自转折叠轮自行车
阅读说明：本技术 自转折叠轮自行车 (Bicycle with self-rotating folding wheels ) 是由 陆修义 于 2021-08-21 设计创作，主要内容包括：自转折叠轮自行车包括轮圈段、轮圈连接装置、双剪刀叉支架、前车轴装置、后车轴装置和浮动中轴装置；所述的轮圈段通过轮圈连接装置连接成封闭的车轮构件,所述的轮圈段两端的轮圈连接装置与双剪刀叉支架铰接相连,所述的双剪刀叉支架通过支架座分别与前车轴装置、后车轴装置活动连接；所述的后车轴装置通过支架座带动浮动后横梁与浮动中轴装置连接。利用地面摩擦力矩作用,可实现手握闸把前推自行车,轮圈快速展开并自动锁紧,后推自行车,轮圈快速折叠,特别方便。自转折叠轮自行车在满足大轮子行驶速度性和稳定性的同时,又缩小了折叠后的携带存放空间。轮胎和车架不用分开存放,且有不怕扎胎等特点,值得大力推广。(The autorotation folding wheel bicycle comprises a wheel ring section, a wheel ring connecting device, a double-scissors fork bracket, a front axle device, a rear axle device and a floating middle axle device; the wheel rim sections are connected into a closed wheel component through wheel rim connecting devices, the wheel rim connecting devices at two ends of the wheel rim sections are hinged with double-shear fork brackets, and the double-shear fork brackets are respectively movably connected with the front axle device and the rear axle device through bracket seats; the rear axle device drives the floating rear cross beam to be connected with the floating middle shaft device through the bracket seat. The brake handle can be held by hand to push the bicycle forward by using the action of ground friction torque, the wheel rim can be unfolded quickly and locked automatically, the bicycle can be pushed backwards, and the wheel rim can be folded quickly, so that the bicycle is very convenient. The bicycle with the autorotation folding wheels has the advantages that the traveling speed and the stability of the large wheels are met, and meanwhile, the carrying and storing space after the bicycle is folded is reduced. The tyre and the frame do not need to be stored separately, and the tyre is not easy to prick, so the tyre is worth being widely popularized.)
技术领域
本发明涉及自行车技术领域，具体为自转折叠轮自行车。
背景技术
随着人们对生活质量要求的提高，对产品的实用便捷精致完美要求也却来越高。目前，世界上的自行车绝大部分无法完美兼顾骑行速度性、稳定性与存放携带方便性。折叠自行车折叠往往只选择折叠车架，折叠程度也受限于轮子的大小。轮子大则骑行速度性及稳定性好，但存放携带占用空间较大，轮子小则存放携带方便但骑行速度性及稳定性差。几乎很少有对轮子折叠的设计，即便有轮子折叠相关的设计也往往不尽如人意。比如数年前蒋祖贵、史昀珂发明的专利ZL201210579152.2《一种可折叠车轮》机构繁杂，零部件加工难度大，必须手动卡栓实现展开与折叠。近年网上出现了国外Andrea Mocellin设计的可折叠的轮胎Revolve的有关介绍，虽然目标相对比较理想，但六边形支架结构的轮胎段连接是不连续的，折叠展开时轮胎段之间的空挡是靠分离的一段轮胎段从另一侧补充回填连接成整圆，而不是整体连接的折叠展开成轮，连接不连贯不紧凑，折叠变形散乱，回填容易卡阻。手动折叠、安装比较麻烦。最关键的是两种设计都是车轮和车架必须拆卸为分体存放，使用安装十分不便。因为都没有解决可折叠车轮与车体车链的有效结合，都没有给出车轮折叠变宽后对链条的位置干涉的解决方案，所以只能分体存放。同时，尽管其轮辐也采用了交叉结构，但单级剪刀叉结构也限制了折叠缩放的空间比例，即在轮子折叠减小直径的同时，反而大大增加了折叠后的轮子和车轴的宽度，实际依然占用很多有效存放空间，依然对存放携带不利。如果不能和车架有效结合，一个孤零零的轮胎对市场不会产生多大价值。因为实用性限制，目前还都只是一种概念轮胎。
发明内容
针对所述问题，本发明公开了一种自转折叠轮自行车，即手握闸把，前推自行车，轮子转一圈左右即可实现展开，松开闸把即可骑行；手握闸把后推自行车，轮子倒转一圈左右，即可实现轮子的折叠，松开闸把，即可推拉自行车到任何地方存放。
为解决所述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供自转折叠轮自行车，包括轮圈段、轮圈连接装置、双剪刀叉支架、前车轴装置、后车轴装置和浮动中轴装置；所述的轮圈段通过轮圈连接装置连接成封闭的车轮构件，所述的轮圈段两端的轮圈连接装置与双剪刀叉支架铰接相连，所述的双剪刀叉支架通过支架座分别与前车轴装置、后车轴装置活动连接；所述的后车轴装置通过支架座带动浮动后横梁与浮动中轴装置连接。
为了满足自行车骑行时大轮的速度性及稳定性及折叠后小型轮便携存放的要求，本发明提供了将轮子分为若干合适的偶数n轮圈段组成，轮圈段之间由轮圈连接装置相连，轮圈连接装置的转角保持架装有转销，转销与轮圈段端部焊接封头铰接相连，转角保持架通过二级剪刀叉支架结构与车轴装置相连。转角保持架保障轮圈展开与收缩过程始终满足从轮轴中心展开与收缩的周向运动需要。自行车前后车轴外面包有轴套，轴套两端通过钢碗、滚珠、珠挡与车轴联接，左端通过端槽与蝶刹固定盘及蝶刹盘相连。轴套外面左右各加工有两条螺旋槽或变螺旋槽，左右螺旋槽旋向相反，从轴套中部对称向两端延伸。支架座通过圆柱滚子在螺旋槽中滚动与轴套联接。支架跟随支架座的螺旋转动而左右移动，进而带动轮圈段两端左右移动，实现收缩和展开。后轮装置的支架座带动的浮动后横梁与浮动中轴浮动相连，浮动中轴保证了链条的浮动位置满足轮子展开和收缩的要求，浮动中轴的滑板机构保障左右后横梁的对中与同步。
为了实现所述功能，自转折叠轮自行车的轮圈由若干偶数n圆弧轮圈段组成，偶数n一般范围为6～12。每个轮圈段两端有半平面半弧面的端部焊接封头，中间有平端面的中间焊接封头。解释说明：1、n取数值较少，则构件减少，安装简单，但相对折叠后轮圈段及车轴较长；n取数值较多，则构件增多，安装麻烦，但相对折叠后轮圈段及车轴较短。2、每个轮圈段尽管中间有中间焊接平封头铰接可以向内对折，但作为一个整体完成旋转、折叠动作并与两端的轮圈连接装置相连，故本发明仍当做一个轮圈段。
所述的轮圈段由免充气空心轮胎、轮圈弧段、轮圈端部焊接封头、定位螺钉、中间焊接封头、连接销及卡簧组成。轮圈两端有端部焊接封头，焊接封头端部为半平面半弧面结构，端部半平面的底直棱至转角保持架转销中心的垂直距离为封头座的一半宽度，端部圆弧半径略大于封头座的一半宽度。端部封头的半平面保障轮子展开后相邻封头端面紧密贴合，限制轮圈段在展开成轮后不再围绕转销继续旋转，半弧面保障轮圈段折叠旋转时不受阻挡。免充气空心轮胎段卡在轮圈的限位卡槽内，通过两端胎孔插进封头套加以固定。
所述的轮圈段的端部焊接封头由焊接封头座、焊接封头板及焊接封头套组成，端部焊接封头通过焊接等方式固定在轮圈段的两端，端部焊接封头必须在左右相对固定，即如果一端封头半弧面在左，则另一端封头半弧面在右。
所述的轮圈段，为避免与左右移动的双剪刀叉外支架对顶而卡死的现象，将所述轮圈段再从中间分成可以转动连接的两段，中部固定有中间焊接平封头，两个相对的焊接平封头通过连接销轴铰接，轮圈展开或折叠过程中可以围绕连接销轴向内对折，轮圈展开后两平封头的端面顶在一起。
所述的轮圈段，端部的焊接封头通过转销与转角保持架相连，转销可在转角保持架的转销孔内转动。转角保持架在垂直于车轴的平面内两转销孔中心线之间的夹角360°/n，使两转销角度始终保持为360°/n，进而保障轮圈段在展开与收缩的旋转过程中始终满足对车轮轴中心缩放的周向运动不受阻卡。
二级剪刀叉支架装置作为轮圈的支撑机构，由双板内支架、单板外支架、单板内支架及双板外支架相互铰接。单板夹在双板之间铰接。双板外支架与转角保持架铰接，并通过其定位块对轮圈展开后的转角保持架定位，防止转角保持架左右偏斜，通过限制转角保持架与轮圈封头的转销不发生左右摆动，防止轮圈展开后左右偏斜。
所述的转角保持架侧面与双板外支架铰接的销孔，其中心距侧面的距离等于双板外支架的端部圆弧半径Rw,使双板外支架在旋转过程中始终抵住转角保持架侧面，避免在轮圈折叠展开过程中转角保持架产生左右倾斜，同时也使转角保持架与双板外支架连接更加紧凑稳定。
所述的二级剪刀叉支架结构为非左右对称结构。双剪刀叉支架中部可围成平行四边形，并可通过优化设计使其在轮圈段完全展开时平行四边形内边缘贴合为一体。双板外支架与轮圈段两端的转角保持架铰接，对轮圈段两端起支撑作用，并可拉动或推动轮圈折叠与展开。
所述的二级剪刀叉支架结构中，内支架孔通过过盈配合固定支撑销，支撑销卡在支架座内的横向U型卡槽内，U型卡槽底部半径与支撑销一致，支撑销可在U型卡槽内转动。支撑销倒角棱边和支架座外圆基本一致但不超过支架座外圆，卡槽外部由支架座外套对支撑销进行周向限位。具体地，支架座设有支架板旋转的通槽和安放支撑销的横向U型卡槽，通槽宽度与支架板厚度相同或相当，保障支架板既可以转动，又不产生太多间隙，同样地，支架座外套也加工有与支架座相配的纵向槽，支架座外套通过螺钉固定在支架座上，限制着支架支撑销的周向位置。
所述的二级剪刀叉支架，双板与单板内支架在左右支架座内相对安装，在同一侧的支架座内为间隔安装，即安装后最终都保持外支架板为双板外支架与转角保持架连接。
所述的二级剪刀叉支架，在轮圈完全展开时其中部围成的平行四边形内边缘紧密贴合，抱合在一起形成轮子的轮辐半径；完全折叠时，其中部围成的平行四边形内边缘也可贴合在一起，对轮圈折叠起到限位作用。
所述的与二级剪刀叉支架连接的支架座，其内部装有两个圆滚柱，圆滚柱在轴套外的双螺旋槽内运动，圆滚柱在螺旋槽内的运动带动左右支架座在轴套上左右相对移动。
所述的车轴轴套，包裹在车轴外部，两端通过钢碗、滚珠、珠挡与车轴联接。轴套左端通过端槽与蝶刹固定盘及蝶刹盘相连。轴套端槽可接收由碟刹固定盘内舌传递的扭矩。轴套外面左右各加工有两条螺旋槽或变螺旋槽，左右螺旋槽旋向相反，从轴套中部对称向两端延伸。中部加工有圆周凸起，轴套中间的圆形凸起只是便于加工左右螺旋槽时从中部开始左右对称定位及组装或拆卸前后轴时防止轴套上的各件左右串动，解释说明：由于安装飞轮等原因轴套凸起的左右部分长度不一定相等。
所述的车轴轴套的正反双螺旋槽结构，是从中部对称向左右两端延伸。可以优选为变导程螺旋槽结构，即螺旋槽由大螺旋升角与小螺旋升角两段相接而成。即朝向轴套外端方向铣削加工为大升角螺旋槽，相接内部为小升角螺旋槽，变导程螺旋槽便于轮圈缩放时圆滚柱带动支架座轴向移动阻力减小及完全展开后圆滚柱在螺旋槽内的楔紧自锁牢固。
所述的自行车的车轴装置，后车轴装置比前车轴装置增加了浮动后横梁及飞轮。横梁及飞轮均固定在支架座上随支架座一起左右移动。
所述的浮动后横梁，包括浮动左后横梁和浮动右后横梁，浮动左后横梁为直线结构，浮动右后横梁为内外倾斜结构，倾斜幅度为安装飞轮的厚度。浮动后横梁包括轴承套及后横梁，后横梁前端的轴承套上固定有滑板座。后横梁前端通过轴承与曲柄轴套相连，后端通过轴承与支架座相连。
所述的后横梁，与车立架、后车叉支点之间的连线形成一个稳定的三角形。尽管后横梁浮动，但依然保证各支点间的距离不变，所以车立梁及后车叉不会因为后横梁的浮动而产生车架变形。
为了适应轮圈段折叠宽度的变化，将中轴设计为浮动中轴装置。浮动中轴装置主要采用左半轴、中间方芯轴、右半轴的滑动连接结构。左右半轴各从内端部加工一条与方芯轴匹配的纵向槽，纵向槽的根部加工成对称斜面。方芯轴分别插入左右半轴交叉成十字的纵向槽里。方芯轴两端加工成能与纵向槽根部的斜面吻合的四面斜台，方芯轴的相邻两侧分别加工有直键槽，直键槽一端不能铣通。在半轴端部与纵向槽中面垂直的方向再加工一短槽，通过螺钉将钩头键固定在短槽内，钩头键的钩头插在方芯轴的直键槽内，并可在直键槽内滑动。在半轴移动最远方芯轴偏移最多时钩头键可以钩住直槽没铣通的末端，保障方芯轴始终不能与两半轴之一脱开。
所述的浮动中轴必须在立架连接套内固定。将滚珠架嵌入滚珠架套内，滚珠架套比滚珠架略长。滚珠架套紧密镶嵌在自行车的立架连接套内，通过限位圆螺母左右固定。限位圆螺母内槽装有防尘橡胶圈。滚珠架保障左右半轴的顺利进出及进入后的正常旋转运动。
所述左右半轴的靠近外端四方部位插入曲柄轴套的四方孔内，通过圆螺母与曲柄套固定在一起，左右曲柄套通过轴承与后横梁相连，右曲柄套上装有链盘及护盘。
所述后横梁的前端轴承套上固定有滑板座，滑板座在后横梁上的固定角度α与后横梁和车立架的角度α一致。车立架上装有对半滑套，左右滑板通过铰接方式与滑板座及对半滑套相连。
所述的中轴浮动装置，其左、右半轴之间相当于一个交叉的十字万向节连接，再配合滚珠架，避免了后横梁带动左右半轴进入或外出的时候，因摩擦阻力及扭矩作用造成“卡死”现象。滑板保证了后横梁左右移动的同步稳定性，进而保障左右半轴移动的同步稳定性，在起到中间扶正作用的同时，也避免了左右后横梁的变形。钩头键避免了在左右半轴分开最远的时候中间方芯轴跑偏到一侧半轴而脱离另一半轴的现象。
为了适应轮圈段横向折叠摆放变宽的变化，将前叉、后叉设计为加宽结构，前叉、后叉内可包容轮圈段横向折叠摆放的空间。另外，后车叉加宽设计注意骑行空间要求，比如如有必要设计成弧型或增大倾角，避免骑行过程中碰到脚后跟的现象。
工作过程：当手握闸把，车闸夹持器抱死固定在轴套左端的碟刹片，让轴套停止转动，推动自行车前进，依靠地面对轮胎段的摩擦力矩，首先使支架座通过圆滚柱在大升角螺旋槽内运动，带动支架座围绕轴套转动，支架座带动二级剪刀叉左右交叉运动向中部靠近，双板外支架推动转角保持架向中间靠拢。当双剪刀叉支架将所有轮圈段推在一个圆周面上时，则轮圈焊接封头的平面紧密贴合，双剪刀叉支架抱合在一起，形成轮子的完整半径部分，双板外支架的定位块顶住转角保持架侧面，防止轮圈左右偏斜。同时支架座内的圆滚柱进入螺旋升角变小的螺旋槽内楔紧，通过楔紧摩擦力实现自锁，松开闸把即可骑行。同样骑行过程中的刹车只会让自锁加强，不会放松。
工作过程：当手握闸把，倒推自行车后退，车闸夹持器抱死固定在轴套左端的碟刹片，让前后轴套停止转动，首先支架座内的圆滚柱在轴套螺旋槽内解锁，支架座向外作反向螺旋转动，带动双剪刀叉支架向左右移动，双板外支架带动转角保持架将轮圈两端分别向左右拉开，轮圈收缩。当双剪刀叉支架中间围成的平行四边形内边缘贴合在一起时，轮圈横向收缩摆放到位。此时松开闸把，可以推拉自行车带着“轮圈团”滚动到任何地方存放。
本发明的有益效果在于：
本发明不必将车架和轮胎分体存放，不必动手专门组装轮胎和车架，也不必用手拉开前后轮子展开与折叠的某个卡栓或开关装置，手握闸把前推后推很短的距离即可实现展开与折叠，骑行和存放都极为方便，且有免充气空心轮胎不怕扎胎，轮圈段封头可避免路面杂物进入轮胎孔，轮圈段可以方便更换而不必换掉整个车轮等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例的前轮装置纵向图；
图2为实施例的前轮装置展开剖面图；
图3为实施例的前轮装置收缩剖面图；
图4为实施例的轮圈收缩示意图；
图5为实施例的轮圈段、轮圈端部焊接封头、轮圈中间焊接封头、轮圈连接装置的连接示意图；
图6为实施例的轮圈端部焊接封头机构示意图；
图7为实施例的端部焊接封头座零件结构图；
图8为实施例的端部焊接封头板的零件结构图；
图9为实施例的端部焊接封头套的零件结构图；
图10为实施例的轮圈弧段的零件结构图；
图11为实施例的免充气空心轮胎结构图；
图12为实施例的轮圈连接装置示意图；
图13为实施例的转角保持架零件结构图；
图14为实施例的轮圈连接装置的转销零件结构图；
图15为实施例的轮圈中间焊接封头的铰接机构示意图；
图16为实施例的轮圈中间焊接封头的单耳座平封头的零件结构图；
图17为实施例的轮圈中间焊接封头的双耳座平封头的零件结构图；
图18为实施例的支架周向连接结构示意图；
图19为实施例的31、32支架连接图；
图20为实施例的33、34支架连接图；
图21为实施例的前车轴装置示意图；
图22为实施例的碟刹固定盘零件结构图；
图23为实施例的支架座零件结构图；
图24为实施例的支架座外套零件结构图；
图25为实施例的螺旋槽轴套展开图；
图26为实施例的后车轴装置纵向图；
图27为实施例的前车轴装置展开剖面图；
图28为实施例的前车轴装置收缩剖面图；
图29为实施例的后车轴装置示意图；
图30为实施例的后轴左支架座零件结构图；
图31为实施例的后轴右支架座零件结构图；
图32为实施例的浮动左后横梁结构图；
图33为实施例的浮动右后横梁结构图；
图34为实施例的浮动后横梁上焊接滑板座零件结构图；
图35为实施例的浮动中轴装置收缩骑行状态剖面图；
图36为实施例的浮动中轴装置展开状态剖面图；
图37为实施例的浮动中轴装置的中间部分零件爆炸图；
图38为实施例的浮动中轴导向滑板的零件结构图；
图39为实施例的浮动中轴装置对半滑套零件结构图；
图40为实施例的后车轴装置、中轴装置、浮动后横梁与车架连接示意图。
附图标记说明：
1-轮圈段，2-轮圈连接装置，3-双剪刀叉支架-，4-前车轴装置-，5-后车轴装置，6-浮动中轴装置；
轮圈段1包括：
11-免充气空心轮胎段，12-轮圈弧段，13-轮圈端部焊接封头，14-轮圈中间焊接封头，15-定位螺钉；
131-焊接封头座，132-焊接封头板，133-焊接封头套；
141-单耳座平封头，142-双耳座平封头，143-连接销，144-轮圈段卡簧；
轮圈连接装置2包括：
21-转角保持架，22-轮圈连接装置转销，23-轮圈连接装置垫片，24-轮圈连接装置螺母，25-轮圈连接装置卡簧；
双剪刀叉支架3包括：
31-双板内支架，32-单板外支架，33-单板内支架，34-双板外支架，35-对锁轴位螺钉，36-双剪刀叉支架支撑销，341-双剪刀叉支架限位块；
前车轴装置4包括：
41-前车轴锁紧螺母，42-前车轴珠挡，43-前车轴钢球，44-前车轴钢碗，45-前车轴螺钉，46-前车轴碟刹盘，47-前车轴碟刹固定盘，48-前车轴螺钉二，49-前车轴支架座外套，410-前车轴圆滚柱，411-前车轴支架座，412-前车轴，413-前车轴螺旋槽前轴套；
后车轴装置5包括：
51-后车轴锁紧螺母，52-后车轴珠挡，53-后车轴钢球，54-后车轴钢碗，55-后车轴螺钉，56-后车轴碟刹盘，57-后车轴碟刹固定盘，58-后车轴锁母，59-后车轴孔用弹性挡圈，510-后车轴轴承，511-后车轴浮动左后横梁，512-后车轴螺钉，513-后车轴支架座外套，514-后车轴圆滚柱，515-后车轴左支架座，516-后车轴，517-后车轴螺旋槽后轴套，518-后车轴右支架座，519-后车轴飞轮，520-后车轴螺套，521-后车轴浮动右后横梁；
后车轴浮动左后横梁511包括：
5111-轴承套，5112-后横梁，5113-滑板座；
后车轴浮动右后横梁521包括：
5211-轴承套二，5212-后横梁二，5213-滑板座二；
浮动中轴装置6包括：
61-左曲柄套，62-浮动中轴左半轴，63-浮动中轴圆螺母，64-浮动中轴轴承，65-浮动中轴孔用弹性挡圈，66-浮动中轴锁母，67-浮动中轴橡胶圈，68-浮动中轴限位圆螺母，69-浮动中轴立架连接套，610-浮动中轴滚珠架套，611-浮动中轴滚珠架，612-浮动中轴链盘，613-浮动中轴护盘，614-浮动中轴右半轴，615-浮动中轴钩头键，616-浮动中轴方芯轴，617-浮动中轴螺钉，618-浮动中轴对锁轴位螺钉，619-浮动中轴滑板，620-浮动中轴对半滑套，621-浮动中轴对锁轴位螺钉二，622-脚蹬，623-右曲柄套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面结合设计实施例附图进行详细说明。
附图1～40为自转折叠轮自行车的一实施例，本发明设计例效果为自转折叠轮直径由φ650mm折叠为φ310mm。其中附图5～11、15～17重点表现轮圈段结构，附图12～14重点表现轮圈连接装置，附图18～20重点表现支架结构，附图1～4、21～25重点表现前车轴装置，附图26～34重点表现后车轴装置，附图35～39重点表现浮动中轴装置，附图40重点表现后车轴装置、浮动中轴装置、浮动后横梁与车架连接状况。
自转折叠轮自行车的轮圈由若干偶数圆弧轮圈段组成，本发明例取偶数10，所述的轮圈段中间断开由焊接平封头铰接在一起仍被当做一个轮圈段，则轮子展开后轮圈段的中心角为360°/10＝36°，轮圈段轮胎圆弧长为650π/10＝204.1mm，轮胎外圆段弦长为200.86mm，也即意味着，折叠后链条浮动位置应在距离折叠轮中心100.43mm范围之外。
如图5～11、15～17，所述轮圈段1由免充气空心轮胎段11、轮圈弧段12、轮圈端部焊接封头13、定位螺钉15、轮圈中间焊接封头14组成。轮圈段1两端有端部焊接封头13，焊接封头13端部为半平面半弧面结构，端部半平面底直棱至转角保持架转销中心的垂直距离为封头座131的一半宽度W,端部圆弧半径R略大于封头座131的一半宽度W。本发明实施例选取封头座宽度为34mm，则W为17mm。封头半平面保障轮子展开后相邻封头端面紧密贴合，半弧面保障轮圈段折叠旋转时不受阻挡。
所述轮圈段1的端部焊接封头13由焊接封头座131、焊接封头板132及焊接封头套133组成，端部焊接封头13通过焊接等方式固定在轮圈弧段12的两端，焊接封头13必须在左右相对固定，即如果一端封头半弧面在左侧，则另一端封头半弧面在右侧。
为避免双剪刀叉外支架34左右移动时被轮圈段1顶住而卡死的现象，将所述轮圈段1从中间分成可以转动连接的两段，中间增加了一组轮圈焊接平封头14。平封头14包括单耳座平封头141、双耳座平封头142、连接销143及轮圈段卡簧144。两个相对的焊接平封头通过销轴143铰接，展开或折叠过程中可以围绕销轴向内对折。轮圈展开后两平封头的端面顶在一起。
所述中间焊接平封头14还包括焊接封头座二、焊接封头板二和焊接封头套二；所述的焊接封头座二、焊接封头板二和焊接封头套二与所述的焊接封头座131、焊接封头板132和焊接封头套133的区别在于：焊接封头座二、焊接封头板二和焊接封头套二的端面为平面结构；焊接封头座131和焊接封头座二都包括两个耳孔，所述的焊接封头座131的一个耳孔内设有螺纹，另一个耳孔为圆孔，所述的焊接封头座二的两个耳孔内没有螺纹，并通过连接销轴和卡簧连接。
所述免充气空心轮胎段11卡在轮圈弧段12的限位卡槽内，通过胎孔插进端部焊接封头的封头套132及中间焊接封头的封头套加以固定，端部焊接封头和中间焊接封头都避免了路面杂物进入胎孔。
如图12～14，所述轮圈连接装置2由转角保持架21、轮圈连接装置转销22、轮圈连接装置垫片23、轮圈连接装置螺母24及轮圈连接装置卡簧25组成。转角保持架21销孔轴线之间的夹角为360°/10＝36°。
使两转销角度始终保持为36°，由于轮圈段两端均为围绕夹角36°转销转动，进而保障轮圈段在展开与收缩的旋转过程中始终满足对车轮轴中心缩放的周向运动不受阻卡。
如图18～20、2、3、21、27～29，所述双剪刀叉支架3主要包括双板内支架31、单板外支架32、单板内支架33及双板外支架34相互铰接。单板夹在双板之间铰接。双板外支架34通过对锁轴位螺钉35与转角保持架21铰接，并通过其定位块341对轮圈展开后的转角保持架21侧面定位，防止转角保持架21左右偏斜，通过限制转角保持架21与轮圈封头的轮圈连接装置转销22不发生左右摆动，防止轮圈左右偏斜。内支架31、33内端孔均通过过盈配合固定双剪刀叉支架支撑销36，双剪刀叉支架支撑销36放入前车轴支架座411内的横向U型卡槽内，外部由前车轴支架座外套49进行周向限位。具体地，如图23、24、30、31，前车轴支架座411设有安放双剪刀叉支架支撑销36的横向U型卡槽和内支架板31、33旋转的纵向通槽，U型卡槽底部半径与支撑销一致，支撑销可在U型卡槽内转动。双剪刀叉支架支撑销36倒角棱边和前车轴支架座411外圆基本一致但不超过支架座外圆，纵向通槽宽度与内支架板31、33厚度相同或相当，保障支架板既可以转动，又不产生太多间隙。同样地，前车轴支架座外套49也设有与支架座相配的纵向槽，前车轴支架座外套49通过前车轴碟刹螺钉二48固定在前车轴支架座411上，限制着支架双剪刀叉支架支撑销36的周向位置。
所述的后车轴装置5与双剪刀叉支架3的连接方式同前车轴装置4与双剪刀叉支架3的连接方式相同。
如图2、3、27、28，所述的双剪刀叉支架3，其结构为非左右对称结构。双剪刀叉支架3中部围成平行四边形，可通过优化设计使其在轮圈段完全展开时平行四边形内边缘贴合为一体形成轮子的半径，并可在折叠时平行四边形内边缘也贴合在一起，对折叠位置进行限位。
所述二级剪刀叉支架3，其双板与单板内支架31、33在左右支架座内相对安装，在同一侧的支架座内为间隔安装，即安装后最终都保持左右外支架板为双板外支架34与转角保持架21连接。
如图13、20、21、29，所述的转角保持架21侧面与双板外支架34铰接的销孔，其中心距侧面的距离等于双板外支架34的端部圆弧半径Rw,使双板外支架34在旋转过程中始终抵住转角保持架21侧面，避免在轮圈折叠展开过程中转角保持架21产生左右倾斜，同时也使转角保持架21与双板外支架34连接更加紧凑稳定。
所述的与二级剪刀叉支架连接的前车轴支架座411，其内部装有两个前车轴圆滚柱410，圆滚柱在车轴轴套413外的双螺旋槽内运动，圆滚柱在螺旋槽内的运动带动左、右的前车轴支架座411在轴套413上左右相对移动。
所述车轴轴套413，包裹在车轴412外部，两端通过前车轴钢碗44、前车轴钢球43、前车轴锁紧珠挡42与车轴412联接。轴套413左端通过端槽与蝶刹固定盘47及蝶刹盘46相连。轴套端槽可接收由前车轴碟刹固定盘47内舌传递的扭矩。轴套外面左右各有两条螺旋槽。中部加工有圆周凸起，轴套中间的圆形凸起只是便于加工左右螺旋槽时从中部开始左右对称定位及组装或拆卸前后轴时防止轴套上的各件左右串动，解释说明：由于安装飞轮等原因轴套凸起的左右部分长度不一定相等。
如图25，所述车轴轴套413，外部螺旋槽为正反双螺旋槽结构，左右螺旋槽旋向相反，并从中部对称向左右两端延伸。优选为变螺旋槽结构，即轴套外端铣削加工为大升角螺旋槽4131，相接内部为小升角螺旋槽4132，变导程螺旋槽便于轮圈缩放时圆滚柱带动支架座左右移动阻力减小及完全展开后圆滚柱在螺旋槽内的楔紧自锁更加牢固。
如图25，本发明实施例设计轴套外径为φ30mm，则轴套展开周长c＝30π＝94.2mm，选取大螺旋槽升角为30°。由展开图可以看出，支架座圆滚柱移动的距离L为一个导程左右，即意味着轮圈转一圈左右即可完成展开或折叠。
如图21、29，所述的后车轴装置5比前车轴装置4增加了浮动左后横梁511、浮动右后横梁521及后车轴飞轮519。浮动左后横梁511通过后车轴轴承510及后车轴锁母58固定在后车轴支架座515台肩上，并随后车轴左支架座515一起左右移动；飞轮519通过螺纹拧紧在后车轴右支架座518外螺纹上，后车轴螺套520及后车轴锁母通过螺纹拧紧在后车轴右支架座518外螺纹上，浮动右后横梁521通过轴承、后车轴螺套520及后车轴锁母固定在后车轴右支架座518外螺纹上，并随后车轴右支架座518一起左右移动。
如图32～34，所述的浮动后横梁结构，其中后车轴浮动左后横梁511为直梁，后车轴浮动右后横梁521为内外倾斜梁，倾斜幅度e为飞轮厚度。
所述的浮动后横梁结构511，包括轴承套5111及后横梁5112，后横梁前端的轴承套上固定有滑板座5113。前后轴承套固定方向相反。后横梁前端通过浮动中轴轴承64与曲柄轴套61相连，后端通过后车轴轴承510与支架座515相连。
所述的浮动右后横梁结构521构件及连接方式与后车轴浮动左后横梁511结构相同。
如图35～39，为了链条及链盘适应轮圈段折叠宽度的变化，将中轴设计为浮动中轴装置6。浮动中轴装置6主要采用浮动中轴左半轴62，中间浮动中轴方芯轴616，浮动中轴右半轴614的滑动连接结构。左右半轴62各从内端部加工一条与浮动中轴方芯轴616匹配的纵向槽，纵向槽的根部加工成对称斜面。浮动中轴方芯轴616分别插入左右半轴62交叉成十字的纵向槽里。浮动中轴方芯轴616两端加工成能与纵向槽根部的斜面吻合的四面斜台6161，浮动中轴方芯轴616的相邻两侧分别加工有直键槽6162，直键槽6162一端不能铣通。在半轴62内端部与纵向槽中面垂直的方向再加工一纵向短槽621，通过浮动中轴螺钉617将浮动中轴钩头键615固定在短槽内，浮动中轴钩头键615的钩头插在浮动中轴方芯轴616的直键槽6162内，并可在直键槽内滑动，在左右半轴外移最远，方芯轴如向一侧偏移最多时钩头可以钩住直槽没铣通的末端，保障方芯轴始终不能与两半轴之一脱开。
所述的浮动中轴结构必须在浮动中轴立架连接套69内固定。将浮动中轴滚珠架611嵌入浮动中轴滚珠架套610内，浮动中轴滚珠架套610比浮动中轴滚珠架611略长。浮动中轴滚珠架套610紧密镶嵌在自行车的浮动中轴立架连接套69内，通过浮动中轴限位圆螺母68左右固定。浮动中轴限位圆螺母68内槽装有防尘浮动中轴橡胶圈67。浮动中轴滚珠架611保障左右半轴的顺利进出及进入后的正常旋转运动。
所述左右半轴62靠近外端的四方部位插入曲柄套61的四方孔内，通过浮动中轴圆螺母63与曲柄套61固定在一起，左右曲柄套61通过浮动中轴轴承64与浮动后横梁511及521相连，右曲柄套623上装有浮动中轴链盘612及浮动中轴护盘613。
所述浮动后横梁的前端轴承套5111上固定有滑板座5113，滑板座5113在后横梁上的固定角度α与后横梁和车立架的角度α一致。车立架上装有浮动中轴对半滑套620，左右浮动中轴滑板619通过铰接方式与滑板座5113及浮动中轴对半滑套620相连。
所述中轴浮动装置6，左右半轴之间相当于一个交叉的十字万向节连接，再配合浮动中轴滚珠架611，避免了浮动后横梁511带动左右半轴进入或外出的时候，可能因摩擦阻力及扭矩作用造成“卡死”现象。浮动中轴滑板619保证了浮动后横梁511左右移动的同步稳定性，进而保障左右半轴移动的同步稳定性，在起到扶正对中作用的同时，也避免了左右后横梁的变形。浮动中轴钩头键615避免了中间浮动中轴方芯轴616跑偏到一侧半轴而脱离另一半轴的现象。
本发明的浮动后横梁，与车立架、车后叉支点之间的连线形成一个稳定的三角形。尽管后横梁浮动，但依然保证各支点间的距离，所以车立梁及后上叉不会因为后横梁的浮动而产生车架变形。为了适应轮圈段横向折叠摆放变宽的变化，将前叉、后叉设计为加宽结构，前叉、后上叉内可容纳轮圈段横向折叠摆放的空间。另外，后车叉加宽设计注意骑行空间要求，比如如有必要设计成弧型或增大倾角，避免骑行过程中碰到脚后跟的现象。
在本发明实施例中，在保障构件足够强度空间尺寸的保守设计条件下，轮子展开直径φ650mm,折叠直径φ310mm，轮圈封头座宽度34mm，前轴长度312mm，后轴长度356mm，链条、飞轮、链盘在轮子展开时与车架中心的距离为47mm。
本发明的后车轴装置5的工作原理与前车轴装置4的相同，故不再赘述。
本发明的展开工作过程：当手握闸把推动自行车前进，车闸夹持器抱死安装在车轴左端的碟刹片46，碟刹片通过前车轴碟刹固定盘47内舌在车轴轴套413左端端槽内传递扭矩，让轴套413停止转动，依靠地面对轮胎段的摩擦力矩，首先使前车轴支架座411通过前车轴圆滚柱410在大升角螺旋槽内运动，带动其围绕轴套413螺旋转动，前车轴支架座411带动二级剪刀叉3左右交叉运动向中部靠近，双板外支架34推动角度保持架21向中间靠拢，解释说明：由于轮圈段分为可对折转动的两段，双板外支架34不会在左右运动过程中被轮圈段顶着卡死。当双剪刀叉支架3将所有轮圈段1推在一个圆周面上时，则轮圈焊接封头13的半平面紧密贴合，双剪刀叉支架3抱合在一起，形成轮子的完整半径部分，双板外支架34的定位块341顶住转角保持架21侧面，防止轮圈段1左右偏斜。同时前车轴支架座411内的前车轴圆滚柱410进入螺旋升角变小的螺旋槽内楔紧，通过楔紧摩擦力实现自锁，松开闸把即可骑行。骑行过程中的刹车只会让自锁加强，不会放松。
本发明的折叠工作过程：当手握闸把倒推自行车后退，车闸夹持器抱死安装在车轴左端的碟刹片46，碟刹片通过前车轴碟刹固定盘47内舌在车轴轴套413左端端槽内传递扭矩，让前后轴套413停止转动，依靠地面对轮胎段的反向摩擦力矩，首先使前车轴支架座411内的前车轴圆滚柱410在轴套螺旋槽内解锁，前车轴支架座411向外作反向螺旋转动，带动双剪刀叉支架3向左右移动，双板外支架34带动转角保持架21将轮圈段1两端分别向左右拉开，轮圈段1收缩。当双剪刀叉支架3中间围成的平行四边形内边缘贴合在一起时，轮圈段1横向收缩折叠到位。链条、链轮、浮动后横梁和浮动中轴一起外移让开横向轮圈。此时松开闸把，可以推拉自行车带着“轮圈团”滚动到任何地方存放。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
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