CN111114194B - 一种能爬楼梯的轮子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轮子技术领域，特涉及一种能爬楼梯的轮子。本发明包括行走轮、齿杆工作机构、齿杆收拢机构、控制机构，齿杆工作机构、齿杆收拢机构设置在行走轮的一侧，齿杆工作机构主要完成齿杆的伸出和收缩，齿杆收拢机构可以收拢和释放齿杆，控制机构控制齿杆工作机构和齿杆收拢机构协调工作,齿杆工作机构的齿杆伸出时轮子可爬行楼梯，齿杆工作机构的齿杆收缩时轮子正常行驶。本发明在不会影响行走轮正常行驶的前提下使轮子具有爬楼梯的功能。

Description

一种能爬楼梯的轮子

技术领域

本发明涉及轮子技术领域，特涉及一种能爬楼梯的轮子。

背景技术

为了在搬运商品的过程中减轻人员的劳动强度，保障商品运输的安全稳定，提高运输的效率，减少人力物力的消耗，爬楼机械产品有着重要的意义。采用轮子直接爬行，有助于提高产品的爬行能力。

中国实用新型专利《一种主动式变形星形爬楼轮》(申请号201721746641.7)公开了一种通过改变轮子的运动状态以适应平地和楼梯，中国实用新型专利《一种气动式爬楼车轮子》(申请号：201821140489.2)公开了一种通过气动改变轮子形态的发明。以上专利，由于改变了形状轮的状态，致使轮子在正常运行时，轮子容易损坏或轮子变形，增加轮子行驶时的阻力。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种能爬楼梯的轮子。本发明通过行走轮、齿杆工作机构、齿杆收拢机构、控制机构和辅助部分的配合工作，使在爬楼状态下和正常行驶时齿杆工作机构处于两种工作状态，在不会影响行走轮正常行驶的前提下使轮子具有爬楼梯的功能。

本发明的技术方案是：一种能爬楼梯的轮子，包括行走轮和齿杆工作机构、齿杆收拢机构、控制机构，齿杆工作机构包括齿杆,其特征在于：控制机构通过控制齿杆收拢机构工作从而使齿杆工作机构的齿杆伸出或收缩，齿杆工作机构的齿杆伸出时轮子可爬行楼梯，齿杆工作机构的齿杆收缩时轮子正常行驶。

根据如上所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：包括行走轮、齿杆工作机构、齿杆收拢机构、控制机构和辅助部分，齿杆工作机构、齿杆收拢机构设置在行走轮的一侧，控制机构控制齿杆工作机构和齿杆收拢机构协调工作，辅助部分包括螺帽、键、轴套及固定基座，行走轮通过键、螺帽与控制机构的轴固连在一起，轴固定在行走轮上，齿杆工作机构包括齿杆盘、齿杆、齿杆簧、齿杆螺帽，齿杆盘形状为圆饼形，齿杆盘四周成辐射状均匀分布有若干工作柱，工作柱上有阶梯孔，阶梯孔中部设置台肩，每个工作孔内有一个齿杆和一个齿杆簧，工作柱尾部有一个齿杆螺帽，齿杆成阶梯轴状，齿杆中部比两头粗；齿杆中部较粗部设置拨柱，拨柱伸出工作柱外可与齿杆收拢机构和控制机构配合对齿杆工作机构进行控制，齿杆下端充当齿杆簧内部的工作杆，与阶梯孔下部配合，齿杆盘中心有轴套结构，轴套结构上四周对称分布有键孔，轴套结构内部容纳控制部分的离合键，齿杆盘通过离合键的位置不同可与控制机构上的轴进行分离和结合；齿杆收拢机构包括齿杆收拢盘，齿杆收拢盘与齿杆盘同轴，齿杆收拢盘呈圆盘形，靠近齿杆工作机构的一侧有一道圆形沟槽和一段圆弧沟槽，圆形沟槽和圆弧沟槽内都可让拨柱在内滑动，圆弧沟槽位于圆形沟槽外面，圆弧沟槽外口位于拨柱伸出时的工作位置，圆弧沟槽内口通过光滑过渡 与圆形沟槽连接，当齿杆工作机构与齿杆收拢机构靠近并绕轴旋转时带动齿杆绕轴旋转，拨柱依次从齿杆收拢盘的圆弧沟槽外口处切入齿杆收拢盘的圆弧沟槽，滑入到齿杆收拢盘的圆形沟槽。

根据如上所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：控制机构还包括吸合器、作动内环、作动外环、固定块、拉簧、离合芯轴环、离合芯轴螺钉、离合芯轴、离合芯轴压簧、离合键、轴；吸合器固定在固定基座上，齿杆收拢盘中心处的轴套类结构外部套有作动内环，作动内环外表面上有螺旋凹槽，作动内环上套有作动外环，作动外环内壁上与作动内环螺旋凹槽对应处有圆柱突起，圆柱突起位于作动外环内壁上，圆柱突起在作动内环螺旋凹槽内滑动，作动外环通过固定块被限定在齿杆收拢盘上；作动外环上的杆臂中部固定有一拉簧，拉簧另一端固定在齿杆收拢盘上，作动外环上的杆臂设置挡柱结构，挡柱位于齿杆收拢盘通透沟槽内，作动内环只能沿齿杆收拢盘轴向左右移动，作动内环伸出臂可作用于离合芯轴环，轴前端设置内孔，离合芯轴位于轴的内孔中，离合芯轴环位于轴外，离合芯轴螺钉可在轴上的径向孔内轴向左右移动，离合芯轴螺钉将离合芯轴和离合芯轴环连接起来，轴孔内的离合芯轴另一端有离合芯轴压簧，离合芯轴两侧与轴线成锐角对称各有一倾斜卡槽结构，与离合芯轴两倾斜卡槽结构相配合处各设置一离合键，离合键在其上的倾斜卡柱结构(与离合芯轴两倾斜卡槽结构相配合)作用下可以沿轴的径向方向移动，轴和齿杆盘上的轴套结构相应处配合有键槽结构，离合键在离合芯轴作用下可以在此键槽内径向移动。

根据如上所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：齿杆收拢盘圆形沟槽结束处有一段圆形沟槽穿透齿杆收拢盘，在齿杆收拢盘另一侧形成的一段圆形沟槽称作通透沟槽，通透沟槽容纳作动外环上杆臂的挡柱。

根据如上所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：齿杆收拢盘圆形沟槽外壁外侧半径小于齿杆工作被压缩时齿杆上拨柱位置处的半径；齿杆收拢盘上的圆孤沟槽，从位于齿杆收拢盘上面的对应第一个齿杆处的圆孤沟槽外口处算起，超过齿杆收拢盘上对应第二个齿杆的圆孤沟槽长度的圆孤沟槽外壁外侧位置处于齿杆伸出时拨杆的内侧。

根据如上所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：齿杆收拢盘中间轴处设置轴套类结构，轴套类结构向背离齿杆工作机构的一面突出，轴套类结构端部有臂伸出，轴套类结构与控制机构的吸合器相配合，使齿杆收拢盘能够沿轴线左右移动，轴套类结构内部有内花键结构，辅助部分的固定基座上的轴有外花键结构。

根据如上所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：齿杆收拢盘的轴套类结构处均匀分布有若干小孔，用于作动内环伸出臂穿过。

根据如上所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：吸合器通过对齿杆收拢盘上的轴套类结构上伸出结构进行控制从而对齿杆收拢盘进行控制，使齿杆收拢盘能够沿固定基座的花键轴进行轴向左右移动。

根据如上所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：齿杆工作机构包括齿杆盘一、齿杆簧、齿杆、拨杆；齿杆收拢机构包括齿杆收拢盘一、限位块；控制机构包括电池、微型无刷电机及齿轮结构、齿杆盘一上的内齿环结构、无线信号接收器及控制电路模块；电池固定在齿杆收拢盘一上，微型无刷电机通过微型无刷电机螺钉固定在微型无刷电机机座上，微型无刷电机机座通过微型无刷电机机座固定螺钉固定在齿杆收拢盘一上，无线电信号接收器及控制电路模块固定在齿杆收拢盘一上，齿杆收拢盘一与齿杆盘一同轴，齿杆盘一形状成圆饼形，其四周成辐射状均匀分布有若干工作柱，每个工作孔内有一个齿杆和一个齿杆簧，齿杆设置拨柱，齿杆收拢盘一中间有圆孔结构，齿杆盘一靠近齿杆收拢盘一一侧有轴套结构，该轴套结构外侧端部有环形沟槽结构，内侧有内齿环结构，齿杆收拢盘一中部设置有孔结构，孔径等于齿杆盘一上带有环形沟槽结构的轴套外径，齿杆收拢盘一通过其上的孔结合在齿杆盘一的轴套上，微型无刷电机机座和限位块上的限位结构配合齿杆收拢盘一轴套结构上的环形沟槽把齿杆收拢盘一轴向限位在齿杆盘一上并可绕其轴旋转，微型无刷电机轴上的外齿轮与齿杆盘一上的内齿环相啮合，齿杆盘一靠近行走轮一侧也有轴套结构，其端面上有螺纹孔，齿杆盘一的轴套结构通过齿杆盘一固定螺钉固定在行走轮上。

根据如上所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：无线控制器发出无线信号，安装在齿杆收拢盘一上随行走轮一起转动的无线信号接收器及控制电路模块接收信号，并根据信号产生相应控制微型无刷电机的信号，微型无刷电机产生相应动作。

根据如上所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：齿杆收拢盘一圆形沟槽外壁外侧半径小于齿杆工作被压缩时齿杆上拨柱位置处的半径；齿杆收拢盘一上的圆孤沟槽，从圆孤沟槽外口处算起，超过齿杆收拢盘一上对应两相邻齿杆之间的圆孤沟槽长度的圆孤沟槽外壁外侧位置处到齿杆收拢盘一圆心处的距离小于齿杆工作被压缩时的拨杆位置处的半径；齿杆收拢盘一上的圆孤沟槽，从圆孤沟槽外口处算起，到齿杆收拢盘一上对应两相邻齿杆之间的圆孤沟槽长度的圆孤沟槽处，开口径向距离为从开口处到齿杆工作被压缩时的拨杆位置处。

本发明的有益效果是：一是由齿杆工作机构、齿杆收拢机构、控制机构构成的装置独立设置，自成系统，不影响行走轮原来的基本功能，在增加爬楼梯功能的同时，保持了行走轮原来的结构优点，对行走轮改动小或基本上不需要改动，所以本发明的装置应用在任何领域，对原设计影响小，行走轮正常使用不受影响，提高了系统的可靠性并减小了成本。二是本发明由齿杆工作机构、齿杆收拢机构、控制机构构成的装置只有在爬楼梯时使用，操作人员只需简单的操作即可实现相应的功能，使用方便。三是行走轮正常行使，不增加行走轮行驶时的阻力。四是上楼的平滑度与齿杆数量关系密切，应用在不同领域时，可以根据实际情况确定齿杆数量，应用领域广。

附图说明

图1为本发明爬楼梯状态图。

图2为本发明收拢正常行驶状态图。

图3为本发明的爆炸图。

图4为本发明的爆炸图(另一个视角)。

图5为离合键与其他部件的结构示意图。

图6为图5部件锁压状态图。

图7为图5部件松开状态图。

图8为本发明的爆炸图(局部视角)。

图9为爬行状态下剖视图。

图10为收拢正常行驶状态下剖视图。

图11为齿杆盘结构图。

图12为齿杆收拢盘结构图。

图13为本发明另一种实例的爆炸图。

图14为本发明另一种实例的爆炸图(另一个视角)。

图15为齿杆盘一的主视图。

图16为齿杆盘一的俯视图。

图17为本发明另一种实例的收拢正常行驶状态图。

附图标记说明：紧固螺钉1、固定基座2、吸合器3、作动内环4、拉簧5、固定螺钉6、作动外环7、齿杆收拢盘8、离合芯轴环9、离合芯轴螺钉10、离合键11、离合芯轴12、离合芯轴压簧13、齿杆盘14、轴套15、行走轮16、键17、螺帽18、轴19、齿杆螺帽20、齿杆簧21、齿杆22、拨柱23、电池31、微型无刷电机机座固定螺钉32、微型无刷电机机座33、微型无刷电机34、齿杆收拢盘一35、齿杆盘一36、齿杆盘一固定螺钉37、无线信号接收器及控制电路模块38、限位块39、微型无刷电机螺钉40。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1所示，本发明的能爬楼梯的轮子通过给行走轮16附加一个轮齿机构，该机构伸出的“轮齿”使行走轮16在爬楼梯时不会打滑，从而爬上楼梯。如图2所示，在行走轮16正常行使时，轮齿机构能够把“轮齿”收缩回来，从而使行走轮16正常行使，不增加行走轮 16行驶时的阻力。

如图1至图10所示，本发明的能爬楼梯的轮子包括行走轮16、齿杆工作机构、齿杆收拢机构、控制机构，齿杆工作机构、齿杆收拢机构设置在行走轮16的一侧，控制机构控制齿杆工作机构和齿杆收拢机构协调工作。本发明的能爬楼梯的轮子还可以包括辅助部分，辅助部分包括螺帽18、键17、轴套15及固定基座2等，行走轮16通过键17、螺帽18与控制机构上的轴19固连在一起，轴19固定在行走轮16上，固定基座2可与负载(比如轮椅、平衡车本体等)固连在一起，通过固定基座2的孔支撑在行走轮16上，轴19与动力装置连接并获得动力，进而带动行走轮16运动，也可以是行走轮16提供动力带动轴19转动。轴套15 与轴19上的轴肩结构一起对齿杆工作机构限位，限制齿杆工作机构位置不轴向窜动。

如图3和图4所示，本发明的齿杆工作机构包括齿杆盘14、齿杆22、齿杆簧21、齿杆螺帽20。齿杆盘14是齿杆工作机构的基体，形状成圆饼形，其四周成辐射状均匀分布有若干工作柱，工作柱较多时齿杆22就会适当密布，行走轮16爬楼梯时就会越平顺。每个工作柱结构基本相同，工作柱上有阶梯孔，阶梯孔中部设置台肩，每个工作孔内有一个齿杆22和一个齿杆簧21，工作柱尾部有一个齿杆螺帽20。本发明的齿杆22成阶梯轴状，上端是可伸出部分，可卡着楼梯使行走轮16不打滑，齿杆22中部最好比两头粗，这样齿杆22中部与阶梯孔上的台肩配合可限制齿杆22的伸出长度。

如图3和图4所示，本发明的齿杆22中部较粗部设置拨柱23，拨柱23通过工作柱的上侧孔伸出工作柱外可与齿杆收拢机构和控制机构配合对齿杆工作机构进行控制，齿杆22下端充当齿杆簧21内部的工作杆，与阶梯孔下部配合，完成对齿杆簧21的容纳和使齿杆簧21正确工作，使齿杆簧21的压缩功能为齿杆22提供压力，齿杆簧21支持齿杆22在阶梯孔内正确工作。齿杆螺帽20完成对工作柱上工作孔的封闭，同时为齿杆簧21提供轴向支持力，为齿杆22提供径向限位。齿杆盘14中心有轴套结构，如图11所示，该轴套结构与控制机构的轴19配合，轴套结构上四周对称分布有键孔，内部可以容纳控制部分上的离合键11，通过离合键11的位置不同可与控制机构上的轴19进行分离和结合，轴19与行走轮16通过键17 固连在一起，离合键11处于图6位置时(装配图见图10)，轴19与齿杆盘14分离，齿杆盘 14不随行走轮16转动，离合键11处于图7位置时(装配图见图9)，轴19与齿杆盘14结合，齿杆盘14随行走轮16转动。

本发明的齿杆22相当于“轮齿”，主要作用就是能够在行走轮16周围伸出一定长度和数量的“杆齿”，以便行走轮16行驶在楼梯上时“咬”着楼梯使其不打滑从而可以爬上楼梯。当行走轮16行驶在平地时就不再需要轮齿的帮助了，这时齿杆22伸出的“齿”可以收回来，从而减小行驶阻力。齿杆工作机构就是要完成这样的功能：当齿杆22需要伸出时，可以伸出，当需要收回时就能收回，同时当齿杆22工作时能为其提供良好支持，一是伸出的齿杆22在行走轮16向上爬时能够牢牢卡住楼梯使走轮16不打滑，二是当行走轮16向前滚动使齿杆 22逐渐滚动到行走轮16下方时又能及时缩进，使行走轮16与地面充分接触，不影响行走轮 16的支持功能。

如图3、图4、图8和图12所示，本发明的齿杆收拢机构包括齿杆收拢盘8，齿杆收拢盘8与齿杆工作机构同轴，即齿杆收拢盘8与齿杆盘14同轴。

本发明的齿杆收拢盘8呈圆盘形，靠近齿杆工作机构的一侧有一道圆形沟槽和一段圆弧沟槽，圆形沟槽和圆弧沟槽内都可让齿杆22上的拨柱23在内滑动，圆弧沟槽位于圆形沟槽外面，圆弧沟槽外口位于齿杆22的拨柱23伸出时的工作位置，圆弧沟槽内口通过光滑过渡 与圆形沟槽连接，当齿杆工作机构与齿杆收拢机构靠近并绕轴旋转时，就会带动齿杆22绕轴旋转，齿杆22上的拨柱23就会依次从齿杆收拢盘8的圆弧沟槽外口处切入齿杆收拢盘8的圆弧沟槽，并顺利滑入到齿杆收拢盘8的圆形沟槽，直到齿杆22上的拨柱23全部滑入圆形沟槽内，并均匀分布圆形沟槽内，在此被收拢停留。齿杆收拢盘8圆形沟槽外壁外半径小于齿杆22工作被压缩时齿杆22上拨柱23位置处的半径；齿杆收拢盘8上的圆孤沟槽，从位于齿杆收拢盘8上面的第一个齿杆22处的圆孤沟槽外口处算起，超过齿杆收拢盘8上第二个齿杆22的圆孤沟槽长度的圆孤沟槽外壁外侧位置处于齿杆22伸出时拨杆23的内侧。这样齿杆工作被压缩带动拨杆下移时不会被圆孤沟槽外壁外侧阻挡，也不会齿杆收拢盘8圆形沟槽外壁阻挡，使工作顺利进行。

齿杆收拢盘8圆形沟槽结束处(与圆弧沟槽光滑过渡到圆形沟槽处相对)有一小段圆形沟槽穿透齿杆收拢盘8，在齿杆收拢盘8另一侧形成一小段圆形沟槽称作通透沟槽，此通透沟槽以便容纳作动外环7上杆臂的挡柱。

齿杆收拢盘8中间轴处设置轴套类结构(见图8)，轴套类结构向背离齿杆盘14工作机构的一面突出，轴套类结构端部有臂伸出，即为伸出结构。轴套类结构与控制机构的吸合器 3相配合，以便吸合器3对通过轴套类结构对齿杆收拢盘8进行控制，使齿杆收拢盘8能够沿轴线左右移动。轴套类结构内部有内花键结构，辅助部分的固定基座2上的轴有外花键结构，这两部分内外花键结构相配合，使齿杆收拢盘8能沿固定基座2上的轴左右滑动而不能转动。齿杆收拢盘8的轴套类结构处均匀分布有若干小孔，以便容纳控制机构的作动内环4的伸出臂。参见图8和图12。

齿杆收拢机构主要功能是当行走轮16在平地上行驶齿杆工作机构不需要工作时，齿杆 22需要收拢起来使齿杆22离开地面，以免造成额外的阻力负担。

如图3、图4和图8所示，本发明的控制机构包括紧固螺钉1、吸合器3、作动内环4、作动外环7、固定螺钉6、拉簧5、离合芯轴环9、离合芯轴螺钉10、离合芯轴12、离合键 11、离合芯轴压簧13、轴19。紧固螺钉1把吸合器3固定在固定基座2上，吸合器3通过对齿杆收拢盘8上的轴套类结构上伸出结构进行控制从而对齿杆收拢盘8进行控制，使齿杆收拢盘8能够沿固定基座2的花键轴进行左右轴向移动，使齿杆收拢盘8可以和齿杆工作机构进行分离和结合。齿杆收拢盘8的轴套类结构外部套有作动内环4，作动内环4外表面上有螺旋凹槽，作动内环4上套有作动外环7，作动外环7内壁上与作动内环4螺旋凹槽对应处有圆柱突起，圆柱突起位于作动外环7内壁上，圆柱突起在作动内环4螺旋凹槽内滑动，作动外环7通过固定螺钉6(相当于固定块)被轴向限定在齿杆收拢盘8上，只能绕齿杆收拢盘8轴转动。当作动外环7转动时，其上的圆柱突起在作动内环4螺旋凹槽内滑动，由于作动外环7被限定在齿杆收拢盘8上只转动而不能左右轴向移动，作动外环7上的杆臂中部固定有一拉簧5，拉簧5另一端固定在齿杆收拢盘8上，作动外环7上的杆臂设置挡柱结构，挡柱位于齿杆收拢盘8通透沟槽内，当齿杆收拢盘8圆形沟槽内无齿杆22的拨柱23时，作动外环7上的挡柱与作动外环7一起被拉簧5拉拢靠紧在与齿杆收拢盘8圆形沟槽结束处相对的位置处，如图1所示。当齿杆收拢盘8圆形沟槽内有齿杆22的拨柱23进来时，作动外环7上的挡柱就会被第一个进来的拨柱23挤压驱动到收拢盘圆形沟槽结束处，同时一面张紧拉簧5，一面带动作动外环7一起旋转，如图2所示。如图8所示，作动内环4靠近工作机构的一侧均布的若干伸出臂只能在齿杆收拢盘8上的对应小孔内左右滑动，从而迫使作动内环4只能沿齿杆收拢盘8轴向左右移动，通过小孔伸过齿杆收拢盘8的作动内环4伸出臂，可作用于离合芯轴环9。如图3、图5、图6和图10所示，轴19前端设置内孔，离合芯轴12 位于轴19的内孔中，离合芯轴环9位于轴19外，离合芯轴螺钉10可在轴19上的径向槽孔内左右轴向移动，离合芯轴螺钉10将离合芯轴12和离合芯轴环9连接起来，从而使作动内环4伸出臂通过离合芯轴环9和离合芯轴螺钉10带动离合芯轴12向背离齿杆收拢盘8方向移动。轴19孔内的离合芯轴12另一端有离合芯轴压簧13，其驱使离合芯轴12向靠近齿杆收拢盘8方向移动。离合芯轴12两侧与轴线成锐角对称各有一倾斜卡槽结构(如图5所示)，具有与两倾斜卡槽结构相配合结构的各有一离合键11，离合键11在其上的卡柱结构作用下可以沿轴19的径向方向移动，轴19和齿杆盘14上的轴套结构相应处都有配合的键槽结构，离合键11在离合芯轴12作用下可以在此键槽内径向移动。

当作动内环4伸出臂顶动离合芯轴环9，通过离合芯轴螺钉10带动离合芯轴12向背离齿杆收拢盘8方向移动时，压缩离合芯轴压簧13，同时对称的两个离合键11在离合芯轴12两侧对称倾斜的卡槽结构作用下，在各自的键槽内向靠近离合芯轴12轴线方向移动，直至离合键11完全处在轴的键槽内，此时齿杆盘14和轴19完全脱离。如图3、图5、图7和图9 所示，当作动内环4伸出臂离开离合芯轴环9，压缩离合芯轴压簧13的力撤消，离合芯轴压簧13就会推动离合芯轴12向靠近齿杆收拢盘8方向移动，同时对称的两个离合键11在离合芯轴12两侧对称倾斜的卡槽结构作用下，在各自的键槽内向远离离合芯轴12轴线方向移动，直至离合键11部分处在轴19的键槽内和部分处在齿杆盘14的轴套结构的键槽内，此时齿杆盘14和轴19能过离合键11结合在一起，齿杆盘14能和轴19一起转动。

控制机构的主要作用是控制齿杆工作机构和齿杆收拢机构协调工作，与辅助部分配合，完成行走轮16爬楼梯和走平地的功能。

本发明的工作过程是：

(一)杆齿伸出态：

在吸合器3吸合作用下，齿杆收拢盘8连同其上的作动内环4、作动外环7、拉簧5等一起被吸离齿杆盘14，随着齿杆拨柱23的离开，作用在作动外环7挡柱上的挤压力撤消，在拉簧5的作用下，作动外环7上的挡柱与作动外环7一起被拉簧5拉拢靠紧与齿杆收拢盘8 圆形沟槽结束处的相对位置处，在作动外环7上的圆柱突起作用下，作动内环4向背离齿杆收拢盘8方向移动，并为下一次动作做准备。当作动内环4随同齿杆收拢盘8离开齿杆盘14 时，作动内环4也便同时脱离了离合芯轴环9，对离合芯轴12的顶力解除，在离合芯轴压簧 13的作用下，离合芯轴12向齿杆收拢盘8方向靠近，离合键11伸出轴19的键槽进入到齿杆盘14的轴套结构上的键槽内，轴19与齿杆盘14结合在一起带动齿杆盘14转动。齿杆22 上的拨柱23从齿杆收拢盘8圆形沟槽内脱离，齿杆22解锁，在各个齿杆簧21的作用下，各个齿杆22被顶出各自的齿杆盘14孔形成杆齿，在行走轮16转动时“咬”着楼梯使行走轮 16可以爬楼梯时不打滑，由于齿杆工作机构的特殊结构使得行走轮16向前滚动时位于行走轮16下方的齿杆22又能及时缩进，使行走轮16与地面充分接触，不影响行走轮16的支持功能，而滚过行走轮16后的齿杆22在齿杆簧21的作用下及时伸出，在下一位置重新发挥作用。如图9所示。

(二)杆齿收拢态：

在吸合器3反相作用下，齿杆收拢盘8连同其上的作动内环4、作动外环7、拉簧5等一起被推近齿杆盘14，随着齿杆拨柱23的渐次进入，作动外环7上的挡柱就会被第一个进来的拨柱23挤压驱动到齿杆收拢盘8圆形沟槽结束处，同时一面张紧拉簧5，一面带动作动外环7一起旋转，直到作动外环7上的挡柱与作动外环7一起被挤压靠紧齿杆收拢盘8圆形沟槽结束处，此时齿杆拨柱23也完全进入收拢盘圆形沟槽并收拢，齿杆22全部被收回，行走轮16适合平地运动，同时挤压齿杆簧21为下一次动作做准备。在作动外环7上的圆柱突起作用下，作动内环4向靠近齿杆收拢盘8方向移动，其伸出臂顶动离合芯轴环9，通过离合芯轴螺钉10带动离合芯轴12向背离齿杆收拢盘8方向移动，压缩离合芯轴压簧13为下一次动作做准备，同时对称的两个离合键11在各自的键槽内向靠近离合芯轴12轴线方向移动，直至离合键11完全处在轴的键槽内，此时齿杆盘14和轴19完全脱离，行走轮16可单独运动。如图10所示。

作为本发明的进一步方案，如图13和图14所示，本发明的齿杆工作机构、齿杆收拢机构、控制机构。齿杆工作机构包括齿杆盘一36、齿杆簧21、齿杆22、拨杆23、齿杆盘一固定螺钉37，齿杆收拢机构包括：齿杆收拢盘一35、限位块39(包括微型无刷电机机座33上的限位结构)及微型无刷电机机座固定螺钉32，控制机构包括：电池31、微型无刷电机机座 33、微型无刷电机34(包括其轴上的齿轮结构)、无线信号接收器及控制电路模块38和齿杆盘一36上的内齿环结构。

电池31固定在齿杆收拢盘一35上，电池31为微型无刷电机34和无线信号接收器及控制电路模块38提供电源，微型无刷电机34通过微型无刷电机螺钉40固定在微型无刷电机机座33上，微型无刷电机机座33通过微型无刷电机机座固定螺钉32固定在齿杆收拢盘一35上。无线信号接收器及控制电路模块38固定在齿杆收拢盘一35上，齿杆收拢盘一35与齿杆盘一36同轴，齿杆收拢盘一35中间有圆孔结构，齿杆盘一36靠近齿杆收拢盘一35一侧有轴套结构，该轴套结构外侧端部有环形沟槽结构，内侧有内齿环结构(如图15和图16所示)。齿杆收拢盘一35中部设置有孔结构，孔径等于齿杆盘一36上带有环形沟槽结构的轴套外径，齿杆收拢盘一35通过其上的孔结合在齿杆盘一36的轴套上，并可围绕齿杆收拢盘一35的轴套结构同轴旋转(如图17所示)。微型无刷电机机座33和限位块39上的限位结构配合齿杆收拢盘一35轴套结构上的环形沟槽可把齿杆收拢盘一35轴向限位在齿杆盘一36上并可绕其轴旋转，这样微型无刷电机34轴上的外齿轮就可与齿杆盘一36上的内齿环相啮合，在微型无刷电机34带动下，齿杆收拢盘一35围绕齿杆盘一36的轴旋转。齿杆盘一36靠近行走轮 16一侧也有轴套结构，其端面上有螺纹孔，齿杆盘一36的轴套结构通过齿杆盘一固定螺钉 37固定在行走轮16上，这样，与行走轮16一起旋转。齿杆收拢盘一35靠近齿杆盘一36一侧有圆形沟槽和圆孤沟槽。本发明的齿杆盘一36形状成圆饼形，其四周成辐射状均匀分布有若干工作柱，工作柱较多时齿杆22就会适当密布，每个工作孔内有一个齿杆22和一个齿杆簧21，齿杆22设置拨柱23，拨柱23卡设在齿杆收拢盘一35的圆形沟槽和圆孤沟槽内。齿杆收拢盘一35圆形沟槽外壁外半径小于齿杆22工作被压缩时齿杆22上拨柱23位置处的半径；齿杆收拢盘一35上的圆孤沟槽，从圆孤沟槽外口处算起，超过齿杆收拢盘一35上对应两相邻齿杆22之间的圆孤沟槽长度的圆孤沟槽外壁外侧位置处到齿杆收拢盘一35圆心处的距离小于齿杆22工作被压缩时的拨杆23位置处的半径；齿杆收拢盘一35上的圆孤沟槽，从圆孤沟槽外口处算起，到齿杆收拢盘一35上对应两相邻齿杆22之间的圆孤沟槽长度的圆孤沟槽处，开口径向距离为从开口处到齿杆22工作被压缩时的拨杆23位置处。这样一是齿杆 22工作被压缩时齿杆22上的拨柱23不会被圆形沟槽外壁外侧和圆孤沟槽外壁外侧阻挡，可以顺利工作；二是圆孤沟槽外口处开口足够大，对于拨柱23处于齿杆22伸出和被压缩之间的任意位置处都可以被在圆孤沟槽外口的开口处顺利收拢进入圆孤沟槽，进而滑入圆形沟槽。

本实施例工作过程为，与无线信号接收器及控制电路模块38中的无线电信号接收器配对使用的无线控制器发出无线信号，无线信号接收器及控制电路模块38接收信号并根据信号产生相应控制微型无刷电机34的信号，微型无刷电机34产生相应动作，其轴上的小齿轮与齿杆盘一36上内齿环啮合转动，带动齿杆收拢盘一35相对齿杆盘一36旋转运动，在齿杆盘一 36孔内部的齿杆簧21配合下，齿杆收拢盘一35上的沟槽驱动拨柱23在齿杆盘一36的圆形沟槽和圆孤沟槽内滑动，如正转时在齿杆收拢盘一35的圆形沟槽和圆孤沟槽的作用下带动拨柱23释放伸出，如反转时在齿杆收拢盘一35的圆形沟槽和圆孤沟槽的作用下带动拨柱23收缩，从而实现对齿杆22进行收拢和释放，协助16行走轮完成对平地和陡坡的行走功能。这样本发明的轮子可以遥控控制其状态，安装在轮椅上时，残疾人可以遥控操作，从而实现残疾人自动驾驶轮椅上下楼梯。

Claims (9)

1.一种能爬楼梯的轮子，包括行走轮和齿杆工作机构、齿杆收拢机构、控制机构，齿杆工作机构包括齿杆,控制机构通过控制齿杆收拢机构工作从而使齿杆工作机构的齿杆伸出或收缩，齿杆工作机构的齿杆伸出时轮子可爬行楼梯，齿杆工作机构的齿杆收缩时轮子正常行驶，其特征在于：齿杆工作机构、齿杆收拢机构设置在行走轮的一侧，控制机构控制齿杆工作机构和齿杆收拢机构协调工作；齿杆工作机构包括齿杆盘、齿杆、拨柱、齿杆簧、齿杆螺帽，齿杆盘形状为圆饼形，齿杆盘四周成辐射状均匀分布有若干工作柱，工作柱上有阶梯孔，每个工作孔内有一个齿杆和一个齿杆簧，工作柱尾部有一个齿杆螺帽，齿杆成阶梯轴状，齿杆中部设置拨柱，拨柱伸出工作柱外可与齿杆收拢机构和控制机构配合对齿杆工作机构进行控制；齿杆收拢机构包括齿杆收拢盘，齿杆收拢盘与齿杆盘同轴，齿杆收拢盘呈圆盘形，靠近齿杆工作机构的一侧有一道圆形沟槽和一段圆弧沟槽，圆形沟槽和圆弧沟槽内都可让拨柱在内滑动，圆弧沟槽位于圆形沟槽外面，圆弧沟槽外口位于拨柱伸出时的工作位置，圆弧沟槽内口通过光滑过渡 与圆形沟槽连接，当齿杆工作机构与齿杆收拢机构靠近并绕轴旋转时带动齿杆绕轴旋转，拨柱依次从齿杆收拢盘的圆弧沟槽滑入到齿杆收拢盘的圆形沟槽。

2.根据权利要求1所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：控制机构包括吸合器、作动内环、作动外环、固定块、拉簧、轴、离合芯轴环、离合芯轴螺钉、离合芯轴、离合芯轴压簧和离合键；齿杆收拢盘中心处的轴套类结构外部套有作动内环，作动内环外表面上有螺旋凹槽，作动内环上套有作动外环，作动外环内壁上与作动内环螺旋凹槽对应处有圆柱突起，圆柱突起位于作动外环内壁上，圆柱突起在作动内环螺旋凹槽内滑动，作动外环通过固定块被轴向限定在齿杆收拢盘上，作动外环上的杆臂中部固定有一拉簧，拉簧另一端固定在齿杆收拢盘上，作动外环上的杆臂设置挡柱结构，挡柱位于齿杆收拢盘通透沟槽内，作动内环只能沿齿杆收拢盘轴向左右移动，作动内环伸出臂可作用于离合芯轴环；轴前端设置内孔，离合芯轴位于轴的内孔中，离合芯轴环位于轴外，离合芯轴螺钉可在轴上的径向孔内轴向左右移动，离合芯轴螺钉通过径向孔将离合芯轴和离合芯轴环连接起来，轴孔内的离合芯轴另一端有离合芯轴压簧，离合芯轴两侧与轴线成锐角对称各有一倾斜卡槽结构，与离合芯轴两倾斜卡槽结构相配合处各设置一离合键，离合键在其上的倾斜卡柱结构作用下可以沿轴的径向方向移动，轴和齿杆盘上的轴套结构相应处配合有键槽结构，离合键在离合芯轴作用下可以在此键槽内径向移动。

3.根据权利要求1或2所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：齿杆收拢盘圆形沟槽结束处有一段圆形沟槽穿透齿杆收拢盘，在齿杆收拢盘另一侧形成的一段圆形沟槽称作通透沟槽，通透沟槽容纳作动外环上杆臂的挡柱。

4.根据权利要求1所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：齿杆收拢盘圆形沟槽外壁外侧半径小于齿杆工作被压缩时齿杆上拨柱位置处的半径；齿杆收拢盘上的圆孤沟槽，从位于齿杆收拢盘上面的对应第一个齿杆处的圆孤沟槽外口处算起，超过齿杆收拢盘上对应第二个齿杆的圆孤沟槽长度的圆孤沟槽外壁外侧位置处于齿杆伸出时拨杆的内侧。

5.根据权利要求1或2所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：齿杆收拢盘的轴套类结构处外周均匀分布有若干小孔，用于作动内环伸出臂穿过。

6.根据权利要求1或2所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：吸合器通过对齿杆收拢盘上的轴套类结构上伸出结构进行控制从而对齿杆收拢盘进行控制，使齿杆收拢盘能够沿固定基座的花键轴进行轴向左右移动。

7.一种能爬楼梯的轮子，包括行走轮和齿杆工作机构、齿杆收拢机构、控制机构，齿杆工作机构包括齿杆,控制机构通过控制齿杆收拢机构工作从而使齿杆工作机构的齿杆伸出或收缩，齿杆工作机构的齿杆伸出时轮子可爬行楼梯，齿杆工作机构的齿杆收缩时轮子正常行驶，其特征在于：齿杆工作机构包括齿杆盘一、齿杆簧、齿杆、拨杆；齿杆收拢机构包括齿杆收拢盘一、限位块；控制机构包括电池、微型无刷电机及齿轮结构、齿杆盘一上的内齿环结构、无线信号接收器及控制电路模块；电池、微型无刷电机、无线信号接收器及控制电路模块固定在齿杆收拢盘一上，齿杆盘一靠近齿杆收拢盘一一侧有轴套结构，该轴套结构外侧端部有环形沟槽结构，内侧有内齿环结构，齿杆收拢盘一中部设置有孔结构，孔径等于齿杆盘一上带有环形沟槽结构的轴套外径，齿杆收拢盘一通过其上的孔结合在齿杆盘一的轴套上，并可围绕齿杆收拢盘一的轴套结构同轴旋转，限位块上的限位结构配合齿杆收拢盘一轴套结构上的环形沟槽可把齿杆收拢盘一轴向限位在齿杆盘一上并可绕其轴旋转，微型无刷电机轴上的外齿轮与齿杆盘一上的内齿环相啮合，齿杆盘一靠近行走轮一侧同轴固定在行走轮上，齿杆收拢盘一靠近齿杆盘一一侧有圆形沟槽和圆孤沟槽，齿杆盘一形状成圆饼形，其四周成辐射状均匀分布有若干工作柱，每个工作孔内有一个齿杆和一个齿杆簧，齿杆上设置拨柱，拨柱可收拢在齿杆收拢盘一的圆形沟槽和圆孤沟槽内。

8.根据权利要求7所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：无线控制器发出无线信号，安装在齿杆收拢盘一上随行走轮一起转动的无线信号接收器及控制电路模块接收信号，并根据信号产生相应控制微型无刷电机的信号，微型无刷电机产生相应动作。

9.根据权利要求7所述的一种能爬楼梯的轮子，其特征在于：齿杆收拢盘一圆形沟槽外壁外侧半径小于齿杆工作被压缩时齿杆上拨柱位置处的半径；齿杆收拢盘一上的圆孤沟槽，从圆孤沟槽外口处算起，超过齿杆收拢盘一上对应两相邻齿杆之间的圆孤沟槽长度的圆孤沟槽外壁外侧位置处到齿杆收拢盘一圆心处的距离小于齿杆工作被压缩时的拨杆位置处的半径；齿杆收拢盘一上的圆孤沟槽，从圆孤沟槽外口处算起，到齿杆收拢盘一上对应两相邻齿杆之间的圆孤沟槽长度的圆孤沟槽处，开口径向距离为从开口处到齿杆工作被压缩时的拨杆位置处。

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