自行车坐垫翻转装置

◆上海民办打一外国语小学 吾与同

创意来源：

共享单车的出现让人们骑自行车的热情空前高涨，很多人愿意放弃私家车或出租车，改骑自行车，既锻炼身体，又节能环保。但是一场大雨过后，那些停在路边的共享单车坐垫上全是水，很多人只能“望车兴叹”了。

看着大雨过后路边无人问津的共享单车，我突然冒出一个念头：制作自行车坐垫翻转装置，让坐垫不怕雨淋。

停车的时候，将坐垫底部朝上；使用时，把坐垫翻回到原位。这样，下雨天，坐垫的底部能起到挡雨作用，翻回原位的坐垫还是干的，不影响人们骑行。

基本思路：

对自行车坐垫的支撑杆进行改造，通过套管装置实现坐垫翻转，并保证稳定性和舒适度。

设计过程：

1. 改进设计方案

根据设计思路：将自行车坐垫的支撑杆分割成两段，用旋钮来连接，旋动旋钮，就能翻转坐垫，我画好了设计图，但是在制作模型时，却发现了问题：无法保证稳定性，不能承重，这样的坐垫只能看不能坐。

于是，我决定改进方案。我用橡皮模拟坐垫，用铜丝模拟坐垫支撑杆，做出小模型（见图2.1），天天拿在手里琢磨怎么改进。要使坐垫能上下翻转，必须留出翻转空间，所以我把铜丝折成直角（见图2.2）。但是，这样的直角结构使坐垫处于悬空状态，人坐在上面骑车没有安全感，而且由于坐垫前移，不得不调整自行车把手的位置。我继续琢磨，想到把铜丝再折两下，构成“弓”字形结构，这样为坐垫上下翻转留出了空间，同时支撑杆与坐垫的轴心线在一条直线上，可以不改动自行车其他结构（见图2.3 和图2.4）。

图1 最初的设计图

图2

接下来得考虑如何实现坐垫翻转，这是设计的关键所在。为了保证稳定性，我决定不安装旋钮，另辟蹊径。

一天，我发现钢笔头插进笔帽后不易掉出来，但是可以任意旋转，想到可以借鉴这种设计来实现坐垫翻转。我用小模型进行演示，把连接坐垫的那一段支撑杆和钢笔笔帽绑在一起，把另一部分支撑杆和钢笔笔杆绑在一起，果然这两部分可以自如地分开、插接和翻转。

图3 借助钢笔演示“坐垫”翻转

翻转问题的解决，让我看到了曙光，不过还有一个难题需要解决。笔帽在笔杆上可以任意转动，但怎样才能限制它的转动范围，让它只旋转180°并固定住呢？我查阅了很多资料，最终从一张图样中受到启发，想到采用凸齿和凹槽结构。

2. 处理小问题

在制作实物模型的过程中，遇到了问题：虽然有定位装置，套管不会随意转动，但是骑行中的振动会使套管发生位移，一旦凸齿滑出凹槽，坐垫就会翻转，我考虑用螺丝、螺母构成的螺纹紧固装置锁定滑动套管，但是普通的螺母需要用扳手拧紧或者松开，难道在每辆自行车坐垫下配一个迷你扳手吗？太不方便了，而且容易弄丢。老房子里的水龙头让我灵机一动，谁说螺母一定要用扳手拧，这不就是一种不需要借助工具就能拧动的螺母吗？

3. 设计方案小结

经过不断改进，设计方案终于定稿。

（1）将坐垫支撑杆改装成“弓”字形结构，既能增加刚性，又可以为坐垫翻转留出足够的空间，且支撑杆与坐垫的轴心线在一条直线上。

（2）通过套管装置实现坐垫翻转。与坐垫相连的部分设计成滑动套管，可以在固定轴上自由滑动与转动。与固定轴相连的部分设计成固定套管。

（3）在滑动套管端面加工出两个凸齿，在固定套管端面加工出两个相应的凹槽，这就是离合器定位装置。有凸齿的套管离开凹槽后，旋转180°，又能插入凹槽，防止坐垫晃动。

（4）在套管尾端安装蝶形螺母和弹簧垫圈，防止滑动套管在水平方向移动，使其与固定套管紧紧套在一起，同时限制滑动套管转动的自由，确保骑行安全。蝶形螺母蝶形的设计不仅美观，更重要的是，可以让使用者不借助任何工具轻松转动螺母。

图4 设计图纸

制作及试用：

根据设计方案，我用自来水管、蝶形螺母和弹簧垫圈等制作了简易版自行车坐垫翻转装置。

之后，我用自行车坐垫翻转装置替换自行车原装的坐垫支撑杆，进行试用。

我转动蝶形螺母，将滑动套管的凸齿从固定套管的定位凹槽中拔出，转动180°，将凸齿插入定位凹槽，并拧紧螺母。坐垫实现180°翻转，底部朝上。

重复上述动作，坐垫实现180°向上翻转，回到原位。

我坐在坐垫上，试骑了50 米。

试用感受：

1. 该简易装置至少能承重29 公斤（本人体重）。

2.翻转及复原过程可以徒手完成，耗时不到半分钟。

3. 骑行过程中没有发生摇晃，感觉舒适。

创新点：

1. 自行车坐垫翻转装置能让自行车坐垫实现上下翻转，使坐垫不被雨淋湿，且不影响骑行。

2.“弓”字形结构增加刚性，蝶形螺母和弹簧垫圈限制滑动套管转动和水平移动，离合器定位装置防止坐垫左右晃动，安全性高。

3. 不需要借助工具就能轻松转动蝶形螺母，操作简单。

4. 成本低廉，易于推广。

推广想法：

将自行车坐垫翻转装置装在共享单车上，通过将坐垫翻转与共享单车的结费系统结合，引导人们主动翻转，使他们认识到装置的实用性，从而将其推广到家用自行车领域。相信在不久的将来，人们都能骑上不怕雨淋的自行车。

图5 试用作品