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位装置。脚蹬在安装装置上，安装装置包括可沿脚蹬导位装置滑动的第一和第二安装件，以便脚蹬在收回和伸出脚蹬位置之间反复移动。
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。
传递装置与第一、第二脚蹬及第一、第二曲轴有机连接，交替地将功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。
传递装置包括与第一曲轴连接的第一柔性件和与第二曲轴连接的第二柔性件。
可动的脚蹬互连装置互连第一和第二脚蹬，并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收回位置。
传递装置还包括与第一和第二柔性件以及脚蹬互连装置有效相联的离合装置，用于响应上述脚蹬互连装置的运动引起第一和第二柔性件以及第一和第二曲轴的运动。
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是一个示意后视图，示出了本装置的所选工作组件，包括脚蹬、脚蹬安装件和本装置采用的三个柔性件；图3是一个示意侧视图，示出了本装置的优选工作组件，包括一个旋转曲轴、一个形成一个绕曲轴延伸的套的柔性件和固定于柔性件上的可移动脚蹬安装件；图4A是示出本装置所选组件详细情况的局部断面放大立面图；图4B是图3中被线4B-4B勾出的结构的局部断开或按断面的放大侧视图；图4C是一个局部断面的放大平面详图，示出了一个脚蹬安装件、一个轨道及有关结构，包括一个单向离合机构的详细情况；和图5是一个一定程度上示意表示包括一个轴承装配的本装置采用的结构的大比例的放大断面图。
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，图1未示出曲轴26。然而，如图1所示，无论是第一旋转曲轴24还是第二旋转曲轴26顺时针旋转都会使驱动元件22、链18和轮14转动。再看图5，曲轴24和26由键27，29锁住而不会有相对链轮轴23的相对移动。因此，链轮轴23，曲轴24，26及驱动元件22一起作为一个整体可绕轴承21相对罩19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4C)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枢轴互连链连接元件52构成的链。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形成一个环形套，在可旋转地安装在自行车架12上的带齿辊或链轮52下通过。链50通过带齿辊54，此辊54在一个与辊52分开的位置上可旋转地安装在架12上。一个罩(未示出)可作在架上，用于罩住链50、辊52、54以及可能罩住其它有关结构组件。细长的柔性件或链50包括两个平行的直段56和58，这样的直段从辊52向上延伸。
一个脚蹬安装件46与段56连接而另一个与段58连接。如图4A-4C清楚可见，每个脚蹬安装件46都有一个突出部60，类似一个制有通孔(未示出)的套筒。滑动装于每个通孔中的是链50的细长链节64。螺旋压缩弹簧66绕链节64布置，并且在压缩下保持在突出件或部60和固定在或靠近链节64两端的法兰或帽62间。
应当理解，一个脚蹬下降会引起另一个脚蹬上升，随着脚蹬的每次下降，细长的柔性件50绕其相关的链轮旋转。在脚蹬的交替下降过程中，突出部或件60、细长的连杆64、螺旋压缩弹簧66和端帽62的联合就如同一个链50的吸振器。这就使得在骑车人将脚力从一边转换到另一边时，脚蹬之间的传递平稳。
单一方向或单向离合机构同每个安装件46连接。这样的机构包括一个仅按逆时针方向自由旋转的链轮70(如图1、3和4B中所见)。单向离合器本身是人们熟悉的，可采用任何适合的，市场上买得到的控制每个链轮70的运动方向的单向离合机构。简单和清楚起见，达到这一目的的具体的单向离合机构未予说明。
每个链轮70上都有凹部，用于接纳链72形式的柔性件的各组成部分。本装置采用两个这样的链70并且它们结构相同。每个柔性件或链70都是环形的，并且形成套，环绕旋转曲轴24、26之一，与曲轴上向外突出的齿啮合。
每个柔性件72都从以任何适合的方式可旋转地安装在自行车架12上的惰轮或辊74下通过，当然要有两个这样的惰轮(每个链72一个)可旋转地安装于架12。每个柔性件或链72的部分长度平行于在它们关联的惰轮和旋转曲轴之间的轨道36上脚蹬安装件46的移动路径。
环形的柔性件72形成的闭环套布置在平行平面中，而柔性件或链50形成的闭环套布置在垂直于平行平面的平面中。导位元件76顶压在每个链72上，确保链72不与脚蹬安装件46上固定的单向离合机构的链轮70脱离接合。
可见，装置的两脚蹬中任一个的下降都会引起相关联的柔性件或链72和旋转曲轴的旋转。而这又促使驱动元件22、链18和轮14的旋转，推动自行车。同时，柔性件50会旋转，并且将另一个脚蹬从其伸出或下降位置上升到其升起或收回位置。这是由于包括链轮70的单向离合机构仅当其相联的脚蹬安装件从其伸出或低位向上移动到其高位或收回位置时才允许链轮70自由旋转。只需要推力，脚蹬就被骑车人交替降下和收回。
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；上述传递装置包括与上述第一曲轴连接的第一柔性件和与上述第二曲轴连接的第二柔性件；和可移动的脚蹬互连装置，互连上述第一和第二脚蹬，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，把另一个脚蹬从其伸出位置移动到其收回位置，上述传递装置还包括起作用地与上述第一和第二柔性件以及脚蹬互连装置相联的离合装置，用于响应脚蹬互连装置的移动，使得上述第一和第二柔性件以及第一和第二曲轴移动。
2.根据权利要求1的推进装置，其特征在于，上述离合装置包括第一单向离合器和第二单向离合器，其中，第一单向离合器连接上述第一柔性件和上述脚蹬互连装置，第二单向离合器连接上述第二柔性件和上述脚蹬互连装置，所述脚蹬互联装置可沿一个第一方向和一个第二方向交替移动，当上述脚蹬互连装置沿上述第一方向运动时，上述第一单向离合器拉上述第一柔性件，使上述第一柔性件和上述第一旋转曲轴转动，而当上述脚蹬互连装置沿上述第二方向运动时，上述第二单向离合器拉上述第二柔性件，使上述第二柔性件和第二旋转曲轴转动。
3.根据权利要求2的推进装置，其特征在于，上述第一和第二柔性件由链构成，链包括多个互连的链节，上述第一和第二单向离合器包括与上述链啮合的链轮。
4.根据权利要求2的推进装置，其特征在于，上述第一单向离合器与上述第一安装件连接，而上述第二单向离合器与上述第二安装件连接。
5.根据权利要求4的推进装置，其特征在于，上述脚蹬互连装置包括一个第三柔性件，上述第一和第二安装件装在上述第三柔性件的分开位置上。
6.根据权利要求1的推进装置，其特征在于，上述曲轴有弯曲的外表面，上述第一柔性件形成第一套，绕第一曲轴的弯曲外表面延伸并且与之接合，而上述第二柔性件形成第二套，绕上述第二曲轴的弯曲外表面延伸并且与之接合。
7.根据权利要求5的推进装置，其特征在于，上述第一柔性件形成第一套，上述第二柔性件形成第二套和上述第三柔性件形成第三套，上述第一和第二套布置在平行平面内，而上述第三套布置在一个大致垂直于上述平行平面的平面内。
8.根据权利要求1的推进装置，还包括分开的第一和第二旋转惰轮，靠近上述第一和第二轨道，与上述架连接，上述第一柔性件在上述第一惰轮底下通过，并且从那里向上基本平行于上述第一轨道，上述第二柔性件在上述第二惰轮底下通过，并且从那里向上基本平行于上述第二轨道。
9.根据权利要求7的推进装置，还包括吸振装置，它带有起作用地与上述第三柔性件以及每个脚蹬安装件连接在一起的偏压装置，以向上述脚蹬安装件施加偏压，允许上述第三柔性件和上述脚蹬安装件之间相对移动。
10.根据权利要求9的推进装置，其特征在于，上述第三柔性件包括多个细长的链节，一个上述细长链节可滑动地装在一个上述脚蹬安装件中，而另外一个上述细长链节可滑动地装在另一个上述脚蹬安装件中，上述偏压装置包括螺旋压缩弹簧，围绕着每个上述滑动布置的细长链节，对上述脚蹬安装件施加相反的偏压力。
11.根据权利要求1的推进装置，其特征在于，上述自行车包括自行车轮，并且其中上述旋转驱动元件由自行车的驱动链轮构成。
12.根据权利要求11的推进装置，包括一个第四柔性件，将上述驱动链轮互连到上述自行车轮上，上述第一旋转曲轴和上述第二旋转曲轴通过上述第一和第二柔性件被上述第一和第二脚蹬旋转，并且响应上述收回和伸出位置之间的上述第一和第二脚蹬的运动，使得上述驱动链轮按预定旋转方向旋转，以转动上述第四柔性件以及与之相连的自行车轮。
13.根据权利要求1的推进装置，其特征在于，每个上述柔性件都包括多个形成一个闭环套的互连链节。
14.根据权利要求1的推进装置，其特征在于，上述第一和第二安装件包括分别布置在上述第一和第二轨道中的辊。
15.根据权利要求3的推进装置，包括链导位装置，保持上述链与上述第一和第二单向离合器啮合。
全文摘要
一种人力推进装置,包括两个安装在环形的柔性件上的脚蹬。任一脚蹬的下降都会使另一个脚蹬移动到一个升起或收回位置。两个曲轴与装有推进装置的自行车的驱动轮连接,并且另有两个环形的柔性件与曲轴连接。当蹬下一个脚蹬时,互连脚蹬的单向离合机构和这两个与曲轴连接的柔性件会使曲轴旋转。
文档编号B62M1/24GK1256225SQ9912580
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