一种安全稳定的前置全向轮式三轮童车的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种安全稳定的前置全向轮式三轮童车，具体而言是涉及一种采用前置全向轮的三轮童车，该童车具有运动时的稳定性和静态时的安全性，属于儿童童车技术领域。
【背景技术】
[0002]三轮童车是儿童出行的必备用具，应用非常广泛。童车主要分为四轮和三轮两大类，其中，三轮童车由于结构简单，运动灵活，因此在童车中占有的比例比较高。目前，三轮童车主要采用的传统经典结构为:前轮为一个万向轮，被置于车体的前端下部的中央；后轮为两个相对于车体对称安装的两固定轴轮，位于车体后端的下部两侧。尽管该结构的三轮童车有国家标准保证其使用的舒适性和安全性，但在实际设计过程中，很难做到美观、安全性和稳定性的统一，往往只能采取折中的方案，各方面都做不到最优，这种情况是由于该类童车的不可避免的天然缺陷造成的。对于三轮童车而言，有两个结构设计缺陷不易克服，且直接影响到运动的平稳性和静态时的防倾翻性，防倾翻性是童车安全性的重要方面；在传统前置万向轮三轮童车被推动时，如果地面不平整，将使得前置的万向轮不断发生摆动，这种万向轮的摆动会使车体运动不平稳，当推行速度逐渐加快时，童车车体的不平稳性会影响到推行操作和乘坐的舒适性。此外，当传统三轮童车处于静止状态时，根据国家有关童车的设计标准，应在童车侧扶栏处施加某一数值的垂直向下的压力，童车不应倾翻。但实际情况是:由于前置万向轮处于不稳定状态，当它偏转到测试压力作用点对侧车体时，童车的倾翻力矩增大，童车极可能发生倾翻。如果是儿童因攀爬或靠扶侧边扶栏，儿童极可能受到倾翻童车的伤害，实际上已存在相当多的伤害案例。因此，急需开发一种既能保证运动平稳性，又能保证静态时的安全性的新型童车。
【发明内容】
[0003]本实用新型提出的是一种安全稳定的前置全向轮式三轮童车，其目的旨在针对目前传统的前置万向轮式三轮童车在不平整地面行进时前置万向轮摆动而导致车体不稳定的现象，以及其在静态时抗倾翻能力不足的问题，前置全向轮设计为一带横向子轮的双排轮，可沿转轴方向观察时为一完整的轮形，象普通固定轴轮一样平稳滚动，而借助于子轮的转动，则可以实现全向轮的横向移动。全向轮整体的滚动和子轮的滚动可以使全向轮能在无转向系统的情况下自由实现平面运动，确保使用安全稳定。
[0004]本实用新型的技术解决方案:安全稳定的前置全向轮式三轮童车，包括车架(1)、前置全向轮(2)、后置固定轴轮(3);其特征在于:所述前置全向轮(2)的转轴相对于车架
(1)固定，后置固定轴轮(3)的转轴相对于车架(1)固定。
[0005]本实用新型的优点:
[0006]1)本前置全向轮可在功能上替代传统的万向轮，同时全向轮无需转向系统，不仅简化了结构，也消除了传统万向轮因偏心距而产生的行进时的摆动，从而实现前置万向轮式三轮童车；
[0007]2)前置全向轮被安装于车架前支脚处，前置全向轮的转轴相对于车架不发生位移和转动，两后置固定轴轮被对称安装于车架后支脚处，后置固定轴轮的转轴相对于车架亦不发生位移和转动；
[0008]3)由于前置全向轮无需转向系统，故消除了传统前置万向轮偏心摆动的现象，在地面不平整的条件下，也可保持很好的运动稳定性。传统万向轮前置三轮童车在静态时，万向轮的方位是不确定的，三个轮子的着地点所形成的三角形往往也不是正三角形，在童车一侧施加向下的压力时，特别在万向轮偏转到施力点的对侧时，倾翻力矩增大，从而会使童车倾翻，此时极有可能造成伤害事故。对于本前置全向轮的三轮童车而言，在静态情况下，三个轮子着地点形成的三角形为正三角形，且不会变化，只要设计时按国家标准进行设计，就能始终保证该童车具有很强的抗倾翻能力。因此，采用了前置全向轮的三轮童车可以保证运动时的稳定性和静态时的防倾翻能力。
【附图说明】
[0009]图1 (a)为安全稳定的前置全向轮式三轮童车采用的全向轮透视图；
[0010]图1 (b)为安全稳定的前置全向轮式三轮童车采用的全向轮的侧视图；
[0011]图2为安全稳定的前置全向轮式三轮童车的总体结构图；
[0012]图3为传统前置万向轮发生倾翻时的受力状态图；
[0013]图4为说明安全稳定的前置全向轮式三轮童车受测试压力保持抗倾翻能力的示意图。
[0014]图中的1是车架、1-1是车架前支脚、1-2是车架后支脚、1-3是车把、1-4是车架体、2是前置全向轮、3是后置固定轴轮、4是全向轮轮毂、5是全向轮子轮、6是前置万向轮童车的后置固定轴轮、7是前置万向轮、8是侧边测试力作用点。
【具体实施方式】
[0015]安全稳定的前置全向轮式三轮童车，包括车架(1)、前置全向轮(2)、后置固定轴轮(3);其中前置全向轮(2)的转轴相对于车架(1)固定，后置固定轴轮(3)的转轴相对于车架(1)固定。
[0016]所述车架(1)由车架前支脚(1-1)、车架后支脚(1-2)、车把(1-3)和车架体(1_4)组成，其中车架前支脚(1-1)位于车架(1)的前端中间的正下方，并于车架体(1-4)相联，车架后支脚(1-2)位于车架后端下部两侧。
[0017]所述前置全向轮(2)安装于车架前支脚(1-1)处。
[0018]所述两后置固定轴轮(3 )对称安装于车架后支脚(1-2 )处。
[0019]安全稳定的前置全向轮式三轮童车的运动方式，包括如下过程:
[0020]1)当推车者向车把(1-3)施加相对于车体的向前或向后的作用力时，各轮轴前此作用力间接作用于各轮上，在地面摩擦力的作用下，前置全向轮(2)和后置固定轴轮(3)将绕各自的转轴旋转，从而带动车体向前或向后做直线运动；
[0021]2)当推车者向车把(1-3)的左右两端施加不的作用力时，将产生一个偏转力矩，该力矩将使后置固定轴轮(3)产生差速，同时，前置全向轮(2)与地面接触的子轮(5)将发生转动，该子轮(5)与轮毂(4)的组合转动可配合后置固定轴轮(3)产生差速，从而实现车体
(1)在各轮滚动平面内的平滑转向。
[0022]下面结合附图进一步描述本实用新型的技术方案:
[0023]如图1 (a)和图1 (b)所示，采用的全向轮为双排轮，每个单排轮由若干旋转轴沿轮周向布置的子轮所组成，两个单轮相互错开一个子轮的分布角，故从全向轮的侧面观察，两排子轮所构成的是一个完整的圆轮。因此，该全向轮既可以绕轮轴旋转，也可以通过子轮的旋转而产生沿轮轴向的横向移动。轮的运动往往是这两种运动的组合，可以沿平面任一方面进行滚动式位移。
[0024]如图2所示，该全向轮可以取代传统童车中的万向轮，而且全向轮的转轴是不需要通过转向系统控制的，相对于车体而言是呈固定状态。当童车被推动向前或向后做直线运动时，三个轮子各自正常滚动，当童车通过车把被施加扭矩时，后置的两个对称的固定轴轮做差速运动，以配合车体转向，前置全向轮因为可以向前后滚动，还能横向移动，因此，也能配合车体转向。由于全向轮不象万向轮是通过偏心距来改变滚动方向的，且其转轴是相对于车体是固定的。因此，在运动时，不会有万向轮在受到地面随机不均匀摩擦力时而产生的剧烈摆动现象，也就不会产生由这种摆动而产生的车体的左右摆动。采用全向轮的童车在运动时更为平稳。当车体处于静态时，传统万向轮前置三轮童车的万向轮由于随机偏心力矩的存在，其偏转的方向是不确定的，有可能存在如图3所示的偏转状态，侧边测试力作用点8就会不在三个轮子着地点所形成的三角形面积之外，或者尽管在三角形内，该点也非常靠近三角形的边线。当车架(1)的车把受到向前或向后的推力时，各轮被推动，从而车体可向前后运动。当车把左右受力不相同而产生扭矩时，前置全向轮(2)的子轮开始旋转，后置固定轴轮(3)做差速运动，从而使车体能自由旋转。前置全向轮(2)的旋转轴为固定形式，从而消除了采用前置万向轮而引起的行进摆头现象，使用时，当车架(1)的车把受到向前或向后的推力时，各轮被推动，从而车体可向前后运动。当车把左右受力不相同而产生扭矩时，前置全向轮(2)的子轮开始旋转，后置固定轴轮(3)做差速运动，从而使车体能自由旋转。前置全向轮(2)的旋转轴为固定形式，从而消除了采用前置万向轮而引起的行进摆头现象，增加了车体的动态稳定性和静态抗倾翻性。
【主权项】
1.安全稳定的前置全向轮式三轮童车，包括车架(1)、前置全向轮(2)、后置固定轴轮(3)，其特征在于:所述前置全向轮(2)的转轴相对于车架(1)固定，后置固定轴轮(3)的转轴相对于车架(1)固定。2.根据权利要求1所述的安全稳定的前置全向轮式三轮童车，其特征是所述车架(1)由车架前支脚(1-1)、车架后支脚(1-2)、车把(1-3)和车架体(1-4)组成，其中车架前支脚(1-1)位于车架(1)的前端中间的正下方，并于车架体(1-4)相联，车架后支脚(1-2)位于车架后端下部两侧。3.根据权利要求1所述的安全稳定的前置全向轮式三轮童车，其特征是所述前置全向轮(2)安装于车架前支脚(1-1)处。4.根据权利要求1所述的安全稳定的前置全向轮式三轮童车，其特征是所述两后置固定轴轮(3)对称安装于车架后支脚(1-2)处。5.根据权利要求1所述的安全稳定的前置全向轮式三轮童车，其特征是所述前置全向轮为双排轮，每个单排轮由若干旋转轴沿轮周向布置的子轮所组成，两个单轮相互错开一个子轮的分布角。
【专利摘要】本实用新型是一种安全稳定的前置全向轮式三轮童车，包括车架（1）、前置全向轮（2）、后置固定轴轮（3）；其特征在于:所述前置全向轮（2）的转轴相对于车架（1）固定，后置固定轴轮（3）的转轴相对于车架（1）固定，优点：1）功能上替代传统的万向轮，同时全向轮无需转向系统，不仅简化了结构，也消除了传统万向轮因偏心距而产生的行进时的摆动，从而实现前置万向轮式三轮童车；2）采用了前置全向轮的三轮童车可以保证运动时的稳定性和静态时的防倾翻能力。
【IPC分类】B62B7/04
【公开号】CN205075869
【申请号】CN201520781020
【发明人】臧铁钢, 孟庆如, 季玲, 金先兵, 杨敏
【申请人】南京航空航天大学, 江苏省生产力促进中心
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年10月9日