專利名稱：一種直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自行車和齒輪傳動。
自行車最早是木制兩輪腳蹬地行走的。1860年法國機械師拉爾門在前人改進的基礎(chǔ)上，制成了前輪大后輪小，座位在前輪上面，直接蹬動前輪向前行駛，并以“自行車”的名字申請了專利。由于當時還沒有發(fā)明增速機構(gòu)，為了提高車速，就把驅(qū)動輪作得很大。20年后，發(fā)明了底部鏈輪傳動裝置，1884年就有了前后輪一樣大的后輪鏈傳動自行車，這一傳動結(jié)構(gòu)方式一直沿用至今。
眾所周知，鏈輪鏈條傳動機構(gòu)是為了使后輪轉(zhuǎn)動驅(qū)動自行車向前行駛并增速。但是，由于這種傳遞方式和結(jié)構(gòu)本身就損失了力，加之騎車人大腿是從前面平著向下壓，從力學觀點分析，這種座姿向前提腿再橫著向下壓是用不上力的，特別是上坡或頂風更加明顯，費勁不說，還容易使人疲勞，比站立勢直接向下蹬費力多了，我們經(jīng)常可以看到有人騎車要快加速或上坡時，他會離開車座站立起來以便用力蹬動腳蹬子使其快速同樣道理，向前抬腿跑步是跑不快的，只有身子向前傾，腿向后蹬，才使得上勁，跑得很快。
本發(fā)明征對上述問題提供一種直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，其主要目的在于去掉鏈輪傳動機構(gòu)，減少零部件，減輕重量，使維護保養(yǎng)簡化。
本發(fā)明另一個目的在于省力。
本發(fā)明還有一個目的在于縮短軸矩，減少占地面積。
本發(fā)明還有一個目的在于降低重心，使其更加安全。
本發(fā)明的上述目的是這樣實現(xiàn)的提供一種直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，該車包括前后車輪、前叉、車把、車架、車座及制動裝置，其特征在于將腳蹬和曲柄臂安裝在車輪軸上左右兩端，車輪軸中間裝變速器，車輪幅條安裝在變速器殼兩邊邊緣上，車輪支撐架(前叉)支撐在變速器兩邊與曲柄臂之間。
所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，前軸或后軸是雙輪的三輪自行車。
所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車變速器，是裝在車輪軸上的在先發(fā)明的《自行車行星齒輪變速器》，即在車輪軸中間增加固定行星架和至少一根行星齒輪軸，在行星齒輪軸上活套一個行星齒輪，在車輪軸上行星齒輪軸的同側(cè)套裝與行星齒輪常嚙固定連于車輪軸支撐架上不轉(zhuǎn)動的其軸心線與車輪軸重合的內(nèi)齒中心輪，還在行星齒輪軸同側(cè)的車輪軸上活套與行星齒輪常嚙配套的帶棘齒機構(gòu)的副軸齒輪。在車輪軸支撐架與內(nèi)齒中心輪的連接處之上套裝將整套齒輪都包于內(nèi)的變速器殼，變速器蓋通過副軸與副軸齒輪固連，與變速器殼一起將變速齒輪封閉起來，并隨副軸齒輪一起轉(zhuǎn)動，變速器殼周圍左右邊緣上有安裝車輪幅條的孔。
所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車行星齒輪自動變速器，是在上述行星齒輪變速器的基礎(chǔ)上，增加兩個以上從小到大連于一體的塔形行星齒輪活套于行星軸上，塔形行星齒輪的同側(cè)車輪軸上活套與變速器蓋連于體的錐形副軸，錐形副軸上有一條與錐形面一致的漸開斜槽，斜槽內(nèi)裝有高出副軸表現(xiàn)與單個副軸齒輪內(nèi)齒配合的滑塊和彈簧，在錐形副軸上活套內(nèi)齒相同的從大到小的與行星齒輪分別對應(yīng)配套按傳動比計算好的單個副軸齒輪。停騎時，滑塊在彈簧彈力的作用下壓在小行星齒輪和大副軸齒輪嚙合轉(zhuǎn)動的低檔位置，當騎行達到一定的轉(zhuǎn)速時，滑塊在慣性的作用下克服彈簧壓力向外滑動，就與另一高檔位齒輪副接合；繼續(xù)加速滑塊又會與另一更高檔位齒輪副接合，停止加速，滑塊會在減速轉(zhuǎn)動和彈力的作用下回到相應(yīng)的位置，達到自動變速的目的。
所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，是在后車輪軸上左右兩端，直接安裝曲柄臂和腳蹬，中間裝變速器，車座在垂直于腳蹬轉(zhuǎn)軸的前上方位置，改變了騎車人大腿從前方平著向下壓為大腿小腿從上向下向后蹬，有如兩手將重物垂直上舉或向下壓比兩手將重物平著舉起或平著向下壓省力多了一樣，使蹬動姿勢更符合力學原理，從而達到省力目的；其二，去掉了鏈輪鏈條傳動機構(gòu)，減少了力的傳遞損失可以省力；其三，由于減少了中軸及軸承軸碗、大小鏈輪和鏈條、支撐中軸和鏈輪鏈條的部份車架梁，減輕了車的自重，因而可以省力。
所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，其曲柄臂有30～90°的提前角，防止兩腳交換用力時曲柄臂不向前轉(zhuǎn)動或倒轉(zhuǎn)。
所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，由于腳蹬和曲柄臂直接安裝在前車輪軸或后車輪軸上，不存在規(guī)定的腳蹬離前輪胎或擋泥板距離小于89mm造成險情的問題，因而可大幅度縮短自行車的前后輪距和長度，以減少重量節(jié)約材料降低成本和減少停車占地面積?？捎?6″、28″車輪，也可以用20～24″車輪，使自行車變得小巧玲瓏，還可采用18″以下車輪，做成全長不超過1000mm，重量不超過10公斤的微型自行車和微型折疊自行車。若采用碳纖復(fù)合材料車身、鋁合金車圈和塑料齒輪，其重量可降至6公斤以下。
所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，腳蹬及曲柄臂和變速器安裝在后輪軸上，后輪支撐架支撐在變速器兩邊與曲柄臂之間，車輪幅條安裝在變速器兩邊邊緣上，在從車座到腳蹬蹬距不變的情況下，車座可以蹬距為半徑向前向下移動，相應(yīng)向前向下移動車把，使騎車人座在車座上，雙腳能蹬地；從而達到降低重心提高安全的目的。
所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，除腳蹬和曲柄臂在前輪軸左右兩邊外，還在后輪軸上裝鏈輪鏈條傳動裝置或左右裝腳蹬及曲柄臂和變速器直接蹬動，是雙軸驅(qū)動的。
所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動電動自動車，是在前輪軸上直接安裝變速器和曲柄臂及腳蹬，在后輪軸上裝電動機；也可以在后輪軸上安裝變速器和曲柄臂及腳蹬，前輪軸上裝電動機。還可以在上述電動自行車基礎(chǔ)上，在腳蹬驅(qū)動軸兩邊幅條的中間變速器殼內(nèi)壁上固一電樞，副軸上套裝磁極組成的交流發(fā)電機。不發(fā)電時，磁極隨電樞以車輪轉(zhuǎn)速同步旋轉(zhuǎn)，當需要發(fā)電時，撥動變速器蓋上的裝置，使磁極脫離變速器蓋與行星軸端部向車輪中心直彎再向內(nèi)彎與行星軸平行的軸上裝的與行星小齒輪嚙合的二道行星齒輪嚙合，使其發(fā)生快速逆轉(zhuǎn)，產(chǎn)生交流電，通過硅二極管整流后給蓄電池補充電流。
所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動并自動電電動自行車，是在直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車基礎(chǔ)上，加裝在先發(fā)明的發(fā)電電動自行車的二合一電機。即在直接安裝曲柄臂和腳蹬的車輪軸上兩邊幅條的中間變速器內(nèi)裝既可以發(fā)電，又可以電動的二合一電機。將電樞固定在變速器殼(輪轂)內(nèi)壁上，磁極套裝于副軸上，腳蹬騎時，使磁極與變速器蓋接合，磁極與電樞一起隨變速器和車輪同步轉(zhuǎn)動；電動時，使磁極脫離變速器蓋，再與固定不動的中心輪接合，磁極就固定不動，接通電流后電樞就會受電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)動，從而帶動變速器殼和車輪轉(zhuǎn)動，同時也可以用腳加力；發(fā)電時，使磁極再脫離中心輪，而與行星齒軸上的二道行星齒輪嚙合產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)，利用磁極磁場和電樞線圈的相對運動產(chǎn)生感生電流，達到發(fā)電的目的，給蓄電池充電。
按本發(fā)明制造的自行車，不僅減少了零部件，減輕了重量，節(jié)約了原材料，降低了造價，而且減少的部份正是很容易出故障需要經(jīng)常維護保養(yǎng)的零部件，所以本發(fā)明自行車不但可以節(jié)省維護保養(yǎng)的時間、勞力和錢財，還可以縮短整車長度，減少行車和停放車輛占地面積；本發(fā)明最大的優(yōu)點是省力，騎行能降低重心，遇有緊急情況可以兩腳蹬地，不易翻倒，安全。特別是本發(fā)明的自發(fā)電電動自行車，不需要任何能源和外加動力，是理想的環(huán)保個人交通工具。
下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步說明。在這些實施例中，車輪大小、輪距、變速器傳動比和檔數(shù)、車把和車架的形狀及結(jié)構(gòu)、以及車座形式等部可以根據(jù)用途和市場需要來變化，還可以根據(jù)用戶要求制造特色或?qū)Ｓ米孕熊嚒?br>

圖1是采用本發(fā)明的26″后輪驅(qū)動自行車示意圖。
圖2是采用本發(fā)明的前22″后26″輪前輪驅(qū)動自行車示意圖。
圖3是采用本發(fā)明的24″雙車座后驅(qū)動自行車示意圖。
圖4是采用本發(fā)明的流線型運動自行車示意圖。
圖5是采用本發(fā)明的18″后輪驅(qū)動微型自行車示意圖。
圖6是采用本發(fā)明的18″前輪驅(qū)動微型自行車示意圖。
圖7是采用本發(fā)明的18″輪老年型微型三輪自行車示意圖。
圖8是采用本發(fā)明的18″微型折疊自行車示意圖。
圖9是采用本發(fā)明的雙軸驅(qū)動自行車示意圖。
圖10是采用本發(fā)明的雙軸驅(qū)動載人旅游三輪車示意圖。
圖11是采用本發(fā)明的前輪驅(qū)動三輪車示意圖。
圖12是采用本發(fā)明的后輪驅(qū)動三輪車示意圖。
圖13是采用本發(fā)明的后輪腳驅(qū)動，前輪電動的電動自行車示意圖。
圖14是采用本發(fā)明的后輪腳驅(qū)動，并裝有發(fā)電電動二合一電機的自發(fā)電電動自行車示意圖。
圖15是本發(fā)明的單速行星齒輪變速器示意圖。
圖16是本發(fā)明的三速行星齒輪自動變速器示意圖。
實施例1圖1是采用本發(fā)明的短軸距高低車座后輪驅(qū)動26″自行車的情形。
用26″自行車的前后輪(1)(12)、前叉(3)、制動裝置車把和車座等。車座也可做成如圖所示的高低車座(7)，車把(5)從中間300mm寬處兩邊向前彎伸出前叉(3)150～200mm，再向下彎100～150mm后向左右伸出握手把，手把(5)前面中間凹進去的位置上還可以安裝車筐(4)，固定于車把彎把上。車架(6)用一根梁將前后輪軸(2)(8)軸距縮短至760～1000mm(輪距在100～340mm，可比現(xiàn)行26″自行車長度縮短120～360mm)，其前端與前叉(3)連接，后端與后輪支撐架及車座插管接于一體，通過軸承支承于后車輪軸(8)上，后車輪軸(8)左右兩端對稱反向安裝有30～90°提前角的左右曲柄臂(10)(其作用是保證兩腳轉(zhuǎn)換用力時與軸的中心線不在一條直線上，便于繼續(xù)用得上力使其向前轉(zhuǎn)動，并可防止起步時倒轉(zhuǎn))和腳蹬(11)，后車輪軸(8)中間有變速器(9)。變速器有單檔和多檔，各種規(guī)格自行車傳動比和檔數(shù)可以任意選裝。為了更清楚說明變速器的結(jié)構(gòu)原理，變速器單獨由圖15、圖16結(jié)出，下面分別加以說明；圖15所示是單速0.33傳動比(與現(xiàn)行26″普通自行車傳動比相同)行星齒輪變速器。它是在后車輪軸(13)的中段左邊(也可在右邊)固定一行星架(6)(為使動平衡可做成兩個以上對稱的)，行星架(6)上右側(cè)有平行于后輪軸(13)的行星齒輪軸，行星齒輪軸上活套行星齒輪(9)，行星齒輪(9)分別與連接車架后車輪支撐架(2)上的固定不動中心輪(5)的內(nèi)齒(8)嚙合和動力輸出副軸(12)上的副軸齒輪(10)嚙合，動力輸出副軸(12)是空心套軸，其左端內(nèi)用滾針軸承(11)支承于后車輪軸(13)上，外和副軸齒輪(10)之間用棘齒機構(gòu)(7)連接，動力輸出副軸(12)的另一端與變速器蓋(16)固連，用球軸承(14)支承于后輪軸(13)上；變速器殼(4)左邊用球軸承(14)支承于不動的中心輪(5)的套軸上，右邊用螺栓(15)與變速器蓋(16)連接，把整套變速器齒輪封閉起來，變速器殼(4)的左右周邊有突緣，突緣周圍有安裝車輪幅條的孔(3)；車架后車輪支撐架(2)用球軸承支承于后車輪軸(13)上的變速器左右兩邊，后車輪軸(13)的左右兩端分別安裝曲柄臂和腳蹬(1)。
當?shù)艅幽_蹬和曲柄臂(1)使后車輪軸(13)轉(zhuǎn)動時，行星架(6)和行星齒輪(9)也一起繞后車輪軸(13)轉(zhuǎn)動，由于行星齒輪(9)是與固定不動的中心輪內(nèi)齒(8)是常嚙的，因而行星齒輪(9)只能向后車輪軸(13)轉(zhuǎn)動的相反方向自轉(zhuǎn)，又因行星齒輪(9)還與活套于后車輪軸(13)上的副軸齒輪(10)常嚙，從而傳動副軸齒輪(10)向后車輪軸(13)轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動，帶動變速器蓋(16)轉(zhuǎn)動，與變速器蓋(16)連接的變速器殼(4)也一起轉(zhuǎn)動。安裝在變速器殼(4)上的車輪幅條也隨之轉(zhuǎn)動，進而使后車輪轉(zhuǎn)動。自行車向前行駛。當要歇腳后車輪軸(13)，不轉(zhuǎn)動時，行星齒輪(9)和副齒輪(10)也不會轉(zhuǎn)動，此時安裝在副輪齒輪(10)與副軸(12)之間的棘齒機構(gòu)(7)就起作用，使副軸(12)發(fā)生超越轉(zhuǎn)動，保證自行車靠慣性繼續(xù)行駛。
自行車的速度除蹬力影響外，還取決于傳動比的大小。傳動比大小由輸出(副軸)齒輪齒數(shù)與輸出齒輪齒數(shù)加中心輪內(nèi)齒齒數(shù)之比求得。除根據(jù)車輪大小等因素制成不同傳動比的單速自行車外，還可以增加行星齒與副軸齒輪的傳動比配對齒輪數(shù)，使其成為有多種速度的變速自行車。
圖16所示是26″自行車三速(i慢=0.36 i中=0.33 i快=0.29)行星齒輪自動變速器示意圖。它是在單速行星齒輪變速器的基礎(chǔ)上增加快慢檔傳動比配對齒輪，加大變速器殼(3)和中心輪內(nèi)齒(10)，活套于行星架軸(4)上的塔形行星齒輪(7)(11)(13)中的一齒是與中心輪內(nèi)齒(10)常嚙的，活套于錐形副軸(18)上與塔形行星齒輪(7)(11)(13)對應(yīng)配套的單個副軸齒輪(8)(12)(14)都有相同的內(nèi)齒(9)和倒角，錐形副軸(18)上有一沿軸向漸開的斜滑槽(15)，斜滑槽(15)內(nèi)裝一滑塊(5)，滑塊(5)上有連于一體的高出副軸(18)錐面與副軸齒輪(8)(12)(14)配套的滑動齒輪(6)和倒角，斜滑槽(15)內(nèi)有一彈簧(16)將滑塊(5)壓向左端與低檔齒輪付(7)(8)的副軸齒輪(8)的內(nèi)齒(9)嚙合。
當?shù)艅幽_蹬和曲柄臂(1)時，后車輪軸( 19)就開始轉(zhuǎn)動，行星架(4)和塔形行星齒輪(7)(11)(13)也隨之轉(zhuǎn)動，因與后輪軸支撐架(2)固連并與塔形行星齒(11)常嚙的中心輪內(nèi)齒(10)是不動的，故塔形行星齒輪(7)(11)(13)就繞后車輪軸(19)向其反方向自轉(zhuǎn)，從而分別傳動副軸齒輪(8)(12)(14)以不同速比轉(zhuǎn)動。此時副軸(18)上的滑塊(5)在彈簧(16)彈力的作用下，滑塊齒輪(6)處于與慢速檔副軸齒輪(8)的內(nèi)齒(9)嚙合的位置，副軸(18)就以副軸齒輪(8)相同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，帶動變速器蓋(21)和變速器殼(3)及幅條(20)轉(zhuǎn)動，自行車就以慢速起步；當自行車蹬動到一定速度時，稍一停腳，滑塊(5)就會在慣性的作用下克服彈力甩向中速檔副軸齒輪(12)與內(nèi)齒嚙合，自行車以中速行駛；繼續(xù)加快蹬速，滑塊(5)就會與快速檔副軸齒輪(14)的內(nèi)齒嚙合，自行車就快速行駛；當歇腳不蹬時，副軸(18)上的棘齒機構(gòu)(17)就起作用，保證自行車靠慣性繼續(xù)行駛，滑塊(5)就會在彈力的作用下滑動與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的檔位。
實施例2將腳蹬及曲柄臂(2)和變速器(3)安裝在前輪(1)車軸上，使其前驅(qū)動，為了很方便轉(zhuǎn)彎和蹬動，圖2前輪(1)選用20″輪，后輪(8)選用26″輪，車座(6)做成前高后低，這樣可以換騎車姿勢，減少疲癆感，為了防止用勁蹬腳蹬時座向后滑，車座(6)尾部左右兩邊有兩根頂桿(7)，車把(4)向前移，用一根橫梁(5)把前叉和后輪支撐架連接起來。
實施例3圖3是雙車座后輪驅(qū)動24″自行車示意圖，上橫梁(2)支承前車座(4)，下橫梁(3)先沿前輪向下彎再斜直接近后輪向上支承后車座(6)，后車輪三角支撐架(5)把上橫梁(2)和下橫梁(3)的后部連接起來以增加自行車剛度，上橫梁(2)和下橫梁(3)的前端與前叉(1)相接，腳蹬及曲柄臂和變速器(7)安裝在后車輪軸上。
實施例4圖4是長軸距26″運動車示意圖，它采用高座位長車座(4)和變形低車把(1)，前后車輪總長不超過2000mm(與28″車總長差不多)，人騎在車上有如流線型，長型高低車座(4)還能調(diào)節(jié)騎行姿勢，減少疲癆。上橫梁(2)前端與前叉連接。后端與車座支撐桿和后車輪支撐架連接下橫梁(3)前端與前叉連接，后端與后車輪支撐架一起支撐在后車輪軸(5)的左右兩邊，多檔自動變速器和腳蹬及曲柄臂(6)安裝在后車輪軸(5)上。
實施例5圖5是用本發(fā)明制造的18″后輪驅(qū)動微型自行車示意圖。它由前輪(1)、車把和前叉(2)、大梁(3)、車座梁(4)、車座(6)、后輪軸(7)、變速器(8)曲柄臂和腳蹬(5)、后輪(9)組成總長不超過1000mm的微型自行車。為了使大梁(3)前后兩端的焊接牢固可用搭接式焊接。它還可以采用鋁合金或輕質(zhì)纖維增加塑料(如碳纖維、玻璃纖維、硼纖維、芳綸纖維)做自行車車身、車把、前叉和一些零部件(如車圈、曲柄臂及腳蹬、變速器等)，使其變得總重不超過6公斤，提著上下樓梯非常方便。
該車若用小車輪可改裝成兒童車。
實施例6圖6是18″前輪驅(qū)動微型自行車的情形。
它和實施例5的前后輪可以對換，變速器(4)和腳蹬及曲柄臂(2)安裝在前輪(1)上，車把(3)向前伸出150-200mm，大梁(5)做成一根直梁式，后輪支撐架(7)垂直稍向前傾，使座在車座(6)上剛好蹬動腳蹬(2)轉(zhuǎn)動。還可前輪用18″輪，后輪用10-16″輪，車座在后輪軸垂直向上靠近車輪的位置，車座后有頂背，座在車座上靠在頂背上，腳向前伸蹬動前輪軸上腳蹬，使車前進的超低重心微型自行車。把后輪改裝成雙輪，車座改成座椅和靠背放在后車軸上面，車把向前叉后伸改成方向盤，加裝上輕質(zhì)車殼，可以改裝成自行汽車。
實施例7圖7是用本發(fā)明選用輕質(zhì)材料制造的18″微型前輪驅(qū)動老年人三輪車的情形。它前后輪(1)(13)總長不超過1000mm，兩后輪(13)輪距在450-600mm，前輪(1)軸上安裝變速器(5)和腳蹬及曲柄臂(2)，座椅(8)重心較低，車把(3)高于座椅(8)，大梁(6)前端搭接焊接在前叉套管上，沿前輪(1)向下彎至后輪(13)分成兩根固定后輪軸(10)左右兩邊，并向后延伸至后輪邊托起物品箱(11)，4根座椅腳(7)固定在左右兩邊后大梁(6)上，車蓬(4)由兩根前支撐桿支撐在座椅靠背(9)兩邊和兩根后支撐桿(12)支撐在物品箱(11)后壁兩邊。
在后輪軸(7)上安裝電動機，座椅下放蓄電池，最高時速限制在20公里以內(nèi)，可以改裝成老年人腳蹬電動三輪自行車。
自重輕，騎行省力，騎座舒適，占地面積小，車輪小座椅低，上下方便，車的重心低，十分安全，是本車的特點。是老人出門代步、鍛煉身體、休閑購物、旅游觀光的方便安全交通工具。
實施例8圖8是18″微型折疊自行車示意圖情形。它裝在前叉(3)上向前伸出的車把臂(2)端頭向上彎，裝在其上的車把(1)可以從左右橫向轉(zhuǎn)至與車前后一致的縱向，大梁(4)上兩車輪的中間有折疊裝置(5)，安裝在后輪軸(8)上左右兩端的曲柄臂(7)的腳蹬(6)可以扳轉(zhuǎn)到與曲柄臂(7)成一平面，以減少橫向?qū)挾取?br> 該車變速器和腳蹬及曲柄臂(6)(7)也可安裝在前輪軸上。輪圈還可縮小到16"，若采用輕質(zhì)材料制造，總重不超過6公斤，騎車人隨身攜帶十分方便，省去存車的麻煩；還可裝入提包內(nèi)，帶它乘車、上船、坐飛機遠腳或旅游都十分便利；騎它上下班不用把車放在屋外，可以放在過道或室內(nèi)，免去日曬雨淋，還不會被盜丟失。
實施例9圖9是采用本發(fā)明的前后雙輪驅(qū)動雙座自行車的情形。它的前后輪(1)(14)總長在1700-2000mm之間(最短不能小于26″，最長達到28″自行車總長即可)，前后輪軸上裝相同傳動比的單速變速器(4)(13)和腳蹬及曲柄臂(2)(10)，下橫梁(6)前端連接前叉(5)，后端直接與后輪支撐架(12)共同支承后輪軸，上橫梁(7)前端也與前叉(5)連接，后端與后輪支撐架(12)焊在一起后向上彎成后車座(11)的固定插管，車把(3)向前伸出和前車座(8)與后車座(11)的距離以兩人同時上下車方便安全、同時蹬動自然省力、駕駛車把(3)方便為原則。前車座(8)和扶手(9)都固定在上橫梁(7)上，一個人騎時坐在前車座(8)上，手扶車把(3)，蹬動前腳蹬(2)或后腳蹬(10)都可以騎行。
實施例10圖10是用本發(fā)明制造的前后雙輪驅(qū)動載人三輪車示意圖。前輪軸(4)上安裝前腳蹬及曲柄臂(1)和單速變速器(3)，大梁(6)中部安裝中軸和大鏈輪(10)及后腳蹬與曲柄臂(9)，小鏈輪和棘輪(16)裝在后輪軸(17)上，大小鏈輪(10)(16)用鏈條(12)傳動，其鏈輪的傳動比與變速器的傳動比相同，車把(2)向前方伸出，上橫梁(7)前端與前叉連接，其后端有橫向扶手(11)，中間與從大梁中軸處向上支撐車座(8)的支架固連，大梁(6)的后段分為左右兩根分別支承于后輪軸(17)的左右兩邊，后部左右兩邊大梁上固定安裝有座椅(14)，和車廂(18)，頂上有車蓬(5)，由4根車蓬支撐桿(13)分別支撐于座椅(14)和車箱(18)上，座椅(14)上還有靠背(15)。座在車座(8)上可以蹬動前輪，也可以蹬動后輪。還可以由騎車座(8)的人蹬動前腳蹬(1)，座座椅(14)的人蹬動后腳蹬及曲柄臂(9)，兩人前后輪同時蹬動前進，以提高車速或減輕一個人的蹬力。
大鏈輪(10)兩邊中軸和曲柄臂還可以各做成同一軸心的2個相同的曲拐，4個腳蹬裝在拐臂頸上，由座在座椅(14)上的兩人同時蹬動，變成三人同時蹬動的三輪自行車，此時前輪變速器可高中速兩檔，鏈輪傳動比與高檔傳動比相同，使其速度更快。
也可加長加大車廂，使其成為客貨兩用雙輪驅(qū)動三輪自行車。
還可把車蓬(5)用太陽能蓄電池板來代替，在后車軸上加裝電動機，就可改裝成太陽能電動三輪自行車，再接上電燈，晚上還可以用太陽能照明。
后軸上安裝電動機，座椅下放蓄電蓄可改裝成電動三輪自行車。
實施例11圖11是前輪驅(qū)動20″小三輪貨車示意圖。該車全長1200-1400mm，寬500-700mm。把變速器(4)和腳蹬及曲柄臂(2)安裝在前輪軸(5)上，前叉向前傾，可以在兩根橫梁套管內(nèi)轉(zhuǎn)動，車座(3)位于前輪軸(5)的上方，插于連接兩根橫梁的垂直插管內(nèi)，車把(1)是圓弧形向外向前伸出，縮短前后輪距離和車廂(6)與前輪的距離，整車小巧緊湊。該車也可選用18″車輪。
該車還可以在后車輪軸上改裝上電動機，使其成為自行電動三輪車。還可后輪采用小車輪，車廂放在車輪上面，高欄板車廂左右后三邊可以打開成一平板，抽出底板下的橫托架，就可以變成大平板三輪車。
實施例12圖12是后輪驅(qū)動三輪貨車示意圖。該車采用前輪18″(也可用更小輪)后輪26″，變速器(10)和腳蹬及曲柄臂(9)安裝后輪軸上，兩個前輪(2)安裝在前輪軸(4)的左右兩邊，前輪軸(4)的中間上面有個轉(zhuǎn)盤(3)，轉(zhuǎn)盤(3)與另一端支承在后輪軸上的大梁(8)固連，支承轉(zhuǎn)盤(3)和大梁(8)的前輪軸(4)和前輪(2)可以在轉(zhuǎn)盤(3)上自由轉(zhuǎn)動，車廂(1)的前部通過彈簧支承于前輪軸(4)上，后部通過彈簧支承于轉(zhuǎn)向扶手(7)下部延伸出去的兩根支承桿(5)上，兩支承桿(5)的端頭固接左右前輪(2)內(nèi)側(cè)的前輪軸(4)上，左右兩根轉(zhuǎn)向支承桿(5)通過一根橫梁增加強度，大梁中間固定一滾輪(6)，對應(yīng)支承于滾輪(6)的橫梁上有以轉(zhuǎn)盤(3)為圓心，到滾輪(6)距離為半徑的圓弧軌道或平臺，以增加轉(zhuǎn)向的靈活性。
該車還可以減小前輪，前輪兩輪輪距離在450-600mm，加高車廂做成專門送報車，不僅能穿小胡同，而且送報人不用下車就能取投，下雪天也十分安全。
實施例13圖13是采用本發(fā)明制造的后輪腳驅(qū)動，前輪電動的電動自行車示意圖。在前輪(1)的軸上有電動機(2)，在后輪軸(8)上安裝變速器(7)和腳蹬及曲柄臂(6)，下橫梁(3)和上橫梁(5)都沿前后輪向中間下方彎，下橫梁(3)最低可以到離地面150mm，上下橫梁(5)、(3)在車的中部組成一個安放蓄電池(4)的框架，由于蓄電池(4)放得很低，這樣不僅重心低、安全，而且可以多放蓄電池，增加一次充電的行駛里程，取放蓄電池也十分方便、快捷。
該電動自行車也可以把電動機裝在后輪軸上，把變速器和腳蹬及曲柄臂安裝在前輪軸上。
這種電動自行車還可以減少蓄電池，減輕重量，改裝成帶發(fā)電機電動自行車。即除按技術(shù)方案制造外還可將變速器蓋做成內(nèi)凹形狀，凹槽內(nèi)裝電樞，固定在車輪支撐架上，可以向里向外移動；套裝在車輪軸上的變速器蓋的凹內(nèi)筒上裝磁極，磁極是隨變速器蓋和車輪旋轉(zhuǎn)的，當向里移動電樞到磁極周圍時，磁極和電樞發(fā)生相對運動，就產(chǎn)生感生電流，給蓄電池充電。
也可以把后輪支離地面，向里撥動電樞，蹬動腳蹬讓其發(fā)電給蓄電池充電，同時又鍛煉了身體，又是很好的健身運動器械。
實施例14圖14是采用本發(fā)明的用腳蹬動后輪，同時又裝有采用在先發(fā)明的發(fā)電電動二合一電機的自發(fā)電電動自行車示意圖。在下橫梁(1)的中部向下彎曲位置做個放蓄電池架(2)，蓄電池(3)放穩(wěn)于蓄電池架(2)上，腳蹬及曲柄臂(4)安裝在后車輪軸的兩端，后輪軸的中間安裝單速變速器(5)，變速器殼內(nèi)裝既可以發(fā)電又可以電動的二合一電機(6)。即在變速器殼內(nèi)壁的右側(cè)裝固定的電樞，副軸上套裝滑動磁極，變速器蓋上有和磁極接合撥動的裝置，行星軸上的行星齒輪右側(cè)還有一個連于一體的齒輪，行星軸右端裝有與行星架平行再向內(nèi)彎與行星軸平行的軸，軸上套有與行星齒連于一體的齒常嚙的二道行星齒輪，中心輪內(nèi)齒向右超過行星軸后向下伸出有嚙合磁極固定不動與行星軸平行軸上二道行星齒輪一般高固定不動相同模數(shù)的齒，磁極上有對應(yīng)配套的齒輪。此外車把手、后輪支撐架對應(yīng)變速器蓋的位置還有撥動裝置。
腳蹬騎時，使磁極與變速器蓋接合，磁極與電樞一起隨變速器和車輪轉(zhuǎn)動；電動時，使磁極脫離變速器蓋向內(nèi)移動與中心輪上的齒嚙合，磁極就固定不動，接通電源后電樞就會在電磁感應(yīng)下轉(zhuǎn)動，從而帶動變速殼和車輪轉(zhuǎn)動；發(fā)電時，撥動撥柄使磁極脫離中心輪齒繼續(xù)向內(nèi)移動與二道行星齒輪嚙合，蹬動腳蹬，車輪向前轉(zhuǎn)動，磁極就會向相反的方向快速轉(zhuǎn)動，磁場就切割磁力線產(chǎn)生感生電流，給蓄電池充電。
帶發(fā)電機和發(fā)電電動二合一電機的電動自行車可以利用下坡、順風騎行或滑行時發(fā)電；也可在好的路面快速行駛時發(fā)電；還可以支起后車輪使其離開地面蹬動腳蹬發(fā)電。這種車也是很好的健身器材，把后車輪支撐起來，掛上發(fā)電檔，接通蓄電池，蹬動腳蹬就可作健身運動，同時又給蓄電池充上了電，一舉兩得。
權(quán)利要求
1．一種直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，它包括前后車輪、車架、車把、前叉、車座和制動裝置，其特征在于將腳蹬和曲柄臂直接安裝在車輪軸上左右兩端，車輪軸上中間裝變速器。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，其特征在于前軸或后軸是雙輪的三輪自行車。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，其特征在于變速器是行星輪系變速機構(gòu)，即在動力輸入軸車輪軸中間增加至少一根固定行星架和平行行星齒輪軸，在行星齒輪軸上活套一個行星齒輪，在車輪軸上行星齒輪軸的同側(cè)活套與行星齒輪常嚙固定連于車輪軸支撐架(前叉)上不轉(zhuǎn)動的其軸心線與車輪軸重合的內(nèi)齒中心輪，還是在同側(cè)的車輪軸上活套與行星齒輪常嚙配套的副軸齒輪，在車輪軸支撐架(前叉)與固定內(nèi)齒中心輪的連接處之上活套變速器殼，與變速器蓋相連的動力輸出副軸與副軸齒輪用棘齒機構(gòu)連在一起，變速器殼與蓋一起將整套變速齒輪封閉起來，并隨副軸齒輪一起轉(zhuǎn)動，變速器殼左右周圍邊緣上有安裝車輪幅條的孔。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，其特征在于變速器行星齒輪軸上除有一個行星齒輪外，還有二個以上從小到大連于一體的塔形行星齒輪，活套于車輪軸上與變速器蓋連于一體的錐形副軸上沿軸向有一條與錐形面一致的漸開斜槽，槽內(nèi)裝有一個高出副軸錐形面的與單個副軸齒輪內(nèi)齒配合的滑塊和彈簧，錐形副軸上活套有相同內(nèi)齒的從大到小與行星齒輪分別對應(yīng)配套按傳動比計算好的單個副軸齒輪，構(gòu)成的多檔自動變速器。
5．根據(jù)權(quán)利要求1-4所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，其特征在于曲柄臂有30-90°的提前角。
6．根據(jù)權(quán)利要求1-5所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，其特征在于前后輪距至少可以縮短至50mm。
7．根據(jù)權(quán)利要求1-6所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，其特征在于在不變動車座到腳蹬距離的情況，將車座向前向下或向后向下移動，使兩腳蹬地，以降地重心。
8．根據(jù)權(quán)利要求1-7所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，其特征在于除縮短兩軸距離外，還可以減小車輪直徑，制造整車長度不超過1000mm的微型自行車和微型折疊自行車。
9．根據(jù)權(quán)利要求1-8所述直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車，其特征在于除變速器和腳蹬及曲柄臂安裝在前車輪軸上外，還在后車輪軸上安裝有鏈輪鏈條傳動裝置或在后輪軸上直接安裝變速器、腳蹬和曲柄臂，是雙軸驅(qū)動的自行車。
10．一種電動自行車，它包括前后車輪、車架、車把、前叉、車座、制動裝置、蓄電池，其特征在于變速器和曲柄臂及腳蹬直接安裝在一車輪軸上由腳蹬動，另一車輪軸上兩邊幅條的中間安裝電動機，由電驅(qū)動輪軸。
11．一種帶發(fā)電機電動自行車，它包括前后車輪、車架、車把、前叉、車座、制動裝置、蓄電池，其特征在于在腳驅(qū)動輪上裝發(fā)電機，另一輪上裝電動機。
12．一種自發(fā)電電動自行車，它包括前后車輪、車架、車把、前叉、車座、制動裝置、蓄電池、其特征在于在腳蹬驅(qū)動軸上兩邊幅條的中間安裝既可以發(fā)電又可以電動的二合一電機。
全文摘要
一種直接蹬輪軸轉(zhuǎn)動自行車,將變速器和腳蹬及曲柄臂直接安裝在車輪軸上,變速器殼兩邊緣上安裝車輪輻條。減少了中軸和大小鏈輪及其支撐梁等零部件,從而減輕了重量,節(jié)約了原材料,減少維護保養(yǎng)。本發(fā)明還縮短自行車長度,減少行車和停車占地。由于降低了重心,改變了騎車人的蹬騎姿勢,兩腳可以蹬地,不但可以省力,還提高了安全性。特別是本發(fā)明的自發(fā)電電動自行車,不需任何能源和外加動力,是21世紀理想的環(huán)保個人交通工具。
文檔編號B62M1/36GK1215012SQ98124479
公開日1999年4月28日 申請日期1998年11月11日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月11日
發(fā)明者黃昌友 申請人:黃昌友