多功能折叠自行车的设计❋

2014-12-31罗红萍卢海燕

机械工程与自动化 2014年5期

罗红萍，卢海燕

（广西科技大学机械工程学院，广西柳州 545006）

1 概述

目前市场上的折叠自行车功能单一，很多折叠自行车更多的是在外观造型上进行样式的变化，或是采用多次折叠以减少占用空间，很少在其他使用功能上进行改革和创新［1－4］。虽然有人提出将折叠自行车变身为提箱［5］，或是变身为购物车［6］，但其变形操作较复杂。笔者根据现今存在的问题，设计了一款集自行车、轮椅、推车3种功能于一体且操作较简单的多功能折叠自行车［7］。该折叠自行车可作普通折叠自行车使用，通过3处折叠减小空间占用；也可变成一辆新式轮椅，解决了腿脚不便人员的困扰；还可通过折叠变身为购物推车推进超市，不必担心自行车的寄存。

2 多功能折叠自行车的结构设计

多功能折叠自行车采用单轴扁流线工字型车架，可减轻重量及空气阻力，前后对称，方便折叠实现多功能变换，其总体结构如图1所示。它由后车轮架1、后车座上的横螺栓2、后车座3、车篮与车座固定的螺栓、垫片和螺母组件4、车篮5、座包6、后车架上的快速夹持螺母和滚子组件7、折叠构件8、中间车架9、前车架上的快速夹持螺母和滚子组件10、车头11、前车座12、前车轮架13、前车座上的横螺栓14、车轮15、轮椅推圈16、脚踏17、链轮18、链条19等组成。

中间车架结构示意图见图2。该中间车架为由中间轴1和分别位于中间轴两端的套管2连接而成的工字型结构，该折叠构件可前后对称折叠，减少了单车的存放空间。

后车轮架的结构示意图如图3所示。上端为穿过中间车架一端的套管并与座包连接的座包轴4，该座包轴通过后车架上的快速夹持螺母和滚子组件（如图1所示）可转动地与中间车架一端的套管连接，后车轮架的中部带有与后车座连接的支撑架3，下部前端设有与链轮连接的V形杆5，下部后端只设有一根与车轮连接的连接杆1，后车座上还安装有横螺栓2。当自行车变轮椅时拆下横螺栓，翻转后车座，再通过横螺栓把车篮与车座连起。同样前车座上的横螺栓也把车篮与前车座连起，这样车篮就变成了轮椅的坐垫。

图1 多功能折叠自行车的总体结构及尺寸

图2 中间车架结构示意图

前车轮架结构与后车轮架结构类似。上端为穿过中间车架一端并与车头连接的车把轴，车把轴通过快速夹持螺母和滚子组件可转动地与中间车架另一端的套管连接，前车轮架的中部带有与前车座连接的支撑架，下部前端只设有一根与车轮连接的连接杆。前车轮架与后车轮架都采用单边与车轮固定，以解决链条不能折叠的问题。

图3 后车轮架结构示意图

多功能折叠自行车的车篮为梯形结构，上口为400×400的正方形，下口为400×300的长方形，车篮的结构如图4所示。车篮包括呈梯形结构的车篮框架13，车篮框架上安装有可绕一边转动的上口盖10，上口盖的上边在变形为轮椅时安装有海绵坐垫9，并通过折叠构件连接有背靠架7，海绵坐垫9、背靠架和车篮框架的表面上都装有牛皮布6。上口盖的下边两端在变形为轮椅时分别通过横螺栓3和11与后车座4、前车座8连接；车篮底部的后端可转动地安装有一对连杆14，这对连杆的底端安装有万向轮1；车篮底部的前端安装有可绕车篮底部翻转的脚踏15，该脚踏设有可扣在车篮上口边框的弹性挂扣。

前车座8、后车座4通过翻转构件及横螺栓与前车轮架12、后车轮架2连接；车轮一侧还安装有便于手推的轮椅推圈。

以上所述的折叠构件、快速夹持机构以及翻转构件为大家所熟知，文中不再对其结构进行赘述。

3 自行车变轮椅变推车的原理

图4中双点划线所示的前车座8、后车座4，前车轮12、后车轮2以及车头5为自行车变为轮椅时的变换位置。将自行车前车轮架12、后车轮架2上的快速夹持机构松开，前车轮架、后车轮架相对回转90°，松开前、后车座上的横螺栓，将车座向上翻转90°，并通过横螺栓将前、后车座连接固定在车篮的上口盖10两侧，前、后车座变成轮椅扶手。在车篮上放上海绵坐垫9，拉开背靠架7，车篮即刻变成轮椅坐垫。放下车篮上的万向轮1和脚踏15，并将车头5取下移至中间车架折叠处，车头变成轮椅推手，自行车即刻变形成轮椅。