CN107235101A - 一种四轮驱动自行车 - Google Patents

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CN107235101A CN201710512492.6A CN201710512492A CN107235101A CN 107235101 A CN107235101 A CN 107235101A CN 201710512492 A CN201710512492 A CN 201710512492A CN 107235101 A CN107235101 A CN 107235101A
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Abstract

本发明公开一种四轮驱动自行车，包括车架1、所述车架1上分别连接有轮子机构2、变速与四轮驱动机构3、刹车机构4、轮子悬挂机构5和方向机构6，所述刹车机构4嵌入于轮子机构2。有益效果：四轮驱动自行车设计为单人骑坐，一辆车汇集娱乐、健身、代步工具为一体。

Description

一种四轮驱动自行车
技术领域
本发明涉及车辆领域，尤其涉及一种四轮驱动自行车。
背景技术
两轮自行车非常普及成熟，新设计新样式百花齐放。再看四轮自行车，在旅游景点有四轮脚踏自行车，两人乘坐，由于笨重不灵活，不能行走崎岖道路，搬动困难、停放占地，它与两轮自行车相比显然是多此一举，有画蛇添足之嫌，虽然有设计制造产品问世但鲜有推广。两轮自行车也有它的不足，骑车需要掌握平衡，停下后坐在车上会倒，只能前进不能倒车，不能转急弯，少部分人终身不会也不敢骑车。这样一看，目前四轮自行车好像还有平稳这一优点。设想骑四轮自行车能感觉像驾驶四轮越野车，乘坐平稳舒适，可选多种功能，转向灵活、进退自如，可通过崎岖道路，骑车过程给人感受好像在开四轮小轿车。如果新设计真能做出这种效果，一定会有更多人喜欢四轮自行车。为达此目的，下面提出一种设计——四轮驱动自行车。
发明内容
为解决以上现有问题，本发明提供一种四轮驱动自行车。
本发明为实现以上目的，采用如下方案：一种四轮驱动自行车，包括车架，所述车架上分别连接有轮子机构、变速与四轮驱动机构、刹车机构、轮子悬挂机构和方向机构，所述刹车机构嵌入于轮子机构内，
所述车架包括设有前后各设有轮子机构安装轴套，所述轮子机构安装轴套间通过钢管和第一矩形钢管连接，所述第一矩形钢管上方固定连接有方向盘控制杆轴承座，所述钢管上设有轴承座，所述钢管向下凹陷处连接有旋转脚踏轴承座，所述钢管上方设有坐垫，所述轮子机构安装轴套上固定有第二矩形钢管；
所述轮子机构由垂直旋转轴套、伸缩轮架和轮子组成，所述垂直旋转轴套中心设有垂直空心传动轴，所述垂直旋转轴套通过碗头轴承固定在垂直套管上，所述垂直旋转轴套的侧面开键槽孔并且安装平键，所述伸缩轮架的立轴上加工有键槽，所述伸缩轮架的立轴安装***垂直旋转轴套内，所述垂直旋转轴套上端安装有顶部锥齿轮与方向控制链轮，所述顶部锥齿轮配套设有顶部锥齿轮轴承，所述伸缩轮架末端连接有轮子机构悬挂轴承以及轴承，所述轴承下方设有底部锥齿轮和末级锥齿轮，所述末级锥齿轮与双联轴承相连接，所述双联轴承分别通过链条和链轮连接有飞轮，所述轮子通过轮子轴承和轮子主轴与伸缩轮架相连接；
所述变速与四轮驱动机构由变速***与离合器以及分别通过前轮驱动链条和后轮驱动链条连接的两个差速器，所述变速***与离合器包括前变速器和后变速器，前变速器和后变速器通过变速链条连接，所述前变速器连接有旋转脚踏和左手控制杆，所述后变速器连接有右手控制杆，所述后变速器中心贯穿有空心花键轴，所述空心花键轴内部设有前轮离合器手柄，所述后变速器***设有后变速器链轮，所述前轮离合器手柄通过前轮离合器与链轮和后轮离合器与链轮对称设有后轮离合器手柄，所述差速器通过传动轴与轮子机构驱动轴连接，所述轮子机构驱动轴连接有锥齿轮，所述差速器中间依次设有大锥齿轮和小锥齿轮，所述大锥齿轮与小锥齿轮之间设有与传动轴相垂直的中心轴，所述差速器还包括有差速器链轮；
所述刹车机构包括刹车盘及紧锁装置，所述刹车盘及紧锁装置上方分别依次连接有拉杆与杠杆,所述杠杆与刹车钢丝绳相连接，所述刹车钢丝绳***设有钢丝绳套管，所述钢丝绳套管贯穿于竖直空心传动轴内部，所述杠杆上部刹车钢丝绳处通过双列轴承连接有支架，所述双列轴承设于轴承限位套上；
所述轮子悬挂机构由压簧固定及调节装置和悬挂承重杠杆构成，所述压簧固定及调节装置固定连接于车架上，所述悬挂承重杠杆通过销子与车架1活动连接，所述悬挂承重杠杆与伸缩轮架通过轮子机构承载轴承相连接，所述轮子机构承载轴承配套设有双边带滑动键槽轴承座，所述双边带滑动键槽轴承座501通过滑动销子悬挂承重杠杆连接；
所述方向机构包括前轮方向盘与操作杆和后轮方向盘与操作杆，所述后轮方向盘与操作杆上设有四轮同步转向手柄及操作杆，所述前轮方向盘与操作杆和后轮方向盘与操作杆通过同步转向链轮及链条相连接，所述后轮方向盘与操作杆于同步转向链轮及链条下方设有离合器，所述前轮方向盘与操作杆和后轮方向盘与操作杆分别连接前轮转向链轮及链条、后轮转向链轮及链条，所述前轮转向链轮及链条、后轮转向链轮及链条上各设有导向链轮用于协助调节方向，所述后轮方向盘与操作杆通过传动轴与后轮转向链轮及链条连接，所述传动轴与后轮方向盘与操作杆、后轮转向链轮及链条相接处地方设有相互啮合的锥齿轮组。
作为进一步说明，所述垂直套管设于轮子机构安装轴套两端。
作为进一步说明，所述伸缩轮架可跟随垂直旋转轴套做360°转向运动。
本四轮驱动自行车各部分工作原理：
轮子机构工作原理：差速器布置在左右两个轮子机构上方中间位置，差速器左、右端的输出扭矩，通过水平传动轴及锥齿轮，带动轮子机构顶部锥齿轮旋转。顶部锥齿轮为正六边形轴孔，垂直空心传动轴其上部为六角光杆，安装时穿过顶部锥齿轮轴孔，可上下滑动并且与锥齿轮同步转动，其下端与底部锥齿轮固定连接，并带动底部锥齿轮旋转，底部锥齿轮的旋转，带动末级锥齿轮旋转，又带动链轮、链条、飞轮，最终驱动轮子旋转。由于左、右轮架带动轮子同步转向过程中，会造成轮子机构上的锥齿轮相对旋转，并且左边轮子有正转驱动力则右边轮子必为反转驱动力，差速器有自动调节左右轮转速的功能，可消除这种不利影响因素。因此，轮子机构可满足：驱动轮子旋转、控制轮子转向、保障轮子自由升降这三种运动互不影响。
变速与四轮驱动机构工作原理：
1.变速***与离合器部分：采用山地自行车变速***，关键在后变速器上做了改进，增加离合器及前、后轮差速器的驱动链轮。其改进为：将后变速器的轴改为空心花键轴，在花键轴上分别设置后轮离合器与链轮、前轮离合器与链轮。
该***工作原理：脚蹬旋转脚踏便带动链轮机构转动，花键轴转速的变换通过左手控制杆，选择前变速器的三种不同齿数链轮，通过右手控制杆，选择后变速器的六种不同齿数链轮，通过变速链条的连接与传动，花键轴共输出3×6共18种转速。花键轴旋转，通过后轮离合器与链轮、前轮离合器与链轮，经过前轮驱动链条、后轮驱动链条，带动前、后轮差速器运转。操作左、右离合器手柄，可选择三种驱动方式：前、后轮同步驱动，即四轮驱动；前轮驱动；后轮驱动。
2.差速器工作原理：跟汽车差速器工作原理一样，但结构更简单，其作用是自动分配左右轮转速。动作顺序为：链条带动差速器及旋转筒体转动，筒体上中心轴又带动小锥齿轮旋转，小锥齿轮又带动大锥齿轮旋转。直线行驶过程中，左右轮转速相同，大锥齿轮与旋转筒体同步转动，差速器两端的传动轴同步转动；转弯过程中，左右轮转速不同，两个大锥齿轮可产生相对转动，两端输出轴自动匹配左右轮转速。
3.变速与四轮驱动机构工作原理：脚蹬变速***的脚踏做旋转运动，变速***运转并根据需要改变转速，变速***又带动前轮及后轮差速器转动，差速器两端轴输出的转动扭矩，通过轴端锥齿轮分别传递给四个轮子机构的顶部锥齿轮，最终驱动四个轮子旋转。
轮子悬挂机构工作原理：悬臂支撑杠杆的内端通过绞链固定在车架上，外端通过可滑动绞链固定在轮子机构的下部伸缩轮架的承重轴承上。车架及载荷的重量通过压簧作用在悬臂支撑杆外端，再传递到下部伸缩轮架的承重轴承上，最终作用在四个轮子上；轮子悬挂装置功能：每个轮子随地面高低变化自动升降，让四个轮子始终与地面接触，有减振作用。
方向机构工作原理：功能：控制前轮转向；控制后轮转向；控制前后四个轮子同步转向；控制四轮车原地左右旋转。说明：前轮与后轮的左右轮子(轮架)，正常情况下始终保持为同一个方向并且同步转动方向，由于设置有装置可使得左右轮相对旋转60°，再把四个轮子旋转到特定方向，四轮车便能做原地旋转。
本发明产生的有益效果：
四轮驱动自行车设计为单人骑坐，一辆车汇集娱乐、健身、代步工具为一体。
采用四轮驱动，有三种驱动方式；前、后轮可任意转向，设置两个方向盘分别控制前、后轮转向；驱动机构有三个独特功能：1、轮子任意转向不影响轮子驱动力传递；2、可变速；3、左右轮通过差速器自动分配转速。
该车有三种驱动方式，用两个方向盘控制转向，转弯灵活且可做各个方向的运动，轮子悬挂装置又保障四轮车能通过崎岖道路，因此使用它娱乐性强；采用旋转脚踏来驱动，骑坐过程起到健身作用；此车有四个轮子，又有四轮平衡及减振装置，乘坐平稳舒适，环保安全，能做代步交通工具。
该车的变速机构、刹车装置采用山地自行车的全套部件，仅做局部改装，其他主要部件也采用自行车标准件，技术成熟可靠，便于加工制造。
附图说明
图1为本四轮驱动自行车整体结构示意图；
图2为本四轮驱动自行车车架结构示意图；
图3为本四轮驱动自行车轮子机构结构示意图；
图4、图5、图6为本四轮驱动自行车变速与四轮驱动机构及其细节结构示意图；
图7、图8、图9为本四轮驱动自行车刹车机构及其细节结构示意图；
图10为本四轮驱动自行车轮子悬挂机构结构示意图；
图11、图12为本四轮驱动自行车方向机构结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作更为详细、完整的说明。
一种四轮驱动自行车，包括车架1、所述车架1上分别连接有轮子机构2、变速与四轮驱动机构3、刹车机构4、轮子悬挂机构5和方向机构6，所述刹车机构4嵌入于轮子机构2内，其特征在于：
所述车架1包括设有前后各设有轮子机构安装轴套102，所述轮子机构安装轴套102间通过钢管104和第一矩形钢管103连接，所述第一矩形钢管103上方固定连接有方向盘控制杆轴承座108，所述钢管104上设有轴承座106，所述钢管104向下凹陷处连接有旋转脚踏轴承座107，所述钢管104上方设有坐垫101，所述轮子机构安装轴套102上固定有第二矩形钢管105；
所述轮子机构2由垂直旋转轴套203、伸缩轮架206和轮子211组成，所述垂直旋转轴套203中心设有垂直空心传动轴220，所述垂直旋转轴套203通过碗头轴承205固定在垂直套管218上，所述垂直旋转轴套203的侧面开键槽孔并且安装平键204，所述伸缩轮架206的立轴上加工有键槽，所述伸缩轮架206的立轴安装***垂直旋转轴套203内，所述垂直旋转轴套203上端安装有顶部锥齿轮201与方向控制链轮202，所述顶部锥齿轮201配套设有顶部锥齿轮轴承219，所述伸缩轮架206末端连接有轮子机构悬挂轴承217以及轴承216，所述轴承216下方设有底部锥齿轮207和末级锥齿轮208，所述末级锥齿轮208与双联轴承215相连接，所述双联轴承215分别通过链条214和链轮213连接有飞轮212，所述轮子211通过轮子轴承209和轮子主轴210与伸缩轮架206相连接；
所述变速与四轮驱动机构3由变速***与离合器以及分别通过前轮驱动链条322和后轮驱动链条323连接的两个差速器，所述变速***与离合器包括前变速器302和后变速器306，前变速器302和后变速器306通过变速链条305连接，所述前变速器302连接有旋转脚踏301和左手控制杆303，所述后变速器306连接有右手控制杆303，所述后变速器306中心贯穿有空心花键轴312，所述空心花键轴312内部设有前轮离合器手柄307，所述后变速器306***设有后变速器链轮311，所述前轮离合器手柄307通过前轮离合器与链轮310和后轮离合器与链轮309对称设有后轮离合器手柄308，所述差速器通过传动轴317与轮子机构驱动轴321连接，所述轮子机构驱动轴321连接有锥齿轮320，所述差速器中间依次设有大锥齿轮319和小锥齿轮318，所述大锥齿轮319与小锥齿轮318之间设有与传动轴317相垂直的中心轴314，所述差速器还包括有差速器链轮313；
所述刹车机构4包括刹车盘及紧锁装置409，所述刹车盘及紧锁装置409上方分别依次连接有拉杆408与杠杆407,所述杠杆407与刹车钢丝绳401相连接，所述刹车钢丝绳401***设有钢丝绳套管402，所述钢丝绳套管402贯穿于竖直空心传动轴220内部，所述杠杆407上部刹车钢丝绳401处通过双列轴承404连接有支架406，所述双列轴承404设于轴承限位套上405；
所述轮子悬挂机构5由压簧固定及调节装置506和悬挂承重杠杆504构成，所述压簧固定及调节装置506固定连接于车架1上，所述悬挂承重杠杆504通过销子505与车架1活动连接，所述悬挂承重杠杆504与伸缩轮架206通过轮子机构承载轴承502相连接，所述轮子机构承载轴承502配套设有双边带滑动键槽轴承座501，所述双边带滑动键槽轴承座501通过滑动销子503悬挂承重杠杆连接；
所述方向机构6包括前轮方向盘与操作杆601和后轮方向盘与操作杆603，所述后轮方向盘与操作杆603上设有四轮同步转向手柄及操作杆602，所述前轮方向盘与操作杆601和后轮方向盘与操作杆603通过同步转向链轮及链条604相连接，所述后轮方向盘与操作杆603于同步转向链轮及链条604下方设有离合器605，所述前轮方向盘与操作杆601和后轮方向盘与操作杆603分别连接前轮转向链轮及链条608、后轮转向链轮及链条609，所述前轮转向链轮及链条608、后轮转向链轮及链条609上各设有导向链轮610用于协助调节方向，所述后轮方向盘与操作杆603通过传动轴607与后轮转向链轮及链条609连接，所述传动轴607与后轮方向盘与操作杆603、后轮转向链轮及链条609相接处地方设有相互啮合的锥齿轮组606。
所述垂直套管218设于轮子机构安装轴套102两端。
所述伸缩轮架206可跟随垂直旋转轴套203做360°转向运动。
实施例：如图所示，本四轮驱动自行车在使用时，骑行者乘坐于坐垫101上，双手分别控制前轮方向盘与操作杆601和后轮方向盘与操作杆603，车做代步工具使用，按习惯不用后轮方向盘与操作杆603把它锁紧，采用前轮方向盘与操作杆601控制转向，在前轮方向盘与操作杆603下方左右两边有前后轮刹车手柄，双手不离方向盘便可以控制刹车；车做娱乐玩具使用时，可选择不用前轮方向盘与操作杆601把它锁紧，采用后轮方向盘与操作杆控制转向；为增加趣味性，可选择用两个方向盘来控制转向，左右手各操作一个方向盘，将前、后轮转到正前方向，把四轮同步转向离合器合上，并且采用四轮驱动模式，此时无论转动哪个方向盘，四个轮子便做同步、同向转动，轮子指向哪个方向，车就可以向那个方向做直线运动；转90°车可以横向行驶；转180°车可以倒退。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施，都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种四轮驱动自行车，包括车架(1)、所述车架(1)上分别连接有轮子机构(2)、变速与四轮驱动机构(3)、刹车机构(4)、轮子悬挂机构(5)和方向机构(6)，所述刹车机构(4)嵌入于轮子机构(2)内，其特征在于：
所述车架(1)包括设有前后各设有轮子机构安装轴套(102)，所述轮子机构安装轴套(102)间通过钢管(104)和第一矩形钢管(103)连接，所述第一矩形钢管(103)上方固定连接有方向盘控制杆轴承座(108)，所述钢管(104)上设有轴承座(106)，所述钢管(104)向下凹陷处连接有旋转脚踏轴承座(107)，所述钢管(104)上方设有坐垫(101)，所述轮子机构安装轴套(102)上固定有第二矩形钢管(105)；
所述轮子机构(2)由垂直旋转轴套(203)、伸缩轮架(206)和轮子(211)组成，所述垂直旋转轴套(203)中心设有垂直空心传动轴(220)，所述垂直旋转轴套(203)通过碗头轴承(205)固定在垂直套管(218)上，所述垂直旋转轴套(203)的侧面开键槽孔并且安装平键(204)，所述伸缩轮架(206)的立轴上加工有键槽，所述伸缩轮架(206)的立轴安装***垂直旋转轴套(203)内，所述垂直旋转轴套(203)上端安装有顶部锥齿轮(201)与方向控制链轮(202)，所述顶部锥齿轮(201)配套设有顶部锥齿轮轴承(219)，所述伸缩轮架(206)末端连接有轮子机构悬挂轴承(217)以及轴承(216)，所述轴承(216)下方设有底部锥齿轮(207)和末级锥齿轮(208)，所述末级锥齿轮(208)与双联轴承(215)相连接，所述双联轴承(215)分别通过链条(214)和链轮(213)连接有飞轮(212)，所述轮子(211)通过轮子轴承(209)和轮子主轴(210)与伸缩轮架(206)相连接；
所述变速与四轮驱动机构(3)由变速***与离合器以及分别通过前轮驱动链条(322)和后轮驱动链条(323)连接的两个差速器，所述变速***与离合器包括前变速器(302)和后变速器(306)，前变速器(302)和后变速器(306)通过变速链条(305)连接，所述前变速器(302)连接有旋转脚踏(301)和左手控制杆(303)，所述后变速器(306)连接有右手控制杆(303)，所述后变速器(306)中心贯穿有空心花键轴(312)，所述空心花键轴(312)内部设有前轮离合器手柄(307)，所述后变速器(306)***设有后变速器链轮(311)，所述前轮离合器手柄(307)通过前轮离合器与链轮(310)和后轮离合器与链轮(309)对称设有后轮离合器手柄(308)，所述差速器通过传动轴(317)与轮子机构驱动轴(321)连接，所述轮子机构驱动轴(321)连接有锥齿轮(320)，所述差速器中间依次设有大锥齿轮(319)和小锥齿轮(318)，所述大锥齿轮(319)与小锥齿轮(318)之间设有与传动轴(317)相垂直的中心轴(314)，所述差速器还包括有差速器链轮(313)；
所述刹车机构(4)包括刹车盘及紧锁装置(409)，所述刹车盘及紧锁装置(409)上方分别依次连接有拉杆(408)与杠杆(407),所述杠杆(407)与刹车钢丝绳(401)相连接，所述刹车钢丝绳(401)***设有钢丝绳套管(402)，所述钢丝绳套管(402)贯穿于竖直空心传动轴(220)内部，所述杠杆(407)上部刹车钢丝绳(401)处通过双列轴承(404)连接有支架(406)，所述双列轴承(404)设于轴承限位套上(405)；
所述轮子悬挂机构(5)由压簧固定及调节装置(506)和悬挂承重杠杆(504)构成，所述压簧固定及调节装置(506)固定连接于车架(1)上，所述悬挂承重杠杆(504)通过销子(505)与车架(1)活动连接，所述悬挂承重杠杆(504)与伸缩轮架(206)通过轮子机构承载轴承(502)相连接，所述轮子机构承载轴承(502)配套设有双边带滑动键槽轴承座(501)，所述双边带滑动键槽轴承座(501)通过滑动销子(503)悬挂承重杠杆连接；
所述方向机构(6)包括前轮方向盘与操作杆(601)和后轮方向盘与操作杆(603)，所述后轮方向盘与操作杆(603)上设有四轮同步转向手柄及操作杆(602)，所述前轮方向盘与操作杆(601)和后轮方向盘与操作杆(603)通过同步转向链轮及链条(604)相连接，所述后轮方向盘与操作杆(603)于同步转向链轮及链条(604)下方设有离合器(605)，所述前轮方向盘与操作杆(601)和后轮方向盘与操作杆(603)分别连接前轮转向链轮及链条(608)、后轮转向链轮及链条(609)，所述前轮转向链轮及链条(608)、后轮转向链轮及链条(609)上各设有导向链轮(610)用于协助调节方向，所述后轮方向盘与操作杆(603)通过传动轴(607)与后轮转向链轮及链条(609)连接，所述传动轴(607)与后轮方向盘与操作杆(603)、后轮转向链轮及链条(609)相接处地方设有相互啮合的锥齿轮(606)组。
2.根据权利要求1所述一种四轮驱动自行车，其特征在于：所述垂直套管(218)设于轮子机构安装轴套(102)两端。
3.根据权利要求1所述一种四轮驱动自行车，其特征在于：所述伸缩轮架(206)可跟随垂直旋转轴套(203)做360°转向运动。
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