一种脚踏车的伸缩曲柄装置制造方法及图纸

一种脚踏车的伸缩曲柄装置，可实现骑行脚踏车时的曲柄进行操作控制，可于起步或是爬坡路况时，使用伸缩曲柄功能来增加脚部踩踏力矩，并以符合人体运动工学的的屈髋及屈膝角度施力形态，提供一椭圆型的伸缩曲柄轨迹，使踩踏循环时的施力区域为最长力臂，进入踩踏循环时的未施力区域为最短力臂，来进一步的降低大腿及小腿部位的疲劳及体力耗损，使骑行除了链条变速器的低速挡位选用外，给予多一种选择，让广大脚踏车爱好者，可以更轻松的来面对起步或爬坡时的大量体力负荷；当高速骑行时在要求高速踏频的前提下，可免停车调校并在骑行当中来操控成使用最短曲柄的圆周运动轨迹，降低大腿及小腿部位高速骑行时的大跨越幅度负担，并提升踏频速率。

【技术实现步骤摘要】
一种脚踏车的伸缩曲柄装置
本专利技术涉及脚踏车的曲柄装置，提供脚踏车骑行时施力段的力矩增长的省力化
，具体提供一种可伸缩曲柄装置，用以作为具有最小踩踏循环轨迹，并提供最大力矩来驱动脚踏车前行的技术手段。
技术介绍
如图16，为现有市售脚踏车的固定式曲柄装置，为将脚踏车骑行者的脚踏动能，以圆周形态循环，给予往前踏出时的动能作为施力段，其脚踏曲柄为一全圆周等长的运作形态；而我们都知道，曲柄长度愈长，则踩踏时所给予的力矩愈大，有助于减低脚踏车骑行时所要付出的功率，但是曲柄长度加长后，骑行者腿脚部的骑行圆周运动幅度同步加大，又给予骑行时的体力加重负载，及其大圆周的姿势使骑行者更易疲劳，所以曲柄的长度一般是以骑行者的腿脚长度来衡量所需的曲柄长，以此概念来定义脚踏车的曲柄的骑行已逾二百多年。如中国专利授权公告号：CN208181335U，及CN201187563Y，上述两种创作均为一伸缩曲柄，依靠设置于中轴处的偏心凸轮槽板，来运行曲柄伸缩的功能。如中国专利授权公告号：CN102099245A为韩国申请的利用脚蹬联动的斜齿轮来驱动曲柄于踩踏过程中的角度变化，来实现伸缩曲柄的升程与回复。如日本国特许庁(JP)授权公告号：特开平5-155375为一种利用多连杆及设置中轴凸轮槽来实现伸缩曲柄的目的功能。检索目前已公开的相关创作，及上述例举的技术或专利技术的创作大都是以一中轴凸轮槽来实现伸缩功能，其中所例举韩国的齿轮传动使曲柄伸缩的专利技术创作是唯一未使用中轴凸轮槽的创作；但是所检索到已公开的相关创作都存有一种加重负担的感觉，如于中轴处设置一大型凸轮槽盘来联动伸缩曲柄，看似简单的架构，但对于脚踏车整体的视觉美观，似乎是给予蒙上一层阴影，并且在提供伸缩曲柄来做出省力架构的同时，其左右曲柄全程循环所增加的摩擦阻力是否会抵消掉部份因延伸力臂后所增加的有效力矩，这是一门课题，值得深思与探讨，来为世上数十亿的骑行者解决他们所面对的难处。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为：市面上销售的脚踏曲柄的架构都如图16N1所示，其应用原理架构年代久远，未曾有一丝毫的变更，彰显出此最简单设计为最美观及最轻便并最有效率的应用；但是我们也从实际的应用实践当中深深觉得现况的应用并无法满足于脚踏车骑行者的需求，举凡骑行者有运动健身者，有工作通勤者，有游览名山大川的探险者，更有忙碌于日常生活，于市场及家庭两地间奔波的主妇，或是贩夫走卒的骑行搬运；现况脚踏车大都配置有变速装置来提供快速有效率的骑行，此方式解决了大部份人的问题，但是我们依然到处可看到脚踏车骑行者于爬坡或荷重时的大汗淋漓的无力感，这是本专利技术要面对解决的一大难题考验。本专利技术为182可选择使用，或不使用伸缩曲柄功能的设计，使能够依照自己当时的需求做出曲柄伸缩功能来达到启动加速或爬坡路况的省力目的，或是为不增加骑行者的腿部髌骨对股骨的长时挤压，在高速骑行时可被骑行者简单的操控转换为不伸缩曲柄功能的最短力臂，来提升及维持加速踩踏的频率，并以合宜的屈髋及屈膝角度来安全及健康的骑行；为达成上述目的，即是简单的引用骑行者踩踏脚蹬时，脚底部所给予脚蹬施力时的相对角度关系应用；骑行时，如图16N1、N2所示，脚底前部所给予脚蹬于施力区间16时，骑行者的脚底部与脚蹬的接触面可视为以固定角度且约「平行」于地面的环圈运转循环，这部份为有效作功区域；于进入未施力区间16-1时，则具有一前倾角度X，其前倾角度则因人的腿长，及脚踏车坐垫高度的调整，及骑行时的姿势及用力状态会有不同，这部份为不作功区域，如穿有专用骑行鞋时，利用抬腿拉力，则可称为微作功区域；本专利技术针对一般脚踏车的实际应用，于施力区间16的有效施力作功区做出说明；即是利用前述骑行者的脚底部与脚蹬的接触面，将其视为常态性的以固定角度且约「平行」于地面的论点，设置伸缩曲柄于脚踏前进循环时，「平行」脚蹬与曲柄旋转间的相关夹角度的转变，来促使曲柄做出伸缩的转换，并通过曲柄的伸缩转换，实现于施力区间16时为延伸的长力臂曲柄，使骑行者得到大的力矩来驱动脚踏车；于进入未施力区间16-1时为缩短的短力臂曲柄，使骑行者还是得到以最小的腿部回圈循环，来降低腿部关节及肌肉的疲劳度。本专利技术技术方案为：本专利技术为一种脚踏车的伸缩曲柄装置，其中曲柄具有伸缩功能，于有效施力区间16，具备随角度变化递增为最长力臂功能，于未施力区间16-1，具备递减为最短力臂功能；使伸缩曲柄装置能平顺的符合人体关节工学的原理，提供骑行者于踩踏有效施力区间16时，具省力化的最长曲柄力臂，来提高施力力矩，使骑行轻快惬意；并使踩踏来到位于未施力区间16-1时，具有最短曲柄力臂，缩小腿脚部的无效动作来降低疲劳感(上述有效施力区间16的标示，请参阅图16N2)。设置说明，本专利技术利用骑行者脚底踩踏脚踏车的脚蹬，将脚蹬视为与骑行者脚底平行接触，在脚蹬与地面视为接近平行的前提下，骑行者脚底踩踏脚踏车的脚蹬环圈运行骑行时，视为与地面平行的脚蹬与360度循环回转的曲柄，产生不相同的夹角度，本专利技术即是利用所述360度循环回转时的夹角度差异来进行曲柄的自动有序伸缩。进一步的，如图1～3，使用凸轮盘4方式，将凸轮盘安装于脚蹬1上，使凸轮盘4与脚蹬1具有一固定的角度关联，因脚踩踏施力使与地面平行的脚蹬1与360度循环回转的曲柄之间，开始产生不同的夹角时，等同凸轮盘4与随著360度循环回转的曲柄产生不同的夹角，此时，与脚蹬1同轴心的凸轮盘4设置于伸缩曲柄3上，与运行于凸轮盘4的凸轮槽内凹圈4-6的固定曲柄2的随动滚轮2-4，即具有依循凸轮槽内凹圈4-6的尺寸形态，使伸缩曲柄3做出相对位置角度上的伸缩，达成伸缩曲柄的功能目的。更进一步的，如图4～6，为依循[0013]原理方式，将凸轮盘4替换为较小体积的双连杆传动形态，以平行连杆10固定于脚蹬A7，使两者产生一定的平行夹角度关联，通过旋转连杆11与平行连杆10及固定曲柄A8的旋轴关联，使脚蹬A7连动的平行连杆10及旋转连杆11，因旋转连杆11与平行连杆10两者之间的半径差的关系，使连杆式伸缩曲柄9的伸缩偏移量，为旋转连杆11与平行连杆10两者的心轴孔间距的相加或相减的值，形成连杆式伸缩曲柄9于360度循环回转时的伸缩距离长度，依照本实施例：其由原165mm的曲柄长延伸为208.5mm的曲柄长，可提升有效踩踏力矩在26％以内。优选的，本专利技术考量到骑行者根据各种不同的路况，在需要或意欲作出高速踏频的需求时，在上述利用[0013]或[0014]的伸缩曲柄来提升骑行力矩的需求，暂时性的不存在时(如以加速起步后，或脱离坡度路面，或将开始高速骑行时)，可以让骑行者做出选择，即是可操控性的关闭连杆式伸缩曲柄9的功能，使曲柄装置保持在最短力臂的形态，依此来寻求高速骑行时的踏频保持，增加行车速率及保持高速骑行。如上述[0015]实施例操控应用说明，请参阅图10，为一可操控性的曲柄装置，具有滑套外环14-1，及解锁件15，当以脚部内侧于任意时间点碰触及持续压滑套外环14-1时，会在270度位置时(如图7，或图16N2标示)即时切换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脚踏车的伸缩曲柄装置，包含固定曲柄(2)，伸缩曲柄(3)及与脚蹬(1)具角度关联的凸轮盘(4)，其特征在于：/n所述脚蹬的心轴双向螺丝(1-2)，穿过所述凸轮盘的凸轮盘中心孔(4-4)及所述伸缩曲柄的脚踏旋转中心孔(3-2)为同轴心旋转组合构件，当所述脚蹬踩踏旋转时，所述固定曲柄上安装的随动滚轮(2-4)，滚动运行于所述凸轮盘的凸轮槽内凹圈(4-6)时，带动所述伸缩曲柄依循所述凸轮槽内凹圈做出有序的伸缩滑移。/n

【技术特征摘要】
1.一种脚踏车的伸缩曲柄装置，包含固定曲柄(2)，伸缩曲柄(3)及与脚蹬(1)具角度关联的凸轮盘(4)，其特征在于：
所述脚蹬的心轴双向螺丝(1-2)，穿过所述凸轮盘的凸轮盘中心孔(4-4)及所述伸缩曲柄的脚踏旋转中心孔(3-2)为同轴心旋转组合构件，当所述脚蹬踩踏旋转时，所述固定曲柄上安装的随动滚轮(2-4)，滚动运行于所述凸轮盘的凸轮槽内凹圈(4-6)时，带动所述伸缩曲柄依循所述凸轮槽内凹圈做出有序的伸缩滑移。


2.根据权利要求1所述的一种脚踏车的伸缩曲柄装置，其特征在于：
所述脚蹬上安装有弹性联动销(1-7)使所述脚蹬与所述凸轮盘具有角度关联限制性。


3.一种脚踏车的伸缩曲柄装置，包含固定曲柄A(8)，连杆式伸缩曲柄(9)及与脚蹬A(7)具角度关联的平行连杆(10)与旋转连杆(11)，其特征在于：
所述脚蹬A的脚蹬固定心轴(7-1)，具有多边形防旋转公接头(7-4)穿过所述连杆式伸缩曲柄的轴心孔(9-2)与所述平行连杆的多边形防旋转母接头(10-1)套接连动并限制角度，当所述脚蹬A踩踏旋转时，所述脚蹬A以固定的角度与所述平行连杆连动，使所述平行连杆的双连杆活动柱(10-4)带动所述旋转连杆的外连杆活动柱连动孔(11-3)旋转，所述旋转连杆的旋转连杆导柱(11-1)又以所述固定曲柄A的连杆旋转固定导柱(8-1)为中心旋转，促使所述连杆式伸缩曲柄的所述轴心孔所安装的所述脚蹬A因踩踏旋转时，做出相对于所述固定曲柄A有序的伸缩滑移。


4.一种脚踏车的伸缩曲柄装置，包含固定曲柄A(8)，连杆式伸缩曲柄(9)及与脚蹬B(12)具角度关联的双功能平行连杆(10-5)与双功能旋转连杆(11-7)，其特征在于：
所述脚蹬B的脚蹬旋转心轴(12-1)，具有多边形公接头(12-4)穿过所述连杆式伸缩曲柄的轴心孔(9-2)与所述双功能平行连杆的多边形防旋转母接头(10-1)套接连动并限制角度，当所述脚蹬B踩踏旋转时，所述脚蹬B以固定的角度与双功能平行连杆(10-5)连动，使所述双功能平行连杆的双连杆活动柱(10-4)带动所述双功能旋转连杆的外连杆活动柱连动孔(11-3)旋转，所述双功能旋转连杆的旋转连杆导柱(11-1)又以所述固定曲柄A的连杆旋转固定导柱(8-1)为中心旋转，促使所述连杆式伸缩曲柄的所述轴心孔所安装的所述脚蹬B因踩踏旋转时，做出相对于所述固定曲柄A有序的伸缩滑移。


5.根据权利要求1或3或4所述的一种脚踏车的伸缩曲柄装置，其中权利要求1所述的固定曲柄(2)，或权利要求3或4所述的固定曲柄A(8)，其特征在于：
所述固定曲柄，或所述固定曲柄A的两侧安装有防滑弹簧条(6)。


6.根据权利要求1或3或4所述的一种脚踏车的伸缩曲柄装置，其中权利要求1所述的伸缩曲柄(3)，或权利要求3或4所述的连杆式伸缩曲柄(9)，其特征在于：
所述伸缩曲柄，或所述连杆式伸缩曲柄的上方安装有限位滚柱(5)。


7.根据权利要求3或4所述的一种脚踏车的伸缩曲柄装置，其中权利要求3或权利要求4所述的多边形防旋转母接头(10-1)，其特征在于：
所述多边形防旋转母接头(10-1)为内18边形～内36边形的母接头，或所述多边形防旋转母接头(10-1)为18齿～45齿的内齿型的母接头。


8.根据权利要求3或4所述的一种脚踏车的伸缩曲柄装置，包含权利要求3所述的连杆式伸缩曲柄(9)及平行连杆(10)与旋转连杆(11)，或权利要求4所述的连杆式伸缩曲柄(9)及双功能平行连杆(10-5)与双功能旋转连杆(11-7)，其特征在于：所述连杆式伸缩曲柄上所连动的所述平行连杆或所述双功能平行连杆，其双连杆活动柱(10-4)与所述旋转连杆或所述双功能旋转连杆的外连杆活动柱连动孔(11-3)旋转连动；其相互旋转连动的所述平行连杆的轴孔间距(Y)与所述旋转连杆的轴孔间距(Z)；或是相互旋转连动的所述双功能平行连杆的轴孔间距(Y)与所述双功能旋转连杆的轴孔间距(Z)；其位于踩踏的前端70～110度位置区间时的合并轴孔间距为(Z)+(Y)，使所述连杆式伸缩曲柄最长；其位于踩踏的后端250～290度位置区间时的合并轴孔间距为(Z)-(Y)使所述连杆式伸缩曲柄最短。


9.一种脚踏车的伸缩曲柄可控双连杆装置，包含权利要求4所述的一种脚踏车的伸缩曲柄装置，其中所述脚蹬B(12)上具有关闭伸缩曲柄功能的滑套外环(14-1)的组合构件，其特征在于：
所述滑套外环(14-1)经骑行者脚前部内侧碰触，所述滑套外环拉动滑套弹簧片(14-2)，并通过所述滑套弹簧片弹性形变式的拉动滑套(14)往内侧滑移，带动中心杆制动件(13-6)脱离所述脚蹬B的制动槽(12-11)，伸缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：张连科，李妙真，
申请(专利权)人：张连科，李妙真，
类型：发明
国别省市：广东;44