CN105197086B - 一种前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车 - Google Patents
一种前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车 Download PDFInfo
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Abstract
本发明是一种前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车，包括前、后车架，车架铰，锁扣系统，软轴系统，前置万向轮，固定轴后轮，其中前、后车架通过车架铰和锁扣系统结合在一起，锁扣系统连接软轴系统，前车架的前端下部通过万向轮偏心转轴安装前置万向轮，后车架的后端下部两对称侧安装固定轴后轮；前、后车架通过被限制旋转角度的车架铰联接在一起，前车架相对于后车架的转动角度也被限制。优点：通过改进车体结构，使得前置万向轮偏心转轴倾角可调，从而保证了童车在静止状态时，万向轮只能朝前，而不会随意摆动，从而保证了童车有很强的抗倾翻的能力，保证了儿童的人身安全。改进后的三轮童车结构简单，操作方便，是安全理想的三轮童车。
Description
技术领域
本发明涉及一种前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车，具体而言是涉及一种采用调整前置万向轮偏心转轴倾角的方式来提高三轮童车抗倾翻能力的结构和操作方式。属于儿童用品技术领域。
背景技术
童车是婴幼儿外出时的方便移载工具，应用非常广泛。目前，童车主要分为两大类：一类是四轮童车，这类童车前置轮通常为两个小直径的万向轮，后轮为两个固定轴轮。在停止状态时，由于负载和地面平整度的随机性，前置万向轮的轮体朝向是不确定的，但由于该万向轮直径较小，故其偏心距也较小，四个轮子与地面的接触点所形成的四边形基本上不会有太大的畸变，在车体侧边缘部分按国家标准施加一定向下的压力时，四轮童车基本上能保持稳定而不倾翻。但是对于三轮童车而言，情况就有了较大的不同。一方面三轮童车的三轮着地点所形成的是三角形，天然没有四轮童车四轮着地点所形成的四边形稳定性好，另一方面为了保证转向灵活，三轮童车的前置万向轮偏心距一般都较大，这就意味着由于前置万向轮偏转会造成着地三角形有较大的畸变，当车体侧边受到一定压力，如儿童攀爬童车，万向轮恰好偏向受力点的对侧边时，就非常有可能使童车倾翻。为保证三轮童车在停止运动时有很强的抗倾翻能力，从而保证儿童的安全，需要对原有三轮童车的结构进行改进，以便使三轮童车能全面符合国家关于童车安全性的要求。
发明内容
本发明提出了一种前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车，其目的是通过调整前置万向轮偏心转轴倾角来提高三轮童车的安全性，从而解决目前前置万向轮童车抗倾翻能力不足，易造成儿童伤害的问题，在保证基本功能和操作的简便性的前提下，还保证了三轮童车
的抗倾翻性。
本发明的技术解决方案：前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车，其特征在于，包括前车架（1），后车架（2），车架铰（3），锁扣系统（4），软轴系统（5），前置万向轮（6），固定轴后轮（7），其中前车架（1），后车架（2）通过车架铰（3）和锁扣系统（4）结合在一起，锁扣系统（4）连接软轴系统（5），前车架（1）的前端下部通过万向轮偏心转轴（8）安装前置万向轮（6），后车架（2）的后端下部两对称侧安装固定轴后轮（7）；前车架（1）和后车架（2）通过被限制旋转角度的车架铰（3）联接在一起，前车架（1）相对于后车架（2）的转动角度也被限制。
本发明的优点：由于前置万向轮偏心转轴倾角可调，从而保证了童车在静止状态时，万向轮只能朝前，而不会随意摆动，从而保证了童车有很强的抗倾翻的能力，保证了儿童的人身安全。改进后的三轮童车结构简单，操作方便，是传统三轮童车的替代产品。
附图说明
图1为前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车的总体结构透视图；
图2为的锁扣系统处于锁合的状态示意图；
图3为的锁扣系统处于开锁的状态示意图；
图4为锁扣系统锁合动作示意图；
图5（a)为前置万向轮三轮童车受倾翻力矩状态示意图；
图5（b)为前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车的抑制倾翻力矩原理图；
图中的1是前车架、2是后车架、3是车架铰、4是锁扣系统、4-1是锁扣、4-2是锁杠、4-3是扭簧、4-4是锁扣铰、5是软轴系统、6是前置万向轮、7是固定轴后轮、8是万向轮偏心转轴、9是倾翻压力测试点。
具体实施方式
如附图1所示，前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车，其结构包括前车架（1），后车架（2），车架铰（3），锁扣系统（4），软轴机构（5），前置万向轮（6），固定轴后轮（7），其中前、后车架通过车架铰（3）和锁扣系统（4）被稳固地结合在一起，锁扣系统（4）连接软轴系统（5），前车架（1）的前端下部通过万向轮偏心转轴8安装前置万向轮（6），后车架（2）的后端下部两对称侧安装固定轴后轮（7）；前车架（1）和后车架（2）通过被限制旋转角度的车架铰（3）联接在一起，前车架（1）相对于后车架（2）的转动角度也被限制；
如附图2、3、4所示，锁扣系统（4），其结构由锁扣（4-1）、锁杠(4-2)、扭簧（4-3）和锁扣铰（4-4）组成，其中锁扣（4-1）安装于后车架（2）上，锁杠（4-2）安装于前车架（1）上，锁扣（4-1）和锁杠（4-2）合上时，前车架（1）和后车架（2）不能绕车架铰（3）旋转，从而成为一个整体，锁扣（4-1）和锁杠（4-2）分开时，前车架（1）和后车架（2）可绕车架铰（3）旋转；锁扣（4-1）的后部与软轴系统（5）中的软轴一端联接为一体，软轴的另一端与软轴系统（5）中的软轴拉动机构相联，通过此软轴机构，可人为控制锁扣系统（4）的开合；
本发明的工作过程分锁扣系统处于锁合状态、三轮安全童车处于静止状态，其中
锁扣系统处于如图2所示的锁合状态时，前后车架1通过车架铰3和锁扣系统4被稳固地结合在一起。此时，当童车三轮同时着地时，万向轮偏心转轴8则基本与地面垂直。当车体被推动时，前置万向轮6将能在地面摩擦力的作用下自由转向，其功能与传统的三轮童车一致；
当前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车处于如图3所示的静止状态时，推车者拉动软轴系统5，使软轴拉动锁扣4-1，当软轴的拉力克服了扭簧和锁扣与锁杠间的摩擦力后，锁扣4-1将从锁杠上脱出，在车体及负载重力的作用下，前车架1与后车架2将自然绕车架铰3转动至极限角度，从而使车架铰3下沉。此时，原本固定在前车架上的万向轮偏心转轴8将向前倾斜，在车体和负载重力的作用下，前置万向轮6轮体将自然摆动到正朝前方的方位，此时整个车体和负载的势能处于最低状态，即处于最稳定状态。前置万向轮轮体的朝向被固定；
传统的三轮童车如图5（a）所示的静止时，前置万向轮的将绕万向轮偏心转轴转动，但轮体朝向是不确定的，当轮体朝向倾翻压力测试点的对侧方位时，倾翻压力测试点将有可能处于三轮着地点所形成的三角形之外，故将产生倾翻力矩，童车将倾翻。与此相对应，
当前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车处于如图5（b）所示的静止状态时，万向轮体固定朝前，三轮着地点所形成的三角形处于面积最大的状态，倾翻压力测试点始终处于该最大三角形之内。因此，倾翻力矩被抑制，童车则可具备很好的抗倾翻性。
当前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车如图4所示的由稳定的静止状态要转换成可自由转向的三轮童车时，推车人下压车把，以固定轴后轮为支点，将前车架抬离地面，前车架将在自身重力的作用下向绕车架铰转动，并克服扭簧弹力和锁扣和锁杠间的摩擦力后使锁扣系统锁合，前车架和后车架将成为一体，当三轮同时着地时，万向轮偏心转轴将与地面垂直，从而使前置万向轮恢复自由转向的能力。
实施时
锁扣系统（4）的开合时的操作顺序，如以下过程所述：
当童车被推动时，锁扣系统（4）处于锁合状态，前车架（1）和后车架（2）被结合为一体，前置万向轮（6）的偏心转轴与地面基本垂直，当童车停止时，推车者操纵软轴控制把手，从而使软轴拉动锁扣（4-1）克服扭簧（4-3）的弹力，并使锁扣（4-1）转动，使其从锁杠（4-2）上脱离，在车体自重和负载作用下，前车架（1）和后车架（2）将绕车架铰（3）受限转动，并使前车架（1）和后车架（2）形成一确定的夹角，前置万向轮（6）的偏心转轴与地面形成一前向倾角，万向轮轮体也将在重力作用下最终稳定于朝前的姿态，使得童车的三个轮子着地点所形成的三角形处于稳定状态；
当需要童车正常移动时，推车者将以固定轴后轮（7）为支点，把后车架（2）的车把向下按压，使得前车架（1）被完全抬离地面，在前车架（1）自重的作用下，前车架（1）和后车架（2）将绕车架铰（3）转动，使得处于前车架（1）上的锁杠（4-2）与处于后车架（2）上的锁扣（4-1）相接触，并克服扭簧（4-3）的弹力将开锁扣（4-1）顶开，在扭簧（4-3）的弹力的作用下，锁扣（4-1）和锁杠（4-2）锁合在一起，使前车架（1）和后车架（2）成为一整体，操作者抬起车把后，前车架（1）与地面接触，前置万向轮（6）的偏心转轴恢复与地面垂直的垂直状态。
当需要与传统万向轮前置童车一样具有正常转向功能时，
锁扣系统中的锁扣与锁杠处于锁合状态，即锁扣前勾勾住锁杠，扭簧将锁扣压向锁杠，在前后车架及负载的重力作用下，锁杠紧紧压在锁扣勾部，使锁扣不能脱出锁杠，从而使前后车架成为一体，此时，前置万向轮的偏心转轴基本与地面垂直。前置万向轮可在地面摩擦力所产生的偏转扭矩的作用下自由转向。
当本童车处于静止状态时，推车者压住软轴的操作把，拉动软轴，软轴将拉动锁扣，锁扣将在外力作用下从锁杠处脱离，在前后车架和负载重力的作用下，前后车架将自然绕车架铰转动，并将转动到车架铰的转角极限，由于该转角的存在，原本固定在前车架前部底面的万向轮偏心转轴将向前倾斜，并与地面形成一锐角，由于该锐角的出现，车体和负载的重力将会使万向轮自然偏向前方，并保持轮体向前的状态，因为此时是整个车体和负载势能最低的状态，假设此时万向轮体发生不朝向前方的偏转，由万向轮不得不将车体抬高，但在没有外力的辅助下，这种情况是不会发生的。
万向轮体固定朝向前方后，三个轮子的着地点所形成的正三角形面积是最大的。此时，如果有儿童在车体一侧攀爬童车时，由于着力点在该三角形面积之内，不存在倾翻力矩，故车体不会倾翻，从而保证儿童的安全。如果要恢复万向轮的转向功能，推车者可压下车把，以固定轴后轮为支点，将前车体抬离地面，前车体将在自身重力作用下绕车架铰向锁合方位转动，锁杠将克服扭簧的弹力将锁扣顶开，锁杠将滑入锁扣，并在扭簧和车体及负载重力的作用，锁扣与锁杠组成一个自锁机构，从而使前后车架稳固地成为一体，推车者放下车把后，前置万向轮着地，并恢复普通万向轮的功能，可自由转向。
从以上实施过程可知，前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车的结构简单，操作方便，不仅能保证运动时的灵活性，也能保证静止时的抗倾翻性，可有效避免潜在的因童车倾翻对儿童造成的伤害。
Claims (4)
1.前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车，其特征在于，包括前车架（1），后车架（2），车架铰（3），锁扣系统（4），软轴系统（5），前置万向轮（6），固定轴后轮（7），其中前车架（1），后车架（2）通过车架铰（3）和锁扣系统（4）结合在一起，锁扣系统（4）连接软轴系统（5），前车架（1）的前端下部通过万向轮偏心转轴（8）安装前置万向轮（6），后车架（2）的后端下部两对称侧安装固定轴后轮（7）；前车架（1）和后车架（2）通过被限制旋转角度的车架铰（3）联接在一起，前车架（1）相对于后车架（2）的转动角度也被限制。
2.根据权利要求1所述的前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车，其特征在于所述的锁扣系统（4），其结构由锁扣（4-1）、锁杠(4-2)、扭簧（4-3）和锁扣铰（4-4）组成，其中锁扣（4-1）安装于后车架（2）上，锁杠（4-2）安装于前车架（1）上，锁扣（4-1）和锁杠（4-2）合上时，前车架（1）和后车架（2）不能绕车架铰（3）旋转，从而成为一个整体，锁扣（4-1）和锁杠（4-2）分开时，前车架（1）和后车架（2）可绕车架铰（3）旋转。
3. 根据权利要求2所述的前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车，其特征在于所述的锁扣（4-1）的后部与软轴系统（5）中的软轴一端联接为一体，软轴的另一端与软轴系统（5）中的软轴拉动机构相联，通过此软轴拉动机构，可人为控制锁扣系统（4）的开合。
4.如权利要求1所述的前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车的工作过程，其特征是分锁扣系统处于锁合状态、三轮安全童车处于静止状态，其中
锁扣系统处于锁合状态时，前后车架1通过车架铰3和锁扣系统4被稳固地结合在一起，此时，当童车三轮同时着地时，万向轮偏心转轴8则基本与地面垂直，当车体被推动时，前置万向轮6将能在地面摩擦力的作用下自由转向，其功能与传统的三轮童车一致；
当前置万向轮偏心转轴倾角可调的三轮安全童车处于静止状态时，推车者拉动软轴系统5，使软轴拉动锁扣4-1，当软轴的拉力克服了扭簧和锁扣与锁杠间的摩擦力后，锁扣4-1将从锁杠上脱出，在车体及负载重力的作用下，前车架1与后车架2将自然绕车架铰3转动至极限角度，从而使车架铰3下沉；此时，原本固定在前车架上的万向轮偏心转轴8将向前倾斜，在车体和负载重力的作用下，前置万向轮6轮体将自然摆动到正朝前方的方位，此时整个车体和负载的势能处于最低状态，即处于最稳定状态，前置万向轮轮体的朝向被固定；
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