专利名称：自行车的人力推进装置的制作方法
本申请是本人于1998年9月8日提交的美国专利申请No.09/149,768的部分继续申请。
本发明涉及人力推进装置。本发明特别适用于例如两轮自行车等人力自行车。对于两轮自行车，本装置通过骑车人施加于本装置的脚蹬上的力推动自行车。
现有技术中已知多种推力和传递装置用于自行车和其它人力自行车如健身自行车。最常见的是，自行车由通过适宜的传递装置与一个或多个车轮连接的脚蹬推动或操纵，骑车人蹬踏脚蹬时，脚蹬就穿过自行车架的中心轴沿绕该轴的环形运动路径旋转。
1996年3月5日授权给本发明人的美国专利No.5496051公开了用于推动人力自行车的装置，包括第一和第二脚蹬，脚蹬沿隔开的直线运动路径移动。脚蹬通过传动序列与自行车的驱动轮连接，这个传动序列包括细长的，包围用于驱动自行车的旋转曲轴的柔性传递元件。
本申请人于1998年9月8日提交的美国专利申请No.09/149768公开了一种人力推进装置，它包括一个有枢轴互连连接件的柔性传递件，当脚蹬从伸出位置移动到收回位置时，这些连接件在一个本装置的旋转元件和一个脚蹬之间共同形成一个弯曲的自行支持的结构。
本发明也涉及可用来驱动自行车的人力推进装置，其中，脚蹬通过细长的柔性传递装置有效地与自行车的驱动轮连接。然而，在本发明装置和美国专利N05496051以及上文引述的专利申请的装置之间有很多不同，本发明装置的特征在于，其结构简单、可靠以及易于操作。
本发明的人力推进装置包括第一和第二脚蹬以及脚蹬导卫装置。定装装置将脚蹬安装在脚蹬导卫装置上，以便脚蹬在收回和伸出位置之间反复运动。
本装置还包括安装于自行车架上的第一旋转曲轴和第二旋转曲轴，以及一旋转驱动件。
脚蹬互连装置互连第一和第二脚蹬，并且可操作地在一个脚蹬被施加于其上的力压下从而从其收回位置移动到其伸出位置时，将另一个脚蹬从其伸出位置移动到其收回位置。
传递装置与第一和第二脚蹬及第一和第二曲轴有机连接，交替地将工率从第一和第二脚蹬通过第一和第二旋转曲轴传递给旋转驱动元件，响应脚蹬沿导卫装置从其收回位置到其伸出位置的交替下压运动，将扭矩传递给旋转驱动元件。
传递装置包括与脚蹬互连装置固定且与曲轴接合的曲轴接合装置，用于在脚蹬互连装置移动时旋转曲轴。
本发明的其它特征、优点以及目的参见以下说明和附图会变得清楚。附图中
图1是一个自行车的侧视图，示出根据本发明构造成的装置的优选结构部件；图2是表示本装置优选结构组件的示意后视图；图3是表示本装置优选组件的局部侧视图；图4是大比例放大的立面图，表示一个链、一个与链固定的脚蹬安装件和有关结构，包括链上的互连驱动元件和一个在由图3中双箭头4--4勾出的区域中的旋转曲轴；
图4A是取自沿图4中4A--4A线的断开或按局部横断面的部分优选组件图；图4B是一个表示脚蹬安装件、导槽和有关结构的详细情况的平面放大图；图4C是大比例放大了的本装置采用的链的一个部分和相连的驱动元件的透视图；和图5是一个示意说明本装置采用的包括一个离合器和轴承装配的结构的断面放大图。
现参照附图，装有本发明装置的自行车10包括架12和两个轮14、16。轮14由与传统的多链轮齿轮组件15连接的链18驱动。
通过任何适合的装置与架12连接的是组件20。组件20包括罩19和轴承21(见图5)。罩19和轴承21内的链轮轴23是可转动轴颈连接的。可转动驱动链轮或驱动元件22固定到链轮轴23上，紧靠罩19并且从中向外伸出。驱动链轮或驱动元件22是圆周环形的并且环绕其外圆周有与链18啮合的齿。元件22可旋转而通过中间链18驱动轮14。
位于靠近组件20相对两端的是第一旋转曲轴24和第二旋转曲轴26，曲轴与链轮轴23同轴。清楚起见，仅将曲轴24示于图1，然而，如图1所见，无论第一旋转曲轴24还是第二旋转曲轴26的顺时针旋转，都会造成驱动元件22、链18和轮14的旋转。
再看图5，曲轴24和26分别被轴颈连接于离合器和轴承装配27、29上。离合器和轴承装配可以是传统结构，图中示意地表示出来。曲轴24、26各自的顺时针旋转(如图1所示)通过装配27、29的单向离合器促使链轮轴23和驱动元件22旋转。然而，单向离合器能使曲轴24和26在不影响链轮轴和驱动元件动作情况下逆时针旋转。
自行车架12包括两个确定内侧或轨道36的槽型的平行架32。简单清楚起见，仅示出了一个这种架32，应理解，另一架32具有相同的结构，唯一不同的是位于示出架的另一侧。本发明人的美国专利No.5496051可作为采用并排的两个轨道引导自行车推进机构的两脚蹬的动作这一设想的参考资料，并且这专利的教导被包括在此，用作参考。
在图示实施例中，每个架(见图4和4B)都有形成于其中并且沿其长度延伸的平行凹部38。凹部38容纳由硬质材料例如钢或其它适宜的摩擦系数小的材料制成的细长的杆状元件39，该件在轨道中为有效地与装于装置中的脚蹬结合在一起的辊40按下述方式起导卫件作用。
辊40由将脚蹬42、44安装到本发明装置的其他部件上的安装件的部分构成。脚蹬42、44与两个脚蹬安装件46连接并且从它们中突出，脚蹬可在安装件的脚蹬安装轴48上旋转。辊40允许脚蹬安装件和脚蹬沿架32的轨道36自由地上下移动。
通过脚蹬的脚蹬安装件与每个脚蹬连接的是细长的柔性件50，这个柔性件50在本公开实施例中是一个由多个枢轴互连链连接元件52构成的环形链。简单和清楚起见，链50和下文要评述的，有机地连接于该处的其它结构，在图1中未予表示。然而，以下说明可参照图2至4C。
链50形成一个绕辊54、56的连续的套。辊可自由旋转地被固定到轴58的相对端。轴58穿过两个可以任何适合的方式与自行车架12固定的套管60。如图2和3所示，法兰62在每个套管60的两侧被牢固地固定到轴58上。在每个法兰62及其有关的套管60之间都有4个螺旋压缩弹簧64。
链50包括直链段66、68。脚蹬安装件46之一与链段66固定而另一个安装件46与链段68固定。脚蹬42的下降促使链50顺时针旋转(如图2所见)，并使脚蹬44及其有关安装件46上移至上升或收回位置。由于链50以如图2中所见的逆时针方向旋转，上升后的脚蹬44的下降会同样地促使脚蹬42返回到其上升或收回位置。脚蹬沿平行的直线移动辊路径移动。弹簧64将轴58偏压向相对于自行车的架12预先确定的位置。辊54、56向链50施加反向力，这种反向力沿基本上平行于脚蹬和有关的安装件的直线移动路径的轴线方向。链段66、68相互平行并且平行于脚蹬和脚蹬安装件的直线移动路径链50形成套，可与轴58一起，作为一个单元相对于架12，沿辊响应于施加到脚蹬上的力给予链50的反向力的轴线，可移动和可替换。目的是吸收脚蹬交替下降造成的对链的振动并且促使在装置工作期间脚蹬之间平稳转换。
链段66、68穿过一个在旋转曲轴24、26和可旋转地安装在架12上的导卫或支承辊70之间形成的间隙。每个曲轴都包括一个曲轴本体72，该本体72的外圆周可以配有任何适合的分开的侧板74。
在侧板74之间延伸并且可旋转地安装于其上的是双端短轴或辊76。如图4可最清楚看到，短轴或辊76在分开位置上由与链50上固定的接受器80接受。某些短轴76容纳在某些接受器中。这样，链50沿顺时针方向或者沿逆时针方向的移动都会引起曲轴24、26的旋转。链移动期间，一个曲轴顺时针旋转而另一个逆时针旋转，很清楚，一个具体的曲轴的旋转方向取决于与其可解除地连接的链段的移动方向。
每个脚蹬的下降将促使曲轴的旋转，进而促使自行车的驱动元件22的旋转，推动自行车。与此同时，链50将工作，将没被下压的脚蹬移动到其上升或收回位置。在自行车被推动的同时，这种工作循环不断地重复。
权利要求
1.一种用于推动有一个车架的自行车的人力推进装置，该推进装置包括第一脚蹬；第二脚蹬；由装于上述车架上的分开的第一和第二轨道构成的脚蹬导卫装置；将上述第一和第二脚蹬安装到上述脚蹬导卫装置上的安装装置，用于上述第一和第二脚蹬在收回和伸出位置之间的往复移动，上述安装装置包括第一安装件和第二安装件，其中，第一安装件联接着第一脚蹬，并支持上述第一脚蹬同时可相对于上述第一轨道滑动，第二安装件联接着第二脚蹬并支持上述第二脚蹬同时可相对于上述第二轨道滑动；可转动地安装在上述架上的第一旋转曲轴；可转动地安装在上述架上的第二旋转曲轴；与上述第一和第二曲轴连接并且可转动地安装在上述架上的旋转驱动元件；传递装置起作用地与所述第一和第二脚蹬以及所述第一和第二旋转曲轴连接，将功率通过所述第一和第二曲轴由所述第一和第二脚蹬交替传递到所述旋转驱动元件，响应所述脚蹬沿所述脚蹬导卫装置从其所述收回位置到其所述伸出位置的交替下降运动，将扭矩传递给旋转驱动元件；可移动地安装在所述架上的脚蹬互连装置，互连所述第一和第二脚蹬并且可操作地在一个脚蹬被施加在其上的力降下从而从其收回位置移动到其伸出位置时，将另一个脚蹬从其伸出位置移动到其收回位置，所述传递装置包括与所述脚蹬互连装置固定并且与所述曲轴接合的曲轴接合装置，以便在所述脚蹬互连装置移动时，旋转所述曲轴。
2.根据权利要求1的推进装置，其特征在于，每个所述曲轴都包括分开的第一驱动元件，所述曲轴接合装置有分开的固定在所述脚蹬互连装置上的第二驱动元件，用于配合所述第一驱动元件。
3.根据权利要求2的推进装置，其特征在于，至少部分第一或者第二驱动元件具有用于可解除地接受另一些第一或第二驱动元件的接受器。
4.根据权利要求2的推进装置，其特征在于，所述脚蹬互连装置包括一个形成连续套的柔性件，所述第一和第二安装件在柔性件的分开位置上被固定到所述柔性件上。
5.根据权利要求4的推进装置，还包括接合所述柔性件并且迫使所述柔性件朝向所述曲轴以促进所述第一驱动元件和所述第二驱动元件接合的装置。
6.根据权利要求2的推进装置，其特征在于，每个所述曲轴都包括一个曲轴本体和固定到所述曲轴本体上的分开的侧板，所述第一驱动元件在所述分开的侧板间延伸且与之相连。
7.根据权利要求6的推进装置，其特征在于，所述第一驱动元件包括双端轴，该轴两端可旋转地安装到所述侧板上。
8.根据权利要求4的推进装置，还包括支持所述架上的所述柔性件的支持装置，以保证由所述柔性件形成的套响应一个脚蹬下压而相对于所述架的转动，所述第一脚蹬下降引起的由柔性件形成的套的转动方向与所述第二脚蹬下降引起的由柔性件形成的套的转动方向相反。
9.根据权利要求8的推进装置，其特征在于，所述支持装置包括一个第一辊和一个与所述第一辊分开的第二辊，在由柔性件形成的套的两端，所述柔性件绕所述第一和第二辊的部分延伸。
10.根据权利要求2的推进装置，还包括装在所述架上并且相对于所述架可移动的辊安装装置，所述第一和第二辊在分开的位置被可旋转地安装于所述辊安装装置上。
11.根据要求10的推进装置，还包括与所述辊安装装置有效地连接在一起的偏压装置，相对于所述架向一个预定的位置偏压所述辊安装装置。
12.根据权利要求9的推进装置，其特征在于，所述第一和第二辊对所述柔性件施加反向力，所述脚蹬沿平行的直线移动路径移动，所述反向力沿着一个基本上平行于所述直线移动路径的轴线。
13.根据权利要求12的推进装置，其特征在于，由所述柔性件形成的套包括两个基本上相互平行并且平行于所述直线移动路径的链段。
14.根据权利要求12的推进装置，其特征在于，响应施加在脚蹬上的力，柔性件形成的套作为一个整体可沿所述轴线相对于所述架移动或替换，以便吸收所述脚蹬交替下降造成的所述柔性件的振动，并促使在所述装置工作期间所述脚蹬之间平稳转换。
全文摘要
用于自行车的人力推进装置,包括由一个环形的细长柔性件互连的第一和第二脚蹬。驱动元件与柔性件固定,该柔性件将驱动元件接合于两个曲轴上,以便向自行车的驱动轮提供扭矩。在柔性件旋转时曲轴旋转。
文档编号B62M1/24GK1256224SQ9912580
公开日2000年6月14日 申请日期1999年11月24日 优先权日1998年11月24日
发明者乔治·T·法默斯 申请人:乔治·T·法默斯