自行車坐墊翻轉裝置

◆上海民辦打一外國語小學 吾與同

創意來源：

共享單車的出現讓人們騎自行車的熱情空前高漲，很多人愿意放棄私家車或出租車，改騎自行車，既鍛煉身體，又節能環保。但是一場大雨過后，那些停在路邊的共享單車坐墊上全是水，很多人只能“望車興嘆”了。

看著大雨過后路邊無人問津的共享單車，我突然冒出一個念頭：制作自行車坐墊翻轉裝置，讓坐墊不怕雨淋。

停車的時候，將坐墊底部朝上；使用時，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：

對自行車坐墊的支撐桿進行改造，通過套管裝置實現坐墊翻轉，并保證穩定性和舒適度。

設計過程：

1. 改進設計方案

根據設計思路：將自行車坐墊的支撐桿分割成兩段，用旋鈕來連接，旋動旋鈕，就能翻轉坐墊，我畫好了設計圖，但是在制作模型時，卻發現了問題：無法保證穩定性，不能承重，這樣的坐墊只能看不能坐。

于是，我決定改進方案。我用橡皮模擬坐墊，用銅絲模擬坐墊支撐桿，做出小模型（見圖2.1），天天拿在手里琢磨怎么改進。要使坐墊能上下翻轉，必須留出翻轉空間，所以我把銅絲折成直角（見圖2.2）。但是，這樣的直角結構使坐墊處于懸空狀態，人坐在上面騎車沒有安全感，而且由于坐墊前移，不得不調整自行車把手的位置。我繼續琢磨，想到把銅絲再折兩下，構成“弓”字形結構，這樣為坐墊上下翻轉留出了空間，同時支撐桿與坐墊的軸心線在一條直線上，可以不改動自行車其他結構（見圖2.3 和圖2.4）。

圖1 最初的設計圖

圖2

接下來得考慮如何實現坐墊翻轉，這是設計的關鍵所在。為了保證穩定性，我決定不安裝旋鈕，另辟蹊徑。

一天，我發現鋼筆頭插進筆帽后不易掉出來，但是可以任意旋轉，想到可以借鑒這種設計來實現坐墊翻轉。我用小模型進行演示，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、插接和翻轉。

圖3 借助鋼筆演示“坐墊”翻轉

翻轉問題的解決，讓我看到了曙光，不過還有一個難題需要解決。筆帽在筆桿上可以任意轉動，但怎樣才能限制它的轉動范圍，讓它只旋轉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，想到采用凸齒和凹槽結構。

2. 處理小問題

在制作實物模型的過程中，遇到了問題：雖然有定位裝置，套管不會隨意轉動，但是騎行中的振動會使套管發生位移，一旦凸齒滑出凹槽，坐墊就會翻轉，我考慮用螺絲、螺母構成的螺紋緊固裝置鎖定滑動套管，但是普通的螺母需要用扳手擰緊或者松開，難道在每輛自行車坐墊下配一個迷你扳手嗎？太不方便了，而且容易弄丟。老房子里的水龍頭讓我靈機一動，誰說螺母一定要用扳手擰，這不就是一種不需要借助工具就能擰動的螺母嗎？

3. 設計方案小結

經過不斷改進，設計方案終于定稿。

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

（2）通過套管裝置實現坐墊翻轉。與坐墊相連的部分設計成滑動套管，可以在固定軸上自由滑動與轉動。與固定軸相連的部分設計成固定套管。

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

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

圖4 設計圖紙

制作及試用：

根據設計方案，我用自來水管、蝶形螺母和彈簧墊圈等制作了簡易版自行車坐墊翻轉裝置。

之后，我用自行車坐墊翻轉裝置替換自行車原裝的坐墊支撐桿，進行試用。

我轉動蝶形螺母，將滑動套管的凸齒從固定套管的定位凹槽中拔出，轉動180°，將凸齒插入定位凹槽，并擰緊螺母。坐墊實現180°翻轉，底部朝上。

重復上述動作，坐墊實現180°向上翻轉，回到原位。

我坐在坐墊上，試騎了50 米。

試用感受：

1. 該簡易裝置至少能承重29 公斤（本人體重）。

2.翻轉及復原過程可以徒手完成，耗時不到半分鐘。

3. 騎行過程中沒有發生搖晃，感覺舒適。

創新點：

1. 自行車坐墊翻轉裝置能讓自行車坐墊實現上下翻轉，使坐墊不被雨淋濕，且不影響騎行。

2.“弓”字形結構增加剛性，蝶形螺母和彈簧墊圈限制滑動套管轉動和水平移動，離合器定位裝置防止坐墊左右晃動，安全性高。

3. 不需要借助工具就能輕松轉動蝶形螺母，操作簡單。

4. 成本低廉，易于推廣。

推廣想法：

將自行車坐墊翻轉裝置裝在共享單車上，通過將坐墊翻轉與共享單車的結費系統結合，引導人們主動翻轉，使他們認識到裝置的實用性，從而將其推廣到家用自行車領域。相信在不久的將來，人們都能騎上不怕雨淋的自行車。

圖5 試用作品