專利名稱：四輪高速自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種自行車，尤其是一種四輪高速自行車。
自十九世紀末期出現(xiàn)第一輛汽車以來，全世界各種汽車年產(chǎn)量約達到五千萬輛，保有量約兩億輛。汽車工業(yè)的發(fā)展促進了科學技術(shù)和工業(yè)的進步，但也給社會帶來許多新問題，交通擁擠，事故增多，全世界每年汽車交通事故致一百五十萬人死亡，六千萬人受傷，經(jīng)濟損失達七千億美元。汽車的噪聲和排出的廢氣污染環(huán)境。十一億人口的中國如果仿效目前發(fā)達國家盲目擴大汽車擁有量，勢必產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。
與汽車幾乎同時出現(xiàn)的自行車，在人類生活中占有重要的地位。目前在中國，自行車仍不失為一種重要的交通工具。但是，自行車自問世以來，歷經(jīng)近一個世紀，其改進卻很少，仍存在很多缺點。兩輪的自行車直立行走，靠的是運動慣性，還必須要求騎乘者有熟練的技巧，自行車的交通事故率高。此外，目前自行車很難達到高的行駛速度，原因是車流密度大時考慮到安全問題，自行車時速很難達到15km／h，即使有較大的通過空間，現(xiàn)在兩輪自行車時速達到20km／h時，有三分之一的力用來克服空氣阻力，時速達到30km／h時，有二分之一的力用來克服空氣阻力，當時速達到50km／h時，將用百分之九十的力去克服空氣阻力，當然，這樣的時速只有比賽時才能達到。
本實用新型的目的是利用自行車不消耗自然界的能源，不排放廢氣，不污染環(huán)境的優(yōu)越性，克服兩輪自行車不安全，騎行阻力大的缺點，設(shè)計一種安全、高速的四輪自行車。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的四輪高速自行車主要包括車身、底盤、驅(qū)動器、變速箱和轉(zhuǎn)向裝置。車身為全封閉倒水滴狀流線型外殼，前端呈楔形，以減少前沖阻力，后端為圓形尾部。為減少誘導阻力，尾部兩側(cè)設(shè)有兩垂直翼板。玻璃纖維增強塑料整體底盤與車身為整體結(jié)構(gòu)。有機玻璃透明倉罩是流線車身的組成部分，位于車身頂部。該倉罩既是前后視窗，又是防風、避雨、防寒、防暑的護罩。罩的中段與車身活動連接，可以掀起，是下車、上車的進出口。本車采用四輪，前輪驅(qū)動，后輪轉(zhuǎn)向，前輪側(cè)面設(shè)在平滑護板，減少渦流阻力。車內(nèi)裝設(shè)低矮可調(diào)整的半躺座椅，使人體在車內(nèi)呈半仰狀態(tài)。驅(qū)動腳踏板與人體呈水平布置。驅(qū)動器1位于車身前端，驅(qū)動器1的輸出傳動軸22經(jīng)連接撥盤48與變速箱3的輸入軸49相連。變速箱3的的兩個輸出軸主動輪軸(29、54)分別與前車輪4相連，并帶動車輪4轉(zhuǎn)動。本車的轉(zhuǎn)向方向盤6、鋼索5、轉(zhuǎn)向約束桿9、轉(zhuǎn)向輪8和雙橫臂獨立懸掛10依次相連。轉(zhuǎn)向時，通過方向盤6牽動鋼索5使轉(zhuǎn)向約束桿9左右推拉轉(zhuǎn)向輪8繞雙橫臂獨立懸掛10做不等比左右轉(zhuǎn)向。雙人四輪高速自行車設(shè)有雙排座椅，并設(shè)有兩個分驅(qū)動器2帶動驅(qū)動器1運轉(zhuǎn)。
驅(qū)動器1主要由小傘齒輪12、21、大傘齒輪13、26構(gòu)成。腳蹬27裝于擺桿28的一端，擺桿28的另一端通過軸承裝在驅(qū)器1的一固定軸23上，可繞該固定軸23擺動。驅(qū)動器1的花鍵軸16兩端與旋臂17、17′相固連，旋臂7、17′的另一端裝有滾動軸承18、18′，軸承18裝在擺桿28的滑槽中，軸承18′則裝在另一側(cè)擺桿28′的滑槽中?；ㄦI軸16花鍵的兩側(cè)分別裝有單面爪形結(jié)合子15和24，單面爪形結(jié)合子15上裝有超越離合器14，單面爪形結(jié)合子24上裝有超越離合器25。超越離合器14和25分別通過大傘齒輪13和大傘齒輪26與小傘齒輪12和小傘齒輪21嚙合。小傘齒輪12固定在傳動軸11上，小傘齒輪21固定在傳動軸22上。花鍵軸16中部裝有可沿花鍵軸滑動的雙面爪形結(jié)合子19。雙面爪形結(jié)合子19與撥叉20相連。
工作時，用腳踏動腳蹬27(圖7)，由虛線位置到達實線位置，此時擺桿28擺動約49°。擺桿28則通過與旋臂相連的軸承18′約束旋臂17′轉(zhuǎn)過180°，達到擺桿28的前終點。與旋臂17′相連的花鍵軸16也轉(zhuǎn)動180°。同理，對面擺桿28′在擺桿28到達前終點時，它則達到28的虛線位置。兩擺桿28、28′交替擺動，則旋臂17、17′帶動花鍵軸16作360°旋轉(zhuǎn)運動。花鍵軸16上有可左右移動的雙向爪形結(jié)合子19，在撥叉20的操作下，可分別與單面爪形結(jié)合子15或24結(jié)合或分離。當雙面結(jié)合子19向單面結(jié)合子15方向結(jié)合時，將帶動大傘齒輪13逆時針分向轉(zhuǎn)動(從傘齒輪小端看)。小傘齒輪21做順時針方向旋轉(zhuǎn)，通過傳動軸22、連接撥盤48、將動力輸出至變速箱3。同時小傘齒輪12帶動輸出軸11轉(zhuǎn)動，可帶動車上的發(fā)電機發(fā)電，供車燈、轉(zhuǎn)向燈照明或給蓄電池充電。當雙面結(jié)合子19與單面結(jié)合子24結(jié)合時，大傘齒輪26逆時針旋轉(zhuǎn)(從下端看)，帶動小傘齒輪21旋轉(zhuǎn)，并通過傳動軸22將動力傳給變速箱，于是變速箱中的傳動軸也反向旋轉(zhuǎn)。因此，通過雙面爪形結(jié)合子19不同方向的結(jié)合即可實現(xiàn)車的前進或后退變換。單向爪形結(jié)合子15、24上分別裝有超越離全器14和25。當擺桿28、28′怠速或停止時與轉(zhuǎn)動機件自動脫離。
變速箱3主要由輸入軸49、傘齒輪47、傘齒輪46、主結(jié)合子44、齒圈40、變速箱體端蓋45、變速箱體38、差速器盒34、直齒差速器齒輪33、差速器中心輪35、36、軸承37、主動輪軸29、54以有多功能空心套管軸43、花鍵套51、齒形變速桿52、行星輪41、行星輪架42、短軸31、軸外套30、53、箱體39、50等組成。輸入軸49上安裝傘齒輪47，傘齒輪47與裝在主結(jié)合子44的上傘齒輪46嚙合。主結(jié)合子44空套在空心套管軸43上。空心套管43的左端為齒輪軸，與行星輪41相嚙合。行星輪41通過行星輪架42與齒圈40相連。空心套管軸43右端制有花鏈，與花鍵套51的花鍵孔配合。空心套管軸43上還制有齒條部分，與齒形變速桿52嚙合。主動輪軸29的右端、主動輪軸54的左端分別與差速中心輪35、36相固連。差速中心輪35、36分別與直齒差速器齒輪33相嚙合，并通過軸頭32分別與直齒差速器齒輪33相嚙合，并通過軸頭32分別與短軸31和軸承盤37相連。
變速箱3的工作原理是驅(qū)動器1的驅(qū)動力從F前頭方向由連接撥盤48傳到輸入軸49帶動傘齒輪旋轉(zhuǎn)，傘齒輪47通過傘齒輪46將旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換90度，即變速箱輸入軸49的旋轉(zhuǎn)方向變?yōu)橹鲃虞嗇S29、54的旋轉(zhuǎn)方向。
主結(jié)合子44是一個多用結(jié)合子。自傘齒輪46直接將動力傳給主結(jié)合子44。圖8中各部件所處位置為變速箱中速位置。此時，主結(jié)合子44與齒圈40的內(nèi)齒結(jié)合，通過連體外齒與變速箱體端蓋45的內(nèi)齒結(jié)合，直接帶動變速箱體38轉(zhuǎn)動。變速箱體38與差速器盒34是連體的，于是差速器通過直齒差速器齒輪33傳給差速中心輪35、36，帶動主動輪軸29、54轉(zhuǎn)動通過D指向左、右方向的箭頭帶動圖中省略的兩輪轉(zhuǎn)動，此時相當于直接傳動，速比為11。圖中43是一多功能空心套管軸，它既是行星式齒輪變速器的太陽輪，又是定位花鍵的花鍵軸，還是變速移動齒條，同時也是行星輪架中的中心軸?？招奶坠茌S43在花鍵套51的內(nèi)孔中可以左右滑移，但不能轉(zhuǎn)動。當齒形變速桿52轉(zhuǎn)動某一角度使空心套管軸43移向左方。空心套管軸43將帶動行星式變速機構(gòu)的齒圈40、行星輪架42、行星齒輪41等一同移向左方，與差速器端面結(jié)合齒結(jié)合。此時力的傳動是主結(jié)合子44的結(jié)合齒與齒圈40的內(nèi)齒結(jié)合，齒圈40的外齒與變速箱體端蓋45內(nèi)結(jié)合齒脫離，齒圈40可以在主結(jié)合子44的帶動下旋轉(zhuǎn)，由于空心套管軸43左端是行星式變速器的太陽輪，固定不動，外圈40為主動齒輪，與行星輪41作內(nèi)嚙合，帶動行星輪41繞空心套管軸43的太陽齒輪旋轉(zhuǎn)，行星齒輪41裝于行星輪架42上，帶動行星輪架42轉(zhuǎn)動。而行星輪架42與差速器直連，將帶動主動輪軸29及54轉(zhuǎn)動。這時是減速運行，速比是0.751。當齒形變速桿52反向轉(zhuǎn)動某一角度，使空心套管軸43移向右方，空心套管軸將帶動行星輪變速機構(gòu)的齒圈40，行星輪架42、行星輪41一同移向右方，與差速器端面結(jié)合子脫離，與變速箱體端蓋45內(nèi)齒結(jié)合，行星齒輪圈40被固定子變速箱體端蓋45上，而行星輪架42的端面結(jié)合齒與主結(jié)合子44端面齒結(jié)合。主結(jié)合子44帶動行星輪架42連同行星輪41繞太陽輪43旋轉(zhuǎn)，同時使齒圈40繞行星輪41轉(zhuǎn)動，帶動變速箱體端蓋45轉(zhuǎn)動，將動力傳到差速器，此時是1331增速運行。
本車轉(zhuǎn)向裝置中，鼓輪56上裝有兩個延長支桿55，兩個延長支桿55上分別裝有不等長橫臂57、59，不等長橫臂間裝有支架61和彈簧60。由于延長支桿55將轉(zhuǎn)動中心移出輪轂56的中心，不等長雙橫臂57、59在轉(zhuǎn)動部位也是錯位的，此種雙錯位結(jié)構(gòu)使輪轂在轉(zhuǎn)向時會有一種綜合角度偏差，在最大轉(zhuǎn)向45°時，輪轂將向橫臂方向側(cè)傾，上方向近橫臂方向，下方將向遠橫臂方向傾斜，其傾斜度為8°。這個傾角可在抵消車在中速行駛時轉(zhuǎn)向造成的對輪胎的側(cè)向作用力。而輪鼓56上的延長支桿55與不等長雙橫臂57、59因與輪鼓56組成綜合錯位，在轉(zhuǎn)向時輪胎與地面是環(huán)繞式轉(zhuǎn)向，不象汽車轉(zhuǎn)向時與地面是扭動式干磨擦，使車輪無輪在靜止時還是行駛中轉(zhuǎn)向都十分靈活，省力。
四輪高速自行車具有以下優(yōu)點1、車為四輪，重心很低，穩(wěn)定性好，在時速40km／h行時中，最小轉(zhuǎn)變半徑2.3m時，亦不會翻倒，一旦遇到意外撞擊，由于人呈半躺姿態(tài)，頭部在后，不致受到重的傷害。
2、由于人體呈水平狀態(tài)對驅(qū)動踏板用力，故作用在踏板上的力可達2200N。這樣的力如果雙人驅(qū)動，可使車速達到105km／h。而目前騎乘的自行車人體對腳踏板施力最大僅為650N。
3、新型自行車速度至少比目前自行車可提高一倍，以40km／h的速度在城市行駛，與汽車行駛不會產(chǎn)生矛盾，可大幅度提高車的流量。
4、節(jié)省能源，無廢氣排出，沒有噪聲，有利環(huán)境保護。


圖1是四輪高速自行車側(cè)視圖；圖2是
圖1的俯視圖；圖3是車身內(nèi)人體相對位置圖；圖4是雙人四輪高速自行車平面布置圖；圖5是單人四輪高速自行車平面布置圖；圖6是驅(qū)動器結(jié)構(gòu)圖；圖7是圖6的A向視圖(帶有擺桿和腳蹬)；圖8是變速箱及差速器結(jié)構(gòu)圖；圖9是不等長雙橫臂偏置轉(zhuǎn)向獨立懸掛俯視圖；
圖10是圖9的左側(cè)視圖；
圖11是圖9的B－B剖視圖。
附圖所示實施例外殼采用不飽和聚酯玻璃纖維做整體式承載殼型架。機械部分使用鋼材部件。行走部分采用通用型φ500mm×1.5″充氣橡膠輪胎，或500mm×2″充氣加重橡膠輪胎。座艙罩及前后風檔采用聚甲基丙烯酸甲酯全透明曲面組合件。其它如后視鏡、前大燈、轉(zhuǎn)向燈等采用通用型。
四輪高速自行車不僅可取代目前兩輪自行車作為有效的交通工具，它也為中老年人外出旅游、購物和殘疾人使用提供了方便。同時還可制出專門行業(yè)用車，如郵政、警務(wù)、商業(yè)、貨運等專用車，改型后可制出具有特殊性能的草地、砂地、泥沼、水上專用車。
權(quán)利要求1.一種四輪高速自行車，主要包括車身、底盤、驅(qū)動器、變速箱和轉(zhuǎn)向裝置；其特征在于車身為全封閉倒水滴狀流線型外殼，前端呈楔形，后端為圓形尾部；尾部兩側(cè)設(shè)有兩垂直翼板；底盤與車身為整體結(jié)構(gòu)；有機玻璃倉罩位于車身頂部是流線車身的組成部分，罩的中段與車身活動連接，可以掀起；車內(nèi)裝有低矮可調(diào)整的半躺座椅，驅(qū)動器(1)位于車身前端，其輸出傳動軸(22)經(jīng)連接撥盤(48)與變速箱(3)的輸入軸(49)相連；變速箱(3)的的兩個輸出主動輪軸(29)、(54)分別與前車輪(4)相連；轉(zhuǎn)向方向盤(6)、鋼索(5)、轉(zhuǎn)向約束桿(9)、轉(zhuǎn)和輪(8)和雙橫臂獨立懸掛(10)依次相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四輪高速自行車，其特征在于驅(qū)動器(1)主要由小傘齒輪(12)、(21)、大傘齒輪(13)、(26)構(gòu)成；腳蹬(27)裝于擺桿(28)的一端，擺桿(28)的另一端通過軸承裝在驅(qū)器(1)的固定軸(23)上，可繞固定軸(23)擺動；驅(qū)動器(1)的花鍵軸(16)兩端與旋臂(17)、(17′)相固連，旋臂(17)、(17′)的另一端裝有滾動軸承(18)、(18′)，軸承(18)裝在擺桿(28)的滑槽中，軸承(18′)則裝在另一側(cè)擺桿(28′)的滑槽中；花鍵軸(16)花鍵的兩側(cè)分別裝有單面爪形結(jié)合子(15)和(24)，單面爪形結(jié)合子(15)上裝在超越離合器(14)，單面爪形結(jié)合子(24)上裝有超越離合器(25)；超越離合器(14)和(25)分別通過大傘齒輪(13)和大傘齒輪(26)與小傘齒輪(12)和小傘齒輪(21)嚙合；小傘齒輪(12)固定在傳動軸(11)上，小傘齒輪(21)固定在傳動軸(22)上；花鍵軸(16)中部裝有可沿花鍵軸滑動的雙面爪形結(jié)合子(19)；雙面爪形結(jié)合子(19)與撥叉(20)相連。
專利摘要本實用新型是一種四輪高速自行車，車身具有全封閉倒水滴狀流線形外殼，底盤與車身為整體結(jié)構(gòu)。有機玻璃倉罩中段可以掀起，是上、下車的進出口。車內(nèi)裝有低矮可調(diào)的半躺座椅。驅(qū)動器1位于車身前端，其輸出軸22經(jīng)連接撥盤48與變速箱3的輸入軸49相連。變速箱3的兩個輸出主動輪軸29、54分別與兩個前車輪4相連。方向盤26、鋼索5、轉(zhuǎn)向約束桿9、轉(zhuǎn)向輪8和雙橫臂獨立懸掛10依次相連。本實用新型的優(yōu)點是穩(wěn)定性好、車速最高可達到105km/h，節(jié)省能源，無廢氣和噪聲污染。
文檔編號B62M11/00GK2168799SQ9324202
公開日1994年6月15日 申請日期1993年10月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月18日
發(fā)明者張松年 申請人:張松年