无座自行车.pdf

根据本发明的自行车包括：转向轴(5)和后轮(2)的轴，它们以一个单元的形式与车架(3)连接以构建出一个架构；一对其中形成有导引孔(13a、13b)的导引件(11a、11b)连接至车架的两个加工端；接合有踏板(12a、12b)的踏板轴(10)与可旋转的齿轮(21)以一个单元的形式分别组装并装配在导引件上；根据本发明的自行车包括：曲轴(20)，该曲轴的一对曲柄凸轮(22a、22b)组装并装配在车架的两个加工端内；与齿轮(21)啮合的齿轮(31)；以及心轴(30)，其支撑齿轮(31)和链轮(32)的单元进而使它们旋转；根据本发明的自行车通过运行系统运行，其中，当踏板上下往复运动时，曲柄凸轮旋转。

1.  一种无座自行车，包括前轮(1)、后轮(2)、车把(4)、转向轴(5)以及组装并支撑所述转向轴和所述后轮的车架(3)，所述无座自行车包括：
踏板轴组件，包括：固定在所述车架上的踏板轴(10)；一对导引件(11a、11b)，所述踏板轴的两个加工端组装在这对导引件上，并且一对导引孔(13a、13b)分别形成于这对导引件内；
曲轴组件，包括：装配在所述车架上并可旋转的曲轴(20)；以一个单元的形式组装在所述曲轴上的齿轮(21)；以及一对曲柄凸轮(22a、22b)，伸出件(26a、26b)分别以一个单元的形式附连在这对曲柄凸轮上，所述伸出件分别容纳在所述导引件(11a、11b)内；以及
心轴组件，包括：固定在所述车架上的心轴(30)；与所述齿轮(21)啮合并可旋转的齿轮(31)；以及链轮(32)，与所述齿轮(31)以一个单元的形式设置并且由链条(50)连接至后轮链轮(40)；
并且，所述无座自行车装配有运行系统，其中，所述曲轴和所述齿轮(21)同时旋转，然后与所述齿轮(21)啮合的所述齿轮(31)一起旋转。

2.  根据权利要求1所述的无座自行车，其中，当踏板(12a)到达上死点时，所述曲柄凸轮(22a)的所述伸出件(26a)处在与所述曲轴(20)的垂直中心线成角度θ₃的倾斜位置中。

3.  根据权利要求2所述的无座自行车，其中，所述角度θ₃在5°至45°的范围内。

4.  根据权利要求1所述的无座自行车，其中，当踏板(12a)到达上死点时的角度θ₁小于当所述踏板(12b)到达下死点时的角度θ₂。

5.  根据权利要求4所述的无座自行车，其中，所述角度θ₁在大小上比θ₂小2°至10°。

6.  根据权利要求1所述的无座自行车，其中，所述齿轮(21)在尺寸上比所述齿轮(31)大，所述链轮(32)在尺寸上比所述齿轮(31)大，并且所述后轮链轮(40)在尺寸上比所述链轮(32)小。

7.  一种将往复运动转化成旋转运动的运行系统，所述运行系统包括：
踏板轴组件，包括：固定在踏板轴(10)上的踏板轴(10)；一对导引件(11a、11b)，所述踏板轴的两个加工端组装在这对导引件内，并且一对导引孔(13a、13b)分别形成于这对导引件内；
曲轴组件，包括：装配在车架上并且可旋转的曲轴(20)；以一个单元的形式组装在所述曲轴上的齿轮(21)；以及一对曲柄凸轮(22a、22b)，伸出件(26a、26b)分别以一个单元的形式附连在这对曲柄凸轮上，所述伸出件分别容纳在所述导引件(11a、11b)内；以及
心轴组件，包括：固定在所述车架上的心轴(30)；与所述齿轮(21)啮合并可旋转的齿轮(31)；以及链轮(32)，与
所述齿轮(31)以一个单元的形式设置并且由链条(50)连接至后轮链轮(40)；
其中，当踏板上下往复运动时，所述曲轴和所述齿轮(21)同时旋转，然后与所述齿轮(21)啮合的所述齿轮(31)一起旋转。

8.  根据权利要求7所述的运行系统，其中，当所述踏板(12a)到达所述上死点时，所述曲柄凸轮(22a)的所述伸出件(26a)处在与所述曲轴(20)的垂直中心线成角度θ₃的倾斜位置中。

9.  根据权利要求8所述的运行系统，其中，所述角度θ₃在5°至45°的范围内。

无座自行车
技术领域
本发明涉及一种自行车。更具体地，本发明涉及一种能够借助踏板的上下往复运动而使后轮转动的自行车。本发明进一步涉及一种没有车座的自行车，使用者能够以站立的姿势借助踏板的上下往复运动并因此使后轮旋转而骑行。
背景技术
自行车是人类历史上普及的交通工具之一，其主要用于运动和交通的目的。另一方面，已开发出各种用于特定目的(例如，休闲运动、登山等等)的自行车。
自行车主要通过机械运行系统运行。与自行车的结构有关，使用者坐在车座上并握住车把(steering bar)，随后用腿转动踏板，从而使后轮转动。由于几乎所有的自行车通常都是用上述方法骑行，已经着手进行了许多研究并付出许多的努力以发明一种新的骑行自行车的方式。
韩国专利公开No.2003-9205中公开了一种通过使踏板上下往复运动来骑行的自行车。本发明是一种新的利用踏板的上下往复运动的骑行方法，其与利用踏板的旋转运动的传统骑行方法相反。
本发明人已开发出一种用于自行车的新的运行系统，其使人能够通过使踏板上下往复运动来使后轮转动。
传统的自行车由于其使踏板转动的骑行方法而必须装配有车座。在坐在车座上骑行自行车的情况下，与锻炼身体上半部分的肌肉的较小效果相反，人们主要期望锻炼身体下半部分的肌肉。在近代，自行车不仅广泛地用于交通目的，还用于休闲运动。这些自行车具有锻炼整个身体的肌肉的效果，并且可适合于当前的潮流。
除此之外，使用者能够以站立的姿势通过上下重复地踩踏板而享受骑行自行车的乐趣。这使得整个身体都动起来，以这种方式，使用者的腿顺序地踩每个踏板，与此同时用两只手把持车把，由此来骑行自行车。此外，以站立的姿势骑行本发明的自行车比骑行传统的自行车更有乐趣。
此外，传统的自行车朴素且乏味，而本发明的自行车更有活力且更令人兴奋。然而，本发明的自行车既不危险，也不难于学习如何骑行。
传统的自行车在前轮和后轮均装配有车闸，并且还装配有辅助架(accessory stand)。任何能够骑行传统自行车的人都将享受到骑行本发明的自行车的乐趣。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种新型的自行车，其通过使踏板上下往复运动而骑行。
本发明的另一目的是提供一种没有车座的自行车，通过使踏板上下往复运动来使自行车向前运动。
本发明的又一目的是通过以站立的姿势使用而不是以坐姿骑行自行车来提供一种为整个身体带来更好的锻炼效果的自行车。
本发明的又一目的是提供一种在结构上更易于操作的自行车，其不费力地将踏板的上下往复运动转化成旋转运动。
有关本发明的上述目的将在下文中详细地说明。
踏板轴10固定在车架3上，由此该踏板轴不旋转，但是导引件11a、11b在一定角度范围内绕着踏板轴枢转。实际上，踏板12a、12b沿着周线(circumference)运动，这导致了踏板的上下往复运动。
导引孔13a、13b分别形成在导引件11a、11b内部，此后，形成于曲柄凸轮22a、22b上的伸出件26a、26b容纳在这些导引孔内。
曲柄凸轮22a、22b以一个单元的形式(in one unit)组装到曲轴20内，并且齿轮21也以一个单元的形式组装到曲轴上。
当踏板12a、12b上下往复运动时，伸出件26a、26b沿着导引孔13a、13b旋转，同时，曲柄凸轮22a、曲轴20和齿轮21旋转。为了此旋转，在旋转的曲轴20与车架3之间应具有轴承(附图中未示出)。
当齿轮21转动时，啮合的齿轮31向相反的方向转动，并且与齿轮31以一个单元的形式(in a unit)构造的链轮32也一起转动。
装配在车架3内并且固定于其上的心轴30不转动，而只有齿轮31和链轮32转动。因此，齿轮31和链轮32以及它们与心轴之间的轴承都装配在心轴30上。
为了本发明的运行系统的更简单的操作，当踏板12a位于上死点而另一踏板12b位于下死点时，曲柄凸轮22a、22b的伸出件26a、26b应沿着相同的旋转方向处于与曲轴20的垂直中心线成θ₃的角度的倾斜位置中。
在下文中，将参考附图详细地说明本发明。
附图说明
图1是根据本发明的无座自行车的示意性透视图；
图2是根据本发明的无座自行车的运行系统的示意性透视图；
图3是根据本发明的无座自行车的运行系统的示意性截面图；
图4是根据本发明的用于将上下往复运动转化成旋转运动的运行系统的示意性分解透视图；
图5是示出了在根据本发明的运行系统中将上下往复运动转化成旋转运动的原理的图；
图6是示出了在根据本发明的运行系统中将上下往复运动转化成旋转运动的原理的图，其中，该图是当本发明处于无论如何也不能工作的状态时的图。
具体实施方式
本发明涉及一种自行车，这种自行车使得使用者能够在无需车座的情况下以站立的姿势通过使踏板上下往复运动来使后轮转动。图1是根据本发明的自行车的示意性透视图，其中，使用者能够在无需车座的情况下以站立的姿势骑行。
参考图1，像其他传统自行车一样，根据本发明的自行车包括：前轮1、后轮2、车架3、转向轴5以及具有其他辅助装置(例如车闸、支架等等)的类似部件。
然而，与任何其他传统的常规自行车不同，车轮1、2的尺寸小得多，并且也没有用来坐的车座。根据本发明，用于将踏板的上下往复运动转化成旋转运动的结构物(structured object)设置在自行车的分叉车架内。为了说明本发明，分叉车架内的结构物当然是显示为可见的，但是实际上，该结构物组装在位于车架中上部的覆盖装置(这里未示出)下面。
本发明的自行车中最重要的技术主题是关于一种运行系统，该系统使自行车能够将踏板的上下往复运动转化成旋转运动。
图2是根据本发明的自行车中的运行系统的示意性透视图，图3是用于说明的该运行系统的截面图。
根据本发明的运行系统分成三个组件：踏板轴组件，包括一根踏板轴10、一对导引件11a、11b以及一对踏板12a、12b；曲轴组件，包括一个曲轴20、一个齿轮21以及一对曲柄凸轮22a、22b；以及心轴组件，包括一根心轴30、一个齿轮31以及一个链轮32。
由于踏板的上下往复运动而旋转的这些曲柄凸轮将往复运动转化成旋转运动。为了更好地理解根据本发明的运行系统，图4是其主要部件的分解透视图。参考图2至图4，将在下文中详细地说明该运行系统的结构及其方法。
(A)踏板轴组件
踏板轴组件包括：一根踏板轴10，一对导引件11a、11b，以及一对踏板12a、12b。固定在车架3上的踏板轴10不转动。导引件11a、11b分别装配在踏板轴的两个端部，并且踏板12a、12b分别与相应的导引件附连。
踏板轴10固定在车架3上，而将导引件11a、11b组装成能绕着踏板轴枢转。另一方面，由于导引孔13形成在导引件中，而且曲柄凸轮22容纳且装配于导引孔中，所以导引件不会完整地旋转一周，而是在一定角度范围内旋转。
与导引件的加工端(cut end)附连的踏板12a、12b沿着周线旋转，这导致踏板的上下往复运动。如果一个踏板12a下降，则另一踏板12b上升，而如果踏板12a上升，则另一踏板12b下降。当踏板上下往复运动时，自行车向前运动。
由于踏板要上下往复运动，必须在导引件11a、11b与踏板轴10之间设置轴承，这可由本领域的普通技术人员轻易地实现。
装配孔(binding hole)16a、16b形成在踏板轴10的加工端内部。其中形成有组装孔(assembling hole)的组装件14与导引件11附连。在将导引件组装到踏板轴中的过程中，踏板轴插入组装孔15，然后由螺栓17固定。
(B)曲轴组件
曲轴组件包括：一根曲轴20，一个齿轮21，以及一对曲柄凸轮22a、22b。曲轴20，齿轮21，以及一对曲柄凸轮以一个单元的形式同时转动。曲轴和这些曲柄凸轮用螺栓(在此未示出)穿过组装孔24和装配孔25组装，从而形成一个单元。
曲轴20装配在车架3内，并且应在车架与曲轴之间设置轴承(这里未示出)以使曲轴旋转，这能够由本领域的普通技术人员轻易地实现。
以一个单元的形式形成于曲柄凸轮22a、22b上的伸出件26a、26b容纳在形成于导引件11a、11b内的导引孔13a、13b中，并且用来将踏板的上下往复运动转化成曲柄凸轮的旋转运动。当伸出件26a、26b置于导引件11a、11b的导引孔内而旋转时，适当的是，将伸出件26a、26b插入惰轮23a、23b以使旋转更平稳并将摩擦减到最小。
同时，在本发明中，当一个踏板12a位于上死点时，伸出件26a(或惰轮23)的位置非常重要。其原理在图5和图6中示出。
图5是示出了在根据本发明的运行系统中将上下往复运动转化成旋转运动的原理的图。
图6是示出了在根据本发明的运行系统中将上下往复运动转化成旋转运动的原理的图，其中，该图是当本发明处于无论如何也不能工作的状态时的图。
参考图5，当踏板12a处于上死点时，踏板12b处于下死点。曲柄凸轮22a的伸出件26a应处于与垂直中心线成θ₃的角度的倾斜位置中。θ₃的角度应在5°至45°的范围内，但是不限于此范围。
当踏板12b处于上死点时，踏板12a处于下死点。在此情况下，曲柄凸轮22b的伸出件26b也处于与曲轴20的垂直中心线成θ₃的角度的倾斜位置中。
如果曲柄凸轮22a的伸出件26a处于与曲轴20的垂直中心线成θ₃的角度的倾斜位置中，那么当踩下踏板12a时，踏板12a轻松地下降，且曲柄凸轮由此轻松地转动。当用左脚踩下踏板12b时，踏板12b借助该压力而下降至下死点，此时曲柄凸轮22b的伸出件26b处于与曲轴20的垂直中心线成θ₃的角度的倾斜位置中。当踏板12b下降至下死点时，踏板12a上升至上死点，曲柄凸轮22a的伸出件26a处于与曲轴20的垂直中心线成θ₃的角度的倾斜位置中。如果这时用右脚踩下踏板12a，那么踏板12a借助该压力而下降至下死点。此动作连续地重复。
参考图6，如果曲柄凸轮12a的伸出件26a沿着垂直中心线定位，并且没有处在与曲轴20的垂直中心线成θ₃的角度的倾斜位置中，那么当踩踏板12a时，该踏板不下降。换句话说，在此情况下使曲柄凸轮转动是不可能的。因此，如图5所示，当踏板12a到达上死点时的角度θ₁在大小上应始终小于当踏板12b到达下死点时的角度θ₂。该角度可能因踏板轴10与曲轴20之间的距离或者曲柄凸轮的半径(长度)而不同，但是适当地，对于θ₁而言，其在大小上通常比θ₂小2°至10°。在图5中，踏板轴10与曲轴20之间的距离是90mm，曲柄凸轮的半径(长度)是35mm，θ₁是18°，θ₂是22°，并且上死点与下死点之间的距离是220mm，但是这仅是一个示例，因此根据自行车的尺寸，这些都是可更改的。
具体地，上死点与下死点之间的距离对于运动量是非常重要的。上死点与下死点之间的距离与导引件11a、11b的长度和角度紧密相关。往复运动的距离可适当地确定在150至300mm的范围内。
(C)心轴组件
心轴组件包括心轴30、齿轮31，以及链轮32。
当踏板12a、12b上下往复运动时，伸出件26a、26b沿着导引孔13a、13b旋转，同时，曲柄凸轮22a、22b、曲轴、以及齿轮21一起旋转。
当齿轮21转动时，啮合的齿轮31向相反的方向转动，并且与齿轮31以一个单元的形式设置的链轮32也一起转动。
组装并固定在车架3上的心轴30不转动，而仅是齿轮31和链轮32转动。因此，与心轴之间设有轴承(在图中未示出)的齿轮31和链轮32组装在心轴30上。
参考图2和图3，齿轮31在尺寸上小于齿轮21，这意味着当齿轮21旋转一周时，齿轮31旋转了更多周。此外，齿轮31和链轮32的转数相同，但是由于链轮32的半径比齿轮31的半径大，所以链轮32的线速度比齿轮31的线速度快。这意味着后轮能够以与半径差成比例的速度更快地旋转。链轮32由链条连接至后轮链轮，并且当后轮链轮旋转时，后轮旋转。本领域的普通技术人员能够轻松地准备这些不同尺寸的齿轮。
如果将像这样的运行系统应用于自行车，那么可以生产出依靠上下往复运动的无座自行车。无座自行车需要以站立的姿势骑行，并且通过这样做，使得整个身体以更好的效果锻炼其肌肉。
工业应用
本发明具有这样的效果：使得后轮通过踏板的上下往复运动而旋转，并且提供了一种利用这种运动而运行的无座自行车。此外，本发明通过将踏板的上下往复运动有效地转化成旋转运动来提供自行车的稳定运行。
本发明将由本领域的普通技术人员轻松地实现，并且任何更改和变化都应包含在本发明的范围内。