爬楼梯轮子、轮椅、拉杆箱、手推车和童车的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及具有爬楼梯功能的人力机具，尤其是涉及一种爬楼梯轮子及采用该轮子而具有爬楼梯功能的轮椅、拉杆箱、手推车和童车。
【背景技术】
[0002]目前我国的老年人、残疾人和病患者中有大量行动不便者，这些人构成了数量庞大的轮椅需求群体，巨大的需求促进了我国轮椅产业近年较快发展，电动轮椅及人力轮椅大量进入千家万户，提高了生活品质。然而，不论是电动轮椅还是人力轮椅都遇到上楼梯的难题，而现今国内大多数人仍居住在没有电梯的多层楼房内，上下楼靠楼梯，在一定程度上制约了轮椅的推广。为此，相关厂家投入大量人力物力研发具有爬楼梯功能的轮椅，目前有多款具有爬楼梯功能的电动轮椅面世，但价格昂贵；而具有爬楼梯功能的人力轮椅开发却很不理想，方案不少，但较成功的只有星轮结构的爬楼梯轮椅，不过此类轮椅存在很大缺陷，运动不平稳、冲击大，而且费力，所以使用极少，无法推广。与此相同的是拉杆箱、手推车和童车也日益普及到我们的生活中，出门旅游、购物、装卸货物和照顾幼童都离不开这些产品，但都存在不能上下楼梯的缺陷，为使用者带来极大的不便。
【发明内容】
[0003]为了解决上述技术中的不足，本实用新型的目的是提供一种爬楼梯轮子，使采用该轮子的轮椅、拉杆箱、手推车和童车具有优异的爬楼梯功能，并且运动平稳、冲击小且省力。
[0004]为了描述方便，在下述说明中对三维空间中楼梯梯步的立面和水平面，可用二维平面视图中的楼梯梯步的垂直线和水平线来描述，换句话说这两种表述是等价的；同样三维空间中楼梯梯步的立面和水平面的阳角交线，和二维平面视图中楼梯梯步的垂直线和水平线的交点的表述等价，并称此交点为梯步的交点；三维空间中轮盘和轮滑环的各圆面与二维平面视图中轮盘和轮滑环的各圆的两种表述等价。对轮盘和轮滑环而言，其投影是在使用状态下的投影，投影面都是以箱体或车体(架)的侧面所在平面为投影面。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型的爬楼梯轮子包括轮盘，轮滑环；爬楼梯轮子上的诸圆为同心圆；轮盘为圆盘；轮滑环是由两个对称的圆环形侧板，一个圆环形滑块组成的刚体；圆环形侧板投影为内外两个同心圆；轮滑环的投影与圆环形侧板的投影相同；圆环形滑块也为两个同心圆，其外圆的直径与圆环形侧板的外圆直径相等，其内圆的直径比轮盘的直径略大，这样使圆环形滑块的内圆面与轮盘的圆面相接触的弧段长度较短，从而降低摩擦，并且轮盘的半径大于圆环形侧板的内圆半径，确保轮滑环套在轮盘上，使轮滑环的圆环形侧板受到轮盘约束，起到导向的作用；圆环形滑块的厚度略大于轮盘对应处的厚度；圆环形滑块固连在两个圆环形侧板之间，构成轮滑环刚体，轮滑环的任一径向截面为“U”形，而“U”形的底边为圆环形滑块，两个侧边为两个圆环形侧板，形成一个环形槽；轮滑环套在轮盘之上，部分轮盘位于环形槽内，圆环形滑块的内圆与轮盘圆相适配，轮滑环上两个圆环形侧板的内侧与轮盘的两面相适配。轮滑环与轮盘能相对作顺、逆时针转动，换言之，轮滑环相对轮盘所作的顺时针转动，就是轮盘相对轮滑环的逆时针转动，反之亦然。
[0006]作为本实用新型的爬楼梯轮子的一种改进，爬楼梯轮子的轮滑环是由两个对称的圆环形侧板，至少三个滑轮组成的刚体，保持圆的最低要求；滑轮的宽度略大于轮盘对应处的厚度；每个滑轮均匀地固连在两个圆环形侧板靠其外圆之间，构成轮滑环刚体；所有滑轮的外公切圆的直径与轮盘的直径相等，并且轮盘的半径大于圆环形侧板的内圆半径，而所有滑轮的内公切圆的直径小于或等于圆环形侧板的外圆直径，不影响轮滑环的外边缘为圆的形状；轮滑环套在轮盘之上，滑轮与轮盘圆面相接触，轮滑环上两个圆环形侧板的内侧与轮盘的两面相适配；轮滑环与轮盘能相对作顺、逆时针转动。采用滑轮进一步减小摩擦。
[0007]作为本实用新型的爬楼梯轮子的另一种改进，爬楼梯轮子的轮盘的圆面与轮滑环的圆环形滑块的内圆面之间均匀装有多个圆柱滚珠和滚珠保持架；所有圆柱滚珠的外公切圆直径与轮盘直径相等，并且轮盘的半径大于圆环形侧板的内圆半径，而所有圆柱滚珠的内公切圆的直径与圆环形滑块内圆直径相等；轮滑环套在轮盘之上，圆柱滚珠的外公切圆与轮盘圆相适配，圆柱滚珠与轮盘圆面相接触，圆柱滚珠的内公切圆与圆环形滑块的内圆相适配，圆柱滚珠与圆环形滑块的内圆面相接触；轮滑环上两个圆环形侧板的内侧与轮盘的两面相适配；轮滑环与轮盘能相对作顺、逆时针转动。这是将上述两结构方案相结合，利用圆柱滚珠提高承载能力。
[0008]本实用新型的爬楼梯轮椅，包括轮椅架，车轮，刹车装置，及座靠等部分；轮椅架包括两个相互平行的侧面架，每个侧面架的前后各安装有一个车轮，后车轮与侧面架平行，座靠用柔性的织物绷在轮椅架上形成；爬楼梯轮椅的后车轮采用了上述三项中的任一项爬楼梯轮子，将爬楼梯轮子的轮盘固连在侧面架的后部，轮盘固定不动；爬楼梯轮子的轮滑环的圆心高度高于拟攀爬最高梯步的高度。在爬楼梯轮子与楼梯相接触时，轮滑环与楼梯梯步的交点接触位置低于轮滑环的圆心，轮滑环不会在梯步的立面上滚动，而只能以该交点为支撑，并且轮滑环与梯步交点的接触位置在上下楼梯的过程中保持不变，固定在爬楼梯轮椅上的轮盘绕轮滑环的圆心转动，同时整体又绕梯步交点反向转动，其运动合成的结果是斜向上或斜向下运动，从而完成上下楼梯。由于轮滑环上支撑轮盘的接触点到梯步的交点距离，和传统的轮椅轮子的轮轴到梯步的交点距离相比要小很多，因而在爬楼梯时阻力矩也要小很多，所以采用爬楼梯轮子的爬楼梯轮椅上下楼梯很省力。整个运动过程相当于是沿斜面滑动，运动平衡，无冲击。
[0009]作为本实用新型的爬楼梯轮椅的一种改进，爬楼梯轮椅的爬楼梯轮子的轮盘通过轴孔活动安装在侧面架后部的轮轴上，轮盘能绕轮轴转动；在轮盘的轴孔旁边与侧面架之间设置有一离合器，通过离合器的离合使轮盘能转动或被约束而固定不动。在爬楼梯时将离合器合上，使轮盘被约束而不能转动，这时相当于轮盘固定在车架的情况完全一样，具有爬楼梯的功能；而将离合器离开，则轮盘能绕轮轴转动，这可用在直线运动时，使爬楼梯轮子在直线运动中绕轮轴转动，轮盘的磨损均匀，从而多了一种选择。
[0010]本实用新型的爬楼梯手推车，包括手推车本体，两个车轮；手推车本体由车架和支架组成，而车架主要由两根相互平行的主杆，一根拉杆组成；爬楼梯手推车的车轮采用上述三项中的任一项爬楼梯轮子，将爬楼梯轮子的轮盘固连在车架的主杆的支座上，轮盘固定不动；爬楼梯轮子的轮滑环的圆心高度高于拟攀爬最高梯步的高度。爬楼梯手推车主要有购物车和搬运装卸车，同理，都具有优异的爬楼梯功能。
[0011]本实用新型的爬楼梯拉杆书包，包括车架，滚轮，拉杆；车架下部是书包支撑座；爬楼梯拉杆书包的滚轮采用了上述三项中的任一项爬楼梯轮子，将爬楼梯轮子的轮盘固连在车架的书包支撑座的侧面上，轮盘固定不动；爬楼梯轮子的轮滑环的圆心高度高于拟攀爬最尚梯步的尚度。
[0012]本实用新型的爬楼梯拉杆箱，包括箱体，滚轮，拉杆；箱体有两个相互平行的侧面，一个背面和一个与之平行的正面，一个底面和一个与之平行的顶面；爬楼梯拉杆箱的滚轮采用了上述三项中的任一项爬楼梯轮子，将爬楼梯轮子的轮盘固连在箱体的侧面上，轮盘固定不动；爬楼梯轮子的轮滑环的圆心高度高于拟攀爬最高梯步的高度。
[0013]本实用新型的爬楼梯童车，包括童车车架，车轮，刹车装置，及座靠和顶蓬等部分；前后各有两个车轮，童车车架包括两个相互平行的侧面架，每个侧面架的前后各安装有一个车轮，后车轮与侧面架平行，座靠和顶蓬用柔性的织物固定在童车车架上形成；爬楼梯童车的后车轮采用了上述三项中的任一项爬楼梯轮子，将爬楼梯轮子的轮盘固连在侧面架的后部支座上，轮盘固定不动；爬楼梯轮子的轮滑环的圆心高度高于拟攀爬最高梯步的高度。
[0014]本实用新型的爬楼梯轮子由轮盘上套轮滑环构成，轮滑环与轮盘能相对作顺、逆时针转动。将该爬楼梯轮子设置在轮椅、手推车、拉杆书包、拉杆箱及童车上，使这些机具具有爬楼梯功能。上下楼梯时，爬楼梯轮子上的轮滑环与梯步的水平面和立面的相交线接触，固定在机具上的轮盘将在轮滑环上绕其圆心