多功能折疊自行車的設(shè)計(jì)?

羅紅萍，盧海燕

（廣西科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，廣西 柳州 545006）

1 概述

目前市場上的折疊自行車功能單一，很多折疊自行車更多的是在外觀造型上進(jìn)行樣式的變化，或是采用多次折疊以減少占用空間，很少在其他使用功能上進(jìn)行改革和創(chuàng)新［1－4］。雖然有人提出將折疊自行車變身為提箱［5］，或是變身為購物車［6］，但其變形操作較復(fù)雜。筆者根據(jù)現(xiàn)今存在的問題，設(shè)計(jì)了一款集自行車、輪椅、推車3種功能于一體且操作較簡單的多功能折疊自行車［7］。該折疊自行車可作普通折疊自行車使用，通過3處折疊減小空間占用；也可變成一輛新式輪椅，解決了腿腳不便人員的困擾；還可通過折疊變身為購物推車推進(jìn)超市，不必?fù)?dān)心自行車的寄存。

2 多功能折疊自行車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

多功能折疊自行車采用單軸扁流線工字型車架，可減輕重量及空氣阻力，前后對稱，方便折疊實(shí)現(xiàn)多功能變換，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由后車輪架1、后車座上的橫螺栓2、后車座3、車籃與車座固定的螺栓、墊片和螺母組件4、車籃5、座包6、后車架上的快速夾持螺母和滾子組件7、折疊構(gòu)件8、中間車架9、前車架上的快速夾持螺母和滾子組件10、車頭11、前車座12、前車輪架13、前車座上的橫螺栓14、車輪15、輪椅推圈16、腳踏17、鏈輪18、鏈條19等組成。

中間車架結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。該中間車架為由中間軸1和分別位于中間軸兩端的套管2連接而成的工字型結(jié)構(gòu)，該折疊構(gòu)件可前后對稱折疊，減少了單車的存放空間。

后車輪架的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。上端為穿過中間車架一端的套管并與座包連接的座包軸4，該座包軸通過后車架上的快速夾持螺母和滾子組件（如圖1所示）可轉(zhuǎn)動地與中間車架一端的套管連接，后車輪架的中部帶有與后車座連接的支撐架3，下部前端設(shè)有與鏈輪連接的V形桿5，下部后端只設(shè)有一根與車輪連接的連接桿1，后車座上還安裝有橫螺栓2。當(dāng)自行車變輪椅時拆下橫螺栓，翻轉(zhuǎn)后車座，再通過橫螺栓把車籃與車座連起。同樣前車座上的橫螺栓也把車籃與前車座連起，這樣車籃就變成了輪椅的坐墊。

圖1 多功能折疊自行車的總體結(jié)構(gòu)及尺寸

圖2 中間車架結(jié)構(gòu)示意圖

前車輪架結(jié)構(gòu)與后車輪架結(jié)構(gòu)類似。上端為穿過中間車架一端并與車頭連接的車把軸，車把軸通過快速夾持螺母和滾子組件可轉(zhuǎn)動地與中間車架另一端的套管連接，前車輪架的中部帶有與前車座連接的支撐架，下部前端只設(shè)有一根與車輪連接的連接桿。前車輪架與后車輪架都采用單邊與車輪固定，以解決鏈條不能折疊的問題。

圖3 后車輪架結(jié)構(gòu)示意圖

多功能折疊自行車的車籃為梯形結(jié)構(gòu)，上口為400×400的正方形，下口為400×300的長方形，車籃的結(jié)構(gòu)如圖4所示。車籃包括呈梯形結(jié)構(gòu)的車籃框架13，車籃框架上安裝有可繞一邊轉(zhuǎn)動的上口蓋10，上口蓋的上邊在變形為輪椅時安裝有海綿坐墊9，并通過折疊構(gòu)件連接有背靠架7，海綿坐墊9、背靠架和車籃框架的表面上都裝有牛皮布6。上口蓋的下邊兩端在變形為輪椅時分別通過橫螺栓3和11與后車座4、前車座8連接；車籃底部的后端可轉(zhuǎn)動地安裝有一對連桿14，這對連桿的底端安裝有萬向輪1；車籃底部的前端安裝有可繞車籃底部翻轉(zhuǎn)的腳踏15，該腳踏設(shè)有可扣在車籃上口邊框的彈性掛扣。

前車座8、后車座4通過翻轉(zhuǎn)構(gòu)件及橫螺栓與前車輪架12、后車輪架2連接；車輪一側(cè)還安裝有便于手推的輪椅推圈。

以上所述的折疊構(gòu)件、快速夾持機(jī)構(gòu)以及翻轉(zhuǎn)構(gòu)件為大家所熟知，文中不再對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行贅述。

3 自行車變輪椅變推車的原理

圖4中雙點(diǎn)劃線所示的前車座8、后車座4，前車輪12、后車輪2以及車頭5為自行車變?yōu)檩喴螘r的變換位置。將自行車前車輪架12、后車輪架2上的快速夾持機(jī)構(gòu)松開，前車輪架、后車輪架相對回轉(zhuǎn)90°，松開前、后車座上的橫螺栓，將車座向上翻轉(zhuǎn)90°，并通過橫螺栓將前、后車座連接固定在車籃的上口蓋10兩側(cè)，前、后車座變成輪椅扶手。在車籃上放上海綿坐墊9，拉開背靠架7，車籃即刻變成輪椅坐墊。放下車籃上的萬向輪1和腳踏15，并將車頭5取下移至中間車架折疊處，車頭變成輪椅推手，自行車即刻變形成輪椅。

圖4 車籃結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)自行車作小推車使用時，只需把變成輪椅坐墊的上口蓋打開，車籃即刻變身為推車車籃。

4 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的多功能折疊自行車具有易于實(shí)現(xiàn)多功能變換的特點(diǎn)，可集自行車、輪椅、推車于一體，實(shí)現(xiàn)功能的多樣化；結(jié)構(gòu)比較簡單，無需其他繁雜的操作即可簡易地完成變形；可實(shí)現(xiàn)3次對稱折疊，其體積較小，便于攜帶。同時尺寸設(shè)計(jì)合理，可滿足1.4m～1.9m身高騎行者的使用要求。

［1］ 李翔.大型公共設(shè)施產(chǎn)生的自行車交通影響分析［J］.交通與運(yùn)輸，2004（6）：13.

［2］ 程憲春.折疊自行車設(shè)計(jì)研究［J］.包裝工程，2007，28（8）：161－163.

［3］ 蔣曼昱.折疊自行車設(shè)計(jì)探討［J］.包裝工程，2010，31（10）：16－19.

［4］ 陳懇.對折疊自行車設(shè)計(jì)和開發(fā)的思考［J］.中國自行車，2004（4）：24－25.

［5］ 陳懇.多功能提箱式折疊電動自行車［J］.中國自行車，2008（3）：31－34.

［6］ 白楊.折疊自行車變身購物車［J］.萬象奧秘，2010（11）：61.

［7］ 陶松橋.多功能折疊自行車設(shè)計(jì)研究與探討［J］.輕工科技，2012（7）：68－117.

［8］ 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.北京：高等教育出版社，1996.