专利名称：升降折摆式自行车慢速重心平衡轮的制作方法
升降折摆式自行车慢速重心平衡轮，属自行车安全、文明、舒适行驶附加的机械装置。
就我所知，与本发明有参考作用的技术有；飞机脚轮、童车辅助轮等。飞机脚轮属飞机必备的机械滚轮机构。外形特征；是前两轮后一轮的三轮形式制。它的作用；主要是供飞机起飞在跑道上增速离开地面、和飞机降落减速在跑道上制动。技术特征；与本发明有共同点，那就是能升降，但它是由全机械动作完成的升降，不能应用在自行车上。童车辅助轮属儿童小自行车附加的安全保护装置。外形特征；是在后滚轮的两边成八字支撑、固定的两轮形式制。技术特征；与本发明有共同点，那就是能给自行车重心平衡。童车辅助轮，是现时出现小自行车连锁反映的产物，也是幼儿三轮车的延伸和发展，它既是儿童的玩具车、又是儿童学自行车的辅助器，它应用在儿童的小自行车上有不可否定的积极性。童车辅助轮由于是固定式的、比较呆板，不能适应速度的变化而变化，成人骑自行车大多是中、高速灵活的行驶，所以童车辅助轮不能应用在成人的自行车上。成人自行车如应用童车辅助轮，那就是一种赘疣，但我们设想，如果有一种如童车辅助轮相同技术特征的既灵活轻巧、又不影响中、高速行驶的另一项重心平衡轮，同时又设想、成人骑自行车要全面控制在低速慢行的意义上分析，那就要作如下本发明的可行性及实用价值的探讨。
在骑自行车的实践中我们可以体验到，在中、高速的运行中重心的平衡好掌握，而在低速慢行时重心的平衡却很困难。例如，在起步骑车时，要先左脚踏踏板或右脚蹬地面给自行车一定的速度，才能跨腿上车，如果给自行车的速度太慢，上车时车头两面晃动或需加速前进来调整重心，有时还需再次才能上车。另如，有高超车技的杂技演员，在高台定车的表演中，也是靠车头的两面晃动来平衡重心，显得十分的惊险，我们可以细致地观查，表演车技车的车轮是一种软胎，着地的车轮有相对的重心平衡面，这种表演的车比我们日常交通的自行车稍有安全系数，日常交通自行车的定车是极不安全的。又如，城市的自行车车流，在十字交叉路口红灯停车时，我们可以观查到，大多是下车或腿长的人踮一支脚歪身坐车等绿灯，少时也有不下车也不踮脚、而是利用车头两面晃动来平衡重心定车等绿灯。再有，在自行车车流与人流的交融地段，骑车人有时下车、有时上车又急下车，腿长的人有时停车踮脚、有时又靠两面晃动来行车，在这类地段，我们不时地可以看到一些因自行车的擦撞而扯皮吵架的情况，在这类地段，自行车也确实骑得很慢，骑车人觉得不安全，而步行人就觉得更不安全。
通过以上的实践举例与观查，我们可以悟出一个；自行车慢速行驶重心不易掌握的课题，课题的研究和理解，必须对自行车现状进行实质的检查、审查和分析。自行车由于是两轮成直线排列载重垂直地面运行，骑自行车的实质就是如踩钢绳、过独木桥的原理一样，是一项平衡重心的运动。这种重心的平衡，之所以中、高速运行好掌握，而低速慢行时重心的平衡却很困难，它不仅是物理惯性定律的原理因素，而且还存在着人体小脑生理上的缺陷。自行车的运行，当重心倾斜的时间不变、而速度的变化，这里就存在着一个前进距离的数值，速度愈高前进距离愈大，前进距离愈大人体小脑对重心的平衡感觉愈敏锐，调整平衡的用力及角度愈准确，反之速度愈低前进距离愈小，前进距离愈小人体小脑对重心的平衡感觉愈迟缓，调整平衡的用力及角度愈混乱。
综上所述，慢速行驶重心不易掌握，是自行车交通运转型式存在的不可否定的缺陷。升降折摆式自行车慢速重心平衡轮设计的目的，就是要解决自行车慢速行驶重心不易掌握的困难，弥补自行车多年来存在的缺陷，完善这种轻巧、灵活、方便、健康人体的交通工具，使它安全、文明更舒适。
本发明的整体构思与设计方案，是飞机脚轮和童车辅助轮的联想、改进和结合自行车的实际技术条件所构成的新的技术方案。主要技术内容；不影响中、高速运行，能使自行车慢速重心平衡，外形特征；升降与活页交连组合折摆的单轮形式制，技术特征；脚踏动力正转一周传动机械装置、升起和内折重心平衡轮，脚踏动力反转一周传动机械装置、降下和外摆重心平衡轮，特点和用途；能坐车起步、即停即行，能与自行车车流、人流交融相安无事。
如
图1，为本发明的外观示意图，比例1∶11.3(注全部附图都是按准确比例绘制)。从图1中可以看出，整体外形及技术特征，是采用童车辅助轮的右半边(即脚踏动力的链盒一边)基础的样式结构及飞机脚轮利用机械传动的基本原理的结合形式。从图1中可以了解基础差数，图1-1，为本发明的安装位置示意图，脚踏力点的旋转弧线，离本发明的最高撞脚点的可能处距离为200毫米、220毫米、240毫米、270毫米等(自行车型号规格不一致)。根据实践考查，普遍性的脚踏力点在脚板底面的中部稍偏前，不超出三分之一的脚掌处，也就是脚踏力点距脚后跟为140毫米至170毫米之间，特殊性的也不会超出180毫米，加上腿部向后时、小腿限制脚腕形成一定的斜度，脚后跟又为半园形，再加上本发明撞脚点的可能处也为半园形，所以充分说明本发明不存在撞脚的问题。如图1-2，为本发明的降下外摆图，小轮与自行车后滚轮的外夹角为13度，两轮之间的着地距离为180毫米，小轮可上下微调，有足够平衡重心的功能。如图1-3，为本发明的升起内折图，小轮与自行车后滚轮的内夹角为30度，小轮升起36毫米，加上内折后提起10毫米，共计离地面46毫米，车发明的横向至高点离自行车后滚轮中心距为152毫米，比自行车的脚踏板横向伸出宽度短40毫米至50毫米(自行车型号规格不一致)，不影响自行车中、高速行驶。
图2，为本发明的总成图，比例1∶2。从图中可以看出，它主要是由；A、齿轮箱部分，B、升降滑杆部分，C、滚轮部分，D、离合手柄拉线控制部分组成。整体重量大约在2.5公斤左右，本发明能合理的取代自行车的传统站架、大约1公斤，自行车实际大至只会增加重量1.5公斤。
齿轮箱的传动原理及设计齿轮箱传动的动力来源，是借用自行车脚踏链轮的正转和反转、所牵动的链条前进和后退作为传动的动力，链条的前进和后退也就是齿轮箱的正转和反转。脚踏链轮正转能给自行车的速度、反转则不能给以速度，为了合理的使用这一实际技术条件，特设计为；脚踏链轮正转一周升起和内折重心平衡轮，脚踏链轮反转一周降下和外摆重心平衡轮。图A1、图A2为齿轮箱的部装设计图，比例1∶1.5。从图A1的E-E展开图中可以看出，齿轮箱内设计有链轮、园柱齿轮及园锥齿轮的齿轮组组合结构，通过摆杆式离合结构装置、将脚踏动力传递给升降滑杆部分的从动园锥齿轮，这就是齿轮箱的工作过程。传动比脚踏链轮的齿数有36牙、40牙及44牙的型号差别，按最少的36牙计算，可给齿轮箱的从动离合链轮4倍的传动比，齿轮箱主动园柱齿轮至从动园锥齿轮的传动比设计为2.79倍，总计传动比设计为6.79倍。
齿轮箱各主要部件名称、材料及技术参数；图A1-1、图A1-2、图A1-3、图A2-4，分别为箱体、前盖、边盖及后盖，材料均为工程塑料、铝合金、铸钢合金或铸铁(注选材根据厂家的实际条件而定，仅供参考，如选用铸钢合金、壁厚可稍减)。提示从齿轮箱部装图中可以看到的齿轮箱体，以及所属的零部件，由于附图的幅面所限，只能按准确的比例绘制出相互的公称尺寸，零部件制作的工艺图，可依据其公称尺寸、按各自的配合要求和精度要求制定公差尺寸，如齿轮箱体与齿轮轴心的位置尺寸及其它尺寸可从后面所介绍的技术参数中、按各自齿轮的计算公式求得。图A1-5，为链轮(装配在离合摆杆上，也可称离合链轮)，材料45号钢、厚3毫米板材，模冲后牙尖两边磨削倒角，节距12.7毫米与自行车一致，齿数9牙，分度园直径37.1毫米，顶园直径42毫米。齿轮箱内的园柱齿轮及园锥齿轮，模数均为2，材料均为尼龙、铸钢合金或铸铁。图A1-6，摆杆园柱齿轮(或主动园柱齿轮)，齿数19牙，分度园直径38毫米，顶园直径42毫米。图A1-7，介轮，齿数12牙，分度园直径24毫米，顶园直径28毫米。图A1-8，为从动园柱齿轮及主动园锥齿轮的组合件，从动园柱齿轮齿数13牙，分度园直径26毫米，顶园直径30毫米，主动园锥齿轮，齿数24牙，园锥角为61度41分，节距6.28毫米，分度园直径48毫米，顶园直径49.9毫米。图A1-9，从动园锥齿轮，齿数18牙，园锥角为41度19分，节距6.28毫米，分度园直径36毫米，顶园直径39毫米。图A1-10，离合摆杆，材料工程塑料，提示；上端设计有2个拉簧耳、下面设计有一个压簧半园头万向座。图A1-11、图A1-12、图A1-13，材料均为45号钢，分别为；离合链轮、主动园柱齿轮丝对台节轴，离合摆杆、介轮定位台节轴，从动园柱齿轮及主动园锥齿轮组合件定位台节轴。图A1-14，为拉力弹簧2件，材料直径0.8毫米钢丝。图A1-15，为压力弹簧，材料直径1毫米钢丝。图A1-16、图A1-17，材料均为45号钢，分别为；摆杆定位滑套，从动园柱齿轮及主动园锥齿轮组合件定位滑套。图A2-18，为箱体紧固瓦环铁，材料厚1.5毫米铁板。图A1-B，为连接的升降滑杆部分。图A2-D，为连接的离合手柄拉线控制部分。
图B，为升降滑杆部装设计图，比例1∶1。图B-1，为升降滑杆箱体，材料为工程塑料、铝合金、铸钢合金或铸铁。升降滑杆箱体设计提示；从图B中可以看出，在箱体上部设计有4个与齿轮箱的连接耳，在箱体的下部设计有折摆顶台和两个拉力弹簧耳。图B-2，为升降螺杆，材料45号钢，螺纹技术参数；M直径14毫米乘牙距6毫米、牙深2毫米、牙宽3毫米，牙形为梯形，正时针旋向，与螺母配合的脱桥间隙1毫米、升降行程36毫米、即螺杆6转为一个行程，由于本发明总计传动比为6.79倍，所以脚踏链轮正、反转一转，足够具备升起和降下重心平衡轮的功能。图B-3，为升降螺母，材料为尼龙、黄铜合金或铸铁(选材如尼龙，可不要加工的退刀槽、以利增加强度)。图B-4，为升降滑杆，材料为45号冷拉无缝钢管，外直径8毫米、壁厚2毫米。
图C，为滚轮部装设计图，比例1∶2。图C-1、图C-2、图C-4，材料均为工程塑料、铝合金、铸钢合金或铸铁，分别为；滚轮固定活页交连座，滚轮折摆活页权架和滚轮轮辐。提示；在滚轮轮辐的轴径内，一端设计有正螺纹丝、另一端设计有反螺纹丝。图C-3，为滚轮轮胎，材料橡胶、软质尼龙或新型的轻质轮胎材料。图C-5，为正反螺纹丝对轴套、分左右件，材料尼龙或黄铜合金。图C-6，为抗扭力平垫，左右件，材料45号钢。图C-7，为滚轮定位轴套，材料45号钢。图C-8，为轴心微调千斤装置、左右件。图C-9，为拉力弹簧、2件，材料直径1毫米钢丝，提示；该拉力弹簧不只是能使小轮外摆，而且还给升降螺母一种向上的作用力，能防止螺母向上脱桥的作用，当小轮升起内折后，该拉力弹簧相反又能给升降螺母一种向下的作用力，又能防止螺母向下脱桥的作用。图C-10，为活页交连弹簧，材料直径1.5毫米钢丝。图C-11，为内折顶轮，材料尼龙或45号钢。图C-12、图C-13，材料均为45号钢，分别为；内折顶轮轴和活页交连轴。图C-B，为与上连接的升降滑杆部分。
属于一个总的发明构思、设计延伸的另一项实用新型即正反螺纹丝对轴套，它属单向运转的滚轮轴径中、一种新型的滑动轴套。在图1-2中已知，小轮与自行车后滚轮的外夹角为13度，所以小轮在支撑的应力中，有一种角度偏向的作用力，这种作用力在小轮的中轴孔径上也就是轴向扭力、或称轴向负荷。在这种既有径向负荷又有轴向负荷的小轮轴径中，如果使用通常的园柱轴套或滚动轴承，都不会有很长的使用寿命，当然自行车传统的碗式滚动轴承、或标准化的园锥滚动轴承能胜任这种环境，但一种是装配复杂、另一种是安装尺寸大，加之不经济而且增加重量，所以本人在小轮的中轴孔径中，设计了这种适于实用的新型滑动轴套。正反螺纹丝对轴套，分左右件，正螺纹丝安装在小轮轴径前进的左端，反螺纹丝则安装在小轮轴径前进的右端，以利运行时不易松动。它的外形特征；是带有螺纹丝的轴套与抗扭平垫的组合体、分正反螺纹丝与轮轴孔配套的两件对装形式制，它的技术特征；能承载径向负荷和轴向负荷的单向运转环境，它的特点；经济、适应模具化生产、安装简单、互换方便、重量轻和噪音小。
图D，为离合手柄拉线控制设计示意图，比例1∶1。图D-1，为本发明离合控制手柄，安装在自行车龙头右侧、如图D-2自行车前轮制动手柄之上，与其重叠并短两指宽。从图D的剖视中可以看出，柄杆的截面设计为椭园形，柄杆采用重叠的椭园形结构，这是为了既可以同时使用、又可以让手指分开单独使用。如自行车前进速度很高时、可以同时使用，既可制动又可降下重心平衡轮，如自行车前进速度不高时，又可以用手指分开单独使用降下重心平衡轮，如自行车想加速时，即可单独升起重心平衡轮。图D-3，为连接齿轮箱离合摆杆的拉线。
自行车的型号、样式虽然繁多，退在通用结构的标准尺寸上它不能变。自行车型号的不同，也就是滚轮直径上的不同规格，自行车样式的差别，只不过是龙头、尾部的衣架、车身三角架及链盒的造形和生产工艺上的差异，脚踏链轮至后滚轮中轴鼓上飞轮的通用距离参数、以及车身三角架后下部60度夹角(参阅图3-K-K)不会有很大的变化，所以本发明只需增加小滚轮及小滚轮折摆活页权架的规格，和变换齿轮箱体外部、与各种样式自行车连接处、相适应的样式结构即可通用(除能交换链轮的变速车型外)。
图3，为安装连接说明图，比例1∶1.5。在上面刚提到的变换齿轮箱体外部、与各种样式自行车连接处是指；如图3-S为安装连接面、该面有2个连接点，即图3-1后滚轮轴连接点、和图3-2需增加钻孔的连接点，加上图3-3后轮轴心至座垫支撑管上的连接点。本发明如作为配备在开发的新型自行车上，这里就没有必要介绍，这里所介绍的是，作为一种附加的机械装置与目前所使用的自行车的安装和连接。由于自行车的型号、样式繁多，只能选择较为普遍的一种来介绍。安装连接时首先将自行车链盒、按如图3-4的虚线位置，用小錾子开一个相应的天窗(不影响链盒的结构)，再按照图3-K-K一样将需连接处的位置合配好，用弯划线针勾划出如图3-2的连接孔的位置线，再用样冲打眼后钻直径6毫米的孔，然后用螺栓、螺母和螺钉安装连接即可。
自行车慢速重心不易掌握，是本人经过长期实践和观查所提出的一个课题，通过实际举例的分析和研究，客观地概括了该课题的确立，围绕为解决这一课题，精心合理的设计了这一整套新的技术方案。升降折摆式自行车慢速重心平衡轮，从它的外形特征、技术特征、技术内容以及特点和用途，形成了一个完整的具备可行性和实际应用价值的依据。
权利要求
1.升降折摆式自行车慢速重心平衡轮属自行车安全、文明、舒适行驶附加的机械装置，飞机脚轮属飞机必备的机械滚轮机构，外形特征；是前两轮后一轮的三轮形式制，它的作用；主要是供飞机起飞在跑道上增速离开地面和飞机降落减速在跑道上制动，技术特征；与本发明有共同点，那就是能升降，但它是由全机械动作完成的升降，不能应用在自行车上，童车辅助轮属儿童小自行车附加的安全保护装置，外形特征；是在后滚轮的两边成八字支撑、固定的两轮形式制，技术特征；与本发明有共同点，那就是能给自行车重心平衡，它由于是固定式的，不能适应速度的变化而变化，所以不能应用在成人的自行车上，本发明的主要技术内容；不影响中、高速运行，能使自行车慢速重心平衡，外形特征；升降与活页交连组合折摆的单轮形式制，技术特征；脚踏动力正转一周传动机械装置、升起和内折重心平衡轮，脚踏动力反转一周传动机械装置、降下和外摆重心平衡轮。
2.根据权利要求1，自行车的型号、样式虽然繁多，但在通用结构的标准尺寸上它不能变，自行车型号的不同，也就是滚轮直径上的不同规格，自行车样式的差别，只不过是龙头、尾部的衣架、车身三角架及链盒的造形和生产工艺上的差异，脚踏链轮至后滚轮中轴鼓上飞轮的通用距离参数、以及车身三角架后下部60度夹角不会有很大的变化，所以本发明请求保护只需增加小滚轮及小滚轮折摆活页权架的规格，和变换齿轮箱体外部、与各种样式自行车连接处、相适应的样式结构即可通用(除能交换链轮的变速车型外)。
3.根据权利要求1，本发明所提及到的零件选材，如工程塑料、铝合金、铸钢合金、铸铁、黄铜合金、45号钢、弹簧钢丝、尼龙、软质尼龙、橡胶等，只是设计提供的参考选材，请求保护零件的制作、能变换其它选材的侵权。
4.根据权利要求1，属于一个总的发明构思、设计延伸的另一项实用新型即正反螺纹丝对轴套，它属单向运转的滚轮轴径中、一种新型的滑动轴套，在既有径向负荷、又有轴向负荷的滚轮轴径中，如果使用通常的园柱轴套或滚动轴承，都不会有很长的使用寿命，自行车传统的碗式滚动轴承、或标准化的园锥轴承能胜任这种环境，但一种是装配复杂、另一种是安装尺寸大，加之不经济而且增加重量，正反螺纹丝对轴套，它的外形特征；是带有螺纹丝的轴套与抗扭平垫的组合体、分正反螺纹丝与轮轴孔配套的两件对装形式制，它的技术特征；能承载径向负荷和轴向负荷的单向运转环境，它的特点；经济、适应模具化生产、安装简单、互换方便、重量轻和噪音小。
全文摘要
升降折摆式自行车慢速重心平衡轮，属自行车安全、文明、舒适行驶附加的机械装置。技术特征和用途脚踏正转一周升起和内折重心平衡轮，脚踏反转一周降下和外摆重心平衡轮，不影响中、高速运行，能使自行车慢速重心平衡，能坐车起步、即停即行，能与自行车车流、人流交融相安无事。需要解决的技术问题，是制作模具。
文档编号B62H1/00GK1144760SQ9510253
公开日1997年3月12日 申请日期1995年5月18日 优先权日1995年5月18日
发明者胡文洲 申请人:胡文洲