CN1126680C - 一种运输承载组件的履带行走机构 - Google Patents

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Abstract

一种用于传输承载组件(102)的行走机构(104)，所述行走机构包括：一环形挠性履带(106)，在其一内侧由至少两个支撑滚轮(108，110)支撑，在其一第一位置一个支撑滚轮(108)在挠性履带(106)与地面接触的一点上向履带(106)施加一具有向下分量的力；偏置装置，偏置所述挠性履带(106)处于一基本圆形的形状；以及一伸缩臂(112)，连在至少一个所述支撑滚轮抵抗所述偏置装置相互移动支撑滚轮处于一第二位置，其中支撑滚轮迫使履带处于一其伸展部(122)与地面接触而至少两个所述支撑滚轮位于所述伸展部的两端上。

Description

一种运输承载组件的履带行走机构
本发明涉及一种行走机构。更具体地，本发明涉及一种适用于不同路面并可以越过各种障碍的传送机构。这样一种行走机构可用于许多不同的车辆中。以下术语“车辆”用于表示任何利用轮子或环形履带进行运输的移动装置，包括小汽车，卡车，手推车，轮椅，用于特定场合的运载工具等。
目前公知有许多种行走机构。一个特例是轮子，其特征在于与路面接触最小，因此与在其上有车辆行走的地面的摩擦力或阻力最小，另一个特例是链或带，与地面接触相对较大，因此具有较大的阻力。轮子适用于传输在基本硬的地面上，而链或带用于崎岖或松软的地面上，如泥地或雪地，或用于克服各种障碍。
一个车辆的行走机构根据车辆意欲经过的路面或表面类型而设计。但有时车辆面临不同于其设计的地面，或必须克服各种障碍。例如，有时装有规则的空气越野橡胶轮胎的越野车具有一种例如当经过松软或泥泞路面的一个地区时可以对轮胎放气以增大表面阻力的设备。
轮椅通常设有一轮子，轮子或者由手动或者马达致动，可以使残疾人安全经过平地和硬地。但在轮椅经过各种障碍如侧板边、台阶等以及使轮椅经过不平的地面或雪地时就会有严重的问题。
本发明的目的是提供一种新颖的行走机构，它具有通用性，可以构造成在各种地面上传送一车辆如轮椅，使其可以安全经过各种障碍等。
本发明提供一种用于传输承载组件的行走机构，所述行走机构包括：
一环形挠性履带，在其一内侧由至少两个支撑滚轮支撑，在其一第一位置一个支撑滚轮在挠性履带与地面接触的一点上向履带施加一具有向下分量的力；
偏置装置，偏置所述挠性履带处于一基本圆形的形状；以及
一伸缩臂，连在至少一个所述支撑滚轮上抵抗所述偏置装置相互移动支撑滚轮处于一第二位置，其中支撑滚轮迫使履带处于一其伸展部与地面接触而至少两个所述支撑滚轮位于所述伸展部的两端上的状态中。
根据本发明一个实施例，行走机构由马达驱动，根据此实施例，至少一个支撑滚轮连在一马达上，而挠性履带与所述至少两个支撑滚轮配合将转动传给所述履带。
根据本发明一个优选实施例，行走机构是一种轮椅的行走机构。
承载组件可以例如是轮椅的座位，手推车的平台，车辆的主体等。
但应注意到本发明不限于此实施例，这从下面可以看出。
根据本发明一个实施例，挠性履带由一种弹性材料制成，其中装有硬的和有弹性的加强钢丝，用于偏置挠性履带处于其基本圆形的形状。
根据本发明另一个实施例，挠性履带由一种弹性材料制成，其中带有从挠性履带内侧伸出的硬的径向突出物，每个突出物由弹性连接件与相连的突出物相连，用于偏置挠性履带处于其基本圆形的形状。此实施例的一履带由连续挠性体制成，或者可以包括多个彼此枢轴连接的部件。
根据本发明另一个实施例，所述至少两个支撑滚轮的一第一滚轮安装在一第一臂的一端上，而至少两个支撑滚轮的一第二滚轮安装在一相对于第一臂可移动的第二臂的一端上；从而在第一状态中所述支撑滚轮位于限定圆形形状的一条线的相对端上，而在第二状态中所述两个支撑滚轮在履带与地面接触的一位置上与履带接触。
承载组件可以直接连在一个或多个支撑滚轮上。或者，支撑滚轮由伸缩臂连在承载组件上。在后一种情况下，承载组件响应于挠性履带的位置和倾斜度相对于伸缩臂可以倾斜移动。
根据本发明一个实施例，承载组件包括一不论挠性履带的位置和倾斜度如何而将承载组件保持在一基本水平位置中的机构。
根据本发明另一个实施例，挠性履带包括两组相同的连杆，每个连杆具有一第一面，一第二面，一第一径向边，一第二径向边，一形成履带部分周边的周向边以及一内边；每组连杆设在一环形路径中，每个连杆的第一径向边面对并相邻一相邻连杆的第二径向边，而一组连杆的第一面面对另一组连杆的第一面；一组连杆中的每一个在其由第一径向边和由周向边限定的一第一角上与另一组连杆中的一个的第一角枢轴连接，并在其由第二径向边和由内边限定的一第二角上与邻近所述一个连杆的另一组连杆中的一个的第二角枢轴相连；一偏置件偏置每个连杆相连相邻的连杆会聚。
根据本发明另一个实施例，挠性履带包括多个由连杆彼此连接的相同的部件；每个部件具有一形成履带部分周边的周向边，一内边和两个侧边，侧边为倾斜，这样当履带处于其圆形形状时，相邻部件的侧边彼此接触；部件以一种可滑动和转动的方式在由形成在周向边和侧边之间的角上连在连杆上；履带包括一个或多个向彼此偏置部件的偏置件。这种偏置件可以是一弹性板片或非弹性板片，它由手动张紧，以在部件上施加偏置力，使履带处于圆形形状。
根据本发明另一个实施例，一个支撑滚轮安装在一第一弧形轨道上而另一个支撑滚轮安装在与第一弧形轨道同轴的一第二弧形轨道上，所述弧形轨道彼此可以互相可滑动地移动，使各个支撑滚轮在第一和第二位置之间移动。
根据本发明一进一步的方面，还提供了一种用于以上说明书中所述的行走机构中的履带。
下面参照附图结合下面特定的实施例以非限定的方式描述本发明，在附图中：
图1示出安装在一手推车上的本发明第一实施例的一行走机构。
图2示出图1实施例的行走机构在遇到一障碍如一台阶时的情况。
图3和图4示出图1的实施例处于履带两种不同的状态中，其中履带有与地面接触的伸展部。
图5示出行走机构的另一个实施例，其中履带处于其圆形状态中，而机构有三个支撑滚轮。
图6示出图5的行走机构处于一不同的状态中。
图7是本发明一履带的特殊实施例的侧视图，其中履带处于圆形状态。
图8是示出图7的履带实施例处于一具有与地面接触的伸展部的状态中。
图9是图7和图8实施例的履带处于图7状态中的一局部立体图。
图10是图9部分的一分解图。
图11是另一实施例的履带部分的一立体图。
图12是图11部分的一分解图。
图13是本发明另一实施例的履带处于一圆形状态中的侧视图。
图14示出图13的履带处于一不同的状态中。
图15示出图13和14实施例的履带处于图14状态中一部分。
图16是图15部分的一分解图。
图17是装有本发明一行走机构的一轮椅的立体图，其中行走机构处于一第一状态中。
图18示出图17的轮椅在爬一台阶时处于一第二位置中。
图19示出一摩托车在其后部装有本发明一行走机构。
图20示出图19的摩托车装有履带处于一不同的状态中，用于驶过不平的路面。
图21和22示出装有本发明的一行走机构的一四轮机动车分别处于对应于图19和20的状态中。
图23是装有行走机构另一实施例的一轮椅的一侧视图，其中履带处于其圆形状态。
图24示出图23的行走机构中履带处于其伸展部的状态中。
首先参照图1，示出了一车辆100，在此具体实施例中为一手推车，它包括一承载组件102，组件102装有一控制手柄103和一根据本发明实施例的行走机构。从以下描述中可以理解，手推车只是可以装有本发明行走机构的车辆的一个例子，其他例子是小汽车、卡车、轮椅、摩托车、升降车、铲雪车等。
行走机构104包括一由支撑滚轮108和110支撑的环形履带106，支撑滚轮可转动地支撑在一伸缩臂112的相对端上，伸缩臂提供一将支撑滚轮彼此推开的偏置力。臂112枢轴连接在一伸缩臂114上，伸缩臂114包括一枢轴连接在承载组件102上并可以由使用者有选择地绕枢轴108转动的移动臂116。履带106是挠性的，但具有将其偏置成其圆形形状的固有的偏置结构，如钢带或钢丝(未示出)，这同其中嵌有履带挠性材料的常规轮胎一样。另外，偏置结构可以是以下进一步描述以及许多其他结构中的任一个实施例。
在图1所示的伸缩臂的位置中，臂112具有一竖直位置，其中支撑滚轮108在与履带与地面接触的最下部支承在履带上，而支撑滚轮110在履带的最上部支承在履带上。在此位置中行走机构上的阻力最小，从而车辆可以在地面上平滑滚动。
从图2中可见，履带106的挠性本质使其可以容易地克服障碍如一台阶120。当到达台阶处时，履带折弯成障碍表现的形状。最好致动伸缩臂114，这或者手动或者自动完成，要么绕枢轴118转动臂116，要么绕枢轴115转动臂112，分别进入在图2中由虚线表示的位置108′和110′中。在此位置中，支撑滚轮110已位于台阶120顶上而支撑滚轮108′处于一不会妨碍越过此障碍的一个位置中。
本领域普通技术人员可以理解伸缩臂可以设有马达帮助其在各个位置之间移动行走机构，这种马达可以例如是电动、液压或气动型，并可以连有公知的适当的致动和控制装置。
图3示出车辆100处于一不同的行走机构104的状态中。在此状态中，臂116绕枢轴118转动90°，这样臂112为水平，从而支撑滚轮108和110为水平，每个滚轮都在与地面接触的一伸展部122的两端支承在履带106上。通过臂112的杆113的伸展，两个支撑滚轮108和110将履带106偏置成图4所示的位置中成为一全履带状态。在此状态中，与地面的接触最大。尽管图1所示的状态对在硬地和平地传输很有用，但图3和4所示的状态适用于在不平或软路面上传输，以及适用于克服各种障碍如爬过或越过一级台阶等，这将在下面描述。
一传输工具130在图5中示出，为了图示原因为一手推车。此工具具有基本与图1实施例相同的承载组件102，但与其不同之处在于具有不同的行走机构132。在此情况下，行走机构132包括三个支撑滚轮134、136和138。支撑滚轮134位于一第一伸缩臂140的一端，而支撑滚轮136位于一第二伸缩臂142的一端，这两个伸缩臂在144处枢轴连接到在移动臂148的一端146延伸的一枢轴上(在图6中清楚可见)，移动臂148与图1实施例的臂116相似并在150处枢轴连接到承载组件102上。支撑滚轮138绕与轴144同轴的一轴152转动。
在图5所示的状态中，可以是与图1-4所示的实施例的履带106相似的履带154具有一圆形形状，并且每个支撑滚轮134、136和138在其不同的位置上支承在履带154上，而支撑滚轮138支承在履带154与地面接触的一个点上。车辆130具有一伸缩臂使臂140和142彼此枢轴转动分别离开进入图6所示的一位置中，其中臂140和142基本在一直线上对齐，并且可以看出履带154处于一全履带位置中，相当大一部分履带与地面接触。此位置在行驶在松地上或越过台阶时很有用，在此情况下传输工具130还包括一将承载组件102保持在一基本水平位置中或者其他任何角度下的机构，或者使重心固定，而不管行走机构的角位置如何。可以理解普通技术人员对这种机构以及其结构和操作很熟悉。
图7示出本发明一实施例的挠性履带180。此实施例的履带由多个连杆182制成，而且使其成为一圆形形状的挠性和偏置力由以下方式施加：即连杆彼此相连，这样在下面参照图9和图10介绍。图7所示的履带的状态相应于图5所示履带106的状态，支撑滚轮184将履带支撑在其圆形形状中。但是这些支撑滚轮可以移到图8所示的位置中，这相应于图6中的履带6的位置，其中大部分履带与地面接触。
为了更好地理解履带180的构成方式，可以参见图9和图10，其中分别示出了一部分履带188的组装图和分解图。
连杆设置成两组，分别为第一组190和第二组192。两组连杆相同。每个连杆具有一第一面194和一第二面196，两组连杆的第一面彼此面对。每个连杆还具有一第一径向边198和一第二径向边200，一个连杆的第一径向边面向并相邻于另一个连杆的第二径向边，而且还包括一周向边202和一内边204。
一组连杆中的每个连杆在其第一角上由枢轴销210连在第二组连杆的相应的角上，第一角由边198和202限定，枢轴销210在另一端由挡圈212固定。每个连杆还在由边200和204限定的其第二角上与另一组中的一连杆中的相应的角相连，另一组中的此连杆与所述连杆相邻，并在其另一角上枢轴连接，第二角上的连接由销214和挡圈216进行，它们分别可以与销210和挡圈212相同或不同。
在上述每个连杆的角上在第一面中形成圆凹槽220和222，由一槽224相连。还设有一带有两个端臂228和230的螺旋弹簧226，弹簧装在凹槽220和222中，与销210和214同轴，弹簧的臂228和230装在两个面对的连杆的槽224中。弹簧最好预紧，这样可以在与其相连的两个连杆上提供一偏置会聚力。相应地，履带受到偏置使连杆彼此接近，这在图9中可见，这样履带处于图7中所示的一圆形形状。
如图所示，每个上述的角具有一削圆和弧形的角边，以利于平滑的枢轴运动。
在图11和12示出与图7至10相似的一变化的实施例。这些实施例中主要的区别在于每个杆140不是具有一平面形状，而是具有一L形横截面形状，这样可以与一有槽的支撑滚轮或两个彼此相连的支撑滚轮协作，而且一外面142可以最好装有一橡胶摩擦或地面固定带。
可以从图12中看出与图7-11实施例的另一个差别。一些与图10中的元件相同且功能相同的元件相应地用相同的组带上标的数字表示。不同组190′和192′的连杆之间的连接方式使用一扭簧片240，扭簧片240插入孔242中并且其每一端由一连接件244承接，连接件紧装入孔中而不会转动。此簧片的扭转提供偏置力，使两个相对的连杆彼此相对转变。此布置方式比使用弹簧的一个优点在于它可以不需要拆卸履带而更换。
在图13至16中可以看见本发明另一个实施例的履带。此实施例的履带150具有多个在其周边角上由连杆154彼此相连的梯形部件152，每个部件限定一承接相邻连杆的相对角的销158的细长开口156。以此方式，每两个相邻的连杆可以改变彼此之间的距离和角度。
还设有一挠性张紧带160，张紧带160在部件152的内角上由一组销162固定并偏置在销162上。还设有一张紧带160的张紧机构，张紧机构或者可以是利用带的固有挠性，或者可以是一外部张紧结构，如一键166，键166转动张紧轮168，带160的一端绕在轮168上。带160的另一端例如牢固安装在一个销162上。
从图13中还可以看出，通过释放带160，履带可以从图13所示的其圆形状态形成为其图14所示的伸展状态。
在图17中示出一装有一行走机构182的轮椅，图17所示的状态与图5中所示实施例的状态相似。同图15实施例的情况类似，行走机构可以处于一伸展状态，这在图18中可见，使轮椅可以较好地越过或爬过一级台阶，以及经过各种不平的路面。
在图19至21中示出两种不同类型的车辆，一个是摩托车而一个是越野车，分别装有本发明的行走机构，每一个行走机构都处于两个不同的状态，一个是履带的圆形状态(图18和图20)，而另一个是履带的伸展状态(图19和21)。
此外注意图23和24，其中示出了一轮椅250，通常包括一行走机构252和一承载组件254，在本申请中承载组件254为轮椅的座位。行走机构252包括一环形履带256，由支撑滚轮258、260和262支撑，这些滚轮安装在一伸缩臂264上。
伸缩臂264包括一框架件265，框架件265通常具有一个圆的扇形的形状，在其周边件266上形成有一弧形轨道部268。滚轮258可转动地安装在周边件266的一端上，而滚轮260可转动地安装在扇形形状的框架265的弧顶上。一弧形轨道件270同轴安装并可滑动地承接在轨道部268中，滚轮262可转动地安装在其一自由端上。座位254可移动地由扇形件266支撑，这在下面会很清楚。
在图23所示的位置中，弧形轨道件270完全承装在轨道部268中，从而履带256处于其圆形形状中，如结合前面实施例所述，从而滚轮260在履带与地面接触的最下部支承在履带上。
在图24所示的位置中，弧形轨道部270随着框架件265的移动同步从弧形轨道部268中退出，顺时针绕滚轮260的轴转动，从而滚轮258和262与滚轮260对齐，偏置履带256处于一全履带状态，其中与地面的接触最大并适于使轮椅在不平的地面上传输，并克服障碍，越过或爬过一级台阶。
此外可以注意到，框架件265在其后端装有一自由轮272，自由轮在图23的位置中与地面接触，而在图24的位置中从地面上抬起。还可以理解弧形轨道270相对于弧形轨道部268的相互移动可以由一公知的电动机方便地进行。通常，本发明实施例的轮椅可以设有一保持座位处于一基本水平的位置或重心稳定的机构，而不论伸缩臂的位置和倾斜度如何，毫无疑问本领域技术人员对此可以理解。

Claims (14)

1.一种用于传输承载组件(102)的行走机构(104)，所述行走机构包括：
一环形挠性履带(106)，带有一偏置所述挠性履带(106)处于基本圆形形状的固有的偏置装置；
至少两个支撑滚轮(108，110)，在其一内侧支撑所述挠性履带，在所述履带(106)处于一圆形状态的所述行走机构的第一位置中一个支撑滚轮(108，110)在挠性履带(106)与地面接触的一点上向履带(106)施加一具有向下分量的力；
一伸缩臂(112)，连在至少一个所述支撑滚轮上抵抗所述偏置装置相互移动支撑滚轮处于一第二位置，其中支撑滚轮迫使履带处于一其伸展部(122)与地面接触而至少两个所述支撑滚轮位于所述伸展部的两端上。
2.如权利要求1所述的行走机构，其特征在于，至少一个支撑滚轮连在一马达上，而挠性履带与所述至少两个支撑滚轮配合将转动传给所述履带。
3.如权利要求1所述的行走机构，其特征在于，挠性履带(106)由一种弹性材料制成，其中装有硬的和有弹性的加强钢丝，用于偏置挠性履带处于其基本圆形的形状。
4.如权利要求1至3中任一项所述的行走机构，其特征在于，挠性履带(106)由一种弹性材料制成，其中带有从挠性履带内侧伸出的硬的径向突出物，每个突出物由弹性连接件与相连的突出物相连，用于偏置挠性履带处于其基本圆形的形状。
5.如权利要求4所述的行走机构，其特征在于，履带(180)包括多个彼此枢轴连接的部件(182)。
6.如权利要求1所述的行走机构，其特征在于，所述至少两个支撑滚轮的一第一滚轮(134)安装在一第一臂(140)的一端上，而至少两个支撑滚轮的一第二滚轮(136)安装在一相对于第一臂(140)可移动的第二臂(142)的一端上；从而在第一状态中所述支撑滚轮(134，136)位于限定圆形形状的一条线的相对端上，而在第二状态中所述两个支撑滚轮(134，136)在履带与地面接触的一位置上与履带接触。
7.如权利要求1所述的行走机构，其特征在于，支撑滚轮由伸缩臂(132，252)连在承载组件上。
8.如权利要求7所述的行走机构，其特征在于，承载组件(254)响应于挠性履带(256)的位置和倾斜度相对于伸缩臂(264)可以倾斜移动。
9.如权利要求1所述的行走机构，其特征在于，承载组件(254)包括一不论挠性履带的位置和倾斜度如何而将承载组件保持在一基本水平位置中的伸缩臂(264)。
10.一种包括如权利要求1所述的行走机构(252)的轮椅(250)，其中承载组件是一座位(254)。
11.如权利要求1所述的行走机构，用于一负载传输装置或车辆。
12.如权利要求1所述的行走机构，其特征在于，挠性履带(180)包括两组相同的连杆(190，192)，每个连杆具有一第一面(194)，一第二面(196)，一第一径向边(198)，一第二径向边(200)，一形成履带部分周边的周向边(202)以及一内边(204)；每组连杆设在一环形路径中，每个连杆的第一径向边(198′)面对并相邻一相邻连杆的第二径向边(200)，而一组连杆的第一面(194)面对另一组连杆的第一面(194′)；一组连杆中的每一个在其由第一径向边(198)和由周向边限定的一第一角上与另一组连杆中的一个的第一角枢轴连接，并在其由第二径向边(200)和由内边限定的一第二角上与邻近所述一个连杆的另一组连杆中的一个的第二角枢轴相连；一偏置件(226)偏置每个连杆相连相邻的连杆会聚。
13.如权利要求1所述的行走机构，其特征在于，挠性履带(150)包括多个由连杆(154)彼此连接的相同的部件(152)；每个部件具有一形成履带部分周边的周向边，一内边和两个侧边，侧边为倾斜，这样当履带处于其圆形形状时，相邻部件的侧边彼此接触；部件以一种可滑动和转动的方式在由形成在周向边和侧边之间的角上连在连杆上；履带包括一个或多个向彼此偏置部件(152)的偏置件(160)。
14.如权利要求1所述的行走机构，其特征在于，一个支撑滚轮(258)安装在一第一弧形轨道(266)上而另一个支撑滚轮(262)安装在与第一弧形轨道(266)同轴的一第二弧形轨道(270)上，所述弧形轨道彼此可以互相可滑动地移动，使各个支撑滚轮在第一和第二位置之间移动。
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