专利名称：一种直接蹬轮轴转动自行车的制作方法
技术领域：
本发明涉及自行车和齿轮传动。
自行车最早是木制两轮脚蹬地行走的。1860年法国机械师拉尔门在前人改进的基础上，制成了前轮大后轮小，座位在前轮上面，直接蹬动前轮向前行驶，并以“自行车”的名字申请了专利。由于当时还没有发明增速机构，为了提高车速，就把驱动轮作得很大。20年后，发明了底部链轮传动装置，1884年就有了前后轮一样大的后轮链传动自行车，这一传动结构方式一直沿用至今。
众所周知，链轮链条传动机构是为了使后轮转动驱动自行车向前行驶并增速。但是，由于这种传递方式和结构本身就损失了力，加之骑车人大腿是从前面平着向下压，从力学观点分析，这种座姿向前提腿再横着向下压是用不上力的，特别是上坡或顶风更加明显，费劲不说，还容易使人疲劳，比站立势直接向下蹬费力多了，我们经常可以看到有人骑车要快加速或上坡时，他会离开车座站立起来以便用力蹬动脚蹬子使其快速同样道理，向前抬腿跑步是跑不快的，只有身子向前倾，腿向后蹬，才使得上劲，跑得很快。
本发明征对上述问题提供一种直接蹬轮轴转动自行车，其主要目的在于去掉链轮传动机构，减少零部件，减轻重量，使维护保养简化。
本发明另一个目的在于省力。
本发明还有一个目的在于缩短轴矩，减少占地面积。
本发明还有一个目的在于降低重心，使其更加安全。
本发明的上述目的是这样实现的提供一种直接蹬轮轴转动自行车，该车包括前后车轮、前叉、车把、车架、车座及制动装置，其特征在于将脚蹬和曲柄臂安装在车轮轴上左右两端，车轮轴中间装变速器，车轮幅条安装在变速器壳两边边缘上，车轮支撑架(前叉)支撑在变速器两边与曲柄臂之间。
所述直接蹬轮轴转动自行车，前轴或后轴是双轮的三轮自行车。
所述直接蹬轮轴转动自行车变速器，是装在车轮轴上的在先发明的《自行车行星齿轮变速器》，即在车轮轴中间增加固定行星架和至少一根行星齿轮轴，在行星齿轮轴上活套一个行星齿轮，在车轮轴上行星齿轮轴的同侧套装与行星齿轮常啮固定连于车轮轴支撑架上不转动的其轴心线与车轮轴重合的内齿中心轮，还在行星齿轮轴同侧的车轮轴上活套与行星齿轮常啮配套的带棘齿机构的副轴齿轮。在车轮轴支撑架与内齿中心轮的连接处之上套装将整套齿轮都包于内的变速器壳，变速器盖通过副轴与副轴齿轮固连，与变速器壳一起将变速齿轮封闭起来，并随副轴齿轮一起转动，变速器壳周围左右边缘上有安装车轮幅条的孔。
所述直接蹬轮轴转动自行车行星齿轮自动变速器，是在上述行星齿轮变速器的基础上，增加两个以上从小到大连于一体的塔形行星齿轮活套于行星轴上，塔形行星齿轮的同侧车轮轴上活套与变速器盖连于体的锥形副轴，锥形副轴上有一条与锥形面一致的渐开斜槽，斜槽内装有高出副轴表现与单个副轴齿轮内齿配合的滑块和弹簧，在锥形副轴上活套内齿相同的从大到小的与行星齿轮分别对应配套按传动比计算好的单个副轴齿轮。停骑时，滑块在弹簧弹力的作用下压在小行星齿轮和大副轴齿轮啮合转动的低档位置，当骑行达到一定的转速时，滑块在惯性的作用下克服弹簧压力向外滑动，就与另一高档位齿轮副接合；继续加速滑块又会与另一更高档位齿轮副接合，停止加速，滑块会在减速转动和弹力的作用下回到相应的位置，达到自动变速的目的。
所述直接蹬轮轴转动自行车，是在后车轮轴上左右两端，直接安装曲柄臂和脚蹬，中间装变速器，车座在垂直于脚蹬转轴的前上方位置，改变了骑车人大腿从前方平着向下压为大腿小腿从上向下向后蹬，有如两手将重物垂直上举或向下压比两手将重物平着举起或平着向下压省力多了一样，使蹬动姿势更符合力学原理，从而达到省力目的；其二，去掉了链轮链条传动机构，减少了力的传递损失可以省力；其三，由于减少了中轴及轴承轴碗、大小链轮和链条、支撑中轴和链轮链条的部份车架梁，减轻了车的自重，因而可以省力。
所述直接蹬轮轴转动自行车，其曲柄臂有30～90°的提前角，防止两脚交换用力时曲柄臂不向前转动或倒转。
所述直接蹬轮轴转动自行车，由于脚蹬和曲柄臂直接安装在前车轮轴或后车轮轴上，不存在规定的脚蹬离前轮胎或挡泥板距离小于89mm造成险情的问题，因而可大幅度缩短自行车的前后轮距和长度，以减少重量节约材料降低成本和减少停车占地面积。可用26″、28″车轮，也可以用20～24″车轮，使自行车变得小巧玲珑，还可采用18″以下车轮，做成全长不超过1000mm，重量不超过10公斤的微型自行车和微型折叠自行车。若采用碳纤复合材料车身、铝合金车圈和塑料齿轮，其重量可降至6公斤以下。
所述直接蹬轮轴转动自行车，脚蹬及曲柄臂和变速器安装在后轮轴上，后轮支撑架支撑在变速器两边与曲柄臂之间，车轮幅条安装在变速器两边边缘上，在从车座到脚蹬蹬距不变的情况下，车座可以蹬距为半径向前向下移动，相应向前向下移动车把，使骑车人座在车座上，双脚能蹬地；从而达到降低重心提高安全的目的。
所述直接蹬轮轴转动自行车，除脚蹬和曲柄臂在前轮轴左右两边外，还在后轮轴上装链轮链条传动装置或左右装脚蹬及曲柄臂和变速器直接蹬动，是双轴驱动的。
所述直接蹬轮轴转动电动自动车，是在前轮轴上直接安装变速器和曲柄臂及脚蹬，在后轮轴上装电动机；也可以在后轮轴上安装变速器和曲柄臂及脚蹬，前轮轴上装电动机。还可以在上述电动自行车基础上，在脚蹬驱动轴两边幅条的中间变速器壳内壁上固一电枢，副轴上套装磁极组成的交流发电机。不发电时，磁极随电枢以车轮转速同步旋转，当需要发电时，拨动变速器盖上的装置，使磁极脱离变速器盖与行星轴端部向车轮中心直弯再向内弯与行星轴平行的轴上装的与行星小齿轮啮合的二道行星齿轮啮合，使其发生快速逆转，产生交流电，通过硅二极管整流后给蓄电池补充电流。
所述直接蹬轮轴转动并自动电电动自行车，是在直接蹬轮轴转动自行车基础上，加装在先发明的发电电动自行车的二合一电机。即在直接安装曲柄臂和脚蹬的车轮轴上两边幅条的中间变速器内装既可以发电，又可以电动的二合一电机。将电枢固定在变速器壳(轮毂)内壁上，磁极套装于副轴上，脚蹬骑时，使磁极与变速器盖接合，磁极与电枢一起随变速器和车轮同步转动；电动时，使磁极脱离变速器盖，再与固定不动的中心轮接合，磁极就固定不动，接通电流后电枢就会受电磁感应转动，从而带动变速器壳和车轮转动，同时也可以用脚加力；发电时，使磁极再脱离中心轮，而与行星齿轴上的二道行星齿轮啮合产生逆转，利用磁极磁场和电枢线圈的相对运动产生感生电流，达到发电的目的，给蓄电池充电。
按本发明制造的自行车，不仅减少了零部件，减轻了重量，节约了原材料，降低了造价，而且减少的部份正是很容易出故障需要经常维护保养的零部件，所以本发明自行车不但可以节省维护保养的时间、劳力和钱财，还可以缩短整车长度，减少行车和停放车辆占地面积；本发明最大的优点是省力，骑行能降低重心，遇有紧急情况可以两脚蹬地，不易翻倒，安全。特别是本发明的自发电电动自行车，不需要任何能源和外加动力，是理想的环保个人交通工具。
下面结合附图和优选实施例对本发明作进一步说明。在这些实施例中，车轮大小、轮距、变速器传动比和档数、车把和车架的形状及结构、以及车座形式等部可以根据用途和市场需要来变化，还可以根据用户要求制造特色或专用自行车。
图1是采用本发明的26″后轮驱动自行车示意图。
图2是采用本发明的前22″后26″轮前轮驱动自行车示意图。
图3是采用本发明的24″双车座后驱动自行车示意图。
图4是采用本发明的流线型运动自行车示意图。
图5是采用本发明的18″后轮驱动微型自行车示意图。
图6是采用本发明的18″前轮驱动微型自行车示意图。
图7是采用本发明的18″轮老年型微型三轮自行车示意图。
图8是采用本发明的18″微型折叠自行车示意图。
图9是采用本发明的双轴驱动自行车示意图。
图10是采用本发明的双轴驱动载人旅游三轮车示意图。
图11是采用本发明的前轮驱动三轮车示意图。
图12是采用本发明的后轮驱动三轮车示意图。
图13是采用本发明的后轮脚驱动，前轮电动的电动自行车示意图。
图14是采用本发明的后轮脚驱动，并装有发电电动二合一电机的自发电电动自行车示意图。
图15是本发明的单速行星齿轮变速器示意图。
图16是本发明的三速行星齿轮自动变速器示意图。
实施例1图1是采用本发明的短轴距高低车座后轮驱动26″自行车的情形。
用26″自行车的前后轮(1)(12)、前叉(3)、制动装置车把和车座等。车座也可做成如图所示的高低车座(7)，车把(5)从中间300mm宽处两边向前弯伸出前叉(3)150～200mm，再向下弯100～150mm后向左右伸出握手把，手把(5)前面中间凹进去的位置上还可以安装车筐(4)，固定于车把弯把上。车架(6)用一根梁将前后轮轴(2)(8)轴距缩短至760～1000mm(轮距在100～340mm，可比现行26″自行车长度缩短120～360mm)，其前端与前叉(3)连接，后端与后轮支撑架及车座插管接于一体，通过轴承支承于后车轮轴(8)上，后车轮轴(8)左右两端对称反向安装有30～90°提前角的左右曲柄臂(10)(其作用是保证两脚转换用力时与轴的中心线不在一条直线上，便于继续用得上力使其向前转动，并可防止起步时倒转)和脚蹬(11)，后车轮轴(8)中间有变速器(9)。变速器有单档和多档，各种规格自行车传动比和档数可以任意选装。为了更清楚说明变速器的结构原理，变速器单独由图15、图16结出，下面分别加以说明；图15所示是单速0.33传动比(与现行26″普通自行车传动比相同)行星齿轮变速器。它是在后车轮轴(13)的中段左边(也可在右边)固定一行星架(6)(为使动平衡可做成两个以上对称的)，行星架(6)上右侧有平行于后轮轴(13)的行星齿轮轴，行星齿轮轴上活套行星齿轮(9)，行星齿轮(9)分别与连接车架后车轮支撑架(2)上的固定不动中心轮(5)的内齿(8)啮合和动力输出副轴(12)上的副轴齿轮(10)啮合，动力输出副轴(12)是空心套轴，其左端内用滚针轴承(11)支承于后车轮轴(13)上，外和副轴齿轮(10)之间用棘齿机构(7)连接，动力输出副轴(12)的另一端与变速器盖(16)固连，用球轴承(14)支承于后轮轴(13)上；变速器壳(4)左边用球轴承(14)支承于不动的中心轮(5)的套轴上，右边用螺栓(15)与变速器盖(16)连接，把整套变速器齿轮封闭起来，变速器壳(4)的左右周边有突缘，突缘周围有安装车轮幅条的孔(3)；车架后车轮支撑架(2)用球轴承支承于后车轮轴(13)上的变速器左右两边，后车轮轴(13)的左右两端分别安装曲柄臂和脚蹬(1)。
当蹬动脚蹬和曲柄臂(1)使后车轮轴(13)转动时，行星架(6)和行星齿轮(9)也一起绕后车轮轴(13)转动，由于行星齿轮(9)是与固定不动的中心轮内齿(8)是常啮的，因而行星齿轮(9)只能向后车轮轴(13)转动的相反方向自转，又因行星齿轮(9)还与活套于后车轮轴(13)上的副轴齿轮(10)常啮，从而传动副轴齿轮(10)向后车轮轴(13)转动方向转动，带动变速器盖(16)转动，与变速器盖(16)连接的变速器壳(4)也一起转动。安装在变速器壳(4)上的车轮幅条也随之转动，进而使后车轮转动。自行车向前行驶。当要歇脚后车轮轴(13)，不转动时，行星齿轮(9)和副齿轮(10)也不会转动，此时安装在副轮齿轮(10)与副轴(12)之间的棘齿机构(7)就起作用，使副轴(12)发生超越转动，保证自行车靠惯性继续行驶。
自行车的速度除蹬力影响外，还取决于传动比的大小。传动比大小由输出(副轴)齿轮齿数与输出齿轮齿数加中心轮内齿齿数之比求得。除根据车轮大小等因素制成不同传动比的单速自行车外，还可以增加行星齿与副轴齿轮的传动比配对齿轮数，使其成为有多种速度的变速自行车。
图16所示是26″自行车三速(i慢=0.36 i中=0.33 i快=0.29)行星齿轮自动变速器示意图。它是在单速行星齿轮变速器的基础上增加快慢档传动比配对齿轮，加大变速器壳(3)和中心轮内齿(10)，活套于行星架轴(4)上的塔形行星齿轮(7)(11)(13)中的一齿是与中心轮内齿(10)常啮的，活套于锥形副轴(18)上与塔形行星齿轮(7)(11)(13)对应配套的单个副轴齿轮(8)(12)(14)都有相同的内齿(9)和倒角，锥形副轴(18)上有一沿轴向渐开的斜滑槽(15)，斜滑槽(15)内装一滑块(5)，滑块(5)上有连于一体的高出副轴(18)锥面与副轴齿轮(8)(12)(14)配套的滑动齿轮(6)和倒角，斜滑槽(15)内有一弹簧(16)将滑块(5)压向左端与低档齿轮付(7)(8)的副轴齿轮(8)的内齿(9)啮合。
当蹬动脚蹬和曲柄臂(1)时，后车轮轴( 19)就开始转动，行星架(4)和塔形行星齿轮(7)(11)(13)也随之转动，因与后轮轴支撑架(2)固连并与塔形行星齿(11)常啮的中心轮内齿(10)是不动的，故塔形行星齿轮(7)(11)(13)就绕后车轮轴(19)向其反方向自转，从而分别传动副轴齿轮(8)(12)(14)以不同速比转动。此时副轴(18)上的滑块(5)在弹簧(16)弹力的作用下，滑块齿轮(6)处于与慢速档副轴齿轮(8)的内齿(9)啮合的位置，副轴(18)就以副轴齿轮(8)相同的转速转动，带动变速器盖(21)和变速器壳(3)及幅条(20)转动，自行车就以慢速起步；当自行车蹬动到一定速度时，稍一停脚，滑块(5)就会在惯性的作用下克服弹力甩向中速档副轴齿轮(12)与内齿啮合，自行车以中速行驶；继续加快蹬速，滑块(5)就会与快速档副轴齿轮(14)的内齿啮合，自行车就快速行驶；当歇脚不蹬时，副轴(18)上的棘齿机构(17)就起作用，保证自行车靠惯性继续行驶，滑块(5)就会在弹力的作用下滑动与转速相应的档位。
实施例2将脚蹬及曲柄臂(2)和变速器(3)安装在前轮(1)车轴上，使其前驱动，为了很方便转弯和蹬动，图2前轮(1)选用20″轮，后轮(8)选用26″轮，车座(6)做成前高后低，这样可以换骑车姿势，减少疲痨感，为了防止用劲蹬脚蹬时座向后滑，车座(6)尾部左右两边有两根顶杆(7)，车把(4)向前移，用一根横梁(5)把前叉和后轮支撑架连接起来。
实施例3图3是双车座后轮驱动24″自行车示意图，上横梁(2)支承前车座(4)，下横梁(3)先沿前轮向下弯再斜直接近后轮向上支承后车座(6)，后车轮三角支撑架(5)把上横梁(2)和下横梁(3)的后部连接起来以增加自行车刚度，上横梁(2)和下横梁(3)的前端与前叉(1)相接，脚蹬及曲柄臂和变速器(7)安装在后车轮轴上。
实施例4图4是长轴距26″运动车示意图，它采用高座位长车座(4)和变形低车把(1)，前后车轮总长不超过2000mm(与28″车总长差不多)，人骑在车上有如流线型，长型高低车座(4)还能调节骑行姿势，减少疲痨。上横梁(2)前端与前叉连接。后端与车座支撑杆和后车轮支撑架连接下横梁(3)前端与前叉连接，后端与后车轮支撑架一起支撑在后车轮轴(5)的左右两边，多档自动变速器和脚蹬及曲柄臂(6)安装在后车轮轴(5)上。
实施例5图5是用本发明制造的18″后轮驱动微型自行车示意图。它由前轮(1)、车把和前叉(2)、大梁(3)、车座梁(4)、车座(6)、后轮轴(7)、变速器(8)曲柄臂和脚蹬(5)、后轮(9)组成总长不超过1000mm的微型自行车。为了使大梁(3)前后两端的焊接牢固可用搭接式焊接。它还可以采用铝合金或轻质纤维增加塑料(如碳纤维、玻璃纤维、硼纤维、芳纶纤维)做自行车车身、车把、前叉和一些零部件(如车圈、曲柄臂及脚蹬、变速器等)，使其变得总重不超过6公斤，提着上下楼梯非常方便。
该车若用小车轮可改装成儿童车。
实施例6图6是18″前轮驱动微型自行车的情形。
它和实施例5的前后轮可以对换，变速器(4)和脚蹬及曲柄臂(2)安装在前轮(1)上，车把(3)向前伸出150-200mm，大梁(5)做成一根直梁式，后轮支撑架(7)垂直稍向前倾，使座在车座(6)上刚好蹬动脚蹬(2)转动。还可前轮用18″轮，后轮用10-16″轮，车座在后轮轴垂直向上靠近车轮的位置，车座后有顶背，座在车座上靠在顶背上，脚向前伸蹬动前轮轴上脚蹬，使车前进的超低重心微型自行车。把后轮改装成双轮，车座改成座椅和靠背放在后车轴上面，车把向前叉后伸改成方向盘，加装上轻质车壳，可以改装成自行汽车。
实施例7图7是用本发明选用轻质材料制造的18″微型前轮驱动老年人三轮车的情形。它前后轮(1)(13)总长不超过1000mm，两后轮(13)轮距在450-600mm，前轮(1)轴上安装变速器(5)和脚蹬及曲柄臂(2)，座椅(8)重心较低，车把(3)高于座椅(8)，大梁(6)前端搭接焊接在前叉套管上，沿前轮(1)向下弯至后轮(13)分成两根固定后轮轴(10)左右两边，并向后延伸至后轮边托起物品箱(11)，4根座椅脚(7)固定在左右两边后大梁(6)上，车蓬(4)由两根前支撑杆支撑在座椅靠背(9)两边和两根后支撑杆(12)支撑在物品箱(11)后壁两边。
在后轮轴(7)上安装电动机，座椅下放蓄电池，最高时速限制在20公里以内，可以改装成老年人脚蹬电动三轮自行车。
自重轻，骑行省力，骑座舒适，占地面积小，车轮小座椅低，上下方便，车的重心低，十分安全，是本车的特点。是老人出门代步、锻炼身体、休闲购物、旅游观光的方便安全交通工具。
实施例8图8是18″微型折叠自行车示意图情形。它装在前叉(3)上向前伸出的车把臂(2)端头向上弯，装在其上的车把(1)可以从左右横向转至与车前后一致的纵向，大梁(4)上两车轮的中间有折叠装置(5)，安装在后轮轴(8)上左右两端的曲柄臂(7)的脚蹬(6)可以扳转到与曲柄臂(7)成一平面，以减少横向宽度。
该车变速器和脚蹬及曲柄臂(6)(7)也可安装在前轮轴上。轮圈还可缩小到16"，若采用轻质材料制造，总重不超过6公斤，骑车人随身携带十分方便，省去存车的麻烦；还可装入提包内，带它乘车、上船、坐飞机远脚或旅游都十分便利；骑它上下班不用把车放在屋外，可以放在过道或室内，免去日晒雨淋，还不会被盗丢失。
实施例9图9是采用本发明的前后双轮驱动双座自行车的情形。它的前后轮(1)(14)总长在1700-2000mm之间(最短不能小于26″，最长达到28″自行车总长即可)，前后轮轴上装相同传动比的单速变速器(4)(13)和脚蹬及曲柄臂(2)(10)，下横梁(6)前端连接前叉(5)，后端直接与后轮支撑架(12)共同支承后轮轴，上横梁(7)前端也与前叉(5)连接，后端与后轮支撑架(12)焊在一起后向上弯成后车座(11)的固定插管，车把(3)向前伸出和前车座(8)与后车座(11)的距离以两人同时上下车方便安全、同时蹬动自然省力、驾驶车把(3)方便为原则。前车座(8)和扶手(9)都固定在上横梁(7)上，一个人骑时坐在前车座(8)上，手扶车把(3)，蹬动前脚蹬(2)或后脚蹬(10)都可以骑行。
实施例10图10是用本发明制造的前后双轮驱动载人三轮车示意图。前轮轴(4)上安装前脚蹬及曲柄臂(1)和单速变速器(3)，大梁(6)中部安装中轴和大链轮(10)及后脚蹬与曲柄臂(9)，小链轮和棘轮(16)装在后轮轴(17)上，大小链轮(10)(16)用链条(12)传动，其链轮的传动比与变速器的传动比相同，车把(2)向前方伸出，上横梁(7)前端与前叉连接，其后端有横向扶手(11)，中间与从大梁中轴处向上支撑车座(8)的支架固连，大梁(6)的后段分为左右两根分别支承于后轮轴(17)的左右两边，后部左右两边大梁上固定安装有座椅(14)，和车厢(18)，顶上有车蓬(5)，由4根车蓬支撑杆(13)分别支撑于座椅(14)和车箱(18)上，座椅(14)上还有靠背(15)。座在车座(8)上可以蹬动前轮，也可以蹬动后轮。还可以由骑车座(8)的人蹬动前脚蹬(1)，座座椅(14)的人蹬动后脚蹬及曲柄臂(9)，两人前后轮同时蹬动前进，以提高车速或减轻一个人的蹬力。
大链轮(10)两边中轴和曲柄臂还可以各做成同一轴心的2个相同的曲拐，4个脚蹬装在拐臂颈上，由座在座椅(14)上的两人同时蹬动，变成三人同时蹬动的三轮自行车，此时前轮变速器可高中速两档，链轮传动比与高档传动比相同，使其速度更快。
也可加长加大车厢，使其成为客货两用双轮驱动三轮自行车。
还可把车蓬(5)用太阳能蓄电池板来代替，在后车轴上加装电动机，就可改装成太阳能电动三轮自行车，再接上电灯，晚上还可以用太阳能照明。
后轴上安装电动机，座椅下放蓄电蓄可改装成电动三轮自行车。
实施例11图11是前轮驱动20″小三轮货车示意图。该车全长1200-1400mm，宽500-700mm。把变速器(4)和脚蹬及曲柄臂(2)安装在前轮轴(5)上，前叉向前倾，可以在两根横梁套管内转动，车座(3)位于前轮轴(5)的上方，插于连接两根横梁的垂直插管内，车把(1)是圆弧形向外向前伸出，缩短前后轮距离和车厢(6)与前轮的距离，整车小巧紧凑。该车也可选用18″车轮。
该车还可以在后车轮轴上改装上电动机，使其成为自行电动三轮车。还可后轮采用小车轮，车厢放在车轮上面，高栏板车厢左右后三边可以打开成一平板，抽出底板下的横托架，就可以变成大平板三轮车。
实施例12图12是后轮驱动三轮货车示意图。该车采用前轮18″(也可用更小轮)后轮26″，变速器(10)和脚蹬及曲柄臂(9)安装后轮轴上，两个前轮(2)安装在前轮轴(4)的左右两边，前轮轴(4)的中间上面有个转盘(3)，转盘(3)与另一端支承在后轮轴上的大梁(8)固连，支承转盘(3)和大梁(8)的前轮轴(4)和前轮(2)可以在转盘(3)上自由转动，车厢(1)的前部通过弹簧支承于前轮轴(4)上，后部通过弹簧支承于转向扶手(7)下部延伸出去的两根支承杆(5)上，两支承杆(5)的端头固接左右前轮(2)内侧的前轮轴(4)上，左右两根转向支承杆(5)通过一根横梁增加强度，大梁中间固定一滚轮(6)，对应支承于滚轮(6)的横梁上有以转盘(3)为圆心，到滚轮(6)距离为半径的圆弧轨道或平台，以增加转向的灵活性。
该车还可以减小前轮，前轮两轮轮距离在450-600mm，加高车厢做成专门送报车，不仅能穿小胡同，而且送报人不用下车就能取投，下雪天也十分安全。
实施例13图13是采用本发明制造的后轮脚驱动，前轮电动的电动自行车示意图。在前轮(1)的轴上有电动机(2)，在后轮轴(8)上安装变速器(7)和脚蹬及曲柄臂(6)，下横梁(3)和上横梁(5)都沿前后轮向中间下方弯，下横梁(3)最低可以到离地面150mm，上下横梁(5)、(3)在车的中部组成一个安放蓄电池(4)的框架，由于蓄电池(4)放得很低，这样不仅重心低、安全，而且可以多放蓄电池，增加一次充电的行驶里程，取放蓄电池也十分方便、快捷。
该电动自行车也可以把电动机装在后轮轴上，把变速器和脚蹬及曲柄臂安装在前轮轴上。
这种电动自行车还可以减少蓄电池，减轻重量，改装成带发电机电动自行车。即除按技术方案制造外还可将变速器盖做成内凹形状，凹槽内装电枢，固定在车轮支撑架上，可以向里向外移动；套装在车轮轴上的变速器盖的凹内筒上装磁极，磁极是随变速器盖和车轮旋转的，当向里移动电枢到磁极周围时，磁极和电枢发生相对运动，就产生感生电流，给蓄电池充电。
也可以把后轮支离地面，向里拨动电枢，蹬动脚蹬让其发电给蓄电池充电，同时又锻炼了身体，又是很好的健身运动器械。
实施例14图14是采用本发明的用脚蹬动后轮，同时又装有采用在先发明的发电电动二合一电机的自发电电动自行车示意图。在下横梁(1)的中部向下弯曲位置做个放蓄电池架(2)，蓄电池(3)放稳于蓄电池架(2)上，脚蹬及曲柄臂(4)安装在后车轮轴的两端，后轮轴的中间安装单速变速器(5)，变速器壳内装既可以发电又可以电动的二合一电机(6)。即在变速器壳内壁的右侧装固定的电枢，副轴上套装滑动磁极，变速器盖上有和磁极接合拨动的装置，行星轴上的行星齿轮右侧还有一个连于一体的齿轮，行星轴右端装有与行星架平行再向内弯与行星轴平行的轴，轴上套有与行星齿连于一体的齿常啮的二道行星齿轮，中心轮内齿向右超过行星轴后向下伸出有啮合磁极固定不动与行星轴平行轴上二道行星齿轮一般高固定不动相同模数的齿，磁极上有对应配套的齿轮。此外车把手、后轮支撑架对应变速器盖的位置还有拨动装置。
脚蹬骑时，使磁极与变速器盖接合，磁极与电枢一起随变速器和车轮转动；电动时，使磁极脱离变速器盖向内移动与中心轮上的齿啮合，磁极就固定不动，接通电源后电枢就会在电磁感应下转动，从而带动变速壳和车轮转动；发电时，拨动拨柄使磁极脱离中心轮齿继续向内移动与二道行星齿轮啮合，蹬动脚蹬，车轮向前转动，磁极就会向相反的方向快速转动，磁场就切割磁力线产生感生电流，给蓄电池充电。
带发电机和发电电动二合一电机的电动自行车可以利用下坡、顺风骑行或滑行时发电；也可在好的路面快速行驶时发电；还可以支起后车轮使其离开地面蹬动脚蹬发电。这种车也是很好的健身器材，把后车轮支撑起来，挂上发电档，接通蓄电池，蹬动脚蹬就可作健身运动，同时又给蓄电池充上了电，一举两得。
权利要求
1．一种直接蹬轮轴转动自行车，它包括前后车轮、车架、车把、前叉、车座和制动装置，其特征在于将脚蹬和曲柄臂直接安装在车轮轴上左右两端，车轮轴上中间装变速器。
2．根据权利要求1所述直接蹬轮轴转动自行车，其特征在于前轴或后轴是双轮的三轮自行车。
3．根据权利要求1或2所述直接蹬轮轴转动自行车，其特征在于变速器是行星轮系变速机构，即在动力输入轴车轮轴中间增加至少一根固定行星架和平行行星齿轮轴，在行星齿轮轴上活套一个行星齿轮，在车轮轴上行星齿轮轴的同侧活套与行星齿轮常啮固定连于车轮轴支撑架(前叉)上不转动的其轴心线与车轮轴重合的内齿中心轮，还是在同侧的车轮轴上活套与行星齿轮常啮配套的副轴齿轮，在车轮轴支撑架(前叉)与固定内齿中心轮的连接处之上活套变速器壳，与变速器盖相连的动力输出副轴与副轴齿轮用棘齿机构连在一起，变速器壳与盖一起将整套变速齿轮封闭起来，并随副轴齿轮一起转动，变速器壳左右周围边缘上有安装车轮幅条的孔。
4．根据权利要求3所述直接蹬轮轴转动自行车，其特征在于变速器行星齿轮轴上除有一个行星齿轮外，还有二个以上从小到大连于一体的塔形行星齿轮，活套于车轮轴上与变速器盖连于一体的锥形副轴上沿轴向有一条与锥形面一致的渐开斜槽，槽内装有一个高出副轴锥形面的与单个副轴齿轮内齿配合的滑块和弹簧，锥形副轴上活套有相同内齿的从大到小与行星齿轮分别对应配套按传动比计算好的单个副轴齿轮，构成的多档自动变速器。
5．根据权利要求1-4所述直接蹬轮轴转动自行车，其特征在于曲柄臂有30-90°的提前角。
6．根据权利要求1-5所述直接蹬轮轴转动自行车，其特征在于前后轮距至少可以缩短至50mm。
7．根据权利要求1-6所述直接蹬轮轴转动自行车，其特征在于在不变动车座到脚蹬距离的情况，将车座向前向下或向后向下移动，使两脚蹬地，以降地重心。
8．根据权利要求1-7所述直接蹬轮轴转动自行车，其特征在于除缩短两轴距离外，还可以减小车轮直径，制造整车长度不超过1000mm的微型自行车和微型折叠自行车。
9．根据权利要求1-8所述直接蹬轮轴转动自行车，其特征在于除变速器和脚蹬及曲柄臂安装在前车轮轴上外，还在后车轮轴上安装有链轮链条传动装置或在后轮轴上直接安装变速器、脚蹬和曲柄臂，是双轴驱动的自行车。
10．一种电动自行车，它包括前后车轮、车架、车把、前叉、车座、制动装置、蓄电池，其特征在于变速器和曲柄臂及脚蹬直接安装在一车轮轴上由脚蹬动，另一车轮轴上两边幅条的中间安装电动机，由电驱动轮轴。
11．一种带发电机电动自行车，它包括前后车轮、车架、车把、前叉、车座、制动装置、蓄电池，其特征在于在脚驱动轮上装发电机，另一轮上装电动机。
12．一种自发电电动自行车，它包括前后车轮、车架、车把、前叉、车座、制动装置、蓄电池、其特征在于在脚蹬驱动轴上两边幅条的中间安装既可以发电又可以电动的二合一电机。
全文摘要
一种直接蹬轮轴转动自行车,将变速器和脚蹬及曲柄臂直接安装在车轮轴上,变速器壳两边缘上安装车轮辐条。减少了中轴和大小链轮及其支撑梁等零部件,从而减轻了重量,节约了原材料,减少维护保养。本发明还缩短自行车长度,减少行车和停车占地。由于降低了重心,改变了骑车人的蹬骑姿势,两脚可以蹬地,不但可以省力,还提高了安全性。特别是本发明的自发电电动自行车,不需任何能源和外加动力,是21世纪理想的环保个人交通工具。
文档编号B62M1/36GK1215012SQ98124479
公开日1999年4月28日 申请日期1998年11月11日 优先权日1998年11月11日
发明者黄昌友 申请人:黄昌友