撑杆推进的脚踏车制造技术

一种两轮式车辆，它通过骑乘者的脚和手抓式撑杆在推靠在地面上时推进。前部件上的前轮和后部件上的后轮沿转向轴线排列。前部件绕竖直转向轴线旋转。鞍座支承骑乘者。身躯支架允许骑乘者使装置平衡并转向。

A treadle propelled by a pole

A two wheeled vehicle that is pushed through the rider's feet and hand struts on the ground. The front and rear wheels on the front parts are arranged along the steering axis. The front parts revolve around the vertical axis of the steering axis. The saddle supports the rider. The body support allows the rider to balance and turn the device.

【技术实现步骤摘要】
撑杆推进的脚踏车相关申请的交叉引用本申请是2016年3月18日提交的待审的美国专利申请No.15/074,114的部分继续申请，它是于2014年3月13日提交的美国申请No.14/208,552并且于2016年4月26日被授权的美国专利No.9,321,507B2的延续，后者要求2013年3月15日提交的美国临时申请No.61/792,921的权益，该临时申请的公开内容—包括所有附图、表格和图表—整体并入于此作为参考。与联邦资助的研究或开发有关声明不适用。合作研究协议的团体名称不适用。在光盘上递交或作为经由专利局电子提交系统(EFS-WEB)提交的文本的材料的引用合并不适用。与专利技术人或合作专利技术人的在先公开有关的声明不适用。
本专利技术涉及一种脚踏车(脚蹬两轮车)—定义为由骑乘者推进的轻型轮式车辆，该脚踏车与用以推进它的一对手握式撑杆结合。该车辆仅具有彼此前后对齐的两个车轮，在本文中称作两轮串置车辆。自行车(bicycle，两轮对称的自行车)和滑板车是看上去截然不同的两轮串置车辆的例子，然而两者都具有普遍被认为包括车把的基本“两轮车”构型。在本专利技术中，骑乘者的手完全与撑杆接合，并且根本不与车辆接触；因此出乎意料地，该车辆是不带车把的两轮车。另一方面，过去已提出撑杆作为轻型轮式车辆中的推进装置。
技术介绍
通常与滑雪板一起使用的撑杆还用于已增设车轮以在硬表面上通行的滑雪板的平衡和推进(美国专利2,545,543和3,389,922)。向溜冰鞋的使用者提供撑杆以用于控制、平衡和推进(例如见WO932588和US5,601,299)。允许使用者站立、坐下或跪坐的轮式车辆可由撑杆推进。像桨一样使用的撑杆可推进这种车辆(美国专利1,313,157、1,425,220、1,619,668和2,216,982)。也可使用单个(美国专利1,052,722和2,005,910)或多个(美国专利3,310,319和5,098,087)撑杆，所述撑杆独立于车辆对滑行的车辆进行推进和制动。虽然这些装置中的一些装置被设计成辅助截瘫患者，但大部分目标装置旨在供休闲和娱乐使用。Hwang在美国专利5,125,687中描述了一种用于道路滑雪的滑板。该滑板具有沿板的纵向线的后轮、前脚轮和用于稳定平台的辅助辊。使用者可站或坐在平台上。撑杆用于改变板的方向。Chern在美国专利4,863,182中将冰鞋附接在独轮车上以形成可通过蹬踏而被传统地用作独轮车或用作带有撑杆的雪地或草地滑板车的运动设备。采用各种构型而包括两个、三个、四个和更多个车轮的各种车辆已被设计成与撑杆联用，然而，它们之中并未出现两轮串置车辆。尽管有撑杆且无车把，但本专利技术依然必须符合所有两轮车共有的那些相同结构要求，即使得人们可以在道路上的由仅两个车轮支承的移动框架上保持平衡。使两轮串置车辆转向是骑乘者用以维持他们在车辆上的平衡的主动过程的一部分。而且，因此，利用骑乘者的上肢控制转向轮的重要功能—其与该过程高度一体化—现在必须通过另一种方法完成，本专利技术通过以下方案来实现该方法：骑乘者身体的下半部分用于履行上半身通常利用车把完成的那些功能，也就是使骑乘者在车辆上稳定并使其前轮转向；因此上半身能自由地用来推进车辆，这是通常由下半身完成的工作。尽管两轮车的脱手转向可能被认为在理论上是可能的，但这种手段或方法迄今为止尚未被证实是可行的。Barachet's(美国专利5,160,155)提出了“SkateboardHavingTwoWheelsinTandem”，其中它的安装了脚轮(其中车轮与道路的接触点在转向轴线的后方)的前轮可以是这样一种尝试。Bryant在美国专利6,488,295也提出了一种可改造两轮车以使它能被脱手操作的方式。其他专家(本领域的技术人员)可提出他们的观点—但未发现哪种观点宣布这不可能—不过，专利技术人可以断定，迄今为止尚未成功地证实这一点。1896年，研发出现代自行车约二十年左右后，自行车&三轮车在英格兰公开并且变成自行车的设计中最权威的参考来源。创始人ArchibaldSharp分析了自行车设计的每个方面，包括在不保持车把的情况下骑乘自行车的现象。被视为该时期的一种写作特性的用词精简会使Sharp对“SteeringWithoutHands”的说明难以理解。然而，看来对与本专利技术有关的两轮串置车辆的了解和理解从那时起并未进步。Sharp提供了四页带图表和公式的分析，其考虑了不利用手使自行车转向所涉及的因素。Sharp假设骑乘者可在不触碰车把的情况下维持平衡，在转向轴线处提供的转矩保持平衡；且因此作用在前轮和框架上的力—其可趋于使它绕转向轴线转动—必须由骑乘者控制。Sharp认识到两种这样的力只要车辆倾斜就会导致趋于引起前轮的位置偏离其中间位置(前轮和后轮朝向相同的方向)的绕转向轴线的各种力矩。一种力矩归因于车轮与道路的接触点偏离包含车轮的接触点和转向轴线的平面。与该“第一力矩”相关的力是前轮上承载的重量的反应。“第二力矩”归因于绕转向轴线自身枢转的重量的质心偏离转向轴线。与所述第二力矩相关的力由该质量上的地心引力产生，所述质量包含前轮、叉和附接在其上的任何其它物体例如像车把的重量。这两种力矩趋于作用在相同的方向上。与其它两个力矩对向或抵消它们的“第三力矩”由前轮与道路的接触点处的向心力产生，并且是对车辆在其被骑行时的转向运动的反应。这样产生的向心力与行驶方向成直角；且因此在任何特定时刻，该力沿着转弯半径并且在指向弯道中心的方向上。Sharp针对考虑了上述那些因素的三个力矩中的每个力矩推导解析式。按照Sharp的说法：“为维持平衡，针对三种力矩的解析式的总和应当具有零值，以进一步向一侧转向，否则它应当具有小的正值，而为了更直接地转向，它应当具有小的负值。”Sharp随后指出：“对于给定的速度和转向角的值，存在一个由骑乘者控制要素，即后框架的倾斜度。但即使对于有经验的骑乘者而言，以上力矩可能过快地变化，以致他无法足够快地调节倾斜度以保持平衡。”显然，Sharp几乎无法确定他的该部分分析中哪些因素说明了在不利用车把的情况下骑乘自行车的可行性。19世纪90年代是自行车设计的黄金时代。Sharp和少数几位其他在这个时代被盛赞的自行车专家—最著名的是当时与Sharp齐名的法国人M.Bourlet—花费了大量精力以试图说明两轮串置车辆的秘诀。在“脱手”现象方面从未达成过一致。而且，在接下来的一个世纪，自行车的基本设计的任何改进或理解的进步即使有也很小。1977年，麻省理工学院出版社再版了Sharp的论文，在序言中，该校的机械工程学教授说该“权威著作...著名，并且有助于引起机械工程学的兴奋期的结束...并且几乎是与自行车设计有关的最后一本书和定论。”在当代，本领域技术人员依然支持早期的主流观点。在美国专利6,488,295中，Bryant声明：“特别熟练的骑乘者可在不把住车把的情况下维持直线行驶的传统自行车的稳定、动态的平衡。在此类情况下，他们甚至能仅通过将他们的身体偏向一边并使车辆倾斜来使他们的自行车转弯。然而，细微的瞬时干扰，例如与在不平整或崎岖的路面上骑乘相关的干扰，或骑乘者需要改变速度或转弯方向，迅速使车辆变得不稳定”。Bryant断言：“对于任何给本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两轮式车辆，包括：前结构部件，该前结构部件由可旋转地安装在该前结构部件上的前轮支承，该前结构部件与后结构部件枢转地连接，所述后结构部件由可旋转地安装在该后结构部件上的后轮支承，所述前轮和所述后轮是串置的，所述前轮能围绕基本上竖直的转向轴线枢转，所述转向轴线和所述后轮与地面的接触点限定一平面，所述前轮与地面的接触点位于所述转向轴线与地面的交点后方，所述前轮与地面的接触点和所述后轮与地面的接触点限定纵向轴线；鞍座，该鞍座能安装在所述后结构部件上、位于后轮轮轴的前方、并且排列在所述平面中；和身躯支架，该身躯支架能安装在所述前结构部件或所述后结构部件上、并且构造成通过与骑乘者的身体的除四肢以外的部分接触而被接合，由此骑乘者的身体抵靠该支架的移动能引起该前轮围绕该转向轴线枢转；其中，该车辆构造成通过骑乘者的脚在所述纵向轴线的相对两侧推靠在地面上而被推进。

【技术特征摘要】
2016.06.10 US 15/1794801.一种两轮式车辆，包括：前结构部件，该前结构部件由可旋转地安装在该前结构部件上的前轮支承，该前结构部件与后结构部件枢转地连接，所述后结构部件由可旋转地安装在该后结构部件上的后轮支承，所述前轮和所述后轮是串置的，所述前轮能围绕基本上竖直的转向轴线枢转，所述转向轴线和所述后轮与地面的接触点限定一平面，所述前轮与地面的接触点位于所述转向轴线与地面的交点后方，所述前轮与地面的接触点和所述后轮与地面的接触点限定纵向轴线；鞍座，该鞍座能安装在所述后结构部件上、位于后轮轮轴的前方、并且排列在所述平面中；和身躯支架，该身躯支架能安装在所述前结构部件或所述后结构部件上、并且构造成通过与骑乘者的身体的除四肢以外的部分接触而被接合，由此骑乘者的身体抵靠该支架的移动能引起该前轮围绕该转向轴线枢转；其中，该车辆构造成通过骑乘者的脚在所述纵向轴线的相对两侧推靠在地面上而被推进。2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述鞍座包括从其顶部向下倾斜的侧面，所述侧面构造成与骑乘者的腿的大腿内侧接触并且抵抗从该大腿内侧施加的力，所述力倾向于引起所述后部件围绕所述后轮与地面的接触点旋转，由此倾向于使所述前部件在与所述力对应的方向上围绕所述前轮与地面的接触点枢转。3.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述身躯支架构造成在骑乘者向前倚靠时与所述骑乘者的腹部的至少一侧接合，并且由此通过所述骑乘者的腹部的该侧的移动来使所述前轮在与所述接合侧的方向相反的方向上枢转。4.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述身躯支架以这样的方式与所述前部件连结，即，能指定所述骑乘者的身体的与所述身躯支架接合的部分的移动程度，由此固定所述前部件响应于所述移动而使所述前轮枢转的相应量或速率。5.根据权利要求1所述的车辆，还包括能安装在所述后结构部件上的装置，其中所述装置构造成将骑乘者的腿的质量保持在地面上方，由此能在所述平面的相对两侧将各腿的质量保持就位。6.根据权利要求5所述的车辆，其中，所述装置还包括构造成通过骑乘者的至少一只腿操作以抑制车辆的速度的附加装置。7.根据权利要求1所述的车辆，还包括抑制所述后轮和所述前轮中的至少一者的制动器，所述制动器由附接在所述身躯支架上的手杠杆致动。8.根据权利要求1所述的车辆，还包括驱动所述前轮或所述后轮的电动马达。9.根据权利要求8所述的车辆，其中，所述马达的控制装置附接在所述身躯支架上。10.一种两轮式车辆，包括：前结构部件，该前结构部件由可旋转地安装在该前结构部件上的前轮支承，该前结构部件与后结构部件枢转地连接，所述后结构部件由可旋转地安装在该后结构部件上的后轮支承，所述前轮和所述后轮是串置的，所述前轮能围绕基本上竖直的转向轴线枢转，所述转向轴线和所述后轮与地面的接触点限定一平面，所述前轮与地面的接触点位于所述转向轴线与地面的交点的后方；鞍座，该鞍座能安装在所述后结构部件...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·B·多兹，
申请(专利权)人：罗伯特·B·多兹，
类型：发明
国别省市：美国,US