技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种混合传动无极变速可伸缩前转弯后驱动脚踏与手动式四轮自行车。
背景技术
[0002] 目前的自行车多采用双
脚踏板交替用
力做圆周运动，当脚踏板处于上下垂直
位置时，作用在脚踏板上的力处在死点位置，此时没有驱动力矩驱动自行车前进；当脚踏板处于
水平位置时，使用相同的力，得到的力矩最大，当一只脚踏板从垂直的
顶点做一个圆周运动时，产生的力矩是从零→最大→零→最大→零的周期变化，力矩并不是始终处于最大值，传动效率低。
[0003] 目前，由于自行车轻巧方便，及健身代步与一体，深受大众喜爱，使用广泛。但普通脚踏自行车仅由下肢提供动力，上肢除了掌握方向外，未能充分活动，健身效果有限。
[0004] 大多自行车的传动是通过脚踏运动经
飞轮和链条传递动力，在使用中，掉链条的现象是普遍的，中途将掉下的链条复位，弄脏手，是很尴尬的事，同时，链条上的污渍会轻易污染车辆和
骑车人的裤脚。
发明内容
[0005] 本实用新型的目的是克服上述不足而提供了一种无极变速前转弯后驱动脚踏与手动式健身四轮自行车。
[0006] 本实用新型的技术方案是：一种无极变速前转弯后驱动脚踏与手动式健身四轮自行车，包括车架、前轮、后轮、座椅、转弯装置、驱动机构和传动装置，两个前轮安装在车架前部的两侧，两个后轮安装在车架的后部的两侧；在车架上装有转弯装置、座椅、驱动机构和传动装置，其特征在于，所述车架由前车架和后车架组成，前车架的后端与后车架的前端相互滑动伸缩地相互连接，用销轴固定；在所述的前轮与前车架之间装有转弯装置；所述的驱动机构通过传动装置与后轮传动连接。
[0007] 所述的转弯装置包括转向
手柄、操作杆、倒L形
连杆，操作杆水平左右横向设置，操作杆中间与倒L形连杆的上端呈T形连接，倒L形连杆与前车 架铰接，倒L形连杆的下端与转向横拉杆中部的支座用销轴连接，该销轴上下滑动地安装在支座上的腰形槽里；两梯形臂之间用转向横拉杆相互铰接，前轮通过
轴承与转向梯形臂后端连接。
[0008] 所述的传动装置包括大
齿轮轴、大齿轮、
小齿轮轴、飞轮、小齿轮、后轮主动齿轮、后轮从动齿轮、主动伞齿轮、从动伞齿轮对及带式无极变速装置，大齿轮轴转动安装在前车架上，大齿轮固定在大齿轮轴上，从动小齿轮的轴转动安装在前车架上，从动小齿轮与大齿轮
啮合；主动伞齿轮通过轴承固定在后车架上，从动伞齿轮对与主动带轮轴的轴套为一体，轴套用键能够轴向滑动地安装在主动带轮轴上，从动伞齿轮对由两个
齿面相对的一体伞齿轮组成；在从动小齿轮与主动伞齿轮之间用驱动软轴连接；在后轮的轴上安装后轮从动齿轮，后者与后轮主动齿轮啮合；在大齿轮的轴上装有飞轮；在主动带轮轴与后轮主动齿轮之间装有带式无极变速装置。
[0009] 所述的带式无极变速装置的结构是：主动定锥轮固定在主动带轮轴上，主动可动锥轮通过键安装在主动带轮轴上，与主动定锥轮形成带传动所需的V形槽，构成主动带轮；从动带轮轴转动安装在前车架上，在从动带轮轴上固定安装从动定锥轮，从动可动锥轮轴向滑动地安装在从动带轮轴上，与从动定锥轮形成带传动所需的V形槽，构成从动带轮；在由主动可动锥轮和主动定锥轮组成的主动带轮，与由从动定锥轮和从动可动锥轮组成的从动带轮之间安装无极变速带；在主动可动锥轮和从动定锥轮的外侧装有调速装置。
[0010] 所述的调速装置包括变速调节手柄、移动架、导向销轴，移动架由左右方向设置的中心杆和与其两端垂直连接、并分别朝向前后的两个推臂呈Z形连接，中心杆的一端通过导向销轴安装在前车架上，导向销轴上有一导向键，移动架的可做轴向移动；在移动架中心杆的左端与变速调节手柄的后端；变速调节手柄的中部通过
支点连接在后车架上，能够由使用者操作变速调节手柄绕支点左右摆动，变速调节手柄的后端有一变速拨叉，与移动架为一体的球形
接触；所述的移动架的两个推臂分别对应于主动可动锥轮侧和从动可动锥轮侧，在主动可动锥轮和从动可动锥轮的中心处，移动架上的推臂与主动可动锥轮和从动可动锥轮的相邻两个面装有一对圆形相斥磁
铁，彼此设有间距。
[0011] 所述的驱动机构包括脚踏驱动机构，该脚踏驱动机构包括脚踏、脚踏杆、飞轮，脚踏杆的后端连接脚踏，脚踏杆前端通过飞轮连接在主
传动轴上。
[0012] 所述的驱动机构还包括手动驱动机构，其结构是：一对相互平行的斜向连杆的上端各与一驱动手柄的前端用可拔插销轴连接，可前后摆动的驱动手柄的支点转动安装于所述的操作杆上，该斜向连杆的下端与脚踏板的向前延伸部分的前部用一长度补偿器铰接；两个脚踏板向前延伸部分的末端分别与一根铅直方向的竖向连杆的下端相接，竖向连杆的上端与一根左右横向设置的摆杆的两端铰接，该摆杆的中间与前车架铰接，摆杆的两端能够绕其中间的铰接轴上下摆动。
[0013] 所述的换档机构为行走方式手柄，包括一根连杆及其前端的换挡拨叉，连杆的中部通过支点连接在后车架上，换挡拨叉与从动伞齿轮对的移动以球形连接。
[0014] 在所述的前车架上安装车壳，在车壳的上部装有挡
风玻璃；在后车架上安装伸缩棚；在车壳前后装有车灯，在车壳的前方两侧装有
后视镜；在车壳的两侧装有车
门，在车门上安装一
块能够随车
门把手转动的动
磁铁，在车壳上安装与该动磁铁对应的定磁铁。车门能够向上取下，并能够横向
开关和纵向折叠；
[0015] 所述的车门与车壳的连接结构是：车壳的侧面
焊接一上下方向的竖套，其内转动插入一倒L形的
连接杆，该连接杆的上端通过横向套与车门转动连接，在连接杆的下部连接一径向的横向杆，设在车门上的
定位销穿在横向杆端部的凹槽内。
[0016] 本实用新型的有益效果是：即可上下往复式脚踏，同时手臂也参与摇摆、还可脚踏与手摇单独动作、无链条传送动力的自行车。锻炼腿部肌肉的同时，也锻炼了上肢肌肉。前后车架可以伸缩，适合于不同身高的人使用；利用伞齿轮变速，结构简单，工作可靠；利用磁力和带式无极变速装置调速，减小
摩擦力，操作方便。
附图说明
[0017] 图1是本发明的主视结构示意图；
[0018] 图2是本发明的俯视结构示意图；
[0019] 图3是本发明的左视结构示意图；
[0020] 图4是图2的Y-Y剖视图；
[0021] 图5是本发明驱动机构(驱动手柄与脚踏连接)的结构俯视示意图；
[0022] 图6是图5的B-B剖视图；
[0023] 图7是本发明车壳与伸缩棚的立体结构示意图；
[0024] 图8是本发明车壳与车门的连接结构示意图；
[0025] 图9是图8的俯视图；
[0026] 图10是本发明不带伸缩棚的车壳示意图。
[0027] 附图标记说明：前车架1、雨刮2、里程表3、摩电灯4、前轮5、后轮6、后叉7、后叉杆8、座椅9、大齿轮11、从动小齿轮12、主动定锥轮14、主动可动锥轮15、从动定锥轮17、从动可动锥轮18、脚踏20、驱动手柄(兼
刹车手柄和转向手柄)22、变速调节手柄25、变速拨叉251、后车架26、行走方式手柄28、换挡拨叉281、心率表30、从动带轮轴32、无极变速带33、轴套35、脚踏杆41、倒L形连杆47、操作杆49、斜向连杆51、长度补偿器52、竖向连杆53、摆杆54、销轴55、可拔插销轴56、铰接轴59、车灯60、横向套61、连接杆62、竖套63、
挡风玻璃64、后视镜65、车门66、伸缩棚67、车壳68、双向飞轮机构71、移动架76、磁铁77、导向销轴80、梯形臂83、转向横拉杆84、驱动软轴87、从动伞齿轮对88、主动伞齿轮90、主动带轮轴91、飞轮92、大齿轮轴95、小齿轮轴96、后轮主动齿轮97、后轮从动齿轮98、支座99、销轴100、传动轴101、销轴102。
具体实施方式
[0028] 参看图1-图10，本实用新型一种无极变速前转弯后驱动脚踏与手动式健身四轮自行车，包括车架、前轮5、后轮6、座椅9、转弯装置、驱动机构和传动装置，所述的车架由前车架1和后车架26组成，前车架1的后端与后车架26的前端伸缩连接，并用销轴102固定。两个前轮5安装在前车架1的两侧，两个后轮6安装在后车架26后部下面的两侧，在后车架26的说明装有座椅9，转弯装置安装在前车架1与前轮5之间。在车架上装有驱动机构和传动装置。
[0029] 所述的转弯装置包括转向手柄(兼刹车手柄和转向手柄)22、操作杆49、 倒L形连杆47，操作杆49水平左右横向设置，操作杆49中间与倒L形连杆47的上端呈T形连接，倒L形连杆47与前车架1转动连接(铰接轴59)，倒L形连杆47的下部与转向横拉杆84上的支座99用销轴100连接，连接点可在支座99上的腰形槽里(上下方向为长方向)滑动，两梯形臂83之间用转向横拉杆84相互铰接，前轮5通过轴承与转向梯形臂83后端连接。
[0030] 转弯装置的工作原理是：当需要转弯时，通过转向手柄22和操作杆49(操作杆49的操作方法是其左右两端上下移动)带动倒L形连杆47以铰接轴59为圆心左右摆动，倒L形连杆47的下端通过支座99腰形槽内的销轴100带动转向横拉杆84也做相应的左右摆动，转向横拉杆84带动梯形臂83左右摆动，在梯形臂83和转向横拉杆84组成的
连杆机构作用下，两前轮5实现转弯的目的。
[0031] 所述的传动装置包括大齿轮轴95、大齿轮11、小齿轮轴96、飞轮92、小齿轮12、后轮主动齿轮97、后轮从动齿轮98、主动伞齿轮90、从动伞齿轮对88及带式无极变速装置。大齿轮轴95通过轴承安装在前车架1上，大齿轮11固定在大齿轮轴上95，从动小齿轮12的轴转动安装在前车架1上，从动小齿轮12与大齿轮11啮合；主动伞齿轮90通过轴承固定在后车架26上，从动伞齿轮对88与主动带轮轴91的轴套为一体，用键与主动带轮轴91安装，从动伞齿轮对88能够在主动带轮轴91上轴向滑动。在从动小齿轮12与主动伞齿轮
90之间用驱动软轴87连接。在后轮6的轴上安装后轮从动齿轮98，后者与后轮主动齿轮
97啮合；在大齿轮11的轴上装有飞轮92。在主动带轮轴91与后轮主动齿轮97之间装有带式无极变速装置。
[0032] 所述的带式无极变速装置的结构是：主动定锥轮14固定在主动带轮轴91上，主动可动锥轮15通过键安装在主动带轮轴91上，在无级变速带33的
张力和调速装置的(变速调节手柄25)驱动移动架76的作用，通过磁力可轴向移动，与主动定锥轮14形成带传动所需的V形槽，构成主动带轮。从动带轮轴32通过轴承安装在前车架1上。在从动带轮轴32上固定安装从动定锥轮17，从动可动锥轮18通过键安装在从动带轮轴32上。从动可动锥轮18在无级变速带33的张力和变速调节手柄25驱动移动架76的作用，通过磁力可轴向移动，与从动定锥轮17形成带传动所需的V形槽，构成从动带轮。在由主 动可动锥轮15和主动定锥轮14组成的主动带轮(其轴为主动带轮轴91)，与由从动定锥轮17和从动可动锥轮18组成的从动带轮之间安装无极变速带33。
[0033] 所述的调速装置包括变速调节手柄25、移动架76、导向销轴80，移动架76由左右方向设置的中心杆和与其两端垂直连接、并分别朝向前后的两个推臂(呈Z形)组成，中心杆的一端通过导向销轴80安装在前车架1上，导向销轴80上有一导向键，移动架76的可做轴向(左右)移动；在移动架76中心杆的左端与变速调节手柄25的后端。变速调节手柄25的中部(靠后)通过支点连接在后车架26上，能够由使用者操作变速调节手柄25绕支点左右摆动，变速调节手柄25的后端有一变速拨叉251，与移动架76为一体的球形接触。本文中的方向均以使用者为基准。
[0034] 移动架76的两个推臂分别对应于主动可动锥轮15侧和从动可动锥轮18侧，在主动可动锥轮15和从动可动锥轮18的中心处，移动架76上的推臂与主动可动锥轮15和从动可动锥轮18的相邻两个面装有一对圆形相斥磁铁77，彼此有一定的间距，随移动架76的移动和无级变速带33张力的作用，带传动所需的V形槽得到调整，全新的利用磁铁的相斥原理，无任何磨损。
[0035] 带式无极变速装置无级变速的原理是(参见图2)：当操作变速调节手柄25的前端绕后车架26上的支点向下移动时，位于左侧的主动可动锥轮15向上移动，使得主动带轮V形槽变宽，V形主动带轮的实际
节圆半径变小；与此同时，位于右侧的从动可动锥轮18向上移动，使得V形从动带轮V形槽变窄，V形从动带轮的实际节圆半径变大。从而使输出转速降低，降低了车速。同理，相反的操作会提高车速。
[0036] 所述的换档机构为行走方式手柄28，行走方式手柄28由一根连杆42及其前端的换挡拨叉43和固定在后车架26上的支点组成，换挡拨叉43带动从动伞齿轮对88在主动带轮轴91上滑动，实现前行、
滑行、倒车的功能。主动伞齿轮90位于从动伞齿轮对88一对面对面齿面之间，当行走方式手柄28处于
前进档位时，主动伞齿轮90与从动伞齿轮88直接啮合，上下往复驱动脚踏20和驱动手柄22，通过主动伞齿轮90、从动伞齿轮对88和调速装置的传动，再通过后轮主动齿轮97与后轮从动齿轮98的传动带动自行车前进；当行走方式手柄28挂至空档位时，主动伞齿轮90处于空位，车辆处于滑行 状态；当行走方式手柄28处于
倒档位时，主动伞齿轮90与从动伞齿轮89直接啮合，末端
直齿轮98旋向相反，使车辆倒行。
[0037] 本发明的驱动机构包括脚踏驱动机构和手动驱动机构，分别说明如下：
[0038] 所述的脚踏驱动机构包括脚踏20和脚踏杆41，脚踏杆41的后端连接脚踏20，脚踏杆41前端通过飞轮92连接在大齿轮轴95上。通过往复地上下用脚踏动脚踏20，带动大齿轮轴95单向转动，由大齿轮11把动力传递到小齿轮12，通过小齿轮轴96驱动与其及主动伞齿轮连接的驱动软轴87，把动力传递给主动伞齿轮90，再由与其啮合的从动伞齿轮对88通过其轴上的主动带轮及无极变速带33传递到从动带轮，从动带轮轴32通过驱动后轮主动齿轮97和后轮从动齿轮98，由内置双向飞轮机构71的后轮从动齿轮98带动后轮6旋转。
[0039] 所述的手动驱动机构，安装在座位的前面，驱动机构的结构是：相互平行的连杆51上端与驱动手柄22用销轴连接、可前后摆动，驱动手柄22安装于转向装置中所述的操作杆49上，弯曲的手柄是用螺钉与杆连接，松开螺钉，手柄可以杆为圆心，向里或向外转动，使手握住驱动手柄22的宽窄距离得以调整，以适合每人的舒适度，调整好后，再拧紧。驱动手柄22是可以绕操作杆49的轴线转动的，水平方向是固定的在前后摆动驱动手柄22时，操作杆49是不动的，驱动手柄22的下端分别与一根斜向连杆51的后端用可拔插销轴56铰接，斜向连杆51的前端与脚踏杆41的向前延伸部分的前部用一长度补偿器52铰接。两脚踏杆41向前延伸部分的末端分别与一根铅直方向的竖向连杆53的下端相接，竖向连杆53的上端与一根左右横向设置的摆杆54的两端铰接，该摆杆54的中间用销轴55与前车架1铰接，摆杆54的两端可绕销轴55上下摆动。
[0040] 手动驱动机构的动作原理是：当使用者前后摆动驱动手柄22的后端时，驱动手柄22则上下摆动，通过与连杆51带动脚踏杆41分别绕传动轴101和大齿轮轴95旋转；当驱动机构中右侧的驱动手柄22向身体方向拉时，同侧的脚踏板20以传动轴101为轴心向下摆动，与该脚踏20相连的脚踏杆41的前端向上抬起，通过连杆53带动摆杆54的同一端向上摆动，另一侧的连杆53则向下摆动，带动另一侧脚踏杆41的前端向下，即左侧脚踏20向上摆动，左侧的驱动同理。 形成左右脚踏20交替上下摆动，循环往复。当把驱动手柄22的前端与连杆51的后端连接用销轴56取下后，实现单独脚踏驱动的功能。即具有可同时上下脚踏和前推后拉驱动手柄、也可单独上下脚踏或单独前推后拉驱动手柄的功能。
[0041] 另外，对于特殊城市或丘陵地区，解决上坡吃力的问题，可以通过使用电动助力，更换在非
驱动轮处。
[0042] 为了适应不同高矮身材的需要，可前后调节后车架26上的座椅9的位置。脚踏20与脚踏杆41之间可以采用铰接结构，使得脚踏20可以折叠，通过折叠脚踏20可实现脚踏
力臂的长短。
[0043] 见图7-图9，考虑了即美观，又实用的原则，本实用新型可在前车架1上安装车壳68，在车壳68的上部装有挡风玻璃64；在后车架26上安装伸缩棚67，伸缩棚67可向后伸缩，需用时拉向前方，与挡风玻璃64相接，构成封闭的车厢。在车壳68前后装有车灯60，在车壳68的前方两侧装有后视镜65，前挡风玻璃64高低可调整。在车壳68的两侧装有车门66，车门66的开关是利用磁铁相吸和相斥的原理，一块磁铁在车壳68上，另一块磁铁在车门66上。当转动车门把手时，磁铁之间会发生
角度的变化，产生
磁性的改变。从相吸到相斥，或从相斥到相吸。车门66与车壳68的连接结构是：车壳68的侧面焊接一上下方向(AB方向)的竖套63，其内转动插入一倒L形的连接杆62，连接杆62的上端通过横向套61沿AC方向与车门66转动连接。当开关车门66时，以AB中心为
转轴；当需要伸缩时，以AC中心为转轴向上翻起，车门66可以沿BA方向取下。在连接杆62的下部垂直(径向)连接一横向杆621，车门66套在倒L形的连接杆62上，车门66上的定位销穿在横向杆621端部的凹槽内，在车门66向上伸缩时，定位销沿该凹槽的方向退出。
[0044] 见图10本实用新型，可在前车架1上安装车壳68，在车壳68的上部装有挡风玻璃64；在车壳68前后装有车灯60，在车壳68的前方两侧装有后视镜65，前挡风玻璃64高低可调整(不带车门和车棚)。
