专利名称：转向系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种转向系统，特别是但并非唯一地涉及一种用于轮式运输工具或制品的转向系统，用以对所述运输工具的轮子进行转向控制。
在整个说明书中所提到的运输工具是由人力推动的而不是由动力驱动的，同时应看作包括所有具有轮子且可使之运动的制品。例如，可包括手推车，搬运车，购物手推车，独轮车，童车，轻便婴儿车，玩具车，拖车，篷车，小艇拖车，用于运输工具的轮式起重器，轮椅，轮床，病床，安装在一个轮式基座上的医用担架，工作平台，图书馆手推车以及其它具有多个轮子和／或小脚轮的类似制品。
在整个说明书中，所说的一个轮子或多个轮子应被看作包括一个或多个小脚轮或者起着小脚轮作用的轮子。
很多运输工具(如上面所定义的)具有多个轮子(如上面所定义的)，这些轮子被独立地安装在一个与该运输工具相关的轮轴上，从而各轮子可相对于该轮轴旋转，使得运输工具能够被移动，其中也包括围绕拐角的运动。在很多情况下，这些轮子是独立动作的。工作用手推车和购物手推车就是很好的例子。在很多情况下，当移动这种运输工具时，由于对轮轴或轮子的撞击或轻微的损坏会使某一特定的轮子不能正常的运转因而起着一个制动器的作用，这使得这种运输工具很难使用。另外，当令运输工具通过一个斜坡时，特别是一个横向的斜坡，运输工具将倾向于沿着斜坡行进。已经有很多满载的购物手推车向侧面滚下斜坡或在停车场滚向车行道上的例子的记录!这种运输工具还常常难以通过急转弯，特别是当周围空间很小时。这是由于轮子的相互独立的特性造成的一在轮子正确地沿轨道运动以便能恰当地转弯之前，必须进行一定的运动。
因此，本发明的主要目的是提供一种用于运输工具(如前面所定义的)的转向系统，以便能够利用轮子的转向系统。
考虑到上述目的及其它目的，本发明提供了一种运输工具(如前面所定义的)，它具有多个相互间隔开的轮子(如前面所定义的)，每个轮子借助于一个轮轴安装到该运输工具上，每个轮轴具有一个纵向轴线，每个轮子具有一个独立的轮轴；其配置方式为，每一轮轴围绕其纵向轴线的旋转将使得安装于其上的轮子改变相对于运输工具的方向，每个轮轴上具有一个安装于其上的从动装置，每个从动装置适于由一个传动装置驱动，从而一个轮轴的转动导致所有其它轮轴均围绕它们各自的纵向轴线旋转。
优选地，从动装置是一个齿轮。传动装置最好是一个齿轮系统。或者，传动装置可以是一个链传动或皮带传动。
有益的是，设有一个弹簧拉紧装置，以便保持传动装置与每个齿轮之间的适当接触。更优选的是，还设有一个定中心装置。
当传动装置是齿轮系统时，该齿轮系统最好包括一个与齿轮中的两个齿轮相啮合的中心齿轮，该中心齿轮借助于中间齿轮与其它齿轮啮合。优选地，与中心齿轮直接接触的两个齿轮位于运输工具的一端。通过利用中间齿轮，其它齿轮将使它们的轮轴沿与直接和中心齿轮啮合的齿轮相反的方向旋转。
优选的是，轮子被设置成一个前轮对和一个后轮对，前轮对具有它们自己的通过直接与中心齿轮啮合而被驱动的齿轮。或者，前轮对适于由链传动或皮带传动驱动，使得前轮对中的一个轮子的旋转导致前轮对中的另一个轮子变到相同的方向，而其它的轮子则沿相反的方向转动。
为了能够充分地理解本发明，现将以非限定性的例子的方式，仅描述包括本发明的主要特征的运输工具的转向系统的两个优选结构，所作的描述是参照附图进行的，其中
图1是第一个实施例的示意侧视图；图2是第二个实施例的示意俯视图；图3是图2的运输工具的示意前端视图；图4是本发明第三个实施例的示意俯视图5是本发明第四个实施例的示意俯视图；图6是图5所示实施例的一种变型的示意俯视图；以及图7是图5所示实施例的另一种变型的示意俯视图。
对于图1所示的实施例，图中示出了一个总的用标号10表示的运输工具。该运输工具具有一个主体12，它将被推动或者借助一个把手(图中未示出)来驱动，或者被加在运输工具上的载荷所驱动。主体12具有四个轮子16，它们基本上都是相同的，尽管这并非总是必须的。轮子16被设置成轮子16的一个前轮对18和轮子16的一个后轮对20。每一个轮子16借助于轮轴22被安装在运输工具10的主体12上，每一个轮轴22都是独立的。每一个轮子均由安装托架24安装到其轮轴22上，从而使得所有的轮子16都起着小脚轮的作用。每一个轮轴22上都牢固地安装有一个齿轮26，齿轮26优选地被安装在主体12的内部，尽管它也可以位于主体12的上方或下方。每一齿轮26并不直接与其它任何齿轮26相啮合。优选地是，每一个齿轮26是一个360°的全齿轮，从而轮轴22可旋转360°，因此使得每一个轮子16可沿任何一个方向前进。
在主体12内还借助轮轴30安装有一个中心齿轮28。同样，齿轮28也可位于主体12的内部，上方或下方。中心齿轮28直接与轮子16的前轮对18的每一个齿轮26相啮合。因而，前轮对18的至少一个轮子16的轮轴22的旋转将使相关齿轮26随轮轴22一起旋转。这将引起中心齿轮28旋转。因此，前轮对18的另一个轮子16的相应齿轮26也将旋转。借助于这种配置，两个前齿轮26的旋转将在同一个旋转方向上进行，因而前轮对18的每一个轮子16将指向同一个方向。如果两个前齿轮26是基本上相同的，前轮对18的轮子16都将以相同的角度指向同一个方向。
对于轮子16的后轮对18，齿轮26借助于中间齿轮32与中心齿轮28相啮合，其中，中间齿轮32也是通过轮轴34可旋转地安装于主体12之内、之上或其上方的。因此，中心齿轮28的旋转将使中间齿轮32旋转，而这将导致轮子16的后轮对20的齿轮26沿与轮子16的前轮对18的齿轮26相反的方向旋转。
因此，在中心齿轮28旋转时，轮子16的后轮对20的齿轮26将沿与轮子16的前轮对18的齿轮26相反的方向旋转。这样，轮子16的后轮对20将一起沿与轮子16的前轮对18相反的方向运动。因此，如果轮子16的前轮对18向左转时，轮子16的后轮对20将向右转。
优选的是，齿轮26是相同的，从而轮子16的前轮对18和轮子16的后轮对20的角转运动的范围是一样的。齿轮32可以不同于齿轮26，但各齿轮32则应当是彼此相同的。
这样，当向把手上施加一个向左的力时，轮子16的前轮对18将向左转，而轮子16的后轮对20将向右运动。这使得主体12可以很容易地-常常是围绕其中心(垂直)轴线地转弯。
齿轮26优选地为一360°的齿轮，尽管如果需要时，它们也可以是一个圆的一部分。中心齿轮28也可以是一个360°的全齿轮，但是，它也可以是多个齿轮段一对于每个轮子16或每一对轮子18，20有一个齿轮段。
因此，这就提供了一种四轮转向系统。同时应当指出的是，该系统也可用于传统的小脚轮的运动，在这种情况下，轮子16可以旋转360°。但是，由于通过齿轮系统使轮子内在地相联，不可能使任何一个轮子16产生不协调。因此，可采用大直径的轮子16。此外，由于各轮子16总是正确地排列成行的，所以重心总是在轮子16之间，同时在重心和每一个轮子16之间都具有足够的距离，从而即使在主体12较小时，运输工具仍然相当稳定。此外，由于轮子16是对准的，主体12很难沿着横向于轮子16的方向运动。因此，如果轮子16沿前-后方向(如图所示)排列成行，就很难向侧向移动主体12。这与通常的小脚轮有很大的不同，在小脚轮的情况下，一个横向力将会转动至少在一端处的小脚轮，以使装有小脚轮的物体移动。
现在参看图2和图3所示的实施例，其操作方式类似于图1所示的实施例。对于图2和图3所示的实施例，类似的部件以相似的标号标出，但在其前面多加上一个数字1。
参见附图，其中表示出一个运输工具110，它具有一个主体112。设有一个把手114，用于移动运输工具110并对其进行转向控制。主体112具有四个轮子116，它们基本上都是相同的，尽管并非必须总是如此。轮子116被设置成轮子116的一个前轮对118和轮子116的一个后轮对120。每一个轮子借助于一个基本上水平的轮轴122被安装到运输工具110的主体112上，每个轮轴122都是独立的。每个轮子116由一连杆124连接到轮轴122上，从而轮子116起着一个小脚轮的作用。每一个轮轴122都牢固地安装在一个齿轮126上，齿轮126优选地由一个销123被安装在主体112之内，但是它也可以被安装于主体112之上或之下。同样，每个齿轮126不与任何其它的齿轮126直接啮合。每个齿轮126可以是一个360°的齿轮，或者也可以仅是一个齿轮段。每个齿轮126由一个销123安装于主体112之内。
同样，一个中心齿轮128借助一个轮轴130安装在主体112内。同时，中心齿轮128可位于主体112之内、之上或之下。中心齿轮128直接与轮子116的前轮对118的两个齿轮126啮合。因此，轮子116的前轮对118中一个轮子116的运动将导致轮轴122转动，从而转动相关的齿轮126。这将引起中心齿轮128的旋转。因而，前轮对118的另一个轮子116的齿轮126也将旋转。通过上述配置，两个前齿轮126的旋转将沿相同的旋转方向，因而轮子116的前轮对118的每一个轮子116将指向相同的方向。如果两个前齿轮126是基本上相同的，则前轮对118的轮子116都将以相同的角度指向同一个方向。
对于轮子116的后轮对120，齿轮126借助于中间齿轮132与中心齿轮128啮合，中间齿轮132同样也借助轮轴124可旋转地安装于主体112的内部、之上或其上方。因而，中心齿轮128的旋转将使中间齿轮132旋转，这将导致轮子116的后轮对120的齿轮126沿与轮子116的前轮对118的齿轮126相反的方向旋转。因此，在中心齿轮128旋转时，在轮子116的后轮对120中的齿轮126将沿与轮子116的前轮对118的齿轮126相反的方向旋转。利用这种方式，轮子116的后轮对120将一同沿与轮子116的前轮对118相反的方向运动。从而，如果轮子116的前轮对118向左转，则轮子116的后轮对120将向右转。
优选的是，各齿轮126是一样的，从而轮子116的前轮对118和轮子116的后轮对120两者的角转运动的范围将是相同的。但是，也可优选地使轮子116的后轮对120的齿轮126不同于轮子116的前轮对118的齿轮126。这样，在沿一个由图2的箭头所指示的方向向把手114施加作用力时，轮子116的前轮对118将向左转，如靠近每个轮子116的箭头所指示的那样。轮子116的后轮对120将以不同的比例沿其箭头的方向向右运动。
对于这个实施例，轮子116可以是更加传统的轮子，因此可具有略大的直径。这意味着，其角运动将受到限制，因为在轮子116以较大的角度运动时，由于轮子116位于主体112的旁边，轮子116将会碰到主体112。为此，齿轮126，132和128可以是齿轮段。在这种情况下，齿轮128可以有两个或四个齿轮段。这对于轮子116相对于主体112具有最大的运动量来说已经足够了。
优选的是，设有一个对中心装置136。它可以是一种根据我们早期的专利所描述的装置，该专利申请号为PP0590，其内容在这里被引用为参考文献。或者，它可以是一个基本上为“H”形的装置137，具有一个位于H内且在中心齿轮128上的突起139。中心齿轮128的旋转使得突起与H装置137接触，从而引起它围绕其安装件运动。设有一个弹簧141以将H装置137、从而也就是突起139、因此也就是中心齿轮128偏压向所示中心位置。
图4所示的实施例的操作方式在很大程度上与图1所示的实施例相同。对于图4所示的实施例，类似的部件被冠以类似的标号，但在图1所示标号的前面加上一个数字2。
总的用标号210表示的运输工具具有一个主体212。设有四个轮子216，它们被设置成一个前轮对218和一个后轮对220，如图1中的实施例那样。
在这种情况下，主体212和超市中的购物手推车大致相同，因此希望是可以堆叠的。轮子216因此是小脚轮，尽管从前面的描述中可以清楚地看出，可以采用任何形式的轮子。同样，每个轮子216都被安装在一个轮轴222上，轮轴222上安装有一个齿轮226。优选的是，各齿轮226是一样的，从而角度变化的程度是恒定的。
可操作地连接齿轮226的是一个连续的链条或传动带228。如果采用传动带228，则它将是一个两面带齿的皮带。优选地，采用至少一个空转链轮240以便保持链条或皮带238的连续性，图中示出了采用两个空转链轮。空转链轮240被可旋转地安装在主体212内。有益的是，在链轮240之间设置了一个弹簧拉紧装置242，以便将链条或皮带238维持在恒定的张力下。由于如238这样的链条或皮带会随温度变化而被拉伸或改变其长度，弹簧拉紧装置242将保持链条或皮带238与齿轮226之间的接触的恒定性。
和图1中的实施例的情况一样，一个轮子216改变其相对于主体212的方向的运动将会导致其齿轮226也随轮轴222转动。因而，这将引起皮带或链条238的运动。因此，这将驱动所有其它的齿轮226，从而使所有的轮子216改变方向。因而，例如，如果前轮218向右运动，后轮220将向左运动。
这种设置形式最适合于超市手购物推车或类似的运输工具，因为这种设置使得可以嵌入超市手推车的常见框架内而不影响其堆叠性能，也不影响其相互堆叠在一起并以一列“车队”的方式移动的能力。这是由于像常见的超市手推车那样，在框架212内设有基本上敞开的区域244的缘故。
尽管在每个实施例中示出了四个轮子，但有关的轮子自然可以是两个或任何大于2的数目。
作为代替齿轮的一个方案，可以采用滚轮，在外力的作用下，例如利用弹簧，使之摩擦配合。
此外，可以采用皮带／链传动和齿轮的组合。这可能特别适合于图1所示的实施例以及图2和图3所示的实施例中的后轮对20以及120。作为一种替代方案，通过图4所示实施例中的空转链轮240，后轮对220的齿轮216可以可操作地接合空转链轮240而不是被链条或皮带238所驱动。
图5的实施例类似于其它上述实施例，因此类似的部件被赋予类似的参考标号，但在其前面加上有关数字3。
图5的实施例类似于图2和图3的实施例。
观察附图，其中示出了一个具有一个主体312的运输工具310。设有一个把手314，以使运输工具310能够运动和转向。主体312具有四个轮子316，它们都基本上相同，尽管这并非总是必须如此。轮子316被设置成轮子316的一个前轮对318和轮子316的一个后轮对320。每一个轮子316借助于一个基本上水平的轮轴322安装到运输工具310的主体312上，每个轮轴322都是独立的。每个轮子316直接安装在其轮轴322上，而每一轮轴322具有一个整体的枢转构件325，该枢转构件由枢轴327可枢转地安装在主体312上。轮子316的后轮对320的齿轮326直接啮合轮子316的前轮对318的齿轮326。如图所示，每个齿轮326可以是一个360°的齿轮，或者可以仅是一个齿轮段。
轮子316的前轮对318的配置是轮子316的后轮对320的配置的镜像。因此，当一个前轮向右转时，相应的后轮将向左转。
从而，所有的轮子316将正确地取向，用于轮子316的前轮对318的枢转构件325具有一个前部331，它在其端部具有一个与一个空转齿轮335啮合的另一齿轮段333。
因此，如果在把手314上施加一个作用力，将运输工具310转向右侧，则车头前轮316将向右转。这将导致枢转构件325绕枢轴327转动，从而使齿轮326运动，而且另一齿轮333会使空转齿轮335令另外一个另一齿轮333运动，从而轮子316的前轮对318向右转，而轮子316的后轮对320向左转。利用空转齿轮335，使运输工具310的左侧和右侧同步地动作。
图6的实施例基本上和图5的实施例相同，不同之处在于，这里采用全齿轮426，同时枢转构件425变短，并且在前后都一样。这使得如果需要的话，轮子416可旋转360°。如图所示，轮子416可安装在主体412之下。
类似地，图7是利用齿轮526和枢转构件525的图5和图6特征的有效结合。在本质上，其操作和图5的操作相同。但是如果需要的话，齿轮可以是360°的全齿轮，轮子526可以旋转360°。
如前面已经提到的，对于某些实施例(例如，当轮子的角运动受到限制时)，后轮对可以具有一个不同于前轮对的比例，从而后轮对的角度变化程度不同于前轮对的角度变化程度。
尽管在前面的说明中已描述了包含有本发明基本特征的运输工具的优选结构，但应当理解，对于熟悉本领域的人员来说，可以在不超出本发明的范围的前提下对设计或结构的细节作出各种变化。
应当理解，这里所公开的和所定义的本发明的范围包括前面所提到的或从说明书的正文或附图中可明显看出的两种或更多种特征的各种组合。所有这些不同的组合构成本发明的各种可供选择的方案。
同时应当理解，这里所用的术语“包含”或其语法上的派生词，等同于术语“包括”，它意味着并不排除其它部件或特征的存在。
权利要求
1．一种运输工具(如前面所定义的)，具有多个间隔开的轮子(如前面所定义的)，每个轮子借助于一个轮轴安装到该运输工具上，每个轮子具有一个独立的轮轴，每一轮轴具有一个纵向轴线；其配置方式为，每一轮轴围绕其纵向轴线的旋转将导致安装于其上的轮子相对于运输工具改变方向，每一轮轴具有一个安装于其上的从动装置，每一从动装置适于被一个传动装置所驱动，从而一个轮轴的旋转使所有其它的轮轴也围绕其纵向轴线旋转。
2．如权利要求2所述的运输工具，进一步包括一个弹簧拉紧装置，以便保持传动装置与每个从动装置之间的适当的接触。
3．如权利要求1或2所述的运输工具，进一步包括一个对中心装置。
4．如权利要求1至3中的任何一项所述的运输工具，其特征为，从动装置是一个从动齿轮。
5．如权利要求1至4中的任何一项所述的运输工具，其特征为，传动装置是一个传动齿轮系统。
6．如权利要求5所述的运输工具，其特征为，传动齿轮系统包括一个中心齿轮，该中心齿轮与从动齿轮中的两个啮合，同时该中心齿轮借助于中间齿轮与其它从动齿轮啮合。
7．如权利要求6所述的运输工具，其特征为，直接与中心齿轮接触的两个从动齿轮位于运输工具的一端。
8．如权利要求6或7所述的运输工具，其特征为，轮子被设置成一个前轮对和一个后轮对，前轮对的从动齿轮通过与中心齿轮直接啮合而被驱动。
9．如权利要求1至4中的任何一项所述的运输工具，其特征为，传动装置是一个链条或一个皮带传动装置。
10．如权利要求10所述的运输工具，其特征为，轮子被设置成一个前轮对和一个后轮对。
11．如权利要求10中的任何一项所述的运输工具，其特征为，前轮对适于被一链条或皮带传动装置所驱动，从而前轮对中的一个轮子的转动将导致前轮对中的前提轮子沿相同的方向转动，后轮对中的每一个轮子沿相反的方向转动。
12．如权利要求6至8中的任何一项所述的运输工具，其特征为，每一个从动齿轮是一个齿轮段。
13．如权利要求1至12中的任何一项所述的运输工具，其特征为，每一个轮轴是基本上垂直的。
14．如权利要求1至3中的任何一项所述的运输工具，其特征为，每个轮轴是基本上水平的。
15．如权利要求14所述的运输工具，其特征为，从动装置是一个从动齿轮段。
16．如权利要求15所述的运输工具，其特征为，从动齿轮段由一个枢转构件安装到其轮轴上，从动齿轮段位于枢转构件的第一端部。
17．如权利要求16所述的运输工具，其特征为，每一个枢转构件被可枢转地安装在运输工具沿其长度的中间部位上。
18．如权利要求15至17中的任何一项所述的运输工具，其特征为，轮子被设置成一个前轮对和一个后轮对。
19．如权利要求18所述的运输工具，其特征为，前轮对的从动齿轮段由一个空转齿轮可操作地连接。
20．如权利要求19所述的运输工具，其特征为，用于前轮对的每一个轮子的枢转构件具有一个前部，其上装有从动齿轮段。
21．如权利要求18至20中的任何一项所述的运输工具，其特征为，用于前轮对的每个枢转构件具有一个向后延伸的部分，每一个向后延伸的部分具有一个后端，其上装有一个另一从动齿轮段。
22．如权利要求21所述的运输工具，其特征为，每个另一从动齿轮段可操作地连接到后轮对的各个从动齿轮段上。
23．如权利要求19所述的运输工具，其特征为，空转齿轮具有两个沿直径相对的齿轮段。
24．一种运输工具(如前面所定义的)，基本上如前面参考附图所描述的那样。
全文摘要
一种运输工具(10),它具有多个间隔开的轮子(16),每个轮子(16)借助一个轮轴(22)安装到运输工具(10)上,每个轮子(16)具有一个独立的轮轴(22),每个轮轴具有一个纵向轴线;其配置方式为,一个轮轴(22)围绕其纵向轴线的旋转将致使安装于其上的轮子(16)改变相对于运输工具(10)的方向,每个轮轴(22)具有一个安装于其上的从动装置(26),每一从动装置(26)适于被一个传动装置(28,32)驱动,从而一个轮轴(22)的转动导致所有其它的轮轴(22)也围绕其纵向轴线旋转。
文档编号G01N33/00GK1291951SQ99803327
公开日2001年4月18日 申请日期1999年2月23日 优先权日1998年2月26日
发明者艾伦·莱斯利·比德韦尔 申请人:Igc(澳大利亚)股份有限公司