目前市场上流行的自行车都是两轮自行车，还未见有四轮自行车，这主要原 因是，一些专利文件披露的四轮自行车存在各种缺点，尤其是转向机构不尽如意， 转向机构或者结构复杂，或者结构不可靠、驾驶不方便。
中国专利授权公告号CN2594123Y、公开日2003年12月24日，发明创造名 称为“平稳式四轮自行车”，该审请案公开了一种控制两前轮转向的四轮自行车， 其前轮及转向机构尚可，但驾驶盘的结构既非传统的圆形方向盘，也非传统的车 把，因而驾驶时显得不方便；同时其座椅位置较高，因而其重心的稳定性差。
中国专利公开号CN87213216U，公告日1988年10月12日，发明创造名称 为“自行轿车”，该审请案公开了一种带有曲柄、连杆装置且采用往复脚踏方式 的四轮自行车，其不足之处是，方向盘仅控制一个前轮转向，两边两个车轮在车 速较快时提起，因而结构复杂。其驱动机构中曲柄、连杆的具体安装位置和构件 的长度没有说明，因而难以实施。
发明目的
本发明的第一个目的是，提供一种控制两前轮转向、且转向机构简单、可靠、 脚踏轻松的四轮自行车，该四轮自行车采用传统的旋转脚踏方式，为实现该目的， 采用如下的技术方案来实现。
一种四轮自行车，包括车架、两前轮和两后轮、方向盘、鞍座、驱动机构和 前轮转向机构；
所述车架包括前轮部分的车架；
所述驱动机构为，在鞍座之前的车架上设有一中接头，中接头之内设有一中 轴，中接头两端与中轴之间装有轴承，中轴右侧设有链轮，中轴两端各固定一曲 柄，两曲柄互差180度，两曲柄上安装两脚踏板；在车架的后部安装后连轴，后 连轴的两端安装两后轮；在后连轴上设有一飞轮，在链轮和飞轮上安装链条；
所述两前轮和前轮转向机构的结构为，在车架前部左、右两边，分别设有左 前管和右前管，左前管和右前管都垂直于地面，左前管、右前管的上端分别与前 上管的两端固定连接；左前管、右前管内分别插入两前叉轴，两前叉轴下端分别 与两前叉固定连接，两前叉上安装两前轮；在两前叉轴上各固定一转向板，两转 向板长度相等且位于同一平面上；
所述车架由车架主杆、前轮部分的车架和中前管平面组成；所述车架主杆位 于左、右前、后轮之间；
所述两前轮和前轮转向机构及中前管平面的结构为，左前管、右前管的下端 分别与两根前下管的一端固定连接，两前下管的另一端与车架主杆固定连接，在 左前管、右前管的中间设有一根前立管，前立管的上端与前上管固定连接，下端 与车架主杆固定连接；两斜下管的一端分别与左前管、右前管固定连接，另一端 与位于前立管之前的车架主杆的前端固定连接；左前管、右前管、前上管、前下 管和前立管都位于同一平面上，两斜下管不在该平面上而与该平面相交；在车架 主杆之上设有一中前管，中前管的前端与前立管相交，中前管的后端通过连接管 与车架主杆固定连接，中前管与地面的夹角范围为0°～75°；中前管内插入驾 驶杆，驾驶杆上端安装圆形方向盘，下端安装方向板；两转向板的一端分别固定 在两前叉之上、两前叉轴的下端，另一端位于前叉之前；左转向连杆和右转向连 杆的两端分别与方向板的前端和左右两边两个转向板的前端活动连接。
所述左转向连杆和右转向连杆两端的活动连接结构为，左、右转向连杆的两 端都设有相同的叉状结构，杆与叉的连接为，杆的一端与叉为固定连接；杆的另 一端为螺丝状，叉与一段短管固定连接，短管内设有内螺纹，短管拧在杆的螺丝 上；分别在两个叉的两端安装一销子，两螺丝的一端分别被穿入两叉中的销子上， 螺丝轴线垂直于销子轴线，两螺丝的另一端分别插入到安装在方向板前端和安装 在转向板前端的轴承内径中，并拧上螺帽。
所述左转向连杆和右转向连杆两端的活动连接结构为，左、右转向连杆的两 端都设有相同的球形万向节；球形万向节的结构包括球体和球座两部分，球体的 形状为一圆球，其与一螺丝相连接；球座由球座上盖和球座下盖组成，球座上盖 与球座下盖的大小相同，球座上盖顶部设有一圆孔，两球座下盖分别与杆的两端 固定连接；两球体上的螺丝分别穿过两球座上盖顶部的圆孔，插入到方向板前端 和转向板前端的孔中，并拧上螺帽，两球体被分别固定在方向板的前面和转向板 的上面，把两球座下盖分别与两球座上盖合拢成两球座，并拧上固定螺丝和螺帽， 两球体分别被包含在两球座之内。
所述左转向连和右转向连杆两端的活动连接结构为，左、右转向连杆的一端 为叉状结构，另一端为球形万向节结构；叉状结构为，杆的一端与叉固定连接， 在叉的两端安装一销子，一螺丝的一端被穿入叉中的销子上，螺丝轴线垂直于销 子轴线，螺丝的另一端插入到安装在方向板前端的轴承内径中，并拧上螺帽；球 形万向节的结构包括球体和球座两部分，球体的形状为一圆球，其与一螺丝相连 接；球座由球座上盖和球座下盖组成，球座上盖与球座下盖的大小相同，球座上 盖顶部设有一圆孔，球座下盖与杆的另一端固定连接；球体上的螺丝穿过球座上 盖顶部的圆孔，插入到转向板前端的孔中，并拧上螺帽，球体被固定在转向板的 上面，把球座下盖与球座上盖合拢成球座，并拧上固定螺丝和螺帽，球体被包含 在球座之内。
本发明的第二个目的是，提供一种控制两前轮转向、且转向机构简单、可靠、 脚踏轻松的四轮自行车，该四轮自行车采用往复脚踏方式，为实现该目的，采用 如下的技术方案来实现。
一种四轮自行车，包括车架、四个车轮、方向盘、鞍座、前轮转向机构、驱 动机构及两曲柄；所述车架上设有中接头和鞍座，中接头位于鞍座之前，中接头 内设有一中轴；在中接头之后设有中后接头，中后接头之内设有一中后轴，中后 接头两端与中后轴之间设有轴承，中后轴右侧设有一链轮；
所述车轮由两前轮和两后轮组成；
所述车架由车架主杆、两前轮部分的车架和中前管平面组成；所述车架主杆 位于左、右前、后轮之间，
所述两前轮和前轮转向机构及中前管平面的结构为，在车架主杆前部左、右 两边，分别设有左前管和右前管，左前管和右前管都垂直于地面，左前管、右前 管的上端分别与前上管的两端固定连接，下端分别与两根前下管的一端固定连接， 两前下管的另一端与车架主杆固定连接，在左前管、右前管的中间设有一根前立 管，前立管的上端与前上管固定连接，下端与车架主杆固定连接；两斜下管的一 端分别与左前管、右前管固定连接，另一端与位于前立管之前的车架主杆的前端 固定连接；左前管、右前管、前上管、前下管和前立管都位于同一平面上，两斜 下管不在该平面上而与该平面相交；在车架主杆之上设有一中前管，中前管的前 端与前立管相交，中前管的后端通过连接管与车架主杆固定连接，中前管与地面 的夹角范围为0°～75°；两前叉轴分别插入左前管和右前管之内，两前叉轴下 端与两前叉固定连接，两前叉上安装两前轮；两转向板的一端分别固定在两前叉 之上、两前叉轴的下端，另一端位于前叉之前，两转向板长度相等且位于同一平 面上；中前管内插入驾驶杆，驾驶杆上端安装方向盘，下端安装方向板；左转向 连杆和右转向连杆的两端分别与方向板的前端和左右两边两个转向板的前端活动 连接；
所述车架主杆后部安装在后连轴上的两个轴承上；在后连轴的两端各安装一 后轮；在后连轴上设有一飞轮，链条安装在该飞轮和中后轴右侧的链轮上。
所述车架主杆上仅设有一个中接头，中轴被固定在中接头之内；所述两曲柄 由主曲柄和副曲柄组成，它们的一端相连结，并分别套在中轴的两端，在曲柄与 中轴之间装有轴承，副曲柄的另一端通过一细杆与主曲柄相连接，两主曲柄的另 一端安装脚踏板；在车架主杆上仅设有一个中后接头，在中后接头之内的中后轴 的两端，各固定一中后曲柄两中后曲柄互差180度；两连杆的一端分别与两 曲柄中的两副曲柄活动连接，另一端分别与两中后曲柄活动连接；
所述左转向连杆和右转向连杆两端的活动连接结构为，左、右转向连杆的两 端都设有相同的叉状结构，杆与叉的连接为，杆的一端与叉为固定连接；杆的另 一端为螺丝状，叉与一段短管固定连接，短管内设有内螺纹，短管拧在杆的螺丝 上；分别在两个叉的两端安装一销子，两螺丝的一端分别被穿入两叉中的销子上， 螺丝轴线垂直于销子轴线，两螺丝的另一端分别插入到安装在方向板前端和安装 在转向板前端的轴承内径中，并拧上螺帽。
所述左转向连杆和右转向连杆两端的活动连接结构为，左、右转向连杆的两 端都设有相同的球形万向节；球形万向节的结构包括球体和球座两部分，球体的 形状为一圆球，其与一螺丝相连接；球座由球座上盖和球座下盖组成，球座上盖 与球座下盖的大小相同，球座上盖顶部设有一圆孔，两球座下盖分别与杆的两端 固定连接；两球体上的螺丝分别穿过两球座上盖顶部的圆孔，插入到方向板前端 和转向板前端的孔中，并拧上螺帽，两球体被分别固定在方向板的前面和转向板 的上面，把两球座下盖分别与两球座上盖合拢成两球座，并拧上固定螺丝和螺帽， 两球体分别被包含在两球座之内。
所述左转向连杆和右转向连杆两端的活动连接结构为，左、右转向连杆的一 端为叉状结构，另一端为球形万向节结构；叉状结构为，杆的一端与叉固定连接， 在叉的两端安装一销子，一螺丝的一端被穿入叉中的销子上，螺丝轴线垂直于销 子轴线，螺丝的另一端插入到安装在方向板前端的轴承内径中，并拧上螺帽；球 形万向节的结构包括球体和球座两部分，球体的形状为一圆球，其与一螺丝相连 接；球座由球座上盖和球座下盖组成，球座上盖与球座下盖的大小相同，球座上 盖顶部设有一圆孔，球座下盖与杆的另一端固定连接；球体上的螺丝穿过球座上 盖顶部的圆孔，插入转向板前端的孔中，并拧上螺帽，球体被固定在转向板的上 面，把球座下盖与球座上盖合拢成球座，并拧上固定螺丝和螺帽，球体被包含在 球座之内。
所述两曲柄中主曲柄与副曲柄相互位置、中接头与中后接头相互位置以及中 后曲柄、连杆的长度，由下述方法确定；
在一平面上任取一点o点，表示中接头，以o点为端点，在o点左侧作一 水平射线ox，水平射线ox所指的方向为自行车前方；曲柄的一端与中接头o 点相重合，且以o点为转动中心而转动；取水平射线ox为0度线，曲柄中主 曲柄所在位置与水平射线ox的夹角为θa，表示主曲柄的转动角度；且规定， 主曲柄在水平射线ox之上时，θa＞0，即θa为正角，主曲柄在水平射线ox 之下时，θa＜0，即θa为负角；主曲柄转动角度θa的最大值为θx，最 小值为θn，则脚踏板脚踏一次，主曲柄转动角度θa的值为θa＝θx+|θn|； 主曲柄转动角度θa的值应满足条件：θa≤170°；
取一主曲柄的端点位于主曲柄转动角度θa最大值θx的位置u点，同时 取另一主曲柄的端点位于主曲柄转动角度θa最小值θn的位置v点，侧∠ vou＝θa，ov、ou为两主曲柄，且两主曲柄的长度ov＝ou；过o点作垂直 于水平射线ox的直线op，且p点在o点之上；以o点为角的顶点，op为 角的一边，在其左侧作∠poq，在其右侧作∠poh，且使得∠poq＝∠poh＝θa /2；在射线oq上任取一点s、射线oh上任取一点t，并使得长度os＝ ot，os、ot为两副曲柄；主曲柄ov与副曲柄os组成一个曲柄，主曲柄ou与 副曲柄ot组成另一个曲柄；且∠vos＝∠uot，即两曲柄中主曲柄与副曲柄之间 的夹角相等；
过s、t两点作一直线n，则直线n平行于水平射线ox；中后接头g点 位于直线n上，且在s、t两点的右侧，可任意选取；两中后曲柄的长度为， 两副柄的端点s、t两点之间距离的一半；两连杆的长度为，后一副曲柄的端 点t点到中后接头g点的距离加上中后曲柄的长度；
或者由上所述，在确定了直线n之后，在s、t两点之右面、直线n之 下方，先任意确定中后接头g′点的位置，再以o点为圆心、og′为半径作圆弧i， 交直线n于g点；os、ot不作为两副曲柄，两副柄由下述方法确定；以o点 为圆心、os或ot为半径作圆，把射线oq、oh顺时针方向旋转一角度，分别 交圆于s′点和t′点，并使得∠sos′＝∠tot′＝∠gog′，os′、ot′为两副曲柄， 且长度os′＝ot′＝os＝ot，主曲柄ov与副曲柄os′组成一个曲柄，主曲柄ou 与副曲柄ot′组成另一个曲柄，且∠vos′＝∠uot′，即两曲柄中主曲柄与副曲 柄之间的夹角相等；
过s′、t′两点作一直线n′，则中后接头g′点也在直线n′上，且s′t′＝st； 两中后曲柄的长度为，两副曲柄的端点s′、t′两点之间距离的一半；两连杆的长 度为，后一副曲柄的端点t′点到中后接头g′点的距离加上中后曲柄的长度。
与现有技术的四轮自行车相比，本发明的四轮自行车的有益效果是，前轮转 向机构简单、工作可靠、驾驶方便；驾驶杆与地面的夹角的选择范围宽且可以选 择得很小；采用单人坐式脚踏或带有向上仰的姿势脚踏，脚踏轻松、坐姿舒适， 非常适合休闲旅游的需要；并且由于其重心低、稳定性好，能在雨天或积雪的路 面上行驶，且又能携人乘坐，因而弥补了两轮自行车的不足，是一种新的以脚踏 为动力的陆上交通工具。
附图说明
图1为本发明的采用传统旋转脚踏方式的四轮自行车斜视图。
图2为图1四轮自行车的左视图。
图3(a)～(c)本发明的四轮自行车前轮转向机构图。
图4～图7为左、右转向连杆两端的叉状结构图。
图8为叉与转向板的连接图。
图9为叉与方向板的连接图。
图10为方向板的结构图。
图11为叉与转向板活动连接处的轴截面图。
图12为叉与方向板活动连接处的轴截面图。
图13为球形万向节结构图。
图14为球形万向节中球座下盖与杆的连接图。
图15为前叉轴、前叉、及转向板的连接图。
图16为本发明的采用往复脚踏方式的四轮自行车斜视图。
图17(a)～(c)为曲柄结构图。
图18为中接头纵轴截面图。
图19为中后接头纵轴截面图。
图20(a)～(d)为按第一种方法确定中后接头位置时，曲柄、连杆和中后 曲柄的运动状态图。
图21(a)～(d)为按第二种方法确定中后接头位置时，曲柄、连杆和中后 曲柄的运动状态图。
图22为副曲柄与连杆活动连接处的轴截面图。
图23为中后曲柄与连杆活动连接处的轴截面图。
图24(a)、(b)为两曲柄中主曲柄与副曲柄相互位置、中接头与中后接头相 互位置及中后曲柄、连杆长度的两种确定方法用图。
图25为图16四轮自行车的车架主杆结构图。
图26为采用往复脚踏方式的两轮拖车侧面图。
图27为本发明的采用往复脚踏方式的四轮自行车拖挂往复脚踏两轮拖车的 俯视图。
图28(a)～(d)为拖挂构件结构图。

本发明的四轮自行车，包括两种脚踏方式，一种是采用传统的旋转脚踏方式， 其驱动机构与现有两轮自行车中的驱动机构相同；另一种是采用往复脚踏方式， 脚踏板由中轴的后上方往前下方脚踏，再沿原路返回，该驱动机构为本发明的驱 动机构，而这两种自行车的车架及前轮转向机构都相同。下面结合附图，分别予 以说明。
实施例1
图1为本发明的采用传统旋转脚踏方式的四轮自行车的斜视图，为本实施例 1。
在图1中：方向盘1  驾驶杆3  飞轮5  中继轮10  鞍座12  曲柄 14  脚踏板15  靠背16  链轮18  链条19  车架主杆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 连接管29  转向板34  左转向连杆36  右转向连杆37  方向板38  前 叉41  前轮42  前泥罩43  前叉轴44  后轮46  后泥罩47  后连轴 48  轴承115  后部连接器116  中接头415。
图中的四轮自行车车架由车架主杆20、前轮部分的车架和中前管平面组成； 车架主杆20位于左、右前、后轮之间；
前轮部分及转向机构、中前管平面的结构为，在车架主杆20的前部左、右两 边，分别设有左前管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的上端分别与前上管24的两端固定连接，下端分别与两根前 下管25的一端固定连接，两前下管25的另一端与车架主杆20固定连接；在左前 管22、右前管23的中间设有一根前立管26，前立管26的上端与前上管24固定 连接，下端与车架主杆20固定连接，前立管26垂直于地面；两斜下管27的一端 分别与左前管22和右前管23固定连接，另一端固定连接到位于前立管26之前的 车架主杆20的前端上；车架主杆20的前端和两前轮的前端位于同一平面上；左 前管22和右前管23、两前下管25、两斜下管27相对于车架主杆20，都呈对称 位置；左前管22、右前管23、前上管24、前下管25和前立管26都位于同一平 面上，该平面为前轮车架平面；两斜下管27的一端在该平面上而另一端不在该平 面上，所以两斜下管不在该平面上而与该平面相交；
在车架主杆20之上设有一中前管21，中前管21的前端位于前立管26略前 面一点的位置上，故中前管21与前立管26相交，并把前立管26分成上下两段； 中前管21的后端通过两根连接管29与车架主杆20固定连接，两连接管29与车 架主杆20连接成三角形状；中前管21与地面的夹角范围为0°～75°，可任意 确定一位置；中前管21、两根连接管29、前立管26及车架主杆20位于同一平面 上，该平面为中前管平面；上述有两个平面，一是前轮车架平面，二是中前管平 面，两平面互相垂直，并通过前立管26把两平面连接起耒，因而整个车架显得牢 固、可靠；
两前叉轴44分别插入左前管22和右前管23之内，两前叉轴44下端与两前 叉41固定连接，两前叉41上安装两前轮42；两转向板34的一端固定在两前叉 41之上、两前叉轴44的下端，两转向板34的另一端位于前叉41之前，两转向 板34长度相等且位于同一平面上；中前管21内插入驾驶杆3，驾驶杆3上端安 装圆形方向盘1，下端安装方向板38；左转向连杆36和右转向连杆37的两端分 别与方向板38的前端和左右两边两个转向板34的前端活动连接；
图中的四轮自行车朝正前方行驶，当顺时针方向转动方向盘1时，通过驾驶 杆3，使方向板38也作顺时针方向转动，拉动左转向连杆36、同时推动右转向连 杆37向右运动，使两边两个转向板34的前端向右运动，再通过两前叉轴44、两 前叉41，使两前轮42向右转，四轮自行车向右转弯。当逆时针方向转动方向盘1 时，上述各机构作相反方向的运动，使两前轮42向左转，四轮自行车向左转弯。
图中车架主杆20的后部安装在后连轴48上的两个轴承115上，在后连轴48 的两端安装两后轮46，在后连轴48上设有一飞轮5。在车架主杆20的后部还设 有后部连接器116，为拖挂后面两轮拖车之用。该四轮自行车后部的结构，与现 有人力三轮自行车后部结构相同。
图中在鞍座12之前的车架主杆20上，设有一中接头415，中接头415之内 设有一中轴，中接头两端与中轴之间设有轴承，在中轴的右侧设一链轮18，在中 轴的两端各设有一曲柄14，两曲柄14互差180度，两曲柄14上安装两脚踏板15。 该中接头415的结构与现有两轮自行车的中接头结构完全相同。
由于链轮18和飞轮5之间距离较长，图中在链轮18和飞轮5之间设有一中 继轮10，链条19被分成二条，链条19短而不易晃动、不易脱落。
为使四轮自行车轻巧些，图中的四个车轮都为小轮径车轮。
图2为图1四轮自行车的左视图。在图2中：方向盘1  驾驶杆3  飞轮 5  中继轮10  鞍座12  曲柄14  脚踏板15  靠板16  链轮18 链条19  车架主杆20  中前管21  左前管22  斜下管27  转向板34 左转向连杆36  方向板38  前叉41  前轮42  前泥罩43  前叉轴44 后轮46  后泥罩47  中接头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，所以在该左视图上只能看到左前管22，两斜下管27不在上述平面上，所 以能看见左边一根斜下管27。
从图3到图12为本实施例1即图1中四轮自行车各构件的结构图，下面依次 予以说明。
图3(a)～(c)为前轮转向机构图。
在图3(a)、(b)、(c)中：驾驶杆3  右前管23  转向板34  左转向连杆 36  右转向连杆37  方向板38  前轮42。
图(a)为两前轮和前轮转向机构前视图，图中两前轮处于直行状态，即两前 轮朝正前方转动。这时应使左、右转向连杆36、37与方向板38相连接的一端距 地面的高度，大于左、右转向连杆36、37与两边两个转向板34相连接的一端距 地面的高度。
图(b)也为两前轮和前轮转向机构前视图，图中两前轮处于向右转弯状态， 且是向右转弯的角度达到最大值。这时应使左转向连杆36、右转向连杆37与方 向板38相连接的一端距地面的高度，等于或大于左、右转向连杆36、37与两边 两个转向板34相连接的一端距地面的高度。
当两前轮向左转弯且转弯角度达到最大值时，亦如此。
图(a)与图(b)也是确定左、右转向连杆长度用图，左、右转向连杆长度应 相等。方向板38的长度可大于、等于或小于转向板34的长度。
图(c)为前轮转向机构部分结构的右视图，图中右面为自行车前方，图中自 行车处于直行状态，即朝正右方运动。图中角度ψ为转向板34与方向板38的夹 角，所以ψ也为转向板34转动形成的平面与方向板38转动形成的平面两平面之 间的夹角。角度ψ的值，可根据驾驶时的姿势和为达到方便驾驶的目的，任意确 定。图中d点为右边一个转向板34的前端点，其通过右转向连杆37，与方向板 38的前端点b点活动连接，当转向板34转动时，其前端点d点绕其转动中心c 点而转动，反映在该侧面图上，就是d点在线段dc上向c点方向移动。当转向板 34向左或向右转动到最大角度时，d点移动到e点位置。而方向板38应与转向板 34相交于e点或e点之前靠近e点的位置，且方向板38的前端点b点位于e点 之上。当转向板34转动时，方向板38的前端点b点绕其转动中心a点而转动， 反映在该侧面图上，就是b点沿线段ba向a点方向移动。当d点移动到e点时， 应使b点也移动到e点，或者移动到e点之上的位置。无论方向板38的长度如何， 也不论其转动的角度如何，都是如此。在满足上述要求的前提下，耒确定方向板 38的转动中心点a点的位置，或者说，耒确定驾驶杆3的下端点a点位置。
图4与图5为左转向连杆36两端叉的连接图。叉与杆的连接，一端如图4， 为固定连接；另一端如图5，杆的端部为螺丝状，叉与一段短管固定连接，短管 内设有内螺纹，然后把短管拧在杆上；杆与短管不能拧紧，应留有间隙，因为当 左、右转向连杆运动时，杆两端的两个叉会绕杆的轴线相对转动，转动的角度不 大，一般不大于20度，所以留以半圈间隙，就能使杆两端的两个叉自由转动。右 转向连杆37与左转向连杆36的结构相同。
图6为一螺丝613，其一端有一孔。把图6中的螺丝613放在图4的左转向 连杆36两端的叉中间，把销子111穿入叉两端的孔中和螺丝613的孔中，得图7， 杆的两端结构相同。
图8为右转向连杆37的一端与右边一个转向板34的连接图，右转向连杆37 的叉应放在右边转向板34的上表面，并作固定连接，可参见图3(a)与(b)，图 中：转向板34  右转向连杆37  销子111  轴承115  螺丝613。
图9为右转向连杆37的一端与方向板38的连接图，右转向连杆37的叉应放 在方向板38的下表面或称前面，并作固定连接，同样可参见图3(a)与(b)。图 中：右转向连杆37  方向板38。
左转向连杆36的连接方法与图8、图9中右转向连杆37的连接方法相同。
图10为方向板38，图中上端一个孔用于将其固定在驾驭杆3上，下端两个 孔分别与左、右转向连杆36、37的一端相连接。
图11为左、右转向板34与左、右转向连杆36、37活动连接处沿固定螺丝 631的纵轴截面图，图中：转向板34  销子111  轴承115  螺丝613  螺 帽614。由图可知，转向板34与左、右转向连杆连接后，它们都能绕固定轴自 由转动。
图12为方向板38与左、右转向连杆活动连接处沿固定螺丝613的纵轴截面 图，图中：方向板38  销子111  轴承115  螺丝613  螺帽614。由图可知， 方向板38与左、右转向连杆连接后，它们都能绕固定轴自由转动。
由上述可知，左、右转向连杆36、37两端的叉状结构，都有三个转轴，分别 为固定螺丝613的轴线、销子111的轴线和杆的轴线，三个转轴相互垂直。当方 向板38、转向板34转动时，相对于绕固定螺丝613的轴线转动角度最大，绕其 余两个转轴转动的角度都很小。
现在再回到图1中来。图中左、右转向连杆36、37两端的活动连接结构为叉 状结构，方向板38与两边两个转向板34，不在同一平面上，两转动平面相交。 但由前所述，由于左、右转向连杆36、37两端的叉状结构都有三个相互垂直的转 轴，即有三个转动自由度，所以当转动方向盘1时，方向板38都能带动两边两个 转向板34转动，使该四轮自行车转弯，并且当中前管21与地面的夹角在0°～ 75°范围内的任一位置，都是如此。所以本发明的四轮自行车前轮转向机构，结 构简单，工作可靠。
本发明的目的，还要求脚踏轻松。在现有两轮自行车中，是骑姿脚踏，鞍座 位置相对较高，长时间骑行，容易疲劳。要使脚踏轻松，就应采用坐式脚踏，并 且坐的高度要低，这样才能坐得舒适、稳定，长时间脚踏，也不易疲劳。但坐式 脚踏，要求鞍座和方向盘的应置都要低一些；由上所述，该四轮自行车的中前管 21与地面的夹角范围为0°～75°，因而能保证方向盘的位置适合坐式脚踏的需 要，只需把鞍座12的位置安装得低一些就可以了。图中驾驶杆3与地面的夹角为 35°；图中设有一个鞍座12及靠背16，采用单人脚踏，脚踏姿势为坐势脚踏， 略带向上仰，因而坐姿舒适，脚踏轻松，长时间脚踏后，可靠在靠板上适当休息 一下，再继续脚踏，非常适合休闲、旅游的需要；且有了靠背16，不仅使坐得舒 服、坐得稳定，而且能增大脚踏力量。
本实施例的四轮自行车，没有设置倒车机构，但由于鞍座位置较低，人的脚 是能够踩到地面的，当脚朝前踩地面时，该四轮自行车就往后倒车，即用脚朝前 踩地面的方法，实现倒车的目的。
若把车架主杆20的后部适当延长，在鞍座12的后面，再设置一座椅，可携 一人乖坐；一般两轮自行车在雨天或积雪的路面上行驶，容易滑倒，且携人乖坐 较危险；而本发明的图1的四轮自行车，由于其重心低、稳定性好，能在雨天或 积雪的路面上行驶，且又能携人乖坐，因而弥补了两轮自行车的不足，是一种新 的以脚踏为动力的陆上交通工具。
实施例2
本实施例2与实施例1的区别，仅在于左、右转向连杆36、37两端的活动连 接结构为球形万向节结构，其余都相同。图13就是球形万向节。
在图13中：方向板38  球形万向节131  球体132  球座133  球座 上盖134  球座下盖135  螺丝613  螺帽614。
球形万向节131其结构包括球体132和球座133两部分，球体132的形状为 一圆球，其与一螺丝613相连接，球座133由球座上盖134和球座下盖135组成， 球座上盖134与球座下盖135的大小相同，球座上盖134顶部设有一圆孔，两球 座下盖135分别与杆的两端固定连接；两球体132上的螺丝613分别穿过两球座 上盖134顶部的圆孔，插入到方向板38前端和转向板34前端的孔中，(图中为插 入到方向板38上)，并拧上螺帽614，两球体132分别被固定在方向板38的前面 或称下面和转向板34的上面，把两球座下盖135分别与两球座上盖134合拢成两 球座133，并拧上固定螺丝和螺帽，两球体132分别被包含在两球座133之内。
在图13中，当方向板38、转向板34转动时，球体132与球座133相对于螺 丝613的轴线转动角度最大，而绕垂直于该轴的另两个轴线的转动角度都很小。 所以只要球座上盖134其顶部开的孔的大小适当、杆与两端两个球座下盖135连 接的角度适当，就能使球形万向节131正常工作。
图14为球座下盖135与杆的连接图。
由图13可知，球形万向节有三个转动自由度，所以本实施例2的左、右转向 连杆36、37的两端都有三个转动自由度。
图15为实施例1和实施例2中前叉轴44与前叉41、转向板34的连接图。 前叉轴44的下端与前叉41固定连接。在前叉41之上、前叉轴44的下端，固定 转向板34。
实施例3
本实施例3的四轮自行车，其左、右转向连杆36、37两端的活动连接结构为， 一端如实施例1中的叉状结构，另一端如实施例2中的球形万向节结构，而其余 结构与实施例1都相同。左、右转向连杆36、37与方向板38相连接的一端为叉 状结构，其中叉与杆的连接为图4中的固定连接。左、右转向连杆36、37与两边 两个转向板34相连接的一端为球形万向节结构。
实施例4
图16为本发明采用往复脚踏方式的四轮自行车斜视图，为本实施例4。
在图16中：方向盘1  驾驶杆3  飞轮5  鞍座12  曲柄14  脚踏 板15  车架主杆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  连接管29  连杆32  转向板34 左转向连杆36  右转向连杆37  方向板38  前叉41  前轮42  前泥罩 43  前叉轴44  后轮46  后泥罩47  后连轴48  中后曲柄58  轴承 115  中接头415  链罩419。
图中四轮自行车的车架由车架主杆20、前轮部分的车架和中前管平面组成； 车架结构和车架后部与后轮的连接结构及前轮转向机构与实施例1相同。
本实施例4的驱动机构与实施例1不同，图17～图23为本实施例4即图16 四轮自行车驱动机构中各构件的结构图，下面分别予以说明。
图17(a)～(c)为曲柄14结构图，图(a)为曲柄14的斜视图，曲柄14由 主曲柄14a和副曲柄14b组成，它们的一端相连结，相连接的一端套在中轴的端 部。为加强结构强度，副曲柄14b的另一端通过一细杆与主曲柄14a相连结，细 杆连结在主曲柄14a上的位置可任意选择，图中细杆垂直于主曲柄14a。主曲柄 14a的另一端安装脚踏板。
图(b)为左边一个曲柄14的后视图，图中左面为四轮自行车外侧。
图(c)为右边一个曲柄14的后视图，图中右面为四轮自行车外侧。
图18为中接头415的纵轴截面图，图中：曲柄14  轴承115  中接头415 中轴418  螺帽614。
由图18可看出，中轴418经螺帽614被固定在中接头415之内，在中轴418 的两端各安装一曲柄14，在曲柄14与中轴418之间设有轴承115，图中在一端设 有两个轴承115，也可只设一个轴承115。
图19为中后接头56的纵轴截面图，图中：链轮18  中后接头56  中后 轴57  中后曲柄58  端盖114  轴承115。
由图19可看出，在中后接头56之内设有一中后轴57，中后接头56的两端 与中后轴57之间设有轴承115，中后轴57的右侧设有一链轮18，中后轴57的两 端各固定一中后曲柄58。图中在中后接头56的两端各设有一个端盖114，以封闭 轴承115。
图20(a)～(d)为按第一种方法确定中后接头56位置时，曲柄、连杆和中 后曲柄的运动状态图。以图(a)中中后曲柄58的位置为起点，逆时针方向转动， 每转四分之一周，分别得图(b)、(c)、(d)，最后回到图(a)的位置。
在图(b)中：曲柄14  脚踏板15  链轮18  车架主杆20  连杆32 中后接头56  中后曲柄58  轴承115。
图(a)～图(d)的左面为自行车前方。在图(a)和图(c)中，两曲柄14中的 主曲柄14a分别位于其转动范围的两端位置，分别为-30°和110°。由图可知， 两连杆32的一端分别与两曲柄14中的两副曲柄14b活动连接，另一端分别与两 中后曲柄58活动连接，两中后曲柄58互差180度。
图21(a)～(d)为按第二种方法确定中后接头56位置时，曲柄、连杆和中 后曲柄的运动状态图。
由图20和图21可知，脚踏板采用在中轴后上方到前下方脚踏，然后沿原路 返回，即为往复脚踏。
图22为副曲柄14b与连杆32活动连接处沿固定螺  613的轴线轴截面图， 图中：副曲柄14b  连杆32  轴承115  螺丝613  螺帽614。由图可知， 连杆32与副曲柄14b连接后，它们都能绕固定轴自由转动。
图23为中后曲柄58与连杆32活动连接处沿固定螺丝613的轴线轴截面图。 图中：连杆32  中后曲柄58  轴承115  螺丝613  螺帽614。由图可知， 连杆32与中后曲柄58连接后，它们都能绕固定轴自由转动。
图24(a)、(b)为两曲柄中主曲柄与副曲柄相互位置、中接头与中后接头相 互位置及中后曲柄、连杆长度的两种确定方法用图。
先看图(a)，图(a)为第一种确定方法图。在图(a)中，o点为平面上任意一 点，表示中接头，以o点为端点，在o点左侧作一水平射线ox，水平射线ox所 指的方向为自行车前方，图中水平射线ox的箭头指向左面，所以左面为自行车前 方，而该图为驱动机构左视图。曲柄中主曲柄与副曲柄相连接的一端与中接头o 点相重合，且以o点为转动中心而转动；取水平射线ox为0度线，曲柄中主 曲柄所在位置与水平射线ox的夹角为θa，表示主曲柄的转动角度；且规定， 主曲柄在水平射线ox之上时，θa＞0，即θa为正角，主曲柄在水平射线ox 之下时，θa＜0，即θa为负角；主曲柄转动角度θa的最大值为θx，最 小值为θn，则脚踏板从中轴后上方到前下方脚踏一次，主曲柄转动角度θa的 值为θa＝θx+|θn|；主曲柄转动角度θa的值应满足条件：θa≤170°；
取一主曲柄的端点位于主曲柄转动角度θa最大值θx的位置u点，同时 取另一主曲柄的端点位于主曲柄转动角度θa最小值θn的位置v点，侧∠ vou＝θa。θx的值可任意选取，图中θx＝110°；θn的值也可任意选取，例 如可取θn≤0，也可取θn＞0，图中θn＝-30°，所以θa＝110°+|-30°|＝ 140°，满足θa≤170°的条件。ou、ov为两主曲柄，且两主曲柄的长度ov＝ou， 即两主曲柄长度相等；两主曲柄长度可任意选取，只要使长度相等就可。过o点 作垂直于水平射线ox的直线op，且p点在o点之上；以o点为角的顶点、 op为角的一边，在其左侧作∠poq，在其右侧作∠poh，且使得/poq＝∠ poh＝θa/2，图中∠poq＝∠poh＝θa/2＝70°；在射线oq上任取一点s、 射线oh上任取一点t，并使得长度os＝ot，os、ot为两副曲柄；两副曲 柄的长度可任意选取，只要使长度相等就可，一般副曲柄的长度短于主曲柄的长 度。主曲柄ov与副曲柄os组成一个曲柄，主曲柄ou与副曲柄ot组成另一 个曲柄；且∠vos＝∠uot，即两曲柄中主曲柄与副曲柄之间的夹角相等，所以 两曲柄结构相同。
过s、t两点作一直线n，则直线n平行于水平射线ox；中后接头g点 位于直线n上，且在s、t两点的右侧，可任意选取；两中后曲柄的长度为， 两副柄的端点s、t两点之间距离的一半；两连杆的长度为，后一副曲柄的端 点t点到中后接头g点的距离加上中后曲柄的长度。
可按下述方法确定中后曲柄和连杆，在直线n上、g点的右面取一点j，gj 表示中后曲柄，j点的位置应使得式gj＝st/2成立，tj表示连杆，并且存在tj＝tg +gj；图中曲柄uot、连杆tj、中后曲柄gj位于车架主杆同一侧，参见图20。
以上为权利要求9中的a与b所述的含义，图20中两曲柄中主曲柄与副曲柄 相互位置、中接头与中后接头相互位置以及连杆、中后曲柄的长度就是按图24(a) 的方法确定的。
下面对图24(b)予以说明。
图24(b)为第二种确定方法图，是接着图24(a)耒说明的，所以前面与图 24(a)相同。在确定了直线n之后，在s、t两点之右面、直线n之下方，先任意 确定中后接头g′点的位置，再以o点为圆心、og′为半径作圆弧i，交直线n于g 点  os、ot不作为两副曲柄，两副曲柄由下述方法确定；以o点为圆心、os或ot 为半径作圆，把射线oq、oh顺时针方向旋转一角度，分别交圆于s′点和t′点， 所旋转的角度使得式∠sos′＝∠tot′＝∠gog′成立，os′、ot′为两副曲柄，且长度os′ ＝ot′＝os＝ot，即两副曲柄长度相等。两副曲柄长度可任意选取，只要使两副曲 柄长度相等就可，一般两副曲柄的长度短于两主曲柄的长度。主曲柄ov与副曲 柄os′组成一个曲柄，主曲柄ou与副曲柄ot′组成另一个曲柄，且∠vos′＝ ∠uot′，即两曲柄中主曲柄与副曲柄之间的夹角相等，两曲柄的结构相同。
过s′、t′两点作一直线n′，则中后接头g′点也在直线n′上，且s′t′＝ st；两中后曲柄的长度为，两副曲柄的端点s′、t′两点之间距离的一半；两连杆 的长度为，后一副曲柄的端点t′点到中后接头g′点的距离加上中后曲柄的长 度。
可由下述方法确定中后曲柄和连杆，在直线n′上、g′点的右面取一点j，g′j 表示中后曲柄，j点的位置应使得式g′j＝s′t′/2成立，则t′j为连杆，且存在t′j＝ t′g′+g′j；图中曲柄uot′、连杆t′j、中后曲柄g′j位于车架主杆同一侧，参见 图21。
图24(b)所述的结构为权利要求9中的c所述的含义，图21中两曲柄中的 主曲柄与副曲柄相互位置、中接头与中后接头相互位置及连杆、中后曲柄的长度 就是按图24(b)的方法确定的。比较图24的图(a)与图(b)，图(b)中中后接头 的高度显得低，其离人的胯部距离远，因而中后曲柄、连杆运动时，离人的胯部 距离也远。
图25为本实施例4即图16四轮自行车车架主杆20的结构图，图中左面为四 轮自行车的后部。
现在再回到图16中来，观察其整体结构。
由图16可知，在车架主杆20上，仅设有一个中接头415和一个中后接头56， 图中两中后曲柄58与中后轴的连接处就是中后接头的位置，中后接头56位于中 接头415之后。在车架主杆20上还设有鞍座12，其位于中接头415之后。图中 在中后接头56的右侧设有链罩419，链罩419内设有一链轮18，链条安装在链轮 18和飞轮5上。
图中的两曲柄14中主曲柄与副曲柄相互位置、中接头与中后接头相互位置及 连杆、中后曲柄的长度，按图24中图(b)的方法确定，因而脚踏时，连杆32、 中后曲柄58离人的胯部距离较远，能方便脚踏。
图中两脚踏板分别位于两曲柄转动范围的两端位置。
图中驱动机构的俯视图可参见图27，因为图27中前后两辆自行车的驱动机 构与本实施例完全相同。
图中左、右转向连杆36、37的两端与方向板38及两边两个转向板34前端的 活动连接结构为叉状结构，即与实施例1相同。
为使四轮自行车轻巧些，图中的四个车轮都为小轮径车轮。
本实施例4的四轮自行车，采用往复脚踏，与实施例1相比，脚踏时脚踏板 基本上在中轴的上半部脚踏。当中接头的高度、曲柄的长度与实施例1相同时， 脚踏过程中脚踏板的最低高度要比实施例1要高。当把中接头的高度降低，使脚 踏过程中脚踏板的最低高度与实施例1相同时，则脚踏板的最高高度要比实施例 1要低。因此当鞍座高度、方向盘的高度也与实施例1相同时，人坐的姿势向后 靠的程度即向上仰的程度要比实施例1小一些，因而能起到方便驾驶的作用；假 如人坐的姿势向后靠的程度与实施例1相同，则本实施例的鞍座高度必定要低一 些，这就是本实施例4采用往复脚踏与实施例1采用旋转脚踏的区别。
实施例5
本实施例5与实施例4相比，区别一在于，左、右转向连杆36、37两端的活 动连接结构如图13所示的球形万向节结构；区别二在于，两曲柄中主曲柄与副曲 柄相互位置、中接头与中后接头相互位置及连杆、中后曲柄的长度按图24(a)的 方法确定，中接头、中后接头、连杆及中后曲柄的相互位置可叁见图20，其余结 构都与实施例4相同。
实施例6
本实施例6与实施例4相比，区别在于左、右转向连杆36、37两端的活动连 接结构，一端为叉状结构，另一端为球形万向节结构，即与实施例3相同，其余 结构与实施例4相同。
实施例7
图26为两轮拖车，其有两后轮而无前轮，车架主杆20上设有驱动机构，驱 动机构的结构与图16中的驱动机构相同，采用往复脚踏，该两轮拖车被拖挂在本 发明的四轮自行车后面。图中：鞍座12  曲柄14  靠背16  车架主杆20 连杆32  后轮46  后泥罩47  前部连接器118  链罩419。
本实施例7为本发明的往复脚踏式四轮自行车拖挂往复脚踏式两轮拖车，图 27为本实施例的俯视图。
在图27中：方向盘1  驾驶杆3  飞轮5  鞍座12  曲柄14  脚踏 板15  靠背16  车架主杆20  前上管24  斜下管27  连杆32  转向 板34  左转向连杆36  右转向连杆37  方向板38  前叉41  前泥罩 43  前叉轴44  后泥罩47  后连轴48  中后接头56  中后曲柄58 后部连接器116  拖挂构件117  前部连接器118  插销119  中接头415 链罩419。
图28为图27中前后两辆车之间的连接机构和连接方法图，其中图(a)为前 面一辆四轮自行车后部的后部连接器116，图(b)为拖挂构件117，图(c)为后 面一辆两轮拖车前端的前部连接器118，图(d)为插销119。图(d)中右面为一 挡片，能绕固定轴转动，当把右面的挡片往右拉，克服插销119内部弹簧的作用 力而把挡片全部拉出，再使之转动90度，然后松开挡片，挡片在内部弹簧收缩力 的作用下向左缩回，但由于挡片已转动了90度，而被挡在了外面。图(d)的插 销119属现有技术。
两车连接时，先把图28中图(a)的圆环，即把前面一辆四轮自行车后部的一 个圆环116，置于图(b)的拖挂构件117前面两个圆环之间，然后在三个圆环中 插入图(d)的插销119。再把图(c)中的圆环，即后面一辆两轮拖车前端的一个 圆环118，插入图(b)的拖挂构件117后面两个圆环之间，在三个圆环中插入图(d) 的插销119，两轮拖车就被拖挂好了。
图27中前面一辆四轮自行车的前轮车架结构与图16相同。