CN110037867A - 一种新型可越障和爬楼的车轮及其运行方法 - Google Patents

一种新型可越障和爬楼的车轮及其运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种新型可越障和爬楼的车轮，包括车轮旋转法兰柱、轴承、滑杆、摆动块、轮辋、固定板，所述固定板上固定设置所述轴承，其内圈内设置所述摆动块，所述车轮旋转法兰柱的一侧面设置固定板，另一侧面连接带动整个车轮旋转的外部动力；所述摆动块的内部设有运动通道，所述运动通道内设置弹簧，所述滑杆的一端与所述轴承连接，另一端设置所述轮辋构成车轮的旋转外圈。本发明还提供一种新型可越障和爬楼的车轮的运行方法。本发明提供了一种在平坦的路面上正常行驶，在爬楼或者越障时可伸缩的车轮结构，解决了普通轮椅因车轮的限制不便于上下楼和越过障碍的问题，同时还可作为越野车、特殊工程车辆，如火灾救援车、核辐射抢险车、救援车等车的车轮使用。

Description

一种新型可越障和爬楼的车轮及其运行方法
技术领域
本发明涉及可爬楼和越障的车轮的技术领域，具体地，涉及一种新型可越障和爬楼的车轮及其运行方法。
背景技术
轮椅在很大程度上帮助了行动不便的人们的出行，但市面上的轮椅车轮结构只能在平坦的路面上行驶，而不适用于爬台阶和爬楼梯，如此给乘坐轮椅出行的老人、失能人士和病人等带来了极大的不便。
大型事故现场的环境比较复杂恶劣，比如地震自然灾害，会导致人员伤亡、办公楼和综合楼等建筑物倒塌等，易引起地面塌陷、有毒有害气体涌出、边坡及排土场出现滑坡等危害，这些环境不适合人类直接进入救援的地方，一般是采用救援车进入，但其环境恶劣，地面不平坦，常需与救援车配套的车轮能进行越障行驶。
为实现车轮的爬楼、越障功能，人们进行了大量的研究，发明了不少可实现爬楼功能的产品，根据其爬楼原理主要分为以下几种结构：模仿人类上下楼梯的仿真式结构、可变形车轮、履带式结构、三轮或五轮星轮式结构、阿基米德螺旋线形的旋臂式结构。本发明提供了一种在爬楼或者越障时可伸缩的车轮结构。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种新型可越障和爬楼的车轮及其运行方法，本发明提供了一种在平坦的路面上正常行驶，在爬楼或者越障时可伸缩的车轮结构，解决了普通轮椅因车轮的限制不便于上下楼和越过障碍的问题，方便了老年人和失能人士的出行，同时其优越的越障能力，使得其还可作为越野车、特殊工程车辆，如火灾救援车、核辐射抢险车、救援车等车的车轮使用，能适用于恶劣的地面环境，轻松进入越障行驶。
根据本发明的一个方面，提供一种新型可越障和爬楼的车轮，包括车轮旋转法兰柱、轴承、滑杆、摆动块、轮辋、固定板，所述固定板上固定设置所述轴承，其内圈内设置所述摆动块，所述车轮旋转法兰柱的一侧面设置固定板，另一侧面连接带动整个车轮旋转的外部动力；所述摆动块的内部设有运动通道，所述运动通道内设置弹簧，所述滑杆的一端与所述轴承连接，另一端设置所述轮辋构成车轮的旋转外圈。
其中，所述摆动块上设有角度旋转槽，所述角度旋转槽内设有与所述摆动块连接的销轴，销轴配合角度旋转槽带动旋转运动后的所述摆动块回转到初始位置。
其中，所述摆动块上设有角度限定槽，所述角度限定槽内设有与所述摆动块连接的销轴，销轴配合所述角度限定槽限制所述摆动块的旋转运动角度。
其中，所述轮辋通过滑杆固定螺钉固定在所述滑杆上。
其中，所述轮辋的外侧面镀有橡胶镀层，起减震和保护轮辋的作用，保证车轮行驶的稳定性，降低了轮辋的磨损。
其中，所述轴承为直线轴承，直线轴承是一种直线运动系统，用于直线行程与圆柱轴配合使用，由于承载球与轴承外套点接触，钢球以最小的摩擦阻力滚动，因此直线轴承具有摩擦小，且比较稳定，不随轴承速度而变化，能获得灵敏度高、精度高的平稳直线运动。
其中，所述滑杆、所述轮辋和所述轴承均设有多个，且一一对应连接，即车轮可设计成多种规格型号，所述滑杆、轮辋和轴承具体数量可根据实际需要更换，如轮椅大小，使用环境等。即车轮可设计成多种规格型号，所述滑杆、轮辋和轴承具体数量可根据实际需要更换，如轮椅大小，使用环境等。在台阶较高的使用环境中，所述滑杆、轮辋和轴承数量可相对减少，设置较疏，爬台阶更为方便灵活；在台阶较低，多为平坦地面的使用环境中，所述滑杆、轮辋和轴承数量可相对增加，设置较密，轮椅行驶更为稳定。再如使用者体重较重，配置大轮椅时，可加大轮椅的轮径，相应的可增加滑杆、轮辋和轴承的数量，以提供更强的支撑力，保证使用者的安全，也可延长车轮的使用寿命；而使用者体重较轻，配置小轮椅时，可减小轮椅的轮径，相应的可减少滑杆、轮辋和轴承的数量，减少投入成本。
其中，所述固定板的外圈面设有多个容纳所述轴承的容纳腔，以及与所述容纳腔连通的供所述滑杆运动的通道。
其中，所述运动通道设置在所述摆动块的中部，且呈深孔形结构，即一端封闭，另一端与所述摆动块的外端面相通，并在爬楼运行时与其中的一个所述通道构成相连通的供滑杆伸缩的运动通道。
第二方面，为实现上述目的，本发明还提供一种新型可越障和爬楼的车轮的运行方法，包括以下步骤：
步骤一，外部动力给所述车轮旋转法兰柱提供动力，带动整个车轮往前旋转，当车轮行驶在平地上时，所述摆动块不旋转运动，所述摆动块内的所述运动通道和所述弹簧保持一个方向指向；方向指向为车轮与台阶接触边缘的方向，与车轮配套的轮椅传感器识别车轮与台阶的接触状态并作出调整指令，智能机械调整机构控制调整车轮中所述摆动块中所述运动通道和所述弹簧的方向指向角度，每次车轮遇到台阶会重新调整方向指向；
步骤二，当车轮行驶碰到台阶边缘时，与台阶接触的所述轮辋受力推动与其连接的所述滑杆依次穿过所述轴承、所述通道往内运动，并继续运动进入到所述摆动块的所述运动通道内挤压所述弹簧，其他所述轮辋和所述滑杆保持原状态不收缩；
步骤三，所述滑杆(5)收缩后，整个车轮在所述车轮旋转法兰柱(2)的带动下往上攀爬台阶；
步骤四，当所述摆动块旋转到所述角度限定槽限定的角度后，在所述运动通道内的所述滑杆由于所述弹簧的反弹力的推动，带动所述轮辋伸回到初始位置；其中，滑杆的反弹力由弹簧的弹力大小决定，同时运动通道内的弹簧可拆卸更换；
步骤五，所述摆动块内部由于没有所述滑杆的约束，在所述角度旋转槽的作用下，回转到初始位置，等待下一个所述滑杆的进入，即完成一个台阶的攀爬，开始下一轮循环。
与现有技术相比，本发明至少具有如下的有益效果：
(1)本发明所涉及的新型可越障和爬楼的车轮及其运行方法，不仅可在平坦的路面上正常行驶，而且在爬楼或者越障时轮胎接触障碍物后自动伸缩，能够使轮椅轻松越过障碍，解决了普通轮椅因车轮的限制不便于上下楼和越过障碍的问题，方便了老年人和失能人士的出行，同时其优越的越障能力，使得其还可作为越野车、特殊工程车辆，如火灾救援车、核辐射抢险车、救援车等车的车轮使用，能适用于恶劣的地面环境，轻松进入越障行驶；
(2)本发明所涉及的新型可越障和爬楼的车轮及其运行方法，适用范围广，使得老年人和失能人士能独立上楼梯、进入餐厅、以及乘坐交通工具，如公交车和火车等；
(3)本发明所涉及的新型可越障和爬楼的车轮及其运行方法，大型事故现场的地面环境比较复杂恶劣，不适合人类直接进入救援的地方，使用救援车配套使用此发明的伸缩车轮，可轻松进入救援现场，减少带来的二次人员伤害；
(4)本发明所涉及的新型可越障和爬楼的车轮及其运行方法，可进行连续的爬楼梯作业，且省时省力；
(5)本发明所涉及的新型可越障和爬楼的车轮及其运行方法，设有角度限定槽，车轮爬行到设定角度后即锁合，更为安全可靠；
(6)本发明所涉及的新型可越障和爬楼的车轮及其运行方法，其结构简单、设计巧妙、效果显著；
(7)本发明所涉及的新型可越障和爬楼的车轮及其运行方法，车轮可设计成多种规格型号，滑杆、轮辋和轴承具体数量可根据实际需要更换，灵活多变，满足多种使用需求，适用于多种使用环境，实用性强；
(8)本发明所涉及的新型可越障和爬楼的车轮及其运行方法，易于加工与装配，成本低，使用寿命长，安全可靠，适合大范围推广。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为新型可越障和爬楼的车轮的结构示意图；
图2为新型可越障和爬楼的车轮的结构爆炸图；
图3为摆动块的结构示意图；
图4为固定板的结构示意图；
图5为车轮攀爬台阶的运行示意图；
图1-5中：1.角度旋转槽、2.车轮旋转法兰柱、3.橡胶镀层、4.直线轴承、5.滑杆、6.滑杆固定螺钉、7.弹簧、8.摆动块、9.轮辋、10.固定板、11.角度限定槽、12.运动通道、13.容纳腔、14.通道、15.第一轮辋、16.第一滑杆、17.第二轮辋、18.第二滑杆、19.第三轮辋、20.第三滑杆、21.第四轮辋、22.第四滑杆。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本实施例提供一种新型可越障和爬楼的车轮，其结构详见附图1、2、3和4所示：包括车轮旋转法兰柱2、轴承4、滑杆5、摆动块8、轮辋9、固定板10，所述固定板10上固定设置所述轴承4，其内圈内设置所述摆动块8，所述车轮旋转法兰柱2的一侧面设置固定板10，另一侧面连接带动整个车轮旋转的外部动力；所述摆动块8的内部设有运动通道12，所述运动通道12内设置弹簧7，所述滑杆5的一端与所述轴承4连接，另一端设置所述轮辋9构成车轮的旋转外圈。
其中，所述摆动块8上设有角度旋转槽1，所述角度旋转槽1内设有与所述摆动块8连接的销轴，销轴配合角度旋转槽1带动旋转运动后的所述摆动块8回转到初始位置。
其中，所述摆动块8上设有角度限定槽11，所述角度限定槽11内设有与所述摆动块8连接的销轴，销轴配合所述角度限定槽11限制所述摆动块8的旋转运动角度。
其中，所述轮辋9通过滑杆固定螺钉6固定在所述滑杆5上。
其中，所述轮辋9的外侧面镀有橡胶镀层3，起减震和保护轮辋的作用，保证车轮行驶的稳定性，降低了轮辋的磨损。
其中，所述轴承4为直线轴承，直线轴承是一种直线运动系统，用于直线行程与圆柱轴配合使用，由于承载球与轴承外套点接触，钢球以最小的摩擦阻力滚动，因此直线轴承具有摩擦小，且比较稳定，不随轴承速度而变化，能获得灵敏度高、精度高的平稳直线运动。
其中，所述滑杆5、所述轮辋9和所述轴承4均设有多个，且一一对应连接，即车轮可设计成多种规格型号，所述滑杆、轮辋和轴承具体数量可根据实际需要更换，如轮椅大小，使用环境等。即车轮可设计成多种规格型号，所述滑杆、轮辋和轴承具体数量可根据实际需要更换，如轮椅大小，使用环境等。在台阶较高的使用环境中，所述滑杆、轮辋和轴承数量可相对减少，设置较疏，爬台阶更为方便灵活；在台阶较低，多为平坦地面的使用环境中，所述滑杆、轮辋和轴承数量可相对增加，设置较密，轮椅行驶更为稳定。再如使用者体重较重，配置大轮椅时，可加大轮椅的轮径，相应的可增加滑杆、轮辋和轴承的数量，以提供更强的支撑力，保证使用者的安全，也可延长车轮的使用寿命；而使用者体重较轻，配置小轮椅时，可减小轮椅的轮径，相应的可减少滑杆、轮辋和轴承的数量，减少投入成本。
其中，所述固定板10的外圈面设有多个容纳所述轴承4的容纳腔13，以及与所述容纳腔13连通的供所述滑杆5运动的通道14。
其中，所述运动通道12设置在所述摆动块8的中部，且呈深孔形结构，即一端封闭，另一端与所述摆动块8的外端面相通，并在爬楼运行时与其中的一个所述通道14构成相连通的供滑杆5伸缩的运动通道。
第二方面，本实施例还提供了一种新型可越障和爬楼的车轮的运行方法，包括以下步骤：
步骤一，外部动力给所述车轮旋转法兰柱2提供动力，带动整个车轮往前旋转，当车轮行驶在平地上时，所述摆动块8不旋转运动，所述摆动块8内的所述运动通道12和所述弹簧7保持一个方向指向；方向指向为车轮与台阶接触边缘的方向，与车轮配套的轮椅传感器识别车轮与台阶的接触状态并作出调整指令，智能机械调整机构控制调整车轮中所述摆动块8中所述运动通道12和所述弹簧7的方向指向角度，每次车轮遇到台阶会重新调整方向指向；
步骤二，当车轮行驶碰到台阶边缘时，与台阶接触的所述轮辋9受力推动与其连接的所述滑杆5依次穿过所述轴承4、所述通道14往内运动，并继续运动进入到所述摆动块8的所述运动通道12内挤压所述弹簧7，其他所述轮辋9和所述滑杆5保持原状态不收缩；
步骤三，所述滑杆5收缩后，整个车轮在所述车轮旋转法兰柱2的带动下往上攀爬台阶；
步骤四，当所述摆动块8旋转到所述角度限定槽11限定的角度后，在所述运动通道12内的所述滑杆5由于所述弹簧7的反弹力的推动，带动所述轮辋9伸回到初始位置；其中，滑杆的反弹力由弹簧的弹力大小决定，同时运动通道内的弹簧可拆卸更换；
步骤五，所述摆动块8内部由于没有所述滑杆5的约束，在所述角度旋转槽1的作用下，回转到初始位置，等待下一个所述滑杆5的进入，即完成一个台阶的攀爬，开始下一轮循环。
如图5所述，车轮如图中箭头方向往上爬升楼梯时，在第一轮辋15与第一个台阶接触时，其受力推动与其连接的所述第一滑杆16依次穿过所述轴承4、所述通道14往内运动，并继续运动进入到所述摆动块8的所述运动通道12内挤压所述弹簧7，所述第一滑杆16收缩，而所述第二轮辋17、第三轮辋19、第四轮辋21和其他轮辋未受力不会推动所述第二滑杆18、第三滑杆20、第四滑杆22和其他滑杆收缩，即除所述第一滑杆16收缩外，其他滑杆均保持原状态不收缩，使得车轮攀爬上第一台阶；在整个车轮攀爬上第一台阶后，所述第一滑杆16在所述弹簧7的反弹力下带动所述第一轮辋15伸回到初始位置，车轮在第一台阶面滚动；
当第四轮辋21与第二台阶接触时，其受力推动与其连接的所述第四滑杆22收缩，而所述第一轮辋15、第二轮辋17、第三轮辋19和其他轮辋未受力不会推动所述第一滑杆16、第二滑杆18、第三滑杆20和其他滑杆收缩，即除所述第四滑杆22收缩外，其他滑杆均保持原状态不收缩，使得车轮攀爬上第二台阶；在整个车轮攀爬上第二台阶后，所述第四滑杆22在所述弹簧7的反弹力下带动所述第四轮辋21伸回到初始位置，车轮在第二台阶面滚动，如此形成循环，构成车轮攀爬楼梯的运行过程。
本实施例至少具有如下的有益效果：
(1)不仅可在平坦的路面上正常行驶，而且在爬楼或者越障时轮胎接触障碍物后自动伸缩，能够使轮椅轻松越过障碍，解决了普通轮椅因车轮的限制不便于上下楼和越过障碍的问题，方便了老年人和失能人士的出行，同时其优越的越障能力，使得其还可作为越野车、特殊工程车辆，如火灾救援车、核辐射抢险车、救援车等车的车轮使用，能适用于恶劣的地面环境，轻松进入越障行驶；
(2)适用范围广，使得老年人和失能人士能独立上楼梯、进入餐厅、以及乘坐交通工具，如公交车和火车等；
(3)可进行连续的爬楼梯作业，且省时省力；
(4)设有角度限定槽，车轮爬行到设定角度后即锁合，更为安全可靠；
(5)其结构简单、设计巧妙、效果显著；
(6)车轮可设计成多种规格型号，滑杆、轮辋和轴承具体数量可根据实际需要更换，灵活多变，满足多种使用需求，适用于多种使用环境，实用性强；
(7)大型事故现场的地面环境比较复杂恶劣，不适合人类直接进入救援的地方，使用救援车配套使用此发明的伸缩车轮，可轻松进入救援现场，减少带来的二次人员伤害；
(8)易于加工与装配，成本低，使用寿命长，安全可靠，适合大范围推广。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种新型可越障和爬楼的车轮，其特征在于，包括车轮旋转法兰柱(2)、轴承(4)、滑杆(5)、摆动块(8)、轮辋(9)、固定板(10)，所述固定板(10)上固定设置所述轴承(4)，其内圈内设置所述摆动块(8)，所述车轮旋转法兰柱(2)的一侧面设置固定板(10)，另一侧面连接带动整个车轮旋转的外部动力；所述摆动块(8)的内部设有运动通道(12)，所述运动通道(12)内设置弹簧(7)，所述滑杆(5)的一端与所述轴承(4)连接，另一端设置所述轮辋(9)构成车轮的旋转外圈。
2.根据权利要求1所述的新型可越障和爬楼的车轮，其特征在于，所述摆动块(8)上设有角度旋转槽(1)，所述角度旋转槽(1)内设有与所述摆动块(8)连接的销轴。
3.根据权利要求1所述的新型可越障和爬楼的车轮，其特征在于，所述摆动块(8)上设有角度限定槽(11)，所述角度限定槽(11)内设有与所述摆动块(8)连接的销轴。
4.根据权利要求1所述的新型可越障和爬楼的车轮，其特征在于，所述轮辋(9)通过滑杆固定螺钉(6)固定在所述滑杆(5)上。
5.根据权利要求1所述的新型可越障和爬楼的车轮，其特征在于，所述轮辋(9)的外侧面镀有橡胶镀层(3)。
6.根据权利要求1所述的新型可越障和爬楼的车轮，其特征在于，所述轴承(4)为直线轴承。
7.根据权利要求1所述的新型可越障和爬楼的车轮，其特征在于，所述滑杆(5)、所述轮辋(9)和所述轴承(4)均设有多个，且一一对应连接。
8.根据权利要求1所述的新型可越障和爬楼的车轮，其特征在于，所述固定板(10)的外圈面设有多个容纳所述轴承(4)的容纳腔(13)，以及与所述容纳腔(13)连通的供所述滑杆(5)运动的通道(14)。
9.根据权利要求1所述的新型可越障和爬楼的车轮，其特征在于，所述运动通道(12)设置在所述摆动块(8)的中部，且呈深孔形结构。
10.一种如独立权利要求1所述的新型可越障和爬楼的车轮的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，外部动力给所述车轮旋转法兰柱(2)提供动力，带动整个车轮往前旋转，当车轮行驶在平地上时，所述摆动块(8)不旋转运动，所述摆动块(8)内的所述运动通道(12)和所述弹簧(7)保持一个方向指向；
步骤二，当车轮行驶碰到台阶边缘时，与台阶接触的所述轮辋(9)受力推动与其连接的所述滑杆(5)依次穿过所述轴承(4)、所述通道(14)往内运动，并继续运动进入到所述摆动块(8)的所述运动通道(12)内挤压所述弹簧(7)，其他所述轮辋(9)和所述滑杆(5)保持原状态不收缩；
步骤三，所述滑杆(5)收缩后，整个车轮在所述车轮旋转法兰柱(2)的带动下往上攀爬台阶；
步骤四，当所述摆动块(8)旋转到所述角度限定槽(11)限定的角度后，在所述运动通道(12)内的所述滑杆(5)由于所述弹簧(7)的反弹力的推动，带动所述轮辋(9)伸回到初始位置；
步骤五，所述摆动块(8)内部由于没有所述滑杆(5)的约束，在所述角度旋转槽(1)的作用下，回转到初始位置，等待下一个所述滑杆(5)的进入，即完成一个台阶的攀爬，开始下一轮循环。
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