CN110550125B - 一种平面行驶和爬楼梯跟人载物便利小车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及便利小车技术领域的一种平面行驶和爬楼梯跟人载物便利小车，包括滚轮组以及具有载物筐的车架，车架的整体大致为长方体结构，滚轮组包括一对迈步轮，两个迈步轮沿车架底部的其中一个对角线对角分布，每个迈步轮均配置有独立的驱动单元；滚轮组还包括一对可进行径向变形的径向变形轮，每个迈步轮均配置一个径向变形轮且穿装在同一根迈步轮轴上；车架上安装有用于驱使所有径向变形轮进行同步径向变形的联动式形变驱动机构。正常行驶时仅利用迈步轮支撑地面，爬楼梯时仅利用两个径向尺寸增大的径向变形轮支撑楼梯的台阶面，使得该小车同时具有平面行驶和爬楼梯的功能。

Description

一种平面行驶和爬楼梯跟人载物便利小车

技术领域

本发明涉及便利小车技术领域，具体来说，是一种跟人载物便利小车。

背景技术

目前，跟人载物小车已经得到了应用，但是，现有技术中跟人载物小车不能爬上楼梯，导致跟人载物小车使用受限。

发明内容

本发明的目的是提供一种平面行驶和爬楼梯跟人载物便利小车，便于载物，能够爬楼梯，并且在所有的行驶工况下保持平衡和稳定性。

本发明的目的是这样实现的：一种平面行驶和爬楼梯跟人载物便利小车，包括滚轮组以及具有载物筐的车架，所述车架的整体大致为长方体结构，所述滚轮组包括一对正常行驶时在地面上滚动的、通过水平延伸的迈步轮轴转动地安装在车架底部的迈步轮，两个迈步轮沿车架底部的其中一个对角线对角分布，每个迈步轮均配置有独立的驱动单元；

所述滚轮组还包括一对可进行径向变形的径向变形轮，每个迈步轮均配置一个径向变形轮且穿装在同一根迈步轮轴上；

所述径向变形轮包括主轮体以及呈十字状分布的四个伸缩滑块，所述主轮体同轴固定套装在迈步轮轴上，所述主轮体上设有四个呈十字状分布的滑动导向槽，四个伸缩滑块分别滑动安装在四个滑动导向槽中，四个滑动导向槽以主轮体的几何中心周向均布，每个滑动导向槽均内置有伸缩弹簧，所述伸缩滑块的内侧端处于滑动导向槽内并通过伸缩弹簧与滑动导向槽内部弹性连接，所述伸缩滑块的外侧端露出滑动导向槽，四个伸缩滑块的外侧端在使用时形成一个最大外径大于迈步轮外径的虚拟圆，所述车架上安装有用于驱使所有伸缩滑块进行同步伸缩的联动式形变驱动机构。

进一步地，所述滚轮组还包括一对正常行驶时与地面保持间隙的万向轮，两个万向轮沿车架底部的另一个对角线对角分布且与两个迈步轮错开。

进一步地，所述载物筐具有开口朝上的、剖面结构为V形的载物槽，所述载物槽的槽底为条形结构，并且在俯视投影视角上看载物槽的槽底与两个迈步轮的对角分布连线重合。

进一步地，所述形变驱动机构包括一对分别对应两个径向变形轮的活动抵靠架，每个活动抵靠架均配置有一个与迈步轮轴同轴的复位弹簧，每个活动抵靠架活动套装在迈步轮轴上且沿迈步轮轴轴向活动，所述活动抵靠架一侧具有四个十字状分布的侧凸块，每个侧凸块均正对一个滑动导向槽且可伸入滑动导向槽内以抵触伸缩滑块的内侧端，所述伸缩滑块的内侧端为斜面结构，所述侧凸块具有倾斜布置的、与伸缩滑块的内侧端斜面接触的抵靠面，所述活动抵靠架另一侧通过复位弹簧与车架弹性连接；所述形变驱动机构还包括一直线驱动组件和一联动杆组件，所述联动杆组件包括从动件、联动杆、从动杆，所述联动杆的中部转动连接在车架上且形成一转动支点，所述从动件一端、从动杆一端分别转动连接联动杆的两端并形成水平活动的连杆机构，所述从动件另一端、从动杆另一端活动穿过车架并分别抵触两个活动抵靠架，所述直线驱动组件安装在车架上并靠近其中一个径向变形轮，所述直线驱动组件用于驱动从动件进行直线运动以推动附近的活动抵靠架。

进一步地，所述直线驱动组件靠近驱动凸轮一轴端的位置，所述直线驱动组件包括摇柄、扭簧、驱动凸轮、滚子，所述驱动凸轮整体为圆轮且其轴线水平布置，所述驱动凸轮转动安装在车架上且以其轴线进行旋转，所述摇柄与驱动凸轮联动设置，所述扭簧安装在车架上且可将摇柄向斜上方顶靠，靠近驱动凸轮一轴端的位置安装有用于锁定摇柄两个锁定位置的柄锁定组件，所述摇柄的两个锁定位置分别对应伸缩滑块伸出、缩回两个状态；所述驱动凸轮外周壁上具有螺旋延伸的曲线导向槽，所述从动件具有一分支杆伸入曲线导向槽中并转动连接有与曲线导向槽滚动配合的滚子，其中所述曲线导向槽的螺旋中心轴线与驱动凸轮的轴线重合。

进一步地，所述从动件、从动杆的抵触活动抵靠架的一端均转动地安装有在活动抵靠架表面滚动的滚珠。

进一步地，所述柄锁定组件设有上锁钩、下锁钩，所述上锁钩处于下锁钩的正上方，在伸缩滑块处于伸出状态时所述摇柄抵靠下锁钩下侧并被锁定，在伸缩滑块处于缩回状态时所述摇柄抵靠上锁钩下侧并被锁定，所述摇柄可沿驱动凸轮轴向进行微调。

进一步地，所述伸缩滑块的外侧端具有半圆扇形头部，所述半圆扇形头部的弧面朝外拱起并设置为锯齿面。

本发明的有益效果在于：

1)能够爬楼梯，在正常行驶时利用迈步轮进行行进，在需要爬楼梯时，利用形变驱动机构驱使两个径向变形轮的所有伸缩滑块伸出，使得四个伸缩滑块的外侧端在使用时形成一个最大外径大于迈步轮外径的虚拟圆，以使得伸缩滑块的外侧端支撑楼梯的台阶面，以便于该便利小车在楼梯上进行爬升；

2)便于载物，载物槽的槽底为条形结构，并且在俯视投影视角上看载物槽的槽底与两个迈步轮的对角分布连线重合，在物品投入载物槽中时，物体会自动滑落到载物槽的槽底，可将物体的重心集中在两个迈步轮的对角分布连线位置上，以保持小车的平衡；

3)安全性有保障，能够在所有的行驶工况下保持平衡，两个万向轮是为了辅助维持智能跟人小车的平衡性，正常情况下，万向轮距离地面有一定高度，是悬空状态，不会转动，当智能跟人小车出现倾斜时，万向轮会起到支撑作用，同样，万向轮也是呈迈步型放置，和迈步轮的放置位置相反，相互补充，保持智能跟人小车平衡性和稳定性；正常行驶时利用两个迈步轮与地面接触，相比于四轮车和三轮车摩擦阻力更小，节省能源，两个万向轮又可以在需要的时候保证车架不会倾倒，整体达到节能平稳的问题，既节能又具有完备的功能。

附图说明

图1是本发明的立体示意图。

图2是本发明的底部示意图。

图3是形变驱动机构的设置示意图。

图4是径向变形轮的扩径原理示意图。

图5是径向变形轮的复位原理示意图。

图6是图5中的A部放大图。

图7是伸缩弹簧的安装方式示意图。

图8是伸缩滑块与径向变形轮的安装关系示意图。

图9是载物筐的结构图。

图10是伸缩滑块在伸出时摇柄的位置示意图。

图11是图10中的B部放大图。

图12是伸缩滑块在缩回时的摇柄的位置示意图。

图13是迈步轮、万向轮、轮毂电机、蓄电池的布置位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-13和具体实施例对本发明进一步说明。

如图1、2所示，一种平面行驶和爬楼梯跟人载物便利小车，包括滚轮组以及具有载物筐2的车架1，车架1的整体大致为长方体结构，滚轮组包括一对在地面上滚动的、通过水平延伸的迈步轮轴4转动地安装在车架1底部的迈步轮3，两个迈步轮3沿车架1底部的其中一个对角线对角分布。

上述滚轮组还包括一对可进行径向变形的径向变形轮5，每个迈步轮3 均配置一个径向变形轮5且穿装在同一根迈步轮轴4上。

如图10-12所示，上述径向变形轮5包括主轮体501以及呈十字状分布的四个伸缩滑块502，主轮体501同轴固定套装在迈步轮轴4上，主轮体501上设有四个呈十字状分布的滑动导向槽501a，四个伸缩滑块502分别滑动安装在四个滑动导向槽501a中，滑动导向槽501a设置为T型槽结构，伸缩滑块502 也是T型结构并与滑动导向槽501a相适配，而且，滑动导向槽501a最宽部分的宽度大于伸缩滑块502的最宽部分的宽度，也就是说伸缩滑块502的最宽部分两边与滑动导向槽501a最宽部分两边保持间隙，使得伸缩滑块502在滑动导向槽501a中自由滑动时阻力很小，四个滑动导向槽501a以主轮体501的几何中心周向均布，每个滑动导向槽501a均内置有伸缩弹簧503，伸缩滑块 502的内侧端处于滑动导向槽501a内并通过伸缩弹簧503与滑动导向槽501a 内部弹性连接，伸缩滑块502的外侧端露出滑动导向槽501a，四个伸缩滑块 502的外侧端在使用时形成一个最大外径大于迈步轮3外径的虚拟圆，车架1 上安装有用于驱使所有伸缩滑块502进行同步伸缩的联动式形变驱动机构 6。

在正常行驶时利用迈步轮3进行行进，在需要爬楼梯时，利用形变驱动机构6驱使两个径向变形轮5的所有伸缩滑块502伸出，使得四个伸缩滑块502的外侧端在使用时形成一个最大外径大于迈步轮3外径的虚拟圆，以使得伸缩滑块502的外侧端轮番支撑楼梯的台阶面，以便于该便利小车在楼梯上进行爬升。

如图8所示，上述伸缩滑块502的外侧端具有半圆扇形头部502a，半圆扇形头部502a的弧面朝外拱起并设置为锯齿面，以增大摩擦力便于爬升。

如图2所示，上述滚轮组还包括一对万向轮7，两个万向轮7沿车架1底部的另一个对角线对角分布且与两个迈步轮3错开。正常情况下，万向轮7 距离地面有一定高度，是悬空状态，不会转动，当小车出现倾斜时，万向轮7会起到支撑作用，同样，万向轮7也是呈迈步型放置，和迈步轮3的放置位置相反，相互补充，保持智能跟人小车平衡性和稳定性。

如图13所示，本实施例中便利小车为电动驱动，不需要额外设置推动单元，只要驱动两个迈步轮3进行运动即可，每个迈步轮3均配置有独立的驱动单元，上述车架1上设有两个用于放置蓄电池11的蓄电池安置槽1a，每个迈步轮3所配置的独立的驱动单元为轮毂电机10(轮毂电机10本身就是迈步轮3主体，以节约安装空间)，轮毂电机10可受遥控器控制，也可以受车载控制器控制，两个蓄电池11分别给两个轮毂电机10供电，在迈步轮3旋转之时，与之同轴的径向变形轮5也进行同步旋转，使得该便利小车能够进行自动行走，在爬楼梯时迈步轮3不与楼梯接触，起到驱动径向变形轮5进行行走的作用。为了保持平衡，两个蓄电池安置槽1a的位置与两个万向轮7的位置分别对应,同时蓄电池11比较重,重心低,有利于整个小车平稳。在使用时，两个轮毂电机10分别驱动两个迈步轮3，在转弯时，两个迈步轮3可以实现差速运动，以便转弯。

如图9所示，上述载物筐2具有开口朝上的、剖面结构为V形的载物槽 201，载物槽201的槽底为条形结构，并且在俯视投影视角上看载物槽201的槽底与两个迈步轮3的对角分布连线重合。在物品投入载物槽201中时，物体会自动滑落到载物槽201的槽底，可将物体的重心集中在两个迈步轮3的对角分布连线位置上，以便利用两个迈步轮3进行承重。

如图3-7所示，上述形变驱动机构6包括一对分别对应两个径向变形轮5 的活动抵靠架610，每个活动抵靠架610均配置有一个与迈步轮轴4同轴的复位弹簧611，每个活动抵靠架610活动套装在迈步轮轴4上且沿迈步轮轴4轴向活动，活动抵靠架610一侧具有四个十字状分布的侧凸块610a，每个侧凸块610a均正对一个滑动导向槽501a且可伸入滑动导向槽501a内以抵触伸缩滑块502的内侧端，伸缩滑块502的内侧端为斜面结构，侧凸块610a具有倾斜布置的、与伸缩滑块502的内侧端斜面接触的抵靠面610b，伸缩滑块502 的内侧端斜面与抵靠面610b之间也可以是滚动接触，具体地说，是在伸缩滑块502的内侧端斜面上设置滚轮与抵靠面610b滚动接触，活动抵靠架610 另一侧通过复位弹簧611与车架1弹性连接。

而且，如图7所示，为了进一步保证伸缩滑块502的使用寿命，伸缩滑块502的最小宽度部分内侧端与抵靠面610b活动接触，而且伸缩滑块502的最小宽度部分内侧端的两侧边也是向内倾斜的结构，伸缩滑块502在伸出到使用状态的位置时，伸缩滑块502的最小宽度部分内侧端的两侧边恰好不与滑动导向槽501a的最小宽度部分的两侧边不接触，伸缩滑块502的最宽部分两侧边与滑动导向槽501a的最宽部分两侧边滑动接触，因此不会因为挤压、磨损使得伸缩滑块502的最小宽度部分变形，也不会使得滑动导向槽501a的最宽部分变形；从而延长主轮体501、伸缩滑块502使用寿命，也便于引导伸缩滑块502装入滑动导向槽501a中。

上述形变驱动机构6还包括一直线驱动组件和一联动杆组件，联动杆组件包括从动件605、联动杆607、从动杆609，联动杆607的中部转动连接在车架1上且形成一转动支点608，从动件605一端、从动杆609一端分别转动连接联动杆607的两端并形成水平活动的连杆机构，从动件605另一端、从动杆609另一端活动穿过车架1并分别抵触两个活动抵靠架610，直线驱动组件安装在车架1上并靠近其中一个径向变形轮5，直线驱动组件用于驱动从动件605进行直线运动以推动附近的活动抵靠架610。

上述直线驱动组件靠近驱动凸轮603一轴端的位置，直线驱动组件包括摇柄601、扭簧602、驱动凸轮603、滚子604，驱动凸轮603整体为圆轮且其轴线水平布置，驱动凸轮603转动安装在车架1上且以其轴线进行旋转，摇柄601与驱动凸轮603联动设置，扭簧602安装在车架1上且可将摇柄601向斜上方顶靠，具体地说扭簧602固定套装在车架1的一根安装基准轴上，扭簧 602的一伸出端抵靠车架1，扭簧602的另一伸出端抵靠摇柄601下侧以便将摇柄601向斜上方顶，靠近驱动凸轮603一轴端的位置安装有用于锁定摇柄 601两个锁定位置的柄锁定组件，摇柄601的两个锁定位置分别对应伸缩滑块502伸出、缩回两个状态；驱动凸轮603外周壁上具有螺旋延伸的曲线导向槽603a，从动件605具有一分支杆伸入曲线导向槽603a中并转动连接有与曲线导向槽603a滚动配合的滚子604，其中曲线导向槽603a的螺旋中心轴线与驱动凸轮603的轴线重合。

上述柄锁定组件设有上锁钩8、下锁钩9，上锁钩8处于下锁钩9的正上方，在伸缩滑块502处于伸出状态时摇柄601抵靠下锁钩9下侧并被锁定，在伸缩滑块502处于缩回状态时摇柄601抵靠上锁钩8下侧并被锁定，摇柄601 可沿驱动凸轮603轴向进行微调。

在正常行驶时，两个迈步轮3在地面上滚动，此时伸缩滑块502处于收缩状态，两个迈步轮3一前一后布置如同人行走时迈步的状态，可减少与地面的摩擦力，加快行进速度。

在正常行驶时，伸缩滑块502处于收缩的状态，伸缩弹簧503处于初始状态，伸缩滑块502不会与地面接触，此时，摇柄601在扭簧602的弹力作用下抵触上锁钩8的下侧，活动抵靠架610和复位弹簧611均处于初始状态。

在需要爬楼梯时，所有的伸缩滑块502需要同时伸出，则需要驱使摇柄 601沿驱动凸轮603的安装轴进行向外的微调，使得摇柄601脱离上锁钩8，将摇柄601向下扳，在摇柄601向下扳的过程中，驱动凸轮603旋转，利用滚子604与曲线导向槽603a的活动配合以驱使从动件605进行水平运动，以水平推动活动抵靠架610沿迈步轮轴4的轴线向伸缩滑块502移动，在活动抵靠架610移动过程中克服复位弹簧611的回弹力，使得四个侧凸块610a同时伸入四个滑动导向槽501a中并推动所有伸缩滑块502滑动并伸出，伸缩滑块 502在伸出时克服伸缩弹簧503的回弹力，在摇柄601向下转动到下锁钩9的位置时，需要驱使摇柄601沿驱动凸轮603的安装轴进行向内的微调，使得摇柄601抵触下锁钩9下侧，且在扭簧602的弹力作用下紧靠下锁钩9下侧，以锁定摇柄601，摇柄601被锁定后，驱动凸轮603、从动件605、活动抵靠架610均处于位置锁定的状态，从而使得所有伸缩滑块502处于被锁定的状态，以便伸缩滑块502在爬楼梯时支撑台阶面。

在从动件605进行移动的同时，联动杆607围绕其转动支点608进行转动，从而带动从动杆609进行移动，从动杆609在移动过程中可驱使另一个活动抵靠架610进行移动，从而驱使另一个径向变形轮5进行扩径变形(扩大径向尺寸)。

因此，在从动件605被锁定时，联动杆607和从动杆609均被锁定，那么，另一个径向变形轮5的所有伸缩滑块502处于被锁定的状态。

如图5-6所示，上述从动件605、从动杆609的抵触活动抵靠架610的一端均转动地安装有在活动抵靠架610表面滚动的滚珠606，滚珠606作用在于减少从动件605、从动杆609与活动抵靠架610表面的摩擦。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种平面行驶和爬楼梯跟人载物便利小车，包括滚轮组以及具有载物筐(2)的车架(1)，其特征在于：所述车架(1)的整体大致为长方体结构，所述滚轮组包括一对正常行驶时在地面上滚动的、通过水平延伸的迈步轮轴(4)转动地安装在车架(1)底部的迈步轮(3)，两个迈步轮(3)沿车架(1)底部的其中一个对角线对角分布，每个迈步轮(3)均配置有独立的驱动单元；

所述滚轮组还包括一对可进行径向变形的径向变形轮(5)，每个迈步轮(3)均配置一个径向变形轮(5)且穿装在同一根迈步轮轴(4)上；

所述径向变形轮(5)包括主轮体(501)以及呈十字状分布的四个伸缩滑块(502)，所述主轮体(501)同轴固定套装在迈步轮轴(4)上，所述主轮体(501)上设有四个呈十字状分布的滑动导向槽(501a)，四个伸缩滑块(502)分别滑动安装在四个滑动导向槽(501a)中，四个滑动导向槽(501a)以主轮体(501)的几何中心周向均布，每个滑动导向槽(501a)均内置有伸缩弹簧(503)，所述伸缩滑块(502)的内侧端处于滑动导向槽(501a)内并通过伸缩弹簧(503)与滑动导向槽(501a)内部弹性连接，所述伸缩滑块(502)的外侧端露出滑动导向槽(501a)，四个伸缩滑块(502)的外侧端在使用时形成一个最大外径大于迈步轮(3)外径的虚拟圆，所述车架(1)上安装有用于驱使所有伸缩滑块(502)进行同步伸缩的联动式形变驱动机构(6)；

所述形变驱动机构(6)包括一对分别对应两个径向变形轮(5)的活动抵靠架(610)，每个活动抵靠架(610)均配置有一个与迈步轮轴(4)同轴的复位弹簧(611)，每个活动抵靠架(610)活动套装在迈步轮轴(4)上且沿迈步轮轴(4)轴向活动，所述活动抵靠架(610)一侧具有四个十字状分布的侧凸块(610a)，每个侧凸块(610a)均正对一个滑动导向槽(501a)且可伸入滑动导向槽(501a)内以抵触伸缩滑块(502)的内侧端，所述伸缩滑块(502)的内侧端为斜面结构，所述侧凸块(610a)具有倾斜布置的、与伸缩滑块(502)的内侧端斜面接触的抵靠面(610b)，所述活动抵靠架(610)另一侧通过复位弹簧(611)与车架(1)弹性连接；

所述形变驱动机构(6)还包括一直线驱动组件和一联动杆组件，所述联动杆组件包括从动件(605)、联动杆(607)、从动杆(609)，所述联动杆(607)的中部转动连接在车架(1)上且形成一转动支点(608)，所述从动件(605)一端、从动杆(609)一端分别转动连接联动杆(607)的两端并形成水平活动的连杆机构，所述从动件(605)另一端、从动杆(609)另一端活动穿过车架(1)并分别抵触两个活动抵靠架(610)，所述直线驱动组件安装在车架(1)上并靠近其中一个径向变形轮(5)，所述直线驱动组件用于驱动从动件(605)进行直线运动以推动附近的活动抵靠架(610)。

2.根据权利要求1所述的一种平面行驶和爬楼梯跟人载物便利小车，其特征在于：所述滚轮组还包括一对正常行驶时与地面保持间隙的万向轮(7)，两个万向轮(7)沿车架(1)底部的另一个对角线对角分布且与两个迈步轮(3)错开。

3.根据权利要求1所述的一种平面行驶和爬楼梯跟人载物便利小车，其特征在于：所述载物筐(2)具有开口朝上的、剖面结构为V形的载物槽(201)，所述载物槽(201)的槽底为条形结构，并且在俯视投影视角上看载物槽(201)的槽底与两个迈步轮(3)的对角分布连线重合。

4.根据权利要求1所述的一种平面行驶和爬楼梯跟人载物便利小车，其特征在于：所述直线驱动组件靠近驱动凸轮(603)一轴端的位置，所述直线驱动组件包括摇柄(601)、扭簧(602)、驱动凸轮(603)、滚子(604)，所述驱动凸轮(603)整体为圆轮且其轴线水平布置，所述驱动凸轮(603)转动安装在车架(1)上且以其轴线进行旋转，所述摇柄(601)与驱动凸轮(603)联动设置，所述扭簧(602)安装在车架(1)上且可将摇柄(601)向斜上方顶靠，靠近驱动凸轮(603)一轴端的位置安装有用于锁定摇柄(601)两个锁定位置的柄锁定组件，所述摇柄(601)的两个锁定位置分别对应伸缩滑块(502)伸出、缩回两个状态；所述驱动凸轮(603)外周壁上具有螺旋延伸的曲线导向槽(603a)，所述从动件(605)具有一分支杆伸入曲线导向槽(603a)中并转动连接有与曲线导向槽(603a)滚动配合的滚子(604)，其中所述曲线导向槽(603a)的螺旋中心轴线与驱动凸轮(603)的轴线重合。

5.根据权利要求1所述的一种平面行驶和爬楼梯跟人载物便利小车，其特征在于：所述从动件(605)、从动杆(609)的抵触活动抵靠架(610)的一端均转动地安装有在活动抵靠架(610)表面滚动的滚珠(606)。

6.根据权利要求4所述的一种平面行驶和爬楼梯跟人载物便利小车，其特征在于：所述柄锁定组件设有上锁钩(8)、下锁钩(9)，所述上锁钩(8)处于下锁钩(9)的正上方，在伸缩滑块(502)处于伸出状态时所述摇柄(601)抵靠下锁钩(9)下侧并被锁定，在伸缩滑块(502)处于缩回状态时所述摇柄(601)抵靠上锁钩(8)下侧并被锁定，所述摇柄(601)可沿驱动凸轮(603)轴向进行微调。

7.根据权利要求1所述的一种平面行驶和爬楼梯跟人载物便利小车，其特征在于：所述伸缩滑块(502)的外侧端具有半圆扇形头部(502a)，所述半圆扇形头部(502a)的弧面朝外拱起并设置为锯齿面。