CN112172902B - 一种带有可调三角轮系的爬楼物流车及其爬楼方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有可调三角轮系的爬楼物流车及其爬楼方法。现有带有三角轮系的物流车无法适应不同不同尺寸的台阶。本发明一种具有带有可调三角轮系的爬楼物流车，包括车架、尾部车轮模块和爬楼动力模块。爬楼动力模块包括爬楼调节驱动组件和两个伸缩式三角轮系。伸缩式三角轮系包括包括前轮、滑块、阻尼杆、外转盘、内转盘和内外锁定机构。三根阻尼杆的内端均与外转盘的外侧边缘铰接。三根阻尼杆上均滑动连接有滑块。内转盘的外侧边缘固定有三根连接杆。三根连接杆与三个滑块分别构成转动副。本发明中的伸缩式三角轮系轮能够通过外转盘与内转盘的相对运动实现三角轮系中轮距的调节，从而使得三角轮系能够适应不同大小的台阶。

Description

一种带有可调三角轮系的爬楼物流车及其爬楼方法

技术领域

本发明属于领域，具体涉及一种带有可调三角轮系的爬楼物流车及其爬楼方法。

背景技术

现阶段的辅助爬楼搬运货物的器械大多需要人力。带有三角轮系的物流车虽然具有上台阶的功能；但是由于其三角轮系内车轮的轮距无法自动调节，故无法适应不同尺寸的台阶；具体来说，三角轮系内的车轮轮距过小时，三角轮系内的车轮将会上翻至抵住当前台阶的竖直面导致无法爬上台阶；三角轮系内的车轮轮距过大时，三角轮系内的车轮将会上翻至抵住后一级当前台阶的竖直面导致无法爬上台阶；因此，需要设计一种能够保持三角轮系车轮正三角形排布的同时，实现三角轮系轮距调节的物流车。

发明内容

本发明的目的于提供一种具有带有可调三角轮系的爬楼物流车及其爬楼方法。

本发明一种具有带有可调三角轮系的爬楼物流车，包括车架、尾部车轮模块和爬楼动力模块。所述的尾部车轮模块安装在车架的尾端。爬楼动力模块安装在车架的头端。所述的爬楼动力模块包括爬楼调节驱动组件和两个伸缩式三角轮系。两个伸缩式三角轮系分别安装在车架底部头端的两侧。所述的伸缩式三角轮系包括包括前轮、滑块、阻尼杆、外转盘、内转盘和内外锁定机构。外转盘与内转盘同轴设置，且均与车架构成公共轴线水平的转动副。所述的内外锁定机构用于将外转盘与内转盘锁定在一起，且该锁定能够解除。两个伸缩式三角轮系内的内转盘由爬楼调节驱动组件同步驱动。三根阻尼杆沿外转盘的周向均布，且内端均与外转盘的外侧边缘铰接。三根阻尼杆上均滑动连接有一个滑块。内转盘的外侧边缘固定有三根连接杆。三根连接杆沿着内转盘的周向均布。三根连接杆与三个滑块分别构成转动副。各阻尼杆均安装有前轮。

作为优选，所述的阻尼杆采用弹性材料。

作为优选，所述的爬楼动力模块还包括外盘锁止机构；所述的外盘锁止机构用于将外转盘与内转盘锁定在一起，且该锁定能够解除。

作为优选，所述的内外锁定机构包括第一棘轮和两个第一棘爪。第一棘轮上设置有同轴且朝向相反的两个第一棘齿圈。两个第一棘爪均与外转盘铰接，且外端与两个第一棘齿圈分别对应。两个第一棘爪与外转盘之间均设置有为提供复位力的弹簧或扭簧。两个第一棘爪均能够在动力元件的作用下与第一棘轮分离，使得第一棘轮能够转动。

作为优选，所述的伸缩式三角轮系还包括锁定驱动组件。所述的锁定驱动组件包括两个旋转电磁铁。两个旋转电磁铁均固定在外转盘上，输出轴与两个第一棘爪的内端分别固定。两个旋转电磁铁的通电转向相反。

作为优选，所述的爬楼动力模块还包括外盘锁止机构；所述的外盘锁止机构包括第二棘轮和两个第二棘爪。第二棘轮固定的车架上。第二棘轮上设置有同轴且朝向相反的两个第二棘齿圈。所述的外转盘3-5上开设有两个棘爪安装孔。两个第二棘爪3-13的内端与两个棘爪安装孔分别滑动连接，外端与两个第二棘齿圈分别对应。两个第二棘爪3-13与外转盘3-5之间设置有提供复位力的弹簧。两个第二棘爪3-13的外端与两个第一棘齿圈分别对应。两个第二棘爪均能够在动力元件的作用下与第二棘轮分离，使得外转盘与车架能够相对转动。

作为优选，所述的锁定驱动组件还包括两根传动绳。两根传动绳的一端与两个第一棘爪内端的转动轴分别固定，另一端分别穿过两个棘爪安装孔后与两个第二棘爪分别固定。当第一棘爪转动至与对应的第一棘齿圈分离时，对应的第二棘爪抵住对应的第二棘齿圈；当第一棘爪转动至抵住第一棘齿圈的状态时，对应第二棘爪在传动绳的拉动下与对应的第二棘齿圈分离。

作为优选，所述的爬楼调节驱动组件包括齿轮组、调节驱动电机、内转轴和两个外转筒。两个外转筒同轴设置，分别支承在车架头端的底部；两个外转筒的外端与两个伸缩式三角轮系内的外转盘分别固定。内转轴的两端同轴支承在两个外转筒上，且与两个伸缩式三角轮系内的内转盘分别固定。内转轴由调节驱动电机驱动旋转。

作为优选，所述的车架包括前支撑架、后支撑架和锁位弹子。前支撑架的的顶部设置有两根方形芯杆；后支撑架的顶部设置有两根方形套管；方形套管一侧侧壁上开设有沿长度方向依次排列的多个锁位孔；方形芯杆一侧侧壁的外端设置有锁位弹子。两根方形芯杆分别伸入两根方形套管内形成滑动副。方形芯杆上的锁位弹子卡入对应方形套管的其中一个锁位孔中。后支撑架的顶部安装有把手。

作为优选，所述的尾部车轮模块包括后车轮和后行进电机。后车轮转动连接在车架的尾端，并由后行进电机驱动。

该具有带有可调三角轮系的爬楼物流车的爬楼方法具体如下：

步骤一、当遇到台阶时，内外锁定机构解除外转盘与内转盘的相互锁定，外盘锁止机构将外转盘与车架锁止在一起。爬楼调节驱动组件驱动两个伸缩式三角轮系内的外转盘与内转盘相对转动，调节伸缩式三角轮系内三个前轮的轮距，使得伸缩式三角轮系内三个前轮的轮距大于h，且小于

其中，h为单级台阶的高度，l为单级台阶的宽度。之后，内外锁定机构将外转盘与内转盘锁定在一起，外盘锁止机构解除外转盘与车架的相互锁定。

步骤二、物流车向前行进到两个伸缩式三角轮系抵住台阶的状态，爬楼调节驱动组件带动两个伸缩式三角轮系整体旋转，两个伸缩式三角轮系在旋转过程中不断爬上台阶。

本发明的有益效果是：

1、本发明中的伸缩式三角轮系轮能够通过外转盘与内转盘的相对运动实现三角轮系中轮距的调节，从而使得三角轮系能够适应不同大小的台阶。

2、本发明中通过内外锁定机构与外盘锁止机构相配合，仅使用一个调节驱动电机就能够实现三角轮系的轮距调节和三角轮系在爬楼时的整体转动。

3、本发明利用传动绳来连接内外锁定机构与外盘锁止机构上的棘爪，使得内外锁定机构和外盘锁止机构的其中一个处于锁止状态时，另一个自动处于解除锁止的状态，这一设计既减少了所需的电磁铁数量，又通过机械传动的方式简化了控制的难度。

4、本发明通过使用弹性杆作为支撑形成三角轮系的阻尼杆，使得伸缩式三角轮系在实现爬楼功能的同时具有缓冲减震的效果。

5、本发明可以作为老人购物车使用，在面对台阶时不需要老人拖拽前进，从而为老人的生活提供便利。

附图说明

图1是本发明在伸缩式三角轮系轮距最小状态下的示意图；

图2是本发明在伸缩式三角轮系轮距最大状态下的示意图；

图3是本发明中爬楼动力模块的示意图；

图4是本发明中爬楼动力模块的示意图；

图5是本发明中内外锁定机构的示意图；

图6是本发明中外盘锁止机构的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1和2所示，一种具有带有可调三角轮系的爬楼物流车，包括车架1、尾部车轮模块2、爬楼动力模块3和控制器。车架1包括前支撑架1-1、后支撑架1-2和锁位弹子。前支撑架1-1的的顶部设置有两根方形芯杆；后支撑架1-2的顶部设置有两根方形套管；方形套管一侧侧壁上开设有沿长度方向依次排列的多个锁位孔；方形芯杆一侧侧壁的外端设置有锁位弹子。锁位弹子能够伸缩。两根方形芯杆分别伸入两根方形套管内形成滑动副。方形芯杆上的锁位弹子卡入对应方形套管的其中一个锁位孔中。通过切换锁位弹子与不同的锁位孔固定，能够调节车架1的长度。后支撑架1-2的顶部安装有把手。

尾部车轮模块2包括后车轮2-1和后行进电机。两个后行进电机分别安装在车架1底部尾端(即后支撑架1-2的底部)的两侧；两个后车轮2-1分别安装在两个后行进电机的输出轴上。

如图3、4、5和6所示，爬楼动力模块3包括爬楼调节驱动组件和两个伸缩式三角轮系。两个伸缩式三角轮系分别安装在车架1底部头端的两侧。爬楼调节驱动组件安装在两个伸缩式三角轮系之间，用于调节伸缩式三角轮系的形状。伸缩式三角轮系包括包括前轮3-1、前行进电机3-2、滑块3-3、阻尼杆3-4、外转盘3-5、内转盘3-6、内外锁定机构、外盘锁止机构和锁定驱动组件。外转盘3-5与内转盘3-6同轴设置，且均与车架1构成公共轴线水平的转动副。外转盘3-5与内转盘3-6的转动互不干扰。

三根阻尼杆3-4沿外转盘3-5的周向均布，且内端均与外转盘3-5的外侧边缘铰接。三根阻尼杆3-4上均套置有一个呈环状的滑块3-3。内转盘3-6的外侧边缘固定有三根连接杆。三根连接杆沿着内转盘3-6的周向均布。三根连接杆与三个滑块3-3分别构成转动副。各阻尼杆3-4的外端均安装有前行进电机3-2；前行进电机3-2的输出轴上固定有前轮3-1。同一伸缩式三角轮系内的前轮3-1呈正三角形排布。阻尼杆3-4采用弹性材料，能够在道路颠簸的情况下起到减震的作用。

当内转盘3-6相对于外转盘3-5转动时，连接杆带动滑块3-3运动，连接杆带动带动阻尼杆3-4绕外转盘3-5上的铰接点转动，使得阻尼杆3-4的外端到外转盘3-5中心孔的距离变化，从而在保持三个前轮3-1呈正三角形排布的同时实现三个前轮3-1两两之间的间距调整。

内外锁定机构包括第一棘轮3-10和两个第一棘爪3-11。第一棘轮3-10上设置有同轴且朝向相反的两个第一棘齿圈。两个第一棘齿圈与两个第一棘爪3-11分别配合，分别能够限制内转盘3-6与外转盘3-5一个方向的相对转动。两个第一棘爪3-11的内端均与外转盘3-5的外侧面铰接，外端与两个第一棘齿圈分别对应。两个第一棘爪3-11与外转盘3-5之间设置有为第一棘爪3-11提供复位力的弹簧或扭簧。当两个第一棘爪3-11分别抵住两个第一棘齿圈时，内转盘3-6与外转盘3-5无法相对转动；当其中一个第一棘爪3-11抵住对应第一棘齿圈时，内转盘3-6与外转盘3-5仅能沿一个方向相对转动。

外盘锁止机构包括第二棘轮3-12和两个第二棘爪3-13。第二棘轮3-12固定的车架1上。第二棘轮3-12采用端面棘轮。第二棘轮3-12上设置有同轴且朝向相反的两个第二棘齿圈。两个第二棘齿圈与两个第二棘爪3-13分别配合，分别能够限制外转盘3-5相对于车架1的正、反转。外转盘3-5的内侧面的边缘位置开设有两个棘爪安装孔。两个第二棘爪3-13的内端均与外转盘3-5内侧面的两个棘爪安装孔分别滑动连接，外端与两个第二棘齿圈分别对应。两个第二棘爪3-13与外转盘3-5之间设置有为第二棘爪3-13提供复位力的弹簧。

锁定驱动组件包括两个旋转电磁铁和两根传动绳3-14。两个旋转电磁铁均固定在外转盘3-5上，输出轴与两个第一棘爪3-11的内端分别固定。两个旋转电磁铁的通电转向相反；当旋转电磁铁断电时，对应第一棘爪3-11在弹簧力作用下抵住第一棘齿圈；当旋转电磁铁通电时，对应第一棘爪3-11与第一棘齿圈分离。

两根传动绳3-14的一端与两个第一棘爪3-11内端的转动轴分别固定，另一端分别穿过两个棘爪安装孔后与两个第二棘爪3-13分别固定。当第一棘爪3-11转动至与对应的第一棘齿圈分离时(对应的旋转电磁铁通电)，通过传动绳3-14连接的对应第二棘爪3-13抵住对应的第二棘齿圈；当第一棘爪3-11转动至抵住第一棘齿圈的状态时(对应的旋转电磁铁断电)，对应第二棘爪3-13在传动绳3-14的拉动下与对应的第二棘齿圈分离。

如图3所示，爬楼调节驱动组件包括齿轮组、调节驱动电机3-7、内转轴3-8和两个外转筒3-9。两个外转筒3-9同轴设置，分别支承在车架1头端的底部；两个外转筒3-9的外端与两个伸缩式三角轮系内的外转盘3-5分别固定。内转轴3-8的两端同轴支承在两个外转筒3-9上，且与两个伸缩式三角轮系内的内转盘3-6分别固定。调节驱动电机3-7固定在车架1头端的齿轮箱内，且输出轴通过齿轮组与内转轴3-8连接，从而驱动内转轴3-8转动。

在内外锁定机构将内转盘3-6与外转盘3-5锁止在一起的情况下，调节驱动电机3-7能够带动内转盘3-6和外转盘3-5同步转动。当内外锁定机构解除其中一个棘爪的锁止状态后，调节驱动电机3-7能够驱动内转盘3-6与外转盘3-5驱动发生相对转动，从而调节伸缩式三角轮系内的轮距来适应不同的阶梯高度。

在平地上行进时，两个伸缩式三角轮系中各有两个前轮着地。前行进电机3-2和着地的后车轮2-1对应的后行进电机正转带动，物流车向前行驶，转向通过两侧车轮的差速转动来实现。

各电机均通过电机驱动器连接到控制器上。

该具有带有可调三角轮系的爬楼物流车的爬楼方法具体如下：

步骤一、当遇到台阶时，两个旋转电磁铁控制内外锁定机构解除外转盘3-5与内转盘3-6的相互锁定，同时使得外盘锁止机构将外转盘3-5与车架1锁止在一起。爬楼调节驱动组件内的调节驱动电机3-7驱动内转轴3-8转动，使得两个伸缩式三角轮系内的外转盘3-5与内转盘3-6相对转动，调节伸缩式三角轮系内三个前轮的轮距，使得伸缩式三角轮系内三个前轮的轮距大于h，且小于

其中，h为单级台阶的高度，l为单级台阶的宽度。之后两个旋转电磁铁控制内外锁定机构将外转盘3-5与内转盘3-6锁定在一起，同时使得外盘锁止机构解除外转盘3-5与车架1的相互锁定。

步骤二、物流车向前行进到两个伸缩式三角轮系抵住台阶的状态，爬楼调节驱动组件内的调节驱动电机3-7正转，带动两个伸缩式三角轮系整体向台阶上方转动，两个伸缩式三角轮系各有一个前轮爬上后一级台阶；且两个伸缩式三角轮系的转动中不断爬上台阶。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：不设锁定驱动组件；内外锁定机构和外盘锁止机构均用磁粉离合器替换。即内转盘3-6与外转盘3-5通过磁粉离合器连接；外转盘3-5与车架1通过磁粉离合器连接；由此实现内转盘3-6与外转盘3-5的同步转动用于爬楼和内转盘3-6的独立转动。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：不设锁定驱动组件和外盘锁止机构；在调节外转盘3-5与内转盘3-6的相对位置时，不将外转盘3-5与车架1锁定，而是利用重力自动保持每个伸缩式三角轮系均有两个前轮支撑在地面上。

Claims (9)

1.一种具有带有可调三角轮系的爬楼物流车，包括车架(1)、尾部车轮模块(2)和爬楼动力模块(3)；其特征在于：所述的尾部车轮模块(2)安装在车架(1)的尾端；爬楼动力模块(3)安装在车架的头端；所述的爬楼动力模块(3)包括爬楼调节驱动组件和两个伸缩式三角轮系；两个伸缩式三角轮系分别安装在车架(1)底部头端的两侧；所述的伸缩式三角轮系包括包括前轮(3-1)、滑块(3-3)、阻尼杆(3-4)、外转盘(3-5)、内转盘(3-6)和内外锁定机构；外转盘(3-5)与内转盘(3-6)同轴设置，且均与车架(1)构成公共轴线水平的转动副；所述的内外锁定机构用于将外转盘(3-5)与内转盘(3-6)锁定在一起，且该锁定能够解除；两个伸缩式三角轮系内的内转盘(3-6)由爬楼调节驱动组件同步驱动；三根阻尼杆(3-4)沿外转盘(3-5)的周向均布，且内端均与外转盘(3-5)的外侧边缘铰接；三根阻尼杆(3-4)上均滑动连接有一个滑块(3-3)；内转盘(3-6)的外侧边缘固定有三根连接杆；三根连接杆沿着内转盘(3-6)的周向均布；三根连接杆与三个滑块(3-3)分别构成转动副；各阻尼杆(3-4)均安装有前轮(3-1)；

所述的爬楼调节驱动组件包括齿轮组、调节驱动电机(3-7)、内转轴(3-8)和两个外转筒(3-9)；两个外转筒(3-9)同轴设置，分别支承在车架(1)头端的底部；两个外转筒(3-9)的外端与两个伸缩式三角轮系内的外转盘(3-5)分别固定；内转轴(3-8)的两端同轴支承在两个外转筒(3-9)上，且与两个伸缩式三角轮系内的内转盘(3-6)分别固定；内转轴(3-8)由调节驱动电机(3-7)驱动旋转。

2.根据权利要求1所述的一种具有带有可调三角轮系的爬楼物流车，其特征在于：所述的阻尼杆(3-4)采用弹性材料。

3.根据权利要求1所述的一种具有带有可调三角轮系的爬楼物流车，其特征在于：所述的爬楼动力模块(3)还包括外盘锁止机构；所述的外盘锁止机构用于将外转盘(3-5)与车架(1)锁定在一起，且该锁定能够解除。

4.根据权利要求1所述的一种具有带有可调三角轮系的爬楼物流车，其特征在于：所述的内外锁定机构包括第一棘轮(3-10)和两个第一棘爪(3-11)；第一棘轮(3-10)上设置有同轴且朝向相反的两个第一棘齿圈；两个第一棘爪(3-11)均与外转盘(3-5)铰接，且外端与两个第一棘齿圈分别对应；两个第一棘爪(3-11)与外转盘(3-5)之间均设置有为提供复位力的弹簧或扭簧；两个第一棘爪(3-11)均能够在动力元件的作用下与第一棘轮(3-10)分离，使得第一棘轮(3-10)能够转动。

5.根据权利要求4所述的一种具有带有可调三角轮系的爬楼物流车，其特征在于：所述的伸缩式三角轮系还包括锁定驱动组件；所述的锁定驱动组件包括两个旋转电磁铁；两个旋转电磁铁均固定在外转盘(3-5)上，输出轴与两个第一棘爪(3-11)的内端分别固定；两个旋转电磁铁的通电转向相反。

6.根据权利要求5所述的一种具有带有可调三角轮系的爬楼物流车，其特征在于：所述的爬楼动力模块(3)还包括外盘锁止机构；所述的外盘锁止机构包括第二棘轮(3-12)和两个第二棘爪(3-13)；第二棘轮(3-12)固定的车架(1)上；第二棘轮(3-12)上设置有同轴且朝向相反的两个第二棘齿圈；所述的外转盘(3-5)上开设有两个棘爪安装孔；两个第二棘爪(3-13)的内端与两个棘爪安装孔分别滑动连接，外端与两个第二棘齿圈分别对应；两个第二棘爪(3-13)与外转盘(3-5)之间设置有提供复位力的弹簧；两个第二棘爪(3-13)的外端与两个第一棘齿圈分别对应；两个第二棘爪(3-13)均能够在动力元件的作用下与第二棘轮(3-12)分离，使得外转盘与车架能够相对转动。

7.根据权利要求6所述的一种具有带有可调三角轮系的爬楼物流车，其特征在于：所述的锁定驱动组件还包括两根传动绳(3-14)；两根传动绳(3-14)的一端与两个第一棘爪(3-11)内端的转动轴分别固定，另一端分别穿过两个棘爪安装孔后与两个第二棘爪(3-13)分别固定；当第一棘爪(3-11)转动至与对应的第一棘齿圈分离时，对应的第二棘爪(3-13)抵住对应的第二棘齿圈；当第一棘爪(3-11)转动至抵住第一棘齿圈的状态时，对应第二棘爪(3-13)在传动绳(3-14)的拉动下与对应的第二棘齿圈分离。

8.根据权利要求1所述的一种具有带有可调三角轮系的爬楼物流车，其特征在于：所述的车架(1)包括前支撑架(1-1)、后支撑架(1-2)和锁位弹子；前支撑架(1-1)的的顶部设置有两根方形芯杆；后支撑架(1-2)的顶部设置有两根方形套管；方形套管一侧侧壁上开设有沿长度方向依次排列的多个锁位孔；方形芯杆一侧侧壁的外端设置有锁位弹子；两根方形芯杆分别伸入两根方形套管内形成滑动副；方形芯杆上的锁位弹子卡入对应方形套管的其中一个锁位孔中；后支撑架(1-2)的顶部安装有把手。

9.如权利要求3所述的一种具有带有可调三角轮系的爬楼物流车的爬楼方法，其特征在于：步骤一、当遇到台阶时，内外锁定机构解除外转盘(3-5)与内转盘(3-6)的相互锁定，外盘锁止机构将外转盘(3-5)与车架(1)锁止在一起；爬楼调节驱动组件驱动两个伸缩式三角轮系内的外转盘(3-5)与内转盘(3-6)相对转动，调节伸缩式三角轮系内三个前轮的轮距，使得伸缩式三角轮系内三个前轮的轮距大于h，且小于

其中，h为单级台阶的高度，l为单级台阶的宽度；之后，内外锁定机构将外转盘(3-5)与内转盘(3-6)锁定在一起，外盘锁止机构解除外转盘(3-5)与车架(1)的相互锁定；

步骤二、物流车向前行进到两个伸缩式三角轮系抵住台阶的状态，爬楼调节驱动组件带动两个伸缩式三角轮系整体旋转，两个伸缩式三角轮系在旋转过程中不断爬上台阶。

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