专利名称：一种双管式车架及用其组装的微型四轮车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种四轮车及其车架，尤其是涉及一种微型四轮车及其车架。
技术背景至目前为止，国内外已公开的四轮车专利尚没有成功实施的案例，原因是这些发明所涉及的四轮车体积太大、车体笨重，无法作为交通代步工具在城乡普遍推广，特别是作为四轮车主体结构的车架普遍存在结构复杂、功能单一、零部件不易安装、占用空间大等问题，从而导致其至今还没有成熟的产品问世，中国专利98800333.3及00236141.8作为最接近的对比文件，同样未能解决这一难题。
发明内容本实用新型的目的之一是为了提供一种结构简单、零部件容易安装、占用空间小、容易加工、成本较低的双管式车架；本实用新型的另一目的是为了提供一种小巧轻便、乘坐安全舒适、在城乡可以作为交通代步工具及具有多种用途的微型四轮车。
本实用新型的目的之一是通过以下技术方案实现的一种双管式车架，包括两条左、右并列、并通过横管相互连接的上管、下管和后立管，其中上管中、后部为直线段，其前部向下弯曲成圆弧段，下管为直线段，其前端与上管的圆弧段相接，后端通过后立管与上管后端相接；所述的车架前部装有主销定位连接装置及转向杆定位管，后部装有驱动轴安装装置，上管圆弧段前底端装有前支架，前支架后端向上延伸与下管相接；所述的上管和下管之间装有中支架，中支架为1-4块带槽形截面的直板，或者由1-4组左、右并列的双管组成；所述的前支架由钢板折成，或者由两条左、右并列、且通过横管连接的双管弯折而成。
本实用新型的另一目的是通过以下技术方案实现的一种微型四轮车，包括车架、一对前轮和一对后轮、驱动装置、转向装置、刹车装置及座椅，所述的车架包括两条左、右并列、并通过横管相互连接的上管、下管和后立管，其中上管中、后部为直线段，其前部向下弯曲成圆弧段，下管为直线段，其前端与上管圆弧段相接，后端通过后立管与上管后端相接；所述的车架前部装有主销定位连接装置及转向杆定位管，后部装有驱动轴安装装置，上管圆弧段前底端装有前支架，前支架后端向上延伸与下管相接；所述的上管和下管之间装有中支架，中支架为1-4块带槽形截面的直板，或者由1-4组左、右并列的双管组成；所述的前支架由钢板折成，或者由两条左、右并列、且通过横管连接的双管弯折而成。
本实用新型双管式车架的优点是1.结构简单、功能突出、集全车承载主体和装配基体于一身。双管式车架结构简单，牢固可靠，车架不仅是承载主体，而且成为安装平台，全车主要部件包括驱动装置、转向装置、刹车装置，车轮、座椅、货架等都可以直接或通过简单的连接件安装其上。
2.占用空间小。在优选实施例中，车架长宽高仅为138cm×32cm×40cm，拆装后主车架的宽度仅为8cm，这种“超薄形”的车架不仅方便包装和运输，而且有利降低包装运输成本。
3、容易加工、成本较低。本实用新型双管式车架可直接采用金属管材弯折、焊接成型，不需要专用接头，工艺简单，容易加工和实施、成本较低。
用上述双管式车架组装的本实用新型微型四轮车的优点是1、整车小巧轻便。在优选实施例中，采用双管式车架组装的微型四轮自行车体积为长166cm×宽50cm×高98cm，与普通24″自行车相当，整车约重14kg，比自行车略重。这种小巧轻便的交通工具完全可以替代两轮自行车在城乡普遍推广。
2、行驶稳定安全、乘坐舒适。本实用新型的四个小轮径车轮分布在车身四周，座椅的高度仅为58cm，这种四轮落地及超低重心结构大大提高了行驶的稳定性和安全性；本实用新型的前后轮可采用弹性悬架，在带靠背的座椅上采取半躺式驾驶，大大增加了乘坐的舒适性；可以前后调节的座椅配合可以上下调节的转向盘适合不同年龄的人群使用。
3、用途广泛。本实用新型不仅可以作为一般的交通代步工具，还可以开发为游乐车、健身车、休闲车、旅游车或童车，装上电池、电动机还可以进一步开发为微型四轮电动车、微型四轮机动车、微型四轮助动车或残疾人车等。
图1为本实用新型双管式车架优选实施例总体结构透视图图2为采用双管式车架组装的微型四轮自行车实施例效果图图3为双钢板式主销定位连接装置透视图图4为双横杆式主销定位连接装置透视图图5为单钢板+减震器式主销定位连接装置透视图图6为A形主销导向板+减震器式主销定位连接装置透视图图7为双钢板+减震器式主销定位连接装置透视图图8为前后横向连接管式驱动轴安装装置透视图图9为上下横向连接管式驱动轴安装装置透视图图10为带套管导向板+减震器式驱动轴安装装置透视图图11为带套管导向板示意图图12为导向板+负荷调节滑架式驱动轴安装装置透视图图13为半卷式导向板示意图图14为槽形导向板+减震器式驱动轴安装装置透视图图15为槽形导向板示意图图16为上、下管后端采用T形连接示意图图17为前直线后圆弧式主车架示意图图18为前后圆弧式主车架示意图图19为梯形式主车架示意图图中上管1 下管2 主销定位连接装置3驱动轴安装装置4 后立管5 中轴与刹车轴安装架6转向杆定位管7横管8 中支架11前支架12 主销定位钢板32、32’主销安装轴承33、33’前导向钢绳34、34’ 驱动轴40 左、右后减震器43、43’轴承44、44’ 后减震器轴45、45’ 后导向钢绳46、46’中轴61刹车轴62 转向杆套管70 定位管轴承71、71’转向杆72 快卸紧固环73 主销定位横杆311、311’左、右前减震器331、331’ 前减震器轴332
A形主销导向板341、341’ 横向连接管441、441’左、右连接片442、442’ 导向板461 导向板固定轴463负荷调节滑架472滑架调节螺473 槽形导向板49具体实施方式优选实施例本实施例为采用两条并列的圆管制成的双管式车架所组装的微型四轮自行车。如图1所示，该车架包括主车架、主销定位连接装置3及驱动轴安装装置4。其中主车架包括上管1、下管2、后立管5、横管8、中支架11及前支架12。上管1、下管2和后立管5均由两条左、右并列的圆管通过横管8相互连接而成，圆管截面为22mm、管壁厚2mm，左右并列的圆管中心距离为5.8mm，其中上管1中、后部为直线段，其前部向下弯曲成圆弧段，下管2为直线段，其前端与上管1圆弧段相接，后端通过后立管5与上管1后端相接；车架前底部装有主销定位连接装置3，车架前上部的上管1与下管2之间向后倾斜地装有转向杆定位管7，车架后部装有驱动轴安装装置4。为增加车架强度，车架后部上管1和下管2之间装有2块用3mm的薄钢板制成、截面为槽形的中支架11；为安装主销定位连接装置3，上管1前底端与下管2前端装有前支架12，前支架12由两条并列的圆管通过横管8相互连接而成，前支架12前端与上管1前底端相接，其后端向上弯曲延伸与下管2相接。
如图1、图7所示，本实施例的主销定位连接装置3采用双钢板+减震器式。该装置包括主销定位钢板32、32’、主销安装轴承33、33’、前减震器331、331’和前减震器轴332。主销安装轴承33、33’装于上、下两块主销定位钢板32、32’两端，主销定位钢板32、32’平行且分别横向固接于下管2前端和前支架12的前底端，左、右前减震器331、331’上端与固装于上管1前端的前减震器轴332铰接，其下端与主销定位钢板32外侧铰接。由于运动中主销和主销定位钢板之间的相对位置经常发生变化，因此本例的主销安装轴承33、33’采用关节轴承。在安装时，上、下轴承中心线上端向车身后侧倾斜4.5°，向车身内侧倾斜6°，以形成合适的主销后倾角和主销内倾角。同时，为保证主销的准确定位，在下管2、前支架12与主销定位钢板32、32’之间加装了前导向钢绳34、34’。
如图1、图14所示，本实施例采用槽形导向板+减震器式驱动轴安装装置。该装置装在车架后端，包括槽形导向板491、导向板固定轴463、左、右后减震器43、43’、滚动轴承44、44’、后减震器轴45、横向连接管441、441’及左、右连接片442、442’；槽形导向板491后端两侧边预设有3个圆孔，其中两侧的圆孔与横向连接管441、441’配合，中间的圆孔与驱动轴40配合，且其直径略大于驱动轴40的直径(如图15)，以便驱动轴在其中能自由旋转；槽形导向板491前端通过导向板固定轴463与中支架11铰接，横向连接管441、441’插入并固定于槽形导向板491后端预设的圆孔中，其两端分别与装有轴承44、44’的左、右连接片442、442’固接，左、右后减震器43、43’上端与固装于上管1后端的后减震器轴45铰接，其下端与横向连接管441的两侧铰接。为保证后轮的准确定位，在导向板固定轴463与横向连接管441的外侧之间加装了后导向钢绳46、46’(图1)。
如图1所示，下管2中部还装有中轴与刹车轴安装架6，安装架6上装有中轴61和刹车轴62。
以上描述了本实用新型双管式车架的组成及其连接方法，采用该车架可以进一步将其组装为微型四轮自行车。如图1、图2所示，在该车架的主销定位连接装置3中装上转向连杆机构，在转向连杆机构两侧的转向节上装上前轮，在中轴61装上普通的自行车脚蹬部件，在驱动轴安装装置4上通过轴承44、44’装上驱动轴40，在驱动轴40上与脚蹬部件中的链轮相对应部位装上飞轮、在驱动轴40两侧装上抱闸部件及一对后轮；在转向杆定位管7中通过定位管轴承71、71’装上可自由转动的转向杆套管70，可上下滑动的转向杆72插入转向杆套管70并通过快卸紧固环73将其固定在转向杆套管70的适当位置上，在转向杆72上端装上转向盘，在刹车轴62及后轮抱闸部件中装上刹车装置，在上管1的后部装上座椅，一辆微型四轮自行车即告组装完毕。
本实施例采用16″前轮及20″后轮，全车体积长166cm×宽50cm×高98cm，整车约重14kg，体积与普通24″自行车相当，重量略重。该车四轮采用弹性悬架，座椅采用带靠背大座椅，其高度约58cm，可以通过调节螺丝进行前后调节；座椅的前后调节配合转向杆的上下调节，可以适应不同年龄的人群使用；该车采用转向盘转向，使驾驶富有乐趣。这种小巧轻便、重心低、行驶稳定安全、乘坐舒适、驾驶富有乐趣的微型四轮自行车完全可以替代两轮自行车在城乡普遍推广。这种微型四轮自行车不但可以用于代步，而且可广泛用于游乐、健身、休闲、旅游、送货或开发为童车。如果在下管2装上电池、电机或内燃机，则可以将其进一步开发为微型四轮电动车、微型四轮机动车、微型四轮助动车或作为残疾人车使用。
除了优选实施例以外，本实用新型的上管1、下管2、后立管5、横管8、中支架11及前支架12所组成的主车架，以及主销定位连接装置3和驱动轴安装装置4还可以有多种技术方案。这些不同组成、不同技术方案的组合可以组成更多的实施方案。
一、主车架主车架中的上管1、下管2、后立管5、横管8及前支架12不仅可以采用如优选实施例所述的圆管(图1)，而且可以采用如图3所示的方管，左、右并列的双管中心距离可在40-100mm之间选择。
为增加车架的强度，上管1与下管2之间可以固装1-4组中支架11，中支架11可以采用如实施例所述的带槽形截面的直板，也可以采用左、右并列的双管。
前支架12既可以如优选实施例所示，采用两条左、右并列、且通过横管8连接的双管弯折而成，也可以采用薄钢板弯折而成，上管1与下管2的连接除了采取如实施例所述的前圆弧后直线式以外，还可以采取前直线后圆弧式、前后圆弧式及梯形式等，见图17-19所示；前圆弧后直线式的后端除了可以采用如实施例所示的封闭式连接以外，还可以采取T形相交式的连接，如图16。
上管1、下管2、后立管5、横管8及前支架12可用碳素钢管、合金钢管或碳素纤维管制成。
二、主销定位连接装置除了优选实施例所述的双钢板+减震器式以外，还可以采取下列四种方式对主销进行定位1、双钢板式。如图3所示，该装置包括上、下主销定位钢板32、32’和主销安装轴承33、33’(在此处所述的四种主销定位连接装置中，除“双横杆式”主销安装轴承33、33’采用端杆关节轴承外，其余均采用关节轴承)。上、下主销定位钢板32、32’平行且分别横向固接于下管2前底端和前支架12底端，上、下主销定位钢板32、32’两端装有主销安装轴承33、33’。
2、双横杆式。如图4所示，该装置包括上、下主销定位横杆311、311’和主销安装轴承33、33’。上、下主销定位横杆311、311’平行且分别横向固接于下管2前底端和前支架12底端，上、下主销定位横杆311、311’两端装有主销安装轴承33、33’。上、下主销定位横杆311、311’可用合金钢管、弹簧钢或碳素纤维制成。
3、单钢板+减震器式。如图5所示，该装置包括左、右前减震器331、331’、前减震器轴332、主销定位钢板32’及主销安装轴承33、33’。前减震器轴332和两端装有主销安装轴承33、33’的主销定位钢板32’平行且分别横向固接于上管1的前上端和前支架12的底端，左、右前减震器331、331’上、下端分别与前减震器轴332和主销定位钢板32’同侧相铰接。本例的减震器内轴可直接作为主销安装主销连接块、转向节和转向节臂(附图中未标出)等转向连杆机构部件。
4、A形主销导向板+减震器式。如图6所示，该装置包括上、下两对左右对称排列的A形主销导向板341、341’、前减震器331、331’、前减震器轴332和主销安装轴承33、33’。上、下两对A形主销导向板341、341’的顶端装有主销安装轴承33、33’，其中一对的底端与下管2前端铰接，另一对的底端与前支架12铰接，左、右前减震器331、331’上端与固装于上管1前端的前减震器轴332铰接，其下端与上对A形主销导向板341、341’外侧铰接。上、下A形主销导向板341、341’可用钢板或碳素纤维制成。
主销定位连接装置3的安装必须满足这样的要求主销安装轴承33、33’同侧上、下中心线上端必须分别向车身后侧和车身内侧分别倾斜2°-8°，以形成合适的主销后倾角和主销内倾角。为保证主销及转向轮在行驶中的准确定位，上、下主销定位钢板32、32’、上、下主销定位横杆311、311’、前减震器轴332等与上、下架之间均可以对称加装左、右前导向钢绳34、34’(如图1、图3)。
三、驱动轴安装装置优选实施例采用了槽形导向板+减震器式驱动轴安装装置，此外还可以采用下述四种方式安装驱动轴1、前后横向连接管式。如图8所示，该装置包括两条并列的横向连接管441、441’、左、右连接片442、442’及轴承44、44’(本例及下述各例的轴承44、44’均采用滚动轴承)；左、右连接片442、442’的中部装有轴承44、44’，横向连接管441、441’水平地固接于下管2后端，其两端与左、右连接片442、442’固接。
2、上下横向连接管式。如图9所示，该装置包括两条并列的横向连接管441、441’、左、右连接片442、442’及轴承44、44’；左、右连接片442、442’的中部装有轴承44、44’，横向连接管441、441’上下排列并分别固接于后立管5下端及下管2后端，其两端与左、右连接片442、442’固接。
3、带套管导向板+减震器式。如图10所示，该装置包括前端带套管的导向板461(图11)、导向板固定轴463、横向连接管441、441’、左、右连接片442、442’、轴承44、44’及后减震器上、下轴45、45’；导向板461前端通过导向板固定轴463与中支架11铰接，后端与两条并列的横向连接管441、441’的中部固接，横向连接管441、441’两端与装有轴承44、44’的左、右连接片442、442’固接，左、右后减震器43、43’上、下端分别与后减震器上、下轴45、45’同侧端铰接，而后减震器上、下轴45、45’则分别固接在上管1后端及导向板461后上侧。
4、导向板+负荷调节滑架式。如图12所示，该装置包括导向板461、负荷调节滑架472、滑架调节螺473、横向连接管441、441’、左、右连接片442、442’及轴承44、44’；所述的导向板461可以是一块直板，也可以是前端卷成半卷式的直板(图13)，导向板461前端与下管2固接，后端与两条并列的横向连接管441、441’的中部固接，横向连接管441、441’两端与装有轴承44、44’的左、右连接片442、442’固接，安装于导向板461中部的负荷调节滑架472可顺着下管2和导向板461前后滑动，滑架调节螺丝473与滑架472配合将滑架472固定在下管2的适当位置上。
权利要求1.一种双管式车架，包括两条左、右并列、并通过横管(8)相互连接的上管(1)、下管(2)和后立管(5)，其中上管(1)中、后部为直线段，其前部向下弯曲成圆弧段，下管(2)为直线段，其前端与上管(1)圆弧段相接，后端通过后立管(5)与上管(1)后端相接，其特征是所述的车架前部装有主销定位连接装置(3)及转向杆定位管(7)，后部装有驱动轴安装装置(4)，上管(1)圆弧段前底端装有前支架(12)，前支架(12)后端向上延伸与下管(2)相接。
2.根据权利要求1所述的双管式车架，其特征是所述的上管(1)和下管(2)之间装有中支架(11)，中支架(11)为1-4块带槽形截面的直板，或者由1-4组左、右并列的双管组成；所述的前支架(12)由钢板折成，或者由两条左、右并列、且通过横管(8)连接的双管弯折而成。
3.根据权利要求2所述的双管式车架，其特征是所述的主销定位连接装置(3)包括上、下主销定位钢板(32)、(32’)或上、下主销定位横杆(311)、(311’)；主销定位钢板(32)、(32’)或主销定位横杆(311)、(311’)相互平行且分别横向固接于下管(2)前底端和前支架(12)底端，上、下主销定位钢板(32)、(32’)或上、下主销定位横杆(311)、(311’)两端装有主销安装轴承(33)、(33’)。
4.根据权利要求2所述的双管式车架，其特征是所述的主销定位连接装置(3)包括主销定位钢板(32’)、左、右前减震器(331)、(331’)和前减震器轴(332)；前减震器轴(332)和两端装有主销安装轴承(33)、(33’)的主销定位钢板(32’)平行且分别横向固接于上管(1)的前端和前支架(12)的底端，左、右前减震器(331)、(331’)上、下端分别与前减震器轴(332)和主销定位钢板(32’)同侧相铰接。
5.根据权利要求2所述的双管式车架，其特征是所述的主销定位连接装置(3)包括上下两对左右对称排列的A形主销导向板(341)、(341’)和左、右前减震器(331)、(331’)；A形主销导向板(341)、(341’)的顶端装有主销安装轴承(33)、(33’)，其中一对的底端与下管(2)前端铰接，另一对的底端与前支架(12)铰接，左、右前减震器(331)、(331’)上、下端分别与固装于上管(1)前端的前减震器轴(332)和A形主销导向板(341)、(341’)外侧铰接。
6.根据权利要求2所述的双管式车架，其特征是所述的主销定位连接装置(3)包括上、下主销定位钢板(32)、(32’)和左、右前减震器(331)、(331’)；两端各装有主销安装轴承(33)、(33’)的主销定位钢板(32)、(32’)平行且分别横向固接于下管(2)前底端和前支架(12)底端，左、右前减震器(331)、(331’)上端与固装于上管(1)前端的前减震器轴(332)铰接，其下端与主销定位钢板(32)外侧铰接。
7.根据权利要求2所述的双管式车架，其特征是所述的驱动轴安装装置(4)包括两条并列的横向连接管(441)、(441’)和左、右连接片(442)、(442’)；左、右连接片(442)、(442’)的中部装有轴承(44)、(44’)，横向连接管(441)、(441’)水平地固接于下管(2)后端，或者上下排列并分别固接于后立管(5)下端及下管(2)后端，其两端与左、右连接片(442)、(442’)固接。
8.根据权利要求2所述的双管式车架，其特征是所述的驱动轴安装装置(4)包括前端带套管的导向板(461)、导向板固定轴(463)、横向连接管(441)、(441’)和左、右连接片(442)、(442’)；导向板(461)前端通过导向板固定轴(463)与中支架(11)铰接，后端与两条并列的横向连接管(441)、(441’)的中部固接，横向连接管(441)、(441’)两端与装有轴承(44)、(44’)的左、右连接片(442)、(442’)固接，左、右后减震器(43)、(43’)上、下端分别与后减震器上、下轴(45)、(45’)同侧端铰接，而后减震器上、下轴(45)、(45’)则分别固装于上管(1)后端及导向板(461)后上侧。
9.根据权利要求2所述的双管式车架，其特征是所述的驱动轴安装装置(4)包括导向板(461)、负荷调节滑架(472)、滑架调节螺丝(473)；所述的导向板(461)是一块直板，或者将直板的前端卷成半卷式，导向板(461)前端与下管(2)固接，后端与两条并列的横向连接管(441)、(441’)的中部固接，横向连接管(441)、(441’)两端与装有轴承(44)、(44’)的左、右连接片(442)、(442’)固接，安装于导向板(461)中部的负荷调节滑架(472)可顺着下管(2)和导向板(461)前后滑动，滑架调节螺丝(473)与滑架(472)配合将滑架(472)固定在下管(2)的适当位置上。
10.根据权利要求2所述的双管式车架，其特征是所述的驱动轴安装装置(4)包括槽形导向板(491)、导向板固定轴(463)、左、右后减震器(43)、(43’)和后减震器轴(45)；槽形导向板(491)后端两侧边预设有3个圆孔，其中两侧的圆孔与横向连接管(441)、(441’)配合，中间的圆孔与驱动轴(40)配合且略大于驱动轴(40)，槽形导向板(491)前端通过导向板固定轴(463)与中支架(11)铰接，横向连接管(441)、(441’)插入并固定于槽形导向板(491)后端预设的圆孔中，其两端分别与装有轴承(44)、(44’)的连接片(442)、(442’)固接，左、右后减震器(43)、(43’)上、下端分别与固装于上管(1)的后减震器轴(45)及横向连接管(441)的两侧铰接。
11.根据权利要求2所述的双管式车架，其特征是所述的下管(2)中部装有中轴与刹车轴安装架(6)，中轴与刹车轴安装架(6)上装有中轴(61)和刹车轴(62)。
12.一种微型四轮车，包括车架、一对前轮和一对后轮、驱动装置、转向装置、刹车装置及座椅，其特征是所述的车架包括两条左、右并列、并通过横管(8)相互连接的上管(1)、下管(2)和后立管(5)，其中上管(1)中、后部为直线段，其前部向下弯曲成圆弧段，下管(2)为直线段，其前端与上管(1)圆弧段相接，后端通过后立管(5)与上管(1)后端相接；所述的车架前部装有主销定位连接装置(3)及转向杆定位管(7)，后部装有驱动轴安装装置(4)，上管(1)圆弧段前底端装有前支架(12)，前支架(12)后端向上延伸与下管(2)相接；所述的上管(1)和下管(2)之间装有中支架(11)，中支架(11)为1-4块带槽形截面的直板，或者由1-4组左、右并列的双管组成；所述的前支架(12)由钢板折成，或者由两条左、右并列、且通过横管(8)连接的双管弯折而成。
专利摘要本实用新型公开了一种双管式车架及用其组装的微型四轮车。该车架包括两条左、右并列、并通过横管相互连接的上管、下管和后立管，上管前端弯成圆弧与下管相接，后端通过后立管与下管相接，车架前部装有主销定位连接装置及转向杆定位管，后部装有驱动轴安装装置。本实用新型微型四轮车包括上述车架、一对前轮和一对后轮、驱动装置、转向装置及刹车装置等。本实用新型双管式车架结构简单、功能突出、占用空间小、容易加工，用该车架组装的微型四轮车小巧轻便、行驶稳定安全、乘坐舒适、用途广泛，采用人力驱动可作为一般代步工具，还可用于游乐、健身、休闲或旅游，装上电池、电动机可开发为微型四轮电动车、微型四轮助动车或残疾人车等。
文档编号B62K5/00GK2711018SQ200420071860
公开日2005年7月20日 申请日期2004年7月26日 优先权日2004年7月26日
发明者张向阳 申请人:张向阳