专利名称：爬楼车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及可在楼梯或户外台阶上行驶的车辆或装置。
通常爬楼车包括车架和星轮轮部件，星轮包括连接在车架上的支架与支架止带的若干个转动小轮。操作力(人力)拖拉车辆爬楼，这种施力方式很难用力学原理达到省力效果，操作较费力。
本实用新型提供一种操作力施力方式可以因力学原理而省力的爬楼车，使得操作省力。
为达到上述目的，本实用新型采取的方案是在爬楼车上设置顺序连接包括输出扭矩的主动件、传动部件、支架在内的有限个单元构成的操作机构，主动件含一连接车架的转动部件，利用功能原理较小操作力转动该部件施力，经传动使连接车架的支架一起转动爬楼。
两零部件孔轴(3)连接是指用轴(3)及二者之一或二带的轴(3)的支承孔将二者连接，使一个绕另一个上的定轴线转动。当支架和主动件的转动部件都与车架孔轴连接时，上述操作机构包含的单元为主动件、传动部件(含链、带、齿轮、蜗轮蜗杆、连杆、刚性传动之一)、支架，或这些单元中再增加棘轮。主动件是长摇柄(人力使之转动而施力)或底座固定在车架上的马达(电力转动其转轴而施力)。星轮支架所带的小轮限定为圆轮或本身具有星轮结构的子星轮。
当支架和作为主动件的长摇柄都和车架直接刚性连接时，上述操作机构包含的单元为长摇柄、刚性传动、支架。
本实用新型用小力控制大力，还使得车辆行驶平稳、可靠。
以下结合附图和实施例(简称例)对本实用新型作进一步说明。
图1，星轮构造图。图2，
图1的K向视图。图3，星轮爬楼运动学原理图。图4，星轮爬楼动力学原理图。图5，图7的K向视图。图6，图5K向视图顺时针旋转90度后的操作机构部分。图7，例1结构图。图8，例1操作机构力原理图。图9，例1力原理图。
图10，例2结构图。
图11，例3结构图。
图12，
图11的K向视图。
图13，例4、5的运动学原理图。
图14，例5K向图。
图15，例4结构图。
图16，例5结构图。
图17，例4力原理图。
图18，例5力原理图。
图19，例6结构图。图20，例6的力原理图。图21，
图19的I-I剖视图。图22，例7的力原理图。图23、例7的部分视图。图24，例1改进图。图25，例3改进图。图26，例4改进图。图27，例5改进图。图28，车架刚连的例1。图29，小轮(8)是子星轮的车。
图1，2是星轮结构，星轮(11)包括支架(14)、零或有限个小轮(8)及其轴(12)。交架(14)装配在车轴(3)上，轴(3)的中心线(简称轴线)与支架(14)表面交点E叫支架中心。以E为圆心的m个同心圆(19)上各分布着n个轴承孔(13)(m，n＝0，1，2…，图中m＝n＝2)。小轮(8)通过轴(12)、轴承孔(13)装配在支架(14)上，可在支架上定轴转动。这种星轮叫m级n分星轮。爬楼时支架(14)若不与楼梯面接触就叫直支架，若接触(
图1中GH弧为接触部分，叫廓线)且在梯面滚动就叫曲支架，由于仅靠曲支架也能在梯面滚动爬楼，小轮(8)不是绝对必要，故可以m＝n＝0，表示无小轮(8)。图3是星轮爬楼运动学原理图，支架(14)及两小轮(8)、(8’)的起始位置为小轮(8)、(8’)分别在C、D，支架的这种角位相记作(8)＝C、(8’)＝D。有两种方法，每法分两步爬楼梯(26)。第一种a，由(8)＝C、(8’)＝D，支架绕D顺时针转(顺转)到(8)＝V、(8’)＝D；b，支架顺转且右移至(8)＝F、(8’)＝V。第二种a，由(8)＝C、(8’)＝D，支架逆转且右移至(8)＝D、(8’)＝V；b，支架顺转且右移至(8)＝V、(8’)＝F。这两种方法分别叫单向转动式和双向转动式。图4是动力学原理。也分两种情况。一种是力F克服重力P。F＝PsinB，B为E点轨迹的切线方向角。楼梯(26)倾角为A。另一种是力矩M克服P对支撑点的矩。
图7、5、6、8、9是实施例1，操作机构由支架(14)、传动部件(31)、长摇柄(7)连接(图8)。此处传动部件(31)解释为刚性传动，即两个支架(14)和摇柄(7)直接相连，等同于同一刚体上的三个部分(图6)，此外车架(1)带用于支承车轴(3)的轴承孔(2)、托物架(15)。摇柄(7)和支架(14)可绕轴线(21)转动。整车力原理图见图9。图5，爬楼时人在后，车在前，左手扶车架(1)，使其始终有固定角位相，且前靠梯面。右手交替下按(逆转)、上抬(顺转)摇柄(7)，此转动经刚性传动使支架(14)双向转动式爬楼。摇柄(7)是长摇柄，即从把手至摇柄转轴(此处为轴线(21))的距离大于25厘米(最好大于40厘米)。星轮含两直径不相等的圆轮作小轮、小轮轴至轴(3)距离相等或不相等。
图10是实施例2，操作机构由支架(14)、链传动部件、摇柄(7)相连。力原理图仍是图8、9。链轮(4)、(5)分别用轴(3)、(10)和支架(14)、摇柄(7)相连。轴(10)由车架(1)上的轴承孔(9)支承。摇柄(7)绕轴承孔(9)的中心线定轴转动。力原理、操作方法均与例1相同。
图11、12是例3，操作机构由支架(14)、由杆(18)、(17)、(28)、(20)组成的四连杆传动部件、摇柄(7)相连。其中杆(17)、(20)、(28)分别和摇柄(7)、支架(14)、车架(1)相连。摇柄(7)的转动经连杆传动使支架(14)转动。例1、2、3的力原理、操作法相同。这种操作法简称单手操作。双向转动时，同一车轴(3)上的两支架(14)也可用轴(3)以外的杆(47)相连，只要杆(47)随支架转动时不被车架等阻挡(图6、14)。
图15例4，在例1、2、3的车架上轴线(21’)处安装车轴(3’)、星轮(11’)(最好是1级3分星轮)，双手操作一起压抬摇柄且推，载物重心最好靠近轴(3)，支架(14)双向转动，支架(14’)单向转动。轴(3)、(3’)距离的调节同例5。例5(
图16)操作机构是
图18，即在例1(或例2、3)的车架上轴线(21’)处的轴承孔(2’)内安装车轴(3’)、星轮(11’)，支架(14)、(14’)通过传动部件相连。此传动部件最好是S(整数)级连杆传动，每级四连杆的四根杆组成平行四边形(本例S＝2，两级四连杆分别为杆(29)、(30)、(36)、(37)和杆(29′)、(30′)、(36′)、(37′)其中杆(29)、(37)、(29’)等长且平行，杆(29)、(29’)分别和支架(14)、(14’)相连。故摇柄、传动部件、支架(14’)顺序连接。星轮(11)、(11’)最好是相同的星轮、且支架(14)和(14’)同角位相。车轴(3)、(3’)的距离最好可随楼梯调节。这里用和轴承孔(2’)相连的套筒(38)及紧固螺钉(39)来调节。操作时双手交替下按、上抬摇柄(简称为双手操作法)使两支架(14)、(14’)双向转动爬楼(
图13)。
图19、20、21是例6，操作机构是支架(14)、链传动部件、由带棘爪(22)的外圈(32)与内圈(23)组成的棘轮(33)、摇柄(7)相连。其中摇柄(7)和内圈(23)相连，外圈(32)和链轮(5)相连。支架(14)和链轮(4)相连。当摇柄(7)顺转时，内圈(23)和外圈(32)不相连、断开(叫棘轮断)；逆转时内、外圈相连、刚性传动(叫棘轮通)。此外支架(14)、由带棘爪(24)的内圈(34)与外圈(25)组成的棘轮(35)、车架(1)也相连。其中支架(14)和内圈(34)相连，车架(1)和外圈(25)相连。支架(14)顺转时棘轮(35)的内、外圈相连，逆转时断开。动态过程是摇柄(7)逆转时棘轮(33)通，棘轮(35)断，所以链轮(4)、(5)、支架(14)逆转，克服重力使车架上升。摇柄(7)顺转时棘轮(33)、(35)分别为断、通状态，摇柄(7)的顺转不能下传，因左手扶车架(1)，它的固定不变的角位相使支架(14)保留原有的角位相，不能转动。显然支架是单向转动式爬楼。如果在例6中每次逆转摇柄(7)都使支架(14)转到平衡位置，如图3中(8’)＝D，(8)＝V，则棘轮(35)可以不要，即支架(14)和车架(1)永远断开。例6也可仿例4、5带两根车轴(3)、(3′)，仿图26、27折叠车架。
上述各例轴线(21)上星轮的支架(14)也可同时经另一支路与含链、带、齿轮、蜗轮蜗杆、连杆之一的传动部件(31)、马达(16)顺序相连，这样改进后例6(图20)成为例7(图22)，结构见图23。马达(16)的动力由轴(10’)输出，经由链轮(4’)、(5’)、链条(6’)组成的传动部件传给支架(14)，作为辅助动力或主要动力。单手操作摇柄的例1、6、2、3可以改进为双手操作，只要将车架(1)上的托物架(15)设置在车轴(3)下方，因而车架重心在轴(3)下方，使托物架处于悬挂状态，车架(1)有稳定平衡，而无须手扶持。例5、例4也可以使托物架(15)处于悬挂状态。例1、3、4、5改进后各为图24、25、26、27。在图26、27已将车架改成可折叠，车架包括用3个铰(43)连接的杆(40)、(41)、(42)构成的三角形，车架(1)的两部分分别与杆(40)、(41)相连，杆(42)可拆下便车架的两部分折叠，杆(42)长度可调节以改变轴(3)，(3′)的距离。杆(37)通过铰链与车架(1)相连，因而均受拉力的杆(30)、(36)(30′)、(36′)可以用钢丝或绳代替。
例1、2、3改进型车托物架与车架相连，车架重心悬挂在支架中心的轴(3)下方，所以车架叫悬挂的。例1、2、3的车架(1)、托物架(15)也可都与支架(14)直接刚性连接，这样的车架叫刚连的(图28，车架刚连的例1)，此时车轴(3)与轴线(21)失去存在意义，摇柄长定义为把手到最近的小轮轴之距离。刚连、悬挂的车架稳定平衡在支架上，爬楼时不用手扶持，可以双手操作一起压抬且推摇柄使支架双向转动爬楼。星轮可以含2S(S＝1，2，3……图25S＝2，图28S＝1)个小轮。支架逆转时依次有S个小轮(图25为小轮(8′)、(8″)，图28为小轮(8′))支撑在渐次降低的S级梯上，顺转时另S个小轮依次支撑在渐次升高的S级梯上。一次逆顺转及右移支架爬升一级梯。当星轮含两小轮时两小轮直径最好不等，直径之和不大于30厘米，轮距(27)最好介于43～55厘米之间，摇柄长最好大于11分米，支架是拱形，不碰梯角，必要时可令摇柄支架可折叠。小轮(8)本身也可以有星轮结构，称为子星轮。例1的改进型(图24)星轮的两小轮(8)是圆轮，也可以改为两子星轮(11″)、(11′)，见图29。其中子星轮(11″)有支架(14″)、小轮(8″)、(8)，子星轮(11′)有支架(14′)、小轮(8)、(8′)。支架(14″)、(14′)用四连杆(各与支架(14″)、(14′)、(14)相连的杆(29)、(29′)、(36)及杆(30))相连。带有躺椅(作为托物架(15))的车架(1)悬挂在星轮支架(14)支承的车轴(3)上。双手操作一起下压且推摇柄(7)平动抬起支架(14′)至两小轮(8)、(8′)同时上登一级梯，然后上抬且推摇柄(7)平动抬起支架(14″)至小轮(8″)、(8)同时登上一级梯。
在楼梯、平地间的过渡，以图29为例说明，在楼梯行驶支架(14′)、(14″)总是平动，支架(14)改变转向时每侧有四个小轮支撑。图中设小轮(8′)、(8)已达上层楼地面，下压且推摇柄(7)，支架(14′)平动抬高小轮(8)登上并压在上级梯上，小轮(8′)悬空，3小轮支撑，随之上抬且推摇柄(7)时支架(14′)、(14″)转动至小轮(8″)悬空，小轮(8)、(8′)、(8)支撑，继续上抬且推摇柄(7)，支架(14″)平动拾起小轮(8″)、(8)登上上级梯。完全爬到上层楼地面时支架(14′)、(14″)转过角度为楼梯倾角。
下楼时各例运动方式完全相反，稍施拖力，重力作用下楼。若用压抬的力控制摇柄可减少冲击。
马达动力时(图7、15、16、23)，手扶车架上楼时推，下楼时拉。
权利要求1.一种爬楼车，包括车架、支架(14)上带有限个转动小轮的m级n分星轮(11)，其特征是该车还包括顺序连接主动件、传动部件、支架(14)在内的有限个单元构成的操作机构，主动件包括连接车架的转动部件，操作力使该部件转动，经传动部件传动使连接车架的支架(14)一起转动。
2.根据权利要求1所述的爬楼车，其特征是所述传动部件包含下列传动之一链、带、齿轮、蜗轮蜗杆、连杆、刚性传动，主动件包括和车架孔轴连接的长摇柄或底座固定连接在车架上的马达，马达转轴与车架孔轴连接，支架(14)和车架孔轴(3)连接，摇柄转轴至另一端把手处的距离大于25或40厘米。
3.根据权利要求2所述的爬楼车，其特征是操作机构的单元中还包括棘轮(33)，主动件包括长摇柄，只在长摇柄沿某个方向转动时支架(14)与之一起转动。
4.根据权利要求2所述的爬楼车，其特征是该车包括两个用轴(3)以外的杆(47)相连、绕车轴线(21)作定轴转动的支架(14)。
5.根据权利要求4所述的爬楼车，其特征是还包括支架(14’)上带有限个小轮的星轮(11’)，支架(14’)和车架孔轴(3′)连接。
6.根据权利要求5所述的爬楼车，其特征是主动件、传动部件、支架(14′)顺序连接，即主动件通过传动部件使支架(14)、(14′)一起转动，以及下列四者之一1′所述传动部件含整数级连杆传动；2′所述传动部件含两级四连杆；3′所述传动部件含两级分别为杆(29)、(30)、(36)、(37)和杆(29′)、(30′)、(36′)、(37)的四连杆，其中杆(29)、(29′)分别和支架(14)、(14′)相连，杆(37)通过铰链与车架相连；4′车架包括用3个铰(43)连接的杆(40)、(41)、(42)构成的三角形，车架(1)的两部分分别与杆(40)、(41)相连，杆(42)使车架的两部分折叠。
7.根据权利要求2、4或6所述的爬楼车，其特征是星轮(11)含两个轮轴至车轴(3)距离相等或不相等的小轮，且两小轮是直径不相等的圆轮。
8.根据权利要求2所述的爬楼车，其特征是星轮支架(14)带两个小轮，且两小轮是本身有星轮结构的子星轮，子星轮支架经传动部件相连。
9.根据权利要求1所述的爬楼车，其特征是所述传动部件是刚性传动，主动件是长摇柄，长摇柄、支架(14)均和车架刚性连接。
10.根据权利要求9所述的爬楼车，其特征是星轮支架(14)带两个小轮，直经之和不大于30厘米，轮距(27)介于43～55厘米之间，支架是拱形。
专利摘要一种操作省力的载重爬楼车，是在普通爬楼车车架上设置经传动和星轮支架相连的转轴(10)，用载重量10％的力手动往复转动且推连接轴(10)的长摇柄使星轮双向转动爬楼。车架相对摇柄处于上位时一手扶车架一手转摇柄；车架刚连支架或搁在两车轴上，及处于下位时悬挂在支架上都是双手转摇柄。传动含联轴器时星轮单向转动。双向转动星轮的小轮可以又有星轮结构。轴10也可用底座连接车架的马达驱动。
文档编号B62B5/02GK2238178SQ9524404
公开日1996年10月23日 申请日期1995年5月24日 优先权日1994年6月13日
发明者崔世泰 申请人:崔世泰