自动式自行车踏板的制作方法

本发明涉及自动式自行车踏板。

现有技术

自动式自行车踏板通常包括踏板本体，该踏板本体在前部和后部处设置有附接装置，所述附接装置用于保持固定至鞋的鞋底上的扣片(cleat)。

这种踏板最初具有相对较多数量的组成部分。

因此，除了踏板本体之外，踏板还将包括套筒心轴组件、后部杆以及弹性系统，该套筒心轴组件用于安装在踏板曲柄上并且包括心轴、环、滚动轴承等，并且踏板本体在该套筒心轴组件上安装成使得踏板主体可以旋转，该后部杆围绕枢转轴线铰接至本体，该弹性系统用于对杆进行预加载，如US 6,564,676中所示。

例如，弹性系统可以由金属或弹性体弹簧、或者弯曲或屈曲作用的叶片等制成。

由后部铰接杆引起的问题之一——除了其结构的复杂性之外——在于，当骑车者在踏板行程期间向后拉时，后部铰接杆弹簧打开，从而致使扣片向后滑动至足以导致蹬踏板效率低以及扣片/踏板磨损。

在极端情况下或者当踏板力被调节得太低时，扣片可能向后滑动足够远使得前部脱离，从而导致骑行者的脚突然从踏板拉出。

一些已知的踏板本体——例如在US 2012/0067165、US 5,381708和US 5,105,683中公开的踏板本体——具有挠性后部杆，而不是围绕弹簧加载的枢转轴线铰接的后部杆。

这些踏板减少了部件的数量和重量，但不具有用于调节扣片释放的装置并且在重量方面没有被偏置成后部向下悬吊，从而使得接合更加困难，这是因为踏板有时可以定向于使得在不首先使踏板本身重新定位的情况下不可能发生接合的位置中。

大多数现有的自动踏板需要踏入和踏下运动来进行接合并且需要扭转来进行释放，并且这是很常见的，以至于大多数骑行者习惯于此运动。

此外，不同的骑行者偏好不同量的释放力。

目前，在具有释放调节的现有踏板中，随着释放力增大，扣片接合的力也增大。

当骑行者将扣片力调节得较高时，这通常是因为他们想要防止意外释放并且他们想要针对旋转浮动的非常明显的限制；此外，骑行者想要高度了解他们何时开始释放。

然而，相同的骑行者不想要更难的踏入。

在具有后部附接装置的现有踏板中，到目前为止仍通过向前踏入踏板本体的前部并且然后向下踏从而使后部附接装置向后移动来接合扣片。

扣片的向前运动不直接辅助接合，相反，实际上是向下运动引起了接合。

表述“旋转浮动”指的是在扣片与本体之间保持接合的同时发生在扣片与本体之间的旋转运动。

旋转浮动通常以度为单位进行测量，并且在自动踏板中，旋转浮动可以从小到零——也称为“固定(fixed)”——变化至大到30度，但是最典型的是5度至10度。

通常可以通过使用不同的扣片或者通过调节设置在扣片内的机构来调节旋转浮动。

技术实现要素：

因此，本发明的技术目标是改进现有技术。

在这种技术目标中，本发明的目的在于研发具有简化的结构特征以及减小的制造成本的自动式自行车踏板。

本发明的另一目的在于提出一种具有减小重量的自动式自行车踏板。

本发明的另一目在于研发一种自动式自行车踏板，该自动式自行车踏板在提供了用于释放的独立调节的同时具有脚至踏板本体中的改进的夹持。

本发明的又一目的在于，提供了一种自动式自行车踏板，其中，扣片的向前运动直接导致接合装置打开。

此目标和这些目的都通过根据所附权利要求1的自动式自行车踏板来实现。

此外，此目标和这些目的都通过根据权利要求13的扣片来实现。

根据本发明的自动式自行车踏板包括踏板本体，踏板本体旋转地连接至心轴，该心轴适于联接至踏板曲柄。

踏板本体限定前后方向并且包括前部部分和后部部分，所述前部部分和所述后部部分能够由扣片接合，扣片能够连接至骑行者的鞋的鞋底并且包括前部钩和后部钩。

踏板本体的前部部分包括用于扣片的前部钩的挠性接合装置。

设置在踏板本体的前部部分中的挠性接合装置确定扣片进入踏板本体中的接合力的量，该接合力完全独立于释放力。

根据权利要求5，踏板本体的后部部分包括闩锁构件，该闩锁构件能够沿踏板本体的前后方向在相应的座部内选择性地滑动。

闩锁构件沿踏板本体的前后方向相对于踏板本体自身的后部部分的相对位置确定了由踏板本体释放扣片的释放力的量，该释放力完全独立于接合力。

根据权利要求6，闩锁构件包括外表面，该外表面具有适于与扣片的后部钩的相应的槽相接合的斜坡轮廓。

根据本发明的能够连接至骑行者的鞋的鞋底的扣片设置有能够接合在踏板本体的前部部分中的前部钩和能够接合在踏板本体的后部部分中的后部钩；扣片的后部钩包括两个突出部，在所述突出部之间限定了所述槽。

从属权利要求提及了本发明的优选和有利的实施方式。

附图说明

根据作为非限制性示例给出的随后的以下描述和附图，本领域的任何技术人员将更好地理解这些和其他优点，在附图中：

图1为根据本发明的自动踏板的俯视图；

图2为踏板的后视图；

图3为踏板的分解视图；

图4为踏板的侧视图；

图5为踏板的截面图，其中，心轴套筒以Q因子处于中间位置的方式安装；

图6为踏板的截面图，其中，心轴套筒以Q因子处于最小位置的方式安装；

图7为踏板的截面图，其中，心轴套筒以Q因子处于最大位置的方式安装；

图8为踏板的套筒组件的俯视图；

图9为踏板的心轴套筒的截面图，其中Q因子处于中间位置；

图10为踏板的后部的放大截面图，其中，斜坡部完全缩回以实现最容易的扣片释放构型；

图11为踏板的后部的放大截面图，其中，斜坡部部分地伸出以实现中间量的扣片释放力；

图12为踏板的后部的放大截面图，其中，斜坡部完全地伸出以实现最高量的扣片释放力；

图13为能够接合在根据本发明的踏板中的扣片的底部的立体图；

图14为扣片的顶部的立体图；

图15为踏板的截面图，其中，扣片完全接合到踏板中；

图16为踏板的立体截面图，其中，扣片完全接合到踏板中；

图17为踏板的立体图，其中，扣片准备接合到踏板中；

图18为踏板的截面图，其中，扣片准备接合到踏板中；

图19为踏板的底部放大图，其中，扣片已接合并且处于其旋转扣片浮动的中间；

图20为图19中示出的踏板的底部放大图，其中，扣片旋转至其向外旋转浮动的端部；

图21为踏板在扣片脱离期间的底部视图；

图22为处于在自行车急转弯期间可能发生的最大倾斜角度的踏板的后视图；

图23为踏板的立体图，其中，扣片充分旋转成处于释放位置；

图24为能够接合在根据本发明的踏板中的扣片的另一实施方式的分解图。

具体实施方式

参照图1的示意图，根据本发明的自动式自行车踏板整体上用10指示。

在下述实施方式中，结合特定实施方式给出的各个特征实际上可以与存在于其他实施方式中的其他不同特征互换。

根据本发明的自动踏板可以容易地安装在任何类型的自行车上；优选地但非排他性地，根据本发明的踏板安装在公路自行车等上。

踏板10包括踏板本体130。

踏板本体130旋转地连接至心轴20；心轴20适于联接至踏板曲柄。

示出的心轴20的形状在大部分长度上是平滑的且为渐缩的，以便使应力梯级(stress riser)最小化。

心轴20可以由钛或其他合适的材料制成。

踏板本体130可以由适于该应用的任何材料制成。

例如，踏板本体130可以由聚合物材料制成。

一种优选的材料可以是碳增强聚合物。

踏板本体130具有或限定前后方向A。

踏板本体130包括前部部分122和后部部分124。

踏板本体130还包括中央部分126。

中央部分126限定适于接触扣片220的上表面142。

踏板本体130的后部部分124包括附件128。

附件128基本上垂直于踏板本体130的前后方向A。

心轴20包括用于连接至曲柄臂的螺纹末端24。

心轴20通过套筒组件200连接至踏板本体130。

在图8、图9中详细地示出了套筒组件。

套筒组件200被容置于设置在踏板本体130的中央部分126中的筒形座部202内。

筒形座部202包括螺纹端部136。

套筒组件200包括套筒本体40。

套筒本体40大致呈管状形状，并且套筒本体40包括第一端部41和第二端部43。

套筒本体40可以由铝或任何其他合适的材料制成。

第一端部41包括花键46；在第一端部41与第二端部43之间可以设有螺纹部分42。

螺纹部分42旋拧在筒形座部202的螺纹端部136中，以便将套筒本体40安全地连接至踏板本体130的中央部分126。

花键46允许套筒本体40容易地旋拧至踏板本体130中。

套筒组件200包括滚针型的第一轴承70，该第一轴承70通过套筒本体40的第一端部旋转地支承心轴20。

滚针轴承70对于强度和耐久性而言是优选的；滚针轴承70可以由衬套替代。

密封件60紧靠在滚针轴承70上，并且密封件60封闭套筒本体40的开口，从而防止污染物进入套筒本体40本身。

心轴20由套筒本体40的第二端部、由第二轴承90并且由第三轴承100旋转地支承。

两个轴承90、100对于强度和耐久性而言是优选的：然而，这两个轴承可以被单个轴承或衬套替代。

轴承90、100布置于设置在心轴20中的抵接部92上，并且轴承90、100由旋拧至心轴20的螺纹端部上的螺母110保持。

筒形座部202中容置有O形环密封件120，套筒本体40的第二端部43紧靠在该O形环密封件120上。

套筒本体40的内表面45包括唇缘44。

在唇缘44与第二轴承90之间以及在第三轴承100与O形环密封件120之间布置有多个间隔件80。

在本发明的在附图中示出的实施方式中，间隔件80的数量为五个；间隔件80的数量可以是任意数量，以满足特定要求。

间隔件80可以由铝或任何其他合适的材料制成。

间隔件80可以重新定位，以便修改踏板10的所谓“Q因子”，Q因子是骑行者的两只脚的中心之间的距离，或者更特别地是从扣片的中心线到自行车曲柄臂的距离。

间隔件80的厚度可以是任何厚度，例如可以是1mm或2mm。

例如，在图5、图6、图7中分别示出了套筒组件200的对应于踏板10的三个不同的Q因子的三种可能的构型。

在图5中，示出了对应于特定Q因子值的第一构型，其中，三个间隔件80沿心轴20布置在唇缘44与第一轴承90之间，而两个间隔件80布置在第二轴承100与O形环密封件120之间。

在图6中示出了对应于踏板10的最小Q因子值的构型。

在此构型中，所有的间隔件80沿心轴20布置在唇缘44与第一轴承90之间。

在图7中示出了对应于踏板10的最大Q因子值的构型。

在此构型中，所有的间隔件80沿心轴20布置在第二轴承100与O形环密封件120之间。

可以通过简单地从筒形座部202移除套筒本体40并从心轴20的螺纹端部移除螺母110以便移除轴承90、100并且根据所需的Q因子重新定位间隔件80来实现许多其他中间构型。

心轴套筒组件200对于改变Q因子的便利性而言是优选的，但将可能将心轴20、轴承70、轴承90、轴承100、间隔件80以及螺母110直接组装在踏板本体130的筒形座部202的内部。

踏板本体130的前部部分122和后部部分124能够通过扣片220接合。

扣片220能够连接至骑行者的鞋的鞋底。

在图13、图14中详细地示出了扣片220；本发明还涉及这种扣片220。

扣片220包括用于连接至骑行者的鞋底(未示出)的上部区域210(图14中可见)以及具有适于紧靠在踏板本体130上表面142上的下表面216的下部区域215(图13中可见)。

至鞋底——所述鞋底是标准的且可调节——的连接通过穿过垫圈250的螺钉240实现，参见例如15、16。

扣片220包括前部钩233和后部钩232。

根据本发明的一方面，踏板本体130的前部部分122包括用于扣片220的前部钩233的挠性接合装置132、134。

更详细地，挠性接合装置132、134包括第一挠性腿部132。

挠性接合装置132、134还包括第二挠性腿部134。

第一挠性腿部132和第二挠性腿部134由间隙152分开。

间隙152优选地但非排他性地沿踏板本体130的前后方向A布置。

总之，根据本发明的具体实施方式，间隙152可以沿着不同的方向布置。

在本发明的其他实施方式(未示出)中，挠性接合装置132、134可以包括围绕扣片220的前部钩233缠绕的单个腿部。

在其他实施方式中，挠性接合装置132、134可以包括一个或更多个铰接的及经弹簧加载的腿部，而不是挠性腿部。

间隙152的宽度可以是适合于确保扣片220的前部钩的安全接合以及扣片220的快速和容易脱离的任何宽度。

间隙152的这种宽度可以根据特定使用者的要求而进行修改，以便实现扣片220进入踏板本体130中的不同接合力。

第一挠性腿部132和第二挠性腿部134均大致呈弧形形状；在本发明的其他实施方式中，第一挠性腿部132和第二挠性腿部134的形状可以是适合于特定要求的任何形状。

第一挠性腿部132和第二挠性腿部134具有高度大于宽度的横截面。

由于这个特征，腿部132、134易于向前及向外挠曲以接纳扣片220。

此外，腿部132、134向上是坚硬的，以在扣片220与踏板本体130之间形成刚性连接。

腿部132、134具有至少围绕间隙152区域的大致呈L形的截面。

因此，腿部132、134中的每个腿部限定内边缘133。

挠性接合装置132、134位于踏板本体130的前部部分122中的优点在于，扣片220直接向前且逐渐地滑动有助于接合装置132、134挠曲分开，使得更容易将踏板10与后部接合装置接合。

因此除去了表征已知类型的自动踏板的单独的弹簧和/或枢转销，从而实现了更轻、更简单并且更便宜的自动踏板。

此外，由于该特征，踏板10具有后部重量偏置以在未接合时向下悬吊。

根据本发明的另一方面，踏板本体130的后部部分124包括闩锁构件190。

特别地，在图10、图11、图12中示出了闩锁构件190。

闩锁构件190能够沿前后方向A在设置于后部部分124的附件128中的相应的座部194内选择性地滑动。

更详细地，闩锁构件190包括外表面191。

闩锁构件190的外表面191具有斜坡轮廓。

根据本发明的另一方面，闩锁构件190包括螺钉调节装置192。

螺钉调节装置192包括接合在闩锁构件190中的螺钉170。

螺钉170通过环160保持在座部194中。

环160旋拧到螺母161上，螺母161与踏板本体130的后部部分124是一体的。

此外，螺钉调节装置192包括弹簧180。

弹簧180保持螺钉170抵着环160。

螺钉170与环160之间的接触环形表面可以设置有止动装置，以便将螺钉170标定在周期性位置处。

后部部分124的附件128包括后部边缘154。

后部边缘154限定第一倾斜表面135。

后部边缘154还包括后部齿146。

后部齿146限定第二倾斜表面138。

第一倾斜表面135和第二倾斜表面138具有相同的倾斜度，但是在本发明的某些实施方式中，第一倾斜表面135和第二倾斜表面138可以具有不同的倾斜度。

扣片220的后部钩232包括槽236。

更详细地，后部钩232包括两个突出部238，槽236限定在所述两个突出部238之间。

槽236限定第三倾斜表面139。

突出部238限定各自的接合表面237，接合表面237基本上平行于扣片220的下表面216。

突出部238限定各自的第四倾斜表面148和各自的侧向倾斜表面226、227。

扣片220的前部钩233包括前部边缘234。

在扣片220接合到踏板本体130中期间(参见图17、图18)，扣片220的前部边缘234接合到第一腿部132和第二腿部134的内边缘133的下方。

同时，突出部138的第四倾斜表面148接触后部边缘154的第一倾斜表面135，并且第二倾斜表面138接触第三倾斜表面139。

特别地，第二倾斜表面138与第三倾斜表面139之间的接触有助于在接合期间将扣片220导引至正确取向。

当使用者向下推动脚以实现将扣片220接合到踏板本体130中时，倾斜表面148、135与倾斜表面138、139之间的接触引起扣片220本身向前移动。

因此，腿部132、134向外挠曲，从而临时增大间隙152的宽度。

因此，扣片220伴随着可听到的“咔哒”声到达图15、图16中示出的接合位置，其中，突出部238的接合表面237接触后部部分124的后部边缘154的下表面。

在这种情况下，闩锁构件190接合在槽236中。

如图19中所示，通过存在于闩锁构件190的外表面191与突出部238的侧向倾斜表面226、227之间的间隙来保证特定旋转扣片浮动。

因此，可以根据使用者的特定要求通过修改外表面191和/或侧向倾斜表面226、227来改变扣片浮动。

扣片220进入踏板本体130的接合力将根据所使用的本体材料、腿部132、134的尺寸以及扣片220的尺寸而变化。

另外，旋转浮动可以根据骑行者所使用的扣片而变化，并且可以在从无浮动到浮动30度的范围内变化。

在图20、图21中示出了扣片220与踏板本体130的脱离。

通过转动扣片220超过其浮动，闩锁构件190迫使扣片220本身向前移动。

这引起腿部132、134向外挠曲，从而允许扣片220的突出部238中的一个突出部移动超过闩锁构件190，从而达到图23中示出的状态。

必须由骑行者施加的释放力可以通过调节装置192进行精确地调节。

图10中示出了零释放力的情况。

在这种情况下，闩锁构件190完全缩回到座部194的内部，并且闩锁构件190不对扣片220的旋转提供阻力。

特别地，闩锁构件190不对扣片220的突出部238的运动提供阻碍。

这种情况可能有助于膝盖弱或有使他们偏爱极低释放力的其他身体问题或原因的骑行者。

图11中示出了中间状态，其中，需要特定的释放力来使扣片220与踏板本体130脱离。

闩锁构件190部分地露出座部194，并且在扣片220从踏板本体130释放期间，闩锁构件190必须被突出部238中的一个突出部越过。

图12中示出了最终状态，其中，闩锁构件190被完全调节出座部194，然后需要最大释放力来使扣片220与踏板本体130脱离。

图22中示出了处于可能在自行车急转弯期间发生的最大倾斜角的状态的踏板10的后视图。

即使可以调节根据本发明的踏板10的Q因子，但踏板的倾斜角α也比现有的踏板的倾斜角大，从而允许骑行者在整个急转弯中踩踏板而踏板不接触道路。

根据本发明的踏板的构型提供了扣片220与踏板10之间的大量接触，从而提供了骑行者的鞋与踏板10之间的牢固连接。

由于针对各种部件选择的优选材料，踏板10非常轻，并且同时坚固可靠。

踏板本体130的上表面142可以被制成为本体130的一体部分，但是可以安装由例如不锈钢制成的薄板以提供改进的磨损或浮动感。

图24中示出了本发明的替代性实施方式。

特别地，在本发明的这种实施方式中，扣片220包括两个部分270、280。

更详细地，扣片220包括扣片本体270和单独的后部接合装置280。

扣片本体270包括T形座部272，后部接合装置280能够以可移除的方式接合在T形座部272中。

后部接合装置280包括能够接合在T形座部272中的T形附件274。

该解决方案允许使用者通过将后部接合装置280替换为具有不同几何特征的其他接合装置来修改扣片的旋转浮动和/或释放力。

例如，在示出的实施方式中，扣片220具有相对于前述实施方式而言较小的旋转浮动，这是因为突出部238彼此更靠近，并且因此槽236更窄。

已经根据优选实施方式描述了本发明，但是可以在不脱离由所附权利要求提供的保护范围的情况下设计等效变型。