专利名称：变速折叠自行车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自行车领域，具体为一种变速折叠自行车。
(二)技术背景折叠自行车因其折叠后体积小，便于搬运、携带、存储，故受到消费者欢迎。而且其所用原材料少，能耗低、成本低，折叠自行车的生产制造也具有明显的经济效益和社会意义。
但是目前的传统链盘式传动的小轮折叠自行车还存在一些难以解决的问题。
首先折叠自行车车轮一般较小，其轮径仅为普通26、28英寸自行车轮径的1/2，传统链盘链轮的驱动方式，传动速比有限。为了提高小轮的转速，只能加大链盘，但因传动、外观及安全等因素，链盘不可能太大。故现有的小轮折叠自行车，传动速比较低，在同等踏动节律下，小轮自行车骑行车速不如普通的大轮自行车快捷。有变速机构的小轮自行车，也只能向下调整速度。为了加大车速，只能提高踏动频率，骑乘者易疲劳，也影响安全。
其次，因轮径小，骑行中受路面影响小轮车的颠簸比普通自行车大，影响骑乘的舒适和平稳。路面条件较差时，小轮自行车行进将很困难。
另外，虽然小轮自行车折叠后体积小、重量轻，但折叠后只能手提或车载，因折叠后其后轮与脚踏机构处于运动限制状态，并齐的前后轮很难推行。对于体弱者，如老人、妇女、小孩，折叠自行车的搬移也不轻松。而且折叠自行车的折叠操作方式也不轻松自如，要俯身至靠近地面的车架底部操作，因骑行的震动也容易使前后车架的接合锁定机件磨损，造成前后车架接合不稳定。
这些都是目前折叠自行车需要改进之处。
(三)实用新型内容本实用新型的目的是设计一种变速折叠自行车，采用中轴行星变速机构，加大传动速比，同时还安装有重力推进机构，使骑行中的波动力转变为推动力。
本实用新型的变速折叠自行车，包括安装有前轮和车把的前车架，安装有后轮、脚踏机构、传动机构和车座的后车架，脚踏机构连接中轴，前后车架经锁定装置连接，链条连接中轴链轮和后轮链轮其传动机构为中轴行星变速传动机构，中轴壳内中轴上固装单向的中轴棘轮，中轴棘轮与套于中轴外的变速星架啮合，中轴上有同轴装配的与之滑动配合的套轴，套轴上固装三个不同直径的太阳齿，三个棘轮内环齿套装于变速星架上、其内环有与变速星齿相配合的内齿，其外缘有棘齿。三组变速星齿的轴铰接于变速星架，每组三个变速星齿处于对应的棘轮内环齿、套轴太阳齿之间并与二者啮合。套轴一端固装中轴链轮。变速偏轴与中轴平行、位于中轴后方、其两端活装于中轴壳，其上有对应于三个棘轮内环齿的，与其棘齿相配合的、位于不同径向角度的离合棘爪，变位偏轴伸出中轴壳的一端有变速操控柄，用之可转动变位偏轴使其上的某个离合棘爪与棘轮内环齿啮合。
中轴带动变速星架转动，离合棘爪与其中一个棘轮内环齿的棘齿啮合时，该内环齿固定，与其啮合的变速星齿旋转，带动与之啮合的太阳齿及套轴，套轴驱动链轮、后轮。因三个太阳齿的不同直径达到变速目的。
变速偏轴一端固接变速凸轮轴，变速凸轮轴上固装变速限位卡盘，其上有定位键槽，中轴壳体上有与三个离合棘爪相配合的位于不同径向角度的定位键，当某个离合棘爪与棘轮内环齿啮合时，与之对应的定位键卡在限位卡盘的键槽内。需要变速时，扭动变速操控柄，使变速偏轴转动、定位键脱离限位卡盘，改变变速凸轮轴的定位角度、选择其它离合棘爪啮合，实现传动速比的变化。
本变速折叠自行车采用了行星变速系统，在脚踏链轮直径大辐下降的情况下，甚至在脚踏链轮与后轮链轮轮径基本相等的情况下，传动速比可达1比6，满足了前后车轮轮径仅为10～14英寸的小轮自行车高速行驶的传动比的要求，骑行快捷轻便。变速时选择的传动比由1比1至1比7，利于不同人、在不同路况的选择。由于本车的脚踏链轮的直径可比一般折叠自行车大大降低，从而为车辆外观及传动整体设计留下充分的设计空间。
本车还装有重力推进机构，利用其后轮在行驶时产生的波动，通过支承后轮的尾叉及压力弹簧的杠杆作用，连动中轴内的重力推进系统，单向往复驱动重力推进机构，连动行星变速系统，驱动自行车前行，充分利用行驶时的垂直波动力转变为车辆的推进力，且压力弹簧也使乘骑时的波动缓和。因本重力推进机构与行星变速机构在中轴同轴配合、集成式互动，大幅度提高了支承后轮的尾叉杠杆与重力推进机构的运动动势及灵敏度。
本车配有伸缩脚踏臂，在骑行者对脚踏臂施力时脚踏臂自动伸长增加力臂，反之脚踏臂自动缩短，减少行程，使骑行者省力，提高传动效率。
本车的前后车架锁定装置在车体展开骑行状态下可靠稳定锁定前后车架，且有自锁功能，保证安全稳定。且该锁定装置操控方便快速，无需弯腰俯身，在1、2秒即可完成车体的折叠或复原。
本车折叠后还有并轮锁将并齐的前后车轮紧扣，此时使中轴脚踏臂处于空档状态，前后车轮即可自由前后推行，便于本车的搬移。当在中轴底部配装一万向轮，折叠后的自行车即形成一架可承载一定体积和重量的小型推车。
本车折叠后，其前后车轮、一个脚踏臂及后轮上安装的可收缩支脚可稳定支撑车体，其后轮上的货架为椅面、车座为靠背构成座椅，供休息坐靠。
图1为本变速折叠自行车实施例整体示意图；图2为本变速折叠自行车实施例中轴部分行星变速机构和重力推进机构示意图；图3为图2A向视图图4为本变速折叠自行车实施例尾叉与重力推进机构连接示意图；图5为本变速折叠自行车实施例伸缩脚踏臂结构示意图；图6为本变速折叠自行车实施例前后车架解除锁定时锁定装置俯视示意图；图7为本变速折叠自行车实施例前后车架锁定时的平行车体纵轴方向的锁定装置剖面结构示意图；图8为本变速折叠自行车实施例并轮锁锁定状态俯视示意图；图9为本变速折叠自行车实施例并轮锁锁定状态侧视示意图；图10为本变速折叠自行车实施例折叠状态用作手推车的示意图；图11为本变速折叠自行车实施例折叠状态用作座椅的示意图。
具体实施方式
本实用新型的变速折叠自行车实施例如图1所示，包括安装有前轮和车把的前车架，安装有后轮、脚踏机构、传动机构和车座的后车架，脚踏机构连接中轴，前后车架经锁定装置连接，链条连接中轴链轮和后轮链轮。其传动机构为中轴行星变速传动机构4，脚踏臂为脚踏臂伸缩机构2，还装有重力推进机构9。
本车实施例的中轴行星变速传动机构4如图2所示，中轴壳4-1内中轴4-2上固装单向的中轴棘轮4-3，中轴棘轮4-3与套于中轴4-2外的变速星架4-4啮合，中轴4-2上有同轴装配的与之滑动配合的套轴4-8，套轴4-8上固装三个不同直径的太阳齿4-7，三个棘轮内环齿4-6套装于变速星架4-4外、其内环有与变速星齿4-5相配合的内齿，其外缘有棘齿。三组变速星齿4-5的轴铰接于变速星架4-4，每组三个变速星齿4-5处于对应的棘轮内环齿4-6、套轴太阳齿4-7之间并与二者啮合。套轴4-8一端固装中轴链轮4-9。变速偏轴41-3与中轴4-2平行、位于中轴4-2后方、其两端活装于中轴壳4-1，其上有对应于三个棘轮内环齿4-6的，与其棘齿相配合的、位于不同径向角度的离合棘爪41-4，如图3所示。变位偏轴41-3伸出中轴壳4-1的一端有变速操控柄41-2，用之可转动变位偏轴41-3使其上的某个离合棘爪41-4与棘轮内环齿4-6啮合。变速偏轴41-3一端固接变速凸轮轴，变速凸轮轴上固装变速限位卡盘41-1，其上有定位键槽，中轴壳4-1上有与三个离合棘爪41-4相配合的位于不同径向角度的定位键。
本车实施例的重力推进机构9如图1、2和4所示，尾叉5后端与后车轮轴固接，前端与中轴壳4-1铰接，压力弹簧8连接尾叉5前中部与车座底架，尾叉5前端底侧铰接变角臂9-1。重力推进机构9安装在中轴壳4-1内，包括重力单向棘轮9-4、重力行星架9-2、重力行星齿9-5、圈齿9-6、重力太阳齿9-3。中轴壳4-1内的中轴4-2上同轴套装重力单向棘轮9-4及与之啮合的重力行星架9-2，重力行星架9-2上均布铰装三个重力行星齿9-5，圈齿9-6套在中轴4-2外与中轴壳4-1相固接，重力行星齿9-5处于圈齿9-6与套装于中轴4-2的重力太阳齿9-3之间、并与二者啮合。重力太阳齿9-3与变速行星架4-4相连接。变角臂9-1的前端与重力单向棘轮9-4铰接。
在后轮上下震动时在压力弹簧8作用下，尾叉5前端上下运动，使与相接的变角臂9-1往复运动，带动重力单向棘轮9-4单向转动，重力单向棘轮9-4驱动与之啮合的重力行星架9-2转动，因圈齿9-6固定，重力行星架9-2上的重力行星齿9-5转动带动与之啮合的重力太阳齿9-3，从而带动变速行星架4-4转动。通过行星变速机构4将重力传递中轴链轮、驱动后轮。
本车实施例的脚踏臂为脚踏臂伸缩机构2，如图1、2、5所示，包括脚踏臂臂体2-1、摆架2-2、滑杆2-5；脚踏臂臂体2-1一端与中轴4-2固接，带动中轴4-2转动。臂体2-1为壳体，摆架2-2位于臂体2-1内，摆架2-2外端前后固接与中轴4-2平行的、相对成一直线的两个转轴2-3，转轴2-3插在臂体2-1另一端的轴孔内，转轴2-3可在轴孔内自由转动，摆架2-2外端内壁固装滑套2-4，滑杆2-5插在该滑套2-4内，其内端有直齿，滑杆2-5外端从臂体2-1端孔中伸出、安装脚踏板2-6。滑杆2-5与滑套2-4滑动配合。摆架2-2内端配装双联摆齿2-7，臂体2-1内固装弧形齿2-8，双联摆齿2-7的一联与弧形齿2-8啮合，另一联与滑杆2-5内端的直齿啮合。滑杆2-5还与一端固定于臂体2-1的复位弹簧2-9连接。滑杆2-5和摆架2-2之间卡装有一个或多个导向轮2-10。
当脚踏板2-6受力、滑杆2-5与套在其外的脚踏臂臂体2-1一起围绕中轴4-2转动，同时，滑杆2-5与摆架2-2一起以转轴2-3为轴摆动，使摆架2-2内端的双联摆齿2-7的一联在弧形2-8齿上滚动使其轴旋转，双联摆齿2-7的另一联因此向外拨动滑杆2-5内端的直齿，使滑杆2-5从臂体2-1的端孔中向外伸，因弧形齿2-8和直齿的自动限位，滑杆2-5伸出距离保持在设定长度。当脚踏臂运动到后半周，滑杆2-5处于无功状态，复位弹簧2-9拉直齿复位，即滑杆2-5回缩，直齿的后移也带动双联摆齿2-7转动使摆架2-2和滑杆2-5回位。当滑杆2-5前后滑移时，该导向轮2-10在滑杆2-5和摆架2-2之间滚动，克服脚踏板2-6受力时产生的侧向扭力，以减少滑杆2-5侧向磨擦，保证往复摆动的几何精度。
本车实施例的前后车架锁定装置10如图1、6、7所示，包括固装于本车后车架接合端的锁体10-1、固装于前车架1接合端的锁盖10-3，锁盖10-3与固装于后车架的铰轴10-2铰接，锁体10-1为壳体，锁体10-1内固定的开锁轴上安装开锁齿轮10-7，上下二柱形锁销10-6的锁舌分别朝上和朝下，上下锁销10-6分别与上下弹簧10-5的一端连接，上下弹簧10-5的另一端固接于锁体10-1，上方的锁销10-6的下方固接上齿条，下方的锁销10-6的上方固接下齿条，上下齿条分别在开锁齿轮10-7的左右侧与之啮合。开锁轴外端安装有开锁手柄10-4。锁盖10-3有平行的上下盖，上下盖的前端相互固定连接并与前车架1固接，后端与铰轴10-2铰接。上下盖上有与锁销10-6顶端的锁舌相配合的锁孔，当锁盖10-3转动至其上下盖位于锁体10-1上下方时，锁销10-6的锁舌插入锁盖10-3上下盖的锁孔内。
转动开锁手柄10-4，开锁齿轮10-7随之转动，与之啮合的上下齿条同步向下、上移动，带动与之固连的上方的锁销10-6下移、下方的锁销10--6同步上移，上下锁舌同步脱出锁盖10-3的锁孔，解除锁定，前车架1即可向后转折至180度折叠。需展开时，前车架1向前转动回位，锁盖10-3的上下盖回到锁体10-1上下方时，锁盖10-3上下盖前沿压迫上下锁销10-6的锁舌进入锁体10-1内、上下弹簧10-5被压缩，当锁孔与锁舌相对时，在弹簧10-5作用下，锁舌插入锁孔内，并在弹簧10-5作用下保持锁定状态。
为使锁盖10-3与锁体10-1的结合动作平滑，面对锁盖10-3移入方向锁舌一侧为斜平面或斜弧面，锁盖10-3的上下盖朝向锁体10-1的侧沿有与锁舌相配合的上翘的弧形导向沿。当锁盖10-3的上下盖转动到锁体10-1的上下方时，其上下盖的弧形导向沿压在锁舌的钭面上，逐渐平顺地将锁销10-6压入锁体10-1内。
开锁手柄10-4连接拉杆或拉线的一端，拉杆或拉线的另一端与固定于车座、或车把、或车架上的开锁操纵手柄连接。开锁时不必俯身转动开锁手柄10-4，只需使用位于车座、或车把、或车架上的开锁操纵手柄即可。
本车实施例后车轮轴部位的尾叉5上还安装有并轮锁6，其结构如图1、8、9所示，并轮锁6的锁架6-1固装于尾叉5，锁扣6-3中部铰装于锁架6-1，锁扣6-3外端与锁架6-1的锁槽相对，锁扣6-3外端与一端固接于锁架6-1的并轮锁弹簧6-5连接，锁扣6-3内端与轴向凸轮6-6相对，轴向凸轮6-6上固接连动臂6-4，连动臂6-4接开锁拉线。挂扣6-2固装于前车轮轴部位的前叉一侧，挂扣6-2与锁架6-1的锁槽位于本车折叠时相对的同一侧。当本车折叠并轮时在前车轮轴处的挂扣6-2压动锁扣6-3外端、使之旋转、压缩并轮锁弹簧6-5，挂扣6-2卡入锁槽内后，并轮锁弹簧6-5的力使锁扣6-3复位、封闭锁槽。打开时，拉动并轮锁开锁拉线，连动臂6-4带动轴向凸轮6-6转动，凸轮6-6向前顶锁扣6-3下端使锁扣6-3旋转，锁扣6-3外端向后移动，打开锁槽，挂扣6-2即可从锁槽拉出。
本车实施例中轴壳4-1底侧装有万向轮3，如图1所示。如图10所示，本车折叠后并轮锁6将并齐的前后车轮紧扣，此时后车轮链轮与行星变速机构4处于脱离状态，脚踏臂机构2处于空档状态，前后车轮转动不影响脚踏臂，使本车形成一架可承载一定体积和重量的小型推车，此时中轴底部的万向轮3和前后车轮为行走轮、车把为把手，可自由前后推行，便于本车的搬移，或用其搬运物品。
本车实施例后车架上安装有货架7，如图1所示。本车的货架7不仅可与一般自行车的货架一样用于承载物品，而且还可用作座椅。如图11所示，本车折叠后，其前后车轮、一个脚踏臂及中轴处安装的可收缩支脚稳定支撑车体，此状态下本车货架7作为椅面、车座作为靠背构成座椅，可供休息坐靠。
权利要求1变速折叠自行车，包括安装有前轮和车把的前车架，安装有后轮、脚踏机构、传动机构和车座的后车架，脚踏机构连接中轴，前后车架经锁定装置连接，链条连接中轴链轮和后轮链轮，其特征在于所述传动机构为中轴行星变速传动机构(4)，中轴壳(4-1)内中轴(4-2)上固装单向的中轴棘轮(4-3)，中轴棘轮(4-3)与套于中轴(4-2)外的变速星架(4-4)啮合，中轴(4-2)上有同轴装配的与之滑动配合的套轴(4-8)，套轴(4-8)上固装三个不同直径的太阳齿(4-7)，三个棘轮内环齿(4-6)套装于变速星架(4-4)外、其内环有与变速星齿(4-5)相配合的内齿，其外缘有棘齿；三组变速星齿(4-5)的轴铰接于变速星架(4-4)，每组三个变速星齿(4-5)处于对应的棘轮内环齿(4-6)、套轴太阳齿(4-7)之间并与二者啮合；套轴(4-8)一端固装中轴链轮(4-9)。
2根据权利要求1所述的变速折叠自行车，其特征在于还装有变速偏轴(41-3)，变速偏轴(41-3)与中轴(4-2)平行、位于中轴(4-2)后方、其两端活装于中轴壳(4-1)，其上有对应于三个棘轮内环齿(4-6)的，与其棘齿相配合的、位于不同径向角度的离合棘爪(41-4)，变位偏轴(41-3)伸出中轴壳(4-1)的一端有变速操控柄(41-2)，其转动带动变位偏轴(41-3)使其上的某个离合棘爪(41-4)与棘轮内环齿(4-6)啮合。
3根据权利要求2所述的变速折叠自行车，其特征在于变速偏轴(41-3)一端固接变速凸轮轴，变速凸轮轴上固装变速限位卡盘(41-1)，其上有定位键槽，中轴壳(4-1)上有与三个离合棘爪(41-4)相配合的位于不同径向角度的定位键。
4根据权利要求1所述的变速折叠自行车，其特征在于本车安装有重力推进机构(9)，尾叉(5)后端与后车轮轴固接，前端与中轴壳(4-1)铰接，压力弹簧(8)连接尾叉(5)前中部与车座底架，尾叉(5)前端底侧铰接变角臂(9-1)；重力推进机构(9)安装在中轴壳(4-1)内，包括重力单向棘轮(9-4)、重力行星架(9-2)、重力行星齿(9-5)、圈齿(9-6)、重力太阳齿(9-3)；中轴壳(4-1)内中轴(4-2)上同轴套装重力单向棘轮(9-4)及与之啮合的重力行星架(9-2)，重力行星架(9-2)上均布铰装三个重力行星齿(9-5)，圈齿(9-6)套在中轴(4-2)外与中轴壳(4-1)相固接，重力行星齿(9-5)处于圈齿(9-6)与套装于中轴(4-2)的重力太阳齿(9-3)之间、并与二者啮合；重力太阳齿(9-3)与变速行星架(4-4)相连接，变角臂(9-1)的前端与重力单向棘轮(9-4)铰接。
5根据权利要求1所述的变速折叠自行车，其特征在于所述脚踏臂为脚踏臂伸缩机构(2)，包括脚踏臂臂体(2-1)、摆架(2-2)、滑杆(2-5)；脚踏臂臂体(2-1)一端与中轴(4-2)固接，臂体(2-1)为壳体，摆架(2-2)位于臂体(2-1)内，摆架(2-2)外端前后固接与中轴(4-2)平行的、相对成一直线的两个转轴(2-3)，转轴(2-3)插在臂体(2-1)另一端的轴孔内，转轴(2-3)可在轴孔内自由转动，摆架(2-2)外端内壁固装滑套(2-4)，滑杆(2-5)插在该滑套(2-4)内，其内端有直齿，滑杆(2-5)外端从臂体(2-1)端孔中伸出、安装脚踏板(2-6)，滑杆(2-5)与滑套(2-4)滑动配合；摆架(2-2)内端配装双联摆齿(2-7)，臂体(2-1)内固装弧形齿(2-8)，双联摆齿(2-7)的一联与弧形齿(2-8)啮合，另一联与滑杆(2-5)内端的直齿啮合；滑杆(2-5)还与一端固定于臂体(2-1)的复位弹簧(2-9)连接。
6根据权利要求5所述的变速折叠自行车，其特征在于所述滑杆(2-5)和摆架(2-2)之间卡装有一个或多个导向轮(2-10)。
7根据权利要求1所述的变速折叠自行车，其特征在于所述前后车架锁定装置(10)，包括固装于本车后车架接合端的锁体(10-1)、固装于前车架(1)接合端的锁盖(10-3)，锁盖(10-3)与固装于后车架的铰轴(10-2)铰接，锁体(10-1)为壳体，锁体(10-1)内固定的开锁轴上安装开锁齿轮(10-7)，上下二柱形锁销(10-6)的锁舌分别朝上和朝下，上下锁销(10-6)分别与上下弹簧(10-5)的一端连接，上下弹簧(10-5)的另一端固接于锁体(10-1)，上方的锁销(10-6)的下方固接上齿条，下方的锁销(10-6)的上方固接下齿条，上下齿条分别在开锁齿轮(10-7)的左右侧与之啮合；开锁轴外端安装有开锁手柄(10-4)，锁盖(10-3)有平行的上下盖，上下盖的前端相互固定连接并与前车架(1)固接，后端与铰轴(10-2)铰接；上下盖上有与锁销(10-6)顶端的锁舌相配合的锁孔，当锁盖(10-3)转动至其上下盖位于锁体(10-1)上下方时，锁销(10-6)的锁舌插入锁盖(10-3)上下盖的锁孔内。
8根据权利要求6所述的变速折叠自行车，其特征在于所述上下锁销(10-6)面对锁盖(10-3)移入方向的锁舌一侧为斜平面或斜弧面，锁盖(10-3)的上下盖朝向锁体(10-1)的侧沿有与锁舌相配合的上翘的弧形导向沿。
9根据权利要求1所述的变速折叠自行车，其特征在于本车后车轮轴部位的尾叉(5)上还安装有并轮锁(6)，并轮锁(6)包括锁架(6-1)、锁扣(6-3)、轴向凸轮(6-6)、挂扣(6-2)；其锁架(6-1)固装于尾叉(5)，锁扣(6-3)中部铰装于锁架(6-1)，锁扣(6-3)外端与锁架(6-1)的锁槽相对，锁扣(6-3)外端与一端固接于锁架(6-1)的并轮锁弹簧(6-5)连接，锁扣(6-3)内端与轴向凸轮(6-6)相对，轴向凸轮(6-6)上固接连动臂(6-4)，连动臂(6-4)接开锁拉线；挂扣(6-2)固装于前车轮轴部位的前叉一侧，挂扣(6-2)与锁架(6-1)的锁槽位于本车折叠时相对的同一侧，本车折叠时挂扣(6-2)卡入锁架(6-1)的锁槽内。
10根据权利要求1所述的变速折叠自行车，其特征在于本车中轴壳(4-1)底侧装有万向轮(3)。
专利摘要本变速折叠自行车的传动机构为中轴行星变速传动机构，中轴的中轴棘轮与变速星架啮合，中轴上同轴装配的套轴上固装三个不同太阳齿，三个棘轮内环齿套装于变速星架上。三组变速星齿的轴铰接于变速星架，处于对应的棘轮内环齿、套轴太阳齿之间、与二者啮合。套轴固装中轴链轮。变速偏轴两端活装于中轴壳，其上有离合棘爪，转动变位偏轴使其上的某个离合棘爪与某棘轮内环齿啮合、固定，与其啮合的变速星齿旋转，带动太阳齿及套轴、链轮。因太阳齿的不同直径可变速。本车脚踏链轮小，传动速比达1比6，骑行快捷轻便。本车还装有重力推进机构、伸缩脚踏臂，骑行省力。本车的前后车架锁定装置操控方便快速。并轮锁和中轴底万向轮使车折叠后可推行。
文档编号B62M11/14GK2885708SQ20062003378
公开日2007年4月4日 申请日期2006年4月6日 优先权日2006年4月6日
发明者陈戈平, 廖新军, 刘宁 申请人:陈戈平, 廖新军, 刘宁