專利名稱：四輪自行車的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種自行車，尤其是涉及一種控制兩前輪轉(zhuǎn)向的四輪自行車。
背景技術(shù)：
目前市場上流行的自行車都是兩輪自行車，還未見有四輪自行車，這主要原 因是， 一些專利文件披露的四輪自行車存在各種缺點，尤其是轉(zhuǎn)向機構(gòu)不盡如意， 轉(zhuǎn)向機構(gòu)或者結(jié)構(gòu)復雜，或者結(jié)構(gòu)不可靠、駕駛不方便。
中國專利授權(quán)公告號CN2594123Y
公開日2003年12月24日，發(fā)明創(chuàng)造名 稱為"平穩(wěn)式四輪自行車"，該審請案公開了一種控制兩前輪轉(zhuǎn)向的四輪自行車， 其前輪及轉(zhuǎn)向機構(gòu)尚可，但駕駛盤的結(jié)構(gòu)既非傳統(tǒng)的圓形方向盤，也非傳統(tǒng)的車 把，因而駕駛時顯得不方便同時其座椅位置較高，因而其重心的穩(wěn)定性差。
中國專利公開號CN87213216U，公告日1988年10月12閂，發(fā)明創(chuàng)造名稱 為"自行轎車"，該審請案公開了一種帶有曲柄、連桿裝置且采用往復腳踏方式 的四輪自行車，其不足之處是，方向盤僅控制一個前輪轉(zhuǎn)向，兩邊兩個車輪在車 速較快時提起，因而結(jié)構(gòu)復雜。其驅(qū)動機構(gòu)中曲柄、連桿的具體安裝位置和構(gòu)件 的長度沒有說明，因而難以實施。
發(fā)明目的
本發(fā)明的第一個目的是.提供一種控制兩前輪轉(zhuǎn)向、且轉(zhuǎn)向機構(gòu)簡單、可靠、 腳踏輕松的四輪自行車，該四輪自行車采用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)腳踏方式，為實現(xiàn)該目的， 采用如下的技術(shù)方案來實現(xiàn).，
一種四輪自行車，包括車架、兩前輪和兩后輪、方向盤、鞍座、驅(qū)動機構(gòu)和 前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)；
所述車架包括前輪部分的車架；
所述驅(qū)動機構(gòu)為，在鞍座之前的車架上設有一中接頭，中接頭之內(nèi)設有一中 軸，中接頭兩端與中軸之間裝有軸承，中軸右側(cè)設有鏈輪，中軸兩端各固定一曲
柄，兩曲柄互差180度，兩曲柄上安裝兩腳踏板；在車架的后部安裝后連軸，后 連軸的兩端安裝兩后輪；在后連軸上設有一飛輪，在鏈l&和飛輪上安裝鏈條；
所述兩前輪和前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在車架前部左、右兩邊，分別設有左 前管和右前管，左前管和右前管都垂直于地面，左前管、右前管的上端分別與前 上管的兩端固定連接；左前管、右前管內(nèi)分別插入兩前叉軸，兩前叉軸下端分別 與兩前叉固定連接，兩前叉上安裝兩前輪；在兩前叉軸上各固定一轉(zhuǎn)向板，兩轉(zhuǎn) 向板長度相等且位于同一平面上；
所述車架由車架主桿、前輪部分的車架和中前管平面組成；所述車架主桿位 于左、右前、后輪之間；
所述兩前輪和前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)及中前管平面的結(jié)構(gòu)為，左前管、右前管的下端 分別與兩根前下管的一端固定連接，兩前下管的另-一端與車架主桿固定連接，在 左前管、右前管的中間設有-一根前立管，前立管的上端與前上管固定連接，下端 與車架主桿固定連接；兩斜下管的一端分別與左前管、右前管固定連接，另一端
與位于前立管之前的車架主桿的前端固定連接；左前管、右前管、前上管、前下 管和前立管都位于同一平面上，兩斜下管不在該平面上而與該平面相交；在車架 主桿之上設有一中前管，中前管的前端與前立管相交，中前管的后端通過連接管 與車架主桿固定連接，中前管與地面的夾角范圍為0° 75° ;中前管內(nèi)插入駕 駛桿，駕駛桿上端安裝圓形方向盤，下端安裝方向板；兩轉(zhuǎn)向板的一端分別固定 在兩前叉之上、兩前叉軸的下端，另一端位于前叉之前；左轉(zhuǎn)向連桿和右轉(zhuǎn)向連 桿的兩端分別與方向板的前端和左右兩邊兩個轉(zhuǎn)向板的前端活動連接。
所述左轉(zhuǎn)向連桿和右轉(zhuǎn)向連桿兩端的活動連接結(jié)構(gòu)為，左、右轉(zhuǎn)向連桿的兩 端都設有相同的叉狀結(jié)構(gòu)，桿與叉的連接為，桿的一端與叉為固定連接；桿的另 一端為螺絲狀，叉與一段短管固定連接，短管內(nèi)設有內(nèi)螺紋，短管擰在桿的螺絲 上；分別在兩個叉的兩端安裝一銷子，兩螺絲的一端分別被穿入兩叉中的銷子上， 螺絲軸線垂直于銷子軸線，兩螺絲的另一端分別插入到安裝在方向板前端和安裝 在轉(zhuǎn)向板前端的軸承內(nèi)徑中:并擰上螺帽。
所述左轉(zhuǎn)向連桿和右轉(zhuǎn)向連桿兩端的活動連接結(jié)構(gòu)為，左、右轉(zhuǎn)向連桿的兩 端都設有相同的球形萬向節(jié)球形萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)包括球體和球座兩部分，球體的 形狀為一圓球，其與一螺絲相連接；球座由球座上蓋和球座下蓋組成，球座上蓋 與球座下蓋的大小相同，球座上蓋頂部設有一圓孔，兩球座下蓋分別與桿的兩端 固定連接；兩球體上的螺絲分別穿過兩球座上蓋頂部的圓孔，插入到方向板前端 和轉(zhuǎn)向板前端的孔中，并擰上螺帽，兩球體被分別固定在方向板的前面和轉(zhuǎn)向板 的上面，把兩球座下蓋分別與兩球座上蓋合攏成兩球座，并擰上固定螺絲和螺帽， 兩球體分別被包含在兩球座之內(nèi)。
所述左轉(zhuǎn)向連和右轉(zhuǎn)向連桿兩端的活動連接結(jié)構(gòu)為，左、右轉(zhuǎn)向連桿的一端 為叉狀結(jié)構(gòu)，另一端為球形萬向節(jié)結(jié)構(gòu)；叉狀結(jié)構(gòu)為，桿的一端與叉固定連接， 在叉的兩端安裝一銷子， 一螺絲的一端被穿入叉中的銷子上，螺絲軸線垂直于銷 子軸線，螺絲的另一端插入到安裝在方向板前端的軸承內(nèi)徑中，并擰上螺帽；球 形萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)包括球體和球座兩部分，球體的形狀為一圓球，其與一螺絲相連 接；球座由球座上蓋和球座下蓋組成，球座上蓋與球座下蓋的大小相同，球座上 蓋頂部設有一圓孔，球座下蓋與桿的另一端固定連接；球體上的螺絲穿過球座上 蓋頂部的圓孔，插入到轉(zhuǎn)向板前端的孔中，并擰上螺帽，球體被固定在轉(zhuǎn)向板的 上面，把球座下蓋與球座上蓋合攏成球座，并擰上固定螺絲和螺帽，球體被包含 在球座之內(nèi)。
本發(fā)明的第二個目的是，提供一種控制兩前輪轉(zhuǎn)向、且轉(zhuǎn)向機構(gòu)簡單、可靠、 腳踏輕松的四輪自行車，該四輪自行車采用往復腳踏方式，為實現(xiàn)該目的，采用 如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)。
一種四輪自行車，包括車架、四個車輪、方向盤、鞍座、前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)、驅(qū) 動機構(gòu)及兩曲柄；所述車架上設有中接頭和鞍座，中接頭位于鞍座之前，中接頭 內(nèi)設有一中軸；在中接頭之后設有中后接頭，中后接頭之內(nèi)設有一中后軸，中后 接頭兩端與中后軸之間設有軸承，中后軸右側(cè)設有一鏈輪；
所述車輪由兩前輪和兩后輪組成；
所述車架由車架主桿、兩前輪部分的車架和中前管平面組成；所述車架主桿 位于左、右前、后輪之間，
所述兩前輪和前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)及中前管平面的結(jié)構(gòu)為，在車架主桿前部左、右 兩邊，分別設有左前管和右前管，左前管和右前管都垂直于地面，左前管、右前 管的上端分別與前上管的兩端固定連接，下端分別與兩根前下管的一端固定連接， 兩前下管的另一端與車架主桿固定連接，在左前管、右前管的中間設有一根前立 管，前立管的上端與前上管固定連接，下端與車架主桿固定連接；兩斜下管的一 端分別與左前管、右前管固定連接，另一端與位于前立管之前的車架主桿的前端 固定連接；左前管、右前管、前上管、前下管和前立管都位于同一平面上，兩斜 下管不在該平面上而與該平面相交；在車架主桿之上設有一中前管，中前管的前 端與前立管相交，中前管的后端通過連接管與車架主桿固定連接，中前管與地面. 的夾角范圍為0° 75° ;兩前叉軸分別插入左前管和右前管之內(nèi)，兩前叉軸下 端與兩前叉固定連接，兩前叉上安裝兩前輪；兩轉(zhuǎn)向板的一端分別固定在兩前叉 之上、兩前叉軸的下端，另一端位于前叉之前，兩轉(zhuǎn)向板長度相等且位于同一平 面上；中前管內(nèi)插入駕駛桿.駕駛桿上端安裝方向盤，下端安裝方向板；左轉(zhuǎn)向 連桿和右轉(zhuǎn)向連桿的兩端分別與方向板的前端和左右兩邊兩個轉(zhuǎn)向板的前端活動 連接；
所述車架主桿后部安裝在后連軸上的兩個軸承上；在后連軸的兩端各安裝一 后輪；在后連軸上設有一飛輪，鏈條安裝在該飛輪和中后軸右側(cè)的鏈輪上。
所述車架主桿上僅設有一個中接頭，中軸被固定在中接頭之內(nèi)；所述兩曲柄 由主曲柄和副曲柄組成，它們的一端相連結(jié)，并分別套在中軸的兩端，在曲柄與 中軸之間裝有軸承，副曲柄的另一端通過一細桿與主曲柄相連接，兩主曲柄的另 一端安裝腳踏板；在車架主桿上僅設有一個中后接頭，在中后接頭之內(nèi)的中后軸 的兩端，各固定一中后曲柄.兩中后曲柄互差180度；兩連桿的一端分別與兩 曲柄中的兩副曲柄活動連接.另一端分別與兩中后曲柄活動連接；
所述左轉(zhuǎn)向連桿和右轉(zhuǎn)向連桿兩端的活動連接結(jié)構(gòu)為，左、右轉(zhuǎn)向連桿的兩 端都設有相同的叉狀結(jié)構(gòu)，桿與叉的連接為，桿的一端與叉為固定連接；桿的另 一端為螺絲狀，叉與一段短管固定連接，短管內(nèi)設有內(nèi)螺紋，短管擰在桿的螺絲 上；分別在兩個叉的兩端安裝一銷子，兩螺絲的一端分別被穿入兩叉中的銷子上， 螺絲軸線垂直于銷子軸線，兩螺絲的另一端分別插入到安裝在方向板前端和安裝 在轉(zhuǎn)向板前端的軸承內(nèi)徑中并擰上螺帽。
所述左轉(zhuǎn)向連桿和右轉(zhuǎn)向連桿兩端的活動連接結(jié)構(gòu)為，左、右轉(zhuǎn)向連桿的兩 端都設有相同的球形萬向節(jié)球形萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)包括球體和球座兩部分，球體的 形狀為一圓球，其與一螺絲相連接；球座由球座上蓋和球座下蓋組成，球座上蓋 與球座下蓋的大小相同，球座上蓋頂部設有一圓孔，兩球座下蓋分別與桿的兩端 固定連接；兩球體上的螺絲分別穿過兩球座上蓋頂部的圓孔，插入到方向板前端 和轉(zhuǎn)向板前端的孔中，并擰上螺帽，兩球體被分別固定在方向板的前面和轉(zhuǎn)向板 的上面，把兩球座下蓋分別與兩球座上蓋合攏成兩球座，并擰上固定螺絲和螺帽， 兩球體分別被包含在兩球座之內(nèi)。
所述左轉(zhuǎn)向連桿和右轉(zhuǎn)向連桿兩端的活動連接結(jié)構(gòu)為，左、右轉(zhuǎn)向連桿的一 端為叉狀結(jié)構(gòu)，另一端為球形萬向節(jié)結(jié)構(gòu)；叉狀結(jié)構(gòu)為，桿的一端與叉固定連接， 在叉的兩端安裝一銷子， 一嫘絲的一端被穿入叉中的銷子上，螺絲軸線垂直于銷 子軸線，螺絲的另一端插入到安裝在方向板前端的軸承內(nèi)徑中，并擰上螺帽；球 形萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)包括球體和球座兩部分，球體的形狀為一圓球，其與一螺絲相連 接；球座由球座上蓋和球座下蓋組成，球座上蓋與球座下蓋的大小相同，球座上 .蓋頂部設有一圓孔，球座下:蓋與桿的另一端固定連接；球體上的螺絲穿過球座上 蓋頂部的圓孔，插入轉(zhuǎn)向板前端的孔中，并擰上螺帽，球體被固定在轉(zhuǎn)向板的上 面，把球座下蓋與球座上蓋合攏成球座，并擰上固定螺絲和螺帽，球體被包含在 球座之內(nèi)。
所述兩曲柄中主曲柄與副曲柄相互位置、中接頭與中后接頭相互位置以及中 后曲柄、連桿的長度，由下述方法確定；
在一平面上任取一點o點，表示中接頭，以o點為端點，在o點左側(cè)作一 水平射線ox ，水平射線ox所指的方向為自行車前方；曲柄的一端與中接頭o 點相重合，且以o點為轉(zhuǎn)動中心而轉(zhuǎn)動；取水平射線ox為0度線，曲柄中主 曲柄所在位置與水平射線ox的夾角為6a,表示主曲柄的轉(zhuǎn)動角度；且規(guī)定，
主曲柄在水平射線ox之上時，ea 〉 o ，即ea為正角，主曲柄在水平射線ox 之下時，e a < o ，即e a為負角；主曲柄轉(zhuǎn)動角度e a的最大值為e x ，最 小值為en ，則腳踏板腳踏一次，主曲柄轉(zhuǎn)動角度ea的值為9a=ex+lenl;
主曲柄轉(zhuǎn)動角度0a的值應滿足條件Ga《170° ;
取一主曲柄的端點位于t曲柄轉(zhuǎn)動角度9a最大值9x的位置u點，同時
取另一主曲柄的端點位于主曲柄轉(zhuǎn)動角度ea最小值en的位置v點，側(cè)z
vou= 9 a ， ov 、 ou為兩主曲柄，且兩主曲柄的長度ov二ou ;過o點作垂直
于水平射線OX的直線Op ，且p點在O點之上；以O點為角的頂點，Op為 角的一邊，在其左側(cè)作Zpoq ，在其右側(cè)作Zpoh，且使得Zpoq:Zpoh二 0 a /2 ;在射線oq上任取一點s 、射線oh上任取一點t ， 并使得長度os = Ot ， OS 、Ot為兩副曲柄；主曲柄OV與副曲柄OS組成一個曲柄，主曲柄ou與 副曲柄ot組成另一個曲柄；且Zvos=Zuot ，即兩曲柄中主曲柄與副曲柄之間 的夾角相等；
過s 、 t兩點作一直線n ，則直線n平行于水平射線ox ;中后接頭g點 位于直線n上，且在S 、 t兩點的右側(cè)，可任意選??；兩中后曲柄的長度為， 兩副柄的端點S 、 t兩點之間距離的一半；兩連桿的長度為，后一副曲柄的端 點t點到中后接頭g點的距離加上中后曲柄的長度；
或者由上所述，在確定了直線n之后，在s 、 t兩點之右面、直線n之 下方，先任意確定中后接頭g'點的位置，再以o點為圓心、og'為半徑作圓弧i ， 交直線n于g點；os 、 ot不作為兩副曲柄，兩副柄由下述方法確定；以o點 為圓心、os或ot為半徑作圓，把射線oq 、 oh順時針方向旋轉(zhuǎn)一角度，分別 交圓于s'點和t'點，并使得Zsos' =:Ztot' =Zgog' ， os' 、 ot'為兩副曲柄， 且長度OS' =ot' =os = ot ，主曲柄OV與副曲柄OS'組成一個曲柄，主曲柄ou 與副曲柄ot'組成另一個曲抦，且Zvos' =Zuot'，即兩曲柄中主曲柄與副曲 柄之間的夾角相等； ，
過s' 、 t'兩點作一直線n'—，則中后接頭g'點也在直線n'上，且s't' =st ; 兩中后曲柄的長度為，兩副曲柄的端點s'、 t'兩點之間距離的一半；兩連桿的長 度為，后一副曲柄的端點t'點到中后接頭g'點的距離加上中后曲柄的長度。
與現(xiàn)有技術(shù)的四輪自行車相比，本發(fā)明的四輪自行車的有益效果是，前輪轉(zhuǎn)
向機構(gòu)簡單、工作可靠、駕駛方便；駕駛桿與地面的夾角的選擇范圍寬且可以選
擇得很??；采用單人坐式腳踏或帶有向上仰的姿勢腳踏，腳踏輕松、坐姿舒適， 非常適合休閑旅游的需要；并且由于其重心低、穩(wěn)定性好，能在雨天或積雪的路 面上行駛，且又能攜人乘坐，因而彌補了兩輪自行車的不足，是一種新的以腳踏 為動力的陸上交通工具。


圖1為本發(fā)明的采用傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)腳踏方式的四輪自行車斜視圖。 圖2為圖1四輪自行車的左視圖。
圖3 (a) (c)本發(fā)明的四輪自行車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)圖。 圖4 圖7為左、右轉(zhuǎn)向連桿兩端的叉狀結(jié)構(gòu)圖。 圖8為叉與轉(zhuǎn)向板的連接圖。
圖9為叉與方向板的連接圖。 圖IO為方向板的結(jié)構(gòu)圖。
圖11為叉與轉(zhuǎn)向板活動連接處的軸截面圖。 圖12為叉與方向板活動連接處的軸截面圖。 圖13為球形萬向節(jié)結(jié)構(gòu)圖。
圖14為球形萬向節(jié)中球座下蓋與桿的連接圖。
圖15為前叉軸、前叉、及轉(zhuǎn)向板的連接圖。
圖16為本發(fā)明的采用往復腳踏方式的四輪自行車斜視圖。
圖17 (a) (c)為曲柄結(jié)構(gòu)圖。
圖18為中接頭縱軸截面圖。
圖19為中后接頭縱軸截面圖。
圖20 (a) (d)為按第一種方法確定中后接頭位置時，曲柄、連桿和中后 曲柄的運動狀態(tài)圖。
圖21 (a) (d)為按第二種方法確定中后接頭位置時，曲柄、連桿和中后 曲柄的運動狀態(tài)圖。
圖22為副曲柄與連桿活動連接處的軸截面圖。 圖23為中后曲柄與連桿活動連接處的軸截面圖。
圖24 (a)、 (b)為兩曲柄中主曲柄與副曲柄相互位置、中接頭與中后接頭相 互位置及中后曲柄、連桿長度的兩種確定方法用圖。 圖25為圖16四輪自行車的車架主桿結(jié)構(gòu)圖。 圖26為采用往復腳踏方式的兩輪拖車側(cè)面圖。
圖27為本發(fā)明的采用往復腳踏方式的四輪自行車拖掛往復腳踏兩輪拖車的 俯視圖。
圖28 (a) (d)為拖掛構(gòu)件結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的四輪自行車，包括兩種腳踏方式， 一種是采用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)腳踏方式， 其驅(qū)動機構(gòu)與現(xiàn)有兩輪自行車中的驅(qū)動機構(gòu)相同；另一種是采用往復腳踏方式， 腳踏板由中軸的后上方往前下方腳踏，再沿原路返回，該驅(qū)動機構(gòu)為本發(fā)明的驅(qū) 動機構(gòu)，而這兩種自行車的車架及前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)都相同。下面結(jié)合附圖，分別予 以說明。 實施例1
圖1為本發(fā)明的采用傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)腳踏方式的四輪自行車的斜視圖，為本實施例1。
在圖1中方向盤1 駕駛桿3 飛輪5 中繼輪10 鞍座12 曲柄 14 腳踏板15 靠背16 鏈輪18 鏈條19 車架主桿20 中前管21
左前管22 右前管23 前上管24 前下管25 前立管26 斜下管27 連接管29 轉(zhuǎn)向板34 左轉(zhuǎn)向連桿36 右轉(zhuǎn)向連桿37 方向板38 前 叉41 前輪42 前泥罩43 前叉軸44 后輪46 后泥罩47 后連軸 48 軸承115 后部連接器116 中接頭415 。
圖中的四輪自行車車架由車架主桿20、前輪部分的車架和中前管平面組成； 車架主桿20位于左、右前、后輪之間；
前輪部分及轉(zhuǎn)向機構(gòu)、中前管平面的結(jié)構(gòu)為，在車架主桿20的前部左、右兩 邊，分別設有左前管22和右前管23，左前管22和右前管23都垂直于地面，左 前管22和右前管23的上端分別與前上管24的兩端固定連接，下端分別與兩根前 下管25的一端固定連接，兩前下管25的另一端與車架主桿20固定連接；在左前 管22、右前管23的中間設有一根前立管26，前立管26的上端與前上管24固定 連接，下端與車架主桿20固定連接，前立管26垂直于地面；兩斜下管27的一端 分別與左前管22和右前管23固定連接，另一端固定連接到位于前立管26之前的 車架主桿20的前端上；車架主桿20的前端和兩前輪的前端位于同一平面上；左 前管22和右前管23、兩前下管25、兩斜下管27相對于車架主桿20，都呈對稱 位置；左前管22、右前管2:;、前上管24、前下管25和前立管26都位于同一平 面上，該平面為前輪車架平面；兩斜下管27的一端在該平面上而另一端不在該平 面上，所以兩斜下管不在該平面上而與該平面相交；
在車架主桿20之上設有一中前管21，中前管21的前端位于前立管26略前 面一點的位置上，故中前管21與前立管26相交，并把前立管26分成上下兩段； 中前管21的后端通過兩根連接管29與車架主桿20固定連接，兩連接管29與車 架主桿20連接成三角形狀；中前管21與地面的夾角范圍為0° 75° ，可任意 確定一位置；中前管21、兩根連接管29、前立管26及車架主桿20位于同一平面 上，該平面為中前管平面；上述有兩個平面， 一是前輪車架平面，二是中前管平 面，兩平面互相垂直，并通過前立管26把兩平面連接起耒，因而整個車架顯得牢 固、可靠；
兩前叉軸44分別插入左前管22和右前管23之內(nèi)，兩前叉軸44下端與兩前 叉41固定連接，兩前叉41上安裝兩前輪42;兩轉(zhuǎn)向板34的一端固定在兩前叉 41之上、兩前叉軸44的下端，兩轉(zhuǎn)向板34的另一端位于前叉41之前，兩轉(zhuǎn)向 板34長度相等且位于同一平面上；中前管21內(nèi)插入駕駛桿3，駕駛桿3上端安 裝圓形方向盤l，下端安裝方向板38;左轉(zhuǎn)向連桿36和右轉(zhuǎn)向連桿37的兩端分 別與方向板38的前端和左右兩邊兩個轉(zhuǎn)向板34的前端活動連接；
圖中的四輪自行車朝正前方行駛，當順時針方向轉(zhuǎn)動方向盤1時，通過駕駛 桿3，使方向板38也作順時針方向轉(zhuǎn)動，拉動左轉(zhuǎn)向連桿36、同時推動右轉(zhuǎn)向連 桿37向右運動，使兩邊兩個轉(zhuǎn)向板34的前端向右運動，再通過兩前叉軸44、兩
前叉41，使兩前輪42向右轉(zhuǎn)，四輪自行車向右轉(zhuǎn)彎。當逆時針方向轉(zhuǎn)動方向盤l 時，上述各機構(gòu)作相反方向的運動，使兩前輪42向左轉(zhuǎn)，四輪自行車向左轉(zhuǎn)彎。 圖中車架主桿20的后部安裝在后連軸48上的兩個軸承115上，在后連軸48 的兩端安裝兩后輪46，在后連軸48上設有一飛輪5。在車架主桿20的后部還設 有后部連接器116，為拖掛后面兩輪拖車之用。該四輪自行車后部的結(jié)構(gòu)，與現(xiàn) 有人力三輪自行車后部結(jié)構(gòu)相同。
圖中在鞍座12之前的車架主桿20上，設有一中接頭415，中接頭415之內(nèi) 設有一中軸，中接頭兩端與中軸之間設有軸承，在中軸的右側(cè)設一鏈輪18，在中 軸的兩端各設有一曲柄14，兩曲柄14互差180度，兩曲柄14上安裝兩腳踏板15。 該中接頭415的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有兩輪自行車的中接頭結(jié)構(gòu)完全相同。
由于鏈輪18和飛輪5之間距離較長，圖中在鏈輪18和飛輪5之間設有一中 繼輪IO，鏈條19被分成二條，鏈條19短而不易晃動、不易脫落。 為使四輪自行車輕巧些..圖中的四個車輪都為小輪徑車輪。 圖2為圖1四輪自行車的左視圖。在圖2中方向盤1 駕駛桿3 飛輪 5 中繼輪10 鞍座12 曲柄14 腳踏板15 靠板16 鏈輪18 鏈條19 車架主桿20 中前管21 左前管22 斜下管27 轉(zhuǎn)向板34 左轉(zhuǎn)向連桿36 方向板38 前叉41 前輪42 前泥罩43 前叉軸44 后輪46 后泥罩47 中接頭415 。
由于左前管22、右前管23、前上管24、前下管25和前立管26都在同一平 面上，所以在該左視圖上只能看到左前管22，兩斜下管27不在上述平面上，所 以能看見左邊一根斜下管27。
從圖3到圖12為本實施例1即圖1中四輪自行車各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)圖，下面依次 予以說明。
圖3 (a) (c)為前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)圖。
在圖3 U)、 (b)、 (c)中駕駛桿3 右前管23 轉(zhuǎn)向板34 左轉(zhuǎn)向連桿 36 右轉(zhuǎn)向連桿37 方向板38 前輪42 。
圖U)為兩前輪和前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)前視圖，圖中兩前輪處于直行狀態(tài)，即兩前 輪朝正前方轉(zhuǎn)動。這時應使左、右轉(zhuǎn)向連桿36、 37與方向板38相連接的一端距 地面的高度，大于左、右轉(zhuǎn)向連桿36、 37與兩邊兩個轉(zhuǎn)向板34相連接的一端距 地面的高度。
圖(b)也為兩前輪和前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)前視圖，圖中兩前輪處于向右轉(zhuǎn)彎狀態(tài)， 且是向右轉(zhuǎn)彎的角度達到最大值。這時應使左轉(zhuǎn)向連桿36、右轉(zhuǎn)向連桿37與方 向板38相連接的一端距地面的高度，等于或大于左、右轉(zhuǎn)向連桿36、 37與兩邊 兩個轉(zhuǎn)向板34相連接的一端距地面的高度。
當兩前輪向左轉(zhuǎn)彎且轉(zhuǎn)彎角度達到最大值時，亦如此。
圖(a)與圖(b)也是確定左、右轉(zhuǎn)向連桿長度用圖，左、右轉(zhuǎn)向連桿長度應 相等。方向板38的長度可大于、等于或小于轉(zhuǎn)向板34的長度。
圖(C)為前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)部分結(jié)構(gòu)的右視圖，圖中右面為自行車前方，圖中自 行車處于直行狀態(tài)，即朝正右方運動。圖中角度V為轉(zhuǎn)向板34與方向板38的夾 角，所以v)/也為轉(zhuǎn)向板34轉(zhuǎn)動形成的平面與方向板38轉(zhuǎn)動形成的平面兩平面之
間的夾角。角度V的值，可根據(jù)駕駛時的姿勢和為達到方便駕駛的目的，任意確 定。圖中d點為右邊一個轉(zhuǎn)向板34的前端點，其通過右轉(zhuǎn)向連桿37，與方向板 38的前端點b點活動連接，當轉(zhuǎn)向板34轉(zhuǎn)動時，其前端點d點繞其轉(zhuǎn)動中心c 點而轉(zhuǎn)動，反映在該側(cè)面圖上，就是d點在線段dc上向c點方向移動。當轉(zhuǎn)向板 34向左或向右轉(zhuǎn)動到最大角度時，d點移動到e點位置。而方向板38應與轉(zhuǎn)向板 34相交于e點或e點之前靠近e點的位置，且方向板38的前端點b點位于e點 之上。當轉(zhuǎn)向板34轉(zhuǎn)動時，方向板38的前端點b點繞其轉(zhuǎn)動中心a點而轉(zhuǎn)動， 反映在該側(cè)面圖上，就是b點沿線段ba向a點方向移動。當d點移動到e點時， 應使b點也移動到e點，或者移動到e點之上的位置。無論方向板38的長度如何， 也不論其轉(zhuǎn)動的角度如何，都是如此。在滿足上述要求的前提下，耒確定方向板 38的轉(zhuǎn)動中心點a點的位置，或者說，耒確定駕駛桿3的下端點a點位置。
圖4與圖5為左轉(zhuǎn)向連桿36兩端叉的連接圖。叉與桿的連接， 一端如圖4， 為固定連接；另一端如圖5，桿的端部為螺絲狀，叉與一段短管固定連接，短管 內(nèi)設有內(nèi)螺紋，然后把短管擰在桿上；桿與短管不能擰緊，應留有間隙，因為當 左、右轉(zhuǎn)向連桿運動時，桿兩端的兩個叉會繞桿的軸線相對轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角度不 大， 一般不大于20度，所以留.以半圈間隙，就能使桿兩端的兩個叉自由轉(zhuǎn)動。右 轉(zhuǎn)向連桿37與左轉(zhuǎn)向連桿36的結(jié)構(gòu)相同。
圖6為一螺絲613，其一端有一孔。把圖6中的螺絲613放在圖4的左轉(zhuǎn)向 連桿36兩端的叉中間，把銷子111穿入叉兩端的孔中和螺絲613的孔中，得圖7， 桿的兩端結(jié)構(gòu)相同。
圖8為右轉(zhuǎn)向連桿37的一端與右邊一個轉(zhuǎn)向板34的連接圖，右轉(zhuǎn)向連桿37 的叉應放在右邊轉(zhuǎn)向板34的上表面，并作固定連接，可參見圖3 (a)與(b)，圖 中轉(zhuǎn)向板34 右轉(zhuǎn)向連桿37 銷子111 軸承115 螺絲613。
圖9為右轉(zhuǎn)向連桿37的一端與方向板38的連接圖，右轉(zhuǎn)向連桿37的叉應放 在方向板38的下表面或稱前面，并作固定連接，同樣可參見圖3 (a)與(b)。圖 中右轉(zhuǎn)向連桿37 方向板38。
左轉(zhuǎn)向連桿36的連接方法與圖8、圖9中右轉(zhuǎn)向連桿37的連接方法相同。
圖10為方向板38，圖中上端一個孔用于將其固定在駕馭桿3上，下端兩個 孔分別與左、右轉(zhuǎn)向連桿36、 37的一端相連接。
圖11為左、右轉(zhuǎn)向板34與左、右轉(zhuǎn)向連桿36、 37活動連接處沿固定螺絲
631的縱軸截面圖，圖中轉(zhuǎn)向板34 銷子lll 軸承115 螺絲613 螺 帽614 。由圖可知，轉(zhuǎn)向板34與左、右轉(zhuǎn)向連桿連接后，它們都能繞固定軸自 由轉(zhuǎn)動。
圖12為方向板38與左、右轉(zhuǎn)向連桿活動連接處沿固定螺絲613的縱軸截面 圖，圖中方向板38 銷子111 軸承115 螺絲613 螺帽614。由圖可知， 方向板38與左、右轉(zhuǎn)向連桿連接后，它們都能繞固定軸自由轉(zhuǎn)動。
由上述可知，左、右轉(zhuǎn)向連桿36、 37兩端的叉狀結(jié)構(gòu)，都有三個轉(zhuǎn)軸，分別 為固定螺絲613的軸線、銷子111的軸線和桿的軸線，三個轉(zhuǎn)軸相互垂直。當方 向板38、轉(zhuǎn)向板34轉(zhuǎn)動時，相對于繞固定螺絲613的軸線轉(zhuǎn)動角度最大，繞其 余兩個轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的角度都很小。
現(xiàn)在再回到圖1中來。圖中左、右轉(zhuǎn)向連桿36、 37兩端的活動連接結(jié)構(gòu)為叉 狀結(jié)構(gòu)，方向板38與兩邊兩個轉(zhuǎn)向板34，不在同一平面上，兩轉(zhuǎn)動平面相交。 但由前所述，由于左、右轉(zhuǎn)向連桿36、 37兩端的叉狀結(jié)構(gòu)都有三個相互垂直的轉(zhuǎn) 軸，即有三個轉(zhuǎn)動自由度，所以當轉(zhuǎn)動方向盤l時，方向板38都能帶動兩邊兩個 轉(zhuǎn)向板34轉(zhuǎn)動，使該四輪自行車轉(zhuǎn)彎，并且當中前管21與地面的夾角在0° 75°范圍內(nèi)的任一位置，都是如此。所以本發(fā)明的四輪自行車前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)，結(jié) 構(gòu)簡單，工作可靠。
本發(fā)明的目的，還要求腳踏輕松。在現(xiàn)有兩輪自行車中，是騎姿腳踏，鞍座 位置相對較高，長時間騎行.容易疲勞。要使腳踏輕松，就應采用坐式腳踏，并 且坐的高度要低，這樣才能坐得舒適、穩(wěn)定，長時間腳踏，也不易疲勞。但坐式 腳踏，要求鞍座和方向盤的位置都要低一些；由上所述，該四輪自行車的中前管 21與地面的夾角范圍為0° 75° ，因而能保證方向盤的位置適合坐式腳踏的需 要，只需把鞍座12的位置安裝得低一些就可以了。圖中駕駛桿3與地面的夾角為 35° ;圖中設有一個鞍座12及靠背16，采用單人腳踏，腳踏姿勢為坐勢腳踏， 略帶向上仰，因而坐姿舒適，腳踏輕松，長時間腳踏后，可靠在靠板上適當休息 一下，再繼續(xù)腳踏，非常適合休閑、旅游的需要；且有了靠背16，不僅使坐得舒 服、坐得穩(wěn)定，而且能增大腳踏力量。
本實施例的四輪自行車，沒有設置倒車機構(gòu)，但由于鞍座位置較低，人的腳 是能夠踩到地面的，當腳朝前踩地面時，該四輪自行車就往后倒車，即用腳朝前 踩地面的方法，實現(xiàn)倒車的目的。
若把車架主桿20的后部適當延長，在鞍座12的后面，再設置一座椅，可攜 一人乖坐； 一般兩輪自行車在雨天或積雪的路面上行駛，容易滑倒，且攜人乖坐
較危險；而本發(fā)明的圖1的四輪自行車，由于其重心低、穩(wěn)定性好，能在雨天或 積雪的路面上行駛，且又能攜人乖坐，因而彌補了兩輪自行車的不足，是一種新 的以腳踏為動力的陸上交通工具。
實施例2
本實施例2與實施例1的區(qū)別，僅在于左、右轉(zhuǎn)向連桿36、 37兩端的活動連 接結(jié)構(gòu)為球形萬向節(jié)結(jié)構(gòu)，其余都相同。圖13就是球形萬向節(jié)。
在圖13中方向板38 球形萬向節(jié)131 球體132 球座133 球座 上蓋134球座下蓋135 螺絲613 螺帽614。
球形萬向節(jié)131其結(jié)構(gòu)包括球體132和球座133兩部分，球體132的形狀為 一圓球，其與一螺絲613相連接，球座133由球座上蓋134和球座下蓋135組成， 球座上蓋134與球座下蓋135的大小相同，球座上蓋134頂部設有一圓孔，兩球 座下蓋135分別與桿的兩端固定連接；兩球體132上的螺絲613分別穿過兩球座 上蓋134頂部的圓孔，插入到方向板38前端和轉(zhuǎn)向板34前端的孔中，(圖中為插 入到方向板38上)，并擰上螺帽614，兩球體132分別被固定在方向板38的前面 或稱下面和轉(zhuǎn)向板34的上面，把兩球座下蓋135分別與兩球座上蓋134合攏成兩 球座133，并擰上固定螺絲和螺帽，兩球體132分別被包含在兩球座133之內(nèi)。
在圖13中，當方向板38、轉(zhuǎn)向板34轉(zhuǎn)動時，球體132與球座133相對于螺 絲613的軸線轉(zhuǎn)動角度最大，而繞垂直于該軸的另兩個軸線的轉(zhuǎn)動角度都很小。 所以只要球座上蓋134其頂部開的孔的大小適當、桿與兩端兩個球座下蓋135連 接的角度適當，就能使球形萬向節(jié)131正常工作。
圖14為球座下蓋135與桿的連接圖。
由圖13可知，球形萬向節(jié)有三個轉(zhuǎn)動自由度，所以本實施例2的左、右轉(zhuǎn)向 連桿36、 37的兩端都有三個轉(zhuǎn)動自由度。
圖15為實施例1和實施例2中前叉軸44與前叉41、轉(zhuǎn)向板34的連接圖。 前叉軸44的下端與前叉41固定連接。在前叉41之上、前叉軸44的下端，固定 轉(zhuǎn)向板34。 實施例3
本實施例3的四輪自行車，其左、右轉(zhuǎn)向連桿36、 37兩端的活動連接結(jié)構(gòu)為， 一端如實施例1中的叉狀結(jié)構(gòu)，另一端如實施例2中的球形萬向節(jié)結(jié)構(gòu)，而其余 結(jié)構(gòu)與實施例l都相同。左、右轉(zhuǎn)向連桿36、 37與方向板38相連接的一端為叉 狀結(jié)構(gòu)，其中叉與桿的連接為圖4中的固定連接。左、右轉(zhuǎn)向連桿36、 37與兩邊 兩個轉(zhuǎn)向板34相連接的一端為球形萬向節(jié)結(jié)構(gòu)。 實施例4
圖16為本發(fā)明采用往復腳踏方式的四輪自行車斜視圖，為本實施例4。 在圖16中方向盤1駕駛桿3 飛輪5 鞍座12 曲柄14 腳踏 板15 車架主桿20 中前管21 左前管22 右前管23 前上管24 前下管25 前立管26 斜下管27 連接管29 連桿32 轉(zhuǎn)向板34 左轉(zhuǎn)向連桿36 右轉(zhuǎn)向連桿37 方向板38 前叉41 前輪42 前泥罩43 前叉軸44 后輪46 后泥罩47 后連軸48 中后曲柄58 軸承 115 中接頭415 鏈罩419 。
圖中四輪自行車的車架由車架主桿20、前輪部分的車架和中前管平面組成； 車架結(jié)構(gòu)和車架后部與后輪的連接結(jié)構(gòu)及前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)與實施例1相同。
本實施例4的驅(qū)動機構(gòu)與實施例1不同，圖17 圖23為本實施例4即圖16 四輪自行車驅(qū)動機構(gòu)中各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)圖，下面分別予以說明。
圖17 (a) (c)為曲柄14結(jié)構(gòu)圖，圖(a)為曲柄14的斜視圖，曲柄14由 主曲柄14a和副曲柄14b組成，它們的一端相連結(jié)，相連接的一端套在中軸的端 部。為加強結(jié)構(gòu)強度，副曲柄14b的另一端通過一細桿與主曲柄14a相連結(jié)，細 桿連結(jié)在主曲柄14a上的位置可任意選擇，圖中細桿垂直于主曲柄14a。主曲柄 14a的另一端安裝腳踏板。
圖(b)為左邊一個曲柄14的后視圖，圖中左面為四輪自行車外側(cè)。
圖(。為右邊一個曲柄14的后視圖，圖中右面為四輪自行車外側(cè)。
圖18為中接頭415的縱軸截面圖，圖中曲柄14 軸承115 中接頭415 中軸418 螺帽614。
由圖18可看出，中軸418經(jīng)螺帽614被固定在中接頭415之內(nèi)，在中軸418 的兩端各安裝一曲柄14，在曲柄14與中軸418之間設有軸承115，圖中在一端設 有兩個軸承115，也可只設一個軸承115。
圖19為中后接頭56的縱軸截面圖，圖中鏈輪18 中后接頭56 中后 軸57 中后曲柄58 端蓋114 軸承115 。
由圖19可看出，在中后接頭56之內(nèi)設有一中后軸57，中后接頭56的兩端 與中后軸57之間設有軸承115，中后軸57的右側(cè)設有一鏈輪18，中后軸57的兩 端各固定一中后曲柄58。圖中在中后接頭56的兩端各設有一個端蓋114,以封閉 軸承115。
圖20 (a) (d)為按第一種方法確定中后接頭56位置時，曲柄、連桿和中 后曲柄的運動狀態(tài)圖。以圖u)中中后曲柄58的位置為起點，逆時針方向轉(zhuǎn)動， 每轉(zhuǎn)四分之一周，分別得圖(b)、 (c)、 (cn，最后回到圖U)的位置。
在圖(b)中曲柄14 腳踏板15 鏈輪18 車架主桿20 連桿32 中后接頭56 中后曲柄58 軸承115 。
圖(a) 圖(d)的左面為自行車前方。在圖(a)和圖(c)中，兩曲柄14中的 主曲柄14a分別位于其轉(zhuǎn)動范圍的兩端位置，分別為一30。和110° 。由圖可知， 兩連桿32的一端分別與兩曲柄14中的兩副曲柄14b活動連接，另-一端分別與兩 中后曲柄58活動連接，兩中后曲柄58互差180度。
圖21 (a) (d)為按第二種方法確定中后接頭56位置時，曲柄、連桿和中 后曲柄的運動狀態(tài)圖。
由圖20和圖21可知，腳踏板采用在中軸后上方到前下方腳踏，然后沿原路 返回，即為往復腳踏。
圖22為副曲柄14b與連桿32活動連接處沿固定螺絲613的軸線軸截面圖， 圖中副曲柄14b 連桿32 軸承]15 螺絲613 螺帽614。由圖可知， 連桿32與副曲柄14b連接后，它們都能繞固定軸自由轉(zhuǎn)動。
圖23為中后曲柄58與連桿32活動連接處沿固定螺絲613的軸線軸截面圖。 圖中連桿32 中后曲柄58軸承115 螺絲613 螺帽614。由圖可知， 連桿32與中后曲柄58連接后，它們都能繞固定軸自由轉(zhuǎn)動。
圖24 (a)、 (b)為兩曲柄中主曲柄與副曲柄相互位置、中接頭與中后接頭相 互位置及中后曲柄、連桿長度的兩種確定方法用圖。
先看圖(a)，圖(a)為第一種確定方法圖。在圖(a)中，o點為平面上任意一 點，表示中接頭，以o點為端點，在o點左側(cè)作一水平射線ox，水平射線ox所 指的方向為自行車前方，圖中水平射線ox的箭頭指向左面，所以左面為自行車前 方，而該圖為驅(qū)動機構(gòu)左視圖。曲柄中主曲柄與副曲柄相連接的一端與中接頭o 點相重合，且以o點為轉(zhuǎn)動中心而轉(zhuǎn)動；取水平射線ox為0度線，曲柄中主 曲柄所在位置與水平射線ox的夾角為9a ，表示主曲柄的轉(zhuǎn)動角度；且規(guī)定， 主曲柄在水平射線ox之上時，ea > 0 ，即9 a為正角，主曲柄在水平射線ox
之下時，ea < o ，即ea為負角；主曲柄轉(zhuǎn)動角度ea的最大值為ex ，最 小值為en ，則腳踏板從中軸后上方到前下方腳踏一次，主曲柄轉(zhuǎn)動角度ea的 值為ea=ex+|en|;主曲柄轉(zhuǎn)動角度ea的值應滿足條件ea《i70°;
取一主曲柄的端點位于主曲柄轉(zhuǎn)動角度e.a最大值ex的位置u點，同時 取另一主曲柄的端點位于主曲柄轉(zhuǎn)動角度ea最小值9n的位置v點，側(cè)z vou=9a。 ex的值可任意選取，圖中ex-iio。 ； 9n的值也可任意選取，例 如可取9n《0，也可取6nX)，圖中9n二一30。，所以ea二iio。 +1 — 30° | = 140° ，滿足6a《170。的條件。ou、ov為兩主曲柄，且兩主曲柄的長度ov = ou ， 即兩主曲柄長度相等；兩主曲柄長度可任意選取，只要使長度相等就可。過o點 作垂直于水平射線OX的直線op ，且p點在O點之上；以O點為角的頂點、 op為角的一邊，在其左側(cè)作Zp叫，在其右側(cè)作Zpoh ， 且使得Zpoq=Z poh=0a/2 ，圖中Zp(Dq二Zpoh二 9 a / 2 = 70。；在射線oq上任取-一點s 、 射線oh上任取一點t ，并使得長度os = ot ， os 、 ot為兩副曲柄；兩副曲 柄的長度可任意選取，只要使長度相等就可， 一般副曲柄的長度短于主曲柄的長 度。主曲柄ov與副曲柄os組成一個曲柄，主曲柄ou與副曲柄ot組成另一
個曲柄；且ZVOS=ZUOt ，即兩曲柄中主曲柄與副曲柄之間的夾角相等，所以
兩曲柄結(jié)構(gòu)相同。
過s 、 t兩點作一直線n ，則直線n平行于水平射線ox ;中后接頭g點
位于直線n上，且在S 、 t兩點的右側(cè)，可任意選??；兩中后曲柄的長度為， 兩副柄的端點s 、 t兩點之間距離的一半；兩連桿的長度為，后一副曲柄的端 點t點到中后接頭g點的距離加上中后曲柄的長度。
可按下述方法確定中后曲柄和連桿，在直線n上、g點的右面取一點j， gj 表示中后曲柄，j點的位置應使得式gj二st/2成立，tj表示連桿，并且存在tj二tg + gj ;圖中曲柄uot、連桿tj、中后曲柄gj位于車架主桿同一側(cè)，參見圖20。
以上為權(quán)利要求9中的a與b所述的含義，圖20中兩曲柄中主曲柄與副曲柄 相互位置、中接頭與中后接頭相互位置以及連桿、中后曲柄的長度就是按圖24(a) 的方法確定的。
下面對圖24 (b)予以說明。
圖24 (b)為第二種確定方法圖，是接著圖24 U)耒說明的，所以前面與圖 24U)相同。在確定了直線n之后，在s、 t兩點之右面、直線n之下方，先任意 確定中后接頭g'點的位置，再以o點為圓心、og'為半徑作圓弧i，交直線n于g 點；os、 ot不作為兩副曲柄，兩副曲柄由下述方法確定；以o點為圓心、os或ot 為半徑作圓，把射線oq、 oh順時針方向旋轉(zhuǎn)一角度，分別交圓于s'點和t'點， 所旋轉(zhuǎn)的角度使得式Zsos—Ztot'二Zgog'成立，os'、ot'為兩副曲柄，且長度os' =ot' = os = ot，即兩副曲柄長度相等。兩副曲柄長度可任意選取，只要使兩副曲 柄長度相等就可， 一般兩副曲柄的長度短于兩主曲柄的長度。主曲柄ov與副曲 柄OS'組成一個曲柄，主曲柄ou與副曲柄ot'組成另一個曲柄，且Zvos'=
Zuot'，即兩曲柄中主曲柄與副曲柄之間的夾角相等，兩曲柄的結(jié)構(gòu)相同。
過s' 、 .t'兩點作一直線n'，則中后接頭g'點也在直線n'上，且s't'=
St ;兩中后曲柄的長度為，兩副曲柄的端點S'、 t'兩點之間距離的一半；兩連桿
的長度為，后一副曲柄的端點t'點到中后接頭g'點的距離加上中后曲柄的長 度。
可由下述方法確定中后曲柄和連桿，在直線n'上、g'點的右面取一點j ， g'j 表示中后曲柄，j點的位置應使得式g'j-S't'/2成立，則t'j為連桿，且存在t'j-t'g' + g'j ;圖中曲柄uot'、連桿t'j 、中后曲柄g'j位于車架主桿同一側(cè)，參見 圖21。
圖24 (b)所述的結(jié)構(gòu)為權(quán)利要求9中的c所述的含義，圖21中兩曲柄中的 主曲柄與副曲柄相互位置、中接頭與中后接頭相互位置及連桿、中后曲柄的長度 就是按圖24 (b)的方法確定的。比較圖24的圖(a)與圖(b)，圖(b)中中后接頭 的高度顯得低，其離人的胯部距離遠，因而中后曲柄、連桿運動時，離人的胯部 距離也遠。
圖25為本實施例4即圖16四輪自行車車架主桿20的結(jié)構(gòu)圖，圖中左面為四 輪自行車的后部。
現(xiàn)在再回到圖16中來，觀察其整體結(jié)構(gòu)。
由圖16可知，在車架主桿20上，僅設有一個中接頭415和一個中后接頭56， 圖中兩中后曲柄58與中后軸的連接處就是中后接頭的位置，中后接頭56位于中 接頭415之后。在車架主桿20上還設有鞍座12，其位于中接頭415之后。圖中 在中后接頭56的右側(cè)設有鏈罩419，鏈罩419內(nèi)設有一鏈輪18，鏈條安裝在鏈輪 18和飛輪5上。
圖中的兩曲柄14中主曲柄與副曲柄相互位置、中接頭與中后接頭相互位置及 連桿、中后曲柄的長度，按圖24中圖(b)的方法確定，因而腳踏時，連桿32、 中后曲柄58離人的胯部距離較遠，能方便腳踏。
圖中兩腳踏板分別位于兩曲柄轉(zhuǎn)動范圍的兩端位置。
圖中驅(qū)動機構(gòu)的俯視圖可參見圖27，因為圖27中前后兩輛自行車的驅(qū)動機 構(gòu)與本實施例完全相同。
圖中左、右轉(zhuǎn)向連桿36、 37的兩端與方向板38及兩邊兩個轉(zhuǎn)向板34前端的 活動連接結(jié)構(gòu)為叉狀結(jié)構(gòu)，即與實施例l相同。
為使四輪自行車輕巧些，圖中的四個車輪都為小輪徑車輪。
本實施例4的四輪自行車，采用往復腳踏，與實施例l相比，腳踏時腳踏板 基本上在中軸的上半部腳踏。當中接頭的高度、曲柄的長度與實施例l相同時， 腳踏過程中腳踏板的最低高度要比實施例1要高。當把中接頭的高度降低，使腳 踏過程中腳踏板的最低高度與實施例1相同時，則腳踏板的最高高度要比實施例 l要低。因此當鞍座高度、方向盤的高度也與實施例1相同時，人坐的姿勢向后 靠的程度即向上仰的程度要比實施例l小一些，因而能起到方便駕駛的作用；.假 如人坐的姿勢向后靠的程度與實施例1相同，則本實施例的鞍座高度必定要低一 些，這就是本實施例4釆用往復腳踏與實施例1采用旋轉(zhuǎn)腳踏的區(qū)別。 實施例5
本實施例5與實施例4相比，區(qū)別一在于，左、右轉(zhuǎn)向連桿36、 37兩端的活 動連接結(jié)構(gòu)如圖13所示的球形萬向節(jié)結(jié)構(gòu)；區(qū)別二在于，兩曲柄中主曲柄與副曲 柄相互位置、中接頭與中后接頭相互位置及連桿、中后曲柄的長度按圖24 (a)的 方法確定，中接頭、中后接頭、連桿及中后曲柄的相互位置可叁見圖20，其余結(jié) 構(gòu)都與實施例4相同。 實施例6
本實施例6與實施例4相比，區(qū)別在于左、右轉(zhuǎn)向連桿36、 37兩端的活動連 接結(jié)構(gòu)， 一端為叉狀結(jié)構(gòu)，另一端為球形萬向節(jié)結(jié)構(gòu)，即與實施例3相同，其余 結(jié)構(gòu)與實施例4相同。 實施例7
圖26為兩輪拖車，其有兩后輪而無前輪，車架主桿20上設有驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)
動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與圖16中的驅(qū)動機構(gòu)相同，采用往復腳踏，該兩輪拖車被拖掛在本 發(fā)明的四輪自行車后面。圖中鞍座12 曲柄14 靠背16 車架主桿20 連桿32 后輪46 后泥罩47 前部連接器118 鏈罩419 。
本實施例7為本發(fā)明的往復腳踏式四輪自行車拖掛往復腳踏式兩輪拖車，圖 27為本實施例的俯視圖。
在圖27中方向盤1 駕駛桿3 飛輪5 鞍座12 曲柄14 腳踏 板15 靠背16 車架主桿20 前上管24 斜下管27 連桿32 轉(zhuǎn)向 板34 左轉(zhuǎn)向連桿36 右轉(zhuǎn)向連桿37 方向板38 前叉41 前泥罩 43 前叉軸44 后泥罩47 后連軸48 中后接頭56 中后曲柄58 后部連接器116 拖掛構(gòu)件117 前部連接器118 插銷119 中接頭415 鏈罩419 。
圖28為圖27中前后兩輛車之間的連接機構(gòu)和連接方法圖，其中圖(a)為前 面一輛四輪自行車后部的后部連接器116，圖(b)為拖掛構(gòu)件117，圖(c)為后 面一輛兩輪拖車前端的前部連接器118，圖(d)為插銷119。圖(d)中右面為一 擋片，能繞固定軸轉(zhuǎn)動，當把右面的擋片往右拉，克服插銷119內(nèi)部彈簧的作用 力而把擋片全部拉出，再使之轉(zhuǎn)動90度，然后松開擋片，擋片在內(nèi)部彈簧收縮力 的作用下向左縮回，但由于檔片已轉(zhuǎn)動了 90度，而被擋在了外面。圖(d)的插 銷119屬現(xiàn)有技術(shù)。
兩車連接時，先把圖28中圖(a)的圓環(huán)，即把前面一輛四輪自行車后部的一 個圓環(huán)116，置于圖(b)的拖掛構(gòu)件117前面兩個圓環(huán)之間，然后在三個圓環(huán)中 插入圖(d)的插銷119。再把圖(c)中的圓環(huán)，即后面一輛兩輪拖車前端的一個 圓環(huán)118，插入圖(b)的拖掛構(gòu)件117后面兩個圓環(huán)之間，在三個圓環(huán)中插入圖(d) 的插銷119，兩輪拖車就被拖掛好了。
圖27中前面一輛四輪自行車的前輪車架結(jié)構(gòu)與圖16相同。
權(quán)利要求
1.一種四輪自行車，包括車架、兩前輪和兩后輪、方向盤、鞍座、驅(qū)動機構(gòu)和前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)；所述車架包括前輪部分的車架；所述驅(qū)動機構(gòu)為，在鞍座之前的車架上設有一中接頭，中接頭之內(nèi)設有一中軸，中接頭兩端與中軸之間裝有軸承，中軸右側(cè)設有鏈輪，中軸兩端各固定一曲柄，兩曲柄互差180度，兩曲柄上安裝兩腳踏板；在車架的后部安裝后連軸，后連軸的兩端安裝兩后輪；在后連軸上設有一飛輪，在鏈輪和飛輪上安裝鏈條；所述兩前輪和前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)為，在車架前部左、右兩邊，分別設有左前管和右前管，左前管和右前管都垂直于地面，左前管、右前管的上端分別與前上管的兩端固定連接；左前管、右前管內(nèi)分別插入兩前叉軸，兩前叉軸下端分別與兩前叉固定連接，兩前叉上安裝兩前輪；在兩前叉軸上各固定一轉(zhuǎn)向板，兩轉(zhuǎn)向板長度相等且位于同一平面上；其特征在于所述車架由車架主桿、前輪部分的車架和中前管平面組成；所述車架主桿位于左、右前、后輪之間；所述兩前輪和前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)及中前管平面的結(jié)構(gòu)為，左前管、右前管的下端分別與兩根前下管的一端固定連接，兩前下管的另一端與車架主桿固定連接，在左前管、右前管的中間設有一根前立管，前立管的上端與前上管固定連接，下端與車架主桿固定連接；兩斜下管的一端分別與左前管、右前管固定連接，另一端與位于前立管之前的車架主桿的前端固定連接；左前管、右前管、前上管、前下管和前立管都位于同一平面上，兩斜下管不在該平面上而與該平面相交；在車架主桿之上設有一中前管，中前管的前端與前立管相交，中前管的后端通過連接管與車架主桿固定連接，中前管與地面的夾角范圍為0°～75°；中前管內(nèi)插入駕駛桿，駕駛桿上端安裝圓形方向盤，下端安裝方向板；兩轉(zhuǎn)向板的一端分別固定在兩前叉之上、兩前叉軸的下端，另一端位于前叉之前；左轉(zhuǎn)向連桿和右轉(zhuǎn)向連桿的兩端分別與方向板的前端和左右兩邊兩個轉(zhuǎn)向板的前端活動連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四輪自行車，其特征在于，所述左轉(zhuǎn)向連桿和右 轉(zhuǎn)向連桿兩端的活動連接結(jié)構(gòu)為，左、右轉(zhuǎn)向連桿的兩端都設有相同的叉狀結(jié)構(gòu)， 桿與叉的連接為，桿的一端與叉為固定連接；桿的另一端為螺絲狀，叉與一段短 管固定連接，短管內(nèi)設有內(nèi)螺紋，短管擰在桿的螺絲上；分別在兩個叉的兩端安 裝一銷子，兩螺絲的一端分別被穿入兩叉中的銷子上，螺絲軸線垂直于銷子軸線， 兩螺絲的另一端分別插入到安裝在方向板前端和安裝在轉(zhuǎn)向板前端的軸承內(nèi)徑 中，并擰上螺帽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的四輪自行車，其特征在于，所述左轉(zhuǎn)向連桿和右 轉(zhuǎn)向連桿兩端的活動連接結(jié)構(gòu)為，左、右轉(zhuǎn)向連桿的兩端都設有相同的球形萬向 節(jié)；球形萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)包括球體和球座兩部分，球體的形狀為一圓球，其與一螺 絲相連接；球座由球座上蓋和球座下蓋組成，球座上蓋與球座下蓋的大小相同， 球座上蓋頂部設有一圓孔，兩球座下蓋分別與桿的兩端固定連接；兩球體上的螺 絲分別穿過兩球座上蓋頂部的圓孔，插入到方向板前端和轉(zhuǎn)向板前端的孔中，并 擰上螺帽，兩球體被分別固定在方向板的前面和轉(zhuǎn)向板的上面，把兩球座下蓋分 別與兩球座上蓋合攏成兩球座，并擰上固定螺絲和螺帽，兩球體分別被包含在兩 球座之內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求'1所述的四輪自行車，其特征在于，所述左轉(zhuǎn)向連桿和右 轉(zhuǎn)向連桿兩端的活動連接結(jié)構(gòu)為，左、右轉(zhuǎn)向連桿的一端為叉狀結(jié)構(gòu)，另一端為 球形萬向節(jié)結(jié)構(gòu)；叉狀結(jié)構(gòu)為，桿的一端與叉固定連接，在叉的兩端安裝一銷子， 一螺絲的一端被穿入叉中的銷子上，螺絲軸線垂直于銷子軸線，螺絲的另一端插 入到安裝在方向板前端的軸承內(nèi)徑中，并擰上螺帽；球形萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)包括球體 和球座兩部分，球體的形狀為一圓球，其與一螺絲相連接；球座由球座上蓋和球 座下蓋組成，球座上蓋與球座下蓋的大小相同，球座上蓋頂部設有一圓孔，球座 下蓋與桿的另一端固定連接；球體上的螺絲穿過球座上蓋頂部的圓孔，插入轉(zhuǎn)向 板前端的孔中，并擰上螺帽，球體被固定在轉(zhuǎn)向板的上面，把球座下蓋與球座上 蓋合攏成球座，并擰上固定螺絲和螺帽，球體被包含在球座之內(nèi)。
5. —種四輪自行車，包括車架、四個車輪、方向盤、鞍座、前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)、 驅(qū)動機構(gòu)及兩曲柄；所述車架上設有中接頭和鞍座，中接頭位于鞍座之前，中接 頭內(nèi)設有一中軸；在中接頭之后設有中后接頭，中后接頭之內(nèi)設有一中后軸，中 后接頭兩端與中后軸之間設有軸承，中后軸右側(cè)設有一鏈輪；其特征在于a. 所述車輪由兩前輪和兩后輪組成；b. 所述車架由車架主桿、兩前輪部分的車架和中前管平面組成；所述車架主 桿位于左、右前、后輪之間；所述兩前輪和前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)及中前管平面的結(jié)構(gòu)為，在車架主桿前部左、右 兩邊，分別設有左前管和右前管，左前管和右前管都垂直于地面，左前管、右前 管的上端分別與前上管的兩端固定連接，下端分別與兩根前下管的一端固定連接， 兩前下管的另一端與車架主桿固定連接；在左前管、右前管的中間設有一根前立 管，前立管的上端與前,上管固定連接，下端與車架主桿固定連接；兩斜下管的一 端分別與左前管、右前管固定連接，另一端與位于前立管之前的車架主桿的前端 固定連接；左前管、右前管、前上管、前下管和前立管都位于同一平面上，兩斜 下管不在該平面上而與該平面相交；在車架主桿之上設有一中前管，中前管的前 端與前立管相交，中前管的后端通過連接管與車架主桿固定連接，中前管與地面 的夾角范圍為0° 75° ;兩前叉軸分別插入左前管和右前管之內(nèi)，兩前叉軸下 端與兩前叉固定連接，兩前叉上安裝兩前輪；兩轉(zhuǎn)向板的一端分別固定在兩前叉之上、兩前叉軸的下端，另一端位于前叉之前，兩轉(zhuǎn)向板長度相等且位于同---平面上；中前管內(nèi)插入駕駛桿，駕駛桿上端安裝方向盤，下端安裝方向板；左轉(zhuǎn)向 連桿和右轉(zhuǎn)向連桿的兩端分別與方向板的前端和左右兩邊兩個轉(zhuǎn)向板前端活動連 接；c. 所述車架主桿后部安裝在后連軸上的兩個軸承上；在后連軸的兩端各安裝 一后輪；在后連軸上設有一飛輪，鏈條安裝在該飛輪和中后軸右側(cè)的鏈輪上；d. 所述車架主桿上僅設有一個中接頭，中軸被固定在中接頭之內(nèi)；所述兩曲 柄由主曲柄和副曲柄組成，它們的一端相連結(jié)，并分別套在中軸的兩端，在曲柄 與中軸之間裝有軸承，副曲柄的另一端通過一細桿與主曲柄相連接，兩主曲柄的 另一端安裝腳踏板；在車架主桿上僅設有一個中后接頭，在中后接頭之內(nèi)的中后 軸的兩端，各固定一中后曲柄，兩中后曲柄互差180度；兩連桿的一端分別與 兩曲柄中的兩副曲柄活動連接，另一端分別與兩中后曲柄活動連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的四輪自行車，其特征在于，所述左轉(zhuǎn)向連桿和右 轉(zhuǎn)向連桿兩端的活動連接結(jié)構(gòu)為，左、右轉(zhuǎn)向連桿的兩端都設有相同的叉狀結(jié)構(gòu)， 桿與叉的連接為，桿的一端與叉為固定連接；桿的另一端為螺絲狀，叉與一段短 管固定連接，短管內(nèi)設有內(nèi)螺紋，短管擰在桿的螺絲上；分別在兩個叉的兩端安 裝一銷子，兩螺絲的一端分別被穿入兩叉中的銷子上，螺絲軸線垂直于銷子軸線， 兩螺絲的另一端分別插入到安裝在方向板前端和安裝在轉(zhuǎn)向板前端的軸承內(nèi)徑 中，并擰上螺帽。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的四輪自行車，其特征在于，所述左轉(zhuǎn)向連桿和右 轉(zhuǎn)向連桿兩端的活動連接結(jié)構(gòu)為，左、右轉(zhuǎn)向連桿的兩端都設有相同的球形萬向 節(jié)；球形萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)包括球體和球座兩部分，球體的形狀為一圓球，其與一螺 絲相連接；球座由球座上蓋和球座下蓋組成，球座上蓋與球座下蓋的大小相同， 球座上蓋頂部設有一圓孔，兩球座下蓋分別與桿的兩端固定連接；兩球體上的螺 絲分別穿過兩球座上蓋頂部的圓孔，插入到方向板前端和轉(zhuǎn)向板前端的孔中，并 擰上螺帽，兩球體被分別固定在方向板的前面和轉(zhuǎn)向板的上面，把兩球座下蓋分 別與兩球座上蓋合攏成兩球座，并擰上固定螺絲和螺帽，兩球體分別被包含在兩 球座之內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的四輪自行車，其特征在于，所述左轉(zhuǎn)向連桿和右 轉(zhuǎn)向連桿兩端的活動連接結(jié)構(gòu)為，左、右轉(zhuǎn)向連桿的一端為叉狀結(jié)構(gòu)，另一端為 球形萬向節(jié)結(jié)構(gòu)；叉狀結(jié)構(gòu)為，桿的一端與叉固定連接，在叉的兩端安裝一銷子， 一螺絲的一端被穿入叉中的銷子上，螺絲軸線垂直于銷子軸線，螺絲的另一端插 入到安裝在方向板前端的軸承內(nèi)徑中，并擰上螺帽；球形萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)包括球體 和球座兩部分，球體的形狀為一圓球，其與一螺絲相連接；球座由球座上蓋和球 座下蓋組成，球座上蓋與球座下蓋的大小相同，球座上蓋頂部設有一圓孔，球座 下蓋與桿的另一端固定,連接；球體上的螺絲穿過球座上蓋頂部的圓孔，插入轉(zhuǎn)向 板前端的孔中，并擰上螺帽，球體被固定在轉(zhuǎn)向板的上面，把球座下蓋與球座上 蓋合攏成球座，并擰上固定螺絲和螺帽，球體被包含在球座之內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的四輪自行車，其特征在于，所述兩曲柄中主曲柄 與副曲柄相互位置、中接頭與中后接頭相互位置以及中后曲柄、連桿的長度，由 下述方法確定；a. 在一平面上任取一點o點，表示中接頭，以o點為端點，在o點左側(cè) 作一水平射線ox ,水平射線ox所指的方向為自行車前方；曲柄的一端與中接 頭o點相重合，且以o點為轉(zhuǎn)動中心而轉(zhuǎn)動；取水平射線ox為0度線，曲柄 中主曲柄所在位置與水平射線ox的夾角為9a，表示主曲柄的轉(zhuǎn)動角度；且規(guī) 定，主曲柄在水平射線ox之上時，6a > 0 ,即9a為正角，主曲柄在水平 射線ox之下時，6a < 0 ，即6a為負角；主曲柄轉(zhuǎn)動角度0a的最大值為 0x ，最小值為0n ,則腳踏板腳踏一次，主曲柄轉(zhuǎn)動角度0a的值為ea= 8x + l0nl ;主曲柄轉(zhuǎn)動角度6a的值應滿足條件ea《170° ;b. 取一主曲柄的端點位于主曲柄轉(zhuǎn)動角度6a最大值ex的位置u點， 同時取另一主曲柄的端點位于主曲柄轉(zhuǎn)動角度9a最小值0n的位置v點，側(cè) Zvou二0a ， ov 、 ou為兩主曲柄，且兩主曲柄的長度ov = ou ;過o點作垂直于水平射線OX的直線Op，且p點在O點之上；以O點為角的頂點、Op為角的一邊，在其左側(cè)作Zpoq ，在其右側(cè)作Zpoh,且使得Zpoq-Zpoh- e a /2 ;在射線oq上任取一點s 、射線oh上任取一點t ，并使得長度os = ot ， os 、ot為兩副曲柄；主曲柄ov與副曲柄os組成一個曲柄，主曲柄ou與副曲柄Ot組成另一個曲柄；且ZVOS=ZUOt ，即兩曲柄中主曲柄與副曲柄之間的夾角相等； .過s 、 t兩點作一直線n ，則直線n平行于水平射線ox ;中后接頭g點 位于直線n上，且在s 、 t兩點的右側(cè)，可任意選?。粌芍泻笄拈L度為， 兩副柄的端點s 、 t兩點之間距離的一半；兩連桿的長度為，后一副曲柄的端 點t點到中后接頭g點的距離加上中后曲柄的長度；c. 或者由上所述，在確定了直線n之后，在s 、 t兩點之右面、直線n之 下方，先任意確定中后接頭g'點的位置，再以o點為圓心、og'為半徑作圓弧i ， 交直線n于g點；os 、 ot不作為兩副曲柄，兩副柄由下述方法確定；以o點 為圓心、os或ot為半徑作圓，把射線oq 、 oh順時針方向旋轉(zhuǎn)一角度，分別 交圓于s'點和t'點，并使得Zsos' =Ztot' -Zgog' ， os' 、 ot'為兩副曲柄， 且長度os' =ot' =os==ot ，主曲柄ov與副曲柄os'組成一個曲柄，主曲柄ou 與副曲柄ot'組成另一個曲柄，且Zvos' =Zuot，，即兩曲柄中主曲柄與副曲 柄之間的夾角相等； .過s' 、 t'兩點作一直線n'，則中后接頭g'點也在直線n'上，且s't' =st ; 兩中后曲柄的長度為，兩副曲柄的端點S'、 t'兩點之間距離的一半；兩連桿的長 度為，后一副曲柄的端點t'點到寧后接頭g'點的距離加上中后曲柄的長度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種四輪自行車，旨在提供一種轉(zhuǎn)向機構(gòu)簡單、可靠、腳踏輕松的四輪自行車。其結(jié)構(gòu)包括車架、四個車輪、鞍座、方向盤、驅(qū)動機構(gòu)和前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)。前輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)的特點是，當轉(zhuǎn)動方向盤時，通過左、右轉(zhuǎn)向連桿，把位于駕駛桿前端和兩前叉上面兩個不同轉(zhuǎn)動平面上的轉(zhuǎn)動板連接起來，使兩前輪轉(zhuǎn)向；左、右轉(zhuǎn)向連桿兩端活動連接結(jié)構(gòu)為叉狀結(jié)構(gòu)或球形萬向節(jié)結(jié)構(gòu)，有三個轉(zhuǎn)動自由度。駕駛桿與地面的夾角范圍為0°～75°，采用單人坐式腳踏，坐姿舒適，腳踏輕松。本發(fā)明的四輪自行車，由于重心低、穩(wěn)定性好，能適應雨天和積雪的路面上行駛，且又能攜人乖坐，因而彌補了兩輪自行車的不足，是一種新的以腳踏為動力的陸上交通工具。
文檔編號B62K5/00GK101100210SQ20061002865
公開日2008年1月9日 申請日期2006年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月6日
發(fā)明者錢貴林 申請人:錢貴林