CN208052991U - 旋臂履带组合式爬楼车轮及安装该车轮的小车和轮椅 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旋臂履带组合式爬楼车轮及安装该车轮的小车和轮椅，其特征在于车轮整体为旋臂形结构，旋臂表面安装有履带，通过旋臂及旋臂上履带绕车轮轴转动和旋臂相对履带移动的组合运动，实现爬楼功能。本实用新型克服了现有旋臂形爬楼车适应楼梯差，星型轮爬楼车波动大的缺点，其运动平稳、波动小、噪音低，即可以在平地运动又可以平稳地爬楼越障，爬楼越障时还能适应不同踏步长度和高度的楼梯。

Description

旋臂履带组合式爬楼车轮及安装该车轮的小车和轮椅

技术领域：

本实用新型涉及一种具有爬楼功能的设备，尤其是一种适应各种楼梯的车轮及安装该车轮的小车和轮椅。

背景技术：

为实现车辆的爬楼功能，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，根据其爬楼原理可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。

履带式结构适应性好，但结构复杂且对楼梯有一定的损伤；星轮结构简单，但波动大且使用时舒适性差；可变形车轮和仿真踏步结构运动平稳，但结构复杂体积大；旋臂式结构的旋臂弧线近似为阿基米德螺旋线，因此运动平稳，但由于弧长和弧线两端半径差是固定的，因此只能适应固定踏步长度和高度的楼梯，即使楼梯踏步发生轻微变化，当爬楼台阶数达到一定程度后，也会积累成一个较大的变化，因此其适应性较差。

为克服现有旋臂式爬楼车轮不能适应各种楼梯的缺点，本实用新型提出了一种旋臂履带组合式爬楼车轮结构及安装该车轮的小车和轮椅，本实用新型是采用旋臂围绕车轮轴旋转和履带带动旋臂移动的组合式运动实现的。即可以在平地运动又可以平稳地爬楼越障，爬楼时还能适应不同踏步长度和高度的楼梯，且运动平稳、波动小、噪音低。

发明内容

本实用新型所要解决技术问题的技术方案是：

一种旋臂履带组合式爬楼车轮，包括轮毂和至少两个安装在轮毂上且绕车轮中心轴均匀分布的旋臂，在旋臂所在平面内，旋臂上相对于车轮轴中心的外侧设置有履带，所述履带在履带运动控制装置的控制下相对旋臂运动，所述履带还包括传动带、链条。

上述旋臂履带组合式爬楼车轮，履带与旋臂之间安装有辊道或辊道与导向轮，辊道位于旋臂上且处于相对与车轮轴中心的外侧面，所述辊道还包括承重轮组。

上述旋臂履带组合式爬楼车轮，轮毂、旋臂或车轮所在设备上设置有履带运动控制装置。

上述旋臂履带组合式爬楼车轮，履带运动控制装置为电动机或履带制动装置。

上述旋臂履带组合式爬楼车轮，轮毂或旋臂上安装有履带松紧调节器。

上述旋臂履带组合式爬楼车轮，旋臂一端与轮毂铰链，旋臂与轮毂在上述铰链点外还通过安装有长度可调的可调支撑杆连接。

履带即可在旋臂的带动下绕车轮中心轴旋转，又可在履带运动控制装置的驱动下绕旋臂运动。当车轮绕其中心轴旋转时，旋臂带动其上的履带从旋臂一端到另一端依次与楼梯台阶面接触，由于旋臂两端到车轮中心轴的距离不相同，且平稳变化，车轮从而实现平稳爬楼或下楼功能；当履带绕旋臂运动时，车轮能够在绕其中心轴旋转的同时实现平移，从而使车轮旋臂能够适应不同踏步长的楼梯。

具体地说，当楼梯踏步长度和踏步高度与车轮对应的标准楼梯踏步长度和踏步高度都一致时，履带相对车轮旋臂处于静止状态，车轮上下楼通过旋臂在台阶面上交替旋转实现；当楼梯踏步长度与车轮对应的标准楼梯踏步长度不一致时，车轮上的履带运动控制装置带动履带相对于旋臂运动，进而带动车轮整体前进或后退一定的距离，补偿楼梯踏步长度与车轮所对应的标准楼梯踏步长度的变化量，从而使车轮能够适应不同踏步长的楼梯；当楼梯踏步高度与车轮对应的标准楼梯踏步高度不一致时，调整可调支撑杆的长度，改变旋臂两端到轮毂中心轴的距离差，从而使车轮能够适应不同踏步高的楼梯；当旋臂相对于车轮中心轴静止，履带运动控制装置带动履带相对旋臂运动时，车轮实现平地行走。

一种轮椅，安装上述旋臂履带组合式爬楼车轮。

上述轮椅，其车轮上的轮毂、旋臂或车轮所在设备上设置有履带运动控制装置。

上述轮椅，其车轮上的履带运动控制装置为电动机或履带制动装置。

一种小车，安装上述旋臂履带组合式爬楼车轮。

上述小车，其车轮上的轮毂、旋臂或车轮所在设备上设置有履带运动控制装置。

上述小车，其车轮上的履带运动控制装置为电动机或履带制动装置。

本实用新型的有益效果是，车轮即可在平地行走，也可进行越障爬楼；越障爬楼时平稳性好，重心波动小，噪音低；通过控制履带的运动速度和可调支撑杆的长度，使车轮在不同的楼梯上均可实现沿楼梯斜面直线运动；履带在楼梯踏步面上运动且不与楼梯沿接触，从而克服了常规履带式爬楼车对楼梯沿的损坏。

附图说明

图1为本实用新型的示意图；

图2为图1中的旋臂与辊道示意图；

图3为图1中可调支撑杆的示意图；

图4为图1中履带松紧调节器的示意图；

图5为图1中履带运动控制装置与其中一个旋臂上的履带连接示意图；

图6为履带运动控制装置安装在车架上时的连接示意图；

图7为每个旋臂上设置一条履带的连接示意图；

图8为辊道由若干承重轮组成时与旋臂的安装示意图；

图9为四旋臂车轮的示意图；

图中：1.轮毂，2.旋臂，3.履带，4.辊道，6.可调支撑杆，7.履带松紧调节器，8.导向轮，9.车架， 10.固定螺杆

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

【实施例1】

如图1所示的旋臂履带组合式爬楼车轮，包括轮毂(1)、旋臂(2)、履带(3)、辊道(4)、履带运动控制装置、可调支撑杆(6)、履带松紧调节器(7)、导向轮(8)、固定螺杆(10)。

辊道(4)由若干固定在旋臂上的辊子组成，辊子可绕其固定轴旋转，如图2所示。

履带运动控制装置包括减速电动机(50)、减速电动机输出轴(51)、履带驱动轮(52)，减速电动机 (50)通过固定螺杆(10)固定在轮毂(1)上；履带驱动轮(52)安装在轮毂(1)上，如图1和图5所示。

可调支撑杆(6)包括第一连杆(61)、第二连杆(62)、调整杆(63)，如图3所示，第一连杆(61) 与第二连杆(62)通过调整杆(63)连接，第一连杆(61)与第二连杆(62)为内螺纹，调整杆(63)两端为外螺纹且螺纹方向相反，当转动调整杆(63)时，调整杆(63)同时拧进或拧出第一连杆(61)与第二连杆(62)，从而调整可调支撑杆(6)的长度，如图3所示。

履带松紧调节器(7)包括壳体(71)、滑轮(72)、活塞杆(73)、弹簧(74)，三个履带松紧调节器 (7)分别固定在各自的旋臂上，如图4所示。

轮毂(1)安装在所需设备的轮轴上，并由轮轴驱动旋转。轮毂(1)上安装有减速电动机(50)，轮毂(1)上绕轮毂中心轴均匀安装有三个旋臂(2)和三个履带驱动轮(52)，每个旋臂(2)内端与轮毂(1) 铰链，外端安装有一个导向轮(8)，旋臂(2)外端与可调支撑杆(6)的一端铰链在导向轮(8)的旋转轴上，可调支撑杆(6)的另一端与轮毂(1)铰链在履带驱动轮(52)的旋转轴上，当可调支撑杆(6) 的长度为中间位置时，旋臂(2)内端与外端到轮毂(1)中心轴的距离与标准楼梯踏步高度相同。旋臂外侧面与履带(3)之间安装有辊道(4)，履带(3)通过履带驱动轮(52)、导向轮(8)、辊道(4)围绕三个旋臂(2)连接。减速电动机(50)的输出轴与三个履带驱动轮(52)连接，每个履带驱动轮(52)与履带(3)啮合，并由履带驱动轮(52)上的限动滑轮限动，防止履带(3)与履带驱动轮(52)脱开。

当楼梯踏步长度和踏步高度与车轮对应的标准楼梯踏步长度和踏步高度都一致时，减速电动机(50) 不工作，履带(3)相对车轮旋臂(2)处于静止状态，车轮上下楼通过旋臂(2)在台阶面上交替旋转实现；当楼梯踏步长度与车轮对应的标准楼梯踏步长度不一致时，减速电动机(50)开始工作，带动履带(3) 相对于旋臂(2)运动，进而带动车轮整体前进或后退一定的距离，补偿楼梯踏步长度与车轮所对应的标准楼梯踏步长度的变化量，从而使车轮能够适应不同踏步长的楼梯；当楼梯踏步高度与车轮对应的标准楼梯踏步高度不一致时，旋转调整杆(63)，调整可调支撑杆(6)的长度，改变旋臂(2)两端到轮毂中心轴的距离差，从而使车轮能够适应不同踏步高的楼梯；当旋臂(2)相对于车轮中心轴静止，减速电动机 (50)开始工作，带动履带(3)相对旋臂(2)运动时，车轮实现进行平地行走。

【实施例2】

履带运动控制装置可以全部安装在轮毂上，也可以安装在车轮所在车的车架、轮毂、旋臂上，如图6 所示，履带运动控制装的减速电动机(50)安装在车架(9)上，通过输出轴(51)与履带驱动轮(52) 连接，履带驱动轮(52)与履带(3)连接，输出轴(51)与车轮轴为同心轴。车轮的驱动电动机(90) 驱动车轮带动旋臂转动。当车轮轴驱动车轮旋转时，通过控制减速电动机(50)的转速来控制履带(3) 相对于旋臂(2)的运动。

当履带运动控制装的减速电动机(50)为刹车装置时，由于履带(3)在旋臂(2)的带动下绕车架(9) 转动，从而带动输出轴相对于车架(9)转动，当对输出轴进行刹车制动时，履带(3)也被制动，导致履带(3)相对于旋臂(2)沿相反方向运动；这种情况下，车轮只能适应踏步长度小于车轮所对应的标准踏步长度的楼梯。

【实施例3】

履带在旋臂上的设置有多种形式，可以为一条履带围绕所有旋臂安装，如实施例1中所示；也可以为每个旋臂上安装一条履带，如图7所示的连接示意图。

履带还可以包括各种链条、同步带或传动带，当其为传动带时，履带驱动轮通过摩擦力带动履带运动。

【实施例4】

辊道(4)可以为若干辊子，也可以为若干承重轮，其排列形式可以为对称形式，如图8所示，也可以交错排列，对称排列时，车轮的负重大；交错排列时，车轮爬楼时更加平稳。

旋臂形状可以为弧形或直线形，当其为直线形时，其上安装的承重轮或辊道为弧形，使旋臂外侧的履带近似为弧形。

旋臂的数量至少为两个以上，保证能够实现交替爬楼功能。

如图9所示的四个旋臂爬楼车轮示意图，其中旋臂为直线形，辊道为固定在旋臂上的若干承重轮，承重轮的安装座长度不同，使承重轮上的履带称弧形，每个旋臂上单独安装一条履带。

Claims (12)

1.一种旋臂履带组合式爬楼车轮，包括轮毂和至少两个安装在轮毂上且绕车轮中心轴均匀分布的旋臂；其特征在于，在旋臂所在平面内，旋臂上相对于车轮轴中心的外侧设置有履带，所述履带在履带运动控制装置的控制下相对旋臂运动，所述履带还包括传动带、链条。

2.根据权利要求1所述的旋臂履带组合式爬楼车轮，其特征在于所述履带与旋臂之间安装有辊道或辊道与导向轮，辊道位于旋臂上且处于相对与车轮轴中心的外侧面，所述辊道还包括承重轮组。

3.根据权利要求1所述的旋臂履带组合式爬楼车轮，其特征在于轮毂、旋臂或车轮所在设备上设置有履带运动控制装置。

4.根据权利要求3所述的旋臂履带组合式爬楼车轮，其特征在于所述履带运动控制装置为电动机或履带制动装置。

5.根据权利要求1所述的旋臂履带组合式爬楼车轮，其特征在于所述轮毂或旋臂上安装有履带松紧调节器。

6.根据权利要求1所述的旋臂履带组合式爬楼车轮，其特征在于旋臂一端与轮毂铰链，旋臂与轮毂在上述铰链点外还通过安装有长度可调的可调支撑杆连接。

7.一种轮椅，其特征在于，使用上述权利要求1所述的车轮。

8.根据权利要求7所述轮椅，其特征在于，使用上述权利要求3所述的车轮。

9.根据权利要求7所述轮椅，其特征在于，使用上述权利要求4所述的车轮。

10.一种小车，其特征在于，使用上述权利要求1所述的车轮。

11.根据权利要求10所述小车，其特征在于，使用上述权利要求3所述的车轮。

12.根据权利要求10所述小车，其特征在于，使用上述权利要求4所述的车轮。