自行車(chē)坐墊翻轉(zhuǎn)裝置

◆上海民辦打一外國(guó)語(yǔ)小學(xué) 吾與同

創(chuàng)意來(lái)源：

共享單車(chē)的出現(xiàn)讓人們騎自行車(chē)的熱情空前高漲，很多人愿意放棄私家車(chē)或出租車(chē)，改騎自行車(chē)，既鍛煉身體，又節(jié)能環(huán)保。但是一場(chǎng)大雨過(guò)后，那些停在路邊的共享單車(chē)坐墊上全是水，很多人只能“望車(chē)興嘆”了。

看著大雨過(guò)后路邊無(wú)人問(wèn)津的共享單車(chē)，我突然冒出一個(gè)念頭：制作自行車(chē)坐墊翻轉(zhuǎn)裝置，讓坐墊不怕雨淋。

停車(chē)的時(shí)候，將坐墊底部朝上；使用時(shí)，把坐墊翻回到原位。這樣，下雨天，坐墊的底部能起到擋雨作用，翻回原位的坐墊還是干的，不影響人們騎行。

基本思路：

對(duì)自行車(chē)坐墊的支撐桿進(jìn)行改造，通過(guò)套管裝置實(shí)現(xiàn)坐墊翻轉(zhuǎn)，并保證穩(wěn)定性和舒適度。

設(shè)計(jì)過(guò)程：

1. 改進(jìn)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)設(shè)計(jì)思路：將自行車(chē)坐墊的支撐桿分割成兩段，用旋鈕來(lái)連接，旋動(dòng)旋鈕，就能翻轉(zhuǎn)坐墊，我畫(huà)好了設(shè)計(jì)圖，但是在制作模型時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題：無(wú)法保證穩(wěn)定性，不能承重，這樣的坐墊只能看不能坐。

于是，我決定改進(jìn)方案。我用橡皮模擬坐墊，用銅絲模擬坐墊支撐桿，做出小模型（見(jiàn)圖2.1），天天拿在手里琢磨怎么改進(jìn)。要使坐墊能上下翻轉(zhuǎn)，必須留出翻轉(zhuǎn)空間，所以我把銅絲折成直角（見(jiàn)圖2.2）。但是，這樣的直角結(jié)構(gòu)使坐墊處于懸空狀態(tài)，人坐在上面騎車(chē)沒(méi)有安全感，而且由于坐墊前移，不得不調(diào)整自行車(chē)把手的位置。我繼續(xù)琢磨，想到把銅絲再折兩下，構(gòu)成“弓”字形結(jié)構(gòu)，這樣為坐墊上下翻轉(zhuǎn)留出了空間，同時(shí)支撐桿與坐墊的軸心線(xiàn)在一條直線(xiàn)上，可以不改動(dòng)自行車(chē)其他結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖2.3 和圖2.4）。

圖1 最初的設(shè)計(jì)圖

圖2

接下來(lái)得考慮如何實(shí)現(xiàn)坐墊翻轉(zhuǎn)，這是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。為了保證穩(wěn)定性，我決定不安裝旋鈕，另辟蹊徑。

一天，我發(fā)現(xiàn)鋼筆頭插進(jìn)筆帽后不易掉出來(lái)，但是可以任意旋轉(zhuǎn)，想到可以借鑒這種設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)坐墊翻轉(zhuǎn)。我用小模型進(jìn)行演示，把連接坐墊的那一段支撐桿和鋼筆筆帽綁在一起，把另一部分支撐桿和鋼筆筆桿綁在一起，果然這兩部分可以自如地分開(kāi)、插接和翻轉(zhuǎn)。

圖3 借助鋼筆演示“坐墊”翻轉(zhuǎn)

翻轉(zhuǎn)問(wèn)題的解決，讓我看到了曙光，不過(guò)還有一個(gè)難題需要解決。筆帽在筆桿上可以任意轉(zhuǎn)動(dòng)，但怎樣才能限制它的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，讓它只旋轉(zhuǎn)180°并固定住呢？我查閱了很多資料，最終從一張圖樣中受到啟發(fā)，想到采用凸齒和凹槽結(jié)構(gòu)。

2. 處理小問(wèn)題

在制作實(shí)物模型的過(guò)程中，遇到了問(wèn)題：雖然有定位裝置，套管不會(huì)隨意轉(zhuǎn)動(dòng)，但是騎行中的振動(dòng)會(huì)使套管發(fā)生位移，一旦凸齒滑出凹槽，坐墊就會(huì)翻轉(zhuǎn)，我考慮用螺絲、螺母構(gòu)成的螺紋緊固裝置鎖定滑動(dòng)套管，但是普通的螺母需要用扳手?jǐn)Q緊或者松開(kāi)，難道在每輛自行車(chē)坐墊下配一個(gè)迷你扳手嗎？太不方便了，而且容易弄丟。老房子里的水龍頭讓我靈機(jī)一動(dòng)，誰(shuí)說(shuō)螺母一定要用扳手?jǐn)Q，這不就是一種不需要借助工具就能擰動(dòng)的螺母嗎？

3. 設(shè)計(jì)方案小結(jié)

經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn)，設(shè)計(jì)方案終于定稿。

（1）將坐墊支撐桿改裝成“弓”字形結(jié)構(gòu)，既能增加剛性，又可以為坐墊翻轉(zhuǎn)留出足夠的空間，且支撐桿與坐墊的軸心線(xiàn)在一條直線(xiàn)上。

（2）通過(guò)套管裝置實(shí)現(xiàn)坐墊翻轉(zhuǎn)。與坐墊相連的部分設(shè)計(jì)成滑動(dòng)套管，可以在固定軸上自由滑動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)。與固定軸相連的部分設(shè)計(jì)成固定套管。

（3）在滑動(dòng)套管端面加工出兩個(gè)凸齒，在固定套管端面加工出兩個(gè)相應(yīng)的凹槽，這就是離合器定位裝置。有凸齒的套管離開(kāi)凹槽后，旋轉(zhuǎn)180°，又能插入凹槽，防止坐墊晃動(dòng)。

（4）在套管尾端安裝蝶形螺母和彈簧墊圈，防止滑動(dòng)套管在水平方向移動(dòng)，使其與固定套管緊緊套在一起，同時(shí)限制滑動(dòng)套管轉(zhuǎn)動(dòng)的自由，確保騎行安全。蝶形螺母蝶形的設(shè)計(jì)不僅美觀，更重要的是，可以讓使用者不借助任何工具輕松轉(zhuǎn)動(dòng)螺母。

圖4 設(shè)計(jì)圖紙

制作及試用：

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，我用自來(lái)水管、蝶形螺母和彈簧墊圈等制作了簡(jiǎn)易版自行車(chē)坐墊翻轉(zhuǎn)裝置。

之后，我用自行車(chē)坐墊翻轉(zhuǎn)裝置替換自行車(chē)原裝的坐墊支撐桿，進(jìn)行試用。

我轉(zhuǎn)動(dòng)蝶形螺母，將滑動(dòng)套管的凸齒從固定套管的定位凹槽中拔出，轉(zhuǎn)動(dòng)180°，將凸齒插入定位凹槽，并擰緊螺母。坐墊實(shí)現(xiàn)180°翻轉(zhuǎn)，底部朝上。

重復(fù)上述動(dòng)作，坐墊實(shí)現(xiàn)180°向上翻轉(zhuǎn)，回到原位。

我坐在坐墊上，試騎了50 米。

試用感受：

1. 該簡(jiǎn)易裝置至少能承重29 公斤（本人體重）。

2.翻轉(zhuǎn)及復(fù)原過(guò)程可以徒手完成，耗時(shí)不到半分鐘。

3. 騎行過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生搖晃，感覺(jué)舒適。

創(chuàng)新點(diǎn)：

1. 自行車(chē)坐墊翻轉(zhuǎn)裝置能讓自行車(chē)坐墊實(shí)現(xiàn)上下翻轉(zhuǎn)，使坐墊不被雨淋濕，且不影響騎行。

2.“弓”字形結(jié)構(gòu)增加剛性，蝶形螺母和彈簧墊圈限制滑動(dòng)套管轉(zhuǎn)動(dòng)和水平移動(dòng)，離合器定位裝置防止坐墊左右晃動(dòng)，安全性高。

3. 不需要借助工具就能輕松轉(zhuǎn)動(dòng)蝶形螺母，操作簡(jiǎn)單。

4. 成本低廉，易于推廣。

推廣想法：

將自行車(chē)坐墊翻轉(zhuǎn)裝置裝在共享單車(chē)上，通過(guò)將坐墊翻轉(zhuǎn)與共享單車(chē)的結(jié)費(fèi)系統(tǒng)結(jié)合，引導(dǎo)人們主動(dòng)翻轉(zhuǎn)，使他們認(rèn)識(shí)到裝置的實(shí)用性，從而將其推廣到家用自行車(chē)領(lǐng)域。相信在不久的將來(lái)，人們都能騎上不怕雨淋的自行車(chē)。

圖5 試用作品