爬楼梯机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种爬楼梯机构，包括:沿前进方向滚动的至少一组变形滚轮部，用于连接支撑变形滚轮部的主轴，以及位于主轴上匹配驱动变形滚轮部变形的至少一组驱动连接部,主轴包括力源控制单元，力源控制单元经由驱动连接部与变形滚轮部相连接以驱动变形滚轮部在滚轮状和风扇叶状之间转换。本实用新型能够提供一种爬楼梯机构，通过人力驱动力源控制单元的绕线杆旋转，可以传递动力拉扯和回放双股钢丝，从而使得法兰盘在主轴上来回滑动，当朝力源控制单元方向滑动时，与法兰盘连接的变形滚轮部外形收拢为滚轮状，可以沿前进地面滚动。当朝力源控制单元反方向滑动时，与法兰盘连接的变形滚轮部外形展开为风扇叶状，可以攀爬楼梯。基于变形滚轮部的外形改变既可完成特定工作需求，而且圆弧杆的圆弧可以有效降低爬楼梯时的震荡，每转动一圈，可攀爬四级阶梯，使其具有操作简单、体积小巧、装拆方便、攀爬稳定、攀爬效率高等优点。
【专利说明】爬楼梯机构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种爬楼梯机构，具体涉及一种可转换滚轮形状的爬楼梯机构。【背景技术】
[0002]现有爬楼梯机构主要分为轮组式和履带式两种。其中轮组式爬楼梯装置按轮组中使用小轮的个数可分为两轮组式、三轮组式以及四轮组式。单轮组式结构稳定性较差，在爬楼过程中需要有人协助才能保证重心的稳定；而双轮组式虽能实现自主爬楼，但由于其体积庞大且偏重，影响了它的使用范围。履带式重量大、运动不够灵活、爬楼时在楼梯边缘造成巨大的压力，对楼梯有一定的损坏；且平地使用所受阻力较大，而且转弯不方便；价格昂贵这些问题限制了其在日常生活中的推广使用。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种可转换滚轮形状的爬楼梯机构。
[0004]本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0005]一种爬楼梯机构，具有这样的特征，包括:沿前进方向滚动的至少一组变形滚轮部；用于连接支撑变形滚轮部的主轴以及位于主轴上匹配驱动变形滚轮部变形的至少一组驱动连接部，主轴包括力源控制单元，力源控制单元经由驱动连接部与变形滚轮部相连接以驱动变形滚轮部在滚轮状和风扇叶状之间进行转换，变形滚轮部包括设有多个凸起的轮毂以及沿轮毂外边缘径向设置的多个四连杆机构，四连杆机构包含旋转连接的两根直杆以及沿地面滚动的圆弧杆，并连接相邻两个凸起，圆弧杆包括圆弧以及设于圆弧内侧的弧杆，圆弧的一端部与其中一根凸起相连接，圆弧的另一端部经由两根直杆与另一根相邻的凸起相连接，弧杆连于所述两根直杆的连接处；驱动连接部分别连接在多个四连杆机构和力源控制单元之间，包括万向节、连杆、套设在主轴上的法兰盘以及连接件，万向节的一端连接在两根直杆的连接处，万向节的另一端经由连杆与法兰盘相连接，连接件经由所述法兰盘与所述主轴的一端相连接，连接件的另一端连接所述力源控制单元。
[0006]进一步，在本实用新型的爬楼梯机构中，还可以具有这样的特征:力源控制单元包括齿轮副、与齿轮副轴连接的绕线杆以及处于原始状态的弹性元件，其中，绕线杆的两端分别与连接件相连以卷收连接件从而带动法兰盘在主轴上朝力源控制单元方向移动，弹性元件位于法兰盘与主轴的轴肩之间以反向带动法兰盘在主轴上移动。
[0007]进一步，在本实用新型的爬楼梯机构中，还可以具有这样的特征:主轴还包括位于法兰盘与主轴的轴肩之间的第一主轴孔以及靠近变形滚轮部内侧的第二主轴孔，连接件为双股钢丝，包括:第一双股钢丝和第二双股钢丝；法兰盘套入主轴内，包括第一法兰孔、第二法兰孔、第三法兰孔和第四法兰孔，第一双股钢丝连接所述绕线杆的一端，经由第一主轴孔后分别穿过第一法兰孔、第二法兰孔并固定在法兰盘的一侧，第二双股钢丝连接所述绕线杆的另一端，横穿主轴后经由第二主轴孔反向分别穿过第三法兰孔和第四法兰孔并固定在法兰盘另一侧。[0008]进一步，在本实用新型的爬楼梯机构中，还可以具有这样的特征:力源控制单元还包括用于锁止绕线杆的限位轴。
[0009]进一步，在本实用新型的爬楼梯机构中，还可以具有这样的特征:变形滚轮部为四个四连杆机构，相邻的两根凸起为四组。
[0010]进一步，在本实用新型的爬楼梯机构中，还可以具有这样的特征:凸起为铆钉。
[0011]进一步，在本实用新型的爬楼梯机构中，还可以具有这样的特征:两根直杆的连接处为两根直杆相连接的顶端。
[0012]进一步，在本实用新型的爬楼梯机构中，还可以具有这样的特征:弧杆设置在圆弧的内侧中点位置。
[0013]进一步，在本实用新型的爬楼梯机构中，还可以具有这样的特征:弧杆的顶端与两根直杆的连接处相连接。
[0014]进一步，在本实用新型的爬楼梯机构中，还可以具有这样的特征:圆弧的一侧设有圆弧孔，圆弧孔轴连接小滚轮。
[0015]实用新型作用与效果
[0016]根据本新型所涉及的可转换滚轮形状的爬楼梯机构，因为通过人力驱动力源控制单元的绕线杆旋转，可以传递动力拉扯和回放双股钢丝，从而使得法兰盘在主轴上来回滑动，当朝力源控制单元方向滑动时，与法兰盘连接的变形滚轮部外形收拢为滚轮状，此时四个圆弧杆变形为滚轮边缘，可以沿前进地面滚动。当朝力源控制单元反方向滑动时，与法兰盘连接的变形滚轮部外形展开为风扇叶状，此时多个圆弧杆沿连接轮毂的铆钉方向相四周展开，可以攀爬楼梯。所以，本实用新型能够通过一种爬楼梯机构，基于变形滚轮部的外形改变既可完成特定工作需求，而且圆弧杆的圆弧可以有效降低爬楼梯时的震荡，每转动一圈，可攀爬四级阶梯，使其具有操作简单、体积小巧、装拆方便、攀爬稳定、攀爬效率高等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的实施例中爬楼梯机构的结构示意图；
[0018]图2是本实用新型的实施例中变形滚轮部为扇形叶状的结构示意图；
[0019]图3是本实用新型的实施例中圆弧杆的圆弧上孔的布置图；
[0020]图4是本实用新型的实施例中爬楼梯机构中双股钢丝连接驱动的结构示意图；
[0021]图5是本实用新型的实施例中法兰盘上孔的布置图；
[0022]图6是本实用新型的实施例中力源控制单元的锁止装置的布置图；以及
[0023]图7是本实用新型的实施例中变形滚轮部为滚轮状的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本发明。
[0025]图1是本实用新型的实施例中爬楼梯机构的结构示意图。
[0026]如图1所示，在本实施例中，一种爬楼梯机构100，包括:两组变形滚轮部1、主轴2以及两组驱动连接部3。[0027]两组变形滚轮部I位于主轴两端，驱动连接部3连接在主轴2和两组变形滚轮部I之间，该主轴2包括力源控制单元4，由力源控制单元4引导驱动连接部3做出收拢和松弛状态，从而力传导使得变形滚轮部I变形，具体形状为爬楼梯的扇形叶状或平地滚动的滚轮状。
[0028]变形滚轮部1，沿前进方向滚动，位于主轴2的承轴两端并由主轴2支撑，形成稳定的车轮结构。
[0029]图2是本实用新型的实施例中变形滚轮部为扇形叶状的结构示意图。
[0030]如图1-2所示，在本实施例中，变形滚轮部I包括:轮毂5和四个四连杆机构，四个四连杆机构设置在沿轮毂5的外边缘径向上。
[0031]轮毂5的外边缘径向上均匀设有四组两两相邻的凸起7，该凸起7在本实施例中为铆钉。
[0032]四连杆机构，包括:旋转连接的两根直杆6、沿地面滚动的圆弧杆8。
[0033]两根直杆6、圆弧杆8连接配合轮毂5上相邻的两个铆钉一起做运动轨迹唯一的四连杆运动，使得变形滚轮部I作出张开和或闭合动作。
[0034]图3是本实用新型的实施例中圆弧杆的圆弧上孔的布置图。
[0035]如图3所示，圆弧杆8包括圆弧、设于圆弧内侧的弧杆以及设于圆弧的弧侧上的圆弧孔26，圆弧的一端部与其中一个铆钉相连接，圆弧的另一端部经由两根直杆6与另一个相邻的铆钉相连接，弧杆连于两根直杆6的连接处。在本实施例中，两根直杆的连接处为两根直杆相连接的顶端，弧杆设置在所述圆弧的内侧中点位置。圆弧孔26用于设置轴连接的小滑轮，使得圆弧杆8在完全张开的状态下，在减少对圆弧摩擦的同时，亦可助力向前滑动，为平地与楼梯的运动起到了一定的过渡作用。
[0036]图4是本实用新型的实施例中爬楼梯机构中双股钢丝连接驱动的结构示意图。
[0037]如图4所示，驱动连接部，连接在四连杆机构和力源控制单元4之间，包括:万向节
9、连杆10、法兰盘11以及连接件12。
[0038]万向节9的一端连接在四连杆机构中两根直杆6的连接处，万向节9的另一端经由连杆10与法兰盘11相连接。
[0039]连接件12经由法兰盘11与主轴2的一端相连接，连接件12的另一端连接力源控制单兀4。
[0040]图5是本实用新型的实施例中法兰盘上孔的布置图。
[0041]如图5所示，法兰盘11套设在主轴2上，包括均匀分布在法兰盘11上的分别相互对称的第一法兰孔22、第二法兰孔23以及第三法兰孔24、第四法兰孔25。
[0042]在本实施例中，连接件12为两股双股钢丝，包括第一双股钢丝和第二双股钢丝。
[0043]主轴2还包括位于法兰盘与主轴的轴肩之间的第一主轴孔13以及靠近变形滚轮部内侧的第二主轴孔14。
[0044]第一双股钢丝连接绕线杆的一端，经由主轴内部，从第一主轴孔13穿出后分别穿过第一法兰孔22、第二法兰孔23，并固定在法兰盘的一侧。
[0045]第二双股钢丝连接所述绕线杆的另一端，横穿主轴2内部后经由所述第二主轴孔14反向分别穿过第三法兰孔24和第四法兰孔25并固定在法兰盘另一侧。
[0046]主轴2，为中空的圆柱轴体，用于双股钢丝走线通道，并在主轴2两端各设有一承轴，用于连接并支撑两组变形滚轮部1，并由力源控制单元4控制整个爬楼梯机构100的变形滚轮部I变形，使得变形滚轮部I的具体形状在滚轮状和风扇叶状之间转换。
[0047]力源控制单元4包括:齿轮副15、绕线杆16、限位轴17以及弹性元件18。
[0048]在本实施例中，主轴2中心垂直方向设有空槽，齿轮副15设于空槽的一侧，绕线杆16设于空槽内，使得绕线杆16能够在空槽内旋转，齿轮副15与绕线杆16轴连接。
[0049]图6是本实用新型的实施例中力源控制单元的锁止装置的布置图。
[0050]如图6所示，齿轮副15包括大齿轮19和小齿轮20，在本实施例中，大齿轮19和小齿轮20的比例为3:1。
[0051]绕线杆16与大齿轮19同轴连接，使得绕线杆16与大齿轮19同轴旋转。
[0052]大齿轮19上齿盘面边缘上设有限位孔21，限位轴17设于限位孔21内，用于锁止绕线杆16，从而保证变形滚轮部I形状稳定。
[0053]弹性元件18位于法兰盘11与主轴2的轴肩之间处于原始状态，在本实施例中为压缩弹簧。
[0054]图7是本实用新型的实施例中变形滚轮部为滚轮状的结构示意图。
[0055]如图4、图7所示，绕线杆16的两端分别与双股钢丝相连，当顺时针旋转绕线杆16以卷收双股钢丝，从而带动所述法兰盘11在主轴2上朝力源控制单元4方向移动，致使变形滚轮部I的圆弧杆8收拢为滚轮状，此时压缩弹簧为压缩状态，变形滚轮部I可在地面上滚动。
[0056]如图2、图4所示，当逆时针旋转绕线杆16，此时压缩弹簧由压缩状态转换为原始状态，以回放双股钢丝，从而带动所述法兰盘11在主轴2上朝力源控制单元4方向移动，致使变形滚轮部I的圆弧杆8伸展为风扇叶状，变形滚轮部I可攀爬楼梯。
[0057]以下结合本实用新型所示的爬楼梯机构100的具体细节过程进行说明。
[0058]如图1-7所示，一种爬楼梯机构100，包括:两组变形滚轮部1、主轴2以及两组组驱动连接部3，变形滚轮部11经由至少一组驱动连接部3与主轴2相连接，该主轴2包括力源控制单元4，由力源控制单元4引导驱动连接部3作出收拢和松弛状态，从而力传导使变形滚轮部I变形。
[0059]当平地行走时，通过人力驱动力源控制单元4的绕线杆16，使得绕线16杆顺时针旋转，从而将拉力传导给双股钢丝，双股钢丝的一端将带动法兰盘11在主轴2上朝力源控制单元4方向移动，此时位于法兰盘11和主轴2的轴肩之间的压缩弹簧由原始状态转换为压缩状态，最后使得依次连接法兰盘11的连杆10、万向节9带动四个四连杆机构径向唯一的运动轨迹朝轮毂5中心收拢，此时双股钢丝的另一端缠绕在绕线杆16上，当绕线杆16旋转至限位轴17处时，限位轴17会挡住绕线杆16继续旋转并固定锁止，此时变形滚轮部I收拢为滚轮状。
[0060]当平地行走至需要攀爬的楼梯口时，此时需要展开变形滚轮部1，通过人力驱动力源控制单元4的绕线杆16，使得绕线杆16逆时针旋转，此时位于法兰盘11和主轴2的轴肩之间的压缩弹簧会由压缩状态弹开，最终压缩弹簧回到最初的原始状态，法兰盘11在主轴2上朝力源控制单元4的反方向移动，当绕线杆16旋转至限位轴17处时，限位轴17会挡住绕线杆16继续旋转并固定锁止，变形滚轮部I张开为稳定形状的风扇叶状，四连杆机构的四个圆弧杆8为攀爬楼梯的力背，四连杆机构的其中一个圆弧杆8支撑在楼梯的底层面上，四连杆机构的另一个圆弧杆8搭架在上一台阶，通过人力推动，使得变形滚轮部I在台阶上攀爬。
[0061]实施例的作用与效果
[0062]根据本新型所涉及的可转换滚轮形状的爬楼梯机构，因为通过人力驱动力源控制单元的绕线杆旋转，可以传递动力拉扯和回放双股钢丝，从而使得法兰盘在主轴上来回滑动，当朝力源控制单元方向滑动时，与法兰盘连接的变形滚轮部外形收拢为滚轮状，此时四个圆弧杆变形为滚轮边缘，可以沿前进地面滚动。当朝力源控制单元反方向滑动时，与法兰盘连接的变形滚轮部外形展开为风扇叶状，此时多个圆弧杆沿连接轮毂的铆钉方向相四周展开，可以攀爬楼梯。所以，本实用新型能够通过一种爬楼梯机构，基于变形滚轮部的外形改变既可完成特定工作需求，而且圆弧杆的圆弧可以有效降低爬楼梯时的震荡，每转动一圈，可攀爬四级阶梯，使其具有操作简单、体积小巧、装拆方便、攀爬稳定、攀爬效率高等优点。
[0063]当然，本实施例所涉及的相关结构并不仅仅限定于在本实施例中的结构。
[0064]另外，在实施例中，因为在圆弧的一侧设有圆弧孔，圆弧孔轴连接小滚轮，所以能够使得可变轮在完全张开的状态下，既可以减少对轮缘摩擦，又可向前滑动，为平地与楼梯的运动起到了一定的过渡作用。
[0065]另外，在实施例中，因为齿轮副的大齿轮和小齿轮的比例为3:1，所以操作时更能省力。
[0066]另外，在实施例中，因为变形滚轮部设置为四个四连杆机构，相邻的两个铆钉为四组，所以爬楼梯时变形滚轮部更稳定。
【权利要求】
1.一种爬楼梯机构，其特征在于，包括: 沿前进方向滚动的至少一组变形滚轮部； 用于连接支撑所述变形滚轮部的主轴；以及 位于主轴上匹配驱动所述变形滚轮部变形的至少一组驱动连接部， 其中，所述主轴包括力源控制单元，所述力源控制单元经由所述驱动连接部与所述变形滚轮部相连接以驱动所述变形滚轮部在滚轮状和风扇叶状之间进行转换， 所述变形滚轮部包括设有多个凸起的轮毂以及沿所述轮毂外边缘径向设置的多个四连杆机构， 所述四连杆机构包含旋转连接的两根直杆以及沿地面滚动的圆弧杆，并连接所述轮毂的相邻两个凸起， 所述圆弧杆包括圆弧以及设于圆弧内侧的弧杆，所述圆弧的一端部与其中一根所述凸起相连接，所述圆弧的另一端部经由两根直杆与另一根相邻的所述凸起相连接，所述弧杆连于所述两根直杆的连接处； 所述驱动连接部分别连接在多个所述四连杆机构和所述力源控制单元之间，包括万向节、连杆、套设在主轴上的法兰盘以及连接件，所述万向节的一端连接在所述两根直杆的连接处，所述万向节的另一端经由所述连杆与所述法兰盘相连接， 所述连接件经由所述法兰盘与所述主轴的一端相连接，所述连接件的另一端连接所述力源控制单元。
2.根据权利要求1所述的爬楼梯机构，其特征在于: 其中，所述力源控制单元包括齿轮副、与所述齿轮副轴连接的绕线杆以及处于原始状态的弹性元件，其中，所述绕线杆的两端分别与所述连接件相连以卷收所述连接件从而带动所述法兰盘在主轴上朝力源控制单元方向移动，所述弹性元件位于所述法兰盘与所述主轴的轴肩之间以反向带动所述法兰盘在主轴上移动。
3.根据权利要求2所述的爬楼梯机构，其特征在于: 其中，所述主轴还包括位于法兰盘与所述主轴的轴肩之间的第一主轴孔以及靠近所述变形滚轮部内侧的第二主轴孔， 所述连接件为双股钢丝，包括:第一双股钢丝和第二双股钢丝，所述法兰盘套入主轴内，包括第一法兰孔、第二法兰孔、第三法兰孔和第四法兰孔，所述第一双股钢丝连接所述绕线杆的一端，经由所述第一主轴孔后分别穿过第一法兰孔、第二法兰孔并固定在法兰盘的一侧，所述第二双股钢丝连接所述绕线杆的另一端，横穿主轴后经由所述第二主轴孔反向分别穿过第三法兰孔和第四法兰孔并固定在法兰盘另一侧。
4.根据权利要求2所述的爬楼梯机构，其特征在于: 其中，所述力源控制单元还包括用于锁止所述绕线杆的限位轴。
5.根据权利要求1所述的爬楼梯机构，其特征在于: 其中，所述变形滚轮部为四个四连杆机构，所述相邻的两个凸起为四组。
6.根据权利要求1所述的爬楼梯机构，其特征在于: 其中，所述凸起为铆钉。
7.根据权利要求1所述的爬楼梯机构，其特征在于:其中，所述两根直杆的连接处为两根直杆相连接的顶端。
8.根据权利要求1所述的爬楼梯机构，其特征在于:其中，所述弧杆设置在所述圆弧的内侧中点位置。
9.根据权利要求1所述的爬楼梯机构，其特征在于:其中，所述弧杆的顶端与所述两根直杆的连接处相连接。
10.根据权利要求1所述的爬楼梯机构，其特征在于:其中，所述圆弧的一侧设有圆弧孔，所述圆弧孔轴连接小滚轮。
【文档编号】B62D57/02GK203681688SQ201320774517
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】丛田, 杨蔚青, 张作敏, 潘志勇, 王新华, 朱坚民, 施小明, 钱炜 申请人:上海理工大学