專利名稱：免夾緊腳蹬及其組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于自行車或類似裝置上的腳蹬，尤其涉及免夾緊腳蹬，該免夾緊腳蹬可拆卸固定在附于騎車者鞋上的卡板上。
這些免夾緊腳蹬通常還包括一個主體部分，其安裝在一心軸上旋轉(zhuǎn)，在主體部分上心軸的兩側(cè)形成前、后凹槽。樞軸桿大致與心軸平行地安裝在這些凹槽中，用于支撐前、后卡板夾持器。每一卡板夾持器可以包括一個彈簧圈，其纏繞在相關(guān)聯(lián)的桿上；該卡板夾持器還可以包括一個倒U型環(huán)，其從彈簧圈向上突出到與卡板突起接合的位置。彈簧圈的功能是可壓縮地阻止兩個環(huán)使其相互分離的樞轉(zhuǎn)運動。
另一種可選擇的方案是，該卡板夾持器可以與相同的U型突起成為一體，該U型突起的相互分離動作可以被一塊人造橡膠材料可壓縮地阻止。該卡板夾持器可以由任何適當?shù)牟牧闲纬?，包括沖壓的金屬板、鑄造金屬或金屬線材。
為了使鞋從腳蹬上脫開，騎車者只需簡單地使鞋繞垂直于腳蹬上表面的軸旋轉(zhuǎn)一個預(yù)定角度(例如15-20°)就可以了。這使得卡板上的橫向延伸臂與前、后卡板夾持器接合，并強制地推動卡板夾持器相互分離，以使卡板的緊固力放松。
可選擇地，上面簡要描述的免夾緊腳蹬可以設(shè)置為有兩個側(cè)面腳蹬，其中，與第一組前、后卡板夾持器相同的第二組前、后卡板夾持器位于腳蹬主體部分的相對側(cè)。這使得腳蹬可以在任意一個方向固定在騎車者的鞋上。該第一組中的前卡板夾持器可以與第二組的后卡板夾持器結(jié)合為一體；同樣，第一組的后卡板夾持器可以與第二組的前卡板夾持器結(jié)合為一體。
上面簡要描述的免夾緊腳蹬已被證明可以有效固定騎車者的鞋，同時，使得鞋的脫開方便可靠。但是，這種設(shè)置并不被認為在所有情況下都是有效的。在某些騎行狀態(tài)下，腳蹬可能會造成鞋不期望的脫開。
更具體地說，當騎車者向上拉起腳蹬時，騎車者的踝部會自動地向下樞轉(zhuǎn)，使得對腳蹬施加一個向上的力，其包括一個朝向腳蹬后方的力分量。該向后力的分量受到向后的卡板夾持器的阻力。但是，如果向后力非常強大，例如當騎車者從停止狀態(tài)加速時，它可以使后卡板夾持器充分收縮，以使卡板向前突起從前卡板夾持器的保持力中脫開，由此使卡板從腳蹬上脫開。當然，這是非常不期望出現(xiàn)的，它會導(dǎo)致騎車者嚴重受傷。
因此，需要一種改進的免夾緊腳蹬，其前、后卡板夾持器為一體，基本上可以在任何騎車狀態(tài)下，包括快速加速時，可靠地固定騎車者的鞋。本發(fā)明滿足這種需要，并具有相關(guān)的優(yōu)點。
在本發(fā)明的更具體的特征中，前、后壁可以由固定在主體部分上的一個壁或擋塊固定器形成，它們也可以作為主體一部分而結(jié)合成一體。該壁或擋塊固定器可以加工為整塊或多塊零件，可以包括分別與前、后卡板夾持器相配合的前、后臂，以避免夾緊板夾持器相互靠近而超過預(yù)定的最小距離。
在本發(fā)明的另一更具體的特征中，主體部分通常是矩形，卡板夾持器設(shè)置在前、后凹槽中，位于心軸的相對兩側(cè)。樞軸桿分別置于前、后凹槽中，大致與心軸平行。前卡板夾持器包括一個纏繞在向前樞軸桿上的彈簧圈，和一個倒U型環(huán)，該倒U型環(huán)從彈簧圈向上突出到與卡板的前突起相接合的位置，這樣，該環(huán)的向前運動被彈簧圈可壓縮地阻止。相同地，后卡板夾持器包括一個纏繞在后樞軸桿上的彈簧圈，和一個倒U型環(huán)，該倒U型環(huán)從彈簧圈向上突出到與卡板的后突起相接合的位置，這樣，該環(huán)的向后運動被彈簧圈可壓縮地阻止。
在本發(fā)明的又一具體特征中，每個前、后卡板夾持器都包括一個具有兩個垂直支桿和一根橫桿的倒U型環(huán)。當卡板旋轉(zhuǎn)一個預(yù)定角度時，該倒U型環(huán)位于與松開靠板相接合的位置，該松開靠板形成在卡板的角部上。該接合使前卡板夾持器強制地向前收縮，使后卡板夾持器強制地向后收縮，以使卡板和騎車者的鞋從腳蹬上脫開。壁或擋塊固定器的前壁位于前U型環(huán)橫桿的下面且非常接近橫桿的前面，并在環(huán)的垂直支桿之間。類似地，壁或擋塊固定器的后壁位于后U型環(huán)的橫桿的下面且非常接近橫桿的后面，并在環(huán)的垂直支桿之間。前壁和后壁可以是拱形的，因此可以在一個角度范圍內(nèi)限制卡板相對于腳蹬向前和向后的移動。
可選擇地，本發(fā)明的腳蹬可設(shè)置為具有兩個側(cè)面，即其主體部分還具有一個與上表面相對的下表面，用于同樣與騎車者鞋的卡板相接合。在這種情況下，提供第二組前、后卡板夾持器，其基本上與第一組前、后卡板夾持器相同，但是從主體部分的下表面向下突出。主體部分的下表面形成前、后壁，其基本上與腳蹬上表面上的壁相同。這些可以由壁或擋塊固定器形成的壁，用于阻止卡板以非旋轉(zhuǎn)狀態(tài)相對于腳蹬向前或向后移動一定的量，該量足夠克服前、后卡板夾持器產(chǎn)生的偏移而將卡板從腳蹬上脫開。第一組中的前卡板夾持器可以與第二組的后卡板夾持器結(jié)合為一體，第二組的前卡板夾持器可以與第一組的后卡板夾持器結(jié)合為一體。
本發(fā)明的另一方面在于組裝腳蹬的方法。特別是，該方法包括當夾持器處于非應(yīng)力狀態(tài)時，將前、后卡板夾持器置于它們在前、后凹槽中的樞軸桿上的位置。然后，卡板夾持器被強制收縮而相互分開，并且形成前、后壁的壁/擋塊固定器被固定在主體部分上。最后，卡板夾持器被松開，這樣，它們相互向后移動，與壁/擋塊固定器各自的前、后臂接觸。
下面結(jié)合附圖對優(yōu)選實施例的描述使本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點更加明顯。該附圖以實例的方式闡述了本發(fā)明的原理。
圖2是

圖1的免夾緊自行車腳蹬的透視圖，其除去了腳蹬的主體部分以顯示腳蹬的前、后卡板夾持器的結(jié)構(gòu)，所示為處于固定位置的騎車者鞋的卡板。
圖3是類似于圖2的免夾緊自行車腳蹬的透視圖，但是卡板充分旋轉(zhuǎn)以從腳蹬上脫開。
圖4是類似于圖2的免夾緊自行車腳蹬的透視圖，但去掉了卡板，以顯示卡板夾持器。
圖5是圖4所示的免夾緊自行車腳蹬的各部分的側(cè)視圖。
圖6是圖4所示的免夾緊自行車腳蹬的各部分的頂視平面圖。
與現(xiàn)有技術(shù)相同，腳蹬10包括一個大致為矩形的主體部分16，其上有一尺寸剛好可以容納心軸20的橫向中心孔18，該心軸20連在自行車腳蹬曲柄(未示出)上。該主體部分可以由任何常用材料，譬如塑料注塑成型，或由鍛造或鑄造的金屬，譬如鋁、鎂或鈦形成。前凹槽22a和后凹槽22b形成在主體部分心軸孔的相對兩側(cè)，并且，前、后卡板夾持器24a和24b置于這些凹槽中，以與卡板12可拆卸地接合?？ò鍔A持器包括倒U型環(huán)，其從凹槽向上突起，并且可向前和向后強制地收縮以相互分離，使其能夠容納和夾持卡板的前、后突起28a和28b。這就使卡板和鞋14可拆卸固定在腳蹬上。倒U型環(huán)24a包括二個垂直支桿30a和一個橫桿32a，倒U型環(huán)24b包括二個垂直支桿30b和一個橫桿32b。
壁或擋塊固定器34可以通過，例如螺釘36，固定在主體部分16的上表面。該固定器包括一對前臂38a和一對后臂38b，其定位成可以作為前、后卡板夾持器24a和24b各自的倒U型環(huán)的擋塊。這避免夾緊板夾持器相互向前移動到比圖1所示的靜止位置更近的位置。在該靜止位置，倒U型環(huán)的垂直支桿30a和30b的方向基本垂直于腳蹬上表面?？ò鍔A持器可以從上述靜止位置強制地移動而相互分開以接收和夾持卡板12。
前、后卡板夾持器24a和24b各自的倒U型環(huán)的尺寸制成突出到腳蹬主體部分16和壁/擋塊固定器34上方一定距離，使得卡板12的前、后突起28a和28b剛好安裝在它們下面。這可防止卡板相對于腳蹬10垂直移動。
一個常用的斜面40從腳蹬主體部分16的后邊緣向上突起。這樣利于通過兩個卡板夾持器24a和24b對卡板12進行方便的接合。當卡板固定在腳蹬10上之后，通過將鞋14和卡板繞基本垂直于腳蹬上表面的軸線朝任何方向旋轉(zhuǎn)一個預(yù)定角度，騎車者就可以簡單地松開固定。有利的是，腳蹬被設(shè)置成使鞋可繞卡板的中心樞轉(zhuǎn)，該中心通常對準騎車者腳的前腳掌(ball)。
如圖2和圖3所示，卡板12通常為矩形，具有位于兩個前角部的前接合靠板(cam)42a和位于兩個后角部的后接合靠板42b?？ò灞还潭ㄔ谀_蹬10上時，兩個前靠板極接近前卡板夾持器24a的倒U型環(huán)的后面，而兩個后靠板極接近前卡板夾持器24b的倒U型環(huán)的前面。然后，當騎車者的鞋繞垂直于腳蹬上表面的軸線旋轉(zhuǎn)時，兩個前接合靠板之一和兩個后接合靠板之一與鄰近的U型環(huán)接合，使前、后卡板夾持器繞樞軸縮回而相互分開。如果鞋旋轉(zhuǎn)足夠角度，譬如15-20°，卡板夾持器就收縮而相互分開到足以使卡板松開。
過去，這種特殊的自行車腳蹬有時會在不期望脫開的時候脫開騎車者的鞋。譬如當騎車者想要用很大的力量向上拉起腳蹬而迅速加速時，就會發(fā)生這種情況。這種向上的拉起可以使騎車者的踝部向下樞轉(zhuǎn)，使得向上拉力的分量從后方施加給腳蹬。以前這種向后的力只能由后卡板夾持器承受，有時該力大到足夠使卡板夾持器產(chǎn)生足夠的收縮，而使卡板的向前的突起28a從前卡板夾持器上脫開，使得騎車者的卡板和鞋脫開。
腳蹬10通過使前壁44a和后壁44b與壁/擋塊固定器34共同作用而克服了現(xiàn)有腳蹬的設(shè)計缺陷，該前壁44a和后壁44b起到阻止騎車者鞋14上的卡板12相對于腳蹬前后移動的作用。前壁處于前卡板夾持器24a的倒U型環(huán)下面，當卡板被固定住時，卡板的前突起28a的前面直接靠在前壁上。同樣地，后壁處于后卡板夾持器24b的倒U型環(huán)下面，當卡板被固定住時，卡板的后突起28b的后面直接靠在后壁上。當騎車者想要脫開腳蹬的夾持力時，前、后壁并不阻礙卡板的旋轉(zhuǎn)。另外，前、后壁是拱形的，因此即使卡板已相對腳蹬進行了部分地旋轉(zhuǎn)，仍可以阻止卡板的向前和向后移動。壁/擋塊固定器可以方便地通過沖壓和加工合適的金屬板而成。
如圖4至圖6所示，注意，腳蹬上表面的前卡板夾持器24a與腳蹬下表面的后卡板夾持器24b′結(jié)合為一體。同樣地，腳蹬上表面的后卡板夾持器24b與腳蹬下表面的前卡板夾持器24a′結(jié)合一體。前卡板夾持器24a和后卡板夾持器24b′的結(jié)構(gòu)和作用將在下面描述?？梢岳斫猓翱ò鍔A持器24a′和后卡板夾持器24b以同樣的方式起作用。
前卡板夾持器24a和后卡板夾持器24b′都安裝在一樞軸桿46a上，該樞軸桿設(shè)置在腳蹬主體部分16上形成的前凹槽22a中，基本與心軸20的軸線平行。該樞軸桿通過在孔48a中的壓力配合而保持在其位置上，該孔48a形成在主體部分凹槽的相對的兩端?；蛘?，該樞軸桿可以通過螺紋或彈性擋環(huán)而保持在該位置。
前卡板夾持器24a由一定長度的單根彈簧鋼絲纏成特殊形狀而形成，其包括上述的倒U型環(huán)。倒U型環(huán)的兩垂直支桿30a的底部、或底座或端部過渡成纏繞在樞軸桿46a上的分開彈簧圈50a。每一彈簧圈，依次，過渡成從彈簧圈向前突出的短的指狀物52a。這二個短的指狀物緊靠在一個下橫向張力調(diào)整桿54的上側(cè)。
后卡板夾持器24b′同樣由一定長度的單根彈簧鋼絲纏成特殊形狀而形成，其包括上述的倒U型環(huán)。倒U型環(huán)的兩垂直支桿30b′的頂部、或底座或端部過渡成纏繞在樞軸桿46a上的分開的彈簧圈50b′。每一彈簧圈，依次，過渡成從彈簧圈向前突出的短指狀物52b′。該二個短指狀物緊靠一個上橫向張力調(diào)整桿56的下側(cè)，其在下橫向張力調(diào)整桿54的上方被隔開。
前卡板夾持器24a的彈簧圈50a纏繞在樞軸桿46a上，其處于與之相連的后卡板夾持器24b′的橫向外側(cè)的位置。因此，前卡板夾持器24a的垂直支桿30a比與之相連的后卡板夾持器24b′的垂直支桿30b′的位置分開稍微更大些。
可調(diào)整連桿58將上張力調(diào)整桿56與下張力調(diào)整桿54連接起來。該可調(diào)整連桿優(yōu)選為單個螺釘和螺紋孔組合的形式。螺釘頭相對其中一個張力調(diào)整桿固定，而螺紋孔則形成在另一張力調(diào)整桿上。相對螺紋孔擰緊或擰松螺釘可改變兩張力調(diào)整桿之間的距離，從而改變前卡板夾持器24a和后卡板夾持器24b′的預(yù)加載量。這種結(jié)構(gòu)的一個優(yōu)點是有利于方便地選擇從腳蹬10上脫開卡板12和鞋16所需的力矩大小。一種螺紋緊固器可以代替螺紋孔。
可調(diào)整連桿58的結(jié)構(gòu)的又一優(yōu)點是有利于方便地組裝腳蹬10。具體地是，將前卡板夾持器24a和與之相連的后卡板夾持器24b′在非應(yīng)力狀態(tài)下放置在前凹槽22a中，然后使樞軸桿46a穿過這兩個卡板夾持器的彈簧圈50a和50b′。然后，將上、下張力調(diào)整桿56、54靠在卡板夾持器各自的短指狀物52a和52b′上，并通過可調(diào)整連桿58連接在一起。后卡板夾持器24b和前卡板夾持器24a′重復(fù)與上述相同的組裝步驟。接著，一個組裝固定器(未示出)使腳蹬上表面的各個前、后卡板夾持器的倒U型環(huán)強制收縮，而相互分開。由于倒U型環(huán)被推開，壁/擋塊固定器34很容易通過螺釘36固定在腳蹬主體16上。該組裝固定器接著松開兩個U型環(huán)，腳蹬下表面的前、后卡板夾持器重復(fù)同一步驟。
應(yīng)當理解，彈簧夾持器24a和24b可以有多種可替換設(shè)置。在每種情況下，夾持器的尺寸和設(shè)置可容納相應(yīng)的卡板突起，并對卡板的旋轉(zhuǎn)引起的力產(chǎn)生可壓縮阻力。夾持器的分離移動由樞軸運動產(chǎn)生(如繞上述樞軸桿)，也可以是平移。另外，阻力可以由不同于所述彈簧圈的其它方式產(chǎn)生，例如由適當?shù)娜嗽煜鹉z。
由上述說明可以了解，本發(fā)明提供了一種改進的免夾緊腳蹬，其具有前、后卡板夾持器，該夾持器可拆卸固定在騎車者鞋的卡板上。該腳蹬包括一個特殊的壁/擋塊固定器，其具有阻止卡板相對于腳蹬前后移動的前、后壁，使其移動量不足以產(chǎn)生卡板從腳蹬上不期望地脫開。對所希望的卡板從腳蹬上的松開該壁并無影響，這是通過使鞋繞垂直于腳蹬上表面的軸線旋轉(zhuǎn)而實現(xiàn)的。
上面僅結(jié)合目前的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了詳細描述。應(yīng)當理解，各種改動并不脫離本發(fā)明的精神。因此，本發(fā)明只由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種免夾緊腳蹬，可拆卸固定在附于騎車者鞋的卡板上，其中，該卡板包括一個前突起和一個后突起，該免夾緊腳蹬包括一個可旋轉(zhuǎn)心軸；一個主體部分，其可安裝在心軸上旋轉(zhuǎn)，并且具有一個與騎車者鞋的卡板接合的上表面；前、后的卡板夾持器，從該主體部分的上表面在該心軸的相對兩側(cè)向上突起；其中，前、后的卡板夾持器的尺寸和構(gòu)造使其可在前、后方向上強制收縮而相互分開，以接收和夾緊卡板的各個前、后突起，以將騎車者的鞋固定在腳蹬上；其中，該卡板包括松開靠板，當該卡板繞基本垂直于主體部分上表面的軸線旋轉(zhuǎn)時，該松開靠板位于接合的位置，并沿向前的方向強制收縮前卡板夾持器，而沿向后的方向強制收縮后卡板夾持器，以使卡板及騎車者的鞋從腳蹬上脫開；其中，該主體部分的上表面形成一個與前卡板夾持器相鄰的前壁和一個與后卡板夾持器相鄰的后壁，其中，該前、后壁設(shè)置成可防止卡板相對于腳蹬沿向前、后的方向非旋轉(zhuǎn)地移動一定的量，該量足夠克服前、后卡板夾持器的屈服偏移量并使卡板從腳蹬上脫開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免夾緊腳蹬，其中該主體部分大致為矩形，并且還具有位于心軸相對兩側(cè)的前、后凹槽，在該前、后凹槽中分別設(shè)置有前、后卡板夾持器；該免夾緊腳蹬還包括前、后樞軸桿，其分別位于前、后凹槽中，大致平行于心軸；該前卡板夾持器包括一個纏繞在前樞軸桿上的彈簧圈，以及一個從該彈簧圈向上突出到與卡板前突起接合位置的環(huán)，其中，該環(huán)的向前運動受到彈簧圈的可壓縮阻力；以及該后卡板夾持器包括一個纏繞在后樞軸桿上的彈簧圈，以及一個從該彈簧圈向上突出到與卡板后突起接合位置的環(huán)，其中，該環(huán)的向后運動受到彈簧圈的可壓縮阻力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免夾緊腳蹬，其中，該前、后壁由一個壁/擋塊固定器形成，該固定器是固定在主體部分上的分開部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的免夾緊腳蹬，其中，該壁/擋塊固定器是整體部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的免夾緊腳蹬，其中，該壁/擋塊固定器包括前、后臂，該前、后臂位于分別與前、后卡板夾持器接合的位置，以避免夾緊板夾持器相互移動到比預(yù)定最小距離更近的地方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免夾緊腳蹬，其中，該卡板基本為平面，大致為矩形結(jié)構(gòu)，在角部處具有松開靠板；每一個前、后卡板夾持器包括一個倒U型環(huán)，其具有兩個垂直支桿和一個橫桿；當卡板旋轉(zhuǎn)一定角度時，前、后卡板夾持器的倒U型環(huán)位于與卡板的松開靠板相接合的位置，以強制地使前卡板夾持器向前收縮，并強制地使后卡板夾持器向后收縮，由此使卡板和騎車者的鞋從腳蹬上脫開。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的免夾緊腳蹬，其中，該卡板夾持器的前壁位于前卡板夾持器的橫桿下面，極接近前卡板夾持器橫桿的前方，且在前卡板夾持器的兩垂直立柱之間；以及該卡板夾持器的后壁處于后卡板夾持器的橫桿下面，極接近后卡板夾持器橫桿的后方，在后卡板夾持器的兩垂直立柱之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的免夾緊腳蹬，其中該主體部分還具有一個下表面，其與上表面相對，設(shè)置成可與騎車者鞋的卡板接合；該免夾緊腳蹬還具有一第二組前、后卡板夾持器，其基本上與第一組前、后卡板夾持器相同，但從主體部分的下表面向下突出；以及主體部分的下表面形成一前、后壁，其基本與主體部分上表面形成的前、后壁相同，設(shè)置成可避免卡板相對腳蹬向前、后非旋轉(zhuǎn)地移動一定的量，該量足夠克服前、后卡板夾持器的屈服偏移量并使卡板從腳蹬上脫開。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的免夾緊腳蹬，其中，該第一組卡板夾持器中的前卡板夾持器與第二組中的后卡板夾持器結(jié)合為一體；第二組的前卡板夾持器與第一組的后卡板夾持器結(jié)合為一體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的免夾緊腳蹬，其中，該前、后壁是拱形的。
11.一種組裝根據(jù)權(quán)利要求5所述的免夾緊腳蹬的方法，包括在非應(yīng)力狀態(tài)下，將前、后卡板夾持器固定在主體部分上；強制收縮前、后卡板夾持器使其相互分開；將壁/擋塊固定器安裝到主體部分上；以及松開前、后卡板夾持器，使其彼此相對移近，并與壁/擋塊固定器的各個前、后臂接觸。
全文摘要
一種改進的免夾緊腳蹬，具有前、后卡板夾持器，其用于可拆卸固定騎車者鞋上的卡板，并避免該固定狀態(tài)會在不期望脫開時脫開。該腳蹬包括一個專用的壁/擋塊固定器，其確定前、后壁，以避免夾緊板相對腳蹬向前或后移動一定的量，否則，超過這個量時，卡板會不期望地從腳蹬上脫開。在想要將卡板從腳蹬上脫開時，通過將鞋繞垂直于腳蹬上表面的軸線旋轉(zhuǎn)就可實現(xiàn)，而該前、后壁對此并無影響。
文檔編號B62M3/08GK1478031SQ01819852
公開日2004年2月25日 申請日期2001年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月1日
發(fā)明者R·M·布賴納, R M 布賴納 申請人:快速運動公司