专利名称：自行车踏板组件的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及自行车踏板组件。具体而言，本发明涉及具有无夹或踏入式自行车踏板组件，其具有一后浮动枢轴轴线，用于夹板和踏板的相对旋转。
背景技术：
自行车运动正变得日益成为受人喜爱的娱乐形式以及运输方式。而且，自行车运动也已成为专业人员和业余人员喜爱的竞赛项目。无论是自行车用于娱乐、运输还是竞赛，自行车工业都在一直改进自行车各种元件以及自行车车架。一种被广泛地再设计的元件是自行车踏板。
最近几年，已设计的自行车踏板是用于特定的目的，例如取乐、野外自行车运动、公路竞赛等。一种获得受人欢迎的自行车踏板是踏入式或无夹踏板，其可释放地接合固定到运动员鞋底的夹板上。无夹踏板具有一可安装在自行车曲柄上的踏板心轴、一可选择地支撑在该踏板心轴上的踏板体、以及一夹板接合机构。在野外自行车踏板中，夹板接合机构形成在踏板体的两侧，用于接合夹板。另一方面，公路型踏板一般仅具有一夹板接合机构在踏板体的一侧上。在任何一种情形下，在这些类型的自行车踏板中，骑车者踏入踏板中夹板接合机构就自动夹紧到固定在运动员鞋上底部的夹板上。
在把运动员的鞋经由夹板连接到踏入式或无夹踏板上时，运动员把鞋相对踏板体倾斜地向下和向前地移动，以便夹板的前端与一前钩体或踏板体的夹紧部件接合。一旦夹板的前端与踏板体的前钩体接合，运动员把夹板的后端与后钩体的导向部接触或夹紧踏板体的夹紧部件。在该位置上，运动员抵着踏板把鞋向下压以使后钩体或夹紧部件起初在弹簧力的作用下向后枢转，把后钩体或夹紧部件移至夹板释放位置。然后，夹板的后端进入与后钩体的背面或夹紧部件相对的位置。随后，后钩体或夹紧部件在偏置部件或弹簧力的作用下返回，使得后钩体或夹紧部件与夹板的后端接合。这种接合把运动员的鞋经由夹板固定到踏板上。
一般，把这些踏入式或无夹踏板以及用于这些踏板的夹板设计成在踏板和夹板之间允许限量的运动或浮动(尽管仍接合着)，但在脱离接合之前。在把鞋从踏板上释放时，运动员一般用夹板的前端作为枢转点将鞋绕着与踏板踏面垂直或基本垂直的轴线FP转动。这种枢转的结果是，后钩体或夹紧部件在弹簧力的作用下向后枢转至夹板释放位置释放鞋。
用这种踏入式或无夹踏板，鞋与踏板在夹板和夹板夹紧部件接合时处于恒定接合状态，使得可将蹬踏力有效地传递至踏板。于是，踏入式或无夹踏板广泛地用在公路比赛和山地自行车比赛中使用的自行车上。
然而，这些踏入式或无夹踏板可能复杂并且制造和组装昂贵。此外，这些踏入式或无夹踏板会被泥泞和/或杂质阻塞，使接合/脱离接合困难。而且，有些踏入式或无夹踏板有时难以把动力以最有效的方式传递至自行车曲柄。最后，这些踏入式或无夹踏板会变得不舒服，而且会在加时赛后使骑车者的脚疲劳。
考虑到上述问题，就需要一种自行车踏板组件，克服现有技术中的上述问题。本领域的技术人员会从本公开内容中明显看出，本发明满足了现有技术的该需要以及其它需要。
发明内容
本发明的一个目的是，提供一种相对容易组装和拆卸的踏入式自行车踏板组件。
本发明的另一个目的是，提供一种制造相对简单和不昂贵的踏入式自行车踏板组件。
本发明的另一个目的是，提供一种相对轻又功能可靠的踏入式自行车踏板组件。
本发明的另一个目的是，提供一种具有后浮动枢轴轴线的踏入式自行车踏板组件。
通过提供一种包括自行车踏板和自行车夹板的自行车踏板组件可基本上实现上述目的。一种自行车踏板包括一踏板轴，一踏板体，一前夹紧部件，以及一后夹紧部件。该踏板轴具有一适合于连接到自行车曲柄上的第一端和一其中心旋转轴线在所述第一与第二端之间延伸的第二端。该踏板体绕所述踏板轴的中心旋转轴线可旋转地连接到所述踏板轴的所述第二端上，并具有一第一端和一第二端。该前夹紧部件连接到所述踏板体的所述第一端上，并具有一沿第一方向面向的前夹板接合表面。该后夹紧部件连接到所述踏板体的所述第二端并具有一沿所述第一方向面向的后夹板接合表面，所述第一方向偏移所述前夹板接合表面。后夹板接合表面偏移前夹板接合表面。自行车鞋夹板经由第一和第二夹紧部件可选择地与踏板体接合，并包括一前连接部、一后连接部和一连接部。前连接部具有一与前夹紧部件的前接合表面可选择地接合的前连接表面。后连接部具有一与后夹紧部件的后接合表面可选择地接合的后连接表面。连接部把前后连接部连接在一起。把前后夹紧部件和前后连接部构形成，当夹板和踏板连接在一起时，在中心旋转轴线的后侧上形成一后浮动枢轴轴线，在中心旋转轴线的前侧上形成一前夹板释放枢轴轴线。后浮动枢轴轴线基本与后夹板接合表面垂直。
还可通过提供自行车踏板获得上述目的，其包括一踏板轴、一踏板体、一前夹紧部件、以及一后夹紧部件，该踏板轴具有一适合于连接到自行车曲柄上的第一端和一其中心旋转轴线在所述第一与第二端之间延伸的第二端。该踏板体绕所述踏板轴的中心旋转轴线可旋转地连接到所述踏板轴的所述第二端上，并具有一第一端和一第二端。该前夹紧部件连接到所述踏板体的所述第一端上，并具有一沿第一方向面向的前夹板接合表面和一基本与所述前夹板接合表面垂直延伸的前夹板控制表面。该后夹紧部件连接到所述踏板体的所述第二端，并具有一沿所述第一方向面向的后夹板接合表面和一基本与所述后夹板接合表面垂直延伸的后夹板控制表面。所述后夹板接合表面偏移所述前夹板接合表面。把所述前后夹板控制表面与所述前后夹板接合表面构形成，在所述中心旋转轴线的后侧上形成一后浮动枢轴轴线而在所述中心旋转轴线的前侧上形成一前夹板释放枢轴轴线。
结合附图，本领域的技术人员会从公开本发明的优选实施例的说明中明显看出，本发明的这些及其它目的、特点、方面以及优点。
现参照形成部分本原始公开内容的的附图图1是根据本发明优选实施例的自行车踏板组件的局部分解透视图；
图2是图1所示的自行车踏板组件的放大的顶部平面视图，其中夹板连接到踏板上并从鞋上拆下；图3是图1和2所示的自行车踏板组件的顶部平面视图，其中夹板连接到踏板上并用点划线表示鞋的浮动；图4是夹板前部的放大的顶部平面视图，其连接到图1-3所示的自行车踏板组件的踏板的前部；图5是夹板后部的放大的顶部平面视图，其连接到图1-3所示的自行车踏板组件的踏板的前部；图6是图1-3所示的自行车踏板组件的顶部平面视图，其示出相对踏板的夹板的浮动运动；图7是图1-3所示的自行车踏板组件的顶部平面视图，其示出与踏板脱离接合的夹板；图8是图1-3，6及7所示的自行车踏板组件的踏板的顶部平面视图；图9是图8所示的自行车踏板的底部平面视图；图10是图8-9所示的自行车踏板的分解透视图；图11是图1-3，6及7所示的自行车踏板组件的剖视图，如从图2的剖面线11-11看到的；图12是图8及9所示的自行车踏板的剖视图，如从图8的剖面线12-12看到的，其中用于说明目的把偏置机构去除；图13是图8及9所示的自行车踏板的剖视图，如从图8的剖面线12-12看到的，其中用于说明目的把后夹紧机构去除；图14是图1-3及6-12所示的自行车踏板的后夹紧部件的顶部平面视图；图15是图14所示的后夹紧部件的侧视图；图16是图14及15所示的后夹紧部件的后视图；图17是图14-16所示的后夹紧部件的剖视图，如沿图14的剖面线17-17看到的；图18是图14-17所示的后夹紧部件的底视图；图19是图14-18所示的后夹紧部件的剖视图，如沿图16的剖面线19-19看到的；图20是图1-5及图6-12所示的自行车踏板组件的顶部平面视图；图21是图20所示的夹板的侧视图；图22是图20及21所示的夹板的局部后视图，如沿图20的箭头看到的；图23是图20-22所示的夹板的剖视图，如沿图20的剖面线23-23看到的；图24是图20-23所示的夹板的底视图；图25是根据本发明可选实施例的自行车踏板组件的分解透视图；图26是图25的自行车组件的放大的顶部平面图，其中夹板连接到踏板上并从鞋上去除；图27是图25及26的自行车组件的顶部平面图，其中夹板连接到踏板上并用点划线表示鞋的浮动；图28是夹板前部的放大的顶部平面视图，其连接到图25-27所示的自行车踏板组件的踏板的前部；图29是夹板后部的放大的顶部平面视图，其连接到图25-27所示的自行车踏板组件的踏板的后部；图30是图25-29所示的自行车踏板组件的剖视图，如从图26的剖面线30-30看到的；图31是图25-30所示的自行车踏板的剖视图，如从图26的剖面线30-30看到的，用于示意目的把偏置机构去除；图32是图25-31所示的自行车踏板的剖视图，如从图26的剖面线30-30看到的，用于示意目的把夹紧机构去除；图33是图25-27及图29-31所示的自行车踏板的后夹紧部件的顶部平面视图；图34是图33所示的后夹紧部件的侧视图；图35是图33及34所示的后夹紧部件的后视图；图36是图33-35所示的后夹紧部件的剖视图，如从图33的剖面线36-36看到的；图37是图33-36所示的后夹紧部件的顶部平面视图；图38是图33-37所示的后夹紧部件的剖视图，如从图35的剖面线38-38看到的；图39是图25-31所示的自行车踏板组件的夹板的顶部平面视图；图40是图39所示的夹板的剖视图，如从图39的剖面线40-40看到的；图41是图39及40所示的夹板的顶部平面视图，以及图42是图39-41所示的夹板的剖视图，如从图39的剖面线42-42看到的。
具体实施例方式
现参照图1-3，示出根据本发明实施例的自行车踏板组件10。自行车踏板组件10设计有一后浮动枢轴线FP。自行车踏板组件10是一无夹或踏入式踏板组件，其基本包括一自行车踏板12和一可选择释放地连接到自行车踏板12上的夹板14。该夹板14最好固定地连接到自行车鞋16上，以可释放地把运动员的脚连接到自行车踏板12上。把自行车踏板12和夹板14设计成，在夹板14和踏板12连接在一起时，使夹板14相对自行车踏板12绕着后浮动枢轴线FP浮动(或旋转)。于是，可获得所需的度数或角度θ而不会受到自行车其它部件的干涉。在所示的实施例中，把踏板12和夹板14构形成，夹板14绕着后浮动枢轴线FP沿从穿过后浮动枢轴线FP的中心纵向轴线B测得的每个方向浮动约三度。自行车踏板组件10还被设计成制造和组装相对简单又不昂贵。
自行车踏板组件10特别被设计成与道路自行车一起使用，如与越野自行车一起使用相对。然而，本领域的技术人员会从本公开内容中明显看出，自行车踏板组件10的结构可用于越野型自行车踏板组件中，如果需要和/或希望。换言之，可明显看出，尽管踏板12使其一侧设计成具有与其连接的夹板14，本发明的原理可应用于两侧式踏板。把自行车踏板12固定地连接到自行车(未示)的自行车曲柄臂18上，用于与其一起旋转，如图1所示。所示的踏板12为一左侧踏板。当然，左侧踏板12是右侧踏板(未示)的镜像。于是，本领域的技术人员可明显看出，左侧踏板的说明也适用于右侧踏板。
如图1和8-10所示，自行车踏板12基本包括一踏板轴或心轴20、一踏板体22、一前(第一)夹紧部件24和一后(第二)夹紧部件26。前后夹紧部件24、26最好固定地连接到踏板体22上，前夹紧部件24连接到踏板体22上而后夹紧部件26枢转地连接到踏板体22上。踏板轴20适合于连接到曲柄臂18上，而踏板体22可旋转地连接到轴20上用于支撑运动员的脚。踏板轴20具有一紧固到曲柄臂18上的第一端21a以及一踏板体与其可旋转地连接到第二端21b(如图11-13所示)。中心纵向轴线A在踏板轴20的第一端和第二端21a、21b之间延伸。踏板体22可自由地绕着中心纵向轴线A旋转。在踏板体22的一侧上形成一夹板容纳区域，用于容纳和支撑其上的夹板14。具体而言，把该夹板容纳区域限定为位于前后夹紧部件24、26之间的空间。
踏板轴20最好是一多级心轴，其具有几个以传统方式可旋转地连接于踏板体22的中空区域内的阶梯部。踏板轴20的第一端21a上形成有螺纹，用于以传统的方式把踏板固定地连接到曲柄臂18上。最好，左踏板的螺纹是逆时针的，以便左踏板12以传统方式保持与曲柄臂18的连接。可选地，右踏板轴(未示)的螺纹是顺时针的，以便右踏板12以传统方式与相对曲柄臂保持连接(未示)。踏板轴20的第二端21b通过传统轴承组件(未示)可旋转地绕着纵向轴线A支撑踏板体22。
特别地，踏板轴20通过一内管和一锁紧螺母以传统方式被固定在踏板体22的中空区域。更为特别的是，踏板轴20使锁紧螺母安装在其上，以把轴承组件和踏板轴20固定在踏板体22的中空区域。由于这些部件是相对传统的部件，并且它们的具体结构不是本发明的关键，在此不再讨论。此外，只有在理解本发明必要时，才对其讨论。
前夹紧部件24固定地连接到踏板体22上，而后夹紧部件26枢转地连接到踏板体22上。具体而言，前夹紧部件24最好是一不可移动的部件，其与踏板体22形成为一体，而后夹紧部件26最好是一安装在枢轴销或支撑销28上的分立部件。枢轴销28连接到踏板体22上。两扭矩弹簧29最好连接在踏板体22和后夹紧部件26之间。尽管两弹簧29最好安装在枢轴销28上，本领域的技术人员可从本公开内容中明显看出，可以使用更多或更少的弹簧。而且，本领域的技术人员明显看出，可以采用其它类型的推压部件/弹性部件实施本发明。因此，在此所用的术语“推压部件”意指在两元件之间施加推压力的一个或多个部件。
夹板14由紧固件以传统方式固定地连接到自行车鞋16上。夹板14由夹紧部件24、26以相对传统方式可释放地接合到踏板体22上。换言之，把夹板14设计成通过前后夹紧部件24、26可释放地把鞋16的底部连接到自行车踏板12上。该类型的踏板常称为踏入式或无夹踏板。具体而言，通过用前后运动把夹板14压入踏板12使夹板14与踏板12接合。这可释放地把夹板14锁紧到踏板12上。通过把鞋跟部扭出踏板12外能将夹板14从踏板12上释放，如下所述(图7)。然而，鞋16能在脱离接合之前限制绕后浮动枢轴线FP的旋转或浮动，如下所述(图6)。
如图10-13所示，踏板体22具有一中心管状部30(带中空区域)、一内(第一)侧部32、一外(第二)侧部34。中心管状部30容纳踏板轴20，用于绕中心纵向轴线A的旋转，而侧部32、34可枢转地支撑后夹紧部件26。把侧部32、34在踏板体22的前面(基本上是U型)连接在一起，以形成前夹紧部件24，作为踏板体22的整体部件。踏板体22的部件最好由轻刚性金属材料如铝合金制成。夹紧部件24、26之一位于踏板体22的每一端上。特别地，踏板体22是一A型部件，带有一第一(前)闭合端36和一第二(后)开启端38。前夹紧部件24连接在第一端36上，而后夹紧部件26连接到第二端38上。后夹紧部件26由枢轴销28枢转地连接在侧部32、34之间。
中心管状部30最好与第一侧部和第二侧部32、34整体地形成为一件整体部件。而且，前夹紧部件24也最好与踏板体22形成一体。当然，本领域的技术人员可从本公开内容中明显看出，如果需要和/或希望，可以采用其它结构。例如，踏板体可由几个分立件形成，通过许多螺栓或其它传统紧件可拆卸地固定在一起。此外，本领域的技术人员可从本公开内容中明显看出，前夹紧部件24可以是一分立部件，如果需要和/或希望，可释放地连接到一单件H型踏板体上。在任何情形下，前夹紧部件24最好固定地又不可移动地连接到踏板体22上。
侧部32、34从中心管状部30向前和向后延伸，使得夹紧部件24、26位于其相对端部。第一侧部32具有一螺纹通孔40(在踏板体22的第二端38上)，用于容纳其内的支撑销28，如图10所示。螺纹孔40辅助提供吸引人的外观，因为销子28的端部或头部从踏板体22的外侧看不到。第二(外)侧部34设置有没有螺纹的盲孔44，其与螺纹孔40对准，用于容纳枢轴销28的外端。把孔40、44构形成以美观又可靠的方式把枢轴销28固定于其内。于是，可形成一光滑的外表面。
第一侧部32也具有一从其向外延伸的增强或支撑部42，与中心管状部30连接。支撑部42相对侧部32和中心纵向轴线A倾斜。放大的中心盲孔43延伸穿过中心管状部30和侧部32，用于可旋转地容纳其内的轴20(即形成中空区域)。此外，第二侧部还具有一从其向内延伸的增强或支撑部46，与中心管状部30连接。支撑部46相对侧部34和中心纵向轴线A倾斜。
如上所述，前夹紧部件24最好与踏板体22形成整体。于是，前夹紧部件24最好由轻刚性金属材料如铝合金形成。前夹紧部件24基本包括一前夹板接合表面50和一前踏板控制表面52，如图9和11-13所示。前夹板接合表面50基本上是C型平表面，在踏板12处于正常骑乘位置时其沿向下(第一)方向面向。前夹板接合表面50位于第一平面P1内。前踏板控制表面52是一从前夹板接合表面50的后边缘向上延伸的横向表面。
具体而言，最好把前踏板控制表面52布置成与前夹板接合表面50基本垂直。前夹板控制表面52形成有一曲率半径为R1的凹的弯曲端部段52a以及一对其曲率半径R2比R1小的凹的弯曲端部段52b，如图4所示。每个弯曲端部段52b具有一从其向外延伸的平边缘表面52c。曲率R1的半径是曲率R2半径的三倍。具体而言，曲率R1的半径最好是26.6毫米，而曲率R2的半径最好是9.0毫米。每个端部段52b具有一个曲率中心，其与踏板12的中心线间隔开17度(如绕着中心部段52a的曲率中心测得的)，如图4所示。
前夹紧部件24也最好包括一从前夹板接合表面50向下延伸的横向贴靠表面54。该贴靠表面54基本上与前夹板接合表面50垂直。贴靠表面54具有一弯曲的中心部段54a，一对平的端部段54b从其延伸以与前踏板控制表面52的端部段52b形成光滑过渡。这些端部段54b和/或端部段52b形成防止夹板14绕后浮动枢轴轴线FP旋转的止挡表面。换言之，夹板14一般相对踏板12浮动或旋转，直至夹板14的部分与前踏板控制表面52和/或贴靠表面54的部分接触，如下所述。
参照图10及图14-19，后夹紧部件26具有一约U型构形，其两端由穿过踏板体22的侧部32、34之间的支撑销28枢转地支撑。后夹紧部件26基本包括一后夹紧部60、一安装部62以及一基部64。安装部62具有一对安装凸缘66，从其上延伸以把后夹紧部件26安装到支撑销28上。具体而言，每个安装凸缘66具有一形成于其内的通孔66a，用于容纳支撑销28。基部64具有一中心放置的形成于其内的阶梯孔64a，用于容纳部分张力调节机构。具体而言，阶梯孔64a具有不光滑的指示表面，其被构形成与张力调节机构48的表面配合，如下所述。安装部62布置在后夹紧部60和基部64之间。
后夹紧部件26的后夹紧部60基本包括一后夹板接合表面70和一后踏板控制表面72。该后夹板接合表面70是一平的表面，其与前夹板接合表面50面向相同的方向(即，第一向下方向)。后夹板接合表面70位于偏移第一平面P1的第二平面P2内。具体而言，在踏板12处于正常骑乘位置时，第二平面P2最好位于第一平面P1之上。最好前后夹板接合表面50、70彼此平行。后踏板控制表面72是一从后夹板接合表面70向上延伸的横向表面。后踏板控制表面72最好基本上与后夹板接合表面70垂直。后夹紧部60也最好具有一倾斜导向表面74，其向上延伸离开横向后踏板控制表面72以辅助把夹板14连接到踏板12上。
后踏板控制表面72基本上包括一后踏板枢轴表面76、一对直的侧表面78以及一对外倾斜部段79。后踏板枢轴表面76最好形成为后夹紧部件26中的切口。后踏板枢轴表面76包括一平的端部段76a以及一对由端部段76a连接在一起的相对的平部段76b。使枢轴表面76的部段彼此成一定角度以形成分段的(不连续)非弯曲或不光滑表面。后踏板枢轴表面76将后夹板接合表面70分成两部段。把后踏板枢轴表面76的部段构形为形成有效的曲率，其与夹板14配合以形成后浮动枢轴轴线FP。具体而言，在所示实施例中，后踏板枢轴表面76具有一有效的约7.0毫米的曲率(即与端部段76a和相对部段76b相切的圆具有约7毫米的半径)。后踏板枢轴表面76与夹板14配合，使得夹板14绕着后浮动枢轴轴线FP浮动。
每个侧表面78都从后踏板枢轴表面76的相对表面76b之一延伸。外倾斜部段79从侧表面78向后延伸，并辅助把夹板14从踏板12上脱离接合。具体而言，在夹板14浮动或旋转预定的量时，外倾斜部段79之一起一倾斜平面的作用，以抵着弹簧29的偏置力旋转后夹紧部件26把夹板14从踏板12上释放。然后，直的表面78之一起一滑动表面的作用，以使夹板14能从踏板12上完全释放下来。
扭矩弹簧29使其安装或螺旋部安装在支撑销28上，每个弹簧的一端与踏板体22的一部分接合，而另一端与张力调节机构48接合(不直接与后夹紧部件26接合)。弹簧29一般推压夹紧部件26以绕着枢轴销28从夹板释放位置旋转至夹板接合或夹紧位置。换言之，弹簧29一般把夹紧部件26维持在夹板接合位置。弹簧29对夹紧部件26的保持力主要通过用较弱的或较强的弹簧改变弹簧29来控制。当然，如果需要或/和希望，夹紧部件26的形状和结构可被改型成改变夹板保持力。于是，夹紧部件26和/或弹簧29可容易地更换以控制踏板12的夹板保持力或代替受损的部分。
如图8-10所示，张力调节机构48安装在后夹紧部件26和弹簧29之间以调节弹簧29施加至后夹紧部件26的偏置力。调节机构48基本包括一调节螺栓49a、一支撑部件49b以及一调节板49c。调节螺栓49a螺纹旋入形成在调节板49c内的螺纹孔。调节螺栓49a的头部具有不光滑的指示表面，其被设计成与后夹紧部件26的表面配合(即，阶梯孔64a的不光滑指示表面)。于是，调节螺栓不会由于震动或磨损变松。调节板49c是一T型板。支撑部件49b具有一带中心放置的狭缝的凹槽，以容纳调节板49c和弹簧28的端部。支撑部件49b与后夹紧部件26接触，以把弹簧28的偏置力施加至后夹紧部件。现把相关弹簧调节至张力状态下。这种布置易于组装自行车踏板12。张力调节机构是相对传统的，于是，在此不再对其讨论。
夹板容纳区域形成在踏板体22的一侧上，用于容纳和支撑其上的夹板14。具体而言，夹板容纳区域由前后夹紧部件24、26之间的空间限定，其中容纳有夹板14。前后夹紧部件24、26与夹板14接合，以将鞋16的底部可释放地连接到自行车踏板12上。具体而言，通过前后运动把夹板14压入踏板12使夹板14与踏板12接合。这可释放地把夹板14锁定到踏板12上。通过把鞋跟部扭出踏板12的外侧可将夹板14从踏板12上释放，如下所述。
参照图1和20-24，自行车鞋夹板14基本包括一中心连接部80、一从中心连接部80的一端延伸的第一或前连接部82、以及一从中心连接部80的另一端延伸的第二或后连接部84。中心连接部80具有一面向第一方向的用于接合鞋16的底部的上底部侧以及一面向与第一方向基本相对的第二方向的下踏板侧。最好中心连接部80和连接部82、84整体地形成为一件整体部件，其用适合的刚性材料构制。夹板14与底部的互连是本领域公知的，于是在此不再对该互连讨论。
夹板14的前连接部82基本包括一前连接表面86和一前夹板控制表面88。前连接表面86可选择地与前夹紧部件24的前接合表面50接合。前夹板控制表面88与前踏板控制表面52配合以控制夹板14相对踏板12的运动。具体而言，前夹板控制表面88是一从前连接表面86向上延伸的横向表面。最好前夹板控制表面88基本与前连接表面86垂直，并包括一中心凸的弯曲表面88a以及一对端部表面88b，如图4所示。
中心凸表面的曲率R3的半径比前踏板控制表面52的凹表面52a的曲率R1的半径小。具体而言，曲率R3的半径最好是9.0毫米。端部表面88b一般在形状上与前踏板控制表面52的边缘表面52c相应。于是，中心凸的弯曲表面88a和该对端部表面88b的之一起一止挡表面的作用。
夹板14的后连接部84基本包括一后连接表面90以及一后夹板控制表面92。后连接表面90可选择地与后夹紧部件26的后接合表面70接合。后夹板控制表面92与后踏板控制表面72配合以控制夹板14相对踏板12的运动。具体而言，后夹板控制表面92是一从后连接表面90向上延伸的横向表面。最好后夹板控制表面92是一倾斜表面，其与后连接表面90形成一约100度的角度，并包括一中心凸的弯曲表面92a、一对直的侧表面92b以及一对倾斜边缘表面92c。
后连接部84包括一从其向后延伸的凸起94，把后连接表面90分成一对部段。中心凸的弯曲表面92a形成在凸起94上。中心凸的弯曲表面92a的曲率R4的半径大约等于后踏板枢轴表面76的有效曲率(即约7.0毫米)，使得夹板14一般绕着后浮动枢轴轴线FP旋转或浮动。一旦前连接部82由于前踏板和夹板控制表面52、88的构形停止旋转或浮动，夹板14便会绕着前分离轴线DP旋转，如图7所示。然后，边缘表面92c与边缘表面72c配合以把夹板14从踏板12上分开。
再参照图3，在夹板14处于直的取向(不是浮动的)时，蹬踏力中心PFC与后浮动枢轴轴线FP对准。PFC是骑乘者施加蹬踏力的中心点，并位于一向前蹬踏力矢量F上。然而，夹板最好能够沿从直的(不是浮动的)取向的任一方向绕后浮动枢轴轴线FP浮动(旋转)约三度(即整个是六度)。即使夹板14绕着后浮动枢轴轴线FP相对踏板12浮动或旋转，蹬踏力中心PFC仍保持与后浮动枢轴轴线FP基本对准(或仅仅稍微偏移)，使得夹板14不会偶然地脱开踏板12。换言之，基本上沿着后浮动枢轴轴线FP和蹬踏力中心PFC施加蹬踏力矢量F。于是，可实现有效的蹬踏力而不会脱开接合。
第二实施例现参照图25-42，示出根据本发明第二实施例的自行车踏板组件110。该第二实施例的自行车踏板组件110基本以与第一实施例自行车踏板组件10相同的方式操作。然而，已把该第二实施例的自行车踏板组件110的结构改变。
具体而言，该第二实施例的自行车踏板组件110包括一改型的自行车踏板112以及一改型的自行车鞋夹板114。更具体而言，踏板112和夹板114被构形成具有一后浮动枢轴轴线FP′，在夹板114连接到踏板112上时其位于夹板114的后侧。与第一实施例相比该第二实施例与其的主要区别是，踏板112具有一改型的后夹紧部件，夹板114具有一改型的后连接部。考虑到该第二实施例与第一实施例的相似性，下面将主要集中在其区别之处。然而，本领域的技术人员会从本公开内容中明显看出，第一实施例的大部分描述也适用于该第二实施例。
如图25-27所示，自行车踏板112基本包括一踏板轴或心轴120、一踏板体122、一前(第一)夹紧部件124和一后(第二)夹紧部件126。前后夹紧部件124、126最好固定地连接到踏板体122上。踏板轴120适合于以与第一实施例相同的方式连接到曲柄臂上，而踏板体122可旋转地连接到轴120上用于以与第一实施例相同的方式支撑运动员的脚。踏板轴120具有一紧固到曲柄臂上的第一端121a以及一踏板体与其可旋转地连接的第二端121b(如图30-32所示)。中心纵向轴线A′在踏板轴120的第一端和第二端121a、121b之间延伸。踏板体122可自由地绕着中心纵向轴线A′旋转。在踏板体122的一侧上形成一夹板容纳区域，用于容纳和支撑其上的夹板114。具体而言，把该夹板容纳区域限定为位于前后夹紧部件124、126之间的空间。
参照图25-32，前夹紧部件124固定地连接到踏板体122上，而后夹紧部件126枢转地连接到踏板体122上。具体而言，前夹紧部件124最好是一不可移动的部件，其与踏板体122形成为一体，而后夹紧部件126最好是一安装在枢轴销或支撑销128上的分立部件。枢轴销128连接到踏板体122上。两弹簧129最好连接在踏板体122和后夹紧部件126之间。尽管两弹簧129最好安装在枢轴销128上，本领域的技术人员可从本公开内容中明显看出，可以使用更多或更少的弹簧。而且，本领域的技术人员明显看出，可以采用其它类型的推压部件/弹性部件实施本发明。因此，在此所用的术语“推压部件”意指在两元件之间施加推压力的一个或多个部件。
踏板体122基本与第一实施例的踏板体22相同，并基本包括一中心管状部130、一内(第一)侧部132、一外(第二)侧部134。中心管状部130容纳踏板轴120，用于绕中心纵向轴线A′的旋转，而侧部132、134可枢转地支撑后夹紧部件126。把侧部132、134在踏板体122的前面(基本上是U型)连接在一起，以形成前夹紧部件124，作为踏板体122的整体部件。换言之，踏板体122是一A型部件，带有一第一(前)闭合端136和一第二(后)开启端138。前夹紧部件124连接在第一端136上，而后夹紧部件126连接到第二端138上。后夹紧部件126由枢轴销128枢转地连接在侧部32、34之间。第一侧部132在踏板体122的第二端138上具有一螺纹通孔，用于容纳其内的支撑销128。第二(外)侧部134设置有没有螺纹的盲孔144，其与螺纹孔对准，用于以与第一实施例相同的方式容纳枢轴销128的外端。把孔140和螺纹孔(未示)构形成以美观又可靠的方式把枢轴销128固定于其内。
仍参照图25-32，前夹紧部件124基本包括一前夹板接合表面150和一前踏板控制表面152。前夹板接合表面150基本上是C型平表面，在踏板112处于正常骑乘位置时其沿向下(第一)方向面向。前夹板接合表面150位于第一平面P1′内。前踏板控制表面152是一从前夹板接合表面150的后边缘向上延伸的横向表面。具体而言，最好把前踏板控制表面152布置成与前夹板接合表面150基本垂直。前夹板控制表面152形成有一曲率半径为R1′的的凹的弯曲端部段152a以及一对其曲率半径R2′比R1′小的凹的弯曲端部段152b。曲率R1′的半径最好约是26.6毫米，如图28所示。
前夹紧部件124也最好包括一从前夹板接合表面150向下延伸的横向贴靠表面154。贴靠表面154基本与前夹板接合表面150垂直，并具有一弯曲的中心部段154a，一对平的端部段154b从其延伸以形成防止夹板114绕后浮动枢轴轴线FP′旋转的止挡表面。
如图28、29和33-38所示，后夹紧部件126具有一约U型构形，其两端由穿过踏板体122的侧部132、134之间的支撑销128枢转地支撑。后夹紧部件126基本包括一后夹紧部160、一安装部162以及一基部164。一对安装凸缘166从安装部162和基部164上延伸以把后夹紧部件安装在支撑销128上。具体而言，每个安装凸缘166具有一形成于其内的通孔166a，用于容纳支撑销128。基部164具有一中心放置的形成于其内的阶梯孔164a，用于容纳部分张力调节机构148。张力调节机构148基本与第一实施例的张力调节机构48相同。于是，在此不再讨论张力调节机构148。安装部162布置在后夹紧部160和基部164之间。
后夹紧部件126的后夹紧部160基本包括一后夹板接合表面170和一后踏板控制表面172。该后夹板接合表面170是一平的表面，其与前夹板接合表面150面向相同的方向(即，第一向下方向)。后夹板接合表面170位于偏移第一平面P1′的第二平面P2′内。具体而言，在踏板112处于正常骑乘位置时，第二平面P2′最好位于第一平面P1′之上。最好前后夹板接合表面150、170彼此平行。后踏板控制表面172是一从后夹板接合表面170向上延伸的横向表面。后踏板控制表面172最好基本上与后夹板接合表面170垂直。后夹紧部160也最好具有一倾斜导向表面174，其向上延伸离开横向后踏板控制表面172以辅助把夹板114连接到踏板112上。
后踏板控制表面172基本上包括一后踏板枢轴表面176以及一对侧表面178。后踏板枢轴表面176最好形成为一连续的凸的弯曲表面，把侧表面178连接起来。侧表面178彼此成一定角度以提供用于夹板114的浮动空间。后踏板枢轴表面176形成有效的曲率，其与夹板14配合以形成后浮动枢轴轴线FP′。具体而言，后踏板枢轴表面176具有一有效的约8.0毫米的曲率，其与夹板114表面配合，使得夹板114绕着后浮动枢轴轴线FP′浮动，如图29所示。
每个侧表面178具有一从其向后延伸的外倾斜部段179。外倾斜部段179辅助把夹板114从踏板112上脱离接合。具体而言，在夹板114浮动或旋转预定的量时，外倾斜部段179之一起一倾斜平面的作用，以抵着弹簧129的偏置力旋转后夹紧部件126把夹板114从踏板112上释放。然后，侧表面178之一起一滑动表面的作用，以使夹板114能从踏板112上完全释放下来。
扭矩弹簧129使其安装或螺旋部安装在支撑销128上，每个弹簧的一端与踏板体122的一部分接合，而另一端与张力调节机构148接合(不直接与后夹紧部件126接合)。弹簧129一般推压夹紧部件126以绕着枢轴销128从夹板释放位置旋转至夹板接合或夹紧位置。换言之，弹簧129一般把夹紧部件126维持在夹板接合位置。
参照图28、29和39-42，自行车鞋夹板114基本包括一中心连接部180、一从中心连接部180的一端延伸的第一或前连接部182、以及一从中心连接部180的另一端延伸的第二或后连接部184。最好中心连接部180和连接部182、184整体地形成为一件整体部件，其用适合的刚性材料构制。中心连接部180具有许多形成于其内的孔，用于以与第一实施例相同的方式容纳紧固件(未示)。具体而言，把夹板114设计成与三个紧固件一起使用。夹板14与底部的互连是本领域公知的，于是在此不再对该互连讨论。
夹板114的前连接部182基本包括一前连接表面186和一前夹板控制表面188。前连接表面186可选择地与前夹紧部件124的前接合表面150接合。前夹板控制表面188与前踏板控制表面152配合以控制夹板114相对踏板112的运动。具体而言，前夹板控制表面188是一从前连接表面186向上延伸的横向表面。最好前夹板控制表面188基本与前连接表面188垂直，并包括一中心凸的弯曲表面188a以及一对端部表面188b。
中心凸表面188a的曲率R3′的半径比前踏板控制表面152的凹表面152a的曲率R1′的半径小。端部表面188b一般在形状上与前踏板控制表面152的端部段152b相应。于是，贴靠表面154的两相对平的端部段154b在部分夹板114接触这些表面时起一止挡表面的作用。
夹板114的后连接部184基本包括一后连接表面190以及一后夹板控制表面192。后连接表面190可选择地与后夹紧部件126的后接合表面170接合。后夹板控制表面192与后踏板控制表面172配合以控制夹板114相对踏板112的运动。具体而言，后夹板控制表面192是一从后连接表面190向上延伸的横向表面。最好后夹板控制表面192与后连接表面190形成一约90度的角度，并包括一中心凸的弯曲表面192a、一对直的侧表面192b以及一对倾斜边缘表面192c。后夹板控制表面192一般在形状上与后踏板控制表面172相应。然而，直的侧表面192b和倾斜边缘表面192c与侧表面178间隔，以允许夹板114绕着枢轴轴线FP′浮动。
中心凹的弯曲表面192a具有一曲率为R4′的半径，其与后踏板枢轴表面176的曲率(即约8.0毫米)大约相等或稍微为，使得夹板114一般绕着后浮动枢轴轴线FP′浮动。一旦前连接部182由于贴靠表面154的构形停止旋转或浮动，夹板114就会以与第一实施例相同的方式绕着前脱离枢轴轴线(未示)旋转。然后，边缘表面192c与边缘表面172c配合以把夹板114与踏板112脱离接合。
再参照图27，在夹板114处于直的取向(不是浮动的)时，蹬踏力中心PFC′与后浮动枢轴轴线FP′对准。PFC′是骑乘者施加蹬踏力的中心点，并位于一向前蹬踏力矢量F′上。然而，夹板114最好能够以与第一实施例相同的方式沿从直的(不是浮动的)取向的任一方向绕后浮动枢轴轴线FP′浮动(旋转)约三度(即整个是六度)。换言之，把踏板112和夹板114构形成夹板114绕着后浮动枢轴轴线FP′沿从穿过后浮动枢轴轴线FP′的中心纵向轴线B′测得的方向浮动约三度。于是，可获得所需的度数或角度θ。
即使夹板114绕着后浮动枢轴轴线FP′相对踏板112浮动或旋转，蹬踏力中心PFC′仍保持与后浮动枢轴轴线FP′基本对准(或仅仅稍微偏移)，使得夹板114不会偶然地脱开踏板112。换言之，基本上沿着后浮动枢轴轴线FP和蹬踏力中心PFC施加向前蹬踏力矢量F′。于是，可实现有效的蹬踏力而不会脱开接合。
如在此所用的下述方向术语“向前、向后、上、向下、竖直、水平、下面、以及横向”以及任何其它类似术语是指在踏板相对地面水平地取向时装备有本发明踏板的自行车的方向。因此，用来描述本发明的这些术语应相对装备有本发明踏板的自行车进行描述。
在此所用的程度术语如“基本上”、“约”、“近似”等意指其所修饰的词有合理数量的变化，使得其最终结果不会变化太大。这些术语应理解为包括其所修饰的词的至少5％的偏移，如果该偏移不会抵消其所修饰的词的意思。
尽管仅选用了一些选择性实施例来说明本发明，但本领域的普通技术人员会从本公开内容中明显看出，可对其作各种改动和修改而不超出由后附权利要求所限定的发明范围。而且所提供对根据本发明的实施例上述描述仅用于示意目的，并不是用于限定由后附权利要求及其等同物所限定的目的。
权利要求
1.一种自行车踏板组件，其包括；一自行车踏板，其包括一踏板轴，其具有一适合于连接到自行车曲柄上的第一端和一其中心旋转轴线在所述第一与第二端之间延伸的第二端，一踏板体，其绕所述踏板轴的中心旋转轴线可旋转地连接到所述踏板轴的所述第二端上，该踏板体具有一第一端和一第二端，一前夹紧部件，其连接到所述踏板体的所述第一端上，该前夹紧部件具有一沿第一方向面向的前夹板接合表面，以及一后夹紧部件，其连接到所述踏板体的所述第二端，该后夹紧部件具有一沿所述第一方向面向的后夹板接合表面，所述第一方向偏移所述前夹板接合表面；以及一自行车鞋夹板，其可选择地经由所述第一夹紧部件和第二夹紧部件与所述踏板体接合，所述夹板包括一前连接部，其具有一可选择地与所述前夹紧部件的所述前接合表面接合的前连接表面，一后连接部，其具有一可选择地与所述后夹紧部件的所述后接合表面接合的后连接表面，以及一连接部，其把所述前后连接部连接在一起，把所述前后夹紧部件和所述前后连接部构形成在所述夹板和所述踏板连接在一起时在所述中心旋转轴线的后侧上形成后浮动枢轴线，而在所述中心旋转轴线的前侧上形成前夹板释放枢轴线，所述后浮动枢轴线基本上垂直于所述后夹板接合表面。
2.如权利要求1所述的自行车踏板组件，其中，所述踏板包括前后踏板控制表面，所述夹板包括与所述前后踏板控制表面配合以控制所述夹板相对踏板的运动的前后夹板控制表面。
3.如权利要求2所述的自行车踏板组件，其中，所述后踏板控制表面包括一后踏板枢轴表面，其被构形成与所述后夹板控制表面的后夹板枢轴表面的至少两个点接触。
4.如权利要求3所述的自行车踏板组件，其中，所述后踏板枢轴表面是一由所述后夹紧部件中的切口形成的横向表面。
5.如权利要求4所述的自行车踏板组件，其中，所述后夹板枢轴表面是一由从所述后连接部向后延伸的凸起形成的横向表面。
6.如权利要求5所述的自行车踏板组件，其中，所述后踏板枢轴表面是一具有至少两个相对平部段的不连续的表面。
7.如权利要求6所述的自行车踏板组件，其中，所述后踏板枢轴表面包括一连接所述相对平部段的端部段。
8.如权利要求7所述的自行车踏板组件，其中，所述后夹板枢轴表面是凸的弯曲表面，其被构形成与每个所述相对部段以及所述后踏板枢轴表面的所述端部段接触。
9.如权利要求6所述的自行车踏板组件，其中，所述后夹板枢轴表面是凸的弯曲表面，其被布置成与所述后踏板枢轴表面的每个所述相对部段接触。
10.如权利要求9所述的自行车踏板组件，其中，所述后夹板接合表面包括一对接合部段，所述后踏板枢轴表面布置在其之间。
11.如权利要求3所述的自行车踏板组件，其中，所述前踏板控制表面包括一带第一曲率半径的凹的弯曲表面，所述前夹板控制表面包括一凸的弯曲表面，其第二曲率半径比所述第一曲率半径小。
12.如权利要求11所述的自行车踏板组件，其中，所述前踏板控制表面的所述凹表面和所述前夹板控制表面的所述凸表面分别是从所述前夹板接合表面与所述前连接表面延伸的横向表面。
13.如权利要求12所述的自行车踏板组件，其中，所述前踏板控制表面和所述前夹板控制表面至少之一包括一对止挡表面，以限制所述夹板的所述前连接部相对所述踏板的横向运动。
14.如权利要求3所述的自行车踏板组件，其中，所述后踏板枢轴表面是一带凸出弯曲中心部段的横向表面。
15.如权利要求14所述的自行车踏板组件，其中，所述后夹板枢轴表面是一凹弯曲部段的横向表面。
16.如权利要求3所述的自行车踏板组件，其中，所述前后夹板接合表面基本是平行的。
17.如权利要求16所述的自行车踏板组件，其中，所述前夹板接合表面位于靠近所述中心旋转轴线的平面内而不是所述后夹板接合表面的所述平面内。
18.如权利要求1所述的自行车踏板组件，其中，所述前踏板控制表面包括一带第一曲率半径的凹的弯曲表面，所述前夹板控制表面包括一凸的弯曲表面，其第二曲率半径比所述第一曲率半径小。
19.如权利要求18所述的自行车踏板组件，其中，所述前踏板控制表面的所述凹表面和所述前夹板控制表面的所述凸表面分别是从所述前夹板接合表面与所述前连接表面延伸的横向表面。
20.如权利要求19所述的自行车踏板组件，其中，所述前踏板控制表面和所述前夹板控制表面至少之一包括一对止挡表面，以限制所述夹板的所述前连接部相对所述踏板的横向运动。
21.如权利要求1所述的自行车踏板组件，其中，所述前夹紧部件不可移动地连接到所述踏板体上。
22.如权利要求21所述的自行车踏板组件，其中，所述前夹紧部件与所述踏板体整体地形成为一件整体部件。
23.如权利要求1所述的自行车踏板组件，其中，所述后夹紧部件可枢转地连接到所述踏板体上。
24.如权利要求23所述的自行车踏板组件，其中，所述后夹紧部件一般用布置在所述踏板体与所述夹紧部件之间的偏置部件偏置向接合位置。
25.如权利要求24所述的自行车踏板组件，其中，所述后夹紧部件和所述偏置部件安装在与所述踏板体连接的支撑销上。
26.如权利要求1所述的自行车踏板组件，其中，把所述踏板和所述夹板构形成，在所述夹板相对所述踏板绕所述后浮动枢轴轴线浮动以防止把所述夹板从所述踏板释放时所述后浮动枢轴轴线保持基本与踏板力中心对准。
27.如权利要求26所述的自行车踏板组件，其中，所述踏板力中心位于所述中心旋转轴线上。
28.如权利要求1所述的自行车踏板组件，其中，把所述踏板和所述夹板构形成，在它们被连接在一起时，所述夹板绕所述后浮动枢轴轴线沿各自方向相对所述踏板浮动约从穿过所述后浮动枢轴轴线的中心纵向轴线测为三度的度数。
29.一种自行车踏板，其包括一踏板轴，其具有一适合于连接到自行车曲柄上的第一端和一其中心旋转轴线在所述第一与第二端之间延伸的第二端，一踏板体，其绕所述踏板轴的中心旋转轴线可旋转地连接到所述踏板轴的所述第二端上，该踏板体具有一第一端和一第二端，一前夹紧部件，其连接到所述踏板体的所述第一端上，该前夹紧部件具有一沿第一方向面向的前夹板接合表面和一基本与所述前夹板接合表面垂直延伸的前夹板控制表面；以及一后夹紧部件，其连接到所述踏板体的所述第二端，该后夹紧部件具有一沿所述第一方向面向的后夹板接合表面和一基本与所述后夹板接合表面垂直延伸的后夹板控制表面，所述后夹板接合表面偏移所述前夹板接合表面，把所述前后夹板控制表面与所述前后夹板接合表面构形成，在所述中心旋转轴线的后侧上形成一后浮动枢轴轴线而在所述中心旋转轴线的前侧上形成一前夹板释放枢轴轴线。
30.如权利要求29所述的自行车踏板，其中，所述后夹紧部件枢转地连接到所述踏板体上，用于绕基本与所述中心旋转轴线平行的轴线旋转。
31.如权利要求30所述的自行车踏板，其中，所述后夹紧部件是一刚性非线部件。
32.如权利要求30所述的自行车踏板，其中，所述后夹紧部件一般用布置在所述踏板体与所述夹紧部件之间的偏置部件偏置向接合位置。
33.如权利要求32所述的自行车踏板，其中，所述后夹紧部件和所述偏置部件安装在与所述踏板体连接的支撑销上。
34.如权利要求29所述的自行车踏板，其中，所述后浮动枢轴轴线基本与所述后夹板接合表面垂直。
35.如权利要求34所述的自行车踏板，其中，所述前释放枢轴轴线基本与所述前夹板接合表面垂直。
36.如权利要求29所述的自行车踏板，其中，所述前后夹板接合表面基本是平行的。
37.如权利要求36所述的自行车踏板，其中，所述前夹板接合表面位于靠近所述中心旋转轴线的平面内而不是所述后夹板接合表面的所述平面内。
38.如权利要求29所述的自行车踏板，其中，所述前夹紧部件不可移动地连接到所述踏板体上。
39.如权利要求38所述的自行车踏板，其中，所述前夹紧部件与所述踏板体整体地形成为一件整体部件。
40.如权利要求29所述的自行车踏板，其中，把所述前后夹板控制表面与所述前后夹板接合表面构形成，所述夹板绕所述后浮动枢轴轴线沿各自方向浮动约从穿过所述后浮动枢轴轴线的中心纵向轴线测为三度的度数。
全文摘要
一种自行车踏板组件包括一踏板和一夹板。该踏板包括一绕一轴旋转的体部。前后夹紧部件连接到踏板体的相对端上。每个夹紧部件具有一面向第一方向的接合表面。该夹板具有可选择地经由前后夹紧部件与踏板接合的前后连接部。具体而言，该前后连接部具有前后偏移连接表面可与前后接合表面接合。把踏板和夹板构形成在踏板的中心旋转轴线的后侧上形成一后浮动枢轴轴线而在中心旋转轴线的前侧上形成一前夹板释放枢轴轴线。
文档编号B62M3/00GK1405051SQ02122238
公开日2003年3月26日 申请日期2002年5月30日 优先权日2001年9月18日
发明者村冈勉 申请人:株式会社岛野