专利名称：爬楼车的制作方法
技术领域：
本发明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上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。
本发明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，本发明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可动连接时，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(手动)或马达。其可以孔轴连接任何部件的转动部件(摇柄本身或马达转轴)最好再经过传动与车架相连使车辆单自由度。被连接的摇柄与车架因可相对运动而称为可动连接。
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。
本发明用小力控制大力，还使得车辆行驶平稳、可靠。
下面结合附图和实施例(简称例)对本发明作进一步说明。
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13。
图28，例8。
图29，例9。
图30，例10。
图31，例11。
图32，例12。
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)。支架(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)可拆下使车架的两部分折叠，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改进型车与托物架刚连的车架和支架(14)孔轴(3)连接，车架悬挂在轴(3)下方，叫悬挂的。例1、2、3的车架(1)也可都与支架(14)刚性连接，叫刚连的(图28)，其托物架(15)和车架刚连(图28)或孔轴连接(图27)，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25 S＝2，图28 S＝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。当星轮含两可以(图3)或不可以(图28)跨立在一级梯面上、重叠的(图30轮8″、8)或不重叠的小轮时，前小轮的直径介于0厘米、8厘米、20厘米、90厘米四者的任意二者之间，简称为在0、 8、20、90厘米之间。后前小轮直径之差，轮距(27)和轴3到支架14上两小轮轴距离之差各在-60、0、30、70，-90、0、25、90和0、5、10、90厘米之间。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。图29、16结构实质相同，都是设置在基座(前者支架14，后者车架1)上的两星轮(前者子星轮11″、11′，后者星轮11、11′)经传动部件相连。所以将图16及其改进图27的说明文字中术语星轮11、11′，车架1各改为子星轮11″、11′，支架14就可以用来说明图29及其改进图30。图29中两小轮8、8′，和图16中有标记8的两小轮爬楼时其轴心连线角位相不变。这样的两小轮称作轮对。轮对可以如图29、16跨立在两级梯面上。或将图29，16改进成图30，31后跨立在一级梯面上。属于一个(子)星轮的轮对叫纯轮对，否则叫混轮对。可以将图31中的1或2个混轮对改变成纯轮对而成为图32，图29。图32是支架14带一个子星轮11″和一个小轮8′，支架14′只带一个小轮8″。这种改变也适用于图16。图30刚连接支架14″的车架1与支架14孔轴3连接，轴3也是支架14″的中心轴。图30，31各有2级，1级等位相连杆传动连接两(子)星轮支架。图30-32中轮对在平地或楼梯上都是水平位相，该轮对经平行四边形等位相连杆传动与刚连托物架15的杆36(图31)或37(图30)相连。使托物架始终水平位相。连接轮对托物架的传动可以属于(图30，31)或不属于连接两(子)星轮的传动。轮对直径指两小轮的平均直径。轮对的高是纯轮对所属的子星轮中心轴12到两小轮下缘高度的平均值(图32)或混轮对的直径。前轮对的直径介于0厘米、8厘米、20厘米、90厘米四者的任意二者之间，简称为在0、8、20、90厘米之间。后前轮对直径之差，后前轮对高之差和轴3到支架14上两小轮轴连线距离各在-60、0、30、70，-90、0、25、90和0、5、10、90厘米之间。轮对是重叠的(图30后轮对)或不重叠的(其余轮对)。参照图32中的星轮11，图28中小轮8′也可以是带两圆轮的子星轮。本文中术语“位相”也可以改为“相位”。
图23中马达16驱动支架14爬楼。马达也可以经传动驱动图30中至少两个属于不同轮对的小轮8″、8向前滚动，使车辆平地上行驶，遇到楼梯爬楼。爬楼时支架14双向转动，且无须人推。
带长摇柄的车手动下楼时，可以在任意两个相对运动的部件如图16支架14和车架之间设置阻尼以减少冲击。爬楼时阻尼脱开，不影响二部件相对运动。
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，主动件包括长摇柄或马达，其转动部件以及支架(14)都和车架可动连接，摇柄转轴至另一端把手处距离大于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)或其以外的杆(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4所述的爬楼车，其特征是下列a或b，a)还包括和车架孔轴(3′)连接的支架(14′)；用等位相传动部件连接的二支架(14，14′)各带二圆小轮，或一个带含二圆小轮的子星轮及一个圆小轮，另一个只带一个圆小轮；和下列四者之一，1′所述传动部件含整数级连杆传动；2′所述传动部件含一级四连杆；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；b)支架(14)带两个支架(14″，14′)用等相位传动部件连接的子星轮；以及将特征a的1′-4′中支架(14，14′)改为支架(14″，14′)，车架和车架(1)都改为支架(14)所表述的内容；除上述a或b外还有，轮对经含于或不含于连接已述两星轮支架传动部件的等位相传动与托物架相连；轮对跨立在一级或两级梯面上；重叠或不重叠；前轮对直径，后前轮对直径之差，后前轮对高之差和轴(3)到支架(14)上两小轮轴连线距离各在0、8、20、90，-60、0、30、70，-90、0、25、90和0、5、10、90厘米之间。
7.根据权利要求4所述的爬楼车，其特征是星轮含两个轮轴至车轴(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4，6或7所述的爬楼车，其特征是含有长摇柄和抗下楼冲击的阻尼。
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2、4或9所述的爬楼车，其特征是托物架与车架孔轴连接或刚连，当星轮含两可以或不可以跨立在一级梯面上、重叠的或不重叠的小轮时，前小轮的直径，后前小轮直径之差，轮距(27)和轴(3)到支架(14)上两小轮轴距离之差各在0、8、20、90，-60、0、30、70，0、25、50、90和0、5、10、90厘米之间。
全文摘要
操作省力的载重爬楼车,包括手动长摇柄和经传动与之相连的星轮支架。用较小的力往复摆动且推摇柄使星轮双向转动爬楼。只含同轴线的一对星轮且摇柄与车架孔轴连接时一手扶车架一手摇摇柄。摇柄车架刚连接或含两对星轮时都是双手摇摇柄。两对星轮的支架间和轮对托物架间都用等位相传动连接,使两对星轮同步、托物架保持水平。此外托物架也可呈悬挂状。传动含联轴器时星轮单向转动爬楼。爬楼车也可以用马达驱动。
文档编号B62B5/02GK1174147SQ96116468
公开日1998年2月25日 申请日期1996年8月19日 优先权日1996年8月19日
发明者崔世泰 申请人:崔世泰