专利名称：自行车多功能新式支架的制作方法
技术领域：
本发明属于自行车制造技术领域。
自行车是一种常用的交通代步工具，也是一种体育比赛和锻炼的器械。由于自行车用途很广泛，所以人们不断地对它的结构进行改进，以满足人们的各种需要。各种新款式的自行车不断涌现。现在常见的自行车种类有普通轻便车、变速轻便车、赛车、山地车、助动车等。按轮子大小分，常见的有26吋、28吋、24吋和22吋自行车。按刹车的不同分，有前后轮缘闸、前后涨闸、前后线闸、前线闸后抱闸、前后悬臂闸、脚闸等自行车。按把手形状分，常见的有平翘式双闸把、德式车把、赛车的下弯式车把、小轮车的高翘式车把、山地车的直车把等自行车。按自行车三角架的形状不同，又有载重车架、男式车架、女式车架和助动车架等。
目前我国自行车和助动自行车的支架主要有七种(见
图1)。它们都起一个共同的作用，那就是在自行车或助动自行车停放时起支撑稳定作用，而且每种支架通常都带有一个锁定功能，以确保支架不会在自行车停放时弹回而使车子倾倒。
在城市中，特别是在交通拥挤的大城市中，人们骑自行车上下班时，经常会遇到红灯。这时骑车人就必须刹车，跳下车来或踮着脚扶自行车站着，等红灯变绿灯时再重新上车起动行驶。这样不仅骑车人累、麻烦，而且给本来已很拥挤的交通路口带来混乱，有时甚至会因为骑车人上下车时给衣服缠住绊倒而发生意外。因此，能不能使骑车人在遇到红绿灯时不必下车而坐在自行车上，并在红灯变绿灯时又能迅速起动行驶呢？本发明的目的主要就是要发明一种简便可靠的新式自行车支架来解决这一问题。
首先阐述一下本发明的总体思想，自行车和助动自行车都是两轮驱动的交通工具，它们是靠惯性速度来保持平衡的，一旦刹车停住，两点着地是无法使它们保持稳定的。所以必须要有第三个支撑点。而自行车的支架如果能放下就可以作为第三个支撑点来保持平衡。自行车在行驶时，人骑在上面，两只脚一般是不能离开踏脚的，而两只手中其中一只可以短时间离开车把用来操作。因此，我们可以在自行车的前面部份，手操作方便的地方装一个操作手柄，并通过传动部件与支架连接起来;这样在行驶时只要板一下手柄，支架就能放下，这时再刹车停住支架就可起支撑作用，使骑车人可稳稳地坐在车上。松开手柄，支架又可自动收拢，自行车又可以照常行驶了。
根据上述发明思想，我设计了一个最优通用型系列新式支架(ZT型系列)和几个参考型系列(CA、CB、CC、CD、CE型系列)支架。(只所以称作系列是因为只要稍作局部改动，它能适应一系列不同轮径和车型的自行车)，由于自行车的种类很多，首先重点设计一个能适用于各种常见自行车上的最优通用型系列，再根据特殊的车型和用途设计几个参考型系列。
本发明的ZT型系列由机械扳动部份、传动部份和支架部份这三部份组成，见图2。机械扳动部份包括一个扳动手柄(1)和一个带有卡槽和安装部件的基座(2)组成，传动部份是由一根自行车线刹车用的钢丝绳(3)和数个塑料固定圈(4)组成的，支架部份是由一个带有安装部件的基座(5)，一根弹簧(6)，一根支架杆(7)和一个小轮(8)所组成的。
图2是ZT型系列支架的组装图。
图3是ZT型系列支架的总装图。
图4是扳动手柄(1)的零件图。
图5是扳动基座(2)的零件图。
图6是传动钢丝绳(3)、塑料固定圈(4)和弹簧(6)的零件图。
图7是支架基座(5)的零件图。
图8是支架杆(7)的零件图。
图9是轮子(8)的零件图。
下面对照图纸对本发明的ZT型系列作进一步的说明。
机械扳动部份如图4、图5所示。图5中a为两个将基座固定在自行车架上的园形夹圈，用两个螺钉和螺母就可以将基座固定在自行车车架上。b为固定钢丝绳套管的夹头。c为手柄刀口的卡槽口。d为手柄护槽，手柄在此槽内前后移动。如图5所示，当手柄从前面扳到后面时，手柄刀口在弹簧的压力下自动卡紧在护槽的卡槽口上，这时钢丝绳A点移动到B点，即钢丝绳抽动了
的距离。
亦就是钢丝绳的工作距离，它应等于图7中CD间的距离。当手柄要复位时，将手柄先向后扳动，然后再向卡槽口的另一侧扳动，使它离开卡槽口，再松开手，手柄就会在支架上弹簧拉力的作用下弹回前面。如图4所示，螺栓f的直经D1必须大于基座上的孔φ2，这样当拧紧螺母g后，螺栓f就紧固在基座壁上，而长度l1不受影响。此时l1这一段螺栓即成为手柄的轴。由于手柄不仅要前后扳动，而且要左右亦能稍作摇动，以便从卡槽口中退出，所以φ1要比D1稍大一些。弹簧的作用是使手柄紧贴在护槽卡口一边，使手柄不会从卡口滑出。如图4所示，手柄上开有凹槽和一个钢丝绳上接头固定凹孔，钢丝绳从凹孔处穿入，嵌在凹槽中。f螺栓l1长度要大于弹簧盖厚度、弹簧压紧后的厚度和手柄的厚度之和。手柄刀口形状应与卡槽口的形状相吻合。手柄基座的安装位置如图10所示，对于目前国内的绝大多数自行车，其安装位置必可在图10中选对应的一种位置进行安装。对不同车型的自行车，图5中所示的固定夹圈a可作相应的调整。如图6所示，传动部份使用的钢丝绳可使用自行车线刹用的钢丝绳。塑料固定圈的目的是把钢丝绳固定在自行车的车架上，使钢丝绳不会挂下来。它可以使用原有自行车上的塑料固定圈，亦可根据不同车型定制。固定圈上有两个园弧圈，小的园弧圈用来嵌钢丝绳，大的园弧圈卡在自行车车架上(如图3所示)。
如图7、图8、图9、所示，支架部份由支架基座，支架杆和小轮组成。图7中a为支架杆螺栓，其直径D1须大于基座上孔径φ1，这样当螺栓固定在基座上后，该螺栓上l1这段即成为支架杆的轴。b为紧绳螺钉，用来固定钢丝绳。c为小轮的轴螺栓，支架杆上的φ2应小于D2，而D2应与小轮轴承内孔紧密配合，使轴承轮能紧紧固定在轴螺栓c上。d为钢丝绳调节螺钉，e为固定调节螺钉位置的螺母，f为托架螺母，g为基座前折边，用来限定支架杆往前摆动的位置。h为基座后折边，用来限定支架杆往后摆动的位置。i为基座上的弹簧固定柱，j为基座的上固定圈，它用螺钉固定在自行车的左边立叉上(见图3)。k为基座的下固定圈，它用钢板弯制成园弧形，园弧形两端弯平的边上钻两个小孔，在基座壁上对应位置亦钻两个小孔。将这个固定圈装在自行车的左平叉中，用两个螺钉即可固定。
如图11(ⅱ)所示，为了便于支架在行驶途中放下和收拢，l2必须小于la(如不然，则支架上轮子要与地面相擦)。即停车支撑时有一个倾角α，α太大，骑车人重心倾斜太大就不舒服。因此，一般取α≤15°，考虑到马路路面有一定坡度，可取l3-l2＝10～～50mm。对于不同轮径的自行车，只要改变l1的长度，就可以分别适用于28吋、26吋、24吋等自行车。
支撑的支架杆必须具有一定的强度，至少要能支撑住自行车和一个人的重量，而且还要有一定余量。一般轻便型自行车以支撑80～～100Kg计算，轻便型赛车以60～～80Kg计算，助动车由于自身重量较重，以100～～150Kg计算。如图8和图15所示，原自行车支架杆由于力矩l1较长，因此a点为一个应力集中点，人骑坐在车上支架放下支撑时a点很容易弯折。本发明支架杆设计成图8所示形状，目的是为了避免应力集中点，增加支架的支撑强度。见图15，图中F1为作用力，F2为反作用力。显然F1＝F2在b'c'＝bc，且支架杆材料相同时，a点受到的力矩M为M＝F3·l1＝F2COSα·l1＝F2COSα·bc/COSα＝F2·bca'及d'点所受的力矩M'均为M'＝F1·l'1＝F1·b'c'因为，F1＝F2，bc＝b'c'，所以M'＝M由此可见，(ⅱ)型和(ⅰ)型的支撑强度相同。本发明采用图15中(ⅲ)形状的支架杆，由于该型与(ⅱ)型相比在a'、d'点处采用园弧连接，去除了应力集中点，所以支撑强度要比(ⅱ)型和(ⅰ)型更好。为了支撑稳定，b'c'应尽可能宽一点，但以不超过自行车左边踏脚宽度为限[见图11(ⅰ)]。经估算，支架杆可采用φ10～～φ18mm的钢材或铝合金材料制造。在保证强度的条件下，支架杆重量应尽可能轻，以避免支架杆在自行车行驶途中因惯性大而上下抖动。因此支架杆亦可采用中空的管材制造。
为了便于支架在自行车行驶途中的收拢和放下，本发明ZT型系列在支架杆下面设计安装有一个能灵活转动的小轮子。如图7、图9所示。支架下端的轮子直径不宜太大，因惯性大容易在行驶时上下抖动;亦不宜太小，太小了如遇上路面缝隙和凹坑容易卡住，一般取轮子φ＝20～80mm左右。如图9所示，轮子可采用轴承轮，亦可采用弹子轴承轮。使用轴承轮转动灵活，可靠性高，易更换，但成本高。使用弹子轴承轮，如损坏时可只更换部份零件，而且弹子和轴挡等部件可与自行车上的部件通用，成本低，缺点是更换麻烦。轮子上可设计出各种漂亮的轮辐图案和颜色，使产品更美观漂亮。为了增加耐磨性，轮子外面可包一圈橡胶。
ZT型系列支架的操作方法如下在行驶途中，快接近红绿灯路口时，先板下手柄(1)(见图3)，支架(8)就会放下到位并被卡锁住。到达路口时，遇上红灯，就捏住刹车，身子略向左方倾斜，就可稳稳地停住并骑坐在车上。当看到绿灯时，松开刹车，即可蹬动行驶。当骑行达一定速度时，身子略向右倾，将手柄(1)往后再往右扳一下，使手柄退出卡槽口，松开手柄支架弹回，自行车就可照常行驶了。
因为自行车是一种交通工具，所以必须考虑它的安全性。由于这种ZT型系列支架是一个独立的操作系统，对自行车的其它系统(如刹车系统、传动系统等)无任何关系。所以它对自行车的正常行驶不会产生影响。而且，该支架只在交通路口刹车时及停放时使用，此时一般车速较慢，放下支架不会影响行车安全(该支架不应在快速下坡时使用)。如图11(ⅰ)所示，支架在放下时的最大宽度不超过左边踏脚的宽度。另一方面，由于它免除了人们在交通拥挤的路口上下车的麻烦，它对减少交通事故，改善交通路口拥挤的状况能起到很好的作用。
参考型A系列(CA型系列)如图13所示，该系列与ZT型系列相比，主要是机械扳动部份有所不同，CA型系列的扳动部份采用与自行车前轮缘闸联动的方式，省去了ZT型系列中的机械扳动部份，其余部份仍与ZT型系列相同。这样在自行车需要停下时，捏紧前刹车(或同时捏后刹车)，自行车停住并同时放下了支架杆。重新起动时，松开前后刹车，身子略向右倾，同时踩踏脚，自行车可马上起动。在需要停放时，将挂在右车把上的橡皮圈往后推，就能卡紧前刹车杆，支架就可以稳定地支撑住自行车(见图13)。
CA型系列支架与ZT型系列支架相比，弊大于利，由于采用与刹车联动，给操作带来了便利，但由于联动，在自行车起动和停车时，不及ZT型系列那么从容自如。而且，由于联动，在配合上要求较高，如配合不好，刹车刹住了，但支架却放不到位，或由于刹车皮磨损，支架放下到位，而刹车却刹不住。因此，这个配合位置需经常仔细地调整。另外，由于与刹车联动，CA型支架系统就不是一个独立的操作系统，对刹车系统有影响，如在快速下坡时，自行车就只能用后刹而不能用前刹。如使用前刹，支架就会放下，这时如车速很快，路面情况复杂，就会有翻车的危险。因此，从行车安全性来说，CA型系列支架也不及ZT型系列。
参考型B系列(CB型系列)，该系列其余部份与ZT型系列相同，只是在支架下端没有用小轮，而用一个塑料球代替[如图12(ⅱ)所示]。CB型系列的优点是省去了小轮(8)。使支架制造更简单，成本更低。但与ZT型系列相比，起动困难，操作难掌握，缺点很多。因为它在起动时松开手柄的同时，必须立即行驶，否则自行车就会失去平衡而摔倒，而且放下支架下端容易与地面硬磨擦，钢丝绳易断裂。因此该CB型系列与ZT型系列相比弊大于利。
参考型C系列(CC型系列)如图14所示，该系列是一种适用于助动自行车的系列。CC型系列与ZT型系列相比，有如下变化由于助动车自重大，载重量亦大，因此支架的强度要增加，小轮也要加厚。由于支架杆和轮子加强了重量和惯性也相应增加了。为了减少行驶时支架杆的上下抖动，因此支架杆上的弹簧亦必须相应增强。由于弹簧增强，手柄亦必须加长，以增加板动的力矩。另外，由于助动车的车架与自行车有较大差别，因此对支架的基座作了一些改变。
参考型D系列(CD型系列)，见图16，该参考型与ZT型系列相比，主要是板动手柄的基座不同，其它部份均与ZT型系列相同。它将板动手柄直接安装在自行车车架上，并在车架上焊上手柄护栏、卡槽口和钢丝绳套管夹头(见图16)。卡槽口用来卡住手柄，护栏用来限制手柄板动的前后和左右位置。钢丝绳套管夹头用来固定钢丝绳套管。CD型系列的功能和操作方法均与ZT型系列相同，只是省去了板动手柄的基座，使产品更简洁美观，适合于与新车同时生产。
与原自行车支架相比，本发明参考型E系列(CE型系列)如图12所示，它的其余部份与ZT型系列相同，只是支架杆采用图12中(ⅰ)的形状。该系列支架在功能上与ZT型系列支架不同，它只在停放时起支撑作用，即与原自行车支架功能相同，但是比各种原自行车支架在操作上更便捷可靠，式样更新颖。虽然它与ZT型系列支架相比，没有了在行驶途中可放下起支撑作用的用途，但作为一种改进操作方法的新式支架，亦是自行车支架的一种很好的更新产品。
本发明中ZT(以及CA、CB、CC、CD型)系列支架与各种原有自行车支架相比，具有下列优点①当人们在城市中骑自行车遇上红灯刹车时，可将支架放下起支撑作用，绿灯时又可迅速起动行驶，免除了人们在红绿灯路口上下车和用脚踮地的麻烦。
②在自行车停放时放下支架并上锁后(不然，自行车可能会滑动)，就可起原自行车支架的作用，而且用手操作，比原自行车支架操作更便捷可靠。在光线较暗处亦能迅速准确地放好支架，在较窄小的位置里停车时(如两边都停放有许多自行车)，只要将车子推进去即可放好支架，而人和脚进不去也无仿。由于免除了上下车和用脚踮地以及用脚踢支架等动作，对保护鞋子(特别是雨天)有好处。
③现在的交通路口，人们在遇上红灯后纷纷跳下车，扶着自行车站着。这样当然比骑在车上占的面积大，使交通路口更拥挤，而且由于上下车和再次起动时有快有慢，会给拥挤的交通路口带来混乱。而使用新式支架后，由于在交通路口人们不必上下车，而且起动更方便迅速，因此对改善城市交通路口的拥挤状况很有好处。
④使学骑自行车更方便，不再需要第二个人帮助，可自己一人学骑。而且即使不会上下车，也可照样方便地使用自行车(上下车时只要在自行车放下支架停稳时从容地下来或坐上去即可)。
⑤原自行车支架，由于结构和强度上的问题，车子停放时人不能完全坐在上面。而新式支架在自行车停放并上锁后，人们可以完全放心地坐在自行车上，即自行车在郊外或路边停下时，可作临时凳子使用。
⑥式样更新颖。
本发明的CE型系列支架与原自行车支架相比，优点如下由于它改用手动操作，比原自行车支架操作更便捷可靠，能在光线较暗处迅速准确地放好支架，在窄小的位置里停车时(如两边都停放有许多自行车)，只要将车推进去即可放好支架，即使人和脚都进不去也无仿(原自行车支架必须将脚伸进去才能放下)。而且式样更新颖。
本发明的新式支架在制造加工上亦较为容易，不需要十分复杂的加工设备，一般自行车厂或自行车配件厂均可生产。见图2，手柄(1)可采用浇铸生产，材料可用钢或铝合金等。在手柄刀口段以上部位可用注塑方法复合上一层塑料，使其更美观舒适。手柄的基座(2)和支架的基座(5)均可采用钢板(或不锈钢板)冲压成型的方法制造。支架杆(7)可用园钢、园钢管弯制，亦可用铝合金制造。塑料固定圈(4)可用注塑方法制造。轮子(8)可以直接用塑料加金属嵌件注塑而成;再在外圈覆上一层橡胶。塑料可采用ABS或尼龙等强度较高、耐磨的工程塑料。传动钢丝绳(3)则可直接采用原自行车刹车用的钢丝绳。为了使产品外观更漂亮，可在(1)、(2)、(5)、(6)、(7)等部件的表面镀铬。
本发明既可在自行车生产厂中与新生产的自行车设计成一体(如CD型系列，见图16)进行生产，成为一种新款式的自行车产品。亦可独立生产出一套可供装配的新式的自行车支架产品(如ZT型系列)，用于装配在已在使用的各种自行车(包括助动自行车)上。
权利要求
1.本发明是一种用于自行车和助动自行车上的新式支架。它既可以象各种普通自行车支架那样在停放时起支撑作用(在上锁后)，又可以在行驶途中需停车时起到临时支撑作用，并能够迅速再次起动行驶，免去了人们在城市中骑车遇到红绿灯时上下车的麻烦。而且在操作上比各种原自行车支架更便捷可靠。本发明的特征是①该新式支架在两轮驱动的各种自行车或助动自行车上使用。②该新式支架在自行车和助动自行车行驶途中暂时刹车停下时，可放下起支撑作用，使驶车人坐在车上而不必上下车或踮脚站着，并在需要时又可马上重新起动行驶。③该新式支架用手操作，可通过用手操作一个机械扳动装置，通过钢丝绳或连杆等传动装置的传动，使支架收拢或放下。④该新式支架是一个操作系统，它主要包括三个部份机械扳动部份、传动部份和支架部份。
2.本发明又可作为一种用手操作的用途与原自行车支架相同的新式自行车支架;它在作用上与原普通自行车支架一样，只是在停放时起支撑作用。但在操作上比各种原自行车支架更便捷可靠，式样更新颖。它的特征如下①该新式支架在两轮驱动的各种自行车和助动自行车上使用。②该新式支架用手操作，可通过用手操作一个机械扳动装置，通过钢丝绳或连杆等传动装置的传动，使支架收拢或放下。③该新式支架是一个独立的操作系统，它主要包括三个部份机械扳动部份、传动部份和支架部份。
3.根据权利要求1中所述的支架部份，该支架部份主要由支架基座(5)、支架杆(7)和弹簧(6)等部件构成。为便于支架杆的放下、收拢和自行车的迅速起动，在支架杆的底部通常设有一个能灵活转动的小轮子(8)。
4.根据权利要求1中所述的机械扳动部份，该机械扳动部份通常由一个扳动手柄(1)和一个带有锁定机构及安装部件的手柄基座(2)组成。亦可直接利用车架作为基座加装一个扳动手组成。
5.根据权利要求2中所述的机械扳动部份，该机械扳动部份通常由一个扳动手柄(1)和一个带有锁定机构及安装部件的手柄基座(2)组成，亦可直接利用车架作为基座加装一个扳动手柄组成。
6.根据权利要求2中所述的支架部份，该支架部份主要由支架基座、支架杆和弹簧等部件构成。
7.根据权利要求1中所述的传动部份，该传动部份通常由自行车线刹或变速用的钢丝绳(3)与数个固定钢丝绳的固定圈(4)组成，或由固定于车架上的连杆系统组成。
8.根据权利要求2中所述的传动部份，该传动部份通常由自行车线刹或变速用的钢丝绳(3)与数个固定钢丝绳的固定圈(4)组成，或由固定于车架上的连杆系统组成。
全文摘要
本发明是一种应用于自行车和助动自行车上的新式支架，它主要由机械扳动装置，传动装置和支架这三部分构成。采用手动操作，比各种原自行车支架在操作使用上更为便捷可靠。它除了具有原自行车支架的功能外，还能在行驶途中刹车时起临时支撑作用，并可随时再次迅速起动行驶，免除了人们在城市中骑车遇上红绿灯时上下车的麻烦。同时还可改善城市交通路口的拥挤状况。
文档编号B62H1/00GK1091706SQ93106718
公开日1994年9月7日 申请日期1993年6月6日 优先权日1993年6月6日
发明者王杭勇 申请人:王杭勇