既可上台阶又可平地行驶的多用途轮胎及其使用方法与流程

本发明涉及一种多用途轮胎，尤其涉及一种含凸轮结构的最大直径可改变的、既可用于上台阶又能在平地上行驶的多用途轮胎及其使用方法。

背景技术：

轮胎是生活中常见的一种物品，它利用了滚动摩擦小的原理让车辆或是其它物体能够快速沿着直线路面移动。现阶段常见的轮胎结构均是一个完整的圆形，由轮辐和胎体组成，轮胎表面是由一个完整的圆形橡胶胎体包裹而成，这一结构使得物体在通过轮胎进行移动时能够保持平稳的运行，但是在面对方形的阶梯结构时，此类传统轮胎不具备攀爬能力。在行动不便的病人乘坐轮椅或是家长推着婴儿车面对阶梯时，上台阶成为一种障碍。基于此类情况，如何设计出一种既能够在直线平面上平稳运行，又能够轻松上台阶的轮胎成为了需求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种可供轮椅、婴儿车之类载具在平常使用之余，面对台阶时可轻松上台阶的多用途轮胎及其使用方法,该轮胎成对使用。通过轮胎圆心到轮胎外缘面半径尺寸的变化，降低载具上台阶的难度。同时在普通路面上行驶时轮胎的圆心到地面的距离近乎不变来平稳前进。

本发明所采用的技术方案是：

本发明既可上台阶又可平地行驶的多用途轮胎，包括刚性架、连接件、滚子、弹簧、轮辐和凸轮；所述的轮辐由一体成型的轴套和滑槽板组成；所述的滑槽板呈圆形，并与轴套同轴设置；滑槽板开设有沿轴套周向均布的n个滑槽，n＞10；所述的滑槽沿轴套径向布置；滑槽外端封闭设置，内端开放设置；滑槽板上设有一体成型且沿轴套周向均布的n个弹簧挂柱一，各弹簧挂柱一与滑槽在轴套周向上的位置一一对应；每个滑槽与一根连接件内端的弹簧挂柱二构成滑动副；连接件的弹簧挂柱二由滑槽外端的封闭面限位；每个连接件的弹簧挂柱二与轴套周向位置对应的弹簧挂柱一通过一根弹簧连接；所述的弹簧为拉簧；连接件的外端开设有轴线平行设置的销孔和螺纹孔；每个连接件的外端连接一个刚性架；刚性架内端的销孔与连接件外端的销孔通过销轴固定连接；刚性架内端的圆柱孔与连接件外端的螺纹孔通过螺栓和螺母固定连接；所述刚性架的外端设有一体成型的弧板，弧板上套置橡胶套；所述的销轴位于连接件与刚性架之间的轴段上通过轴承支承有滚子；凸轮与所有滚子均构成凸轮副，且凸轮和轴套位于滑槽板两侧；所述凸轮的作用廓面包括依次连接的推程段、远休止段和回程段；远休止段与推程段和回程段的连接面均为弧面；远休止段所夹弧度大于π；远休止段的中心轴线与轴套中心轴线重合；推程段和回程段均为内凹面。

所述滑槽的底部开放设置；所述的弹簧挂柱二与连接件一体成型，并由滑槽的底部嵌入滑槽中。

所述的弹簧挂柱二与连接件通过螺纹连接固定。

所述的滑槽板在每相邻两个滑槽之间位置开设减重槽口。

所述的推程段和回程段所夹弧度相等，且推程段和回程段的形状对称设置。

所述推程段和回程段的连接线位于轴套中心轴线下方。

当凸轮的远休止段直径小于200mm时，推程段和回程段的连接线位置与轴套中心轴线等高或高于轴套中心轴线。

所述的刚性架和橡胶套组成胎体。

该既可上台阶又可平地行驶的多用途轮胎的使用方法，具体如下：

将凸轮与载具固定，轮辐的轴套固定在转动轴上，转动轴通过轴承支承在载具上；推动或者拉动载具，在最底部的胎体与地面接触的摩擦力作用下，所有胎体、所有连接件、轮辐以及转动轴一起转动，使得滚子在凸轮的作用廓面滚动，载具前进或后退。滚子在凸轮的远休止段上运动时，连接件、滚子和胎体与轮辐中心之间的距离不变；滚子在凸轮的回程段上运动时，弹簧的拉力将连接件沿着轮辐的滑槽拉向轮辐中心，连接件进一步带动滚子和胎体，直到滚子和凸轮的回程段表面接触时，无法再向靠近轮辐中心方向运动，从而滚子紧贴凸轮的回程段表面，胎体外缘面与轮辐中心的距离逐渐变小；滚子在凸轮的推程段上运动时，连接件沿着轮辐的滑槽远离轮辐中心，并带动滚子和胎体，但弹簧的拉力使得滚子紧贴凸轮的推程段表面，胎体外缘面与轮辐中心的距离逐渐变大。

遇到台阶时，将凸轮的推程段和回程段对着台阶，向载具施加力，凸轮推程段和回程段处的胎体与台阶的边角发生接触，此时，最底部的胎体也会与地面或台阶面接触，两处胎体在摩擦力作用下以滚动的方式上台阶；由于凸轮和载具固定，在台阶上任何位置，凸轮的推程段和回程段始终对着台阶边角，在爬行每一级台阶的过程中始终重复第一级台阶爬行的过程。

本发明具有的有益效果：

(1)本发明可供轮椅、婴儿车之类载具在平地上使用，且采用凸轮和滚子结合的方式，保证爬台阶时无需进行任何变化操作，只需要像在平地上一样推动和拉动载具即可顺利带动载具上台阶。

(2)本发明在普通路面上行驶时轮胎的圆心到地面的距离近乎不变，使得轮胎在运动时运行轨迹稳定；本发明根据不同载具的设计要求可将凸轮设计成所需大小。

(3)本发明上台阶时相比传统轮胎翻转的角度更小，更稳定。

附图说明

图1为本发明轮胎的整体结构示意图；

图2为本发明中轮辐、弹簧、连接件和胎体的组装结构示意图；

图3为本发明中轮辐的结构示意图；

图4为图3的a-a剖视图；

图5为本发明中连接件、滚子和胎体的组装结构示意图；

图6为本发明上台阶时的示意图；

图中：1、刚性架，2、连接件，3、滚子，4、弹簧，5、轮辐，6、凸轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、2、3、4和5所示，既可上台阶又可平地行驶的多用途轮胎，包括刚性架1、连接件2、滚子3、弹簧4、轮辐5和凸轮6；轮辐5由一体成型的轴套和滑槽板组成；滑槽板呈圆形，并与轴套同轴设置；滑槽板开设有沿轴套周向均布的n个滑槽，n＝24；滑槽沿轴套径向布置；滑槽外端封闭设置，内端以及底部均开放设置；滑槽板上设有一体成型且沿轴套周向均布的n个弹簧挂柱一，各弹簧挂柱一与滑槽在轴套周向上的位置一一对应；本实施例中，滑槽板在每相邻两个滑槽之间位置开设减重槽口，减轻滑槽板的整体重量；每个滑槽与一根连接件2内端的弹簧挂柱二构成滑动副；弹簧挂柱二与连接件一体成型，或与连接件通过螺纹连接固定；连接件的弹簧挂柱二由滑槽外端的封闭面限位，本实施例中，连接件的弹簧挂柱二由滑槽的底部嵌入滑槽中；每个连接件的弹簧挂柱二与轴套周向位置对应的弹簧挂柱一通过一根弹簧4连接(弹簧一端挂在弹簧挂柱二上，另一端挂在弹簧挂柱一上)；弹簧4为拉簧；连接件的外端开设有轴线平行设置的销孔和螺纹孔；每个连接件的外端连接一个刚性架1；刚性架内端的销孔与连接件外端的销孔通过销轴固定连接；刚性架内端的圆柱孔与连接件外端的螺纹孔通过螺栓和螺母固定连接；刚性架外端设有一体成型的弧板，弧板上套置橡胶套；刚性架和橡胶套组成胎体。销轴位于连接件与刚性架之间的轴段上通过轴承支承有滚子3；凸轮6与所有滚子3均构成凸轮副，且凸轮6和轴套位于滑槽板两侧；凸轮6的作用廓面包括依次连接的推程段、远休止段和回程段；远休止段与推程段和回程段的连接面均为弧面，保证滚子过渡时运行平稳；远休止段所夹弧度大于π；远休止段的中心轴线与轴套中心轴线重合；推程段和回程段所夹弧度相等，且推程段和回程段的形状对称设置；推程段和回程段均为内凹面；优选地，推程段和回程段的连接线位于轴套中心轴线下方，但当凸轮的远休止段直径小于200mm时，需要根据实际情况，适当调高推程段和回程段的连接线位置，甚至也可使推程段和回程段的连接线位置高于轴套中心轴线。

如图6所示，该既可上台阶又可平地行驶的多用途轮胎的使用方法，具体如下：

将凸轮与载具固定，轮辐的轴套固定在转动轴上，转动轴通过轴承支承在载具上；推动或者拉动载具，在最底部的胎体与地面接触的摩擦力作用下，所有胎体、所有连接件、轮辐以及转动轴一起转动，使得滚子在凸轮的作用廓面滚动，载具前进或后退；在两个胎体与地面交换接触的过程中，存在一定的空隙，载具的中心会往下降一点，但只要保证相邻胎体的周向间距较小，载具重心在运动过程中颠簸不超过1mm，就不会对使用者产生任何的影响，载具能够保持水平平稳运行。滚子减小摩擦，增加了整体装置的耐久性；胎体与地面点接触进行滚动，胎体采用实心橡胶胎面，确保了耐久性。滚子在凸轮的远休止段上运动时，连接件、滚子和胎体与轮辐中心之间的距离不变；滚子在凸轮的回程段上运动时，弹簧的拉力将连接件沿着轮辐的滑槽拉向轮辐中心，连接件进一步带动滚子和胎体，直到滚子3和凸轮6的回程段表面接触时，无法再向靠近轮辐5中心方向运动，从而滚子紧贴凸轮的回程段表面，胎体外缘面与轮辐中心的距离逐渐变小；滚子在凸轮的推程段上运动时，连接件沿着轮辐的滑槽远离轮辐中心，并带动滚子和胎体，但弹簧的拉力使得滚子紧贴凸轮的推程段表面，胎体外缘面与轮辐中心的距离逐渐变大。

遇到台阶时，将凸轮6的推程段和回程段对着台阶，向载具施加力，凸轮6推程段和回程段处的胎体就能够与台阶的边角发生接触，此时，最底部的胎体也会与地面或台阶面接触，两处胎体在摩擦力作用下以滚动的方式上台阶；由于凸轮6和载具固定，在台阶上任何位置，凸轮6的推程段和回程段始终对着台阶边角，在爬行每一级台阶的过程中始终重复第一级台阶爬行的过程。本发明与台阶边角接触的胎体和最底部胎体之间的周向间距设为l1；传统轮胎上台阶时，与台阶边角的接触点和与地面或台阶面的接触点之间的周向间距设为l2；l1明显小于l2，因此，本发明上台阶时相比传统轮胎翻转的角度更小，更稳定。

我国室内和公共区域台阶均有国标，在规定范围内，本发明轮胎均可正常使用。