自行車踩動裝置及自行車結構的制作方法

本實用新型是有關于一種自行車踩動裝置，特別是有關于一種設置于自行車上以節省騎乘者踩踏施力的自行車踩動裝置。

背景技術：

按，自行車是現代人們常用的代步工具與休閑器具，既能達到強健體魄的目的，也能為地球達到節能減碳的效果，是一種能隨心所欲而達到運輸、運動、休閑，以及經濟實惠的交通工具；傳統自行車結構的運作透過騎乘者交替踩踏兩腳踏板，以使該腳踏板以齒盤軸心為中心進行一以曲柄軸長度為半徑的圓周運動，以有效帶動自行車的驅動裝置而使之前進；請參閱圖1所示，為傳統自行車踩動裝置的結構示意圖，其中該自行車至少包括有一車架A、分別樞設于該車架A的一前輪B與一后輪C，以及一帶動該后輪C傳動的腳踏裝置D，而該腳踏裝置D包括有一前齒盤D1、二分別樞設于該車架A上且連動該前齒盤D1的支撐臂D2、二連接于該前齒盤D1的腳踏板D3、一連接于該后輪C且單向帶動該后輪C轉動的后齒盤D4，以及一設置于該前齒盤D1與該后齒盤D4之間的鏈條D5，其中當使用者騎乘該自行車時，透過雙腳踩踏該腳踏板D3以進行圓周式轉動，并依序透過該前齒盤D1、該鏈條D5，以及該后齒盤D4的連動，帶動該后輪C轉動，以給予該自行車前進的動力；然而，傳統的自行車的腳踏板D3的運動路徑為圓周式轉動，并不符合人體行走與跑步時的運動路徑，使用者長期騎乘將會導致關節受損或受傷；因此，目前已有許多研究針對上述的缺點進行改良，例如中國臺灣專利第I527732號的“具輕易腳踏、省力之自行車”即為其中一例，該專利主要包含有一車架，分別設于該車架上的前、后輪組，一帶動該后輪組傳動的傳動組，以及一帶動該傳動組作動的腳踏裝置；其中，該腳踏裝置包括有一設于該車架上的曲柄，一連動該前連動盤轉動的連動件，一設于該曲柄一端與連動件間的連動帶，一設于該曲柄另一端的腳踏單元，以及一設于該車架與該連動帶間的緊拉件；故當使用者腳踏該腳踏單元時，該曲柄將作為力臂的延長，而增加施予該傳動組的力矩，如此將可輕易的帶動該曲柄往下擺動，使得該曲柄另一端將拉動該連動帶轉動，進而連動該連動件、傳動組、后輪組的后輪傳動，藉此具有輕易、省力地腳踏且達到快速地驅動效果；然而，該結構緊拉件長期使用亦會產生彈性疲乏的問題而影響使用者的騎乘效益；因此，如何藉由創新的硬件設計，以符合人體工學的驅動裝置，達到改善傳統自行車腳踏板違反人體運動原理而容易導致關節磨損等缺點，仍是自行車腳踏板裝置的制作與販賣等相關產業的開發業者與相關研究人員需持續努力克服與解決的課題。

技術實現要素：

本實用新型所解決的技術問題即在提供一種自行車踩動裝置，其目的在于提供一種設置于自行車上以節省騎乘者踩踏施力的自行車踩動裝置，主要藉由平衡桿、連動桿、連桿，以及曲柄桿結合的杠桿原理的適當比例設計以驅動自行車的齒輪，有效以符合人體工學的自行車驅動裝置，改善傳統自行車腳踏板的運作違反人體運動原理而容易導致關節磨損或受傷等缺點，確實達到幫助騎乘者省力踩踏自行車與保護騎乘者關節不受損的優勢。

本實用新型所采用的技術手段如下所述。

一種自行車踩動裝置，主要至少包括有：一平衡桿，該平衡桿設有一第一樞接孔以及該平衡桿的一端部設有一踏板；一連動桿，設置于該平衡桿的一側，其中該連動桿設有一第二樞接孔，以及該連動桿由該第二樞接孔區分形成一自由段及一連動段；一連桿，藉由一第一連接件接設于該連動桿的一端部；一曲柄桿，相對于該連動桿且藉由一第二連接件接設于該連桿的另一端部；以及一齒盤，相對于該連桿且藉由一第三連接件軸設于該曲柄桿的另一端部。

在本實用新型的一個實施例中，其中該連動桿設置于該平衡桿的上側；該第一樞接孔朝向該齒盤方向設有一延伸桿，其中該延伸桿的一端部設有該踏板。

在本實用新型的一個實施例中，第一樞接孔設置于平衡桿的中心位置，以等分平衡桿的長度。

在本實用新型的一個實施例中，第一角度為一直角。

在本實用新型的一個實施例中，第二角度為一直角。

在本實用新型的一個實施例中，其中該自由段及該連動段的長度比為3:1。

在本實用新型的一個實施例中，連動桿與連桿夾設有一第三角度。

在本實用新型的一個實施例中，第一連接件的圓心延伸有一第一基線，該第一基線與該連桿的一第一假想線形成有一第一夾角，其中該第一夾角大于或等于0度。

在本實用新型的一個實施例中，第二連接件的圓心延伸有一第二基線，該第二基線與該曲柄桿的一第二假想線形成有一第二夾角。

在本實用新型的一個實施例中，連桿與曲柄桿的長度比為2:1。

在本實用新型的一個實施例中，連桿與曲柄桿夾設有一第四角度，且第四角度大于第三角度。

在本實用新型的一個實施例中，該第二樞接孔凸設于連動桿的上端部。

在本實用新型的一個實施例中，以第二連接件的圓心作為基準點，延伸有一第二基線，其中該第二基線與該曲柄桿的一第二假想線形成有一第二夾角，其中該第二夾角大于或等于該第一夾角。

在本實用新型的一個實施例中，其中該連動桿與該平衡桿遠離該踏板的自由端的行進位置相接觸。

在本實用新型的一個實施例中，平衡桿的一端部設有踏板，而平衡桿的另一端部則設有一凹洞，該凹洞上更對應固設有一球體；其中該連動桿更凹設有一凹槽式軌道，用以供該平衡桿的球體能夠置入于該連動桿的凹槽式軌道內。

此外，根據本實用新型的目的，另提出一種自行車結構，于一車架的二側部對應設置有二如權利要求1所述的自行車踩動裝置，自行車踩動裝置藉由一第一連接部與一第二連接部對應穿設于第一樞接孔與第二樞接孔而相互結合，且相互結合的自行車踩動裝置藉由一第三連接部與一第四連接部而與車架結合。

本實用新型所產生的技術效果：本實用新型的自行車踩動裝置主要藉由平衡桿、連動桿、連桿，以及曲柄桿結合的杠桿原理的適當比例設計以驅動自行車的齒輪，有效以符合人體工學的自行車驅動裝置，改善傳統自行車腳踏板的運作違反人體運動原理而容易導致關節磨損或受傷等缺點，確實達到幫助騎乘者省力踩踏自行車與保護騎乘者關節不受損的優勢；此外，本實用新型的自行車踩動裝置主要藉由垂直運動軌跡以符合人體行走或跑部的下肢運動的型態，而有效預防傳統自行車腳踏板的圓周式運動路徑對使用者關節的磨損與傷害，確實達到保護自行車騎乘者的人體關節健康的目的。

附圖說明

圖1為傳統自行車踩動裝置的結構示意圖。

圖2為本實用新型自行車踩動裝置其一較佳實施例的裝置立體示意圖。

圖3為本實用新型自行車踩動裝置其一較佳實施例的裝置平面示意圖。

圖4為本實用新型自行車踩動裝置其一較佳實施例的局部結構示意圖。

圖5為本實用新型自行車踩動裝置其一較佳實施例的裝置作動示意圖(一)。

圖6為本實用新型自行車踩動裝置其一較佳實施例的裝置作動示意圖(二)。

圖7為本實用新型自行車踩動裝置其一較佳實施例的裝置作動示意圖(三)。

圖8為本實用新型自行車踩動裝置其二較佳實施例的裝置立體示意圖。

圖9為本實用新型自行車踩動裝置其二較佳實施例的裝置平面示意圖。

圖10為本實用新型自行車踩動裝置其二較佳實施例的自行車結構示意圖。

圖11為本實用新型自行車踩動裝置其二較佳實施例的自行車結構俯視圖。

圖12為本實用新型自行車踩動裝置其三較佳實施例的裝置立體示意圖。

圖13為本實用新型自行車踩動裝置其三較佳實施例的結構示意圖。

圖號說明：

傳統自行車踩動裝置

A 車架 B 前輪

C 后輪 D 腳踏裝置

D1 前齒盤 D2 支撐臂

D3 腳踏板 D4 后齒盤

D5 鏈條

本實用新型的自行車踩動裝置

1 自行車踩動裝置 11 平衡桿

111 第一樞接孔 112 轉折部

113 延伸桿 114 踏板

12 連動桿 121 第二樞接孔

122 自由段 123 連動段

13 連桿 131 第一連接件

132 第一基線 133 第一假想線

14 曲柄桿 141 第二連接件

142 第二基線 143 第二假想線

15 齒盤 151 第三連接件

16 球體 161 凹槽式軌道

162 凹洞 2 車架

21 第一連接部 22 第二連接部

23 第三連接部 24 第四連接部

3 鏈條 4 后輪

θ₁ 第一角度 θ₂ 第二角度

θ₃ 第三角度 θ₄ 第四角度

θ₅ 第一夾角 θ₆ 第二夾角。

具體實施方式

首先，請參閱圖2至圖4所示，為本實用新型自行車踩動裝置其一較佳實施例的裝置立體示意圖、裝置平面示意圖，以及局部結構示意圖，其中本實用新型的自行車踩動裝置1至少包括有：一平衡桿11，包括有一第一樞接孔111、一轉折部112、一延伸桿113，以及一踏板114，其中該第一樞接孔111設于該平衡桿11的桿體以形成平衡桿11的支點，其中該第一樞接孔111可設于該平衡桿11的中心位置或延伸凸設于該平衡桿11桿體的下端部，該轉折部112設置于該平衡桿11的一端部，且與該平衡桿11夾設有一第一角度θ₁，該延伸桿113對應該平衡桿11而設置于該轉折部112的另一端部，且與該轉折部112夾設有一第二角度θ₂，該踏板114對應該轉折部112而設置于該延伸桿113的另一端部；此外，該第一樞接孔111設置于該平衡桿11的中心位置，以等分該平衡桿11的長度；再者，該第一角度θ₁與該第二角度θ₂皆為一直角；在本實用新型其一較佳實施例中，首先，該平衡桿11的中心位置凸設有該第一樞接孔111，則該平衡桿11由該第一樞接孔111等分相同的長度比；接著，該平衡桿11的一端部連接該轉折部112，且該轉折部112與該平衡桿11夾設90度的第一角度θ₁；之后，該轉折部112相對于該平衡桿11的另一端部連接有該延伸桿113，且該延伸桿113亦與該轉折部112夾設90度的第二角度θ₂；最后，該延伸桿113相對于該轉折部112的另一端部連接有該踏板114并藉由第一角度θ₁及第二角度θ₂得使延伸桿113能朝一側延伸，以當使用著騎乘而踩踏時，其延伸桿113及踏板114不致影響到一連動桿12的作動。

一連動桿12，設置于該平衡桿11的一側，并與該平衡桿11遠離踏板114的自由端的行進位置相接觸，其中該連動桿12的上端部凸設有一第二樞接孔121；此外，在本實用新型實施例中，該第二樞接孔121區分該連動桿12的自由段122及連動段123長度比為3:1。

一連桿13，藉由一第一連接件131接設于該連動桿12的一端部；此外，該連動桿12與該連桿13夾設有一第三角度θ₃，其中該第三角度θ₃小于等于90度，并以該第一連接件131的圓心作為基準點，延伸有一第一基線132，該第一基線132與該連桿13的一第一假想線133形成有一第一夾角θ₅，其中該第一夾角θ₅大于或等于0度。

一曲柄桿14，相對于該連動桿12且藉由一第二連接件141接設于該連桿13的另一端部；此外，該連桿13與該曲柄桿14的長度比為2:1；再者，該連桿13與該曲柄桿14夾設有一第四角度θ₄，且該第四角度θ₄大于該第三角度θ₃，并以該第二連接件141的圓心作為基準點，延伸有一第二基線142，其中該第二基線142與該曲柄桿14的一第二假想線143形成有一第二夾角θ₆，其中該第二夾角θ₆大于或等于該第一夾角θ₅。

以及一齒盤15，相對于該連桿13且藉由一第三連接件151軸設于該曲柄桿14的另一端部；在本實用新型其一較佳實施例中，首先，該連動桿12設置于該平衡桿11的上端部，并與該平衡桿11相接觸；接著，該連動桿12上端部凸設有一第二樞接孔121，且該第二樞接孔121區分該連動桿12的自由段122及連動段123長度比為3:1；接續，該連動桿12相對于該平衡桿11的另一端部藉由該第一連接件131接設該連桿13，而該連動桿12與該連桿13之間夾設有一第三角度θ₃，其中該第三角度θ₃大于0度；之后，該連桿13相對于該連動桿12的另一端部藉由該第二連接件141接設該曲柄桿14，其中該連桿13與該曲柄桿14的長度比為2:1，而該連桿13與該曲柄桿14夾設有一第四角度θ₄，且該第四角度θ₄大于該第三角度θ₃；最后，該曲柄桿14相對于該連桿13的另一端部藉由該第三連接件151軸設該齒盤15；當騎乘者踩踏踏板114時，能藉由該第三角度θ₃與該第一夾角θ₅的角度配置，以及該第四角度θ₄與該第二夾角θ₆的角度配置，使騎乘者踩踏自行車時，能夠藉由杠桿及力臂的物理原理，達到省力并快速前行的作用。

也就是說，請一并參閱圖5至圖7所示，為本實用新型自行車踩動裝置其一較佳實施例的裝置作動示意圖(一)、裝置作動示意圖(二)，以及裝置作動示意圖(三)，其中當使用著進行使用時并踩踏踏板114向下移30公分時(參圖5)，以等分該平衡桿11的第一樞接孔111為頂點的杠桿原理，則該平衡桿11該平衡桿11遠離踏板114的自由端會向上抬升30公分，并帶動與的接觸的連動桿朝上12旋轉，而因連動桿12的自由段122及連動段123長度比為3:1，故連動桿12連接的該連桿13則會以與該第二樞接孔121的杠桿原理外向下移10公分，且該連桿13亦連動該曲柄桿14一起往下轉動及順時針方向，并帶動該齒盤15運轉，當該曲柄桿14移動至該齒盤15的最低點后，因慣性運動的緣故會通過該齒盤15的最低點來到圖6的位置，由于一自行車結構由兩組本實用新型的自行車踩動裝置1所組合而成，當兩邊踏板114位置交錯而另一邊踏板114往下踩踏時，連帶原先的踏板114轉回頂端，即如圖7所示的情況，兩該踏板114不斷交錯，即可驅動該自行車結構前進，還能有效使安裝有該自行車踩動裝置1的自行車，成為一種作為長途跋涉使用的交通工具，藉以落實自行車的環保及愛護地球的宗旨。

此外，請一并參閱圖8至圖11所示，為本實用新型自行車踩動裝置其二較佳實施例的裝置立體示意圖、裝置平面示意圖、自行車結構示意圖，以及自行車結構俯視圖，其中自行車結構于一車架2的二側部對應設置有二上述的自行車踩動裝置1，該自行車踩動裝置1藉由一第一連接部21與一第二連接部22對應穿設于該第一樞接孔111與該第二樞接孔121而相互結合，且相互結合的該自行車踩動裝置1藉由一第三連接部23與一第四連接部24而與該車架2結合；在本實用新型其二較佳實施例中，該自行車踩動裝置1對應設置于該車架2的二側部，且該自行車踩動裝置1藉由該第一連接部21穿設于該第一樞接孔111，以及藉由該第二連接部22穿設于該第二樞接孔121而相結合，該結合的自行車踩動裝置1再藉由該第三連接部23與該第四連接部24與該車架2結合，最后，該齒盤15再藉由一鏈條3與該自行車結構的后輪4連接，當一騎乘者由上述的作動方式踩踏該自行車踩動裝置1時，轉動的齒盤15將由該鏈條3帶動該后輪4，以達到該自行車結構前進的目的。

再者，請一并參閱圖12至圖13所示，為本實用新型自行車踩動裝置的另一較佳實施例，其中該平衡桿11的該延伸桿113的一端部設有該踏板114，而該平衡桿11的另一端部則設有一凹洞162，該凹洞162上更對應固設有一球體16；其中該連動桿12更凹設有一凹槽式軌道161，其中該凹槽式軌道161的寬度與該球體16的直徑大小略微相同，藉以供該平衡桿11的該球體16剛好置入于該連動桿12的該凹槽式軌道161內，使該球體16能夠穩定滑動于該凹槽式軌道161內，能有效避免該平衡桿11與該連動桿12在運用時，不致于產生相互錯位的問題，更能讓騎乘者于踩踏時達到穩定、省力的功效。

由上述的實施說明可知，本實用新型與現有技術與產品相較的下，本實用新型具有以下優點。

1. 本實用新型的自行車踩動裝置主要藉由平衡桿、連動桿、連桿，以及曲柄桿結合的杠桿原理的適當比例設計以驅動自行車的齒輪，有效以符合人體工學的自行車驅動裝置，改善傳統自行車腳踏板的運作違反人體運動原理而容易導致關節磨損或受傷等缺點，確實達到幫助騎乘者省力踩踏自行車與保護騎乘者關節不受損的優勢。

2. 本實用新型的自行車踩動裝置主要藉由垂直運動軌跡以符合人體行走或跑部的下肢運動的型態，而有效預防傳統自行車腳踏板的圓周式運動路徑對使用者關節的磨損與傷害，確實達到保護自行車騎乘者的人體關節健康的目的。