專利名稱：具有桿踏板機(jī)構(gòu)的輪式設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般地，本發(fā)明涉及行進(jìn)設(shè)備。具體地，本發(fā)明涉及這樣的行進(jìn)設(shè)備，該行進(jìn)設(shè)備是自推進(jìn)的并且可以由電動機(jī)輔助。特別地，本發(fā)明涉及將人的自然踏步運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)輪運動的設(shè)備。
背景技術(shù)：
對于傳統(tǒng)兩輪車而言，踏板運動一直是圓周的。換言之，當(dāng)個人坐在兩輪車座椅上時，他的腳擱置在徑向相對的踏板上，該相對的踏板通過騎乘者來運動以使驅(qū)動齒輪旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動齒輪進(jìn)而通過其借助驅(qū)動鏈形成的連接驅(qū)動帶齒輪的后輪或使該帶齒輪的后輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)個人處于站立姿態(tài)而未坐下時，腳的這種圓周運動是困難的。因此，當(dāng)以直立姿態(tài)站立在踏板上時，旋轉(zhuǎn)式踏板并不適于騎乘。實際上，傳統(tǒng)帶座椅的兩輪車上的踏板可相對其曲柄自由地轉(zhuǎn)動，這樣允許將方向性人力腳踏力轉(zhuǎn)換為飛輪的旋轉(zhuǎn)。如果踏板能夠相對曲柄自由地轉(zhuǎn)動或擺動，那么這使站立的騎乘者保持平衡更加困難。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解，當(dāng)踏板接近其頂點位置時，向下施加在踏板上的法向力與曲柄軸的反作用力直接相對，從而產(chǎn)生止點效應(yīng)。因此，難以獲得連續(xù)施加的力。這在騎乘者沿斜面上行時尤其是問題。這顯著地使騎乘者減慢并可能迫使他們推行兩輪車。此外，在較低速度情況下，降低了兩輪車的操縱性。這在擁擠的城區(qū)可能是個麻煩。此外，大多數(shù)兩輪車通常具有長的縱向框架，這也使在擁擠的城區(qū)進(jìn)行轉(zhuǎn)向變得困難。傳統(tǒng)兩輪車?yán)镁哂屑s170mm的標(biāo)準(zhǔn)曲柄臂長度的踏板，從而產(chǎn)生340mm直徑的圓周踏板運動。可以理解，這超過兩個標(biāo)準(zhǔn)臺階踏步一起的總高度。然而，據(jù)信該運動范圍對于推進(jìn)兩輪車或輪式設(shè)備并非必須。實際上，據(jù)信在該領(lǐng)域中需要更高效地利用騎乘者的體重，從而允許減小曲柄臂的長度并且能夠產(chǎn)生力以推進(jìn)兩輪車。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)以上，本發(fā)明的第一方面在于提供具有桿踏板機(jī)構(gòu)的輪式設(shè)備。本發(fā)明的另一方面在于提供用于輪式設(shè)備的踏板機(jī)構(gòu)，該踏板機(jī)構(gòu)包括框架；至少一個輪，具有帶齒輪的輪轂，輪由框架可旋轉(zhuǎn)地支撐；至少一個踏板桿，在安裝端樞轉(zhuǎn)地安裝至框架，每個踏板桿具有與安裝端相反的驅(qū)動端；可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪，由框架承載，可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪具有從至少一側(cè)延伸的軸；曲柄，聯(lián)接在踏板桿的驅(qū)動端與軸之間；以及環(huán)鏈，聯(lián)接在帶齒輪的輪轂與可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪之間，其中，至少一個踏板桿的運動引起輪的旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的又一方面在于提供輪式行進(jìn)設(shè)備，該輪式行進(jìn)設(shè)備包括框架；至少一個輪，聯(lián)接至框架；人力踏板機(jī)構(gòu)，聯(lián)接至至少一個輪并適于使至少一個輪旋轉(zhuǎn)，踏板機(jī)構(gòu)具有運動探測傳感器；馬達(dá)，聯(lián)接至至少一個輪并適于使至少一個輪旋轉(zhuǎn)；系統(tǒng)控制器，連接至馬達(dá)和運動探測傳感器并接收來自該馬達(dá)和運動探測傳感器的輸入；以及使用者控制面板，連接至系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器被編程以接收來自馬達(dá)的輸入、接收來自運動探測傳感器的輸入、接收來自使用者控制面板的與速度設(shè)定和模式設(shè)定至少之一有關(guān)的使用者輸入、以及生成控制信號以基于輸入中至少兩個來選擇性地調(diào)整馬達(dá)。


關(guān)于以下描述、所附的權(quán)利要求、以及附圖，可更好地理解本發(fā)明的這個和其他特征和優(yōu)點，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的理念的自推進(jìn)行進(jìn)設(shè)備的側(cè)視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的理念的行進(jìn)設(shè)備的部分俯視圖，并且示出根據(jù)本發(fā)明的理念的踏板機(jī)構(gòu)的選擇的方面；圖3是根據(jù)本發(fā)明的理念的踏板機(jī)構(gòu)的詳細(xì)側(cè)視圖；圖4A-4D示出處于各腳踏位置的作為踏板機(jī)構(gòu)一部分的踏板桿的各位置；圖5A和圖5B示出踏板機(jī)構(gòu)和力的詳細(xì)視圖，該力被有角度地施加至踏板桿以消除止點效應(yīng)；圖6是沿圖2的線6-6取得的部分橫截面圖，其中示出根據(jù)本發(fā)明的理念的踏板機(jī)構(gòu)的細(xì)節(jié)；圖7是沿圖2的線7-7取得的部分橫截面圖，其中示出根據(jù)本發(fā)明的理念的踏板機(jī)構(gòu)的細(xì)節(jié)；以及圖8是用于對根據(jù)本發(fā)明的理念的設(shè)備進(jìn)行操作的控制器的示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參照全部附圖，尤其參照圖1和圖2，可以看到自推進(jìn)行進(jìn)設(shè)備總體上由數(shù)字20指示。該設(shè)備基本上是采用上/下踏板運動的無座椅兩輪設(shè)備?？衫斫?，該設(shè)備還適用于具有1個、3個、4個或更多輪的設(shè)備并且不設(shè)有座椅以使得騎乘者可持續(xù)地處于站立姿態(tài)。然而，本發(fā)明的理念適用于采用座椅(如果需要)的輪式設(shè)備。在一些實施方式中，該設(shè)備可設(shè)置有動力輔助。實際上，隨著描述繼續(xù)，可以理解，相對于圓周踏板運動，上/下踏板運動具有某些優(yōu)點，該特征可應(yīng)用于人力、動力驅(qū)動的或動力輔助的有座椅或無座椅兩輪車、三輪車和四輪車。設(shè)備20包括框架22，如圖所示，框架22保持兩個輪，或者框架22可被配置成與任何數(shù)目的輪一起使用。在框架22的一端設(shè)有套管M，套管M允許可旋轉(zhuǎn)地接納轉(zhuǎn)向柱26。轉(zhuǎn)向柱的高度可按照騎乘者的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。車把30從轉(zhuǎn)向柱沈的一端以及兩側(cè)基本垂直地延伸，車把30可以承載由使用者致動的制動機(jī)構(gòu)和/或用于操作設(shè)備20的其他控制裝置。前叉32從轉(zhuǎn)向柱沈與車把30的相反的端部延伸，前叉32在通過騎乘者使車把30運動而進(jìn)行的控制下在旋轉(zhuǎn)方向上運動?？尚D(zhuǎn)輪38聯(lián)接至前叉32。輪38包括輪轂40，對輪輞式輪胎(rimmed-tire) 44進(jìn)行支撐的多個輻條42從輪轂40徑向延伸。在一些實施方式中，輪轂馬達(dá)50可以聯(lián)接至輪轂40以允許輪38被動力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。前制動器52A與框架22或連接部件聯(lián)接，并且允許使用者向輪輞式輪胎44施加制動力。如同在傳統(tǒng)兩輪車中一樣，可以通過由安裝在車把上的手桿拉動的繩索來對制動器52A進(jìn)行致動。還可以通過輪轂馬達(dá)50來電氣地施加制動力。在一些實施方式中，可以對制動器52A電氣地致動。
控制器60緊固至框架22并且控制輪轂馬達(dá)50的操作，將對此進(jìn)行詳細(xì)描述。控制器60可以提供控制面板62，控制面板62提供使用者控制以允許各種操作模式的選擇?？刂破?0還可以安裝至車把30和/或轉(zhuǎn)向柱26。控制器60允許使用者在馬達(dá)被使用時選擇速度以及允許制動器52和其他操作功能的應(yīng)用，將對此進(jìn)行詳細(xì)描述。在車把30中可以結(jié)合手控制裝置66，其中結(jié)合在手控制裝置66中的控制器或開關(guān)的選擇性旋轉(zhuǎn)可以用于對設(shè)備20的模式、速度和/或制動進(jìn)行控制。顯示控制面板62和手控制裝置66可以互為冗余或相互補(bǔ)充。為輪轂馬達(dá)50和控制器60供電的電池組68安裝至框架22，并且該電池組68可以結(jié)合在控制器60內(nèi)或者被保持為單獨部件。如在圖2和圖3中最佳地看到的那樣，總體上由數(shù)字70指示的后輪叉緊固至框架22。與叉70聯(lián)接的后輪74包括軸72，軸72可旋轉(zhuǎn)地安裝至叉70。輪74包括繞軸72旋轉(zhuǎn)的輪轂78。與輪輞82連接的多個輻條80從輪轂78徑向延伸，輪輞82對輪胎84進(jìn)行支撐。齒輪86由輪轂78保持，從而當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)或被驅(qū)動時，輪74也進(jìn)行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)?？蚣?2包括緊固至框架22的齒輪殼體90。叉70連接至齒輪殼體90并特別地包括支架92，支架92的一端緊固至齒輪殼體而相反端聯(lián)接至輪74。具體地，支架92被構(gòu)造以使得一側(cè)的支架92A位于輪74的一側(cè)且相對側(cè)的支架92B位于輪74的另一側(cè)。每個支架92A、92B都提供軸槽口 94，軸槽口 94安裝在軸72的相應(yīng)端部上并接納該端部。每個支架92提供桿安裝件96，安裝銷98從桿安裝件96基本上垂直地延伸。桿安裝件96彼此同軸地對準(zhǔn)并且位于支架92A、92B與齒輪殼體相反的一端。換言之，桿安裝件96沿其各自的支架位于軸槽口94的一側(cè)，支架92的相反端安裝至齒輪殼體90。現(xiàn)在參照圖3，但是還參照圖1、圖2和圖4-圖7，可以看到踏板機(jī)構(gòu)總體上由數(shù)字100指示。機(jī)構(gòu)100由框架22承載并且聯(lián)接至后叉70且特別地連接聯(lián)結(jié)至齒輪殼體90。踏板機(jī)構(gòu)100包括樞轉(zhuǎn)地安裝至框架22的一對相對的踏板桿102。具體地，每個踏板桿102都提供安裝端104，安裝端104與從相應(yīng)的桿安裝件96延伸的相應(yīng)的安裝銷98連接。與每個安裝端104相反設(shè)置有驅(qū)動端106。每個踏板桿102包括處于安裝端104與驅(qū)動端106之間的折彎部108。折彎部108用作驅(qū)動端106相對于安裝端104角度定向的頂點。實際上，安裝端104以從15°至75°的任何角度從驅(qū)動端106有角度地延伸。在支架92A、92B之一上或在二者上安裝有后制動器52B，后制動器52B通過與前制動機(jī)構(gòu)52A與前輪38接合的方式類似的方式與后輪74接合。在踏板桿102的驅(qū)動端之間設(shè)有驅(qū)動齒輪110，驅(qū)動齒輪110被保持在齒輪殼體90內(nèi)并可繞軸112旋轉(zhuǎn)。軸112從驅(qū)動齒輪110的每一側(cè)延伸，其中軸的每個端部都與總體上由數(shù)字114指示的曲柄連接。相應(yīng)的曲柄臂116從曲柄114的相應(yīng)的端部基本上垂直地延伸。還可理解，曲柄臂116在彼此相反的方向上延伸。在每個曲柄臂116的端部設(shè)有襯套端120。環(huán)鏈IM將保持在踏板機(jī)構(gòu)100中的驅(qū)動齒輪110與由后輪74的輪轂78保持的齒輪86鏈接。每個踏板桿102包括從驅(qū)動端106延伸的踏腳板126。如在圖2最佳地看到的那樣，踏腳板的尺寸被確定以允許騎乘者將每只腳置于在其上并使之處于任何不同的位置。換言之，騎乘者可將其腳趾置于踏腳板的前邊緣附近或置于該前邊緣之上，或者騎乘者可將其足跟置于踏腳板的后邊緣附近或置于該后邊緣之上，或者將腳趾或足跟置于前邊緣與后邊緣之間的任何位置。可以理解，踏腳板的表面可提供摩擦材料以確保使用者的腳不會從踏板桿意外滑落。踏腳板126還可以具有超大尺寸以允許各種位置，從而適合使用者的不同高度和身體類型。每個踏腳板126都提供長型槽口 130，長型槽口 130基本上平行或沿踏板桿的長度伸展。襯套134可滑動地保持在每個長型槽口 130內(nèi)并與曲柄臂116的相應(yīng)襯套端120聯(lián)接。本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解，襯套134成形為具有延伸的邊緣以保持槽130內(nèi)并且仍允許在其中運動。在踏板桿上向下推壓導(dǎo)致襯套134在長型槽口中運動，這樣進(jìn)而引起曲柄臂116旋轉(zhuǎn)。這導(dǎo)致軸112旋轉(zhuǎn)，軸112使驅(qū)動齒輪110轉(zhuǎn)動并且導(dǎo)致通過輪74的鏈124的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)。如在圖3最佳看到的那樣，距離138(d)將后輪軸72與安裝銷98分離，安裝銷98用作踏板桿的樞轉(zhuǎn)點?，F(xiàn)在參照圖4A-圖4D，可以看到，踏板桿被示出為處于各種位置，從而導(dǎo)致驅(qū)動齒輪110逆時針旋轉(zhuǎn)。如圖4A所示，踏板桿處于其較低位置且襯套端120在長型槽口 130內(nèi)處于中位。當(dāng)向下的力施加于位于齒輪殼體90另一側(cè)的踏板桿上時，曲柄臂160逆時針旋轉(zhuǎn)，并且如圖4B所示，襯套端120繼續(xù)移動至長型槽口的一端。該旋轉(zhuǎn)運動繼續(xù)進(jìn)行，如圖4C所示的那樣，曲柄臂與其在圖4A中的位置180°相對，且襯套端120沿長型槽口 130返回中位。從而在該位置，騎乘者的全部重量可施加于踏腳板126，并且如圖4D所示，襯套134和襯套端120被指引朝向長型槽口的另一端。換言之，襯套134可滑動地移動以處于與其如圖4B所示位置相反的位置。踏板桿102的這種下/上/下運動循環(huán)導(dǎo)致驅(qū)動齒輪110的完全旋轉(zhuǎn)。圖5A和圖5B示出處于不同位置的踏板桿并且示出踏板桿相對于曲柄114的角度設(shè)置。具體地，圖5A示出軸112與襯套120彼此豎直對準(zhǔn)時，面向讀者的踏板桿處于上部位置，使得由騎乘者左腳所施加的力被指引處于相對于中心線大約5°至20°的角度，其中襯套134位于軸112上方。在圖5B中最佳地看到，當(dāng)面向讀者的踏板桿處于下部位置時，即使襯套134與軸112豎直對準(zhǔn)以使得襯套134直接位于軸112下方并與其豎直對準(zhǔn)，仍然施加有帶角度的力?？衫斫猓越嵌榷ㄏ蚴┘拥亩谴怪庇谇鄱ㄏ蚴┘拥姆ㄏ蛄Τチ送ǔＰD(zhuǎn)式兩輪車踏板中常常出現(xiàn)的止點效應(yīng)。如之前對于傳統(tǒng)兩輪車所討論的那樣，踏板運動一直為圓周的。足部的這種圓周運動對于自由站立的人而言是很困難的。因此，當(dāng)騎乘者以直立姿態(tài)站立時，旋轉(zhuǎn)式踏板并不完全適合旋轉(zhuǎn)。然而對于設(shè)備20而言，踏板被設(shè)計成總體上在緯度方向上運動。換言之，踏板配置不進(jìn)行擺動，并且左右踏板僅大體上同時上下運動，因此騎乘者的重量自然地在兩腿之間轉(zhuǎn)移至呈直線形態(tài)的較低的腿以容易地站立。踏腳板當(dāng)其到達(dá)上/下運動的較低位置時大體上為平的且穩(wěn)定的，從而為騎乘者提供舒適且穩(wěn)固的站立平臺。通過消除止點效應(yīng)，踏板以其為傾斜的方式到達(dá)頂點位置，使得由使用者施加的法向力處于角度阿爾法(α)(如圖5A所示)，從而向前并向下推動曲柄經(jīng)過頂點。踏板還可被設(shè)置成在最低位置并以角度貝塔(β)略微傾斜(如圖5Β所示)，從而有助于處于頂點位置的相對踏板-使用者右腳的踏板-使曲柄移動而轉(zhuǎn)動以及克服止點效應(yīng)。每個踏板都具有朝向設(shè)備后部延伸的力矩桿臂。在圖3、圖6和圖7中最佳地看到，踏板桿的樞轉(zhuǎn)點處于位置96處以提供長的力矩臂，其進(jìn)而為使用者提供機(jī)械優(yōu)勢，從而容易地將力作用在曲柄臂和驅(qū)動齒輪上以及使輪旋轉(zhuǎn)。此外，通過在支架92Α、92Β的后部的每個端部并借助旋轉(zhuǎn)式聯(lián)接件將踏板桿連接至支架92A、92B的后部，并且通過以同軸對準(zhǔn)的方式設(shè)置這些旋轉(zhuǎn)式聯(lián)接件，轉(zhuǎn)動聯(lián)接件相對于驅(qū)動齒輪的位置以及踏板桿的角度使踏板傾斜，如圖4和圖5所示。踏板機(jī)構(gòu)的另一優(yōu)點在于，站立的騎乘者的全部體重貢獻(xiàn)高得多的腳踏力。由于對騎乘者的體重進(jìn)行了這種高效利用，因此該設(shè)備需要不多于標(biāo)準(zhǔn)兩輪車曲柄臂長度一半的曲柄臂。換言之，踏板運動的緯度測量近似于或小于標(biāo)準(zhǔn)樓梯踏步的緯度測量。因此，騎乘者的膝部并不彎曲成傳統(tǒng)兩輪車中的那種程度，且騎乘者能夠使用其體重在在踏板上進(jìn)行下壓而不是像在傳統(tǒng)兩輪車中那樣使用腿部肌肉。此外，可根據(jù)使用者的偏好來使用不同長度的曲柄臂。曲柄臂在設(shè)備上的這種可互換性允許使用者具有特別適于其體格的上/下腳踏運動。踏板機(jī)構(gòu)的又一優(yōu)點在于，踏板桿的長度允許騎乘者相對于車把30的位置在踏腳板上站立得更靠前或靠后。在沿踏板長度的不同站立位置，腳踏力以及腳踏部分的高度也略微地變化。因此，長的踏板允許個體騎乘者找到其最舒適的騎乘位置并提供寬的站立平臺以供整個足部可置于其上。例如，身高較低的騎乘者通常重量較輕且具有較短的手臂，并且該騎乘者可通過站立得更靠近車把且更舒適來更高效地利用其體重來驅(qū)動設(shè)備。相反，具有較長手臂的較高且較重的騎乘者可以站立得更加遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)向車把。又一優(yōu)點在于，相比傳統(tǒng)的兩輪車，具有座椅的設(shè)備更加緊湊。實際上，可以通過轉(zhuǎn)向柱可伸縮且可容易調(diào)整以適合不同騎乘者的方式對該設(shè)備進(jìn)行折疊。現(xiàn)在參照圖8，可理解，設(shè)備20的一些實施方式可以在前輪處采用機(jī)動輪轂以輔助設(shè)備的運動。為了實現(xiàn)機(jī)動馬達(dá)和設(shè)備20其他操作特征的使用，控制器60包括系統(tǒng)控制器140。與踏板機(jī)構(gòu)100—樣，顯示控制面板62聯(lián)接至系統(tǒng)控制器140。具體地，運動檢探傳感器142與機(jī)構(gòu)100相關(guān)聯(lián)并向系統(tǒng)控制器提供輸入。在一些實施方式中，運動檢測傳感器142可安裝在齒輪殼體90中。傳感器142向微控制器生成數(shù)據(jù)信號，其具有與齒輪86的旋轉(zhuǎn)方向、齒輪86旋轉(zhuǎn)速度、和其他信息相關(guān)的信息。電池組68還通過電源線144連接至系統(tǒng)控制器。在顯示控制器62中包括有生成速度輸入信號147的速度選擇開關(guān)146以及生成模式輸入信號149的模式選擇開關(guān)148。此外，前制動器52A和后制動器52B可以生成制動輸入信號53，制動輸入信號53還被提供至系統(tǒng)控制器140。在系統(tǒng)控制器140內(nèi)保持有微控制器154。微控制器提供必要的硬件和軟件，以接收各種列舉的輸入并生成適合的輸出從而以期望的方式操作馬達(dá)50和設(shè)備20。具體地，微控制器巧4生成由三相MOSFET驅(qū)動器158接收的脈寬調(diào)制信號156。驅(qū)動器158還直接接收來自電池組68的電源線電壓144。電源感應(yīng)設(shè)備160與電源線144相關(guān)聯(lián)，該輸入還被提供至微控制器154。提供至微控制器IM的另一輸入是轉(zhuǎn)子位置反饋162，轉(zhuǎn)子位置反饋162提供有關(guān)于馬達(dá)50的操作信息。此外，電池組68與微控制器之間的雙向鏈路由信號線168提供。通過顯示控制面板62，使用者可設(shè)置各種輸入，如速度和模式，其中速度可以被大體上被設(shè)計為低、中或高或任何其他期望數(shù)目的增量。模式可以包括4種不同模式，例如關(guān)機(jī)、動力巡航、動力輔助和駐車。這些不同模式和速度限制選擇允許不同的操作特征。例如，在關(guān)機(jī)樽式下,僅使用者可提供設(shè)備的運動。換言之，在此模式下，僅人力的腳踏動作使設(shè)備運動，并且不啟動或不使用電動機(jī)。在動力巡航樽式下,僅在仵何指定諫度下使用電動機(jī)。就此，在恒定速度下，僅需要腳踏動作來在啟動電動機(jī)。當(dāng)應(yīng)用前制動器或后制動器任一個時，供應(yīng)至電動機(jī)的動力被斷開。在^iiMMM^下，騎乘者和馬達(dá)都被利用來推進(jìn)設(shè)備。因此，當(dāng)應(yīng)用制動器時或者當(dāng)騎乘者停止腳踏動作時，供應(yīng)至電動機(jī)的動力被斷開。最后，在駐_式下，僅使用低速，并且中速或高速被忽視。就此，當(dāng)設(shè)備僅由電動機(jī)驅(qū)動時，需要恒定的行進(jìn)速度且不需要任何腳踏動作?？衫斫?，速度和模式選擇二者都是直接騎乘者輸入開關(guān)。因此，在式下，馬達(dá)可通過電力驅(qū)動，從而為設(shè)備的駐車提供恒定的行進(jìn)速度，而根本無需踏板運動輸入信號。在動力輔助樽式下,馬達(dá)通過電力驅(qū)動，并且微控制器通過傳感器142探測踏板運動。馬達(dá)動力取決于速度限制設(shè)定一低、中或高。在恒定速度模式下，微處理器對動力進(jìn)行調(diào)節(jié)以維持預(yù)設(shè)速度。最后，在傳統(tǒng)的兩輪車模式下，電子器件被關(guān)閉而且無任何動力被提供至馬達(dá)。就此，設(shè)備可被設(shè)置，從而在無電池組的情況下或者電池為低電量時，設(shè)備仍可在人力作用下被推進(jìn)。顯示控制面板62接收來自微控制器的輸入170。顯示控制面板可以包括由微控制器驅(qū)動的一組指示燈以顯示信息，諸如電池充電的狀態(tài)，即剩余的電量；在各動力輔助、駐車、巡航、和關(guān)機(jī)模式下由使用者選擇的當(dāng)前操作模式。與速度和模式相關(guān)聯(lián)的開關(guān)設(shè)置在顯示面板62上以進(jìn)行騎乘者選擇，并且制動器開關(guān)設(shè)置在可以被保持在車把上或其他位置的機(jī)械式左制動器桿和右制動器桿內(nèi)。微處理器被配置成對是否應(yīng)用制動進(jìn)行監(jiān)控，并且微處理器在探測到來自任一開關(guān)的制動信號時關(guān)斷馬達(dá)電氣驅(qū)動動力。踏板的方向和腳踏動作頻率由被輸入的腳踏運動探測單元142獲得，并且由微處理器IM使用以進(jìn)行計算并根據(jù)所選擇的模式來控制馬達(dá)旋轉(zhuǎn)速度。馬達(dá)的操作由輸入信號162校驗以在需要時調(diào)整控制信號156的生成。因而，可以看到，通過上述的結(jié)構(gòu)及其使用方法實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。盡管根據(jù)專利法規(guī)，僅詳細(xì)示出和描述了最佳模式和優(yōu)選實施方式，但是應(yīng)理解本發(fā)明并不限于此或由此限制。因此，為了理解本發(fā)明的真正范圍和廣度，應(yīng)當(dāng)參照后附的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.踏板機(jī)構(gòu)，其用于輪式設(shè)備，所述踏板機(jī)構(gòu)包括框架；至少一個輪，具有帶齒輪的輪轂，輪由所述框架可旋轉(zhuǎn)地支撐；至少一個踏板桿，在安裝端樞轉(zhuǎn)地安裝至所述框架，每個踏板桿具有與所述安裝端相反的驅(qū)動端；可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪，由所述框架承載，所述可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪具有從至少一側(cè)延伸的軸；曲柄，聯(lián)接在踏板桿的驅(qū)動端與所述軸之間；以及環(huán)鏈，聯(lián)接在所述帶齒輪的輪轂與所述可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪之間，其中，所述至少一個踏板桿的運動引起輪的旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的踏板機(jī)構(gòu)，還包括踏腳板，從踏板桿的驅(qū)動端延伸，所述踏腳板具有長型槽口 ；以及襯套，可滑動地保持在所述長型槽口中，所述曲柄具有與所述襯套聯(lián)接的襯套端，其中所述踏腳板的線性運動使所述曲柄和驅(qū)動齒輪旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的踏板機(jī)構(gòu)，還包括相對的踏板桿，其中第一踏板桿安裝至所述框架的一側(cè)，第二踏板桿安裝至所述框架的相反側(cè)，其中所述安裝端徑向設(shè)置在所述帶齒輪的輪轂的一側(cè)，所述驅(qū)動端徑向設(shè)置在所述帶齒輪的輪轂的相反側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的踏板機(jī)構(gòu)，其中每個踏板桿具有處于所述安裝端與所述驅(qū)動端之間的折彎部，其中每個安裝端以15°至75°之間的角度從所述折彎部有角度地延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的踏板機(jī)構(gòu)，其中從所述折彎部至所述安裝端的距離小于或等于從所述帶齒輪的輪轂的中心至所述安裝端被安裝的位置的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的踏板機(jī)構(gòu)，其中所述安裝端彼此同軸地對準(zhǔn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的踏板機(jī)構(gòu)，其中所述曲柄具有彼此基本上徑向相對的踏板端，其中一個踏板端連接至一個踏板桿的驅(qū)動端，另一個踏板端連接至另一個踏板桿的驅(qū)動端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的踏板機(jī)構(gòu)，其中，當(dāng)所述驅(qū)動端線性地上下運動時，所述襯套在所述長型槽口的兩端之間滑動。
9.輪式行進(jìn)設(shè)備，包括框架；至少一個輪，聯(lián)接至所述框架；人力踏板機(jī)構(gòu)，聯(lián)接至所述至少一個輪并適于使所述至少一個輪旋轉(zhuǎn)，踏板機(jī)構(gòu)具有運動探測傳感器；馬達(dá)，聯(lián)接至所述至少一個輪并適于使所述至少一個輪旋轉(zhuǎn)；系統(tǒng)控制器，連接至所述馬達(dá)和所述運動探測傳感器并接收來自所述馬達(dá)和所述運動探測傳感器的輸入；以及使用者控制面板，連接至所述系統(tǒng)控制器，所述系統(tǒng)控制器被編程以接收來自所述馬達(dá)的輸入；接收來自所述運動探測傳感器的輸入；接收來自所述使用者控制面板并與速度設(shè)定和模式設(shè)定至少之一有關(guān)的使用者輸入；以及生成控制信號以基于輸入中至少兩個來選擇性地調(diào)整馬達(dá)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，還包括制動器，連接至控制器并生成由所述系統(tǒng)控制器接收的制動輸入信號，所述系統(tǒng)控制器被編程以基于所述制動輸入信號來調(diào)整所述馬達(dá)的操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述使用者控制面板提供以下模式的至少之關(guān)機(jī)模式，僅允許使用所述人力踏板機(jī)構(gòu)；動力巡航模式，僅允許使用所述馬達(dá)來推進(jìn)所述設(shè)備；動力輔助模式，允許使用所述人力踏板機(jī)構(gòu)和所述馬達(dá)；以及駐車模式，允許僅以預(yù)先選擇的速度來使用所述馬達(dá)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述馬達(dá)被允許以指定為低、中和高的至少三種速度進(jìn)行操作，其中所述動力輔助模式允許使用全部三種速度，并且通過探測到的來自所述人力踏板機(jī)構(gòu)的輸入來開始所述馬達(dá)的使用。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，在所述駐車模式下，所述系統(tǒng)控制器生成所述控制信號，以通過所述馬達(dá)為所述設(shè)備提供恒定行進(jìn)速度而根本無需來自所述運動探測傳感器的輸入。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，還包括微控制器，接收來自所述馬達(dá)、所述運動探測傳感器和所述使用者控制面板的輸入；電池組，具有電源線，所述電源線生成由所述微控制器接收的電壓感應(yīng)信號；以及三相MOSFET驅(qū)動器，連接至所述電源線，驅(qū)動器向所述馬達(dá)供電并且生成由所述微控制器接收的電流感應(yīng)信號；所述微控制器生成由驅(qū)動器接收的脈寬調(diào)制控制信號以控制所述馬達(dá)的操作。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述馬達(dá)生成由所述微控制器接收的轉(zhuǎn)子位置反饋信號，以調(diào)節(jié)所述脈寬調(diào)制控制信號。
全文摘要
用于輪式設(shè)備的踏板機(jī)構(gòu)包括框架、具有帶齒輪的輪轂的至少一個輪，至少一個輪由框架可旋轉(zhuǎn)地支撐。至少一個踏板桿在安裝端樞轉(zhuǎn)地安裝至框架，每個踏板桿具有與安裝端相反的驅(qū)動端?？尚D(zhuǎn)驅(qū)動齒輪由框架承載并包括從至少一側(cè)延伸的軸。曲柄聯(lián)接在踏板桿的驅(qū)動端與軸之間。環(huán)鏈聯(lián)接在帶齒輪的輪轂與可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動齒輪之間，從而至少一個踏板桿的運動引起輪的旋轉(zhuǎn)。輪式設(shè)備還可以包括系統(tǒng)控制器和馬達(dá)，其中使用者控制面板允許踏板機(jī)構(gòu)和馬達(dá)的結(jié)合使用。
文檔編號B62M6/45GK102556257SQ201110438798
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者唐裔隆 申請人:特思設(shè)計有限公司