CN1224392A - 自行车用的练习平衡轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在自行车(10)上可拆卸地加装辅助侧轮的侧轮连接装置(18)。该侧轮连接装置包括一折成所需形状,即,形成一螺旋扭曲弹簧(22)的单一结构杆,在自然无偏压状态时,弹簧杆的第一及第二端互相大致成直角地伸长。弹簧的第一端(20)是倒U型,用其弯曲部以切线方向卡合自行车的后轮轴(14),而调节至相对于自行车呈垂直位置后可固定。弹簧杆的第二端(24)可转动地卡合辅助侧轮,从而充当其轴。两端靠螺旋弹簧可成角度地互相移动。因此,使用中,两辅助侧轮(装设于后车轮之一侧及另一侧)及后车轮如有骑车人骑乘时,总是保持与地面接触而分别完成其各自的作用。本发明的新颖之处在于侧轮连接装置结构简单,正如上所述,该连接装置由一单一结构杆所作成。

Description

自行车用的练习平衡轮

发明领域

本发明涉及自行车的连接装置，特别是用以控制在不平地面上动态横向不稳定的练习轮组合件或是辅助侧轮组合件。

发明背景

业内人士都知道，技术上为控制自行车动态横向不稳定，在自行车后轮轴可加设一对可拆除的辅助侧轮。确实，自行车是一种靠增加车速而提高其动态稳定性的车辆；低速时，很难维持横向稳定性，尤其对不熟练操作自行车的小孩或其他的人。当遇着正在初步学习脚踏的小孩以及骑车时不稳的人时，就很需要这种辅助侧轮。

现有的许多辅助侧轮存在的问题是用包括刚性连接装置的装置把它们装在传统自行车上。这种刚性连接装置是有缺点的，因为地面的不平往往会引起一侧轮比相对另一侧轮升高于地面而使自行车产生不该有的不稳定性。另一方面，后车轮会比地面升高而骑者会暂时失去推进力。此外，当自行车及骑车人转弯时，车辆的稳定性会再次受到破坏，因为有侧轮的刚性连接装置，自行车不能倾斜。

有些专利在自行车和辅助轮之间设置悬挂装置解决了这个问题。

1996年授权给RAINEY的美国专利5,942,354公开了装在一盘簧端部的练习轮，而该盘簧装在后车轮轮轴的每一侧。盘簧轴线互相成一线并向下偏置，而与后轮轴平行，由于盘簧可向上移动，练习轮可被抵抗弹簧作用而向后拉。RAINEY所公开的装置的缺点是因不平地面引起的摩擦会使一轮向后被拉而抵抗向前移动，使自行车打转。

1948年授予MOLLER的美国专利2,450,979公开了一种盘簧悬吊系统，用于在自行车后轮轴上装设辅助轮组合件。辅助轮轴以互连结辅助轮轴及自行车齿轮轴的L型托架保持由后者向下偏置。辅助轮的轮轴以向上及向内倾斜的可调长度的盘簧件与自行车后轮轴可移动地彼此连接。因为长盘簧和两轮轴之间的夹角值，辅助轮轴相对自行车后轮轴的横向倾斜游隙限于狭小范围。MOLLER的装置因由多个散零件组成，因而造价昂贵且易于损坏。

1954年授予MEIER的美国专利2,793,877公开了一种靠着一L型平弹簧片装在靠近自行车后轮处的一辅助轮。L型弹簧片的垂直脚及一个第二刚性L型片的垂直脚都固定于自行车后轮轴上。位于柔性片的横向轮轴之上的刚性片的横向脚用可调长度的垂直件连接于该柔性片横向脚上，且可移动。而且，辅助轮轴和自行车后轮轴之间的角度游隙在MEIER系统上极为有限，这是由于辅助轮轴运动被限定于对刚性L型片(和自行车后轮轴平行)的水平脚的向下运动。使用片弹簧需要设第二刚性片及脚来防止片弹簧在水平面上向前后移动。

在上述两专利中，辅助轮起到了作用，但它们需要多个零件装设在自行车侧轮上(如托架等，心轴等，弹簧，等等)，因此很复杂。由于所包含的零件数量多，使装设侧轮更复杂，而很有可能因相同理由会发生故障损坏。此外，辅助轮用的弹簧调节装置不是向上调就是向下调，不能两者都调。而且，无论是MOLLER的还是MEIER的文献都无法使骑车人有效地应付特殊地面，在那种地面上自行车主后轮会卡住路上槽穴，而双辅助轮留在高地面上；好像这种场合中自行车主后轮会由地面稍稍升高减小地面牵引力。

发明概述

本发明的一个目的是给自行车提供一种辅助轮组合件，使自行车稳定于直立位置，特别是在低速时。

本发明的另一个目的是使辅助轮组合件包括弹簧连接装置，以使每个辅助轮都能恒久接触地面。本发明的一个重要目的是提供将侧轮可拆卸地装在自行车上的连接装置，该装置结构简单，易于装设于自行车上，且易于从其上拆下。

本发明还有一个目的是使把侧轮可拆卸地装设于自行车的连接装置由单一结构件组成。

本发明的一个重要特点是给自行车提供一辅助轮组合件，包含弹簧装置，可使辅助轮相对于自行车主轮进行上和下角度的调节。

本发明的另一重要特点是增加装有辅助轮的自行车在操纵上的安全性。

按照本发明的目的，提供了一个辅助轮组合件，装设于自行车后轮轴上，以提供自行车的动态横向稳定性，一对轮组合件适用于后轮轴相对的横向侧，而每个轮组合件包括：一辅助轮；一托架；可拆卸的横向固定托架于后轮轴的固定装置；及一连接件，它包括可连接于托架上的垂直部分，一中间螺旋状弹簧部分及和后轮轴平行的水平心轴部分，装设于心轴部分末端的辅助轮，其中螺旋状弹簧部分包括至少1

圈紧绕弹簧，而其纵向轴线朝自行车向前方向延伸，这样辅助轮在绕在螺旋状弹簧部分的纵轴旋转的同时可自由地垂直移动。

最好，连接装置由一单一异型结构杆作成，螺旋弹簧部分向前卷绕，从而使心轴部分以弹簧部分支承而不会向后移动。最好，弹簧部分包含大约2

圈。心轴部分自然地由水平面向下呈5°延伸(即垂直部分和心轴部分间的角度为95°)，这样，给辅助轮施加重量时，弹簧部分弯曲而心轴向上朝水平面移动。

最好，可设有轮调节装置，用于调节辅助轮在心轴上的位置，以应付体重不同的骑车人。轮调节装置可含有嵌合在心轴部分上可滑动的一套管，而辅助轮可旋转地装设在套管上。还可设有高度调节装置，和托架及固定装置合作改变后轮轴和心轴之间的距离而适合后轮尺寸不同的自行车。该连接装置的上垂直部可含有一倒U型杆，具有拧至后轮轴轴螺栓上的螺帽的固定装置，及具有和螺帽合作可拆卸地夹住U型杆的托架组合件的托架。套管可滑动地装设在心轴上，且可设有一锁紧装置，以可调地沿心轴把辅助轮锁于一选定位置。锁紧装置可含有一设定螺纹件，啮合卡入套管内相匹配的横向螺孔中。

本发明也提供要装于自行车后轮轴的辅助轮组合件，提供自行车以横向动态稳定性，一对那种轮组合件适用在后轮轴相对横向侧，每个轮组合件含有一辅助轮；一刚性外托架；一后轮轴固定螺帽，用于可拆卸地横向固定托架于后轮轴上；和一连接装置，它含有由单一异型结构杆做的上垂直倒U型部分，适于夹在托架及保持后轮的自行车的齿之间，后轮轴位于U型部内；还有与后轮轴平行的下水平心轴，辅助轮装在心轴末端上，而上垂直部可装设在自行车上一定范围的位置上而提供了应付不同后轮直径的可调安装。固定轮轴螺帽可含有一快速拆卸机构。

附图简述

下面参照附图详细说明本发明的一个优选实施例，以更好地了解本发明，附图中：

图1是本发明的具有一对辅助轮及轮连接装置的自行车的部分端视图；

图2是具有图1的辅助轮的自行车后部的部分侧视图；

图3及图4分别是本发明的螺旋弹簧的前视及侧视图；

图5是类似图1的视图，但示意地指出甚至自行车有负荷时，无具有处理不平地面的悬吊装置的现有技术的辅助轮；

图6类似于图5，但表示的是现有自行车悬吊装置如何提高自行车的稳定性；

图7是本发明的一第二实施例的部分剖面图，更详细显示设在心轴的可调辅助侧轮连接装置。

实施例详述

图1及2示出的是一辆传统自行车10，它包括刚性车架11，靠轴14于地面G上支承着一后轮12。

自行车10装有一对辅助侧轮16，其直径比后轮12的小。侧轮16位于后轮12的两侧。侧轮16可旋转地装设于对应的辅助轮连接装置18上，而连接装置18可拆卸地固定于自行车10的轮轴14的相对末端上。因此，弹簧连接装置18将辅助侧轮16连设于自行车架11上。

图3及4显示每个侧轮连接装置18有一细长的上倒U型端20，一中间螺旋弹簧22和一下辅助轮心轴末端部24；螺旋弹簧22的螺旋轴相对于弹簧件18的每脚20及24也横向伸开。如图4所示，所有件20,22,24在其端视图中几乎位于同一平面上，但在自然无偏压状态下的平面图(图3)中形成L型。所以，螺旋弹簧22可使脚20及24互相移近及移开。图3显示螺旋弹簧22在放松或无偏压状态时的轮连接装置18，而其中脚20及24大致彼此形成直角，较好是95°。在图3的放松状态时，螺旋弹簧22会使脚20及24强制地互相移动靠近，或是强制地使脚20及24移动远离，但加在脚20和/或24上的强制偏压一旦松开，该弹簧就会使脚20及24回复至图3所示95°夹角状态。脚20及24之间的角度范围在85°至100°较好。最好，心轴部24在螺旋弹簧22前面，以防止心轴24向后弯曲。

侧轮连接装置18用一折成所需形状的单根结构杆制成。实际上，U型端20及辅助轮心轴24一体地形成螺旋弹簧22的两端，所以侧轮连接装置18因其结构简单而易于构成及装设。

弹簧连接装置18的倒U型部20是设在自行车轮12的旁侧，并与之大致平行，所以后轮轴14的车有螺纹的末端部14a自由地卡在U型部20的两侧脚20a、20b之间而横向向外穿过U型部20的平面(见图1)。

大致上平的托架26有一轴孔26a，轴端14a穿过轴孔26a把托架26平平地装设于U型部20的外侧。然后，螺帽27拧在轮轴末端部14a上而把U型部28横向安装在轮轴14上并使之与轮12平行。可了解，轮连接部20的弯曲部20c和轮固定轴14之间的垂直距离是后轮12的直径的函数而可调节，从而适合不同尺寸的自行车。

托架26最好具有大致呈C型的剖面，并含有细长内槽部分用于在周向部分卡合U型部20的侧脚20a,20b，以便将U型部20夹牢于托架26和车主架11的平行架结构28之间。所以侧轮连接装置18可拆卸地安装在自行车10上。这样，松开螺帽27，然后在托架26和架28之间滑动侧轮连接部20就可调节侧轮连接装置18相对于后轮12的高度。找到所需相关位置后，再装上并拧紧螺帽27。

每个侧轮16可旋转地自由装设于相应心轴24靠近其外端处，并具适当力臂长，如图1～2所示，两个横向隔开的螺帽23及25可拆卸地啮合心轴24，在其间形成一间隙使轮16的轴毂16a卡合其中并可自由旋转。可拆卸的安装螺帽23及25之间的间隙应该足够小，以防止轮16由其垂直于心轴24的运转面意外地部分倾斜。侧轮16和螺旋弹簧22之间距离较长，就会引起施用扭力于弹簧22的力臂就较长，这就会很容易地使侧轮16向上，因为施于心轴24近外端的力比施于心轴24近螺旋弹簧22的扭矩要在螺旋弹簧22中产生的扭矩要大。所以较好是将侧轮置于近心轴24的末端，以消除螺旋弹簧22具有较多圈的必要或是选用固有弹性较大材质构成轮连接装置18的必要。

使用时，设定相对后轮12的连接装置18的高度最好如图1所示，使后轮12比地面稍高，这时没有骑车人在自行车10上。所以在大部分场合下侧轮16一直和地面G接触，因自行车重量引起螺旋弹簧22在侧轮16上施加连续向下压力。当骑车人骑在自行车10上时，把其体重加到自行车重量上，螺旋弹簧22会变形使后轮12接触地面G。这样，螺旋弹簧22中的扭矩会使二弹簧脚24及28互相靠近，由95°至90°，对侧轮16给与适当向下压力而使之一直接触地面G，而后轮12也会维持和地面G接触而推进自行车10。

假使地面G不平，侧轮16可向上或向下移动而补偿地面的不平，而骑车人体重及螺旋弹簧22的作用总保持三后轮12,16,16接触地面。

从图5及6可以看出，甚至低车速或静止状态时，本发明如何改善车的横向稳定性及地面索引力，因为不管地面如何不平，车后轮总是可靠地保持与地面接合。而且，因辅助轮和主轮轴之间无第二连结件--如在“发明背景”中所讨论的现有技术专利那样--辅助轮的圆的游隙是相当大的。确实，在地面倾斜度大时，没有任何东西会阻碍辅助轮16在连接弹簧的螺旋部分22周围向上移动至一靠近主轮轴14的位置而几乎垂直于主轮12所在的平面。宽范围的调节正是辅助轮16的优点。

图7所示为本发明的第二实施例，其中侧轮16的轮毂16a可回转地设在套管30上，而套管30沿着侧轮心轴24的长度方向可滑动调节(如箭头所示)。套管30沿着心轴靠一预设的螺丝32可固定在一特别的轴线位置，而螺丝32插在套管30上与之一体的放大末端部30a的相应螺孔34中，一内凹盖36安在轴24的外端，防止偶然断伤，并在调节侧轮16或使用中螺丝32没有拧紧时防止侧轮16滑离心轴24。

具有预设的螺丝32的侧轮16的位置可调的目的，是要设定侧轮16和螺旋弹簧22之间所需力臂长度。这可调力臂长度是有利的，因这样可使体重不同的骑车人使用具有侧轮16的自行车。确实，骑车人体重加在自行车时一定够使后轮12保持接触地面并给与后轮12有效车轮索引力。体重轻的骑车人比体重重的需要较长力臂长度，才对螺旋弹簧22施所要扭矩，使后轮12接触地面G。这样就可调节辅助侧轮16适合不同骑车人得到侧轮16最大效率。可了解的是，在心轴24上可做刻度尺表示骑车人体重，这样就容易找出侧轮16的所要位置。

这样的辅助轮组合件会增加骑车人的安全性，使他感到更有信心而更快学会如何运转操作自行车。

连接件20,22,24在较佳实施例中用直径0.281″(7mm)，杨氏模量为207GPa的钢棒作成。钢最好是OTMB钢而且涂有热干漆。心轴部长度为从垂直部5″(12.7cm)；而盘簧内径为1.75″(4.45cm)。这些件可用任何适当的弹性材料制作，如锻钢棒或有弹性的结实的半硬塑料棒材作成。辅助侧轮16的外带16C可用塑胶或弹性合成橡胶作成，而辅助侧轮轮毂16a及轮辐16b应该用质轻的刚性材料，如硬塑料作成。

要注意，在现有技术的图5的辅助轮连接装置中，需要定期调节固定轮连接装置A于车后轮主轴X的螺帽N的垂直位置。理由是所定时间间隔，如每月两次，需要增加辅助轮W的高度，以便令外行骑车人渐渐感到低速时车的横向不稳定性，并维持运转安全性及舒适性。

相反，在图6的本发明中，辅助轮16的高度的连续调节是按照道路状况自动进行的，这样连续不断的高度调节显然既为了安全理由又为了学习目标都有利的。

Claims (14)

1．一种装设于自行车后轮轮轴上、提供车的横向动态稳定性的辅助轮组合件，一对这种轮组合件适于装在后轮轮轴的相对横向侧，每个轮组合件含有：

一辅助轮；

一托架；

固定装置，用于横向可拆卸地把所述托架固定于后轮轮轴；及

一连接装置，包括可连接于托架的上垂直部，一中间螺旋弹簧部及与后轮轮轴大致平行的下水平心轴部；所述辅助轮装设于心轴部一端，而所述螺旋弹簧部包括至少紧绕的1 圈，而其纵向轴线大致以自行车向前方向伸出，从而所述辅助轮在绕螺旋弹簧部的纵向轴线旋转时还能大致垂直地自由移动。

2．权利要求1所述的辅助轮组合件，其特征在于，所述的连接装置用一单一异型结构杆做成。

3．权利要求1所述的辅助轮组合件，其特征在于，所述螺旋弹簧部以所述向前方向缠绕，从而所述心轴由所述弹簧部支撑而不会向后移动。

4．权利要求1所述的辅助轮组合件，其特征在于，所述螺旋弹簧部大约有2

圈。

5．权利要求1所述的辅助轮组合件，其特征在于，所述心轴部自然地由水平线向下延伸5°，这样当对辅助轮施加重量时，螺旋弹簧部变形而心轴部朝水平面向上移动。

6．权利要求1所述的辅助轮组合件，其特征在于，它还包括轮调节装置，用于调节所述辅助轮在所述心轴部分上的位置，以适合体重不同的骑车人。

7．权利要求6所述的辅助轮组合件，其特征在于，所述轮调节装置包括滑动地卡在心轴部上的一套筒，所述辅助轮可旋转地装在该套筒上。

8．权利要求1所述的辅助轮组合件，其特征在于，它还包括一高度调节装置，它与所述托架及所述固定装置合作，以改变所述后轮轮轴和所述心轴之间的距离，适合后轮尺寸不同的自行车。

9．权利要求8所述的辅助轮组合件，其特征在于，所述连接装置的所述上垂直部由一倒U型杆件构成，所述固定装置含有一拧在所述后轮轴的轴螺纹上的螺帽，而托架和螺帽合作可拆卸地夹住所述U型杆。

10．权利要求7所述的辅助轮组合件，其特征在于，所述套管可滑动地沿所述心轴部安装，所述套管还含有锁紧装置，可调地沿着心轴部把辅助轮锁在一选择位置。

11．权利要求10所述的辅助轮组合件，其特征在于，所述锁紧装置含有一设定螺丝，拧入套管中的相应横向螺孔中。

12．一种装设于自行车后轮轮轴上、提供车的横向动态稳定性的辅助轮组合件，一对这种轮组合件适于装在后轮轮轴的相对横向侧，每个轮组合件含有：

一辅助轮；

一刚性外托架；

一把所述托架横向可拆卸地固定于后轮轮轴上的固定后轮轴螺帽；及

一连接装置，它包括用单一异型结构杆作成而适于被夹在所述托架和保持所述后轮的自行车的齿之间的垂直倒U形部分，后轮轮轴位于所述U型部内；包括一下水平心轴部，它平行于后轮轮轴；所述辅助轮装设于心轴部一端，而所述上垂直部可装在一系列位置上，为自行车提供了可调的安装，以适应不同后轮直径。

13．权利要求12所述的辅助轮组合件，其特征在于，它还包括连接所述垂直部及所述心轴部的弹簧装置，可使所述辅助轮在有力施加在其上时垂直移动。

14．权利要求12所述的辅助轮组合件，其特征在于，所述托架的截面大致呈C型，且含有一中心轮轴通孔和细长槽，沿周向部分卡着U型垂直部的每个侧脚。

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