自行车坐垫翻转装置
2020-12-15上海民办打一外国语小学吾与同
◆上海民办打一外国语小学 吾与同
创意来源:
共享单车的出现让人们骑自行车的热情空前高涨,很多人愿意放弃私家车或出租车,改骑自行车,既锻炼身体,又节能环保。但是一场大雨过后,那些停在路边的共享单车坐垫上全是水,很多人只能“望车兴叹”了。
看着大雨过后路边无人问津的共享单车,我突然冒出一个念头:制作自行车坐垫翻转装置,让坐垫不怕雨淋。
停车的时候,将坐垫底部朝上;使用时,把坐垫翻回到原位。这样,下雨天,坐垫的底部能起到挡雨作用,翻回原位的坐垫还是干的,不影响人们骑行。
基本思路:
对自行车坐垫的支撑杆进行改造,通过套管装置实现坐垫翻转,并保证稳定性和舒适度。
设计过程:
1. 改进设计方案
根据设计思路:将自行车坐垫的支撑杆分割成两段,用旋钮来连接,旋动旋钮,就能翻转坐垫,我画好了设计图,但是在制作模型时,却发现了问题:无法保证稳定性,不能承重,这样的坐垫只能看不能坐。
于是,我决定改进方案。我用橡皮模拟坐垫,用铜丝模拟坐垫支撑杆,做出小模型(见图2.1),天天拿在手里琢磨怎么改进。要使坐垫能上下翻转,必须留出翻转空间,所以我把铜丝折成直角(见图2.2)。但是,这样的直角结构使坐垫处于悬空状态,人坐在上面骑车没有安全感,而且由于坐垫前移,不得不调整自行车把手的位置。我继续琢磨,想到把铜丝再折两下,构成“弓”字形结构,这样为坐垫上下翻转留出了空间,同时支撑杆与坐垫的轴心线在一条直线上,可以不改动自行车其他结构(见图2.3 和图2.4)。
图1 最初的设计图
图2
接下来得考虑如何实现坐垫翻转,这是设计的关键所在。为了保证稳定性,我决定不安装旋钮,另辟蹊径。
一天,我发现钢笔头插进笔帽后不易掉出来,但是可以任意旋转,想到可以借鉴这种设计来实现坐垫翻转。我用小模型进行演示,把连接坐垫的那一段支撑杆和钢笔笔帽绑在一起,把另一部分支撑杆和钢笔笔杆绑在一起,果然这两部分可以自如地分开、插接和翻转。
图3 借助钢笔演示“坐垫”翻转
翻转问题的解决,让我看到了曙光,不过还有一个难题需要解决。笔帽在笔杆上可以任意转动,但怎样才能限制它的转动范围,让它只旋转180°并固定住呢?我查阅了很多资料,最终从一张图样中受到启发,想到采用凸齿和凹槽结构。
2. 处理小问题
在制作实物模型的过程中,遇到了问题:虽然有定位装置,套管不会随意转动,但是骑行中的振动会使套管发生位移,一旦凸齿滑出凹槽,坐垫就会翻转,我考虑用螺丝、螺母构成的螺纹紧固装置锁定滑动套管,但是普通的螺母需要用扳手拧紧或者松开,难道在每辆自行车坐垫下配一个迷你扳手吗?太不方便了,而且容易弄丢。老房子里的水龙头让我灵机一动,谁说螺母一定要用扳手拧,这不就是一种不需要借助工具就能拧动的螺母吗?
3. 设计方案小结
经过不断改进,设计方案终于定稿。
(1)将坐垫支撑杆改装成“弓”字形结构,既能增加刚性,又可以为坐垫翻转留出足够的空间,且支撑杆与坐垫的轴心线在一条直线上。
(2)通过套管装置实现坐垫翻转。与坐垫相连的部分设计成滑动套管,可以在固定轴上自由滑动与转动。与固定轴相连的部分设计成固定套管。
(3)在滑动套管端面加工出两个凸齿,在固定套管端面加工出两个相应的凹槽,这就是离合器定位装置。有凸齿的套管离开凹槽后,旋转180°,又能插入凹槽,防止坐垫晃动。
(4)在套管尾端安装蝶形螺母和弹簧垫圈,防止滑动套管在水平方向移动,使其与固定套管紧紧套在一起,同时限制滑动套管转动的自由,确保骑行安全。蝶形螺母蝶形的设计不仅美观,更重要的是,可以让使用者不借助任何工具轻松转动螺母。
图4 设计图纸
制作及试用:
根据设计方案,我用自来水管、蝶形螺母和弹簧垫圈等制作了简易版自行车坐垫翻转装置。
之后,我用自行车坐垫翻转装置替换自行车原装的坐垫支撑杆,进行试用。
我转动蝶形螺母,将滑动套管的凸齿从固定套管的定位凹槽中拔出,转动180°,将凸齿插入定位凹槽,并拧紧螺母。坐垫实现180°翻转,底部朝上。
重复上述动作,坐垫实现180°向上翻转,回到原位。
我坐在坐垫上,试骑了50 米。
试用感受:
1. 该简易装置至少能承重29 公斤(本人体重)。
2.翻转及复原过程可以徒手完成,耗时不到半分钟。
3. 骑行过程中没有发生摇晃,感觉舒适。
创新点:
1. 自行车坐垫翻转装置能让自行车坐垫实现上下翻转,使坐垫不被雨淋湿,且不影响骑行。
2.“弓”字形结构增加刚性,蝶形螺母和弹簧垫圈限制滑动套管转动和水平移动,离合器定位装置防止坐垫左右晃动,安全性高。
3. 不需要借助工具就能轻松转动蝶形螺母,操作简单。
4. 成本低廉,易于推广。
推广想法:
将自行车坐垫翻转装置装在共享单车上,通过将坐垫翻转与共享单车的结费系统结合,引导人们主动翻转,使他们认识到装置的实用性,从而将其推广到家用自行车领域。相信在不久的将来,人们都能骑上不怕雨淋的自行车。
图5 试用作品