可相互连接的自行车.pdf

本发明提供一种可将单人自行车转换为多人自行车的可相互连接的自行车。在所述自行车中，固定管60连接于车架2的前管6，并且其中心插设有固定轴。被所述固定轴轴支撑的上管24可与前管6相对旋转，所述固定管60和上管24之间被离合装置30接合或分离，从而在相对可旋转的分离状态和不可旋转的接合状态之间进行转换。所述离合装置30上分别形成有用于定义分离状态的枢轴通道和用于定义接合状态的封闭通道，所述离合装置30通过位置固定件保持在接合或分离位置上。并且同步装置把针对所述固定管60的上管24的转动限制在与车把的转向角相互一致的角度，从而在转向时，后面的自行车不会倾倒，而可以安全行驶。

1.  一种可相互连接的自行车，其前轮和后轮中心分别支撑于车架的前叉管和后叉管，其特征在于，包括：
固定管，其连接于支撑所述前叉管的前管，并且其中心插设有固定轴；
上管，其可旋转地轴支撑于所述固定轴上；
离合装置，其用于接合或分离所述固定管和上管，从而使所述固定管和上管之间成为相对可旋转的分离状态或不可旋转的接合状态；以及
同步装置，其把针对所述固定管的上管的旋转角限制在与车把的转向角相一致的角度。

2.  一种可相互连接的自行车，其前轮和后轮中心分别支撑于车架的前叉管和后叉管，其特征在于，包括：
固定管，其连接于前管，所述前管支撑所述前叉管；
固定轴，其插设于所述固定管的中心，并且其自由端具有小轴；
多个轴承，其在所述小轴上，在衬套两侧相互对置；
上管，其可旋转地轴支撑于所述多个轴承上；
固定突起，其贯通所述上管的外周，并固定设置在衬套上；
离合装置，其用于接合或分离所述固定管和上管，从而使所述固定管和上管之间成为相对可旋转的分离状态或不可旋转的接合状态，并且其外周上具有由所述固定突起所导向的长孔；
枢轴通道，其在所述离合装置的外周面上形成为圆弧形槽或环形槽，以此来定义分离状态；
封闭通道，其在所述离合装置的外周面上形成为小圆点状槽，以此来定义接合状态；
位置固定件，其把所述离合装置保持在移动位置上；以及
同步装置，其把针对所述固定管的上管的旋转角限制在与车把的转向角相一致的角度。

3.  一种可相互连接的自行车，其前轮和后轮中心分别支撑于车架的前叉管和后叉管，其特征在于，包括：
固定管，其连接于前管，所述前管支撑所述前叉管；
固定轴，其插设于所述固定管的中心，并且其自由端构成小轴；
多个轴承，其在所述小轴上，在衬套两侧上相互对置；
上管，其可旋转地轴支撑于所述固定轴上；
固定突起，其贯通所述上管的外周，并固定设置在衬套上；
枢轴通道，其在所述上管的外周上形成为圆弧形槽或环形槽，以此来定义分离状态；
封闭通道，其在所述固定轴的枢轴通道上构成为以垂直方向形成的开口槽，用来定义接合状态；
离合装置，其用于接合或分离所述固定管和上管，从而使所述固定管和上管之间成为相对可旋转的分离状态或不可旋转的接合状态，并具有由所述枢轴通道和封闭通道导向的内向突起和由所述固定突起导向的长孔；
位置固定件，用于把所述离合装置保持在移动位置上；
同步装置，其把针对所述固定管的上管的旋转角限制在与车把的转向角相一致的角度。

4.  一种可相互连接的自行车，其前轮和后轮中心分别支撑于车架的前叉管和后叉管，其特征在于，包括：
固定管，其连接于前管，所述前管支撑所述前叉管；
固定轴，其配置于所述固定管的内侧，并且其自由端构成小轴；
多个轴承，其在所述小轴上，在衬套两侧相互对置；
上管，其可旋转地轴支撑于所述固定轴上；
固定突起，其贯通所述上管的外周，并固定设置在衬套上；
枢轴通道，其在所述固定轴的外周上形成为圆弧形槽或环形槽，以此来定义分离状态；
封闭通道，其在所述固定轴的枢轴通道上构成为以垂交方向形成的开口槽，用来定义接合状态；
离合装置，其用于接合或分离所述固定管和上管，从而使所述固定管和上管之间成为相对可旋转的分离状态或不可旋转的接合状态，并具有由所述枢轴通道和封闭通道导向的内向突起和由所述固定突起所导向的长孔、以及设置在外周预定位置上的外向凸缘；
位置固定件，包括：壳体，其上部具有第一停留槽及第二停留槽，用于封闭所述前管和上管的上方；托架，其具有夹设及支撑所述离合装置外向凸缘的叉状物；导向杆，其在所述壳体的内侧用于轴支撑托架；锁定用手柄，其在第一停留槽和第二停留槽之间往返移动，从而使所述托架移动到接合状态或者分离状态；以及
同步装置，其把针对所述固定管的上管的旋转角限制在与车把的转向角相一致的角度。

5.  一种可相互连接的自行车，前轮和后轮中心分别支撑于车架，其特征在于，固定管连接于所述车架的前管，并且所述固定管的中心插设有固定轴；上管可与前管相对旋转，所述上管轴支撑于所述固定轴；在离合装置的接合与分离作用下，所述固定管和上管之间在相对旋转的分离状态和不可旋转的接合状态之间进行转换，所述离合装置上分别设有用于定义分离状态的枢轴通道和用于定义接合状态的封闭通道，所述离合装置通过位置固定件保持在接合或分离位置上；并且，同步装置把针对所述固定管的上管的转动限制在与车把的转向角相一致的角度。

6.  根据权利要求1所述的可相互连接的自行车，其特征在于，所述离合装置包括：
枢轴通道，其使所述上管和所述固定管之间成为上管相对于所述固定管转动的分离状态；
封闭通道，其使所述上管和所述固定管之间成为所述固定管和上管之间连接一体的接合状态；以及
位置固定件，其用于保持所述接合状态或者分离状态。

7.  根据权利要求2、5、6中的任一项所述的可相互连接的自行车，其特征在于，所述位置固定件包括：
球状物，其插设于和所述枢轴通道或者封闭通道相对应的位置；
定位球塞，其具有弹簧，从而对球状物施加压力，使所述球状物始终接触所述枢轴通道或封闭通道。

8.  根据权利要求2、3、5、6中任一项所述的可相互连接的自行车，其特征在于，所述位置固定件包括：
夹具，其围设在所述离合装置的一侧外周上；
凸轮轴，其贯通所述夹具的两端，且其一端设有凸缘；以及
手柄，其连接于凸轮轴的一端，从而夹紧或者松开所述夹具。

9.  根据权利要求1至5中任一项所述的可相互连接的自行车，其特征在于，所述同步装置包括：
杆体，其一端固定于前叉管上，而另一端为自由端并平行延伸；以及
导向环，其固定于所述离合装置的底面，并在分离状态下贯通所述杆体。

10.  根据权利要求1至5中任一项所述的可相互连接的自行车，其特征在于：
所述同步装置由一对锥齿轮组成，所述一对锥齿轮在所述前叉管和离合装置之间对向配置，并相互啮合。

11.  一种可相互连接的自行车，在常规单人自行车的后轮上连接另一单人自行车的前叉管来构成多人自行车，其特征在于，制动系统包括：
旋转编码器，其根据设置在常规自行车上的制动杆的旋转变化输出脉冲信号；
制动模块，其具有插销和连接电缆，从而使依次连接的自行车之间相互连接并可以传递信号；以及
编码器电缆，用于将所述旋转编码器和所述制动模块之间相互连接。

12.  根据权利要求11所述的可相互连接的自行车，其特征在于，所述制动模块包括：
线轴，其用于缠绕或者解开常规制动器上连接的分支线；
棘轮，其与所述线轴同轴设置；
棘轮爪，其与所述棘轮相啮合；
螺线管，其使棘轮爪从所述棘轮强制脱离；
发动机，其通过减速齿轮和所述螺线管相啮合；以及
控制面板，其配合当前制动装置的状态来控制所述螺线管和发动机的驱动。

13.  根据权利要求12所述的可相互连接的自行车，其特征在于，所述控制面板包括：
电缆连接识别单元，其用于识别自身所处自行车的插销和正前面自行车的插座之间的连接、以及自身所处自行车的插座和正后面自行车插销之间的连接；
电源供给判断电路，其根据所述电缆连接识别单元的输出信号来向各部分供给电源；
电阻识别电路，其将所述旋转编码器的脉冲信号转换成相位信号来输出；
同步脉冲电路，其用于生成驱动所述螺线管和发动机所需要的信号波形；
脉宽调制信号发生电路，其用于组合所述电阻识别电路的相位信号和频率确定电路的阶梯式波形后作为发动机驱动信号来输出；
信号单元，其具有信号持续鉴别电路，所述信号持续鉴别电路用于识别在预定时间内所述电阻识别电路的输出有没有变化；
输入输出控制电路，其将根据所述信号持续鉴别电路输出的螺线管驱动信号比发动机驱动信号输出得早，并将通过校正电路校正的正前面自行车的信号输出到正后面自行车上；以及
螺线管驱动电路及发动机驱动电路，其根据所述输入输出控制电路的信号分别驱动螺线管与发动机。

可相互连接的自行车
技术领域
本发明涉及一种可以连接至少两辆乃至多辆的自行车，一般情况下可以作为单人自行车使用，而将多辆连接成一列时，可以作为多人自行车使用的可相互连接的自行车。
背景技术
自行车作为一般的交通工具，其具有以下结构。朝车把下侧倾斜延伸的前叉管端部(front fork end)支撑前轮中心，车把通过车架(frame)的前管(head tube)可转向(steering)地得到支持，而且车架中支撑后轮中心的后叉管端部(rear forkend)、鞍座(saddle)、踏板(pedal)等设置在预定位置上。
大部分的自行车为单人自行车，而作为多人乘车用的双人自行车已被公开。
图17是显示双人自行车的典型结构的附图。该自行车的特征在于为了可以使2人同时乘坐，自行车具有长车架2。并且，前叉管4被前管6轴支撑(pivot)的同时，前叉管4的端部支撑(bering)前轮8的中心，并使之可以转向，而且后叉管10的端部支撑后轮12的中心。
另外，长车架2的预定位置的上侧设置有1对鞍座14，下侧的链拉条16(chain stay)上分别设置有1对链轮齿18(sprocket)和1对踏板20。车把22根据乘车人数可设置1对，但后侧车把22是不能进行操作的虚设(dummy)的车把。
这种结构的自行车只是简单的双人自行车而已。
并且，作为双人自行车的另一例子，已经公开有单人自行车的后尾端上具有仅连接有后轮的半个车架的自行车。
另外，作为双人自行车的又一例子，还公开有利用附加装置(attachment)可以将2辆单人自行车纵向或者横向连接的自行车。
图18显示多人自行车，即一般情况下是单人自行车、将2个以上连接成一列时为多人自行车的结构。
就这种类型的自行车而言，由于车架2上的预定位置上设置有前叉管4、前管6、后叉管10、上管24(top tube)、车座立管26(seat tube)以及下管28(down tube)等，因此外观虽然与常规的单人自行车相同，但作为多人自行车来使用时，将多个自行车前后排列之后，除了最前面的自行车以外，其他连接着的自行车均从前叉管4分离前轮8，然后再用各前叉管4和正前面的自行车的后叉管10同时支撑前面自行车的后轮12中心，从而使多个自行车依次连接成1列。
【专利文献1】日本专利公开第204-155398号
【专利文献2】PCT专利公开WO-2002/26554
【专利文献3】PCT专利公开WO-2006/080855
【专利文献4】韩国专利公开第1999-0033140号
发明内容
在已公开的自行车中，比较合适作为多人自行车的结构如图18所示，但是这种自行车仍然存在以下缺点，即在实际行驶中除了最前面的自行车以外，剩下的自行车不能自如转向。这种缺点是根据自行车的车把结构产生的，其具体说明如下。
为了简单操作自行车的车把，前叉管4倾斜地安装于车架2的前管6上。然而，所述前叉管4在每次转向时，其倾斜方向变成与自身的车架2相交叉的状态。这种前叉管4的倾斜方向的变更，当将其作为单人自行车来使用时，并不会带来任何问题。
然而，连接成1列作为多人自行车来使用时，由于后面的自行车的前叉管4支撑其正前面的自行车的后轮中心，因此始终与其正前面的自行车的后叉管10形成一条直线并进行移动。因此，后面自行车的前叉管4在转向时不会与自身的车架2交叉弯折，而与正前面的自行车的后叉管10一起与地面基本上垂直地行驶。然而，在此过程中自身的车架2上反而会产生朝转向的反方向扭曲的力。
作为多人自行车来使用时，由于朝转向的反方向产生的扭曲越往后，作用于后面的自行车的扭曲现象越强烈，最终会颠倒自行车，导致自行车不能行驶。
如上所述，图18所示的可相互连接的自行车可以作为常规的单人自行车来使用，而且将多个自行车简单连接成1列时，还可以作为多人自行车来使用。然而，这种自行车必须解决转向时发生的上述问题。
并且，上述可相互连接的自行车存在连接成多人自行车后行驶时，只要是乘车人均可以操作制动装置的问题。
考虑到行驶安全性，最好是只允许最前面的乘车人操作制动装置。然而，仅依据最前面的1名乘车人的握力来同时制动多个自行车是不可能的。
本发明的目的在于提供一种通过连接多个常规的单人自行车来转换成多人自行车的自行车，尤其是在转向时后面的自行车不仅不会倾倒，而且能够顺利行驶的可相互连接的自行车。
本发明的另一个目的在于提供一种作为多人自行车来使用时，只有最前面乘车人才可以单独并同时制动所有自行车的可相互连接的自行车。
本发明的一实施例涉及的可相互连接的自行车包括：固定管(fixed shaft)，其连接于前管，所述前管支撑所述前叉管，并且所述固定管的中心插设(insert)有固定轴(fixed shaft)；上管，其可旋转地轴支撑于所述固定轴；离合装置(cluthmeans)，将所述固定管和上管之间成为相对可旋转的分离(un-cluth)状态或不可旋转的接合状态；以及同步装置，其把针对所述固定管的上管的转动角限制在与车把的转向角相一致的角度。
在本发明中，离合装置由乘车人操作，从而在把固定管和上管之间连接一体的接合状态和将两者分离并可进行相对转动的分离状态之间进行转换。并且作为单人自行车来使用时选择所述接合状态，而作为多人自行车来使用时，后面自行车的离合装置选择分离状态。
另外，就所述离合装置而言，作为多人自行车来使用时，所有后面自行车的固定管和上管之间可以相对转动，因此在转向时由前叉管的方向变化引起的扭曲力会由于所述转动作用而消失，从而后面的自行车在转向时也不会倾倒而能够安全行驶。
本发明的另一实施例涉及的可相互连接的自行车，其前轮和后轮中心分别支撑于车架的前叉管和后叉管，包括：固定管，其连接于前管，所述前管支撑所述前叉管；固定轴，其插设于所述固定管的中心，并且其自由端(free end)上具有小轴(small shaft)；多个轴承，其在所述小轴上，在衬套(bush)的两侧相互对置；上管，其可旋转地轴支撑于所述多个轴承；固定突起，其贯通所述上管的外周，并与衬套相连接；离合装置(clutch means)，其用于接合或分离所述固定管和上管，从而使所述固定管和上管之间成为相对可旋转的分离状态或不可旋转的接合状态，并且其外周形成有由所述固定突起导向的长孔(slot)；枢轴通道(pivot path)，其在所述离合装置的外周面上形成为圆弧形槽或环形槽，从而定义分离状态；封闭通道，其在所述离合装置的外周面上形成为小圆点状槽，从而定义接合状态；位置固定件(position fixation member)，其将所述离合装置保持在移动位置上；以及同步装置(synchronizer)，其把针对所述固定管的上管的旋转角限制在与车把的转向角(steering angle)相一致的角度。
在本发明中，离合装置可在固定管和上管之间移动，以此在沿所述被构成为环形槽的枢轴通道可旋转的分离状态和与所述被构成为开口(open end)槽的封闭通道相吻合(engage)而成为不动状态的接合状态之间进行转换。此时，所述离合装置上设置有沿所述枢轴通道和封闭通道滑行的内向突起(internalprotrusion)，并且环形槽的枢轴通道和开口槽的封闭通道可同时形成于同一位置上。
本发明的又一实施例涉及的可相互连接的自行车的前轮和后轮中心分别支撑于车架的前叉管和后叉管，包括：固定管，其连接于前管，所述前管支撑所述前叉管；固定轴，其插设于所述固定管的中心，并且其自由端上具有小轴；多个轴承，其在所述小轴上，在衬套的两侧相互对置；上管，其可旋转地支撑于所述固定轴上；固定突起，其贯通所述上管的外周，并连接在所述衬套上；枢轴通道，其在所述固定轴的外周上形成为圆弧形槽或环形槽，从而定义分离状态；封闭通道，其在所述固定轴的枢轴通道上形成为以垂直方向延伸的开口槽，从而定义接合状态；离合装置，其用于接合或分离所述固定管和上管，从而使所述固定管和上管之间成为相对可旋转的分离状态或不可旋转的接合状态，并具有由所述枢轴通道和封闭通道导向的内向突起和由所述固定突起导向的长孔、以及设置在外周预定位置上的外向凸缘(external flange)；位置固定件，其由上部具有第一停留槽(first stay groove)及第二停留槽(second staygroove)并用于封闭(shield)所述前管和上管上方的壳体、具有中间夹设及支持所述离合装置外向凸缘的叉状物(fork)的托架(bracket)、在所述壳体的内侧用于轴支撑所述托架的导向杆(guide bar)、及可在第一停留槽和第二停留槽之间往返移动，从而将所述托架移动到接合状态或者分离状态的锁定用手柄(lock handle)组成；以及同步装置，其把针对所述固定管的上管的旋转角限制在与车把的转向角相一致的角度。
所述位置固定件通过乘车人将锁定用手柄移动到第一停留槽或第二停留槽，使离合装置随着托架移动到分离状态或者接合状态位置的同时，使离合装置保持在移动位置上。
如上所述的本发明中，所述位置固定件由球状物、定位球塞(ball plunger)组成。所述球状物插设于对应所述枢轴通道或者封闭通道的位置；所述定位球塞由针对球状物施加压力的弹簧构成，从而使球状物始终接触所述枢轴通道或封闭通道。
如上所述的本发明中，所述位置固定件包括：夹具(clamp)，其用于围绕所述离合装置外周的一侧端部；凸轮轴(cam shaft)，其贯通所述夹具的两端，并且其一端设有凸缘(flange)；以及手柄(knob)，其设置在所述凸轮轴的一端，用于夹紧或者松开所述夹具。
如上所述的本发明中，所述同步装置包括杆体(rod)，其一端固定于前叉管上，而另一端为自由端且平行延伸；导向环，其在离合装置的分离状态下插接于所述杆体。
适于在如上所述本发明中使用的制动系统如下。在常规单人自行车的后轮上连接另一单人自行车的前叉管而构成多人自行车的自行车中，所述制动系统包括旋转编码器、制动模块及编码器电缆。其中，所述旋转编码器根据常规自行车的制动杆的位置变化输出脉冲信号。所述制动模块包括：连接电缆，其具有用于和正前面自行车相连的插销；插座，其用于插接正后面自行车的插销；线轴(spool)，其用于缠绕或者解开与常规制动装置连接的分支线；棘轮，其与所述线轴同轴设置；棘轮爪，其始终与所述棘轮相啮合；螺线管，其从所述棘轮强制脱离棘轮爪；发动机，其通过减速齿轮和所述线轴相啮合；控制面板(control panel)，其配合当前制动装置的状态，驱动所述螺线管和发动机。所述编码器电缆用于电性连接所述旋转编码器和制动模块。
本发明的制动系统中，当最前面的乘车人操作制动杆时，在旋转编码产生对应的脉冲信号，而该脉冲信号通过编码器电缆输入到所有自行车的制动模块中，从而开始控制制动装置。
制动模块中的控制面板包括：电缆连接识别单元，其用于识别自身所处自行车的插销和正前面自行车的插座之间的连接、和自身所处自行车的插座和正后面自行车的插销之间的连接；电源供给判断电路，其根据所述电缆连接识别单元的输出信号来向各部分供给电源；电阻识别电路，其将所述旋转编码器的脉冲信号转换成相位信号后输出；同步脉冲电路(clock circuit)及频率确定电路，其用于生成驱动所述螺线管和发动机所需的信号波形；脉宽调制信号发生电路，其用于组合所述电阻识别电路输出的相位信号和频率确定电路输出的阶梯式波形来输出发动机驱动信号；信号单元，其具有信号持续鉴别电路，所述信号持续鉴别电路用于识别在预定时间内所述电阻识别电路的输出有没有变化；输入输出控制电路，其将通过校正电路校正的正前面自行车的信号输出到正后面自行车，并根据所述信号持续鉴别电路的输出，将螺线管驱动信号比发动机驱动信号提前输出；以及螺线管驱动电路及发动机驱动电路，根据所述输入输出控制电路的输出，分别驱动螺线管与发动机。
电缆连接识别单元包括：用于感应自身所处自行车的插销和其正前面自行车的插座之间连接的插销连接识别电路、以及用于感应自身所处自行车的插座和正后面自行车的插销之间连接的插座连接识别电路。这些插销连接识别电路和插座连接识别电路的输出信号表示当前自行车为最尾端的自行车、后面的自行车、最前端的自行车和单人自行车中的某一个。
但电缆连接识别单元的信号表示最前端自行车时，电源供给判断电路给信号单元、输入输出控制电路、螺线管驱动电路及监视器驱动电路供给电源。并且，当电缆连接识别单元的信号表示最尾端的自行车或者后面的自行车时，所述电源供给判断电路给输入输出控制电路、螺线管驱动电路以及发动机驱动电路供给电源，并且当表示单人自行车时，则切断电源。
就信号单元而言，若电阻识别电路根据旋转编码器的输出信号的增减来输出相位决定信号，频率确定电路将依据同步脉冲电路的波形信号的一定频率信号输出到螺线管驱动电路的同时，输出用于驱动发动机的阶梯式波形，则脉宽调制信号发生电路组合所述相位决定信号和阶梯式波形后，输出具有占空比(Duty Ratio)的脉宽调制信号(而且，接收所述旋转编码器输出的电阻识别电路识别所输入的信号为增加的还是减少之后，输出相位决定信号，而脉宽调制信号发生电路组合所述相位决定信号和阶梯式波形后输出具有占空比的脉宽调制信号)。
当旋转编码器的输出信号在预定时间内发生变化，信号持续鉴别电路就控制螺线管驱动信号，使其比发动机驱动信号稍微早点输出。
输入输出控制电路根据脉宽调制信号发生电路的输出信号和螺线管驱动信号发生电路的输出信号来控制螺线管驱动电路、发动机驱动电路。并且，若从所述信号持续鉴别电路接收信号，输入输出控制电路则把螺线管驱动信号比发动机驱动信号提前输出，并把所述脉宽调制信号发生电路的输出信号和螺线管驱动信号发生电路的输出信号输出到随后的自行车上，从而同时控制后面所有的自行车。
另外，当旋转编码器的输出信号根据制动杆的操作而变化时，虽然所述输入输出控制电路输出螺线管驱动信号和依据脉宽调制信号形成的具有占空比的发动机驱动信号，然而，所述输入输出电路切断螺线管驱动信号和发动机驱动信号，从而不需要消耗电源就能够保持目前的制动状态。
后面的自行车仅将电源供给到输入输出控制电路和驱动单元，因此根据最前面自行车的输出信号就可以同时控制所有后面的自行车。
本发明的可相互连接的自行车，通过把多辆常规单人自行车连接成1列来转换成多人自行车，其分离自行车的上管和前管，并在所述上管和前管之间设置离合装置来进行接合与分离动作。
因此，作为多人自行车使用时，若将后面自行车的离合装置均转换成分离状态，则上管和前管就可以相对转动，所以在转向时由于上管旋转，可以保持原来的姿势，从而使车架不向旋转方向的外侧倾倒。并且，为了把本发明作为单人自行车来使用，把离合装置的状态转换成接合状态，则上管和前管之间会连成一体，从而如常规的单人自行车那样转换方向。
而且，就适合在本发明中使用的制动系统而言，当把本发明自行车作为多人自行车使用时，用线连接相互连接着的自行车的各制动模块，并且，仅通过最前面乘车人的制动操作，可以同时操作所有的后面自行车的制动装置，从而确保将多辆自行车连接成1列的多人自行车的行驶安全性。
附图说明
图1是本发明自行车的第一实施例的侧视图。
图2是显示图1中主要部分的局部立体图。
图3是显示图2中离合装置的分离状态的部分平面剖视图。
图4是用于说明分离状态下上管的轴支撑动作的示意图。
图5是相对于图3显示的离合装置的接合状态的平面剖视图。
图6是显示可应用于本发明自行车的同步装置(synchronizer)的另一实施例的立体图。
图7是显示本发明自行车的第二实施例的主要部分--离合装置的接合状态的局部立体图。
图8是图7的侧面剖视图。
图9是相对于图6显示的离合装置的分离状态的局部立体图。
图10是显示本发明自行车的第三实施例的接合状态的局部立体图。
图11是对应图9的显示分离状态的局部立体图。
图12是显示具备本发明中应用的制动系统的单人自行车的侧视图。
图13是显示用于操作本发明中应用的制动系统的制动杆的内部结构的局部剖视图。
图14是最前面自行车和最后面自行车的制动模块之间的连接状态示意图。
图15是显示本发明中应用的制动系统的模块内部结构的剖视图。
图16是显示本发明中应用的制动系统的控制面板结构的电路方框图。
图17是一种现有多人自行车的侧视图。
图18是另一种现有多人自行车的侧视图。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的优选实施例。
【实施例1】
本发明的自行车包括典型的单人自行车的结构。其中，在前管6支撑车架2的前叉管4的状态下，所述前叉管4的端部支撑前轮8中心，并在所述车架2的后面，后叉管10的端部支撑后轮12中心，同时鞍座14、链拉条16及1对链轮齿18、踏板20、车把22、制动杠杆220等分别设置在预定位置上。
本发明涉及的自行车在上述结构的基础上，上管24通过固定管60连接于前管6的同时，所述上管24和固定管60之间连接有离合装置30，在前叉管4的上部和离合装置30底部之间分别设置有同步装置32。
并且，本发明的自行车中可以省略为了形成所述车架2而倾斜连接于前管6上的常规下管28，或者如图所示将下管28连接于上管24的两端之间的位置上。
所述离合装置30可以选择上管24和固定管60之间相互连接一体的接合状态、或者上管24和固定管60之间可以相对旋转的分离状态。
如图2所示，本实施例的离合装置30具有朝上管24的轴方向滑动的结构。具体而言，在上管24的外周上对称设置的多个固定突起240夹设在长孔300中，并使所述固定突起240沿长孔300移动，从而所述离合装置30可以朝上管24的轴方向滑动。
在离合装置30中，枢轴通道34、封闭通道36以及位置固定件38分别布置在预定位置上。其中，所述枢轴通道34是上管24和离合装置30相对于固定管60相对旋转的通道，而所述封闭通道36用于束缚离合装置30并使之不旋转。所述位置固定件38用于保持离合装置30，以使离合装置30在已移动的位置上不动。
本实施例中所述枢轴通道34为在离合装置30的外周预定位置上形成的圆弧形槽或者环形槽，并且所述封闭通道36为在离合装置30的外周预定位置上形成的小圆点状槽。
位置固定件38包括夹设于枢轴通道34或者封闭通道36并可以移动的球状物、和为了使所述球状物始终能够接触枢轴通道34和封闭通道36的内周面，具有对该球状物施加压力的弹簧的定位球塞。并且，在所述固定管60的外周上，对称设置有多个所述位置固定件38。
根据上述结构，当位置固定件38放在枢轴通道34上时，离合装置将成为可以旋转的分离状态，当放在封闭通道36上时，将保持在不可旋转的接合状态。
也就是说，当放在封闭通道36上时，离合装置30固定成将上管24和固定管60一体连接的状态，从而不能旋转。并且，当放在枢轴通道34上时，离合装置30停止在上管24和固定管60分离的状态，从而所述上管24相对于固定管60可以旋转。
另外，同步装置32包括从前叉管4的内侧水平延伸的杆体320、在离合装置30的底面上垂直连接的导向环322。并且，所述导向环322和杆体320可以互换位置，而且还可以使用叉状导向环。
上述同步装置32在离合装置30朝固定管60滑动成为分离状态时，如图2所示，导向环322也一起移动，从而贯通杆体320并与之连接一体。相反，离合装置30朝上管24滑动成为接合状态时，杆体320从导向环322脱离开，以使两者完全分离。
如上所述，杆体320只有在位置固定件38放在枢轴通道时，才与导向环322连接一体，因此当前叉管4转向时所述杆体320与所述前叉管4一起转动的同时，通过所述导向环322旋转离合装置30，从而前叉管4与离合装置30之间的动作关系不会相悖，而保持一致。
导向环322最好为坚固的结构。
在本实施例中，在离合装置30的底面安装有凸台(boss)302，并将导向环322的轴可旋转地插入凸台302的中心并予以加固。
本发明的自行车把上管24设置成可相对固定管60旋转的结构，因此最好把上述两部分之间设计成可以顺利旋转。
在本实施例中，如图3所示，在固定管60的中心连接固定轴62。所述固定轴62的尾端形成有小轴64，以此来轴支撑多个轴承66。并且，所述多个轴承66通过衬套242对向配置，从而可旋转地支撑所述上管24。
另外，形成在小轴64的尾端上的螺杆部68上螺接有螺母70，以此来阻挡所述轴承66脱离。
衬套242上一体连接有固定突起240，所述固定突起240贯通上管24的外周并延伸至离合装置30的长孔300。
根据上述结构，上管24和离合装置30之间始终同步旋转，并根据离合装置30在轴方向上的移动来成为接合状态或者分离状态。
在本发明的自行车中，当把多辆自行车连接成1列作为多人自行车来使用时，最前面自行车应处于接合状态，而其后面的自行车开始，应处于分离状态。
当分离状态的后面自行车转向时，前叉管4与正前方的自行车的后叉管10同时相对于地面基本上垂直，并且拉动自身的车架2扭曲。然而，所述车架2中上管24处于可相对于和前叉管4连接的固定管60旋转的分离状态，因此，在扭曲的反作用力和如图4所示的当前叉管4的转向时同步装置32的杆体320使导向环322朝相同方向旋转的旋转力的作用下，所述上管24旋转的同时消除扭曲力，从而不会倾倒而以稳定的姿势正常转向。
如上所述，本发明涉及的自行车作为连接成1列的多人自行车来使用时，后面自行车的转向与常规单人自行车模式相同。
并且，如图5所示，将本实施例涉及的自行车作为单人自行车来使用时，选择将离合装置30朝上管24方向滑动的接合状态。在接合状态下，由于封闭通道36将位置固定件38固定成不动状态，因此所述上管24和固定管60之间通过离合装置30连接一体的同时，同步装置32的导向环322脱离与前叉管4连接的杆体320。
在本实施例中，同步装置32由杆体320和导向环322组成。但如图6所示，也可以把1对锥齿轮324、326(bevel gear)分别连接于前叉管4和离合装置30的预定位置上而对向配置，并使之在分离状态下相啮合。
【实施例2】
本发明涉及的自行车并不局限于上述实施例。
图7至图9是本发明涉及的自行车的第二实施例。
本实施例与第一实施例相比，枢轴通道34、封闭通道36、以及位置固定件38的结构不同。
如图7所示，枢轴通道34和封闭通道36形成于固定轴62的外周上，所述固定轴62夹设在固定管60内并得到支撑，位置固定件38设置于离合装置30的一端。特别是，枢轴通道34在固定轴62的外周上为环形槽，而封闭通道36为向枢轴通道34的垂直方向延伸的开口(open end)槽。并且，这些枢轴通道34和封闭通道36上夹设有结合在离合装置30上的内向突起304并进行滑动。另外，位置固定件38具有围绕离合装置30外周的夹具380；通过凸轮作用来夹紧或者松开夹具380的手柄382；以及一端贯通夹具的两端并与手柄382连接，而另一端具有凸缘384的凸轮轴386。而且，在上管24的外周上对称设置的多个固定突起240夹设在离合装置30的长孔300上，并沿该长孔300移动，从而使上管24和离合装置30一体旋转。
若离合装置30的内向突起304放在封闭通道36上，则固定管60和上管24连成一体，从而形成接合状态，并且同步装置32的杆体320和导向环322相互脱离，这种状态下与单人自行车相同。
在本实施例中，如图8所示，固定轴62的尾端形成有同一轴心的小轴64。并且在小轴64上，在衬套242的两侧上对向设置有多个轴承66，从而相对于固定轴62可旋转地支撑所述上管24。
若将位置固定件38的手柄382朝如图7所示的箭头方向操作，则夹具380的两端得到放松的同时，离合装置30被解放而可以在轴线上移动。
若驾驶人将放松的离合装置30朝固定管60侧滑行移动，则离合装置30的内向突起304从封闭通道36转换到枢轴通道34。在此位置上若将手柄382朝图9所示箭头方向进行操作，则所述夹具380的两端被夹紧固定，从而成为所述离合装置30和上管24相对于固定管60可旋转的分离状态。
如上所述，在图7至图9所示的第二实施例中，仅通过离合装置30的位置移动，可以在上管24和固定管60之间相互连接一体的接合状态和相互分离并可以进行相对转动的分离状态之间进行选择。
【实施例3】
图10和图11显示对本发明的第二实施例的部分结构进行变更的第三实施例。
在本实施例中，离合装置30具有在其外周一体形成的外向凸缘306。位置固定件38包括：壳体40，其用于包住从前管6到离合装置30的外周；第一停留槽388及第二停留槽390，其设置在壳体40的预定位置上且相互连通，以此定义离合装置30的接合位置和分离位置；导向杆400，其在离合装置30的上部水平布置；轭状物(yoke)402，其用于夹设并支撑所述外向凸缘306；托架404，其可移动地轴支撑在导向杆400上，并用于支撑所述轭状物402；手柄轴406，其在壳体40的上方插入第一停留槽388及第二停留槽390内，且其下端连接于所述托架404上；锁定用手柄394，其在壳体40的上面有选择地插入第一停留槽388或者第二停留槽390内，并轴支撑于所述手柄轴406上，从而被锁定用弹簧392弹压。
图10和图11虽然未显示枢轴通道和封闭通道，但是所述枢轴通道和封闭通道的结构与上述第一实施例或者第二实施例相同，因此在此省略其详细说明。
在本实施例中，若乘车人向上拉动锁定用手柄394，则锁定用弹簧392被压缩的同时，脱离第一停留槽388或第二停留槽390并可移动。
因此，若将锁定用手柄394移到第一停留槽388并就此安放，则离合装置30就成为将固定管60和上管24连接一体的接合状态。又如图11所示，若将锁定用手柄394移到第二停留槽390并就此安放，则托架404的轭状物402带动离合装置30，分离固定管60和上管24，从而变为可相对旋转的分离状态。而且，前叉管4和离合装置30之间通过同步装置32连接，从而转换成多人自行车中的一种。
【实施例4】
图12至图16显示本发明第四实施例涉及的可应用于相互连接的自行车上的制动系统。
例举的制动系统具备用于操作如图12所示的常规单人自行车的V形制动装置120的制动模块72，并且所述制动模块72设置于后叉管10的上部或者鞍座14的下侧等位置上。
制动模块72配备有编码器电缆224、与正前面的自行车连接的连接电缆720、以及插座722。
制动模块72和V形制动装置120之间设置有分成Y字形的分支线122，其中一端连接于常规的制动线124上，而另一端连接于所述制动模块72的内部。因此，所述V形制动装置120与制动模块72或者制动线124连动操作。
就本发明的制动系统而言，除了V形制动装置120以外，还可以应用U形制动装置或者鼓式制动装置。
当拉制动模块72或制动线124时，为了不产生负荷，分支线122最好采用具有柔韧性的线材。
当作为多人自行车连接时，可将与连接电缆720连接一体的插销724插入正前面的自行车的插座722上，从而可以在前后自行车之间进行信号传递。
并且，如图13所示，编码器电缆224与内置在车把22的制动杆220内的旋转编码器222连接。
旋转编码器222由共同的固定接点和1对可变接点构成，并且所述1对可变接点通过与制动杆220的连动而输出不同时差的脉冲信号。该输出信号输入到内置在控制面板74中的信号单元77的电阻识别电路774。
如图14所示，作为多人自行车来使用时，将后面自行车的插销724插接于其正前面自行车的插座722上，而这种连接方式一直反复到最后面的自行车，从而连接及同时操作所有的制动模块72。
另外，如图15所示，制动模块72内部包括电池73、控制面板74等的电路构成要素；和发动机86、螺线管88、输出齿轮860、减速齿轮862、棘轮864、线轴866、以及与螺线管88连动并啮合或者脱离棘轮864的棘轮爪880等的机械构成要素。
线轴866由发动机86驱动的同时缠绕分支线122。而且被缠绕的分支线122通过现有制动装置具备的弹簧的弹性复原力的作用解开。如此，所述V形制动装置120通过缠绕或者解开分支线122而进行操作。
棘轮爪88通过自身的重力作用始终与棘轮864啮合，并用于制动线轴866使其不旋转。而且，所述棘轮爪88被螺线管88的磁力吸附时，才能够脱离棘轮864，并释放线轴866。
并且，当所述棘轮爪880制动线轴866时，即使供给到发动机86上的电源中断，线轴866上的分支线122不会解开，因此自行车的制动状态保持在原来的操作状态。
因而，就本发明涉及的自行车而言，在行驶过程中，即使制动杆220放在任何位置上，若在一定时间内不进行操作，就能把供给到发动机86和螺线管88上的电源切断，从而可以减少电池73不必要的消耗。而且，为了延长作为控制面板74的动力源的电池73的使用时间，本发明还可以具备太阳电池732或者自行车发电机734等的外部装置。
如图16所示，控制面板74包括：由整流电路750、电源供给判断电路752组成的电源单元75；由插销连接识别电路762、插座连接识别电路764组成的电缆连接识别电路76；以及由同步脉冲电路770、频率确定电路772、电阻识别电路774、脉宽调制信号发生电路776、信号持续鉴别电路778、螺线管驱动信号发生电路780组成的信号单元77；以及输入输出控制电路80；发动机驱动电路82；螺线管驱动电路84。
电源单元75将电池73的电源供给到电缆连接识别电路78、信号单元77、输入输出控制电路80、发动机驱动电路82、以及螺线管驱动电路84。所述电源单元75包括将从所述太阳电池732或者自行车发电机734的输入转换成直流的整流电路750、和根据自身所处自行车为最前面或者后面的自行车来选择电源并进行供给的电源供给判断电路752。
另外，所述电池73可以使用原电池或者通过电流电路750进行再次充电的可再充电电池等。
电缆连接识别电路76具有用于识别自身的插销724是否连接到其正前面的自行车的插座722上的插销连接识别电路762、以及用于自身的插座722上是否连接有其正后面的自行车的插销724的插座连接识别电路764。并且通过这些电路输出的信号表示自行车的目前使用状态。
即，若自身的插销724插入到正前面的自行车的插座722上，则插销连接识别电路762会输出“高”信号，而若自身的插座722上插入其正后面的自行车的插销724，则从插座连接识别电路764输出“高”信号。因此，只要所述插销连接识别电路762和插座连接识别电路764中的任何一侧为“高”信号，则表示多人自行车；若插销连接识别电路762和插座连接识别电路764均为“低”信号，则表示单人自行车。
并且，就多人自行车而言，当仅在插座连接识别电路764中输出“高”信号时，则表示最前面的自行车；当仅在插销连接识别电路762中输出“高”信号时，则表示最尾端的自行车；若插销连接识别电路762和插座连接识别电路764均输出“高”信号，则表示最前面和最后面之间的中间位置上的自行车。
当作为单人自行车使用时，对电源供给判断电路752进行控制，使其只给电缆连接识别电路76供给电源，并切断供给到其他部分的电源。针对最前面的自行车，对电源供给判断电路752进行控制，使其给信号单元77、输入输出控制电路80、发动机驱动电路82、螺线管驱动电路84供给电源。另外，针对最后面或者中间的自行车，电源供给判断电路752只切断供给到信号单元77的电源，并且通过从最前面自行车输出的信号来控制自身所处自行车的发动机86和螺线管88。
在除了最前面的自行车以外的所有后面的自行车中根据上述电缆连接识别电路76的控制作用，发动机86和螺线管88通过从最前面自行车输出的驱动信号来操作，因此最前面自行车的驾驶人可以同时制动所有的自行车。
就最前面的自行车而言，若给信号单元77供给电源，则同步脉冲电路770就会输出一定频率的波形。并且，频率确定电路772将同步脉冲电路770的信号波形分频成一定频率的波形信号，并将其施加到脉宽调制信号发生电路776和螺线管驱动信号发生电路780。
另外，电阻识别电路774识别旋转编码器222的输出变化，即根据最前面自行车的制动杆220的操作产生的脉冲波形的输出变化。若有变化，则将“高”信号施加到输入输出控制电路80上，若无变化，则将“低”信号施加到输入输出控制电路80上。也就是说，若根据制动杆220的操作在旋转编码器222的两输出端输出脉冲波形，则电阻识别电路774识别输入脉冲的时差，并以此来判断信号增加或者减少，而且将根据其结果变换的相位信号施加给脉宽调制信号发生电路776和信号持续鉴别电路778。
根据上述动作，脉宽调制信号发生电路776组合频率确定电路772的阶梯式波形和电阻识别电路774的相位信号，并将具有占空比的脉宽调制信号施加给输入输出控制电路80。而且螺线管驱动信号发生电路780将频率确定电路772输出的螺线管驱动信号施加给输入输出控制电路80。
若输入输出控制电路80接收从信号持续鉴别电路778输入的“低”信号，则切断输出端，使发动机86和螺线管88不消耗电源。此时，所述棘轮864上啮合有棘轮爪880，因此自行车的目前制动状态会保持原样，从而可以使电池消耗减少到最小。
而且，若输入输出控制电路80接收从信号持续鉴别电路778输入的“高”信号，则将脉宽调制信号发生电路776的脉宽调制信号施加给发动机驱动电路82，并通过具有占空比的脉宽调制信号来驱动发动机86，同时基于频率确定电路772的输出将螺线管驱动信号输出到螺线管驱动电路84，从而开通螺线管88。
在本发明的制动系统中，将螺线管88的开通起始时间设置为，能够把棘轮爪880比发动机86稍微提前驱动，以使所述棘轮爪880从棘轮齿轮864脱离开，从而防止对所述线轴866的旋转产生障碍。
上述过程可以通过以下程序来实现，即输入输出控制电路80通过内置的定时器，使发动机驱动电路82的信号输出比螺线管驱动电路84的信号输出稍微晚点。据此，发动机86始终可以在棘轮爪880脱离棘轮864之后驱动，从而可以顺利进行制动操作。
如上所述，本发明涉及的可相互连接的自行车作为多人自行车使用时，除了最前面的自行车以外的所有后面的自行车通过从正前面的自行车施加的信号来驱动发动机86和螺线管88，所述信号经插座722和插销724来传递。因此，自行车顺序越往后，则存在向自行车传递的信号衰减或者信号变形的问题。然而，该问题会通过在所述输出入控制电路80中内置校正电路来解决，所述校正电路用于复原衰减或者变形的波形。
即，如果施加到除了最前面的自行车以外的所有自行车的输入输出控制电路80的、从其正前面的自行车输出的信号通过所述校正电路统一校正之后，再输出到发动机驱动电路82和螺线管驱动电路84上，则所有自行车的制动装置以相同条件运作，从而解决上述问题。
另外，当所述制动杆220返回到作为操作起始位置的原点时，若将程序设计为从该瞬间的一定时间内信号持续鉴别电路778输出“高”信号之后，再反转到“低”信号，则螺线管驱动电路84的信号输出将持续一定时间，棘轮864的解放状态将持续一定时间，而在这一段时间内，在现有制动装置的弹簧作用下产生的弹性复原力使分支线122从线轴866解开，从而使制动装置恢复原来的状态。接着，所述螺线管驱动电路791的信号输出会断开，从而保障正常的动作。
本发明涉及一种常规的单人自行车或者将多个连接成1列来转换成多人自行车的可相互连接的自行车，特别涉及一种可以将其作为休闲自行车使用的可相互连接的自行车。