曲柄以及利用曲柄傳輸功率的方法
【專利說明】曲柄以及利用曲柄傳輸功率的方法
[0001]本申請(qǐng)要求于2012年12月21日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/740，871在35U.S.C.§ 119(e)下的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及曲柄領(lǐng)域。特別是，其涉及一種改進(jìn)的曲柄，用于增強(qiáng)蹬踏時(shí)所產(chǎn)生的動(dòng)力以及用其傳輸動(dòng)力的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在傳統(tǒng)的曲柄中，踏板通過主軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到曲柄臂，并且可以在通過自行車騎者的蹬踏運(yùn)動(dòng)引起的曲柄臂的轉(zhuǎn)動(dòng)期間自由地在主軸上轉(zhuǎn)動(dòng)。這種主軸上踏板的自由轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致踏板的角度完全由蹬踏運(yùn)動(dòng)期間自行車騎者的雙腳的定位來控制。
[0004]在大多數(shù)情形中，當(dāng)使用傳統(tǒng)的曲柄時(shí)，曲柄臂轉(zhuǎn)動(dòng)期間踏板的角度定位不提供最優(yōu)的推力，其結(jié)果導(dǎo)致蹬踏動(dòng)力的損失。
[0005]舉例來說，試驗(yàn)已經(jīng)表明，當(dāng)使用傳統(tǒng)的曲柄時(shí)，僅從曲柄臂向上垂直位置在大約30度和130度之間被有效地施加了推力。因此，作為踏板的角度沒有被合適定位的結(jié)果，大約80度的推力在向上垂直位置和向下垂直位置之間向下推動(dòng)曲柄臂期間被丟失。
[0006]為解決這一問題，目前有電子設(shè)備可用于指示蹬踏運(yùn)動(dòng)期間雙腳的最佳定位。然而，這些設(shè)備常常是昂貴的并且會(huì)限制自行車騎者長期專注于其雙腳的位置，這會(huì)是令人疲勞的。
[0007]鑒于上述情況，需要一種改進(jìn)的曲柄和用其傳輸動(dòng)力的方法，其能夠克服或至少最小化一些上述討論的現(xiàn)有技術(shù)所涉及的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)第般方面，提供一種踏板驅(qū)動(dòng)車輛的曲柄，其框架具有底部支架殼體。該曲柄包括:曲柄軸，可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到框架的底部支架殼體；主軸，在與底部支架殼體分隔開的一端可操作地連接到曲柄軸并且繞主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線可轉(zhuǎn)動(dòng)；固定構(gòu)件，固定地安裝到底部支架殼體；可轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件，與主軸可操作地接合并配置為在轉(zhuǎn)動(dòng)中接合主軸；連接組件，可操作地接合固定構(gòu)件和可轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件，該連接組件配置為當(dāng)曲柄臂繞底部支架殼體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在轉(zhuǎn)動(dòng)中接合可轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件；以及踏板角度控制組件，可操作地連接到主軸并配置為在曲柄臂轉(zhuǎn)動(dòng)期間根據(jù)角度位置控制踏板的角度。
[0009]根據(jù)另一一般方面，還提供一種具有框架的踏板驅(qū)動(dòng)車輛的曲柄。該曲柄包括兩個(gè)曲柄臂組件。每個(gè)曲柄臂組件包括:曲柄臂，可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到框架，并具有在其轉(zhuǎn)動(dòng)端上的轉(zhuǎn)動(dòng)中心；主軸，在與轉(zhuǎn)動(dòng)端分隔開的主軸端可操作地連接到曲柄臂，并繞主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)；踏板，安裝到主軸；可轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件，與主軸可操作地接合；固定構(gòu)件，固定到框架并接近曲柄臂的轉(zhuǎn)動(dòng)端；連接組件，與固定構(gòu)件和可轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件可操作地接合，并配置為當(dāng)曲柄臂繞其轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在轉(zhuǎn)動(dòng)中接合可轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件；以及踏板角控制組件，可操作地連接到可轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件并配置為在曲柄臂繞其轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)期間根據(jù)角度位置控制踏板的角度。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，主軸在與底部支架殼體分隔開的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到曲柄臂。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，固定組件包括與底部支架殼體同心的固定齒輪。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，可轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件包括可轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，連接組件包括多個(gè)中間可轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪延伸在固定齒輪和可轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪之間，且每個(gè)中間齒輪可操作地連接到可轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪、固定齒輪和中間齒輪的相鄰的一個(gè)。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，固定齒輪、可轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪和中間齒輪的每一個(gè)包括相同數(shù)量的齒。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，可轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件包括可轉(zhuǎn)動(dòng)滑輪，而連接組件包括:與固定齒輪嚙合的可轉(zhuǎn)動(dòng)連接齒輪并配置為繞固定齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；接合滑輪，安裝到可轉(zhuǎn)動(dòng)連接齒輪并同時(shí)隨其轉(zhuǎn)動(dòng)；以及帶，可操作地連接接合滑輪和可轉(zhuǎn)動(dòng)滑輪。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，連接組件包括:可轉(zhuǎn)動(dòng)連接齒輪，與固定齒輪嚙合并配置為繞固定齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；以及傳送臂，其轉(zhuǎn)動(dòng)端在與其轉(zhuǎn)動(dòng)中心分隔開的近端連接點(diǎn)可操作地連接到可轉(zhuǎn)動(dòng)連接齒輪，并且與轉(zhuǎn)動(dòng)端相對(duì)的主軸端在與其轉(zhuǎn)動(dòng)中心分隔開的遠(yuǎn)端連接點(diǎn)可操作地連接到可轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，該近端連接點(diǎn)和該遠(yuǎn)端連接點(diǎn)相對(duì)于可轉(zhuǎn)動(dòng)連接齒輪和可轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件分別設(shè)置在相對(duì)的角度位置。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，踏板角控制組件包括至少一個(gè)凸輪和凸輪連接組件，至少一個(gè)凸輪可操作地連接到可轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件，且與踏板可操作地接合，該凸輪連接組件配置為在可轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)期間在轉(zhuǎn)動(dòng)中接合至少一個(gè)凸輪。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，踏板角控制組件還包括鄰接組件，可操作地連接到踏板，并鄰接至少一個(gè)凸輪以在曲柄臂轉(zhuǎn)動(dòng)期間根據(jù)角度位置改變踏板的角度。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，該凸輪連接組件包括:固定齒輪；凸輪支撐板，可操作地連接到主軸并配置為隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；以及至少一個(gè)凸輪齒輪，可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到凸輪支撐板并配置為在凸輪支撐板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)繞固定齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，該至少一個(gè)凸輪的每一個(gè)耦合到至少一個(gè)凸輪齒輪的對(duì)應(yīng)的一個(gè)。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，凸輪支撐板安裝到主軸。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，鄰接組件包括至少一個(gè)鄰接凸輪構(gòu)件，該鄰接凸輪構(gòu)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到踏板，該至少一個(gè)鄰接凸輪構(gòu)件的每一個(gè)與至少一個(gè)凸輪的對(duì)應(yīng)的一個(gè)相鄰接。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，凸輪連接組件包括:固定齒輪；以及至少一個(gè)凸輪齒輪，與固定齒輪可操作地接合并配置為繞固定齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，該至少一個(gè)凸輪的每一個(gè)耦合到至少一個(gè)凸輪齒輪的對(duì)應(yīng)的一個(gè)。該鄰接組件包括凸輪容納板，其安裝到踏板并具有至少一個(gè)凸輪容納腔限定于其中，至少一個(gè)凸輪在該至少一個(gè)凸輪容納腔中可移動(dòng)以在曲柄臂轉(zhuǎn)動(dòng)期間根據(jù)角度位置改變踏板的角度。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，該至少一個(gè)凸輪的每一個(gè)在該至少一個(gè)凸輪的對(duì)應(yīng)的一個(gè)內(nèi)可移動(dòng)。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，該至少一個(gè)凸輪包括兩個(gè)凸輪，該兩個(gè)凸輪中的每個(gè)安裝到主軸的相對(duì)應(yīng)的側(cè)面。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，踏板角控制組件包括至少一個(gè)角控制臂，其可操作地通過臂連接組件連接到主軸，該臂連接組件配置為在主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)移動(dòng)該至少一個(gè)角控制臂，至少一個(gè)該角控制臂還可操作地連接到踏板。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，臂連接組件包括:固定齒輪；支撐板，安裝到主軸并配置為隨其轉(zhuǎn)動(dòng)；至少一個(gè)偏心連接器齒輪，可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到該支撐板并配置為當(dāng)支撐板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)繞固定齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；以及偏心連接器，其耦合到該至少一個(gè)偏心連接器齒輪的每一個(gè)，該偏心連接器在與角控制臂的轉(zhuǎn)動(dòng)中心分隔開的連接點(diǎn)連接到該至少一個(gè)角控制臂的相應(yīng)的一個(gè)。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，踏板配置為在其下面的部分容納主軸，該下面的部分與踏板的重心分隔開。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，踏板包括腳部容納面和與腳部容納面相對(duì)應(yīng)的下表面，并且主軸通過踏板延伸，接近該下表面。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，固定組件、轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件和連接組件至少部分地容納在曲柄臂中。
[0031]根據(jù)另一個(gè)一般方面，還提供一種在踏板驅(qū)動(dòng)車的曲柄上傳輸動(dòng)力的方法。該曲柄包括:曲柄臂，其轉(zhuǎn)動(dòng)端可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到踏板驅(qū)動(dòng)車輛的底部支架殼體；主軸，可操作地連接到曲柄臂的主軸端；以及踏板，可操作地連接到主軸并具有腳部容納面。該方法包括如下步驟:給踏板施加力從而在繞其轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)中接合曲柄臂；以及在曲柄臂的轉(zhuǎn)動(dòng)期間根據(jù)角度位置控制腳部容納面的角度。
【附圖說明】
[0032]其它的目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和特征在參考附圖閱讀下面其實(shí)施例的非限定性描述時(shí)將變得更加明顯易懂，實(shí)施例僅為示例的目的，附圖中:
[0033]圖1是根據(jù)實(shí)施例的曲柄的透視圖，并且安裝到踏板驅(qū)動(dòng)自行車的框架。
[0034]圖2A至2C是根據(jù)實(shí)施例的曲柄組的透視圖，其中連接組件包括中間齒輪，并且踏板角控制組件包括凸輪和鄰接凸輪構(gòu)件，其中圖2A和2B示出了一個(gè)曲柄臂組件沒有蓋板和曲柄臂的機(jī)構(gòu)；而圖2C示出了該曲柄臂組件沒有蓋板和曲柄臂且沒有踏板的機(jī)構(gòu)。
[0035]圖3是根據(jù)實(shí)施例的曲柄臂的曲柄臂組件的側(cè)視圖，其中連接組件包含帶。
[0036]圖4是根據(jù)實(shí)施例的曲柄的曲柄臂組件的側(cè)視圖，其中連接組件包含傳送臂。
[0037]圖5A至5C是圖2A至2C示出的踏板角控制器的側(cè)視圖，其中圖5A示出了具有踏板的角控制組件；圖5B示出了沒有踏板的角控制組件；而圖5C示出了沒有踏板、凸輪和鄰接凸輪機(jī)構(gòu)的角控制組件。
[0038]圖6是圖5A至5C示出的具有踏板角控制組件的曲柄臂組件的完整轉(zhuǎn)動(dòng)期間的角度序列的示意圖。
[0039]圖7A是根據(jù)實(shí)施例的踏板的內(nèi)側(cè)視圖，其中踏板角控制組件包含凸輪和鄰接凸輪組件，并且主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與踏板的重心分隔開。
[0040]圖7B至7D是根據(jù)圖7A的實(shí)施例的踏板角控制組件的外側(cè)視圖，其中圖7B示出了具有踏板的角控制組件；圖7C示出了沒有踏板的角控制組件；而圖7D示出了沒有踏板、凸輪和鄰接凸輪機(jī)構(gòu)的角控制組件。
[0041]圖8是圖7A至7D示出的具有踏板角控制組件的曲柄臂組件的完整轉(zhuǎn)動(dòng)期間的角度序列的示意圖。
[0042]圖9A至9C是根據(jù)實(shí)施例的踏板角控制組件的側(cè)視圖，其中踏板角控制組件包含角控制臂，其中圖9A示出了具有踏板的角控制組件；圖98示出了沒有踏板的角控制組件；而圖9C示出了沒有踏板和角控制臂的角控制組件。
[0043]圖10是圖9A至9C示出的具