专利名称：安全防跌自行车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种车座及脚蹬位置可调的安全防跌自行车。
目前，传统自行车的车座及脚蹬在行驶过程中均不可自由调整。由于自行车属人力车，为了满足蹬脚动作的需要，保证长久蹬车的舒适性与良好的地面通过性，车座及脚蹬位置不可设置太低，这样便造就骑车时脚掌离地间隙较高，从而降低了行车交通安全率。特别是对骑车技术不佳及手脚不便的年迈人，在遇事忙乱的惊慌时刻，由于脚底不能及时迅速够着地面，此时更是力不从心，将导致“摔车”机率大增，严重时甚至造成交通事故。尽管在自行车历史发展长河中曾出现过装备有自动站架或附加轮的防倒安全自行车，却由于空间布局难以恰当处理，尤其是在成人车上设置时显得极不雅观，故此未能被世人广泛认可。在街道交错繁杂、十字路口遍布的城市闹区，车辆总是走走停停，致使骑车者必须频繁地翻身上下车，造成极大的不便。尽管好些人采取身体前移离座，跨身横梁上的单脚着地方式，但此方式也仍是人们极不情愿干的事，所以有的人往往宁愿艰难地斜身单脚尖触地却懒得身体离座或翻身下车，保持极不舒服的伸腿撑车状态(况且此方式也仅是那些腿长或车座低的骑车者才能采用)；更有甚者，则弯弯扭扭地转着车把以保持车身平衡而不愿下车，在行人车辆拥挤的窄小巷道，此方式更是危险重重，而采取跨身横梁上的单脚点地随走随停方式也是令人极不舒服的。适处高科技飞速发展，新技术、新产品日新月异的更新拓步时代，以上弊病已成为当前自行车王国里众口皆呼的“祖传生理缺陷”本实用新型目的是要克服上述缺陷，提供一种车座及脚蹬位置可调的新型安全防跌自行车，达到在上述诸类关键环节时让脚掌能充分迅速着地，解决自行车发生摔车现象的最根本原因，大大增加其安全率与方便性。
本实用新型之目的是这样实现的，为了实现车座及脚蹬位置在行进过程中的自由调整，其车座、脚蹬系统与车架间采用移动副或转动副形成可动联接，通过偏心锁紧机构或其它多种可以随意控制锁定状态的锁紧机构(详见下文)进行夹结锁合，同时通过灵敏轻巧的手控操纵机构实现对锁紧机构锁合状态的快捷控制，而空间位移的变换则依靠在解除锁定进入自由状态时的机构复位簧件及人身重量或辅助动力来驱动机构完成其相应动作。
本实用新型的优点是设计巧妙、结构合理、造型雅观、实施简便，可以在行车过程中根据骑车者的需求及时调整车座及脚蹬位置，方便随时地即刻适应不同大人小孩及同一骑车者在多样路况时的需求。特别是对那些技术不佳及上下车不便的骑车者，尤为显出优势，可在紧急状态下迅速降位使脚充分着地，大大增加其行车安全性，并可解决在十字路口及杂乱拥挤场合断续行车时烦人的频繁上下车及艰难的“叉车”缺陷，此时骑车者可将车座调至零位下限(脚蹬高度视路面通过性因情而定)，保证在正常落座、正常伸腿的骑车姿态下让脚自然够着地面，达到与骑摩托车相似的境界，潇洒雅观、落落大方，不象传统的跨身横梁单足点地随动随停方式那样令人容易共鸣“醒目现眼、有失体态”之感觉，骑行此车，驾驶者大可体面神气的仅在起始地与目的地两地间上下车即可，大大减小其上下车频率，在人多拥挤场合，此方式还可明显节省占地空间，况且忙乱场合下的频繁急促上下车常是事故的多发时刻，故此方式可大增其行车安全率，在进入通畅路况时又可及时升位，保证最佳舒适洒脱的骑车姿态。由于车座及脚蹬位置可以分别随意调整，所以可因人而异、因情而定，调制出任意高度的车座、脚蹬及任意车座脚蹬间距。在一般情况下，可以不降脚蹬，但为了更舒适安全，则可根据行驶路况，拐弯车身倾角幅度来恰当调制脚蹬高度，在路况(包括道路平面度及路线曲折度)很好时，可以将车座连同脚蹬同步平移降位，达到在不改变脚蹬、车座间距情况下降低骑车整体高度，实现舒适自然的矮化蹬车动作，此时安全系数极高，很适于老人及小孩骑行，具有“一家三代、一车通用”之特点。另外，也可将二者位置同步平移上升至顶位上限(由于为可调式，所以其上限规划可超出常规高度)，此时其路面通过性极佳，可在沟渠等特殊路况中行驶。这便是本实用新型所繁衍出的“生理优势”！
以下结合附图及实施例对本实用新型进行具体说明
图1安全防跌自行车总体布局图图6剪式啮合锁定机构示意图图2摆动移位式调座示意简图 图7降位脚蹬加装安全轮方案示意简图图3矮化轮自行车摆动移位调座示意简图图8含动力泵型移位控制液压系统原理图图4摆杆操纵型锁合机构示意图图9无动力型移位控制液压系统原理图图5摩擦轮、瓦式锁合机构示意图其中1、脚蹬调位控制拉线2、7、36、53车座调位控制拉线3、前闸拉线4、后闸拉线5、车闸手柄 6、转把式控制器(左右各一)8、17、31偏心锁块 9、16、锁块复位压簧 10、22、26、32车座降位减震钢簧11、34、41、60、62车座杆 12、33、40、46、48、座杆移动副套管 13、脚蹬移位弧状滑块14、中轴 15、弧型移动副(内含滑块复位簧) 18、21、25、35、44车座复位弹簧19、24、弧型移动副锁止机构 20、23、平行四杆机构27、调位手柄28、调位摆杆旋转支点 29、槽销型换向部件 30、锁块偏心支点37、摩擦瓦锁止复位钢簧 38、摩擦瓦 39、摩擦轮42、齿轮 43、齿条45、51、剪式啮合锁定器47、49、槽式座杆 50、锁定器螺孔 52、剪式锁定器复位簧54、安全轮 55、安全轮联接紧固件56、脚蹬57、车轮 58、降位态中轴59、刚度加强筋61、63、液压缸64、复位泵油动力簧65、偏心锁块旋转轴66、车身斜梁 67、三位换向阀68、节流阀69、液压泵70、滤油器71、油箱该自行车区别于传统自行车的最根本之处在于其车座及脚蹬位置可调，这样便解决了骑自行车易出现摔车现象及停车不方便的最主要因素，能及时让脚着地、充当站架，就能防止摔车以及避免烦人的中途上下车，腿长的人较易做到这一点，本实用新型逆向思维，反其意而设计“腿长与否命中注定，难道车身高度也必因循设计吗？只要降低车身高度就可弥补上述缺陷！”考虑到人力车的特点，车身高度太低会有碍于正常骑驶，所以必设计成可调式，这便是本实用新型的设计主旨。
图1所示为该类自行车第一实施例的总体设计示意图，本实施例采用了易于快速控制的偏心锁块锁紧机构进行限位锁定，并通过左右车把上的转把式控制器(6)来实现锁合状态的控制；该设计方案风潮美观，调控方便、灵敏，可以进行精确调位，让车座及脚蹬锁止于可调范围内的任一位置(对于变速车，此时其前拨链器需设置在弧状滑块(13)上)。偏心锁块(8、17、31)均具有“借力自锁”特性，锁块(8、31、17、)分别与各自的待锁定体车座杆(11、34)及脚蹬移位弧状滑块(13)进行摩擦触合，其触合表面以及各移动副磨合区均为优质的抗打滑磨擦面，所以可保证及时快捷的可靠锁定。下面以
图1中的局部放大图A为例来分析说明该偏心锁定机构工作过程，在通常锁定状态下，偏心锁块(8)、车座杆(11)、座杆移动副套管(12)三者之间紧密接触，呈挤压接触状态，锁块(8)所受座杆(11)的弹力合力作用线方向通过其旋转轴(65)下方，偏心块不会发生转动，整个机构呈稳定状态，车座杆(11)同时受锁块(8)及座杆套管(12)的束缚挤压磨擦，被紧紧锁定于某一位置，当需要调位时，必先通过转动转把控制器(6)拉动拉线(7)使锁块(8)逆时针旋转，于是解除对座杆的锁定，使之可以在其座杆移动副套管(12)内作自由滑动，此时，如欲升位，则将人体重心移至脚蹬上，让座杆靠车座复位弹簧(18)的弹力作用使之向上运动，如欲降位，则靠人体重力作用将车座杆压下，使之向下运动，当移至所需位置时，则可以放松转把控制器(6)，释放拉线(7)，于是锁块(8)靠其复位压簧(9)的作用，顺时针方向旋转与座杆(11)发生摩擦触合，此时只要继续向下压车座杆(11)让其稍微向下运动一点距离，锁块便靠摩擦牵引作用继续顺时针方向旋转，于是便将(8、11、12)三者紧紧挤压在一起，完成锁合定位。这便是本机构的“借力自锁”效应。该自行车的操纵过程如下欲降位时，首先通过转把控制器解除锁紧状态，然后则靠人体相应部位的重力作用，使其向下运动，待到达合适位置时则让调控转把复位进入锁定；如要升位，则在解除锁紧状态同时让人体重心移向此刻的非升位部件(脚蹬或车座)，而让待升位部件在其自身复位弹簧作用下向上运动，完成升位。另外注意即使是作降位运动，最好也应使身体重心附合其运动移位，以保证自然降位，即应尽量使人身参与调位运作，以免出现速降冲击碰撞。切记不可同时转动左右转把控制器，这样会使车座及脚蹬锁止状态同时解除，将会出现人身整体下坠的失重现象，加大危险性，同时产生剧震，影响整体车身使用寿命。由于车座较脚蹬更需经常调位，所以按手感习惯，将车座控制器设置在右手转把处。左右手转把控制的一般次序为升位时，先升脚蹬后升车座；降位时，先降车座后降脚蹬。
另外，也可生产单纯车座位置可调的安全防跌自行车，此时其主要功能并未减少，却可大大简化设计，降低成本。该类车型的调位控制系统也可设计成让车座锁止控制器与刹车前闸控制柄合体一处，形成由该控制拉线与车闸拉线合并一处的车闸式控制器，进行统一联锁牵动控制，这样又可进一步简化设计，因为在一般情况下，刹车可以仅刹后闸，而需要调位时一般也同时需要减速，即需要单纯减速时，仅握动后闸，而需调位时则应握动双闸，此合体规划方式合理，实用，符合安全驾驶原则。
锁定控制方式也可采用如图4所示的手柄摆杆操纵型，该实施例中的偏心滑块(31)通过尾部槽与调位手柄(27)尾部销呈销槽间隙配合，起到换向作用，即当手柄(27)顺时针转动时，滑块(31)逆时针转动，反向亦然，这样符合人的手感习惯，而且保证了当滑块(31)锁紧时，手柄(27)能与车身斜梁(66)保持平行，优化空间结构，不防碍骑车者的上下车。
图5所示为锁定可控连接机构的另一实施方案车座杆(41)与齿条(43)连成一体，齿轮(42)与摩擦轮(39)连成一体，齿轮、齿条呈齿牙啮合关系配合，可见，车座杆、齿条的移动必然引起齿轮、摩擦轮的旋转，所以，通过控制摩擦轮的转动情况便可控制车座杆的移动。平时，摩擦瓦(38)由锁止复位钢簧(37)紧紧压着，与摩擦轮呈抱死状态，所以摩擦轮不会转动，当拉动控制拉线(36)使摩擦瓦克服钢簧(37)的作用向左运动与摩擦轮分离时，车座杆便进入可移动自由状态，进行调位。调至所需位置时释放拉线，则又重新进入锁止状态。
图6所示为又一可控连接机构实施例的示意图，槽式座杆(47、49)通过杆壁上的一系列均匀凹槽与剪式啮合锁定器(45、51)的一对剪刀型凸块配合，实现定位，当需调位时，只要拉紧控制拉线(53)使锁定器的一对剪刀型凸块向外分开，脱离与座杆槽的凸凹配合，则可解除锁定进行调位，调位结束后松开拉线(53)，则剪刀型凸块在复位簧(52)作用下复位，卡入座杆凹槽后则可实现定位。
图2、图3所示为两种摆动移位式调座示意简图，该方案的弧型移动副锁止机构(19、24)与前面无异，可以选用前面实施例中的任一方式，其主要不同之处在于车座与车架之间通过平行四杆机构(20、23)相连接实现了摆动移位。该方案在调位时，其车座高度及前后位置均可改变，其优势在于调座时不影响车座与脚蹬间距，可在降低车座情况下仍能保证直腿蹬车(此时应考虑车把高度及纵向后伸度的空间优化设计，以便较好地满足全工况需求)。另外，此时由于后摆降座至零位后，车座、脚蹬在竖直方向上的位置布局关系发生严重错位，使得脚掌垂地时与脚蹬位置不发生空间位置干涉，从而实现了更加方便顺利的张腿撑车过程，这是该方案的另一特点。
图7所示为降位脚蹬加装安全轮方案的示意简图，其安全轮(54)半径尺寸数据的选取限定在中轴最大离地间隙与最小离地间隙之间，同时根据安全轮半径大小及拐弯车身倾角允许限来调节脚蹬(中轴)高度，保证当任意三轮着地时，车身能与地面保持适当的倾角，以确保减小安全轮及其轴承间的动应力波动极限，此时加装安全轮后的安全防跌四轮车，可以让老人、小孩以及不会骑自行车的人实现安全骑驶。由于附加安全轮轴承与中轴的紧固连接呈曲轴关系，为增加其刚度，相应曲柄部位必设计有加强筋，这样同时可适当增大车身横向尺寸，有利于提供更大的四轮稳定。
在电动助力自行车及高座式微型内燃机动力车上，也可加装含液压泵的液压调位系统(如图8所示)，该系统具有操纵灵活、方便，调控精度高，刚性冲击小等优点。需要升位时，将三位换向阀(67)拉至a位，由动力源驱动液压泵(69)工作，向液压缸(61)泵油，于是车座杆(60)便随活塞上升，此时，还可通过节流阀A(68)来调节其上升速度，待升至所需位置时，将换向阀(67)拉至b位切断油路，实现对车座杆(60)的定位，需要降位时，将三位换向阀(67)拉至C位，于是车座杆便在人体自重作用下向下推压活塞，于是液压油便通过节流阀B(68)流回油箱(71)，此时可通过节流阀B控制车座的下降速度，可见在此实施例中车座及脚蹬可以通过液压动力来驱动其升位，不必人为移动自身重心靠复位弹簧升位，而下降过程则具有节流阻尼特性，其升降速度均可通过节流阀来实现随意自由无级控制，提供更为舒适的乘车环境。在无动力时，可采用如图9所示的液压控制系统，该方案的升位动力虽然来源于人体，但用此液压机构代替前文中的机械锁止机构，将具有液压机构的诸多优势，可以实现方便灵敏的平稳无级调速降位控制，此实施例中车座杆(62)的定位及降位过程与图8所示实施例中无异，唯一不同之处就在于其升位过程不是靠动力液压泵向液压缸(63)泵油，而是通过在人体将重心移离车座后，车座、车座杆及油缸活塞在复位泵油动力簧(64)弹力作用下升位，此时三位换向阀(67)处于a位，于是油箱内的液压油便在液压缸活塞向上运动中所产生的真空抽吸效应下吸入油缸，保证了车座在定位时液压缸内油量充实。
权利要求1.安全防跌自行车，包括车架、车轮、车把、车座、脚蹬、链盘、链条等，其特征在于车座及脚蹬安置在可动机件上，可动机件与车架间设置有可控连接机构，该可控连接机构由调位系统及控制系统两部分组成。
2.根据权利要求1所示的安全防跌自行车，其特征在于所述的调位系统是车座安置在车座杆(11)上，车座杆与座杆套管(12)形成移动副连接，偏心锁块(8)与座杆挤压锁合；脚蹬机构安置在可动滑块(13)上，滑块与弧形移动副(15)配合，偏心锁块(17)与滑块挤压锁合。
3.根据权利要求1所述的安全防跌自行车，其特征在于所述的调位系统是由齿轮齿条(42、43)机构与摩擦轮、摩擦瓦(38、39)锁定机构组成的可控调位机构。
4.根据权利要求1所述的安全防跌自行车，其特征在于所述的车座调位系统是由剪式啮合锁定器(51)与槽式座杆(47)组成的可控调位机构。
5.根据权利要求1所述的安全防跌自行车，其特征在于所述的调位系统是车座杆、脚蹬机构分别与各自液压缸中的活塞相固连，与油箱、滤油器、液压泵、节流阀、三位换向阀所组成的含动力泵型液压可控调位机构。
6.根据权利要求1所述的安全防跌自行车，其特征在于所述的调位系统是车座杆、脚蹬机构分别与各自液压缸中的活塞相固连，活塞下方设有复位泵油动力簧，与油箱、滤油器、三位换向阀、节流阀共同所组成的无动力型液压可控调位机构。
7.根据权利要求1所述的安全防跌自行车，其特征在于车座与车架之间通过平行四杆机构(20、23)相连接，与弧型移动副锁止机构(19、24)组合而成的摆动移位式调位系统。
8.根据权利要求1所述的自行车，其特征在于其可控连接机构中的控制系统是由转把式控制器(6)及控制拉线所组成，也可以是由控制拉线与车闸拉线合体一处的车闸式控制器组成；或是由调位手柄(27)连接的摆杆操纵型控制器组成。
9.根据权利要求1所述的自行车，其特征在于其脚蹬(56)外侧可以加装安全轮(54)。
专利摘要安全防跌自行车属于人力自行车及助力车的设计及制造技术领域。设有在行进过程中灵活可调的车座及脚蹬调位系统,车座及脚蹬安置在可动机件上,可动机件与车架间设置有可控连接机构,可在关键时刻迅速降低车身高度,减小离地间隙来确保其安全度与方便性,可大大减小摔车机率及烦人的中途上下车,进入正常路况时又可及时升位保证舒适洒脱的骑车姿势。
文档编号B62M1/00GK2428395SQ9920435
公开日2001年5月2日 申请日期1999年3月15日 优先权日1999年3月15日
发明者王国斌 申请人:王国斌