专利名称：曲轮叉长把爬楼车的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种改进的多星轮式的爬楼车，特别是一种省力效果与理论上最省力状态非常接近的爬楼车一种搬运重物上、下楼的省力工具。
现有的多星轮式的爬楼车通常是三星轮式、四星轮式和五星轮式，都制成直杆式轮叉，具有对称形状。它是通过其相邻间的两个小轮交替在垂直的两梯面上滚动实现其爬楼功能的，为免干涉，小轮尺寸比较大。这种设计结构简单、造价低、实现了重物上楼的工具化，并在许多情况下有一定的省力效果。由于全部小轮在同一分布圆上，其轮盘中心点的轨迹是一条切于45°斜线的曲线(四星轮式是直线)，其轨迹点的最大斜率角四星轮是45°、五星轮是47°、三星轮是49°，远远大于一般标准楼梯的梯度角30°，如果考虑小车自重、摩擦力等影响，在有的情况拉力会大于原重物重力，上楼时会感到吃力，下楼冲力大，又感到不安稳。
从理论分析中知道，使用工具将重物搬运上楼或下楼时理论的最省力状态是，使整个重心沿着楼梯本身梯度斜线的平行线运动。本实用新型的目的在于设计一种省力效果与理论上最省力状态非常接近、而结构简单程度又与原多星轮式相差不大的爬楼车。
本实用新型是这样实现的将楼梯看成不等边直角齿的齿条，用范成的方法设计一种与楼梯共轭的齿轮盘，它具有海星状，其齿是弯曲的，在这种齿轮盘上作些相应的简化和优化，取该齿轮盘的形状作为轮叉盘，使轮叉具有弯曲或曲折的形状、或者使轮叉相对于轮叉盘中心〔O〕有一偏置〔e〕(
图1、图2)。在弯曲齿的凸齿面的二次接触点处设计一小轮〔Ⅱ〕取代齿形。在弯曲齿的齿顶处也设计一小轮〔Ⅰ〕取代齿形，因此每条轮叉上有前后两个小轮，分别所在的同心分布圆具有长半径〔R2〕和短半径〔R1〕，且两小轮中心到轮叉盘中心的连线构成一定角〔θ〕，这样，齿面的啮合改为小轮与梯面的滚动啮合，有利减少摩擦。经过上述改进，爬楼的功能主要是通过短半径〔R1〕上的小轮〔Ⅱ〕和相邻轮叉上长半径〔R2〕上的小轮〔Ⅲ〕在垂直的两梯面上滚动实现的，其轮叉盘中心点轨迹的最大斜角为32.5°、最小为29.5°、平均值为31°，而且平均值可以根据楼梯的要求经过调整小轮〔Ⅱ〕的位置来确定，一般取比楼梯梯度角〔α〕略大的值(α＋1°至α＋4°)。这样曲线〔y2〕非常接近楼梯本身梯度斜线的平行线(y3)(图3)，具有很好的省力效果。
本实用新型，在每个轮叉上比原多星轮式的仅多一小轮，结构也比较简单。尽管轮叉盘制造的成本可能会略有提高，但由于其轮叉盘中心点的轨迹上各点倾角在30°左右(这里是根据α＝30°的楼梯设计的)省力效果要比原多星轮的高。
以下将结合附图对实用新型作进一步的详细描述
图1、图2是实用新型中四轮叉式和五轮叉式的轮叉盘结构示意图。前者是采用弯曲状的轮叉、后者则采用有一偏置量〔θ〕的直杆状轮叉。每个轮叉形状相对于其所在的等分线是不对称的，该实用新型还可以采用三轮叉式，结构同上类似。
图3是完成单步阶梯运动(O－O′)所经过的三种轨迹曲线，y1是市场上销售的一种原四星轮的轨迹曲线，y2是本实用新型中四轮叉式的轨迹曲线、y3是楼梯本身的梯度斜线的平行线、即理论的最省力轨迹线。从图中可以看出，y2比y1要接近y3。
图4是使用爬楼车的最佳受力状态图，从中也可以确定保证该状态所需要的轮叉盘中心点〔O〕到把手套〔9〕的距离〔OA〕，它必须是足够长的。因为拉力F与人的体重G产生的合力P。这三者的绝对值有如下关系(P－G)＜F，最终作用于人身上的(P－G)通过人体中心线，这种状态既省力又使人感到平稳。
图5是本实用新型中四轮叉式的实施方案总图。一个轮叉盘〔1〕安装在车身架〔7〕的车轴上，可以自由转动，并由轴套〔10〕和定位螺钉〔11〕确定轴向间隙。轮叉盘〔1〕可以是整体铸造或冲压成型，如采用偏置式结构可以用结构件焊接成型。其角度〔θ〕宜在5°至35°内取值，(R1R2)的比值宜在2／5至4／5内取值。小轮〔2〕通过轴销〔3〕和轮叉盘〔1〕上的孔构成双联轮结构。由开口销〔4〕定位，要保证小轮转动灵活。小轮材料宜采用全金属制造，且直径〔d〕与单阶梯长〔L〕的比值(dL)宜在1／12至1／8之间。把手杆〔8〕通过铰链轴〔6〕与车身架〔7〕连接，轮叉盘中心点〔O〕到把手套〔9〕的距离〔OA〕应取1.4米至1.6米，该车可以折叠收藏，通过插肖〔5〕确定其直杆状态。该车如用于装运液化石油气瓶。则全车重力作用线通过其轮叉盘中心点〔O〕，加上O点轨迹是图3中y2的形状，使用中感到省力、平稳。
权利要求1.一种由轮叉盘[1]、小轮[2]、车身架[7]和把手杆[8]组成的多星轮式的爬楼车，其特征是在这种爬楼车的轮叉盘上，每条轮叉有前后两个小轮[Ⅰ、Ⅱ]，分别处在长半径[R2]和短半径[R1]的两个同心分布圆上，且两个小轮中心[O1、O2]到轮叉盘中心[O]的连线构成一定角[θ]，从而使轮叉具有弯曲或曲折的形状，或者使轮叉相对于轮叉盘中心有一个偏置[e]。
2.按权利要求1所述的爬楼车，其特征是每条轮叉上两个小轮中心〔O1，O2〕到轮叉盘中心〔O〕的连线所构成的一定角〔θ〕以5°至35°为宜，其连线所规定的两个分布圆半径之比〔R1R2〕，其比值以2／5至4／5为宜。
3.按权利要求1、2所述的爬楼车，其特征是轮叉盘的轮叉条数是均匀分布的三条、四条或五条。
4.按权利要求1所述的爬楼车，其特征是小轮材料是全金属制的，其直径〔d〕与单阶梯长〔L〕的比值〔dL〕，以1／12至1／8为宜。
5.按权利要求1、2所述的爬楼车，其特征是轮叉盘中心〔O〕到把手套〔9〕的距离〔OA〕以1.4米至1.6米为宜。
专利摘要曲轮叉长把爬楼车，一种改进的多星轮式的爬楼车，在每条轮叉上有前后两个小轮。由角度(θ)和两个同心分布圆半径(R1、R2)确定相互位置，爬楼的功能主要是通过短半径(R1)上的小轮和相邻轮叉上长半径(R2)上的小轮在垂直的两梯面上滚动实现的，其轮叉盘中心点的轨迹与楼梯本身梯度斜线的平行线很接近。省力效果相当于理论上最省力状态，而且结构简单，因此，它是一种具有实用价值的搬运重物上、下楼的省力工具。
文档编号B62B5/02GK2076057SQ8921555
公开日1991年5月1日 申请日期1989年8月16日 优先权日1989年8月16日
发明者张建平, 黄少华 申请人:张建平, 黄少华