一種四輪驅動自行車的製作方法

2023-07-09 06:20:42

本發明涉及車輛領域，尤其涉及一種四輪驅動自行車。

背景技術：

兩輪自行車非常普及成熟，新設計新樣式百花齊放。再看四輪自行車，在旅遊景點有四輪腳踏自行車，兩人乘坐，由於笨重不靈活，不能行走崎嶇道路，搬動困難、停放佔地，它與兩輪自行車相比顯然是多此一舉，有畫蛇添足之嫌，雖然有設計製造產品問世但鮮有推廣。兩輪自行車也有它的不足，騎車需要掌握平衡，停下後坐在車上會倒，只能前進不能倒車，不能轉急彎，少部分人終身不會也不敢騎車。這樣一看，目前四輪自行車好像還有平穩這一優點。設想騎四輪自行車能感覺像駕駛四輪越野車，乘坐平穩舒適，可選多種功能，轉向靈活、進退自如，可通過崎嶇道路，騎車過程給人感受好像在開四輪小轎車。如果新設計真能做出這種效果，一定會有更多人喜歡四輪自行車。為達此目的，下面提出一種設計——四輪驅動自行車。

技術實現要素：

為解決以上現有問題，本發明提供一種四輪驅動自行車。

本發明為實現以上目的，採用如下方案：一種四輪驅動自行車，包括車架，所述車架上分別連接有輪子機構、變速與四輪驅動機構、剎車機構、輪子懸掛機構和方向機構，所述剎車機構嵌入於輪子機構內，

所述車架包括設有前後各設有輪子機構安裝軸套，所述輪子機構安裝軸套間通過鋼管和第一矩形鋼管連接，所述第一矩形鋼管上方固定連接有方向盤控制杆軸承座，所述鋼管上設有軸承座，所述鋼管向下凹陷處連接有旋轉腳踏軸承座，所述鋼管上方設有坐墊，所述輪子機構安裝軸套上固定有第二矩形鋼管；

所述輪子機構由垂直旋轉軸套、伸縮輪架和輪子組成，所述垂直旋轉軸套中心設有垂直空心傳動軸，所述垂直旋轉軸套通過碗頭軸承固定在垂直套管上，所述垂直旋轉軸套的側面開鍵槽孔並且安裝平鍵，所述伸縮輪架的立軸上加工有鍵槽，所述伸縮輪架的立軸安裝插入垂直旋轉軸套內，所述垂直旋轉軸套上端安裝有頂部錐齒輪與方向控制鏈輪，所述頂部錐齒輪配套設有頂部錐齒輪軸承，所述伸縮輪架末端連接有輪子機構懸掛軸承以及軸承，所述軸承下方設有底部錐齒輪和末級錐齒輪，所述末級錐齒輪與雙聯軸承相連接，所述雙聯軸承分別通過鏈條和鏈輪連接有飛輪，所述輪子通過輪子軸承和輪子主軸與伸縮輪架相連接；

所述變速與四輪驅動機構由變速系統與離合器以及分別通過前輪驅動鏈條和後輪驅動鏈條連接的兩個差速器，所述變速系統與離合器包括前變速器和後變速器，前變速器和後變速器通過變速鏈條連接，所述前變速器連接有旋轉腳踏和左手控制杆，所述後變速器連接有右手控制杆，所述後變速器中心貫穿有空心花鍵軸，所述空心花鍵軸內部設有前輪離合器手柄，所述後變速器外圍設有後變速器鏈輪，所述前輪離合器手柄通過前輪離合器與鏈輪和後輪離合器與鏈輪對稱設有後輪離合器手柄，所述差速器通過傳動軸與輪子機構驅動軸連接，所述輪子機構驅動軸連接有錐齒輪，所述差速器中間依次設有大錐齒輪和小錐齒輪，所述大錐齒輪與小錐齒輪之間設有與傳動軸相垂直的中心軸，所述差速器還包括有差速器鏈輪；

所述剎車機構包括剎車盤及緊鎖裝置，所述剎車盤及緊鎖裝置上方分別依次連接有拉杆與槓桿,所述槓桿與剎車鋼絲繩相連接，所述剎車鋼絲繩外圍設有鋼絲繩套管，所述鋼絲繩套管貫穿於豎直空心傳動軸內部，所述槓桿上部剎車鋼絲繩處通過雙列軸承連接有支架，所述雙列軸承設於軸承限位套上；

所述輪子懸掛機構由壓簧固定及調節裝置和懸掛承重槓桿構成，所述壓簧固定及調節裝置固定連接於車架上，所述懸掛承重槓桿通過銷子與車架1活動連接，所述懸掛承重槓桿與伸縮輪架通過輪子機構承載軸承相連接，所述輪子機構承載軸承配套設有雙邊帶滑動鍵槽軸承座，所述雙邊帶滑動鍵槽軸承座501通過滑動銷子懸掛承重槓桿連接；

所述方向機構包括前輪方向盤與操作杆和後輪方向盤與操作杆，所述後輪方向盤與操作杆上設有四輪同步轉向手柄及操作杆，所述前輪方向盤與操作杆和後輪方向盤與操作杆通過同步轉向鏈輪及鏈條相連接，所述後輪方向盤與操作杆於同步轉向鏈輪及鏈條下方設有離合器，所述前輪方向盤與操作杆和後輪方向盤與操作杆分別連接前輪轉向鏈輪及鏈條、後輪轉向鏈輪及鏈條，所述前輪轉向鏈輪及鏈條、後輪轉向鏈輪及鏈條上各設有導向鏈輪用於協助調節方向，所述後輪方向盤與操作杆通過傳動軸與後輪轉向鏈輪及鏈條連接，所述傳動軸與後輪方向盤與操作杆、後輪轉向鏈輪及鏈條相接處地方設有相互嚙合的錐齒輪組。

作為進一步說明，所述垂直套管設於輪子機構安裝軸套兩端。

作為進一步說明，所述伸縮輪架可跟隨垂直旋轉軸套做360°轉向運動。

本四輪驅動自行車各部分工作原理：

輪子機構工作原理：差速器布置在左右兩個輪子機構上方中間位置，差速器左、右端的輸出扭矩，通過水平傳動軸及錐齒輪，帶動輪子機構頂部錐齒輪旋轉。頂部錐齒輪為正六邊形軸孔，垂直空心傳動軸其上部為六角光杆，安裝時穿過頂部錐齒輪軸孔，可上下滑動並且與錐齒輪同步轉動，其下端與底部錐齒輪固定連接，並帶動底部錐齒輪旋轉，底部錐齒輪的旋轉，帶動末級錐齒輪旋轉，又帶動鏈輪、鏈條、飛輪，最終驅動輪子旋轉。由於左、右輪架帶動輪子同步轉向過程中，會造成輪子機構上的錐齒輪相對旋轉，並且左邊輪子有正轉驅動力則右邊輪子必為反轉驅動力，差速器有自動調節左右輪轉速的功能，可消除這種不利影響因素。因此，輪子機構可滿足：驅動輪子旋轉、控制輪子轉向、保障輪子自由升降這三種運動互不影響。

變速與四輪驅動機構工作原理：

1.變速系統與離合器部分：採用山地自行車變速系統，關鍵在後變速器上做了改進，增加離合器及前、後輪差速器的驅動鏈輪。其改進為：將後變速器的軸改為空心花鍵軸，在花鍵軸上分別設置後輪離合器與鏈輪、前輪離合器與鏈輪。

該系統工作原理：腳蹬旋轉腳踏便帶動鏈輪機構轉動，花鍵軸轉速的變換通過左手控制杆，選擇前變速器的三種不同齒數鏈輪，通過右手控制杆，選擇後變速器的六種不同齒數鏈輪，通過變速鏈條的連接與傳動，花鍵軸共輸出3×6共18種轉速。花鍵軸旋轉，通過後輪離合器與鏈輪、前輪離合器與鏈輪，經過前輪驅動鏈條、後輪驅動鏈條，帶動前、後輪差速器運轉。操作左、右離合器手柄，可選擇三種驅動方式：前、後輪同步驅動，即四輪驅動；前輪驅動；後輪驅動。

2.差速器工作原理：跟汽車差速器工作原理一樣，但結構更簡單，其作用是自動分配左右輪轉速。動作順序為：鏈條帶動差速器及旋轉筒體轉動，筒體上中心軸又帶動小錐齒輪旋轉，小錐齒輪又帶動大錐齒輪旋轉。直線行駛過程中，左右輪轉速相同，大錐齒輪與旋轉筒體同步轉動，差速器兩端的傳動軸同步轉動；轉彎過程中，左右輪轉速不同，兩個大錐齒輪可產生相對轉動，兩端輸出軸自動匹配左右輪轉速。

3.變速與四輪驅動機構工作原理：腳蹬變速系統的腳踏做旋轉運動，變速系統運轉並根據需要改變轉速，變速系統又帶動前輪及後輪差速器轉動，差速器兩端軸輸出的轉動扭矩，通過軸端錐齒輪分別傳遞給四個輪子機構的頂部錐齒輪，最終驅動四個輪子旋轉。

輪子懸掛機構工作原理：懸臂支撐槓桿的內端通過絞鏈固定在車架上，外端通過可滑動絞鏈固定在輪子機構的下部伸縮輪架的承重軸承上。車架及載荷的重量通過壓簧作用在懸臂支撐杆外端，再傳遞到下部伸縮輪架的承重軸承上，最終作用在四個輪子上；輪子懸掛裝置功能：每個輪子隨地面高低變化自動升降，讓四個輪子始終與地面接觸，有減振作用。

方向機構工作原理：功能：控制前輪轉向；控制後輪轉向；控制前後四個輪子同步轉向；控制四輪車原地左右旋轉。說明：前輪與後輪的左右輪子(輪架)，正常情況下始終保持為同一個方向並且同步轉動方向，由於設置有裝置可使得左右輪相對旋轉60°，再把四個輪子旋轉到特定方向，四輪車便能做原地旋轉。

本發明產生的有益效果：

四輪驅動自行車設計為單人騎坐，一輛車匯集娛樂、健身、代步工具為一體。

採用四輪驅動，有三種驅動方式；前、後輪可任意轉向，設置兩個方向盤分別控制前、後輪轉向；驅動機構有三個獨特功能：1、輪子任意轉向不影響輪子驅動力傳遞；2、可變速；3、左右輪通過差速器自動分配轉速。

該車有三種驅動方式，用兩個方向盤控制轉向，轉彎靈活且可做各個方向的運動，輪子懸掛裝置又保障四輪車能通過崎嶇道路，因此使用它娛樂性強；採用旋轉腳踏來驅動，騎坐過程起到健身作用；此車有四個輪子，又有四輪平衡及減振裝置，乘坐平穩舒適，環保安全，能做代步交通工具。

該車的變速機構、剎車裝置採用山地自行車的全套部件，僅做局部改裝，其他主要部件也採用自行車標準件，技術成熟可靠，便於加工製造。

附圖說明

圖1為本四輪驅動自行車整體結構示意圖；

圖2為本四輪驅動自行車車架結構示意圖；

圖3為本四輪驅動自行車輪子機構結構示意圖；

圖4、圖5、圖6為本四輪驅動自行車變速與四輪驅動機構及其細節結構示意圖；

圖7、圖8、圖9為本四輪驅動自行車剎車機構及其細節結構示意圖；

圖10為本四輪驅動自行車輪子懸掛機構結構示意圖；

圖11、圖12為本四輪驅動自行車方向機構結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作更為詳細、完整的說明。

一種四輪驅動自行車，包括車架1、所述車架1上分別連接有輪子機構2、變速與四輪驅動機構3、剎車機構4、輪子懸掛機構5和方向機構6，所述剎車機構4嵌入於輪子機構2內，其特徵在於：

所述車架1包括設有前後各設有輪子機構安裝軸套102，所述輪子機構安裝軸套102間通過鋼管104和第一矩形鋼管103連接，所述第一矩形鋼管103上方固定連接有方向盤控制杆軸承座108，所述鋼管104上設有軸承座106，所述鋼管104向下凹陷處連接有旋轉腳踏軸承座107，所述鋼管104上方設有坐墊101，所述輪子機構安裝軸套102上固定有第二矩形鋼管105；

所述輪子機構2由垂直旋轉軸套203、伸縮輪架206和輪子211組成，所述垂直旋轉軸套203中心設有垂直空心傳動軸220，所述垂直旋轉軸套203通過碗頭軸承205固定在垂直套管218上，所述垂直旋轉軸套203的側面開鍵槽孔並且安裝平鍵204，所述伸縮輪架206的立軸上加工有鍵槽，所述伸縮輪架206的立軸安裝插入垂直旋轉軸套203內，所述垂直旋轉軸套203上端安裝有頂部錐齒輪201與方向控制鏈輪202，所述頂部錐齒輪201配套設有頂部錐齒輪軸承219，所述伸縮輪架206末端連接有輪子機構懸掛軸承217以及軸承216，所述軸承216下方設有底部錐齒輪207和末級錐齒輪208，所述末級錐齒輪208與雙聯軸承215相連接，所述雙聯軸承215分別通過鏈條214和鏈輪213連接有飛輪212，所述輪子211通過輪子軸承209和輪子主軸210與伸縮輪架206相連接；

所述變速與四輪驅動機構3由變速系統與離合器以及分別通過前輪驅動鏈條322和後輪驅動鏈條323連接的兩個差速器，所述變速系統與離合器包括前變速器302和後變速器306，前變速器302和後變速器306通過變速鏈條305連接，所述前變速器302連接有旋轉腳踏301和左手控制杆303，所述後變速器306連接有右手控制杆303，所述後變速器306中心貫穿有空心花鍵軸312，所述空心花鍵軸312內部設有前輪離合器手柄307，所述後變速器306外圍設有後變速器鏈輪311，所述前輪離合器手柄307通過前輪離合器與鏈輪310和後輪離合器與鏈輪309對稱設有後輪離合器手柄308，所述差速器通過傳動軸317與輪子機構驅動軸321連接，所述輪子機構驅動軸321連接有錐齒輪320，所述差速器中間依次設有大錐齒輪319和小錐齒輪318，所述大錐齒輪319與小錐齒輪318之間設有與傳動軸317相垂直的中心軸314，所述差速器還包括有差速器鏈輪313；

所述剎車機構4包括剎車盤及緊鎖裝置409，所述剎車盤及緊鎖裝置409上方分別依次連接有拉杆408與槓桿407,所述槓桿407與剎車鋼絲繩401相連接，所述剎車鋼絲繩401外圍設有鋼絲繩套管402，所述鋼絲繩套管402貫穿於豎直空心傳動軸220內部，所述槓桿407上部剎車鋼絲繩401處通過雙列軸承404連接有支架406，所述雙列軸承404設於軸承限位套上405；

所述輪子懸掛機構5由壓簧固定及調節裝置506和懸掛承重槓桿504構成，所述壓簧固定及調節裝置506固定連接於車架1上，所述懸掛承重槓桿504通過銷子505與車架1活動連接，所述懸掛承重槓桿504與伸縮輪架206通過輪子機構承載軸承502相連接，所述輪子機構承載軸承502配套設有雙邊帶滑動鍵槽軸承座501，所述雙邊帶滑動鍵槽軸承座501通過滑動銷子503懸掛承重槓桿連接；

所述方向機構6包括前輪方向盤與操作杆601和後輪方向盤與操作杆603，所述後輪方向盤與操作杆603上設有四輪同步轉向手柄及操作杆602，所述前輪方向盤與操作杆601和後輪方向盤與操作杆603通過同步轉向鏈輪及鏈條604相連接，所述後輪方向盤與操作杆603於同步轉向鏈輪及鏈條604下方設有離合器605，所述前輪方向盤與操作杆601和後輪方向盤與操作杆603分別連接前輪轉向鏈輪及鏈條608、後輪轉向鏈輪及鏈條609，所述前輪轉向鏈輪及鏈條608、後輪轉向鏈輪及鏈條609上各設有導向鏈輪610用於協助調節方向，所述後輪方向盤與操作杆603通過傳動軸607與後輪轉向鏈輪及鏈條609連接，所述傳動軸607與後輪方向盤與操作杆603、後輪轉向鏈輪及鏈條609相接處地方設有相互嚙合的錐齒輪組606。

所述垂直套管218設於輪子機構安裝軸套102兩端。

所述伸縮輪架206可跟隨垂直旋轉軸套203做360°轉向運動。

實施例：如圖所示，本四輪驅動自行車在使用時，騎行者乘坐於坐墊101上，雙手分別控制前輪方向盤與操作杆601和後輪方向盤與操作杆603，車做代步工具使用，按習慣不用後輪方向盤與操作杆603把它鎖緊，採用前輪方向盤與操作杆601控制轉向，在前輪方向盤與操作杆603下方左右兩邊有前後輪剎車手柄，雙手不離方向盤便可以控制剎車；車做娛樂玩具使用時，可選擇不用前輪方向盤與操作杆601把它鎖緊，採用後輪方向盤與操作杆控制轉向；為增加趣味性，可選擇用兩個方向盤來控制轉向，左右手各操作一個方向盤，將前、後輪轉到正前方向，把四輪同步轉向離合器合上，並且採用四輪驅動模式，此時無論轉動哪個方向盤，四個輪子便做同步、同向轉動，輪子指向哪個方向，車就可以向那個方向做直線運動；轉90°車可以橫向行駛；轉180°車可以倒退。

顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施，都屬於本發明的保護範圍。