[發(fā)明專利]使踩踏腳踏板最優(yōu)化的橢圓形鏈環(huán)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680007112.3
• 申請(qǐng)日: 2006-01-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101616837A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 帕博羅·卡拉斯科·維爾加拉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅特爾部件技術(shù)公司
• 主分類號(hào): B62M9/08
• 分類號(hào): B62M9/08
• 代理公司: 北京申翔知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 周春發(fā)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明為一種應(yīng)用于自行車和腳踏動(dòng)力交通工具的腳踏動(dòng)力系統(tǒng)的改進(jìn)，其通過(guò)一條鏈或帶實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)傳動(dòng)方式中鏈環(huán)的改進(jìn)，以在腳踏的周期中降低靜點(diǎn)效應(yīng)，成功實(shí)現(xiàn)腳踏動(dòng)力系統(tǒng)的最優(yōu)化。?

背景技術(shù)

19世紀(jì)末以來(lái)，很多人都試圖增大踏車效果并降低靜點(diǎn)效應(yīng)。具體地說(shuō)，幾乎所有的腳踏動(dòng)力是在向下踏車時(shí)產(chǎn)生的。在曲柄臂與頂端靜點(diǎn)約成90度角，腳踏動(dòng)力的切線角度最大時(shí)，腳踏動(dòng)力最大。當(dāng)其中一個(gè)腳踏在上，而另一個(gè)在下時(shí)，由于施加于腳踏的力量幾乎無(wú)切線角度，形成一個(gè)動(dòng)力空白區(qū)，即通常所說(shuō)的靜點(diǎn)。?

上述多種嘗試都是通過(guò)使用非圓或“橢圓形的”鏈環(huán)，無(wú)論是橢圓形或者其它更為復(fù)雜的由各種各樣或曲或直的構(gòu)件組成的鏈環(huán)，其兩條直徑，主要直徑及次要直徑，有各種的組合。同時(shí)還有各種其他的嘗試，如通過(guò)使用獨(dú)立的曲柄來(lái)分別實(shí)現(xiàn)每條腿動(dòng)力的最優(yōu)化。直到今天，從生理力學(xué)的角度看，這些嘗試被證實(shí)是實(shí)現(xiàn)腳踏系統(tǒng)最優(yōu)化的最有效方法。?

在上述幾種方法中，我們可簡(jiǎn)單列舉最近市場(chǎng)上的兩種鏈環(huán)，Shimano?Biopace鏈環(huán)(美國(guó)專利第4522610號(hào))和Osymetric鏈環(huán)(美國(guó)專利第5549314號(hào))。當(dāng)然，還有一些更早的文獻(xiàn)：美國(guó)專利第513589?號(hào)，美國(guó)專利515449號(hào)，英國(guó)專利第191318888號(hào)，法國(guó)專利第645447號(hào)，英國(guó)專利第327681號(hào)，法國(guó)專利第1090949號(hào)，丹麥專利第64514C號(hào)和英國(guó)專利第449504號(hào)，還有一個(gè)更近期的美國(guó)專利第5882025號(hào)。通過(guò)這些專利，顯然“橢圓形的”鏈環(huán)最終成功地被廣泛運(yùn)用。在先技術(shù)中，應(yīng)尤其關(guān)注法國(guó)專利第1090949號(hào)，因?yàn)樵诙嘧兊臋E圓形鏈環(huán)的定位方面，它與本發(fā)明相似。?

上述不同的鏈環(huán)的目的均在于通過(guò)利用腳踏周期最大動(dòng)力的區(qū)域，藉由各種驅(qū)動(dòng)半徑，實(shí)現(xiàn)為自行車提供更大的推力。要實(shí)現(xiàn)該目的，要考慮三個(gè)設(shè)計(jì)系數(shù)：?

定位系數(shù)：曲柄中線和橢圓形鏈環(huán)主要直徑的角度，其與達(dá)到最大齒輪比時(shí)曲柄所處的頂端靜點(diǎn)(TDC)的位置相關(guān)(當(dāng)最大半徑轉(zhuǎn)化成牽引力)；?

延長(zhǎng)系數(shù)：橢圓形鏈環(huán)中主要的和次要的直徑的比率，以及?

形狀系數(shù)：它取決于曲線形成的橢圓形鏈環(huán)的周長(zhǎng)(橢圓，圓周弧，直線區(qū)域，等等)?

在所有上述提到的橢圓形鏈環(huán)中，沒(méi)有一種在市場(chǎng)上獲得成功。盡管每種鏈環(huán)都在某一方面實(shí)現(xiàn)改進(jìn)，但至今沒(méi)有哪種鏈環(huán)能很好地結(jié)合所有改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)成功。?

沒(méi)有成功的主要原因是由于無(wú)效的定位系數(shù)。由于每個(gè)人騎車的方法都不同，因此不能說(shuō)這些產(chǎn)品都不行，實(shí)際上有些產(chǎn)品還是獲得不少人的歡迎。然而，定位系數(shù)是腳踏系統(tǒng)生理力學(xué)的關(guān)鍵，即便這些定位被一小部分人接受，但對(duì)大部分人來(lái)說(shuō)還是無(wú)效的。?

例如，Biopace鏈環(huán)也許對(duì)某些人有效果，但結(jié)果還是從市場(chǎng)上消失。該鏈環(huán)的延長(zhǎng)系數(shù)和形狀系數(shù)還可以接受，但定位系數(shù)太過(guò)遲鈍。也就是說(shuō)，曲柄臂與頂端靜點(diǎn)(TDC)成90度角，施加最大力量于腳踏，向下運(yùn)動(dòng)時(shí)達(dá)到最大齒輪比太遲，幾乎與踏車在底端靜點(diǎn)(BDC)時(shí)一致。?

Osymetrics鏈環(huán)的定位系數(shù)相當(dāng)敏銳，如大多數(shù)迄今看到的橢圓形鏈環(huán)，~90°，曲柄在腳踏力量最大區(qū)域時(shí)，實(shí)現(xiàn)最大齒輪比，這樣就可不利用慣性，而產(chǎn)生一定延遲。另外，由于其形式和延長(zhǎng)系數(shù)的原因，速度在靜點(diǎn)附近變化非?？欤@就對(duì)膝蓋健康不利，這也是許多人放棄這種鏈環(huán)的原因。這種鏈環(huán)對(duì)強(qiáng)壯的騎車人能產(chǎn)生較好的作用，尤其是在平地上，但易導(dǎo)致騎車人的膝部超負(fù)荷，因此無(wú)法為大多數(shù)普通騎車人所接受。?

法國(guó)專利第1090949號(hào)的可調(diào)節(jié)鏈環(huán)涉及的定位總是不夠精確，同時(shí)其延長(zhǎng)系數(shù)和形狀系數(shù)的結(jié)合非常不穩(wěn)定，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)具備優(yōu)勢(shì)的各系數(shù)結(jié)合。?

其他通過(guò)使用獨(dú)立曲柄實(shí)現(xiàn)踏車最優(yōu)化的方法中每個(gè)曲柄驅(qū)動(dòng)一個(gè)鏈環(huán)，其以連桿相接，兩側(cè)有效的齒輪比從最大到最小的過(guò)程是不同步的，其偏移的程度取決于有效杠桿距。每個(gè)曲柄的速度也不相同，當(dāng)一個(gè)曲柄慢下來(lái)時(shí)(即腿部伸展，腳趾周期中施加力量較大時(shí))，另一個(gè)曲柄就移動(dòng)得更快并且在第一個(gè)到了底部靜點(diǎn)(BDC)時(shí)超過(guò)頂部靜點(diǎn)(TDC)。?

關(guān)于這種方法，能列舉的第一個(gè)專利是1893年的德國(guó)專利第?76215號(hào)，它確定了這種鏈環(huán)的基本構(gòu)造。本專利發(fā)明人的另一項(xiàng)發(fā)明RS4鏈環(huán)(美國(guó)專利第2005/0022626A1號(hào))正在以RS4和RS4的名稱在市場(chǎng)上銷售，取得了顯赫的銷售成績(jī)。?

對(duì)于這種鏈環(huán)，需要考慮兩個(gè)參數(shù)或者設(shè)計(jì)系數(shù)：?