专利名称：自行车脚蹬的制作方法
技术领域：
本发明涉及带有楔子夹紧机构的自行车脚蹬，更具体地说，涉及一种带有一个楔子夹紧机构的自行车脚蹬，该机构具有不同的夹紧力用于啮合和脱开该楔子。
美国专利4，928，549中示出了一种带有一个用来与一个连接在骑自行车者的鞋底上的楔子相啮合的楔子夹紧机构的常规的自行车脚蹬。该脚蹬包括一个水平取向的U形前夹紧件，该件配置在脚蹬的前面用来与该楔子的一个前凸台相啮合。一个用来与该楔子的一个后凸台相啮合的倒L型后夹紧件可枢转地连接在该脚蹬的后部，以及一个偏压该后夹紧件向前朝着脚蹬体的弹簧。该后夹紧件的上表面具有一个当楔子与脚蹬相啮合时与该楔子相配合的竖直的倾斜部分，以及后夹紧件的内侧表面具有当楔子与脚蹬相脱开时与该楔子相配合的各自的水平倾斜部分。
在使用时，骑车者把前楔子凸台插入水平取向的U型前夹紧件中，并且把后楔子凸台向下压紧在夹紧件的上表面上。后楔子凸台压紧在该后夹紧件的上表面的竖直的倾斜部分上，从而使该后夹紧件克服弹簧的偏压力产生枢转而离开脚蹬体。在后楔子凸台从该后夹紧件的边缘下面经过以后，该后夹紧件根据弹簧的偏压力朝向脚蹬体枢转，由此与后楔子凸台相啮合。结果，该楔子此时就被前夹紧件和后夹紧件牢固地夹紧。为了把楔子与脚蹬脱开，骑车者应将他的(或她的)脚围绕一条垂直于脚蹬面的轴线转动。这样就使得后楔子凸台压紧在该后夹紧件的几个水平倾斜部分中的一个部分上，由此使该后夹紧件克服弹簧的偏压力产生枢转而离开脚蹬体。当该后凸台经过该后夹紧件的横向边缘后，该凸台就立刻与前和后夹紧件脱开。
通常最好能使楔子在夹紧机构中快速啮合，并且又能避免楔子从夹紧机构中的偶然的脱开。楔子的啮合和脱开的困难程度取决于连接在枢转的后夹紧件上的弹簧的偏压力的大小。因此，通过使用一个具有较小的偏压力的弹簧，使得当后楔子凸台与后夹紧件的竖直地倾斜部分相接触时，该后夹紧件能方便地运动，从而实现了快速啮合。另一方面，通过使用一个具有较大的偏压力的弹簧，使得在剧烈的行驶期间难于发生后夹紧件的偶然的枢转，从而实现了对偶然的脱开的阻止。在一个常规的自行车脚蹬中(例如上述的脚蹬)，楔子在啮合和脱开时只有一种偏压力。因此不能提供所要求的不同的啮合和脱开力。
本发明涉及一种用于自行车脚蹬的楔子夹紧机构，其中该楔子与该夹紧机构啮合时所需要的力与该楔子与该夹紧机构脱开时所需要的力是不同的。在本发明的一个实施例中，该楔子夹紧机构包括一个底座件，一个可动地与该底座件相连接的第一楔子夹紧组件，以及一个与该底座件相连接并与该第一楔子夹紧组件间隔一定距离的第二楔子夹紧组件。第一楔子夹紧组件将随着沿第一方向施加的第一力的作用而相对于底座件运动，并且第一楔子夹紧组件将随着沿与第一方向不同的第二方向施加的第二力的作用而相对于底座件运动。一个阻力机构当第一楔子夹紧组件随着第一力的作用而运动时，对该组件的运动施加一个特定的阻力，而当第一楔子夹紧组件随着第二力的作用而运动时，对该组件的运动施加一个不同的阻力。
在一个更具体的实施例中，第一楔子夹紧组件包括一个用于承受该第一力(它可能是一个啮合力)的第一楔子夹紧件，以及一个用于承受该第二力(它可能是一个脱开力)的第二楔子夹紧件。该第一和第二楔子夹紧件被构造成使得当第一楔子夹紧组件随着该啮合力的作用而运动时，该第一楔子夹紧件将相对于该第二楔子夹紧件运动，而当第一楔子夹紧件随着脱开力的作用而运动时，该第一楔子夹紧件将与该第二楔子夹紧件一起运动。该阻力机构包括一个第一阻力件和一个第二阻力件，其中该第一阻力件当该第一楔子夹紧件随着该啮合力的作用而枢转时，对该第一楔子夹紧件施加阻力，以及该第二阻力件当该第二楔子夹紧件随着该脱开力的作用而枢转时，对该第二楔子夹紧件施加阻力。在该实施例中，由于随着该啮合力而枢转的只是第一楔子夹紧件本身，因而当楔子与夹紧机构啮合时只有第一阻力件的偏压力阻挡第一楔子夹紧组件的运动。另一方面，由于随着该脱开力而枢转的是第一和第二楔子夹紧件，因而当楔子与夹紧机构脱开时第一和第二阻力件的偏压力都阻挡第一楔子夹紧组件的运动。因此，使楔子与夹紧机构相啮合只需要较小的力，而使楔子与夹紧机构相脱开则需要较大的力。
图1是本发明的自行车脚蹬的一个特定实施例的俯视图，图中示出了楔子是怎样在本发明的楔子夹紧机构的一个特定实施例中啮合的；图2是示于图1的脚蹬取走楔子以后的俯视图；图3是沿图2中的III-III线看去的脚蹬的侧视图；图4是沿图3中的IV-IV线看去的脚蹬的后视图；图5是示于图4的楔子夹紧件中的一个夹紧件的一个特定实施例的前视图；图6是图5中所示的该楔子夹紧件的后视图；图7是沿图5中的VII-VII线看去的一个视图；图8是沿图6中的VIII-VIII线看去的一个视图；图9是沿图6中的IX-IX线看去的一个视图；图10是沿图6中的X-X线截取的一个剖视图；图11是沿图6中的XI-XI线截取的一个剖视图；图12是示于图4的楔子夹紧件中的另一个夹紧件的一个特定实施例的前视图；图13是沿图12中的XIII-XIII线截取的一个剖视图；图14是沿图4中的XIV-XIV线截取的一个剖视图15是沿图4中的XV-XV线截取的一个剖视图；图16是示出两个偏压弹簧如何与图5和12中所示的两个楔子夹紧件相合作的视图；图17是一个横剖视图，图中示出了在图14和15中所示的楔子夹紧件随着一个竖直作用力的作用而枢转的情况；以及图18是一个横剖视图，图中示出了在图14和15中所示的楔子夹紧件随着一个水平作用力的作用而枢转的情况。
图1是本发明的自行车脚蹬10的一个特定实施例的俯视图，图中示出了楔子14是怎样在本发明的楔子夹紧机构18的一个特定实施例中啮合的情况。如图1中所示，楔子14的一个前凸台22在前楔子夹紧组件30的中间部分44C的下面啮合，而楔子14的一个后凸台34在后楔子夹紧组件42的上壁38的下面啮合。楔子14的横向运动受到前楔子夹紧组件30的侧向部分44A和44B以及后楔子夹紧组件42的侧向部分48A和48B的限制。楔子14是怎样与夹紧机构18相啮合和相脱离的情况在下面将进行详细描述。
图2是没有楔子14连接于其上的脚蹬10的俯视图，图3是沿图2中的III-III线看去的脚蹬的侧视图，而图4是沿图3中的IV-IV线看去的脚蹬的后视图。如这些图中所示，脚蹬10包括一个具有一个螺纹端部54的轴杆52，该螺纹端部用来把脚蹬10拧紧在一个曲柄(未示出)上。一个脚蹬体58可转动地围绕在轴杆52的周围安装，安装梁62和64通过螺钉68被紧固在脚蹬体58上。安装梁62和64用来作为安装前楔子夹紧组件30和后楔子夹紧组件42的底座。
在该实施例中，前楔子夹紧组件30和后楔子夹紧组件42的构造是相同的。但是，如图3中所更清楚地示出的，前楔子夹紧组件30相对于后楔子夹紧组件42的排列方向为180°。楔子夹紧组件30和42被配置成使得当脚蹬10转动180°后，后楔子夹紧件42可以充当前楔子夹紧件，而前楔子夹紧件30可以充当后楔子夹紧件。因此，为简化对于楔子夹紧件的说明，下面将只对后楔子夹紧件42进行详细描述。
如图4中所更清楚地示出的，后楔子夹紧组件42包括一个楔子夹紧件70和一个楔子夹紧件74。如图5～11中所示，楔子夹紧件70包括一个后下壁78；一个相对于后下壁78倾斜约90°的后上壁82；具有用来容纳枢转轴(99，图16)从其中通过的各自的孔89和93的侧壁88和92；分别从侧壁88和92伸出的加强销96和98用于可滑动地与安装梁62和64相接触；侧向部分48A，48B和中间部分48C相对于后上壁倾斜，使得侧向部分48A，48B和中间部分48C与安装梁62和64近似地平行；侧向部分44A和44B相对于后下壁78倾斜，使得侧向部分44A和44B与安装梁62和64近似地平行；以及一个中间部分48C。槽104和108在后上壁82中形成，而一个用于容纳一个弹簧张力调整螺钉114(图14)从其中通过的调整螺钉螺纹孔110在后下壁78中形成，其原因在下面说明。
如图12和13中所示，楔子夹紧件74包括具有一个倾斜的端面119的上壁38；具有用于容纳枢转轴99从其中通过的各自的孔121和123的侧壁12和123；以及一个从上壁38向下延伸的后凸台124。后凸台124包括一个用于容纳一个紧固螺钉128(图15)从其中通过的紧固螺钉螺纹孔126。
图14-16示出了楔子夹紧件70和74是如何连接在一起而形成后楔子夹紧组件42的。楔子夹紧件70和74通过把枢转轴99穿过在楔子夹紧件70中的孔89和93以及穿过在楔子夹紧件74中的孔121和123而可枢转地安装在枢转轴99周围。
如图4中所更清楚地示出的，楔子夹紧件74围绕楔子紧件70设置。这种结构允许楔子夹紧件74相对于楔子夹紧件70枢转。
螺旋弹簧132和136围绕枢转轴99安装。螺旋弹簧132的一端140固定在安装梁62上，而螺旋弹簧132的另一端144则支撑在一个弹簧调整板148上，该调整板被拧紧在弹簧张力调整螺钉114上。弹簧调整板148包括一个可在楔子夹紧件70的槽104内滑动的导向突舌152。因此弹簧132就对楔子夹紧件70施加一个偏压力，该力把楔子夹紧件70向着脚蹬体58偏压(图14中反时针方向)，以便与楔子14啮合。弹簧132的偏压力可以通过转动弹簧拉力调整螺钉114，使弹簧调整板148在槽104中滑动，由此改变了弹簧端部144的扭转角而得到调整。
螺旋弹簧136的一端156固定在安装梁64上，而螺旋弹簧136的另一端160则支撑在楔子夹紧件74的凸台124上。因此弹簧136就对楔子夹紧件74施加一个偏压力，该偏压力把楔子夹紧件74向着脚蹬体58偏压(图15中反时针方向)，以便与楔子14啮合。紧固螺钉128支撑在楔子夹紧件70的支座87上以限制楔子夹紧件74相对于楔子夹紧件70的反时针方向的转动。紧固螺钉128还可以保证楔子夹紧件70的顺时针方向的转动能传递到楔子夹紧件74上。
后楔子夹紧组件42的工作通过参考图17和18就能够理解。在骑自行车者把楔子14的前凸台22插在前楔子夹紧组件30的中间部分44C下面以后，他或她就把楔子14的后凸台34向下压紧在楔子夹紧件74的上壁38上。楔子14的下表面(未示出)就压紧在上壁38的斜面119上，由此使楔子夹紧件74克服弹簧136的偏压力而顺时针方向转动，如图17中所示。在楔子14的后凸台34经过楔子夹紧件74的上壁38的前缘以后，楔子夹紧件74沿反时针方向转动，从而将楔子14的后凸台34夹紧，如图1中所示。因而，楔子14的前凸台22的横向运动由前楔子夹紧组件30的楔子夹紧件70的侧向部分44A和44B所阻止，楔子14的前凸台22的向上运动由前楔子夹紧组件30的楔子夹紧件70的中间部分44C所阻止，楔子14的后凸台34的横向运动由后楔子夹紧组件42的楔子夹紧件74的侧向部分48A和48B所阻止，而楔子14的后凸台34的向上运动由后楔子夹紧组件42的楔子夹紧件74的上壁38所阻止。
当骑自行车者想将楔子14从脚蹬10脱开时，他或她可使其脚围绕一条垂直于该脚的轴线转动，该轴线也与一条垂直于脚蹬体58的轴线相对应。然后楔子后凸台34就压紧在后楔子夹紧组件42的楔子夹紧件74的侧向部分48A和48B上。这又使楔子夹紧件70克服弹簧132的偏压力而顺时针方向转动，如图18中所示。由于支座87压紧在装配在楔子夹紧件74的凸台124中的止动螺钉128上，楔子夹紧件74就与楔子夹紧件70一起顺时针方向转动并且克服弹簧136的偏压力。
因此，当使楔子14与脚蹬10脱开时，骑自行车者必须克服弹簧132和136的阻力，而当使楔子14与脚蹬10啮合时，骑自行车者只需要克服弹簧132的阻力。因此，楔子14可以十分迅速地与脚蹬10相啮合，但楔子14与脚蹬10的无意中的脱开将由两个弹簧的较大的偏压力所阻止。
以上所述只是对本发明的各种实施例的一个说明，可以使用另外的改进型式而不致脱离本发明的精神和范围。例如，弹簧132和136的弹簧张力可以改变，以便另外定制操纵该夹紧机构所需要的啮合和脱开力。组成每个组件的构件的尺寸、形状、取向、位置和数目可以根据使用的要求而改变。因此，本发明的范围不受所公开的具体结构的限制。而本发明的确切范围应当由下面的权利要求书所规定。
权利要求
1．一种楔子夹紧机构，包括一个底座件；一个可动地与该底座件相连接的第一楔子夹紧组件；其中该第一楔子夹紧组件将随着沿第一方向施加的一个第一力的作用而相对于该底座件运动；其中该第一楔子夹紧组件将随着沿与第一方向不同的第二方向施加的一个第二力的作用而相对于该底座件运动；一个与该底座件相连接并与该第一楔子夹紧组件间隔一定距离的第二楔子夹紧组件；一个阻力机构，该机构用于当该第一楔子夹紧组件随着该第一力的作用而运动时，对该第一楔子夹紧组件的运动施加一个第一阻力，以及用于当该第一楔子夹紧组件随着该第二力的作用而运动时，对该第一楔子夹紧组件的运动施加一个不同的第二阻力；以及其中该阻力机构包括一个第一阻力件和一个第二阻力件，其中该第一阻力件当该第一楔子夹紧组件随着该第一力的作用而运动时，对该第一楔子夹紧组件的运动施加一个第一阻力，以及其中该第二阻力件当该第一楔子夹紧组件随着该第二力的作用而运动时，对该第一楔子夹紧组件的运动施加一个第二阻力。
2．如权利要求1所述的机构，其特征在于，该第一楔子夹紧组件随着该第一力和第二力的作用都相对于该底座件沿相同的方向运动。
3．如权利要求1所述的机构，其特征在于，该第一方向基本上垂直于该第二方向。
4．如权利要求1所述的机构，其特征在于，当该第一楔子夹紧组件随着该第二力的作用而运动时，该第一阻力和该第二阻力都施加在该第一楔子夹紧组件的运动上。
5．如权利要求4所述的机构，其特征在于，当该第一楔子夹紧组件随着该第一力的作用而运动时，只有该第一阻力施加在该第一楔子夹紧组件的运动上。
6．如权利要求1所述的机构，其特征在于，该第一阻力件包括一个第一弹簧，而该第二阻力件包括一个第二弹簧。
7．如权利要求1所述的机构，其特征在于，该第一楔子夹紧组件包括一个用于承受该第一力的第一楔子夹紧件；以及一个用于承受该第二力的第二楔子夹紧件。
8．如权利要求7所述的机构，其特征在于，当该第一楔子夹紧组件随着该第一力的作用而运动时，该第一楔子夹紧件将相对于该第二楔子夹紧件运动。
9．如权利要求8所述的机构，其特征在于，当该第一楔子夹紧阻件随着该第二力的作用而运动时，该第一楔子夹紧件与该第二楔子夹紧件一起运动。
10．如权利要求9所述的机构，其特征在于，当该第一楔子夹紧组件随着该第一力的作用而运动时，该第一阻力件对该第一楔子夹紧件的运动施加一个第一阻力，而当该第一楔子夹紧组件随着该第二力的作用而运动时，该第二阻力件对该第二楔子夹紧件的运动施加一个第二阻力。
11．如权利要求10所述的机构，其特征在于，该第一阻力件包括一个第一弹簧，而该第二阻力件包括一个第二弹簧。
12．如权利要求7所述的机构，其特征在于，该第一楔子夹紧件围绕一根枢转轴线枢转，以及该第一楔子夹紧件包括一个用于承受该第一力的第一楔子夹紧件表面。
13．如权利要求12所述的机构，其特征在于，该第二楔子夹紧件围绕该枢转轴线枢转，该第二楔子夹紧件包括一个用于承受该第二力的第二楔子夹紧件表面。
14．如权利要求13所述的机构，其特征在于，当该第一楔子夹紧组件随着该第一力的作用而运动时，该第一楔子夹紧件将相对于该第二楔子夹紧件围绕该枢转轴线转动。
15．如权利要求14所述的机构，其特征在于，当该第一楔子夹紧组件随着该第二力的作用而运动时，该第一楔子夹紧件将与该第二楔子夹紧件一起围绕该枢转轴线转动。
16．如权利要求15所述的机构，其特征在于，该第一方向是朝着该底座件向下，以及该第二方向相对于该第一方向是横向的。
17．如权利要求16所述的机构，其特征在于，当该第一楔子夹紧件随着该第一力的作用而枢转时，该第一阻力件将对该第一楔子夹紧件的枢转施加该第一阻力，当该第二楔子夹紧件随着该第二力的作用而枢转时，该第二阻力件将对该第二楔子夹紧件的枢转施加该第二阻力。
18．如权利要求17所述的机构，其特征在于，该第一阻力件包括一个第一弹簧，而该第二阻力件包括一个第二弹簧。
19．如权利要求18所述的机构，其特征在于，该第一楔子夹紧件配置在该第二楔子夹紧件的上方。
全文摘要
一种楔子夹紧机构,包括一个底座件,一个可动地与底座件相连接的第一楔子夹紧组件,以及一个与底座件相连接而与第一楔子夹紧组件间隔一定距离的第二楔子夹紧组件。第一楔子夹紧组件将随着沿第一方向作用的第一力的作用而相对于底座件运动,以及第一楔子夹紧组件将随着沿与第一方向不同的第二方向作用的第二力的作用而相对于底座件运动。一个阻力机构当第一楔子夹紧组件随着第一力的作用而运动时,对该组件的运动施加一个特定的阻力,而当第一楔子夹紧组件随着第二力的作用而运动时,对该组件的运动施加一个不同的阻力。
文档编号B62M3/00GK1204601SQ9811560
公开日1999年1月13日 申请日期1998年6月27日 优先权日1997年6月28日
发明者上田裕 申请人:株式会社岛野