專利名稱：自行車腳蹬及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種人力自行車和單車健身器材，尤其涉及一種自行車腳蹬及其制造方法。
背景技術：
人類膝關節具有有限的負荷摩擦次數，年齡的增長或長期、過量地使用，會導致膝關節不可逆轉的磨損和病變，嚴重時會使人產生疼痛，行走困難，生活不便，進而形成腿部肌肉的萎縮和腿部變形。但是，減少膝關節活動會影響工作和生活質量，也會影響身體其它部位的鍛煉。騎自行車能夠適當減少膝關節的負荷壓力，改變膝關節的磨損部位，降低膝關節的磨損程度，同時也能有效地鍛煉腿部的肌肉并且提高出行效率。但是，騎自行車時仍然需要腿部向下踩蹬來驅動自行車，致使膝關節在受壓狀態下摩擦，這樣既不利于膝關節保護，也不能避免膝關節損傷摩擦所引起的疼痛。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種能夠使得騎行者在騎行時防止或減輕膝關節受壓摩擦的自行車腳蹬及其制造方法。本發明涉及一種自行車腳蹬，包括腳蹬體與轉動軸，所述腳蹬體用以容置騎車者的腳，且從腳的前方、后方、兩側和上方五個方向限定腳，騎車者作用在腳的前方、后方和上方的力通過所述腳蹬體傳遞至所述轉動軸，所述轉動軸設于所述腳蹬體上，且通過所述轉動軸隨所述腳蹬體的運動驅動自行車的運轉。所述腳蹬體包括背部、頭部、后跟部、里幫與外幫，所述背部、頭部、后跟部、里幫與外幫分別與騎車者的腳的腳背、前方、后方、腳內側和腳外側對應，所述背部、頭部、里幫、后跟部和外幫圍合形 成用以容置騎車者的腳或鞋的內腔。所述轉動軸設在所述背部上。所述頭部與所述背部分別設有前配重與后配重。所述外幫或所述里幫與所述后跟部的連接處設有一個供騎車者的腳進出所述內腔的開口。所述內腔的尺寸與形狀均與騎車者腳或鞋子的外輪廓匹配。在所述內腔的內壁的形狀由設在所述內腔的內壁上的若干不同的鞋輪廓線確定，若干所述鞋輪廓線沿騎車者腳脖橫截面中心點法線分布，所述鞋輪廓線的尺寸自下而上按照由大到小的順序設置，每一鞋輪廓線及附近空間與特定的鞋子尺寸相匹配所述腳蹬體的邊緣設有外翻結構，且所述外翻結構均為光滑曲面設計。本發明還提供了一種自行車腳蹬的制造方法，用以制造自行車腳蹬的腳蹬體，包括如下步驟:首先，將騎車者的鞋按大小分組，在每組鞋中選擇一個樣本鞋型；然后，根據每個樣本鞋的外型設計相應的一體式的腳蹬體內腔模型；再根據內腔模型和腳蹬應力分布設計腳蹬體的凸、凹模具；最后，利用不同的模具以此成型制造不同規格的腳蹬體。
本發明還提供了一種自行車腳蹬的制造方法，用以制造自行車腳蹬的腳蹬體，包括如下步驟:SlOO:將騎車者的鞋按外形尺寸分組，并根據不同組的鞋設計鞋輪廓線；S200:設計制造腳蹬體的模具；包括如下步驟:S201:在設計過程中，先在制造腳蹬體的模型上設計騎車者腳脖橫截面中心點法線，對所述法線從上到下進行分段，從而在模型上形成相隔一定距離的不同的高度，然后使得每個高度的模型的外輪廓均根據不同組的鞋輪廓線設置；在設置過程中，將不同組的所述鞋輪廓線根據尺寸由小到大的順序沿著所述法線從上到下進行排列，且使得各輪廓線所在平面與所述法線垂直；同時，各鞋輪廓線中的腳脖橫截面中心點大致同心，且掌心方向大致相同；S202:由不同高度的模型的外輪廓線組合形成樣條曲面；S203:根據所述樣條曲面設計制作凸模具，并在所述凸模具的尺寸基礎上根據腳蹬的應力分布設計制作與之匹配的凹模具；S300:配套使用所述凸模具與凹模具，一次成型制造所述腳蹬體。本發明通過腳蹬體的設置，從而在腳的前方、后方、兩側和上方五個方向對腳進行限定，而不對腳底設置蹬踏的底板，即該腳蹬為無底鞋形腳蹬，騎者能夠通過腳部上挑、前推、后拉力量驅動自行車前行，避免或減少了膝關節的受壓摩擦，鍛煉了股四頭肌等肌肉，增強了使用者站立、徒步和負重能力，為膝關節退行性病變的延緩以及提高該病人群體的生活質量提供一種能夠使得騎行者在騎行時防止或減輕膝關節受壓摩擦的自行車腳蹬及其制造方法。此外，本發明通過兩種制造方法，既能制造與特定尺寸、規格的鞋子專用的腳蹬，也能制造通用多種尺寸、規格的鞋子的腳蹬。


圖1是本發明實施例1的腳蹬體的結構示意圖；圖2是本發明實施例2的腳蹬體的結構示意圖；圖中，1、5-腳蹬體；11、51-背部;12、52_頭部;13、53_ 里幫;14、54_ 外幫;15、55-后跟部；16、56_后配重；17、57_前配重；2、6_轉動軸；21、61_連接部;3、7_內腔;58_23厘米輪廓線；59-25厘米輪廓線；50-27厘米輪廓線；8_腳脖橫截面中心點法線。
具體實施例方式以下將結合圖1和圖2對本發明提供的自行車腳蹬進行詳細的描述，其分別為本發明兩個可選的實施例，可以認為本領域的技術人員在不改變本發明的精神和內容的范圍內可以對其進行修改和潤色。實施例1在本實施例中，請參考圖1，本實施例提供了一種自行車腳蹬，包括腳蹬體I與轉動軸2，所述腳蹬體I用以容置騎車者的腳，且從腳的前方、后方、兩側和上方五個方向限定腳，騎車者作用在腳的前方、后方和上方的力通過所述腳蹬體I傳遞至所述轉動軸2，所述轉動軸2設于所述腳蹬體I上，且通過所述轉動軸2隨所述腳蹬體I的運動驅動自行車的運轉。在本發明中，腳蹬體的運 動可以是逆時針旋轉、順時針旋轉或來回擺動。本實施例中的腳也可以視為鞋子，因為通常當人在騎車時都穿有鞋子。在本實施例中，請參考圖1，所述腳蹬體I包括背部11、頭部12、后跟部15、里幫13與外幫14，所述背部11、頭部12、后跟部15、里幫13與外幫14分別與騎車者的腳的腳背、前方、后方、腳內側和腳外側對應，所述背部11、頭部12、里幫13、后跟部15和外幫14圍合形成用以容置騎車者的腳的內腔3。從而實現了從前、后、左、右和上面等五個方向來容納和限定騎行者的鞋和腳，并通過轉動軸2向自行車傳遞騎者腳部向前、向后和向上的力來驅動自行車或其它設備，無需向膝關節施加壓力。本實施例提供的腳蹬體僅僅是代替了原自行車中的踏板，而自行車的其他連接機構和運作原理均與自行車相仿，即原先自行車通過踩踏踏板實現旋轉，進而帶動內部的機構將旋轉進行傳遞，最終使得輪胎旋轉，本實施例中也是通過將腳蹬體I進行旋轉實現輪胎旋轉，只是使得腳蹬體I旋轉的原理和方式不同，該不同由腳瞪體I本身的結構所致，其他部件，包括轉動軸2在內均為標準件。轉動軸2為標準件，能適用于所有規格的腳蹬體I以及某些其它類型的腳蹬，且裝卸方便。通常自行車是通過人腳順時針踩踏實現輪胎旋轉的，但是在本實施例中，可以以與普通自行車同樣的機理實現驅動，但通過使得騎車者逆時針旋轉腳蹬體I實現輪胎旋轉，即與普通自行車反向的踩踏方式，但驅動機理相仿，從而實現驅動。此時，使用本實施例提供的這一無底鞋形自行車腳蹬能夠傳遞腳部向上、向前和向后的力，由于腳蹬體I與現有技術中的自行車不同，使得在使用腳的力量實現逆時針負荷旋轉、前后負荷擺動或向上負荷運動時比順時針負 荷旋轉更容易。所述轉動軸2設在所述背部11上，所述轉動軸2可以適用于本發明的各種實施例的本類腳蹬的所有腳蹬體I。在本實施例中，請參考圖1，轉動軸2通過固定設在所述腳蹬體I的背部11上的連接部21與所述腳蹬體I連接。所述頭部12與所述背部11分別設有前配重17與后配重16。后配重16和前配重17通過自身的重量平衡腳蹬體I在轉動軸2前后的重量，使得腳蹬體I基本保持水平狀態，便于騎者的腿、腳、鞋進、出腳蹬內腔3。請參考圖1，所述外幫14或所述里幫13與所述后跟部15的連接處設有一個供騎車者的腳進出所述內腔3的開口。在本實施例中，所述內腔3的開口設在所述外幫14與所述后跟部15的連接處。該開口與對應規格的鞋子的尺寸相匹配，使得騎車人能夠將腳通過這個開口放入內腔3，又不至于太大影響整個腳蹬體I的作用。在本實施例中，所述內腔3的尺寸與形狀均與騎車者腳或鞋子的外輪廓匹配。即該無底鞋型的腳蹬為根據騎車者的鞋子專用的，而非各種鞋型都通用的。內腔3的尺寸大小固定，只適合套在某一種規格尺寸的鞋號(例如，25cm的鞋)上，使得內腔3與套入其內的該規格鞋之間幾乎沒有空隙。騎者能夠根據自己鞋的外形尺寸與內腔3的匹配程度來選擇適用的腳蹬體。所述腳蹬體I的邊緣設有外翻結構，且所述外翻結構均為光滑曲面設計，亦即所有邊緣沿橫截面曲線為弧形。便于騎者的腿、腳、鞋進入內腔3，不掛褲腿。本實施例還提供了一種自行車腳蹬的制造方法，用以制造自行車腳蹬的腳蹬體1，即制造本實施例中的根據不同鞋子尺寸規格而不同的專用的腳蹬的方法。該方法包括如下步驟:首先，將騎車者的鞋按大小分組，在每組鞋中選擇一個樣本鞋型；然后，根據每個樣本鞋的外形設計相應的一體式的腳蹬體I內腔模型，再根據內腔模型和腳蹬應力分布設計腳蹬體I的凸、凹模具；最后，利用不同的模具一次成型制造不同規格的腳蹬體。本發明通過腳蹬體的設置，從而再腳的前方、后方、兩側和上方五個方向對腳進行限定，而不對腳底設置蹬踏的底板，即該腳蹬為無底鞋形腳蹬，騎者能夠通過腳部上挑、前推、后拉力量驅動自行車前行，避免或減少了膝關節的受壓摩擦，鍛煉了股四頭肌等肌肉，增強了使用者站立、徒步和負重能力，為膝關節退行性病變的延緩以及提高該病人群體的生活質量提供一種能夠使得騎行者在騎行時防止或減輕膝關節受壓摩擦的自行車腳蹬及其制造方法。此外，本發明通過兩種制造方法，既能制造與特定尺寸、規格的鞋子專用的腳蹬，也能制造通用多種尺寸、規格的鞋子的腳蹬。實施例2請參考圖2，本實施例提供了一種自行車腳蹬，包括腳蹬體5與轉動軸6，所述腳蹬體5用以容置騎車者的腳，且從腳的前方、后方、兩側和上方五個方向限定腳，騎車者作用在腳的前方、后方和上方的力通過所述腳蹬體5傳遞至所述轉動軸6，所述轉動軸6設于所述腳蹬體5上，且通過所述轉動軸6隨所述腳蹬體5的運動驅動自行車的運轉。本實施例中的腳也可以視為鞋子，因為通常當人在騎車時都穿有鞋子。在本實施例中，請參考圖2，所述腳蹬體5包括背部51、頭部52、后跟部55、里幫53與外幫54，所述背部51、頭部52、后跟部55、里幫53與外幫54分別與騎車者的腳的腳背、前方、后方、腳內側和腳外側對應，所述背部51、頭部52、里幫53、后跟部55和外幫54圍合形成用以容置騎車者的腳的內腔7。在本實施例中，所述轉動軸6設在所述背部51上。請參考圖2，轉動軸6通過固定設在所述腳蹬體5的背部51上的連接部61與所述腳蹬體5連接。所述頭部52與所述背部51分別設有前配重57與后配重56·。所述外幫54或所述里幫53與所述后跟部55的連接處設有一個供騎車者的腳進出所述內腔3的開口。在本實施例中，所述內腔7的開口設在所述外幫54與所述后跟部55的連接處。該開口與對應規格的鞋子的尺寸相匹配，使得騎車人能夠將腳通過這個開口放入內腔3，又不至于太大影響整個腳蹬體I的作用。所述腳蹬體5的邊緣設有外翻結構，且所述外翻結構均為光滑曲面設計，亦即所有邊緣沿橫截面曲線為弧形。本實施例與實施例1最大的區別在于，在所述內腔7的內壁的形狀由設在所述內腔7的內壁上的若干不同的鞋輪廓線確定，若干所述鞋輪廓線沿騎車者腳脖橫截面中心點法線分布，所述鞋輪廓線的尺寸自下而上按照由大到小的順序設置，每一鞋輪廓線及附近空間與特定的鞋子尺寸相匹配。也就是說，所述內腔7的內壁沿騎車者腳脖橫截面中心點法線8方向通過鞋輪廓線區分，所述內腔7的不同鞋輪廓線及附近空間與不同的鞋子的尺寸相匹配。具體來說，請參考圖2，其中內腔7下部大、上部小，能夠容納騎者的腿和穿鞋的腳，所穿鞋的尺寸在23cm-27cm之間。其中，內腔7在刻度線為27cm輪廓線50位置處能夠卡住規格為27cm的鞋；在刻度線為25cm輪廓線59位置處能夠卡住規格為25cm的鞋；在刻度線為23cm輪廓線58位置處能夠卡住規格為23cm的鞋。根據該區別，本實施例所提供的自行車腳蹬為一種通用的無底鞋形自行車腳蹬，適用于多個規格尺寸的鞋子與腳。基于該區別，本實施例提供了一個與實施例1不同的自行車腳蹬的制造方法，用以制造自行車腳蹬的腳蹬體，包括如下步驟:SlOO:將騎車者的鞋按外形尺寸分組，并根據不同組的鞋設計鞋輪廓線；
S200:設計制造腳蹬體的模具；包括如下步驟:S201:在設計過程中，先在制造腳蹬體的模型上設計騎車者腳脖橫截面中心點法線8，對所述法線8從上到下進行分段，從而在模型上形成相隔一定距離的不同的高度，然后使得每個高度的模型的外輪廓均根據不同組的鞋輪廓線設置；在設置過程中，將不同組的所述鞋輪廓線根據尺寸由小到大的順序沿著所述法線8從上到下進行排列，且使得各輪廓線所在平面與所述法線8垂直；同時，各鞋輪廓線中的腳脖橫截面中心點大致同心，且掌心方向大致相同；S202:由不同高度的模型的外輪廓線組合形成樣條曲面；S203:根據所述樣條曲面設計制作凸模具，并在所述凸模具的尺寸基礎上根據腳蹬的應力分布設計制作與之匹配的凹模具；
S300:配套使用所述凸模具與凹模具，一次成型制造所述腳蹬體。
權利要求
1.一種自行車腳蹬，其特征在于:包括腳蹬體與轉動軸，所述腳蹬體用以容置騎車者的腳，且從腳的前方、后方、兩側和上方五個方向限定腳，騎車者作用在腳的前方、后方和上方的力通過所述腳蹬體傳遞至所述轉動軸，所述轉動軸設于所述腳蹬體上，且通過所述轉動軸隨所述腳蹬體的運動驅動自行車的運轉。
2.如權利要求1所述的自行車腳蹬，其特征在于:所述腳蹬體包括背部、頭部、后跟部、里幫與外幫，所述背部、頭部、后跟部、里幫與外幫分別與騎車者的腳的腳背、前方、后方、腳內側和腳外側對應，所述背部、頭部、里幫、后跟部和外幫圍合形成用以容置騎車者腳或鞋的內腔。
3.如權利要求2所述的自行車腳蹬，其特征在于:所述轉動軸設在所述背部上。
4.如權利要求2所述的自行車腳蹬，其特征在于:所述頭部與所述背部分別設有前配重與后配重。
5.如權利要求2所述的自行車腳蹬，其特征在于:所述外幫或所述里幫與所述后跟部的連接處設有一個供騎車者的腳進出所述內腔的開口。
6.如權利要求2所述的自行車腳蹬，其特征在于:所述內腔的尺寸與形狀均與騎車者腳或鞋子的外輪廓匹配。
7.如權利要求2所述的自行車腳蹬，其特征在于:在所述內腔的內壁的形狀由設在所述內腔的內壁上的若干不同的鞋輪廓線確定，若干所述鞋輪廓線沿騎車者腳脖橫截面中心點法線分布，所述鞋輪廓線的尺寸自下而上按照由大到小的順序設置，每一鞋輪廓線及附近空間與特定的鞋子尺寸相匹配。
8.如權利要求1所述的自行車腳蹬，其特征在于:所述腳蹬體的邊緣設有外翻結構，且所述外翻結構均為光滑曲面設計。
9.一種自行車腳蹬的制造方法，用以制造自行車腳蹬的腳蹬體，其特征在于:包括如下步驟:首先，將騎車者的鞋按大小分組，在每組鞋中選擇一個樣本鞋型；然后，根據每個樣本鞋的外型設計相應的一體式的腳蹬體內腔模型；再根據內腔模型和腳蹬應力分布設計腳蹬體的凸、凹模具；最后，利用不同的模具一次成型制造不同規格的腳蹬體。
10.一種自行車腳蹬的制造方法，用以制造自行車腳蹬的腳蹬體，其特征在于:包括如下步驟: SlOO:將騎車者的鞋按外形尺寸分組，并根據不同組的鞋設計鞋輪廓線； 5200:設計制造腳蹬體的模具；包括如下步驟: 5201:在設計過程中，先在制造腳蹬體的模型上設計騎車者腳脖橫截面中心點法線，對所述法線從上到下進行分段，從而在模型上形成相隔一定距離的不同的高度，然后使得每個高度的模型的外輪廓均根據不同組的鞋輪廓線設置； 在設置過程中，將不同組的所述鞋輪廓線根據尺寸由小到大的順序沿著所述法線從上到下進行排列，且使得各輪廓線所在平面與所述法線垂直；同時，各鞋輪廓線中的腳脖橫截面中心點大致同心，且掌心方向大致相同； 5202:由不同高度的模型的外輪廓線組合形成樣條曲面； 5203:根據所述樣條曲面設計制作凸模具，并在所述凸模具的尺寸基礎上根據腳蹬的應力分布設計制作與之匹配的凹模具； S300:配套使用所述凸模具與凹模具，一次成型制造所述腳蹬體。
全文摘要
本發明提供了一種自行車腳蹬及其制造方法，該自行車腳蹬包括腳蹬體與轉動軸，所述腳蹬體用以容置騎車者的腳，且從腳的前方、后方、兩側和上方五個方向限定腳，騎車者作用在腳的前方、后方和上方的力通過所述腳蹬體傳遞至所述轉動軸，所述轉動軸設于所述腳蹬體上，且通過所述轉動軸隨所述腳蹬體的運動驅動自行車的運轉。本發明通過腳蹬體的設置，從而在腳的前方、后方、兩側和上方五個方向對腳進行限定，而不對腳底設置蹬踏的底板，即該腳蹬為無底鞋形腳蹬，騎者能夠通過腳部上挑、前推、后拉力量驅動自行車運動，鍛煉了股四頭肌等肌肉，避免或減少了膝關節的受壓摩擦，為膝關節退行性病變的延緩以及提高該病人群體的生活質量提供了一種手段。
文檔編號B62M3/08GK103213644SQ20131015361
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月27日 優先權日2013年4月27日
發明者計春雷, 趙風景, 趙陽 申請人:上海電機學院