专利名称：两轮车的支撑装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及两轮车的支撑装置，特别是骑车人驱动的自行车的支撑装置。更具体地，本发明涉及，但不是局限于脚踏自行车或脚踏助力自行车。
由于道路交叉、车辆行驶慢、堵车、道路施工及其它障碍，在城市里骑车人要频繁地停车及再起动。骑车人在城市里骑车常碰到这些情况，当骑车人要突然停车，他可能失去平衡，这样就有潜在危险。
在上述这些交通情况下，骑车人必须在每次停车时把一个脚或两个脚踩在地上，在许多情况下必须下车。对骑车人说，频繁地突然停车及重新起动很不方便。由于失去平衡、受阻而急燥等，特别在带重物行驶时，更有潜在的危险。
脚踏自行车的设计和骑车人的身体尺寸常使得座椅有时对保持有效的脚蹬压力而言太低，但有时对停车时人体保持在座椅上又太高。这就导致频繁上下车。
本发明的目的是提供一种改进的自行车支撑装置，骑车人可不用下车而使自行车停住。
在WO90/09918 A1中公开了一种支撑装置，特别用于自行车，它包括一支杆和一使支杆下降的装置，支杆上端与一个车轮的轮轴或其附近可转动地连接，支杆下端有一横轴，装着支撑轮及与滚轮，而使支杆下降的装置可把横轴拉到低于车轮(通常为后轮)，使轮胎一滚轮接合，并使车轮升离地面。采用这种结构，骑车人的大部分重量通过车轮、滚轮、横轴及支撑轮传到地面。
在WO90/09918A1中公开的使支杆下降的装置包括在中轴上的一个卷盘，通过反踏脚蹬，把钢索从支杆的下端拉到卷盘上，而使支杆下降。
虽然这种结构是令人满意的，但是使用单根钢索有局限性。特别是由于钢索对轴施加的力(如果它与和支杆连接点偏开)或地面对支撑轮施加的阻力将对支杆施加一相对于纵向轴线的力矩。虽然可以在中轴上设置两个卷盘并用在自行车的两侧各设一条钢索延伸到横轴的相对端，但是已发现这种装置本身会对支杆施加一力矩。因为开始装配时，很难使两钢索设置成有相同的长度，即使这一点能做到，使用时还会有变化，例如由于两卷盘卷起各自的钢索情况不同，或两钢索张紧程度不同。
按照本发明，提供了一种两轮自行车的支撑装置，包括一支杆和使支杆下降的装置，支杆上端与一个车轮的轮轴或其附近可转动地连接，支杆的下端有一横轴，装着支撑轮及与车轮接合的滚轮，而使支杆下降的装置可把横轴拉到低于车轮，而使轮胎与滚轮接合，并将车轮升离地面，按照本发明，该使支杆下降的装置包括两个卷盘，在需要时可由骑车人转动卷盘的装置、和一条从一卷盘绕装在横轴上的导向装置再绕到另一卷盘上的钢索。因为只有一条钢索，因此两卷盘卷绕钢索的情况是否相同没有关系，因为钢索在导向装置上滑动而可以自动补偿。
最好，所述的导向装置包括一刚性地固定到横轴上的板，该板的部分周边上开有槽。
本发明可以用到WO90/09918所公开的支撑装置上，但是也可以用到其它形式的装置，特别是在这种装置中，使支杆下降的装置包括如滚轮之类的转动件以及致动装置，该致动装置可由骑车人操作，使转动件运动到与轮胎接合，而使转动件转动，进而带动两卷盘转动。
最好，所述的钢索形成一闭合环，直接从一个卷盘穿到另一个卷盘，并通过导向装置，在一个合适的结构中，所述的卷盘有内缘，钢索通过在所述内缘上的孔直接从一个卷盘穿到另一个卷盘。
在一最佳实施例结构中，所述的钢索从一个卷盘向前绕过第一前导向装置，再往后绕到横轴上装的导向装置，再往前绕到第二前导向装置，再向后绕到另一卷盘上。在一种结构中，所述的两前导向装置侧向相互隔开，隔开的距离比两卷盘侧向相互隔开的距离大。
虽然可把本发明支撑装置制成一种原始装置，但是本发明也可以作为一附件，可重装到现有的自行车上。
本发明可以在实践中以不同方式来实现，但是，下面参照附图对作为实例的按本发明构造的一个支撑装置进行详细说明，附图中
图1是装有本发明支撑装置的自行车的后部的部分侧视示意图;其比例比图2、3、5的比例略小;
图2是沿图3中Ⅱ-Ⅱ线截取的部分横剖面图，但是为清楚地示出结构，对剖面线作了一些调整;
图3是图2所示的支撑装置剖去部分零件的放大侧视图;
图4是沿图1中箭头部方向看到的自行车支撑装置的部分顶视图;
图5是图1中箭头V所示区域的局部放大的侧视图;
图1以简单的形式示出了自行车的后轮11，它有一后轮毂12，其两边装到焊到座椅的后撑管14和链条撑管15的端头的角板13上。自行车有一根装在下面的中轴承座16，它与座椅主撑管17和另一根斜撑管18相连结，该轴承座16装有中轴(脚蹬轴)19的轴承。中轴19上装着链轮(未示出)，链条绕在链轮在及在后轮毂12上的飞轮上。自行车还有一脱轨变速齿轮(未示出)。但是，自行车也可以有毂型变速齿轮或不带变速齿轮。
制成带凸缘的钢冲压件的一个长托架24，在后轮毂12的附近，与飞轮相对的车架的一侧，与车架相连，在托架24的长度中间，并在其上边缘有一带孔的凸耳25，它被一个后轮轴螺帽夹在该螺帽与角板13之间。支撑装置的支杆(或臂)26的上端有凸耳27，它在托架24的后端与短轴21可转动地连结，可绕一水平轴线转动，该水平轴线与后轮轴12平行，但处在该轴12后面的位置。支杆26被一气体弹簧或其它弹簧28偏压到升起的(或非工作)位置(如图1所示)。该弹簧28的一端与支杆26中间的凸耳29可转动连接，而在弹簧28长度的中间有另一点与后轴承座25前端的短轴30可转动地连接。
在托架24的内侧，在可在托架24中转动的销22上装着一安装块(在图1中不能见到，在图4中又省略)安装块有螺纹孔，螺纹孔内拧着一螺栓31，其上端有一支座块31a，它与螺栓可转动地连接，可绕螺栓的纵轴转动。支座块31a开有缺口可放入角板13的下边缘。安装块、螺栓31和支座块31a构成一可调止挡，它把顺时针作用的负荷(如图1所示)从支杆26传到自行车的车架，并可调整支杆26的位置，下面将要详细说明。
支杆26的下端装着一轴套32(图4)，其中刚性地固定着一空心的横轴33。横轴33的两端装着可自由转动的与地面接触的支撑(接地轮)34、35。在横轴33的中部区有一可自由转动的滚轮36，该滚轮36一般与后轮11的平面对齐，它带有相隔开的两凸缘37，当支撑装置工作时，它们可贴合地与轮胎的两边缘相接合，下面将详述。
在滚轮36的两边有一对轴套38，销39把它们刚性地固定到横轴33上，在这两轴套38上固定着一成形的导索板41。该板41一般是C形的，带有一对隔开的支臂42和一矩形的连接部分43，两支臂42的末端是曲线形的(如图5所示)，以便与轴套38的外表面的弧度相对应。一对角板44固定到轴套38及导索板41上，以提供刚性。导索板41的外边缘设有比较深的槽45，为钢索46提供一导槽，钢索与槽是松配合，它可在导槽中沿各方向滑动。导索板41的支臂42的外端的曲线，提供了在槽45各端的合宜的过渡区(如图5所示)。通过一单一的连结器47把钢索的两端连结起来形成一闭合环，该连结器47又是调节该环的长度的装置。
板41的角度(如图1和5所示)有两个作用。首先，当支杆26运动到工作位置，该板保持与地面脱开接触(下面将要说明)，甚至当轮胎部分或全部下时，也是如此。其次，当钢索46进入和离开槽45并且部分绕着轴套38时，钢索46的路径改变方向。该轴套38是不可转动的，因此在轴套38和钢索46之间增加摩擦，使钢索对板41施加的负载减少。虽然这一摩擦有利于减少施加到板41上的负载，但它并没有大到能阻止钢索沿其长度方向的滑动，以便基本使自行车两侧的钢索部分的延伸相等。板41倾角大小的确定要保证能产生绕着轴套38合适的摩擦，同时使板41有要求的离地净高。
在靠近中轴承座16的链条撑管15的前端，夹着一可调的支座51，上面装着一个中部水平枢轴52，它使摇臂53的上端(图2、3)可在后轮11的平面内转动。
由一方管形成的摇臂53的下端装着一U形的托架54，托架54有一对向后下方伸的臂55，臂端有孔，内装轴56的轴承。在两臂55之间的轴56上刚性地固定着一与轮胎接合的转动件(或滚轮)57和一对卷盘或绞盘58。轮57有外缘57a和中心槽57b，它们都有齿，以使轮胎和轮57之间有良好的接合。为有助于此，外缘圆周上的齿相对于槽中的齿变位半个齿距。
在所讨论的结构中，与轮胎接合的滚轮57的直径约为每个卷盘58中的槽底的直径的六倍。当然希望滚轮57和卷盘58尽可能大，但这尺寸为自行车周围零件的几何尺寸所限制。上述尺寸大可降低转动速度，增加有效力矩，减少轮57在轮胎上的滑动并保证钢索46整齐地放在卷盘上，下面将要说明。
自行车支撑装置包括一致动装置，它有一定子单元61，该单元包括一盒件62。该盒件62正视为三角形，其上角可绕支座51的枢轴52来回转动，并可由一可调长度杆63保持就位，该杆63一端与盒件62的凸耳64通过枢轴连接，另一端与前斜撑管18上的可调夹头通过枢轴连接。在盒件62的侧壁之间延伸着一个横销66，它上面装着一凸轮67，该凸轮67有与摇臂53相接合的凸角68和用来与插入的鲍顿(Bowden)钢索75的芯部的一端相连的臂69。该钢索延伸到在自行车手柄上的人工操纵杆上(未示出)。该鲍顿钢索75的套可调地固定到盒件62的前壁。为了下面将要说明的目的，在手柄上的操纵杆有一闭锁工作位置和一第二杆，该第二杆能使操纵杆从工作位置脱开。
从靠近盒件62的底部，从盒件62两侧延伸出壳体76，它包含有可在横轴78上转动的锥形的带凸缘的导向轮77，该锥形朝车辆中心线增大。
钢索46的布置如下(如图2、4、5所示)。钢壳46从在导索板41中的槽45的一端的前延伸到一个导向轮77，然后再向后延伸到一个卷盘58。然后延伸穿过一个穿过所述卷盘58的内缘的孔79，及与轮胎接合的滚轮57和另一个卷盘58的内缘。钢索再从该卷盘58绕过另一个导向轮77，向后延伸到槽45的另一端，并沿着槽完成该环。壳体76有开口，可让钢索通到导向辊77和从导向轮引回。
支撑装置的操作如下在正常骑行时，支撑装置处在图1的状态，支杆26处在升起的位置。由于气体弹簧28倾向于使支杆26沿逆时针方向转动，而使支杆26保持在该升起位置，如图1所示，而转动的倾向被钢壳46的拉力而抵消。当骑车人想要停车并要用支撑装置来支撑车子时，也可操纵控制杆，把它从非工作位置移到工作位置。这样，凸轮67就沿顺时针方向转动(如图1、3所示)，因而凸轮凸角68使摇臂53逆时针转动(如图1、3所示)，而使与轮胎接合轮57与正沿箭头91方向转动的后轮11的轮胎接合。这样该滚轮57沿箭头92方向转动，卷盘58沿同样方向转动，卷绕钢壳46。这样使支杆26从图1所示的非工作位置转到低于后轮11的工作位置，使支撑装置的接地轮34、35与地接触，而滚轮36与后轮11的轮胎接合，这是由于支杆26的上端相对于后轮11的转轴偏心安装，和由于具有弹簧加载的可伸缩结构的支杆26的可压缩程度所造成的。当接地轮34、35和与轮胎接合的滚轮36在后轮11下面运动时，后轮11升离地面，支杆26继续作顺时针运动，直至不能再运动止。骑车人可使该动作基本上在自行车停止时发生。骑车人及自行车的大部分重量将通过轮胎、滚轮36和接地轮34、35传送到地面，只有一小部分重量是通过支杆26传送的。可以看出，只要自行车保持基本直立状态，不需要骑车人把一腿撑在地上，支撑装置就可以把自行车支撑在直立状态。另外，骑车人可以下车，把自行车留在停车位置。
可伸缩的支杆26有调节装置，在这具体实施例中，是一个上端有旋转钮95的螺纹杆，用该旋转钮可调节在支杆26的两个可伸缩元件之间设置的可变强度的弹簧的预压缩力，以适应不同重量的骑车人。
当骑车人想再骑行时，松开手柄上的控制杆，使凸轮67缩回，摇臂53顺时针转动(如图3所示)，使滚轮57与后轮11的轮胎脱开，解除对卷盘58转动的束缚。可设置一弹簧，顺时针偏压滚轮57，促使滚轮57作离开轮胎的运动。支杆26在气体弹簧28和一当自行车闸的放松，后轮从滚轮36上往下落时自行车有向前运动的倾向的作用下移回到退回位置。同时，骑车人踏脚蹬，自行车就可平稳地骑行。
由于钢索可在板41的槽45中纵向运动，支撑装置可以由钢索46的两边均匀加压，因此不需要保证开始时两边具有相等长度，而两卷盘58之间的不均匀的卷绕及钢索的两边不均匀拉紧都可以自行补偿。
在开始组装支撑装置时，由螺栓31提供的可调止挡调整到合适地安置托架24和凸耳27，因此由于后轮毂12的轴和支杆26的枢轴之间的偏心，当支杆26在退回位置，滚轮36离开轮胎足够远，而当支杆26处在工作位置，自行车后轮被滚轮36提升起地面，滚轮36与后轮毂12的轴足够靠近，这已经考虑了适当的充气轮胎的压缩性。
如果轮胎部分瘪掉，支杆26可向前运动超过工作位置，在轮胎全瘪的情况下，支杆26可到达垂直位置的前面，骑车人的重量实际上通过轮圈和轮胎的压扁的壁传到滚轮36。这样，支撑装置仍处于工作，支杆26不会过分受力。但是，骑车人不可能很轻易地从停车状态重新骑行，因为这要求后轮跨过滚轮36。这就给骑车人提供一明显的指示轮胎已处于瘪的状态。
虽然这种结构使得作用在托架24上所有的主要的力总对托架产生一顺时针力矩(如图1所示)，但在某些情况下，如骑在一大石头上或一凹坑上或骑下路缘，可能存在一逆时针力，产生一力矩，导致支杆26的颤动和支座块31a与角板13脱开。在托架24的短臂上设置一第二可调止挡(类似于由安装块、螺栓31和支座块组成的止挡)，并使角板13与后轮轴12的后部接合，可防止上述问题。由于该第二可调止挡不承受任何操作负载，它的重量可比第一止挡更轻。
可以明白，对上面所讨论的结构可以有各种改型及加装元件，下面将讨论一些改型及加装。
在附图所示的支撑装置中(见图2)，钢索46穿过在两个卷盘上的内缘和与轮胎接合的轮57中的孔79。采用这种结构，设在两卷盘内缘中的孔的进口必须合适地扩口以避免损坏钢索。在一改型结构中，在卷盘的两内缘的周边及与轮胎接合的轮57的周边设有槽，并设置如在槽底的折返边，或用螺钉拧住的顶盖，以把钢索固定在槽中。这种结构比孔79具有优点，就是它不需要让钢索46穿过孔79的通道。只要把钢索46长度上的任一点放在槽中，就可以使钢索46一开始就成闭环形。这对于对自行车机械不熟悉的自行车使用者可便于操作。
虽然举例说明与轮胎接合的轮57与卷盘底的直径比为6∶1，但也可以用2∶1至10∶1之间的任一比例。宁可用较大直径的卷盘以增加把钢索卷到卷盘上的半径。但是最好卷盘直径越大，但施加到钢索上的功率增加较小。
虽然所述的托架是一个压制件，但也可以用金属锻件或其它结构。
虽然所述的支杆26有调整支杆的两个可伸缩部分之间的弹簧的预压应力的装置，但这并不是必要的。也可要求设置调整支杆的初始长度的装置。这样，单一结构的支杆可以适应不同尺寸的自行车。
在支撑装置操作时，为了防止支杆26摆动到太左边，可以设置限位装置，最好装在气体弹簧28上。因此气体弹簧的液压缸可以在一个与活塞相接合的内止挡，或者活塞杆可以有一个与液压缸端头相接合的止挡。上述两种情况都提供了压缩弹簧，当到达端部位置时，能防止过分的冲击。
结构中有些特点需要强调。要注意气体弹簧28与托架24可转动的接合是在气体弹簧中间的一位置，并且该位置与活塞杆进口距离比与封闭端的距离更近。这与通常气体弹簧的安装不一样，它们安装在气体弹簧的两端。还须注意在螺栓31上的支座块31a与角板13接合，而不是与链条撑管15接合。该角板13是一有相当强度的元件，而链条撑管15是比较薄的管，不适合用来抵抗侧向施加的力。
最后，应该注意，对摇臂53和定子单元61设置单一的水平枢轴52便于迅速地把该支撑装置安装到具不同尺寸和外形的自行车上。
权利要求
1.两轮车的支撑装置，包括一支杆和使支杆下降的装置，支杆上端与一个车轮的轮轴或其附近可转动地连接，支杆的下端有一横轴，装着支撑轮及与车轮接合的滚轮，而使支杆下降的装置可把横轴拉到低于车轮，使轮胎与滚轮接合，并将车轮升离地面，其特征在于该使支杆下降的装置包括两个卷盘、在需要时可由骑车人转动卷盘的装置、和一条从一卷盘绕过装在横轴上的导向装置再绕到另一卷盘上的钢索。
2.按照权利要求1的支撑装置，其特征在于所述的导向装置包括一刚性地固定到横轴上的板，该板的部分周边上开有槽。
3.按照权利要求2的支撑装置，其特征在于所述的板安置成向后延伸，当所述的支杆处在其降低位置时，它可以与横轴处于水平位置。
4.按照权利要求1至3中任一项的支撑装置，其特征在于所述的钢索形成一闭合环，直接从一个卷盘穿到另一个卷盘并通过导向装置。
5.按照权利要求4的支撑装置，其特征在于所述的卷盘有肉缘，钢索通过在所述内缘上的孔直接从一个卷盘穿到另一个卷盘。
6.按照权利要求1至5中任一项的支撑装置，其特征在于所述的钢索从一个卷盘向前绕过第一前导向装置，再往后绕到横轴上装的导向装置，再往前绕到第二前导向装置，再向后绕到另一卷盘上。
7.按照权利要求6的支撑装置，其特征在于所述的两个前导向的装置侧向相互隔开，隔开的距离比两卷盘侧向相互隔开的距离大。
8.按照权利要求7的支撑装置，其特征在于所述的两个前导向装置是带锥度的滚轮。
9.按照权利要求1至8中任一项的支撑装置，其特征在于所述的使支杆下降的装置包括一转动件和致动装置，该致动装置可由骑车人操作，使转动件运动到与轮胎接合，而使转动件转动，进而带动两卷盘转动。
10.按照权利要求9的支撑装置，其特征在于所述的转动件装在可绕水平轴转动的连杆上，而所述的致动装置包括凸轮转动件，骑车人可用该凸轮使连杆转动。
全文摘要
两轮车的支撑装置，包括一支杆和使支杆下降的装置，支杆上端与一个车轮的轮轴或其附近可转动地连接，支杆的下端有一横轴，装着支撑轮及与车轮接合的滚轮，而使支杆下降的装置可把横轴拉到低于车轮，使轮胎与滚轮接合，并将车轮升离地面，其特征在于该使支杆下降的装置包括两个卷盘、在需要时可由骑车人转动卷盘的装置、和一条从一卷盘绕过装在横轴上的导向装置再绕到另一卷盘上的钢索。
文档编号B62H1/12GK1069703SQ9210923
公开日1993年3月10日 申请日期1992年8月7日 优先权日1991年8月7日
发明者唐纳德·韦尔顿·谢泼德 申请人:唐纳德·韦尔顿·谢泼德