CN101073705A - 一类滚轮及步行轮车的制作和使用方法 - Google Patents

一类滚轮及步行轮车的制作和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一类可用双脚分别踏在其上、用双腿以走路或跑步方式驱动的滚轮，以及将滚轮安装在竖杆摆动式车架或平行四边形摆动式车架后步行轮车的制作和使用方法。单独使用滚轮时，可在并列或者前后串列的两个滚轮的转轴装上曲柄，曲柄顶端有踏板轴。当滚轮联接的车架为两条竖杆，这两条竖杆车架中间合适的地方通过转轴相连，形成竖杆摆动式车架，或者在两组串列式滚轮的前后竖杆车架与其它车架组成平行四边形摆动式车架，同时在相应的部位加上刹车装置，两腿通过脚踩踏板曲柄驱动滚轮的运动轨迹正弦曲线，转弯时通过对侧边滚轮刹车控制。在需要时可将两对滚轮改为两个单滚轮，并可在车架上加挂上动力设备，使之成为混合动力车或机动车。

Description

一类滚轮及步行轮车的制作和使用方法
技术领域
本发明涉及一类具有传动结构的滚轮及步行轮车的制作和使用方法，尤其是涉及一类可用双脚分别踏在其上、用双腿以走路或跑步方式驱动的滚轮，以及将滚轮安装在竖杆摆动式车架或平行四边形摆动式车架后。制成以步行或跑步方式驱动的步行轮车的制作和使用方法。
背景技术
现有的各式带有传动机构的脚踏滚轮产品中，为达到加快行走速度的目的，出现了很多不同的设计，将使用者在运行过程中抬腿后向下压下的作用力转化为滚轮的向前驱动力。但从最终使用效果来看，这些已知结构在两个方面都几乎不同程度的存在问题；一是传动结构的复杂性，不但造价较高，同时其可靠性和耐久性都有一定的欠缺，例如在腿部跑步的冲击下会造成传动齿条齿轮的损坏。二是滚轮的直径较小，如绝大部分结构在使用时，使用者脚底距离地面的高度都大于滚轮的直径。这就带来两难的选择，为了使滚轮通过能力提高，希望滚轮的直径大一些。但为了降低使用者的站立高度，又希望滚轮的直径小一些。
此外，在各种以站立方式驱动的滚轮结构中，基本上是从两个方向发展：一种是自由式，即两腿分别穿上滚轮后自由驱动滑行，如各类轮鞋、旱冰鞋、直列滚轮鞋等。这类装置由于结构上的限制和在运行中需要一定技巧，至今都未能成主流助行方式。另一种为车架式，也就是缩小自行车或滑板车类，使用者在车架上双腿以步行或跑步方式驱动滚轮。这类装置运行的平稳性较好，但在基本的受力结构上还是沿用自行车的传统造型，同样需要坚固的车架来支撑使用者的重量，因而在缩小体积和减轻重量等方面效果并不如意，尽管在设计上是希望用这类车替代现有的自行车，但在实用性等方面还不如小轮径折叠式自行车。
发明内容
本发明根据人体的生理结构及运动特征，要达到以下三个目标：
A、提供可穿在脚上，具有较大轮径和完全符合人腿在行走或奔跑时运动轨迹，结构简单可靠坚固耐用的脚踏驱动滚轮。
B、在上述滚轮装上竖杆摆动式车架，或者是平行四边形摆动式车架，在保证使用者还是以行走或跑步的姿态驱动滚轮的前提下，成为适合各类人群都能使用代步的步行轮车和载物车，同时由于车架基本不用或者很少承载使用者的体重，能大幅度的减小车体占用的体积和自重。特别能较好的满足现代生活出行中经常要换用各种交通工具时出现对便携式助行工具的要求。
C、在上述步行轮车的基本结构加上各类机动力，使之成为混合动力车或机动车。
为达到上述三个目标，本发明采用以下技术方案实施。
在滚轮方面，可在并列或者前后串列的两个滚轮的转轴装上曲柄，曲柄顶端有踏板轴。踏板的轴承座套在轴上，其它合适地方有绑带用于固定使用者的脚部。所述的其中一个滚轮的转轴通过超越离合器与滚轮传动，同时还通过轴承与车架联接。当人腿的脚部踩在踏板并用绑带固定后，两腿摆动迈行走或跑步时，其运动轨迹与通过脚踩踏板曲柄驱动滚轮的正弦曲线基本相同。可基本实现上述第一个目标。
当与上述两对滚轮联接的车架为两条竖杆，这两条竖杆车架中间合适的地方通过转轴相连，形成竖杆摆动式车架，或者在两组串列式滚轮的前后竖杆车架与其它车架组成平行四边形摆动式车架，使用者两脚分别站在两边滚轮的踏板上，两手分别握住两条竖杆车架的顶端把手，同时在相应的部位加上刹车装置，在行走时同侧的手和脚作相反摆动，两腿摆动迈行走或跑步时，其运动轨迹与通过脚踩踏板曲柄驱动滚轮的正弦曲线基本相同，转弯时通过对侧边滚轮刹车控制。在需要时可将两对滚轮改为两个单滚轮，可基本实现上述第二个目标。
在作为车架的两条竖杆上挂上动力设备，驱动滚轮旋转，可基本实现上述的第三个目标。
附图说明
图1为并列式滚轮的基本结构示意图。
图2为串列式滚轮的基本结构示意图。
图3为并列滚轮装上竖杆摆动式车架后步行轮车的基本结构示意图。
图4为串列滚轮装上竖杆摆动式车架后步行轮车的基本结构示意图。
图5为侧边单滚轮装上竖杆摆动式车架后步行轮车的基本结构示意图。
图6为侧边串列滚轮装上平行四边形摆动式车架的步行轮车的基本结构示意图
图7为串列滚轮装上平行四边形摆动式车架并带座椅的步行轮车的基本结构示意图
图8为另一种串列滚轮装上平行四边形摆动式车架并带座椅的步行轮车的基本结构示意图
图9为以侧边滚轮竖杆摆动式车架的步行式轮车为基础，在竖杆车架装上动力装置，使之成为机动或混合动力步行车的基本结构示意图。
图10为使用者在使用侧边滚轮或并列滚轮步行车的示意图。
图11为使用者在使用侧边滚轮或并列滚轮步行车运载小型货物时的示意图
具体实施方式
以下参考图1至图11，对本发明的一类滚轮及步行轮车的制作和使用方法多种具体实施实例进行描述。
在图1中，并列式滚轮的两边滚轮为对称结构，整个滚轮系统由左右同直径的滚轮1和8，装在轮1内的超越离合器2，将两轮联接在一起的车架3，两边对称的曲柄4，装在曲柄外端的踏板轴5，踏板6的轴承座套在圆轴5上，踏板6上合适地方有脚绑带7。
使用时，使用者的一只脚踩在踏板6并用绑带7固定，当脚踩在曲柄4转到下止点后，脚开始向上抬起同时拖动整个滚轮组向前滑动，当脚抬到曲柄4的上止点后，向下踩动踏板6，通过曲柄4经超越离合器2驱动滚轮1向前转，直到曲柄4重新转回到下止点，而滚轮8总是处于自由旋转状态。
在图2中，串列式滚轮的前滚轮9和后滚轮19直径相同，曲柄12和曲柄21的尺寸相同，前滚轮9中间装有超越离合器13，轮轴14装有车架15将前后两轮联接，在曲柄12和曲柄21外端圆轴10和20有摆杆11，在杆11的合适地方固定有踏板16，踏板16的上面有脚绑带17，可将使用者脚部18固定在其上。
使用时，使用者的一只脚18踩在踏板16并用绑带17固定，当脚踩在曲柄12和21转到下止点后，脚18开始向上抬起同时拖动整个滚轮组向前滑动，当脚抬到曲柄12和21的上止点后，向下踩动踏板16，通过曲柄12经超越离合器13驱动滚轮9向前转，直到曲柄12和21重新转回到下止点，而滚轮19总是处于自由旋转状态。
以上介绍这两种可穿在脚上的自由式滚轮，把双脚分别固定在滚轮的踏板上便可直接使用，由于其轮径较大，具有较强的路面通过能力。与所有各类需要穿在脚上的轮鞋、旱冰鞋、直列滚轮鞋一样，这类装置在使用中都需要一定技巧。
为解决上述问题，本发明可以在完全不改变滚轮及传动结构，以及双腿以摆动行走或跑步的驱动方式基础上，对滚轮更换不同结构的车架，便能使滚轮与竖杆摆动式车架或者平行四边形摆动式车架组合成为一类具有大众化的助行轮车兼货运小车。
在图3中，是并列滚轮装上竖杆摆动式车架后步行轮车的基本结构原理图。在整车结构中，有两组并列滚轮结构镜像对称的轮系，其中的一组轮系由左右滚轮22和29，轮轴23，将滚轮22和滚轮29的连接车架24，两轮之间有曲柄27，踏板25，踏板25上的绑带26，曲柄27通过超越离合器28与滚轮29传动，两组轮系都有竖车架30和38，其中车架30的合适部位有转轴座32，在竖杆车架38上固定有一条U型横梁车架36，在车架36的一端有转轴座34，转轴35穿过轴座34和轴座32，用螺母31联接，两边车架可绕轴35摆动，在车架30和车架38的顶端分别装有刹车装置3 1和37，可分别对两组轮系的外侧滚轮刹车。
使用时，使用者左右两脚踩在两组滚轮车的踏板上并用绑带绑住，两手抓住两侧竖车架的把手上，可正常迈步行走。例如，当左腿向前迈出，车架30和车架38绕轴35摆动，左脚抬起直至将曲柄27转到上止点后，向下踩下踏板26，经曲柄27通过超越离合器28驱动滚轮29向前滚动，直至曲柄27转到下止点，此时右脚开始同样过程，两脚如同行路一样交替摆动踩下抬起，由于两侧滚轮组中均有一个滚轮装有超越离合器，这个滚轮在滚动时不能倒转，此时无论两脚是摆动或踩下踏板，均能推动步行轮车的向前滑动。需要转弯时，可用两边手抓紧需要转弯方向边的刹车装置33或37，便能使轮车转弯，两边同时抓紧刹车装置33和37能使整车停住。
在图4中，是串列滚轮装上竖杆摆动式车架后步行轮车的基本结构原理图。在整车结构中，由两组串列滚轮结构镜像对称的轮系和竖杆车架组成，其中的一组有前后滚轮48和53，滚轮48和滚轮53的连接车架51，两轮分别有曲柄44和54，两曲柄之间有摆杆45，摆杆45上的合适的地方有踏板52，踏板52上的绑带50，两个竖杆车架都是通过轴承联接在前轮转轴处，竖车杆46的合适地方转轴座41，车架把手处有刹车装置39，两组滚轮的竖杆车架通过圆筒40间隔一定距离，可绕转轴42摆动。
使用时，使用者左右两脚踩在两组滚轮车的踏板上并用绑带绑住，两手抓住两侧竖车架的把手上，可正常迈步行走。例如，当右腿向前迈出，右脚抬起直至将前后轮的曲柄44和54转到上止点后，向下踩下踏板52，经曲柄44通过超越离合器43驱动滚轮48向前滚动，直至曲柄44和54都转到下止点，此时左脚开始同样过程，两脚如同行路一样交替摆动踩下抬起，由于两组滚轮中均有一个滚轮装有超越离合器，这个滚轮在滚动时不能倒转，此时无论两脚是摆动或踩下踏板，均能推动步行式轮车的向前滑动。需要转弯时，可用两边手抓紧需要转弯边的刹车装置，便能使轮车转弯，两边同时抓紧能使整车停住。
以上介绍的两种步行轮车是直接将可单独使用的滚轮加上竖杆摆动式车架组合而成，在实际使用中，为了简化结构和降低装置重量，再加上竖杆摆动式车架可以承受部分滚轮的侧向力，本发明提出如下双轮步行车的基本设计。
在图5中，是侧边单滚轮装上竖杆摆动式车架后步行轮车的基本结构示意图。在整车结构中，有两套镜像对称的滚轮及传动装置，其中一套由滚轮60，超越离合器61，曲柄62，踏板63等部件组成，右边滚轮装在车架59上，左边滚轮装在车架56上，车架59的U型横梁处一端有转轴座5 7，车架56的合适地方有转轴座55，这两个转轴座可绕转轴58摆动。
这种轮车的使用的状况，与图3介绍的并列滚轮装上竖杆摆动式车架后步行轮车的使用方式完全相同。
在图6中，是侧边串列滚轮装上平行四边形摆动式车架的步行轮车的基本结构示意图。整车结构由两套镜像对称的滚轮和传动装置，以及平行四边形的车架组成，其中一套滚轮车架装置由后滚轮64，滚轮联接底车架65，前滚轮66，后轮竖杆车架68，前轮竖杆车架69，转轴70，后车架转轴座71，U型车架上的转轴座72，转轴73，前车架上的转轴座74，U型车架上的转轴座75，前车架上的刹车装置76，U型车架77，前滚轮的曲柄67，后滚轮的曲柄79，连接两个曲柄外端转轴的踏板78等组成。由底车架65，前车架69，后车架68，U型车架转轴座72和转轴座75之间的长度，正好构成可摆动的平行四边形车架。
使用时，使用者左右两脚踩在两侧踏板上并用绑带绑住，两手抓住两侧竖车架的把手上，可正常迈步行走。对步行轮车的使用方式与图3介绍的完全相同。与图5介绍的步行轮车的区别在于，这种车采用了平行摆动车架，使用时可更平稳安全，特别适合老人和儿童使用。
在图7中，是以图2介绍的串列式滚轮为基础，再加上配有座椅的平行四边形摆动式车架组成的步行式轮车的基本结构示意图。整车结构由两套镜像对称的滚轮和传动装置，以及平行四边形的车架组成。其中一套滚轮车架装置由后滚轮80，滚轮联接底车架81，前后滚轮的曲柄连接杆82，前轮84。后轮竖杆车架83，转轴座85，U型车架87及两端的间隔套筒86和90，前轮竖杆车架88，车架转轴座89，刹车装置91，固定在U型车架上的座椅95，转轴92和93等组成。其中由底车架81，前车架88，后车架83，U型车架87的转轴座90和转轴座86之间的长度，正好构成可摆动的平行四边形车架。
使用时，使用者左右两脚踩在两侧踏板上并用绑带绑住，两手抓住两侧竖杆车架的把手上，可正常迈步行走，也采用坐姿踩踏，对步行轮车的使用方式与图3介绍的完全相同。
在图8中，是一种以图7介绍的配有座椅的平行四边形摆动式车架组成的步行式轮车的另一种结构示意图。整车结构由两套镜像对称的滚轮和传动装置，以及平行四边形的车架组成，其中一套滚轮车架装置由后滚轮96，滚轮联接底车架97，前后滚轮的底车架97，前轮98。后轮竖杆车架99，转轴座101，水平车架103及两端的间隔套筒102和105，前轮竖杆车架100，转轴座104，固定在水平车架上的座椅108，转轴106和107等组成。其中由底车架07，前车架100，后车架99，水平车架103的转轴座102和转轴座105之间的长度，正好构成可摆动的平行四边形车架。
使用时，使用者左右两脚踩在两侧踏板上并用绑带绑住，两手抓住两侧竖车架的把手上，可正常迈步行走，也采用坐姿踩踏，对步行轮车的使用方式与图3介绍的完全相同。
对于以上介绍的用曲柄通过超越离合器直接驱动滚轮的传动方式，由于滚轮直径不可能太大，对于要求这类步行轮车要达到与普通自行车一样的速比有一定的困难，为解决这一问题，建议可以使用带增速的超越离合器。
在图9中，是一只种以图5介绍的侧边滚轮竖杆车架的步行轮车的基本结构为基础，在竖杆摆动式车架装上动力装置，使之成为机动或混合动力步行车的基本结构示意图。整车由车架和左右对称的两套滚轮及传动机构等组成，其中一侧有滚轮109，超越离合器109，传动链条110，固定在竖车杆112上的机动装置111，竖杆车架上的转轴座113，U型横梁115上的转轴座114，转轴117，曲柄118和踏板119等部件组成。
机动装置可以使有各种内燃机，或者是电池与电动机，也可以将电动机装在滚轮109的轮轴中，111为外挂电池组。
在采用以平行四边形摆动式车架的步行轮车的结构中，加挂机动装置会更平稳和方便。
在具体使用中，如果将车辆定型为混合动力，即可以用双脚摆动踩踏驱动，同时又可以开动机动装置驱动助力。如果将车辆定型为机动车，则可取消两侧滚轮上的曲柄和踏板，在两边竖杆摆动式车架的延长处装上两块固定踏板即可。使用时使用者站在踏板上，可根据路面情况双脚并拢或前后叉开，以保证行驶时的平稳性。
在图10中，是使用者在使用侧边滚轮或并列滚轮步行车的示意图。在图中有一边的滚轮120，摆动车架121，U型横梁车架122，两侧车架的摆动轴心123，车架一侧的把手124，使用者125。
在使用时，使用者人体的大腿与盆骨的转动轴芯与车架的摆动轴芯基本重合，同时竖杆车架围绕轴芯摆动的把手与人手在行走时的摆动方向相同，实现了使用这类步行轮车与人类的生理结构和运动特征可达到和谐的统一。
在图11中，为使用者在使用侧边滚轮或并列滚轮步行车运载小型货物时的示意图，图中126为装在步行车的小型货物。

Claims (9)

1、一类滚轮及步行轮车的制作和使用方法，其滚轮系统由滚轮，曲柄，踏板，将滚轮联接的车架等部件组成，其特征在于：在轮1内有超越离合器2，将两轮联接在一起的车架3，两边对称的曲柄4，装在曲柄外端的踏板轴5，踏板6的轴承座套在轴5上，踏板6上合适地方有脚绑带7。
2、如权力要求1所述的一类滚轮及步行轮车的制作和使用方法，其特征在于：两个滚轮采用并列方式。
3、如权力要求1所述的一类滚轮及步行轮车的制作和使用方法，其特征在于：两个滚轮采用串列方式。
4、一类滚轮及步行轮车的制作和使用方法，由滚轮，曲柄，踏板，将滚轮联接的车架，刹车系统等部件组成，其特征在于：有两组滚轮结构相同的轮系，两个竖杆车架都是通过轴承联接在两组前滚轮的转轴处，竖车杆46的合适地方转轴座41，两组滚轮的竖杆车架通过圆筒40间隔一定距离，可绕转轴42摆动。5、如权力要求4所述的一类滚轮及步行轮车的制作和使用方法，其特征在于：两组轮系都有竖车架30和38，其中车架30的合适部位有转轴座32，在竖杆车架38上固定有一条U型横梁车架36，在车架36的一端有转轴座34，转轴35穿过轴座34和轴座32。
6、如权力要求4所述的一类滚轮及步行轮车的制作和使用方法，其特征在于：有两套相同的滚轮及传动装置，其中一套由滚轮60，超越离合器61，曲柄62，踏板63等部件组成，右边滚轮装在车架59上，左边滚轮装在车架56上，车架59的U型横梁处一端有转轴座57，车架56的合适地方有转轴座55，这两个转轴座可绕转轴58摆动。
7、如权力要求4所述的一类滚轮及步行轮车的制作和使用方法，其特征在于：底车架65，前车架69，后车架68，U型车架转轴座72和转轴座75之间的长度，正好构成可摆动的平行四边形车架。
8、如权力要求4所述的一类滚轮及步行轮车的制作和使用方法，其特征在于：由底车架81，前车架88，后车架83，U型车架87的转轴座90和转轴座86之间的长度，正好构成可摆动的平行四边形车架。
9、如权力要求4所述的一类滚轮及步行轮车的制作和使用方法，其特征在于：由底车架07，前车架100，后车架99，水平车架103的转轴座102和转轴座105之间的长度，正好构成可摆动的平行四边形车架。
10、如权力要求4、或5或6或7或8或9所述的一类滚轮及步行轮车的制作和使用方法，其特征在于：可将机动装置挂在车架上，机动装置可以使有各种内燃机，或者是电池与电动机。
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