[实用新型]跷式弹性车架自行车

说明书

本实用新型是一种弹性结构式车架的自行车。

目前的自行车形式多样，改进方案也层出不穷，但就其基本结构而言，仍未摆脱固定焊接式刚性结构主车架的局限，由于主车架的刚性结构，骑行中产生的颠簸力经车架直接传递给骑车人，造成不舒适感。为此而设计的各种减震技术方案相继出现，其原理多是通过各种弹性装置将骑行中所产生的震动的振幅和频率削弱到人体所能承受的范围内。另一方面，为骑行更省力，也有不少助力或增力的结构设计，其原理多为使人腿的用力方向更趋合理或利用人力以外的力增加驱动力。但用骑行中的颠簸力矩进行增力或助力的方案却不多，这是由于颠簸力矩的利用与为骑行舒适而进行减震一般认为是相互矛盾的：为充分利用人体及车体重力在颠簸过程中上下运动所产生的颠簸力矩颠簸应越大越好，而为骑行舒适则恰与此相反，应将颠簸运动最大限度地削减掉。中国专利GN87202927介绍了一种自行车，可利用骑行中后轮的颠簸力作为助驱动力，但前轮则未得到利用。

本实用新型的目的是为充分利用前后两车轮所产生的颠簸力矩，将减震与助力综合考虑而设计一种兼有此两种功能的自行车。

本实用新型改变了自行车刚性主车架的传统结构，采用了可变形的主车架形式。几何学的知识表明，四边或四边以上的多边形具有可变形的不稳定性质，因此本实用新型的自行车采用了四边或四边以上多边形结构的主车架。其中的各条边可以为直边，也可以有一条或数条边为曲边，以适应女车、童车或其它不同的特殊需要。车架中上横梁的向前伸出端与前叉连接，下平叉向后的伸出端连接后车轮，后立梁与下平叉的交点处为中轴的位置。为使主车架的形状可变，在车架的多边形结构中至少应有连续相邻的四个交点结合部位为铰接形式。骑行中发生颠簸时，在骑车人及车身重力的作用下，由各铰接结合点所围成的多边形就会改变形状。随着其形状的改变，主车架多边形中各条对角线的长度要跟着变化。在至少包括一个铰接结合点在内的一条对角线上设置有拉杆，其一端与车架采取位置不可移动的固定连接，另一端则通过长通槽或类似的结构与车架作位置可移动的活动连接。当多边形车架发生变形而使该对角线长度改变时，拉杆就可以沿此对角线在长通槽允许的长度范围内作往复运动。长通槽既允许拉杆作往复直线运动，又可以限制车架的变形范围，防止因车架过度变形而发生事故。为使拉杆能不断往复运动并使运动柔和。在该对角线位置上同时还设有弹性装置，如压缩弹簧、拉伸弹簧或其它弹性部件。此处的弹性装置既起了蓄能作用，又具有减震的功能。拉杆的往复直线运动通过常用的棘轮结构可以很容易地转化为间歇性的单向圆周转动，通过传动齿轮传递给链轮，经链条而转化为后轮的驱动力。因为此驱动力是间歇性的，为了不与正常骑行时人腿的蹬力发生干扰，本实用新型自行车的中轴不是采用传统的直接带动链轮的形式，而是在中轴套内通过一个超越离合器与传动齿轮配合后再带动链轮。

在通常将直线运动转化为圆周转动的棘轮结构中，一般多采用单个棘爪推动棘轮。在本实用新型的自行车结构中，为使拉杆较长幅度的直线运动被充分利用，将棘轮结构中的棘爪设计成由若干棘爪平行排列成齿条状的棘爪条是适宜的。如果以棘轮为中心，相对设置两条棘爪条，则拉杆在作往复运动时，不论向哪个方向运动，均有一棘爪条处于产生推动力的工作状态而另一棘爪条处于打滑的非工作状态，使往复直线运动得到了完全的利用。

利用拉杆往复运动产生助推力时，拉杆的运动幅度越大，产生的助推力也越大。因而在弹性装置上设一可调节其弹性力大小的调节器是十分有用的。它可以根据骑车人的体重、路面状况等人为地调整弹性装置的弹性力大小。使拉杆的运动幅度始终处于接近长通槽允许的极限距离这一最佳状态。这样不仅可获得最大的助力效果，也有利于增加骑行时的舒适感。

由于本实用新型自行车的中轴不直接带动链轮，而是通过超越离合器及传动齿轮后才带动链轮，因而当为增加使用功能而准备增设变速机构时，将变速齿轮机构设在中轴部位十分方便，而不必采用设置在驱动轮后轴部位的传统方式。

下面通过附图所提供的实施例，进一步说明本实用新型自行车的结构。

图1    本实用新型自行车的结构示意图

图2    助力结构部分示意图

图3    图2的A－A剖视图

图1表示的是本实用新型自行车的全车结构安排示意图。主车架（1）为直边的五边形结构形式，其中上横梁（2）向前延伸部分的端头与前叉连接，下平叉（3）向后延伸部分的端部为后车轮轴部，后立梁（7）向上延伸，连接鞍座，后立梁（7）与下平叉（3）的结合部为中轴套位置，五边形主车架中除上横梁（2）与后立梁（7）的结合部为焊接的固定连接外，其余各边梁相互结合处均为铰接形式。