CN102167117B

CN102167117B - 一种脚踏超越离合器式轮滑机构

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Publication number: CN102167117B
Application number: CN201110101227.1A
Authority: CN
Inventors: 方显忠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2031-04-22
Also published as: CN102167117A

Abstract

本发明涉及一种脚踏超越离合器式轮滑机构，其目的是彻底改变传统轮滑机构的运动轨迹方式，消除前进驱动过程中身体重心和脚必须朝前进方向的左、右摆动问题。该机构的轮滑鞋与轮架板之间采用固定、卡扣快接或绳索捆绑连接，轮架板通过滑轮架或滑轮叉与超越离合器总成滑轮连接，超越离合器总成滑轮包括滚轮和装在轮毂内的超越离合器，超越离合器总成的滑轮轮轴两个支撑端断面为方形，边长为K，超越离合器总成的滑轮轮轴安装在滑轮架下端宽度为K的纵向开口内，通过垫片、螺母固定，所述滑轮采用直径不等的滑轮或大滑轮，滑轮布置在轮架板的下方，大滑轮布置在轮架板的前、后端，轮滑制动方式采用脚制动或手制动，轮滑前进方向采用脚或手改变。

Description

一种脚踏超越离合器式轮滑机构

技术领域

本发明涉及一种脚踏超越离合器式轮滑机构，轮滑者脚向后蹬时所获得前进驱动力方向和前进方向完全一致，前进驱动力的方向平行于车轮的旋转平面。

背景技术

冰刀式轮滑在前进过程中其左、右脚必须分别朝前进方向的左后方和右后方蹬出，而不能直接向正后方蹬出，滚轮的驱动力方向必须避开平行于滚轮的旋转平面或不能垂直于滚轮的旋转轴线，其驱动力方向不能绕着滚轮旋转轴线作用，也就是左脚要向左侧后方蹬，右脚必须向右前方移动，同时身体重心向右前方移动；同理，右脚要向右侧后方蹬，左脚必须向左前方移动，同时身体重心向左前方移动，身体重心和脚的运动方式总是分别朝前进方向的左、右摆动。左脚滚轮与地面的接触轨迹方向是向着左前方，为型，右脚滚轮与地面的接触轨迹方向是向着右前方，为

型，如果把左、右脚滚轮与地面的运动轨迹形状放在一起为

型，如果轮滑者的实际前进方向是本页面的正上“↑”方向，理论上左、右脚滚轮的运动轨迹延长线之间相互交叉垂直，左、右二条轨迹与轮滑者的实际前进方向“↑”之间的夹角分别都为45°，左、右脚滚轮运动方向的矢量叠加才是真正的前进方向，即左、右运动轨迹长度朝前进方向的投影数值只有70.7％，或左、右轮滑的每次滑行距离有高达29.3％为无用长度，因此，轮滑者脚的后蹬力方向和实际前进方向严重不一致，根本没有充分发挥脚后蹬力的前进作用，左、右二个运动矢量只有一部分才是有用的前进分量，而纯向左和纯向右的分量就是无用分量，因无用分量所产生的运动距离不能增加轮滑者的实际前进速度，而使轮滑者多作了很多无用功。这种传统轮滑机构的

型运动轨迹滑行方式严重浪费了轮滑者的体力。

发明内容

本发明的目的在于彻底改变传统轮滑机构的

型运动轨迹滑行方式，消除前进驱动过程中身体重心和脚必须朝前进方向的左、右摆动问题。本发明提供一种可左、右脚都直接朝前进方向的正后方向蹬的脚踏超越离合器式轮滑机构。该轮滑直线驱动滑行时左、右脚滑轮与地面的二条运动轨迹形状和方向为“↑↑”型，平行而且同方向，脚后蹬时所获得驱动力方向和前进方向一致，同时轮滑者身体重心是直接朝前进方向移动，显著提高脚直接后蹬力所产生的向前驱动效果。

本发明的上述目的通过以下技术方案实：结合附图说明如下：

一种脚踏超越离合器式轮滑机构，由轮滑鞋4、轮架板3和超越离合器总成滑轮组成，所述轮滑鞋4与轮架板3之间的连接方式采用固定、卡扣快接或绳索捆绑，所述轮架板3通过滑轮架2或滑轮叉23与超越离合器总成滑轮连接，超越离合器总成滑轮包括滚轮和装在轮毂内的超越离合器，超越离合器总成的滑轮轮轴两个支撑端断面为方形，边长为K，超越离合器总成的滑轮轮轴安装在滑轮架2下端宽度为K的纵向开口内，通过垫片14、螺母15固定，所述滑轮采用直径不等的滑轮1或大滑轮1’，滑轮1布置在轮架板3的下方，大滑轮1’布置在轮架板3的前、后端，轮滑制动方式采用脚制动或手制动，轮滑前进方向采用脚或手改变。

所述超越离合器控制反方向Q_f转动空行程应该小于1～5°范围转角，采用棘轮式结构时，必须增加棘轮的齿数和棘爪个数而减少反转空行程，增加棘爪个数采用两种结构：一种是直接在同一组棘爪的圆周方向增加棘爪个数，每个棘爪使起作用的转角相位相互错开，另一种是在棘轮的轴向增加第二组棘爪，且二组棘爪之间初始相位均匀错开。

所述脚制动经后滑轮和制动滑轮9共同配合联合制动，后滑轮通过轮轴13安装在后滑轮架上，制动滑轮9通过与轮轴13连接的摆架8装在后滑轮的后面，制动滑轮9经摆架8绕后滑轮转动，用限位杆7保持制动滑轮9与地面之间的初始Φ角度，防止制动滑轮9在正常滑行中与地面摩擦接触，后滑轮架上经摇臂轴16装有制动摇臂6，制动摇臂6绕摇臂轴16转动，用拉弹簧5保持制动摇臂6处于自由中间位置，使制动摇臂6的左右端不与后滑轮和制动滑轮9相接触，而当轮滑者控制轮滑鞋4绕后滑轮顺时针转动时，控制Φ和Φ1角度减少使摇臂6的左、右端分别与后滑轮、制动滑轮9的外径边缘之间产生压力接触摩擦，同时增加后滑轮和制动滑轮9的转动阻力实现在运动中的制动过程，

而手制动是方向把27的手柄壳34上安装了手柄33经制动索32、制动闸24对前大滑轮制动，或制动后大滑轮，或前、后滚轮都制动，制动闸24或改用抱闸、涨闸制动方式。

所述的轮滑机构还装有方向控制机构，轮架板3前端的轴承套29经轴承安装有滑轮叉23，用螺母28固定相互位置，使滑轮叉23相对轮架板3自由转动，滑轮叉23下端安装超越离合器大滑轮1’，滑轮叉23上端安装有连接套25、万向节26、方向把27，而方向把27绕万向节26轴心点在X和Y轴平面的Φ2夹角范围任意摆动，在Y和Z轴平面的Φ3夹角任意摆动，经方向把27控制前滑轮的前进方向。

当轮滑者左脚轮滑用力向X轴的相反方蹬出时，蹬出的脚力经左脚上滑轮1传递给承载地面，经地面的获得的反作用力使轮滑者的左脚得到前进驱动力，该驱动力经右脚所踏的滑轮1向前进Q_q方向转动，使轮滑者直接沿着X方向运动。然后，轮滑者右脚用力再向X轴的相反方蹬出，蹬出的脚力经右脚上滑轮1传递给承载地面，经地面的获得的反作用力使轮滑者的右脚也获得前进驱动力，驱动力再经左脚的滑轮1向前进Q_q方向转动，使轮滑者继续直接沿着X方向运动，左、右脚交替不断用力直接向后方地面蹬出就可以不断获得驱动力而连续前进。

本发明的技术效果是：该轮滑直线驱动滑行时左、右脚滑轮与地面的二条运动轨迹形状和方向为“↑↑”型，平行而且同方向，脚后蹬时所获得驱动力方向和前进方向一致，同时轮滑者身体重心是直接朝前进方向移动，显著提高脚直接后蹬力所产生的向前驱动效果。

附图说明

图-1超越离合器滑轮布置在轮架板下方结构主视示意图

图-2图-1的俯视示意图

图-3图-1的A向侧视示意图

图-4图-2的B向剖视示意图

图-5超越离合器滑轮布置在轮架板前、后端结构主视示意图

图-6图-5的俯视示意图

图-7图-6的C向剖视示意图

图-8手动控制超越离合器滑轮前进方向结构主视示意图

图-9图-8的俯视示意图

图-10图-8的侧视示意图

图-11图-9的D向剖视示意图

图-12方向把和制动手柄结构示意图

图中：1-滑轮 1’-大滑轮 2-滑轮架 2’-大滑轮架 3-轮架板 4-轮滑鞋 5-拉弹簧 6-制动摇臂 7-限位杆 8-摆架 9-制动滑轮 10-小轮毂 10’-大轮毂 11-棘轮圈 11’-滚轮圈 11”-轮圈 12-轴承 13-棘轮轴 13’-滚轮轴 13”-滑轮轴 14-垫片 15-螺母16-摇臂轴 17-轴套 18-转套 19-棘爪 19’-滚轮 19”-楔块 20-弹簧 21-挡泥板 22-固定卡扣 23-滑轮叉 24-制动闸 25-连接套 26-万向节 27-方向把 28-轮叉螺母 29-轴承套 30-绳索带 31-绳索孔 32-制动索 33-制动手柄 34-手柄壳

具体实施方式

下面结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容及其实施方式。

实施例1

本实施例为超越离合器滑轮布置在轮架板下方结构，结合图-1、图-2、图-3、图-4说明如下：特点是二个滑轮1和一个制动滑轮9结构，滑轮1为小半径R，轮架板3与地面高度H，条件是H/R＞2。

轮滑鞋4经、轮架板3分别连接前、后二个滑轮架2，其中前滑轮架上安装一个滑轮1，后滑轮架除安装另一个滑轮1外还连接有摆架8、制动滑轮9、摇臂轴16、制动摇臂6。

超越离合器滑轮总成由滑轮1、轮毂10、棘轮圈11、弹簧20、棘爪19、轴承12、棘轮轴13构成。

棘轮轴13上安装有棘爪19经弹簧20支撑与棘轮圈11上的内齿相配合，使棘轮圈11只能绕轴13往前进Q_q方向转动而不能往反转Q_f方向转动，其中往Q_q方向转动使滑轮1往X轴方向前进，而限制反转Q_f方向转动是控制滑轮9不能往X轴的反方向运动。即超越离合器滑轮1的作用是只前进不后退，利用不后退的特点承受轮滑者的向后脚蹬力。

棘轮轴13的二个支撑端放置在滑轮架2下端的纵向开口内，其开口宽度为K，为防止因轴13受到棘爪19的旋转力时而相对轮架2的转动，棘轮轴13支撑位置的断面形状为“口”型，且“口”型断面宽度在X轴方向也为K，利用垫片14、螺母15把棘轮轴13固定在滑轮架2的纵向开口中。

当轮滑者右脚所踏的轮滑在前方且身体重心前移到右脚上时则左脚可经轮滑直接用力向X轴线的相反方蹬出，蹬出的脚力经左脚上的滑轮架2、棘轮轴13、轴承12、棘爪19、棘轮圈11、轮毂10、滑轮1传递给承载地面，经地面的获得的反作用力使轮滑者的左脚得到驱动力，左脚驱动力经右脚所踏的滑轮1向前进Q_q方向转动，使轮滑者直接沿着X方向运动。然后，轮滑者左脚再移到右脚的前方，并且轮滑者的身体重心再前移到左脚上，同时右脚也经轮滑用力向X轴线的相反方蹬出时，蹬出的脚力经右脚上的滑轮架2、棘轮轴13、轴承12、棘爪19、棘轮圈11、轮毂10、滑轮1传递给承载地面，经地面的获得的反作用力使轮滑者的右脚获得前进驱动力，驱动力经左脚所踏的滑轮1向前进Q_q方向转动，使轮滑者继续直接沿着X方向运动，左、右脚交替不断用力直接向后方地面蹬出就可以连续获得前进驱动力。

当轮滑者向前直线滑行时其左脚和右脚所踏轮滑滚轮之间与地面的运动轨迹放在一起是二条方向相同且永不相交的平行直线，为“↑↑”型，左脚和右脚前进驱动力的方向分别和各自直线运动轨迹方向相同，如果轮滑者向本页面的正上方“↑”直线滑行，运动轨迹形状和轮滑者的前进方向“↑”平行且同方向，脚向后作用时所获得驱动力方向“↑”也和前进方向也完全一致。当轮滑者是朝左或朝右进行曲线滑行时，其左、右脚所踏轮滑的运动轨迹放在一起是半径不同的二条弧线，分别为“))”型或“((”型，其左、右脚的前进驱动力方式为：左脚向后蹬出方向在右脚弧线轨迹的切线方向，同理，右脚向后蹬出方向在左脚弧线轨迹的切线方向，轮滑前进驱动力的方向始终平行于滑轮1的旋转平面，前进驱动力的方向和弧线轨迹的切线方向相同。由于轮滑的瞬时运动轨迹和脚向后作用时所获得驱动力方向完全一致，轮滑者脚向后蹬时获得驱动力得到了充分的利用。

后滑轮架经摇臂轴16、轴套17、转套18安装着制动摇臂6，制动摇臂6可以绕摇臂轴16转动，其制动摇臂6的自由中间位置由拉弹簧5保持，防止制动摇臂6左右两端在正常滑行时的摇动而分别与滑轮1和制动滑轮9之间接触产生不必要的摩擦；而制动滑轮9经摆架8可绕后滑轮轴线转动，为防止制动滑轮9在正常滑行时与地面接触产生不必要的摩擦，用限位杆7限制滑轮9与地面之间的初始Φ角度。当轮滑者控制轮滑鞋4绕着后滑轮轴线顺时针转动时首先使Φ角度减少为零，即Φ＝0°，这时制动滑轮9外径边缘先与地面接触，然后Φ1角度由原来90°逐渐减少使得制动滑轮9外径边缘与摇臂6的右端接触，最后摇臂6的左端再与后滑轮外径边缘接触，使摇臂6的左、右端分别与后滑轮、制动滑轮9的外径边缘之间产生压力接触摩擦，可同时增加滑轮1和制动滑轮9的转动阻力实现在运动中的制动过程，制动压力的强弱和Φ1角的改变大小有关，而且滑轮1和制动滑轮9在制动过程中可以完全支撑轮滑者的全部重力，其整个制动过程只有滑轮1和制动滑轮9与地面保持接触，其它任何部件不与地面直接产生冲击摩擦而实现可靠平缓制动过程，可以单脚制动也可以双脚同时制动。

轮滑的滑行方式可以采用迈步滑行也可以采用拖步滑行。其迈步滑行方式是指一只脚的二个滑轮1都离开地面而相对另一只脚向前迈步，前后二个滑轮1在Y轴方向都有位移。拖步滑行方式又可分为全拖步和半拖步二种情况，全拖步是指当直线滑行时二只脚的所有滑轮1都不离开地面的滑行方式，即左脚的二个滑轮1始终都和地面保持接触，右脚的二个滑轮1也都始终和地面保持接触，左、右脚在Y轴方向都没有位移；半拖步是指滑行过程中左、右脚各自的前后二个滑轮1中只有一个离开地面而另一个不离开地面的滑行方式，可以前滑轮不离开地面，利用前滑轮支撑轮滑和脚的重力，也可以后滑轮不离开地面，利用后滑轮起到支撑轮滑和脚的重力。当曲线滑行时可以分别用离开地面的前滑轮或后滑轮灵活调节前进方向。半拖步滑行方式可增加滑行过程的灵活性，还能利用不离开地面的滑轮承担轮滑和脚在Y轴方向的重力，在Y轴方向改善或降低轮滑者的体力消耗。

棘轮式超越离合器存在反方向Q_f转动空行程。为减少反方向Q_f转动空行程可采用增加棘轮的齿数和增加棘爪个数的方法，其中增加棘爪个数有二种方式，一种是直接在同一组棘爪的圆周方向增加棘爪个数，棘爪使起作用的转角相位相互错开，另一种是在棘轮的轴向增加第二组棘爪。在图4中，棘轮圈11圆周方向均匀分布12个棘轮齿，则因齿数产生的反转Q_f最大空行程为360°/12＝30°转角，棘轮轴13上安装有3个相位依次错开的棘爪19，又因棘爪错开而使反转Q_f的最大空行程减少为30°/3＝10°转角，即3个棘爪19在控制反方向转动时间隔10°转角起作用可以有效减少空行程。当棘轮圈11圆周方向均匀分布36个齿数，则因齿数产生的反转Q_f最大空行程为360°/36＝10°转角，棘轮轴13上安装有5个相位依次错开的棘爪19，又因棘爪均匀错开而使反转Q_f的最大空行程减少为10°/5＝2°转角，这时每当脚经滑轮1向后蹬出时最多有2°转角的空行程，仅占圆周360°的0.56％，其在圆周方向控制反转Q_f的效率达到99.4％，当再增加与第一组相同结构的第二组棘爪时，如果二组棘爪之间初始相位均匀错开，则每次脚经滑轮1向后蹬出时最多有1°的转角空行程，在前、后二个滑轮1同时和地面保持接触条件下其最大可能的反转Q_f空行程转角≤1°，其在圆周方向控制反转Q_f的效率达到99.7％以上。

由于轮滑的运动轨迹分别与前进方向和轮滑向后作用时所获得驱动力方向一致性，轮滑后蹬力的作用效率达到99.7％以上，轮滑者的身体重心前移方向和前进方向相同，脚的后蹬力被充分转换为向前驱动力。

实施例2

本实施例为超越离合器滑轮布置在轮架板前、后端结构，结合图-5、图-6、图-7说明如下：

本实施例2和实施例1的区别在于，超越离合器为滚轮19’结构，采用大滑轮1’充气式轮胎，大滑轮1’半径为R1，轮架板3与地面高度为H1，条件是H1/R1＜1。大滑轮1’分别布置在轮架板3的前后二端，经大滑轮架2’和滚轮轴13’相连接。采用大滑轮1’前后布置方式可以有效增加前、后轮之间的轴间距离L，提高在X、Y轴平面的前后方向站立稳定性，同时使轮滑鞋4踩踏高度H1接近地面，也可提高在Y、Z轴平面左右方向的站立稳定性，特别减轻脚踝关节位置的受力状态。采用大滑轮1’充气式轮胎能减少与地面运动冲击而提高滑行的舒适性还能提高通过凸凹地面的能力。为防止大滑轮1’转动过程把泥水甩到鞋和衣服上在轮滑上安装有挡泥板21。

本实施例可以采用专门的卡扣22在二侧或前后方向把专用轮滑鞋4固定在轮架板3上，方便轮滑鞋4与轮架板3之间连接或分开。

实施例3

本实施例为用手动控制超越离合器滚轮前进方向结构，结合图-8、图-9、图-10、图-11、图-12说明如下：

本实施例3和实施例2的区别在于，超越离合器为楔块19”结构，轮滑者手握方向把27经万向节26、连接套25、滑轮叉23控制大滑轮1’的前进方向。

轮架板3前端的轴承套29经轴承安装有滑轮叉23，再经轮叉螺母28固定相互位置，使滑轮叉23可以相对轮架板3自由转动，滑轮叉23上再安装超越离合器大滑轮1’。

方向把27绕万向节26轴心点可以在X和Y轴平面的Φ2夹角范围任意摆动，在Y和Z轴平面的Φ3夹角任意摆动，方向把27高度H2可根据轮滑者身高确定为高中低三种长度。方向把27能前、后、左、右自由摆动不仅能适应手与脚的不同夹角位置变化，而且不影响对前进方向的控制。轮滑者的左、右手分别握住左、右脚轮滑的各自方向把27就可以方便调节各自大滑轮1’绕Y轴的正、反W转动方向，实现在运动过程中分别或同时改变各自前大滑轮1’的前进方向。

方向把27除了控制运动方向外，还具有在X和Y轴方向分别辅助拉、推轮滑的作用。轮滑者的左、右手经各自的方向把27、万向节26可以分别帮助左、右脚在X轴方向朝前拉动轮滑和向后推出轮滑，手和脚的共同作用有助于增加轮滑的向前驱动力或向前拉动轮滑；也可以经方向把27在Y轴方向朝上拉动轮滑帮助脚进行迈步或半拖步滑行；还可以用方向把27作为手臂的支撑拐杖而减轻胳膊的受力状态。

经方向把27还具有制动功能。方向把27的手柄壳34上安装有制动手柄33经制动索32连接制动闸24实现对前大滑轮1’的制动，也可以制动后滚轮，或者前、后滚轮都制动。制动闸24也可以改用抱闸、涨闸等其它制动方式。

本实施例的轮滑鞋4可以不采用前面实施例中的专门轮滑鞋，本实施例轮滑鞋4就是轮滑者所穿的普通鞋，可采用绳索带30经绳索孔31把轮架板3绑在鞋和脚上，或采用其它捆绑连接方式把轮架板3固定在鞋和脚上，非专门轮滑鞋的方式不再受专门轮滑鞋号码大小的限制。

Claims

1.一种脚踏超越离合器式轮滑机构，由轮滑鞋（4）、轮架板（3）和超越离合器总成滑轮组成，所述轮滑鞋（4）与轮架板（3）之间的连接方式采用固定、卡扣快接或绳索捆绑，所述轮架板（3）通过滑轮架（2）或滑轮叉（23）与超越离合器总成滑轮连接，超越离合器总成滑轮包括滚轮和装在轮毂内的超越离合器，超越离合器总成的滑轮轮轴两个支撑端断面为方形，边长为K，超越离合器总成的滑轮轮轴安装在滑轮架（2）下端宽度为K的纵向开口内，通过垫片（14）、螺母（15）固定，所述滑轮采用直径不等的滑轮（1）或大滑轮（1’），滑轮（1）布置在轮架板（3）的下方，大滑轮（1’）布置在轮架板（3）的前、后端，轮滑制动方式采用脚制动或手制动，轮滑前进方向采用脚或手改变；

所述超越离合器控制反方向Qf转动空行程应该小于1°范围转角，采用棘轮式结构时，必须增加棘轮的齿数和棘爪个数而减少反转空行程，增加棘爪个数采用两种结构：一种是直接在同一组棘爪的圆周方向增加棘爪个数，每个棘爪使起作用的转角相位相互错开，另一种是在棘轮的轴向增加第二组棘爪，且二组棘爪之间初始相位均匀错开；其特征在于：

所述脚制动经后滑轮和制动滑轮（9）共同配合联合制动，后滑轮通过轮轴（13）安装在后滑轮架上，制动滑轮（9）通过与轮轴（13）连接的摆架（8）装在后滑轮的后面，制动滑轮（9）经摆架（8）绕后滑轮转动，用限位杆（7）保持制动滑轮（9）与地面之间的初始Ф角度，防止制动滑轮（9）在正常滑行中与地面摩擦接触，后滑轮架上经摇臂轴（16）装有制动摇臂（6），制动摇臂（6）绕摇臂轴（16）转动，用拉弹簧（5）保持制动摇臂（6）处于自由中间位置，使制动摇臂（6）的左右端不与后滑轮和制动滑轮（9）相接触，而当轮滑者控制轮滑鞋（4）绕后滑轮顺时针转动时，控制压力角Ф1角度减少使摇臂（6）的左、右端分别与后滑轮、制动滑轮（9）的外径边缘之间产生压力接触摩擦，同时增加后滑轮和制动滑轮（9）的转动阻力实现在运动中的制动过程，

而手制动是方向把（27）的手柄壳（34）上安装了手柄（33）经制动索（32）、制动闸（24）对前大滑轮制动，或制动后大滑轮，或前、后滚轮都制动。

2.根据权利要求1所述的一种脚踏超越离合器式轮滑机构，其特征在于，所述的轮滑机构还装有方向控制机构，轮架板（3）前端的轴承套（29）经轴承安装有滑轮叉（23），用螺母（28）固定相互位置，使滑轮叉（23）相对轮架板（3）自由转动，滑轮叉（23）下端安装超越离合器大滑轮（1’），滑轮叉（23）上端安装有连接套（25）、万向节（26）、方向把（27），而方向把（27）绕万向节（26）轴心点在前后夹角Ф2和左右夹角Ф3范围任意摆动，经方向把（27）控制前滑轮的前进方向。