CN101941494B - 一种车架补强及锁定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车架补强及锁定装置，包括车梁及座管，所述车梁可折叠为至少两段，铰接车梁各段的第一铰轴呈竖直方向设置，加强臂连接车梁与座管，所述座管设置有连接装置，所述加强臂前端铰接于车梁前段，加强臂尾端与座管之间通过连接装置连接，加强臂通过锁紧装置锁紧，使所述加强臂尾端被连接后的位置与自然连接初始位置相比向所述车梁上的第一铰轴一侧水平偏移。本发明车架补强及锁定装置能够快速折叠或打开车身、同时增强车梁强度、使车梁折叠对接面具有预紧力，稳定性好、结构简单、成本低。

Description

一种车架补强及锁定装置

技术领域

本发明涉及补强及锁定装置，特别涉及一种车架补强及锁定装置。

背景技术

折叠自行车已经非常流行了，目前较多的折叠车在车梁上使用折叠接头，在非使用状态可将车梁折叠为两前后段，在使用状态，通过折叠接头上的锁定装置锁紧前、后段车梁，如在中国专利CN200420093887.5以及CN01255435.9所公开的折叠接头，都是当前普遍应用的自行车折叠接头。本申请人之前申请的专利申请号为CN00260163.X的文件中，公开了一种“单梁折叠自行车折叠接头的加强机构”，在其实施例二中，使用加强臂连接车梁与座管，其目的仅仅能够加强车梁，原先的折叠接头及接头锁定装置仍然需要使用，另外还需要在座管上增加固定座，在正常使用折叠车时，需要锁紧车梁折叠接头的步骤，锁紧座管束环的步骤，以及将加强梁扣合于座管固定座的步骤，这样，步骤较多，显得较繁琐，不能快速打开或折叠自行车。

另外，在申请号为CN200510025883.2的文件中，公开了一种“折叠自行车”，如图1，该折叠车在平行于前后轮辐的平面内进行折叠，其铰轴成水平方向，其折叠接头开口朝上，折叠接头上设置枢轴211，该枢轴上安装连接杆2，该连接杆搭接于C型扣22，并水平方向锁紧。其连接杆2及钩爪213在被锁紧后并不发生任何水平方向的位移。该方案的缺点在于，在车梁的折叠接头扣合方向上，连接杆2并没有任何预紧作用力，在骑行状态，由于路面的颠簸或其它冲击力作用下，连接杆2一旦往上窜动，车梁将断开，将引起极大的不安全因素，因为连接杆2向上窜动时受到的阻力，仅仅是水平方向锁紧所产生的摩擦力，这导致安全系数非常低。并且，其枢轴211设置于前车架11的结合面上，对车架结合面所产生的锁紧作用相当有限。此外，C型扣22在骑行状态是活动的，容易沿着座管滑动，更加导致连接杆2松脱，不安全。

如何既能加强车梁强度又能使用较少的步骤打开或折叠自行车，已成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种能够快速折叠或打开车身、同时增强车梁强度、使车梁折叠对接面具有预紧力，稳定性好、结构简单、成本较低的车架补强及锁定装置。

本发明是这样实现的：一种车架补强及锁定装置，包括车梁及座管，所述车梁可折叠为至少两段，铰接车梁各段的第一铰轴呈竖直方向设置，加强臂连接车梁与座管，所述座管设置有连接装置，所述加强臂前端铰接于车梁前段，加强臂尾端与座管之间通过连接装置连接，加强臂通过锁紧装置锁紧，使所述加强臂尾端被连接后的位置与自然连接初始位置相比向所述车梁上的第一铰轴一侧水平偏移。

所述的锁紧装置为偏心锁紧部件，所述加强臂尾端通过偏心锁紧部件锁紧，所述加强臂尾端在锁紧部件力的作用下产生位移。

所述锁紧部件包括拉杆、螺母、偏心手柄，所述拉杆贯穿所述连接装置的夹头，拉杆一端设有螺母，另一端设置偏心手柄，所述加强臂尾端具有挂钩，所述挂钩钩住所述拉杆并被锁紧固定。

在自然连接初始位置，加强臂尾端中点偏离车梁中心线，所述加强臂尾端中点与所述车梁上的第一铰轴分别位于车梁中心线的异侧。

连接装置与座管束环为一体式装置，二者合二为一成一个束环体。

所述束环体设有两个所述的夹头，两个所述夹头的平面偏离束环体中心，所述束环体设置有加强耳，所述加强耳平行于所述夹头，所述加强耳与所述夹头分别位于束环体中心的两侧。

连接装置包括前盖及后盖，所述前盖与后盖间通过螺钉连接锁紧，所述前盖上设置有夹头。

所述车梁为三段，且设置有两个平行的第一铰轴，在折叠状态下，车梁中段的轴向方向基本垂直于车梁前段及后段轴向方向。

本发明车架补强及锁定装置结构简单，易于用户操作，各段车梁对接面仅铰接，无需锁定装置及相应锁定操作步骤，大大节约了时间；加强臂尾端被锁紧后的位置与自然连接位置相比向车梁上的第一铰轴一侧水平偏移，达到锁紧前、后段车梁，并且其成为车架“前三角”的“上管”，大大加强单梁车架的负载强度，一举两得。在连接装置与座管束环为一体式的结构中，锁紧部件同时锁紧加强臂后端及座管上、下段，一个动作完成了两项锁紧任务，使得整车的折叠及打开更迅速，实现了折叠车的易折、易用、快速的理念。另外，在三折车中，折叠后该车梁中段的方向基本垂直于车梁前段及后段，在三段车梁中整车折叠后的整体长度得到进一步的缩减，从而使得包装箱的尺寸得到缩减，节约了包装材料、更加环保，同时节省空间，易于放置。

附图说明

图1为在先技术示意图；

图2为本发明车架补强及锁定装置第一实施例示意图；

图3为本发明车架补强及锁定装置第一实施例另一个角度的示意图；

图4为本发明车架补强及锁定装置第二实施例示意图；

图5为本发明车架补强及锁定装置第二实施例另一个角度的示意图；

图6为本发明车架补强及锁定装置加强臂打开示意图；

图7为本发明车架补强及锁定装置折叠接头打开示意图；

图8为本发明车架补强及锁定装置第二实施例另一种加强臂示意图；

图9为本发明车架补强及锁定装置第三实施例示意图；

图10为本发明车架补强及锁定装置折叠接头凹凸示意图；

图11为本发明车架补强及锁定装置的座管束环爆炸图；

图12为本发明车架补强及锁定装置的另一种座管束环爆炸图；

图13为本发明车架补强及锁定装置的第四实施例加强臂锁紧示意图；

图14为本发明车架补强及锁定装置的第四实施例加强臂放开示意图；

图15为本发明车架补强及锁定装置的第四实施例车架折叠后示意图；

图16为本发明车架补强及锁定装置的第五实施例示意图；

图17为本发明车架补强及锁定装置的第五实施例另一示意图；

图18为本发明车架补强及锁定装置加强臂连接的另一示意图；

图19为本发明车架补强及锁定装置的锁紧装置另一例示意图；

图20为本发明车架补强及锁定装置的锁紧装置另一例示意图。

具体实施方式

下面结合图2至图20对本发明车架补强及锁定装置做进一步详细说明。

如图2、3，为本发明第一实施例，车架包括车梁1、座管3、头管5，座管3设置有连接装置32，座管3顶管设置有座管束环6，该座管束环6用来束紧座管3及支撑座椅的上段座管，该上段座管在图中未示出。车梁1包括车梁前段11及车梁后段12，所述两段车梁通过第一铰轴81铰接，车梁前段11焊接有头管5，车梁后段12焊接于座管3以及焊接有五通。加强臂2连接车梁前段11及座管3。座管3上设置的连接装置32可以是固定焊接于座管3的固定座，或者是套设于座管3的束环。所述第一铰轴81平行于由车梁1及座管3所构成的平面，特别地，当车辆放置于水平面时，其车梁的第一铰轴81大致垂直于水平面。所述加强臂2前端铰接于固定在车梁前段11向两侧横向伸出的第二铰轴7，可以直接将加强臂铰接固定，也可以在加强臂前端设置连接片24、25，通过该连接片连接第二铰轴7与加强臂。所述加强臂2两臂前端的横向间距大于车梁横向宽度，这样，加强臂可以承受更大的弯矩力作用而不易变形，从而加强了稳定性。连接装置32上设有横向拉杆62，该拉杆62一侧设置有螺母65，另一侧设置有偏心手柄63。加强臂2的尾端设置有挂钩23，该挂钩23钩住连接装置32上设置的横拉杆62并被夹紧固定。

具体为，先将车梁1的前、后段11、12对接，将加强臂2尾端挂钩23自然钩住，加强臂2及连接装置32整体设置于车梁1的上侧方，旋紧偏心手柄63，产生一个拉力F，方向如图2、3中所示，迫使加强臂2尾端朝车梁上的第一铰轴81一侧移动，这样，加强臂2整体以其前端为基点，产生一个如图所示的力矩M。车梁的第一铰轴81设置于手柄63同侧，这样，在车梁上的第一铰轴81的另一侧本来是无锁定装置而自然对接的，在力矩M的作用下，可以更稳定的扣合，在车辆骑行中不易松开。在自然连接初始位置，加强臂尾端中点偏离车梁中心线，该加强臂尾端中点与车梁上的第一铰轴分别位于车梁中心线的异侧，这样，可以使加强臂尾端被锁紧时，其尾端中点基本处于车梁中心线上。相对于现有技术而言，本发明的前后车梁11、12只需在一侧铰接，另一侧无需设置锁定装置，减少了构件同时节约了成本，另外，也减少了一个通过车梁锁定装置锁定的动作，节约了操作时间。此外，现有技术中，车梁具有铰接及锁定装置，而加强臂尾端仅钩住连接装置32，无其它固定装置，在车子骑行过程中，当路面上下颠簸时，容易使挂钩脱离连接装置32，这样不能保证其加强臂的加强作用。

拉杆62的一侧设置螺母65，另一侧设置偏心手柄63，该偏心手柄63也可以用一个普通螺母取代，旋紧该螺母同样可以拉紧拉杆，锁定加强臂尾端23，同样可以达到效果，只不过用偏心手柄操作起来更方便些而已。

此外，如图2、3所示加强臂2及连接装置32整体设置于车梁1的上侧方，也可以根据需要将加强臂2及连接装置32整体设置于车梁1的下侧方，该实施例同样可以达到本发明的目的，只是方向及位置颠倒，在此不再赘述。

第二实施例中，如图4、5、6、7、8所示，车梁包括车梁前段11及车梁后段12，两段车梁通过折叠接头8铰接，车梁前段11焊接有头管5，车梁后段12焊接于座管3以及焊接有五通4。加强臂2连接车梁前段11及座管3。连接加强臂2尾端与座管3的连接装置是一个束环6，该束环套接于座管3。本实施例中的连接装置是实施例一中的连接装置32与座管束环6合为一体的情形，该结构可以省略一个束环，进一步降低成本，同时减少操作步骤，但是其制造精度要求略高。当然，也可以做成两个束环的结构，即一个束环用来连接加强臂，另一个束环依旧用来束紧上、下节座管，该结构同样稳固，制造精度要求不高。

本实施例中，所述加强臂2前端为“∩”型臂或“Λ”型臂，两个臂21、22分别铰接于固定在车梁前段11向两侧横向伸出的第二铰轴7，可以直接将加强臂铰接固定，也可以在加强臂前端设置连接片24、25，通过该连接片连接第二铰轴7与加强臂。所述加强臂2两臂21、22前端的横向间距大于车梁横向宽度，这样，加强臂可以承受更大的弯矩力作用而不易变形，从而加强了稳定性。加强臂2的尾端设置有挂钩23，所述挂钩23钩住偏心快锁的快锁拉杆62并被夹紧固定。

座管3的顶端设置有管缝31，同时还设置有座管束环6，该座管束环6的夹头611、612通过偏心快锁锁紧，该偏心快锁包括快锁拉杆62、快锁手柄63、芯轴64、螺母65，所述快锁拉杆62贯穿束环体的夹头611、612，快锁拉杆一端套有螺母65，另一端设置快锁手柄63。通过座管束环6及偏心快锁可以实现支撑座椅的上截座管的伸缩或固定，以在折叠状态下减少车身高度。本实施例中的快锁拉杆62比一般的拉杆稍长，其目的是留出位置固定挂钩23。当自行车需要骑行时，需要操作的步骤是，对接车梁前段11及车梁后段12，将加强臂后端挂钩23钩住拉杆62，同时将上截座管拉伸到合适的长度，最后通过偏心快锁锁紧即可。车梁前、后段的第一铰轴81设置于手柄63同侧，挂钩23在被手柄拉紧后，朝向第一铰轴81一侧偏移，从而产生力矩M的作用，使车梁上的第一铰轴81相对的另一侧结合更加紧固。所述第一铰轴81平行于由车梁1及座管3所构成的平面，特别地，第一铰轴81垂直于水平面。

上述本发明装置及操作与现有技术及操作的区别在于：在现有技术中，车梁前段11与车梁后段12铰接，同时通过接头锁定装置锁紧，而本发明的装置省去了接头锁紧装置，节约了成本费用，更重要的是，现有技术中接头锁定装置一般通过操作手柄锁定，某些车型上，操作手柄尾端通过另一个挂钩挂住，防止手柄转动导致车梁解锁的断开，那么一般需要一到两个操作步骤来完成车梁的锁紧，在本发明装置中，车梁仅需铰接，不需要车梁锁定接头及手柄，同时也省去了该锁紧的操作步骤，缩短了时间。本发明中，加强臂后端挂钩23钩住拉杆62，通过偏心快锁手柄63一个动作可以同时锁紧加强臂以及上、下座管，该装置既加强了车身强度，又大大缩短了折叠时间。

第三实施例中，如图9所示，车梁前段11上侧设置有基座9，基座9具有两个凸耳，所述加强臂2前端通过第三铰轴91铰接于所述两个凸耳之间。加强臂2后端与座管之间通过座管束环连接并用偏心快锁锁紧。车梁前、后段的第一铰轴设置于偏心快锁手柄同侧。

如图10所示，车梁前段11及车梁后段12通过折叠接头8的第一铰轴81，可以相互转动。车梁前段11及车梁后段12的对接面可以设置凹凸配合的接合面，这样，可以防止骑乘时接头的错动，从而增加车梁的稳定性，例如，可以在一侧设置凸头82，在另一侧设置相配合的凹槽，图10所示为竖向配合凸头及凹槽，可以防止车身左右的错动，当然也可以设置横向配合的凹凸面，可防止骑乘路面颠簸导致的车梁上下错动。或者可以在车梁的一个结合面设置整体凹槽及包边，可将另一接合端包住。

如图11，为座管束环及偏心快锁的示意图，快锁拉杆62贯穿束环体的夹头611、612，束环体的两个夹头的平面偏离束环体中心，这样可以使加强臂的挂钩23在方位上布置更合理，束环体设置有加强耳613，可以改善相关部件受力状况，使对挂钩23的锁紧更可靠，所述加强耳613平行于所述夹头，所述加强耳与所述夹头分别位于束环体中心的两侧。挂钩23钩住夹头612与加强耳613之间的快锁拉杆62部分。扳动手柄63，可使拉杆62朝向右侧移动，松开手柄，则拉杆62左移。

所述加强臂尾端被锁紧后的位置与自然连接位置相比会向锁紧部件一侧偏移，锁紧部件与车梁上的第一铰轴81同侧，其目的也是为了使车梁前后段结合更紧密、可靠，所述偏移的合理距离需要综合考虑加强臂的长度、加强臂的材质等因素，一般取2mm-8mm为佳。

如图12，连接装置包括前盖6101及后盖6102，该前盖及后盖扣合抱住座管，该前盖与后盖间通过螺钉66连接锁紧。该前盖6101上设置有夹头612、613，快锁拉杆62贯穿束环体的夹头，拉杆一端设有螺母65，另一端设置偏心手柄63，所述加强臂尾端的挂钩钩住该拉杆62并被锁紧固定。由于制造误差问题，加强臂尾端的挂钩与拉杆62可能不能够较好的配合，而本方案中，可以上下调节连接装置在座管的位置，在完美的配合位置上，将连接装置通过螺钉锁死于座管，这样，可以抵消加工、制造误差，顺利实现本结构装置的功能。

如图13-15，为第四实施例，所述车梁分为三段及以上，现以三段车梁为例说明，车梁1包括车梁前段11、车梁后段12以及车梁中段13，所述前段11与中段13之间，以及中段13与后段12之间分别设置有第一铰轴81，所述两个第一铰轴81平行设置于车梁1同侧。加强臂2两臂前端连接于车梁的水平向第二铰轴7上，所述加强臂2两臂前端的间距大于车梁1的横向宽度，这样，当加强臂2的挂钩端在手柄拉动下，朝第一铰轴81一侧水平移动时，可以产生更大的弯矩作用，从而，对三段车梁的结合面产生一个更大的预紧力，该预紧力使车辆在骑行中，车梁具有非常好的稳定性，车梁结合面不会断开，同时，加强臂2连接着座管与车梁，这种结构对车梁本身的强度也是一个非常大的提升。加强臂挂钩与座管连接的特征与前述实施例相同，不再赘述。

如图15，在折叠状态，车梁中段13的位置处于车梁前段11、车梁后段12的同侧，该车梁中段13的方向基本垂直于车梁前段及后段，这样，在两段车梁的折叠自行车中的部分车梁长度，现在在三段车梁中得到进一步的缩减，从而使得包装箱的尺寸得到缩减，节约了包装材料、更加环保，同时节省空间，易于放置。

在上述各实施例中，有一个共同特征，加强臂在被锁紧时，均受到一个力的作用，该力由手柄锁紧产生，该力使加强臂的挂钩端产生一个水平位移，该位移是朝着车梁上的第一铰轴一侧移动的。这种位移使车梁结合面产生预紧力，不易松开且加强车梁，这也是本专利区别于在先公开CN200510025883.2的一个显著特征。上述各例中，锁紧手柄与车梁上的第一铰轴位于车梁同一侧，该手柄锁紧后对加强臂的挂钩产生一个拉力作用，迫使该挂钩端朝车梁上的第一铰轴水平位移，这仅是举例说明；当然，也可以依据需要将锁紧手柄与车梁上的第一铰轴分别设置在车梁异侧，即，该手柄锁紧后对加强臂的挂钩产生一个推力作用，这种结构改变对机械领域人员很容易从上述实施例中推知，在此不赘述。

如图16、17，第五实施例，加强臂2前端为“∩”型臂或“Λ”型臂，该加强臂尾端连接于座管上的连接装置，在靠近第一铰轴81一侧的加强臂22分为两段221与222，该两段加强臂间设置有间隙并安装偏心锁紧装置。在该加强臂尾端搭接于座管上的连接装置后，通过扳动偏心手柄63来拉近加强臂两段221与222之间的间隙，该加强臂尾端在力的作用下同样会略微向第一铰轴81一侧偏移，从而对车梁折叠面形成锁紧力。

如图17，将上述偏心装置换为螺母同样可以实现。该两段加强臂间设置有间隙并且两段221与222在间隙处的端部设置螺纹，通过旋转螺母67来拉近间隙。

如图18，在实施例一至实施例五的基础上，加强臂2尾端不是挂钩与拉杆的配合，而是凸头232与可转动盒68的配合。在加强臂2尾端设置凸头232，偏心锁紧装置的拉杆62上设置可转动盒68，该转动盒在前端设置开口以容纳凸头232。在需要折叠自行车时，将转动盒68向上翻转，凸头232随之向上转并脱出转动盒68的开口。

如图19-20，加强臂尾端与座管之间通过连接装置连接，加强臂通过锁紧装置锁紧，使所述加强臂尾端被连接后的位置与自然连接初始位置相比向所述车梁上的第一铰轴一侧水平偏移。该锁紧装置是一个螺母和螺钉，加强臂尾端被连接后，通过扳手工具622转动螺钉的螺帽621，使加强臂尾端朝第一铰轴一侧水平偏移，从而使车梁接头对合面产生预紧力。

另外，在上述各实施例中，在加强臂后端连接于座管的状态下，所述车梁各段的接合面方向与加强臂2的夹角为80度至100度范围内时，可以使得加强臂2能够承受较大的弯矩作用；特别地，当车梁前段11与车梁后段12的接合面方向与加强臂2基本垂直时，为最佳方案，但是实际情况中要考虑车身折叠后的干涉问题，以及座管束环锁紧位置到车梁的高度差等问题，前述接合面方向与加强臂2的夹角并不一定能达到90度。“

在上述各实施例中，车梁的第一铰轴81大致垂直于水平面，其目的是在折叠自行车前、后各段时，前、后车轮的底端均在贴地面内转动，从而由地面支撑车子的重量，使用者可以很方便、省力的完成折叠或打开的过程。而在先公开CN200510025883.2中，其铰轴水平横向设置，折叠时，前后轮在垂直于水平面方向转动，需要使用者向上提起车架完成折叠，费力且不方便，尤其对未成年人更是如此。

本发明所述车架补强及锁定装置，不仅适用于折叠自行车，同时也适用于三轮车、小型摩托车等车梁折叠机构中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种车架补强及锁定装置，包括车梁(1)及座管(3)，所述车梁可折叠为至少两段，铰接车梁各段的第一铰轴(81)呈竖直方向设置，加强臂(2)连接车梁与座管，所述座管设置有连接装置，其特征在于：所述加强臂前端铰接于车梁前段(11)，加强臂尾端与座管之间通过连接装置连接，加强臂通过锁紧装置锁紧，使所述加强臂尾端被连接后的位置与自然连接初始位置相比向所述车梁上的第一铰轴一侧水平偏移。

2.根据权利要求1所述的车架补强及锁定装置，其特征在于：所述的锁紧装置为偏心锁紧部件，所述加强臂尾端通过偏心锁紧部件锁紧，所述加强臂尾端在锁紧部件力的作用下产生位移。

3.根据权利要求2所述的车架补强及锁定装置，其特征在于：所述锁紧部件包括拉杆、螺母、偏心手柄，所述拉杆贯穿所述连接装置的夹头，拉杆一端设有螺母，另一端设置偏心手柄，所述加强臂尾端具有挂钩，所述挂钩钩住所述拉杆并被锁紧固定。

4.根据权利要求1所述的车架补强及锁定装置，其特征在于：在自然连接初始位置，加强臂尾端中点偏离车梁中心线，所述加强臂尾端中点与所述车梁上的第一铰轴分别位于车梁中心线的异侧。

5.根据权利要求1所述的车架补强及锁定装置，其特征在于：所述加强臂前端为“∩”型臂或“Λ”型臂，两个臂分别铰接于固定在车梁前段向两侧横向伸出的第二铰轴(7)。

6.根据权利要求5所述的车架补强及锁定装置，其特征在于：所述加强臂两臂前端的横向间距大于车梁横向宽度。

7.根据权利要求5所述的车架补强及锁定装置，其特征在于：靠近第一铰轴(81)一侧的加强臂分为两段，该两段加强臂间设置有间隙并安装所述的锁紧装置。

8.根据权利要求1所述的车架补强及锁定装置，其特征在于：所述车梁前段上侧设置有基座，基座具有两个凸耳，所述加强臂前端通过第三铰轴(91)铰接于所述两个凸耳之间。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的车架补强及锁定装置，其特征在于：所述连接装置与座管束环(6)为一体式装置，二者合二为一成一个束环体。

10.根据权利要求9所述的车架补强及锁定装置，其特征在于：所述束环体设有两个所述的夹头，两个所述夹头的平面偏离束环体中心，所述束环体设置有加强耳，所述加强耳平行于所述夹头，所述加强耳与所述夹头分别位于束环体中心的两侧。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的车架补强及锁定装置，其特征在于：所述连接装置包括前盖及后盖，所述前盖与后盖间通过螺钉连接锁紧，所述夹头设置于所述的前盖上。

12.根据权利要求1至8中任一项所述的车架补强及锁定装置，其特征在于：所述车梁为三段，且设置有两个平行的第一铰轴，在折叠状态下，车梁中段(13)的轴向方向基本垂直于车梁前段(11)及后段(12)轴向方向。

13.根据权利要求1至8中任一项所述的车架补强及锁定装置，其特征在于：所述加强臂尾端被连接后的位置与自然连接初始位置相比向所述车梁上的第一铰轴一侧水平偏移的距离为2-8mm。

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