專利名稱：蹺式彈性車架自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種彈性結(jié)構(gòu)式車架的自行車。
目前的自行車形式多樣，改進方案也層出不窮，但就其基本結(jié)構(gòu)而言，仍未擺脫固定焊接式剛性結(jié)構(gòu)主車架的局限，由于主車架的剛性結(jié)構(gòu)，騎行中產(chǎn)生的顛簸力經(jīng)車架直接傳遞給騎車人，造成不舒適感。為此而設(shè)計的各種減震技術(shù)方案相繼出現(xiàn)，其原理多是通過各種彈性裝置將騎行中所產(chǎn)生的震動的振幅和頻率削弱到人體所能承受的范圍內(nèi)。另一方面，為騎行更省力，也有不少助力或增力的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其原理多為使人腿的用力方向更趨合理或利用人力以外的力增加驅(qū)動力。但用騎行中的顛簸力矩進行增力或助力的方案卻不多，這是由于顛簸力矩的利用與為騎行舒適而進行減震一般認為是相互矛盾的為充分利用人體及車體重力在顛簸過程中上下運動所產(chǎn)生的顛簸力矩顛簸應(yīng)越大越好，而為騎行舒適則恰與此相反，應(yīng)將顛簸運動最大限度地削減掉。中國專利GN87202927介紹了一種自行車，可利用騎行中后輪的顛簸力作為助驅(qū)動力，但前輪則未得到利用。
本實用新型的目的是為充分利用前后兩車輪所產(chǎn)生的顛簸力矩，將減震與助力綜合考慮而設(shè)計一種兼有此兩種功能的自行車。
本實用新型改變了自行車剛性主車架的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用了可變形的主車架形式。幾何學的知識表明，四邊或四邊以上的多邊形具有可變形的不穩(wěn)定性質(zhì)，因此本實用新型的自行車采用了四邊或四邊以上多邊形結(jié)構(gòu)的主車架。其中的各條邊可以為直邊，也可以有一條或數(shù)條邊為曲邊，以適應(yīng)女車、童車或其它不同的特殊需要。車架中上橫梁的向前伸出端與前叉連接，下平叉向后的伸出端連接后車輪，后立梁與下平叉的交點處為中軸的位置。為使主車架的形狀可變，在車架的多邊形結(jié)構(gòu)中至少應(yīng)有連續(xù)相鄰的四個交點結(jié)合部位為鉸接形式。騎行中發(fā)生顛簸時，在騎車人及車身重力的作用下，由各鉸接結(jié)合點所圍成的多邊形就會改變形狀。隨著其形狀的改變，主車架多邊形中各條對角線的長度要跟著變化。在至少包括一個鉸接結(jié)合點在內(nèi)的一條對角線上設(shè)置有拉桿，其一端與車架采取位置不可移動的固定連接，另一端則通過長通槽或類似的結(jié)構(gòu)與車架作位置可移動的活動連接。當多邊形車架發(fā)生變形而使該對角線長度改變時，拉桿就可以沿此對角線在長通槽允許的長度范圍內(nèi)作往復運動。長通槽既允許拉桿作往復直線運動，又可以限制車架的變形范圍，防止因車架過度變形而發(fā)生事故。為使拉桿能不斷往復運動并使運動柔和。在該對角線位置上同時還設(shè)有彈性裝置，如壓縮彈簧、拉伸彈簧或其它彈性部件。此處的彈性裝置既起了蓄能作用，又具有減震的功能。拉桿的往復直線運動通過常用的棘輪結(jié)構(gòu)可以很容易地轉(zhuǎn)化為間歇性的單向圓周轉(zhuǎn)動，通過傳動齒輪傳遞給鏈輪，經(jīng)鏈條而轉(zhuǎn)化為后輪的驅(qū)動力。因為此驅(qū)動力是間歇性的，為了不與正常騎行時人腿的蹬力發(fā)生干擾，本實用新型自行車的中軸不是采用傳統(tǒng)的直接帶動鏈輪的形式，而是在中軸套內(nèi)通過一個超越離合器與傳動齒輪配合后再帶動鏈輪。
在通常將直線運動轉(zhuǎn)化為圓周轉(zhuǎn)動的棘輪結(jié)構(gòu)中，一般多采用單個棘爪推動棘輪。在本實用新型的自行車結(jié)構(gòu)中，為使拉桿較長幅度的直線運動被充分利用，將棘輪結(jié)構(gòu)中的棘爪設(shè)計成由若干棘爪平行排列成齒條狀的棘爪條是適宜的。如果以棘輪為中心，相對設(shè)置兩條棘爪條，則拉桿在作往復運動時，不論向哪個方向運動，均有一棘爪條處于產(chǎn)生推動力的工作狀態(tài)而另一棘爪條處于打滑的非工作狀態(tài)，使往復直線運動得到了完全的利用。
利用拉桿往復運動產(chǎn)生助推力時，拉桿的運動幅度越大，產(chǎn)生的助推力也越大。因而在彈性裝置上設(shè)一可調(diào)節(jié)其彈性力大小的調(diào)節(jié)器是十分有用的。它可以根據(jù)騎車人的體重、路面狀況等人為地調(diào)整彈性裝置的彈性力大小。使拉桿的運動幅度始終處于接近長通槽允許的極限距離這一最佳狀態(tài)。這樣不僅可獲得最大的助力效果，也有利于增加騎行時的舒適感。
由于本實用新型自行車的中軸不直接帶動鏈輪，而是通過超越離合器及傳動齒輪后才帶動鏈輪，因而當為增加使用功能而準備增設(shè)變速機構(gòu)時，將變速齒輪機構(gòu)設(shè)在中軸部位十分方便，而不必采用設(shè)置在驅(qū)動輪后軸部位的傳統(tǒng)方式。
下面通過附圖所提供的實施例，進一步說明本實用新型自行車的結(jié)構(gòu)。


圖1本實用新型自行車的結(jié)構(gòu)示意圖圖2助力結(jié)構(gòu)部分示意圖圖3圖2的A－A剖視圖
圖1表示的是本實用新型自行車的全車結(jié)構(gòu)安排示意圖。主車架(1)為直邊的五邊形結(jié)構(gòu)形式，其中上橫梁(2)向前延伸部分的端頭與前叉連接，下平叉(3)向后延伸部分的端部為后車輪軸部，后立梁(7)向上延伸，連接鞍座，后立梁(7)與下平叉(3)的結(jié)合部為中軸套位置，五邊形主車架中除上橫梁(2)與后立梁(7)的結(jié)合部為焊接的固定連接外，其余各邊梁相互結(jié)合處均為鉸接形式。
由圖2可以看到，在上橫梁(2)和后立梁(7)之間的固定結(jié)合部與下平叉(3)的前端結(jié)合部之間的對角線位置上設(shè)有兩根拉伸彈簧(5)，其一端連接有調(diào)節(jié)器(21)，改變調(diào)節(jié)器(21)的上下位置即可調(diào)節(jié)彈簧(5)的彈性力大小，在同一對角線位置上還有一拉桿(4)，其一端固定套接在下平叉(3)前端結(jié)合部的鉸軸上，另一端通過長通槽(10)套掛于支承軸(6)上。自行車騎行中前后輪在顛簸時所產(chǎn)生的力矩都會使主車架中由四個鉸接部所構(gòu)成的四邊形改變形狀，拉桿(4)所在的對角線長度隨之也發(fā)生變化。由于拉桿(4)的一端是固定的，對角線長度的變化必然導致拉桿(4)在其另一端長通槽(10)允許的范圍內(nèi)作往復運動。彈簧(5)可以使車架的變形運動柔和。用調(diào)節(jié)器(21)調(diào)節(jié)彈簧(5)的彈性力大小，可以調(diào)整拉桿(4)的往復運動幅度大小。當車架變形超過允許的范圍或彈簧出現(xiàn)故障，則長通槽(10)的一端即會抵緊支承軸(6)，不允許再沿此方向變形。起安全保障作用，此時的車架實際上即成為剛性車架了。
拉桿(4)的往復運動通過杠桿機構(gòu)(8)帶動棘爪條組(9)也作往復運動，通過與棘爪條組(9)相嚙合的棘輪(11)就可使直線往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗驁A周轉(zhuǎn)動。棘爪條組(9)為以棘輪(11)為中心平行相對設(shè)置的二根棘爪條，每根棘爪條上均有平行排列成齒條狀的若干個棘爪。
圖3顯示了在中軸部位處的傳動結(jié)構(gòu)。與棘輪(11)同軸設(shè)有一傳動齒輪(13)。傳動齒輪(14)與鏈輪(16)同軸固定連接。棘輪(11)的單向轉(zhuǎn)動通過傳動齒輪(13，14)而帶動了鏈輪(16)，由鏈條傳遞到驅(qū)動輪而產(chǎn)生驅(qū)動力。中軸(15)在中軸套內(nèi)通過超越離合器(17)和傳動齒輪(14)而帶動鏈輪(16)。
在中軸部位增設(shè)調(diào)速機構(gòu)時，最簡單的調(diào)速機構(gòu)可以采取這種方式中軸(15)上再設(shè)置一超越離合器(19)，它與調(diào)速齒輪(18)相配合，調(diào)速齒輪(18)與調(diào)速傳動齒輪(12)嚙合，通過二者不同的齒數(shù)比而實現(xiàn)不同的變速目的，調(diào)速傳動齒輪(12)與傳動齒輪(13)同軸。此時人腿的驅(qū)動力由中軸(15)經(jīng)超越離合器(19)、調(diào)速齒輪(18)、調(diào)速傳動齒輪(12)、傳動齒輪(13、14)而驅(qū)動鏈輪(16)。由于此傳動系的齒輪轉(zhuǎn)速差，此時超越離合器(17)與中軸(15)為脫離狀態(tài)。調(diào)速齒輪(18)可以沿中軸軸向在一定范圍內(nèi)滑動，其滑動由撥插裝置(20)控制。當不需要調(diào)速騎行時，通過撥插裝置(20)使調(diào)速齒輪(18)向外滑動而脫離與調(diào)速傳動齒輪(12)的嚙合，此時自行車即為由中軸(15)經(jīng)超越離合器(17)和傳動齒輪(14)而驅(qū)動鏈輪(16)的普通騎行狀態(tài)。
考慮到可折疊形式的自行車有利于搬運和存放，而本實用新型自行車的主車架中只有上橫架(2)的前伸端與前叉連接，因此在此前伸部分的適當位置上設(shè)置一折疊機構(gòu)(22)十分方便。具體的折疊機構(gòu)可以采用目前任何一種折疊自行車所采用過的形式，例如最簡單的為鉸鏈形式，即可以實現(xiàn)基本的折疊功能。
本實用新型的自行車由于從根本上改變了傳統(tǒng)的剛性車架結(jié)構(gòu)，通過可變形彈性車架的變形運動而使減震與利用顛簸力矩助力得到綜合解決，達到了使騎行者既舒適又省力的目的。
權(quán)利要求1.一種由鏈輪和鏈條傳動，用后輪驅(qū)動的自行車，其特征在于①主車架為四邊或四邊以上的多邊形，其各邊可以是直邊，也可以是曲邊，其中上橫梁(2)的前伸端與前叉連接，下平叉(3)的后伸端連后車輪，后立梁(7)與下平叉(3)的交點處為中軸位置，車架中各邊相互結(jié)合的部位處至少應(yīng)有連續(xù)相鄰的四個結(jié)合部位為鉸接形式，并且在至少包括有一個鉸接結(jié)合部在內(nèi)的同一條對角線的位置上設(shè)有拉桿(4)和彈性裝置(5)，拉桿(4)的一端與車架采取位置不可移動的固定連接，另一端通過長通槽(10)與車架作位置可移動的活動連接，拉桿(4)通過傳動件(8)與棘輪結(jié)構(gòu)相配合，棘輪(11)將拉桿(4)的直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗蜣D(zhuǎn)動，通過傳動齒輪(13、14)帶動鏈輪(16)，②中軸(15)在中軸套內(nèi)通過超越離合器(17)與傳動齒輪(14)相配合，由傳動齒輪(14)帶動鏈輪(16)。
2.如權(quán)利要求1所述的自行車，其特征在于所說的棘輪結(jié)構(gòu)中的棘爪為多個棘爪平行排列成齒條狀的棘爪條(9)。
3.如權(quán)利要求2所述的自行車，其特征在于所說的棘輪結(jié)構(gòu)中以棘輪(11)為中心相對設(shè)置兩條棘爪條(9)。
4.如權(quán)利要求1所述的自行車，其特征在于所說的彈性裝置(5)的彈性力由調(diào)節(jié)器(21)調(diào)節(jié)。
5.如權(quán)利要求1所述的自行車，其特征在于中軸(15)通過同軸設(shè)置的另一超越離合器(19)與調(diào)速齒輪(18)相配合，調(diào)速齒輪(18)經(jīng)調(diào)速傳動齒輪(12)帶動可驅(qū)動鏈輪(16)的傳動齒輪(14)，調(diào)速齒輪(18)由撥插裝置(20)控制，使其能沿中軸的軸向作往復移動而達到控制其與調(diào)速傳動齒輪(12)的嚙合與否。
6.如權(quán)利要求1所述的自行車，其特征在于所說的主車架上橫梁(2)前方結(jié)合部以外的前伸部分中設(shè)有折疊機構(gòu)(22)。
專利摘要本實用新型的自行車改變了傳統(tǒng)自行車剛性車架的結(jié)構(gòu)，采用可變形多邊形車架的柔性結(jié)構(gòu)。騎行時前后車輪產(chǎn)生的顛簸力矩同時作用于車架上，使車架在允許的范圍內(nèi)改變形狀，將伴隨多邊形車架形狀改變而發(fā)生的對角線的長度變化變?yōu)槔瓧U的往復直線運動，通過棘輪結(jié)構(gòu)再轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗蜣D(zhuǎn)動力矩，傳遞到驅(qū)動輪而成為助驅(qū)動力。多邊形車架變形的同時又可達到減震的目的，使騎行既舒適又省力。
文檔編號B62M1/10GK2034944SQ8821291
公開日1989年3月29日 申請日期1988年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月13日
發(fā)明者毛棟林, 蔡清熙 申請人:毛棟林, 蔡清熙