专利名称：自行车脚蹬及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种人力自行车和单车健身器材，尤其涉及一种自行车脚蹬及其制造方法。
背景技术：
人类膝关节具有有限的负荷摩擦次数，年龄的增长或长期、过量地使用，会导致膝关节不可逆转的磨损和病变，严重时会使人产生疼痛，行走困难，生活不便，进而形成腿部肌肉的萎缩和腿部变形。但是，减少膝关节活动会影响工作和生活质量，也会影响身体其它部位的锻炼。骑自行车能够适当减少膝关节的负荷压力，改变膝关节的磨损部位，降低膝关节的磨损程度，同时也能有效地锻炼腿部的肌肉并且提高出行效率。但是，骑自行车时仍然需要腿部向下踩蹬来驱动自行车，致使膝关节在受压状态下摩擦，这样既不利于膝关节保护，也不能避免膝关节损伤摩擦所引起的疼痛。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够使得骑行者在骑行时防止或减轻膝关节受压摩擦的自行车脚蹬及其制造方法。本发明涉及一种自行车脚蹬，包括脚蹬体与转动轴，所述脚蹬体用以容置骑车者的脚，且从脚的前方、后方、两侧和上方五个方向限定脚，骑车者作用在脚的前方、后方和上方的力通过所述脚蹬体传递至所述转动轴，所述转动轴设于所述脚蹬体上，且通过所述转动轴随所述脚蹬体的运动驱动自行车的运转。所述脚蹬体包括背部、头部、后跟部、里帮与外帮，所述背部、头部、后跟部、里帮与外帮分别与骑车者的脚的脚背、前方、后方、脚内侧和脚外侧对应，所述背部、头部、里帮、后跟部和外帮围合形 成用以容置骑车者的脚或鞋的内腔。所述转动轴设在所述背部上。所述头部与所述背部分别设有前配重与后配重。所述外帮或所述里帮与所述后跟部的连接处设有一个供骑车者的脚进出所述内腔的开口。所述内腔的尺寸与形状均与骑车者脚或鞋子的外轮廓匹配。在所述内腔的内壁的形状由设在所述内腔的内壁上的若干不同的鞋轮廓线确定，若干所述鞋轮廓线沿骑车者脚脖横截面中心点法线分布，所述鞋轮廓线的尺寸自下而上按照由大到小的顺序设置，每一鞋轮廓线及附近空间与特定的鞋子尺寸相匹配所述脚蹬体的边缘设有外翻结构，且所述外翻结构均为光滑曲面设计。本发明还提供了一种自行车脚蹬的制造方法，用以制造自行车脚蹬的脚蹬体，包括如下步骤:首先，将骑车者的鞋按大小分组，在每组鞋中选择一个样本鞋型；然后，根据每个样本鞋的外型设计相应的一体式的脚蹬体内腔模型；再根据内腔模型和脚蹬应力分布设计脚蹬体的凸、凹模具；最后，利用不同的模具以此成型制造不同规格的脚蹬体。
本发明还提供了一种自行车脚蹬的制造方法，用以制造自行车脚蹬的脚蹬体，包括如下步骤:SlOO:将骑车者的鞋按外形尺寸分组，并根据不同组的鞋设计鞋轮廓线；S200:设计制造脚蹬体的模具；包括如下步骤:S201:在设计过程中，先在制造脚蹬体的模型上设计骑车者脚脖横截面中心点法线，对所述法线从上到下进行分段，从而在模型上形成相隔一定距离的不同的高度，然后使得每个高度的模型的外轮廓均根据不同组的鞋轮廓线设置；在设置过程中，将不同组的所述鞋轮廓线根据尺寸由小到大的顺序沿着所述法线从上到下进行排列，且使得各轮廓线所在平面与所述法线垂直；同时，各鞋轮廓线中的脚脖横截面中心点大致同心，且掌心方向大致相同；S202:由不同高度的模型的外轮廓线组合形成样条曲面；S203:根据所述样条曲面设计制作凸模具，并在所述凸模具的尺寸基础上根据脚蹬的应力分布设计制作与之匹配的凹模具；S300:配套使用所述凸模具与凹模具，一次成型制造所述脚蹬体。本发明通过脚蹬体的设置，从而在脚的前方、后方、两侧和上方五个方向对脚进行限定，而不对脚底设置蹬踏的底板，即该脚蹬为无底鞋形脚蹬，骑者能够通过脚部上挑、前推、后拉力量驱动自行车前行，避免或减少了膝关节的受压摩擦，锻炼了股四头肌等肌肉，增强了使用者站立、徒步和负重能力，为膝关节退行性病变的延缓以及提高该病人群体的生活质量提供一种能够使得骑行者在骑行时防止或减轻膝关节受压摩擦的自行车脚蹬及其制造方法。此外，本发明通过两种制造方法，既能制造与特定尺寸、规格的鞋子专用的脚蹬，也能制造通用多种尺寸、规格的鞋子的脚蹬。
图1是本发明实施例1的脚蹬体的结构示意图；图2是本发明实施例2的脚蹬体的结构示意图；图中，1、5-脚蹬体；11、51-背部;12、52_头部;13、53_ 里帮;14、54_ 外帮;15、55-后跟部；16、56_后配重；17、57_前配重；2、6_转动轴；21、61_连接部;3、7_内腔;58_23厘米轮廓线；59-25厘米轮廓线；50-27厘米轮廓线；8_脚脖横截面中心点法线。
具体实施例方式以下将结合图1和图2对本发明提供的自行车脚蹬进行详细的描述，其分别为本发明两个可选的实施例，可以认为本领域的技术人员在不改变本发明的精神和内容的范围内可以对其进行修改和润色。实施例1在本实施例中，请参考图1，本实施例提供了一种自行车脚蹬，包括脚蹬体I与转动轴2，所述脚蹬体I用以容置骑车者的脚，且从脚的前方、后方、两侧和上方五个方向限定脚，骑车者作用在脚的前方、后方和上方的力通过所述脚蹬体I传递至所述转动轴2，所述转动轴2设于所述脚蹬体I上，且通过所述转动轴2随所述脚蹬体I的运动驱动自行车的运转。在本发明中，脚蹬体的运 动可以是逆时针旋转、顺时针旋转或来回摆动。本实施例中的脚也可以视为鞋子，因为通常当人在骑车时都穿有鞋子。在本实施例中，请参考图1，所述脚蹬体I包括背部11、头部12、后跟部15、里帮13与外帮14，所述背部11、头部12、后跟部15、里帮13与外帮14分别与骑车者的脚的脚背、前方、后方、脚内侧和脚外侧对应，所述背部11、头部12、里帮13、后跟部15和外帮14围合形成用以容置骑车者的脚的内腔3。从而实现了从前、后、左、右和上面等五个方向来容纳和限定骑行者的鞋和脚，并通过转动轴2向自行车传递骑者脚部向前、向后和向上的力来驱动自行车或其它设备，无需向膝关节施加压力。本实施例提供的脚蹬体仅仅是代替了原自行车中的踏板，而自行车的其他连接机构和运作原理均与自行车相仿，即原先自行车通过踩踏踏板实现旋转，进而带动内部的机构将旋转进行传递，最终使得轮胎旋转，本实施例中也是通过将脚蹬体I进行旋转实现轮胎旋转，只是使得脚蹬体I旋转的原理和方式不同，该不同由脚瞪体I本身的结构所致，其他部件，包括转动轴2在内均为标准件。转动轴2为标准件，能适用于所有规格的脚蹬体I以及某些其它类型的脚蹬，且装卸方便。通常自行车是通过人脚顺时针踩踏实现轮胎旋转的，但是在本实施例中，可以以与普通自行车同样的机理实现驱动，但通过使得骑车者逆时针旋转脚蹬体I实现轮胎旋转，即与普通自行车反向的踩踏方式，但驱动机理相仿，从而实现驱动。此时，使用本实施例提供的这一无底鞋形自行车脚蹬能够传递脚部向上、向前和向后的力，由于脚蹬体I与现有技术中的自行车不同，使得在使用脚的力量实现逆时针负荷旋转、前后负荷摆动或向上负荷运动时比顺时针负 荷旋转更容易。所述转动轴2设在所述背部11上，所述转动轴2可以适用于本发明的各种实施例的本类脚蹬的所有脚蹬体I。在本实施例中，请参考图1，转动轴2通过固定设在所述脚蹬体I的背部11上的连接部21与所述脚蹬体I连接。所述头部12与所述背部11分别设有前配重17与后配重16。后配重16和前配重17通过自身的重量平衡脚蹬体I在转动轴2前后的重量，使得脚蹬体I基本保持水平状态，便于骑者的腿、脚、鞋进、出脚蹬内腔3。请参考图1，所述外帮14或所述里帮13与所述后跟部15的连接处设有一个供骑车者的脚进出所述内腔3的开口。在本实施例中，所述内腔3的开口设在所述外帮14与所述后跟部15的连接处。该开口与对应规格的鞋子的尺寸相匹配，使得骑车人能够将脚通过这个开口放入内腔3，又不至于太大影响整个脚蹬体I的作用。在本实施例中，所述内腔3的尺寸与形状均与骑车者脚或鞋子的外轮廓匹配。即该无底鞋型的脚蹬为根据骑车者的鞋子专用的，而非各种鞋型都通用的。内腔3的尺寸大小固定，只适合套在某一种规格尺寸的鞋号(例如，25cm的鞋)上，使得内腔3与套入其内的该规格鞋之间几乎没有空隙。骑者能够根据自己鞋的外形尺寸与内腔3的匹配程度来选择适用的脚蹬体。所述脚蹬体I的边缘设有外翻结构，且所述外翻结构均为光滑曲面设计，亦即所有边缘沿横截面曲线为弧形。便于骑者的腿、脚、鞋进入内腔3，不挂裤腿。本实施例还提供了一种自行车脚蹬的制造方法，用以制造自行车脚蹬的脚蹬体1，即制造本实施例中的根据不同鞋子尺寸规格而不同的专用的脚蹬的方法。该方法包括如下步骤:首先，将骑车者的鞋按大小分组，在每组鞋中选择一个样本鞋型；然后，根据每个样本鞋的外形设计相应的一体式的脚蹬体I内腔模型，再根据内腔模型和脚蹬应力分布设计脚蹬体I的凸、凹模具；最后，利用不同的模具一次成型制造不同规格的脚蹬体。本发明通过脚蹬体的设置，从而再脚的前方、后方、两侧和上方五个方向对脚进行限定，而不对脚底设置蹬踏的底板，即该脚蹬为无底鞋形脚蹬，骑者能够通过脚部上挑、前推、后拉力量驱动自行车前行，避免或减少了膝关节的受压摩擦，锻炼了股四头肌等肌肉，增强了使用者站立、徒步和负重能力，为膝关节退行性病变的延缓以及提高该病人群体的生活质量提供一种能够使得骑行者在骑行时防止或减轻膝关节受压摩擦的自行车脚蹬及其制造方法。此外，本发明通过两种制造方法，既能制造与特定尺寸、规格的鞋子专用的脚蹬，也能制造通用多种尺寸、规格的鞋子的脚蹬。实施例2请参考图2，本实施例提供了一种自行车脚蹬，包括脚蹬体5与转动轴6，所述脚蹬体5用以容置骑车者的脚，且从脚的前方、后方、两侧和上方五个方向限定脚，骑车者作用在脚的前方、后方和上方的力通过所述脚蹬体5传递至所述转动轴6，所述转动轴6设于所述脚蹬体5上，且通过所述转动轴6随所述脚蹬体5的运动驱动自行车的运转。本实施例中的脚也可以视为鞋子，因为通常当人在骑车时都穿有鞋子。在本实施例中，请参考图2，所述脚蹬体5包括背部51、头部52、后跟部55、里帮53与外帮54，所述背部51、头部52、后跟部55、里帮53与外帮54分别与骑车者的脚的脚背、前方、后方、脚内侧和脚外侧对应，所述背部51、头部52、里帮53、后跟部55和外帮54围合形成用以容置骑车者的脚的内腔7。在本实施例中，所述转动轴6设在所述背部51上。请参考图2，转动轴6通过固定设在所述脚蹬体5的背部51上的连接部61与所述脚蹬体5连接。所述头部52与所述背部51分别设有前配重57与后配重56·。所述外帮54或所述里帮53与所述后跟部55的连接处设有一个供骑车者的脚进出所述内腔3的开口。在本实施例中，所述内腔7的开口设在所述外帮54与所述后跟部55的连接处。该开口与对应规格的鞋子的尺寸相匹配，使得骑车人能够将脚通过这个开口放入内腔3，又不至于太大影响整个脚蹬体I的作用。所述脚蹬体5的边缘设有外翻结构，且所述外翻结构均为光滑曲面设计，亦即所有边缘沿横截面曲线为弧形。本实施例与实施例1最大的区别在于，在所述内腔7的内壁的形状由设在所述内腔7的内壁上的若干不同的鞋轮廓线确定，若干所述鞋轮廓线沿骑车者脚脖横截面中心点法线分布，所述鞋轮廓线的尺寸自下而上按照由大到小的顺序设置，每一鞋轮廓线及附近空间与特定的鞋子尺寸相匹配。也就是说，所述内腔7的内壁沿骑车者脚脖横截面中心点法线8方向通过鞋轮廓线区分，所述内腔7的不同鞋轮廓线及附近空间与不同的鞋子的尺寸相匹配。具体来说，请参考图2，其中内腔7下部大、上部小，能够容纳骑者的腿和穿鞋的脚，所穿鞋的尺寸在23cm-27cm之间。其中，内腔7在刻度线为27cm轮廓线50位置处能够卡住规格为27cm的鞋；在刻度线为25cm轮廓线59位置处能够卡住规格为25cm的鞋；在刻度线为23cm轮廓线58位置处能够卡住规格为23cm的鞋。根据该区别，本实施例所提供的自行车脚蹬为一种通用的无底鞋形自行车脚蹬，适用于多个规格尺寸的鞋子与脚。基于该区别，本实施例提供了一个与实施例1不同的自行车脚蹬的制造方法，用以制造自行车脚蹬的脚蹬体，包括如下步骤:SlOO:将骑车者的鞋按外形尺寸分组，并根据不同组的鞋设计鞋轮廓线；
S200:设计制造脚蹬体的模具；包括如下步骤:S201:在设计过程中，先在制造脚蹬体的模型上设计骑车者脚脖横截面中心点法线8，对所述法线8从上到下进行分段，从而在模型上形成相隔一定距离的不同的高度，然后使得每个高度的模型的外轮廓均根据不同组的鞋轮廓线设置；在设置过程中，将不同组的所述鞋轮廓线根据尺寸由小到大的顺序沿着所述法线8从上到下进行排列，且使得各轮廓线所在平面与所述法线8垂直；同时，各鞋轮廓线中的脚脖横截面中心点大致同心，且掌心方向大致相同；S202:由不同高度的模型的外轮廓线组合形成样条曲面；S203:根据所述样条曲面设计制作凸模具，并在所述凸模具的尺寸基础上根据脚蹬的应力分布设计制作与之匹配的凹模具；
S300:配套使用所述凸模具与凹模具，一次成型制造所述脚蹬体。
权利要求
1.一种自行车脚蹬，其特征在于:包括脚蹬体与转动轴，所述脚蹬体用以容置骑车者的脚，且从脚的前方、后方、两侧和上方五个方向限定脚，骑车者作用在脚的前方、后方和上方的力通过所述脚蹬体传递至所述转动轴，所述转动轴设于所述脚蹬体上，且通过所述转动轴随所述脚蹬体的运动驱动自行车的运转。
2.如权利要求1所述的自行车脚蹬，其特征在于:所述脚蹬体包括背部、头部、后跟部、里帮与外帮，所述背部、头部、后跟部、里帮与外帮分别与骑车者的脚的脚背、前方、后方、脚内侧和脚外侧对应，所述背部、头部、里帮、后跟部和外帮围合形成用以容置骑车者脚或鞋的内腔。
3.如权利要求2所述的自行车脚蹬，其特征在于:所述转动轴设在所述背部上。
4.如权利要求2所述的自行车脚蹬，其特征在于:所述头部与所述背部分别设有前配重与后配重。
5.如权利要求2所述的自行车脚蹬，其特征在于:所述外帮或所述里帮与所述后跟部的连接处设有一个供骑车者的脚进出所述内腔的开口。
6.如权利要求2所述的自行车脚蹬，其特征在于:所述内腔的尺寸与形状均与骑车者脚或鞋子的外轮廓匹配。
7.如权利要求2所述的自行车脚蹬，其特征在于:在所述内腔的内壁的形状由设在所述内腔的内壁上的若干不同的鞋轮廓线确定，若干所述鞋轮廓线沿骑车者脚脖横截面中心点法线分布，所述鞋轮廓线的尺寸自下而上按照由大到小的顺序设置，每一鞋轮廓线及附近空间与特定的鞋子尺寸相匹配。
8.如权利要求1所述的自行车脚蹬，其特征在于:所述脚蹬体的边缘设有外翻结构，且所述外翻结构均为光滑曲面设计。
9.一种自行车脚蹬的制造方法，用以制造自行车脚蹬的脚蹬体，其特征在于:包括如下步骤:首先，将骑车者的鞋按大小分组，在每组鞋中选择一个样本鞋型；然后，根据每个样本鞋的外型设计相应的一体式的脚蹬体内腔模型；再根据内腔模型和脚蹬应力分布设计脚蹬体的凸、凹模具；最后，利用不同的模具一次成型制造不同规格的脚蹬体。
10.一种自行车脚蹬的制造方法，用以制造自行车脚蹬的脚蹬体，其特征在于:包括如下步骤: SlOO:将骑车者的鞋按外形尺寸分组，并根据不同组的鞋设计鞋轮廓线； 5200:设计制造脚蹬体的模具；包括如下步骤: 5201:在设计过程中，先在制造脚蹬体的模型上设计骑车者脚脖横截面中心点法线，对所述法线从上到下进行分段，从而在模型上形成相隔一定距离的不同的高度，然后使得每个高度的模型的外轮廓均根据不同组的鞋轮廓线设置； 在设置过程中，将不同组的所述鞋轮廓线根据尺寸由小到大的顺序沿着所述法线从上到下进行排列，且使得各轮廓线所在平面与所述法线垂直；同时，各鞋轮廓线中的脚脖横截面中心点大致同心，且掌心方向大致相同； 5202:由不同高度的模型的外轮廓线组合形成样条曲面； 5203:根据所述样条曲面设计制作凸模具，并在所述凸模具的尺寸基础上根据脚蹬的应力分布设计制作与之匹配的凹模具； S300:配套使用所述凸模具与凹模具，一次成型制造所述脚蹬体。
全文摘要
本发明提供了一种自行车脚蹬及其制造方法，该自行车脚蹬包括脚蹬体与转动轴，所述脚蹬体用以容置骑车者的脚，且从脚的前方、后方、两侧和上方五个方向限定脚，骑车者作用在脚的前方、后方和上方的力通过所述脚蹬体传递至所述转动轴，所述转动轴设于所述脚蹬体上，且通过所述转动轴随所述脚蹬体的运动驱动自行车的运转。本发明通过脚蹬体的设置，从而在脚的前方、后方、两侧和上方五个方向对脚进行限定，而不对脚底设置蹬踏的底板，即该脚蹬为无底鞋形脚蹬，骑者能够通过脚部上挑、前推、后拉力量驱动自行车运动，锻炼了股四头肌等肌肉，避免或减少了膝关节的受压摩擦，为膝关节退行性病变的延缓以及提高该病人群体的生活质量提供了一种手段。
文档编号B62M3/08GK103213644SQ20131015361
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者计春雷, 赵风景, 赵阳 申请人:上海电机学院