CN2131565Y - 机械鞋 - Google Patents

Abstract

本实用新型机械鞋属于机械与鞋结合装置，它是 由踏动架、齿条、飞轮或踏动架、微型液压马达、飞轮 构成传动加速部分；踏板、控闸齿轮及闸构成解除动 力并制动的部分；脚向下踏便可运行，脚跟抬起、前压 踏板倾斜便可制动，两只机械鞋可独立运行也可联结 运行。机械效率高，便于控制，安全可靠，能获得较高 的速度，结构简单，体积小，重量轻，便于存放，既可做 代步旅游工具，也可做为体育健身、娱乐器械。

Description

本实用新型机械鞋属于机械传动与鞋相结合的装置。

现有技术中，鞋是由板形鞋底与鞋帮组成，人穿它行走，就每只脚而言，刚着地时向前蹬地，继而又变为向后蹬地，即每步既做正功又负功，浪费不少能量，消耗许多体力，而走的路程短，速度也低。现有旱冰鞋及其它机械与鞋结合的装置，有的仍靠步步蹬地，没有克服徒步的缺点；有的与人的行走习惯大相径庭不是上下直踏动；没有制动装置，安全性差，控制不能自如，难以实现较高的速度。

本实用新型机械鞋的目的就是为克服上述缺陷而设计的一种鞋与机械结合的装置，它将人抬腿落脚的能量尽可能地转化为鞋轮沿一个方向转动的动力。使用时扣上鞋带，只要按照与走路习惯很接近的动作方式，踏动踏板，便可加速驱动；当踏板倾斜，驱动力解除并转移到制动机构进行制动，达到了快速安全的目的。

本实用新型机械鞋的技术构思是：引入自行车飞轮结构，用齿条驱动飞轮内轮或者以对液体产生的压强驱动液压马达带动飞轮内轮，飞轮外圈轮的齿轮与鞋后轮轴上的齿轮啮合，鞋的两后轮与后轮轴及轴上齿轮一体转动，装在滚动（或滑动）轴承上。当脚踏下时，飞轮的内轮转动，后轮轴和后轮与齿轮同轴一体转动，当脚停止踏下时，飞轮内轮转动停止，而飞轮外圈齿轮因鞋的惯性作用继续转动，棘爪将沿外圈的棘齿面滑过，这样主动件对从动件的作用不是连动驱动，而是加速驱动，从而实现了从动件转速超过主动件转速。飞轮内轮半径小，它转动一周，半径大的飞轮外圈齿轮也转一周，设计合理的半径比，则鞋的后轮轴齿轮可被加速数圈，因人体自重的客观存在，人对鞋踏动力较大，因此每次脚踏动的幅度不需太大；液压马达采用叶片式，体积小，效率高，其定子的基础形状设计为圆形，便于制造；鞋的前轮为万向从动轮，具有导向功能；用脚掌压鞋板前部时，鞋板的倾斜解除后轮动力，并将人体压力传递到鞋闸进行制动；此外一双鞋亦可联结运行。

本实用新型机械鞋的效果：使用时，扣好扣带，脚向下踏动，便可运行，两只机械鞋可以各自独立运动，亦可联接运动，每踏动一次，加速一次，速度高低由脚踏快慢控制，机械效率高，能获得倍于人行走的速度；有制动装置，运行安全，符合人行走的习惯，且结构简单，体积小，重量轻，便于存放，既能做为代步工具，也可作为健身娱乐器械。

本实用新型机械鞋的技术方案，将结合附图和实施例作进一步描述。

图1、图3分别是本实用新型机械鞋实施例一的结构示意图和后视局部图。

图2、图4分别是本实用新型机械鞋实施例二的结构示意图和后视局部图。

图5、图6是本实用新型机械鞋的连接杆安装图及连接示意图。

图7是本实用新型机械鞋实施例二的液压马达结构示意图。

图10是本实用新型机械鞋实施例二的二位四通换向阀结构示意图。

1－鞋架        2－后轮        3－胶带        4－后轮轴        5－后轮轴上齿轮

6－飞轮棘爪        7－齿轮        8－飞轮内轮        9－飞轮外轮棘齿

10－飞轮外齿轮        11－闸板        12－控闸齿轮        13－扣带

14－滑动块        15－主齿条        16－踏板        17－踏板轴

18－踏动架        19－弹簧        20－约束鞘        21－转向叉

22－前轮        23－储油缸        24－闸油口        25－回油口

26－闸油口        27－压油缸        28－单向阀        29－液压制动闸

30－活塞杆        31－出油口        32－二位四通换向阀        33－马达外壳定子

34－马达进油口        35－液压分隔墙        36－马达出油口        37－叶片室

38－工作室        39－马达转子        40－叶片        41－连接杆

42－连接轴鞘

本实用新型机械鞋实施例一。参见图1、图3、图5和图6，前轮（22）和后轮（2）的外圈设有胶带（3），前轮（22）用滚动或滑动轴承装在转向叉（21）上，转向（21）装在鞋架（1）上。后轮（2）、后轮轴（4）及后轮轴上齿轮（5）连接一体转动，通过滚动或滑动轴承装在鞋架（1）上，飞轮外齿轮（10）与后轮轴上齿轮（5）啮合，飞轮内轮（8）与齿轮（7）一体同轴通过滚动或滑动轴承装在鞋架（1）上，飞轮棘爪（6）装在飞轮内轮上，齿轮（7）与主齿条（15）啮合，主齿条（15）上端与滑动块（14）连接一体，滑动块（14）装在踏动架（18）顶部的滑槽内，踏动架（18）插入约束鞘（20）中，约束鞘（20）固定在鞋架（1）上，踏动架（18）后部与鞋架（1）之间连接一弹簧，踏板（16）通过踏板轴（17）装在踏动架（18）上，踏板（16）前端与鞋架（1）接有弹簧（19）。控闸齿轮（12）装在踏动架（18）的尾部，并与滑动块（14）上的齿啮合，又与踏板（16）尾部的弧形齿条啮合；闸板（11）装在鞋架（1）上。连接杆（41）装在鞋架（1）的尾部，连接轴鞘（42）由一只连接杆携带，扣带（13）连接在踏板（16）上。使用时，扣上扣带（13），脚踏踏板（16），踏动架（18）连同主齿条（15）一起向下运动，主齿条（15）拨动齿轮（7），飞轮内轮（8）也一起转动，通过飞轮棘爪（6），带动飞轮外齿轮（10），飞轮外齿轮（10）拨动后轮轴上齿轮（5），后轮轴上齿轮（5），后轮轴（4）及后轮（2）一起被加速。停止踏动，飞轮棘爪（6）从飞轮外轮棘齿（9）上滑过，机械鞋能够继续运动。抬脚时，在机械鞋重力和弹簧作用下，踏动架（18）连同踏板（16）一起向上运动，而机械鞋并不离开地面。脚跟抬起，脚前掌压踏板（16），踏板（16）倾斜，踏板（16）后部的齿条拨动控闸齿轮（12），控闸齿轮（12）拨动滑动块（14）向后移动，主齿轮（15）离开齿轮（7），继而卡住闸板（11），这时人的重力通过主齿条（15）施加在闸板（11），产生较强的制动作用；脚跟落下，踏板（16）恢复原来的位置时，主齿条（15）松开闸板（11）又与齿轮（7）啮合，闸板（11）在小弹簧作用下也恢复到原来的位置。将图5所示的连接杆（41）按图6所示连接，即将连接杆（41）上提后转动180度，两只鞋的连接杆通过连接轴鞘（42）连接，按下连接杆（41），两只机械鞋便可同步运行；连接杆（41）按下后只可绕连接轴鞘（42）转动，但不能绕各自所在的鞋转动，这样，两只机械鞋此时可互相传送动力，也不影响各自的转向。该实施例结构简单，成本低，实施时齿轮传动部分可加防尘壳保护。

本实用新型实施例二。参见图2、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10。该实施例是将实施例一的主齿条（15）换成带活塞的压油缸（27），去掉齿轮（7）而将油压马达转子（39）带动飞轮内轮（8）同轴转动，马达外壳定子（33）固定在鞋架（1）上；制动系统由控闸齿轮（12）通过滑动块（14）控制二位四通换向阀（32），实现液压制动。具体结构是，前轮（22）和后轮（2）的外圈设有胶带，前轮（22）通过滚动或滑动轴承装在转向叉（21）上，转向叉（21）装在鞋架上（1）；后轮（2）、后轮轴（4）及后轮轴上齿轮（5）连接一体转动，通过滚动或滑动轴承装在鞋架（1）上；飞轮外齿轮（10）与后轮轴上齿轮（5）啮合，飞轮内轮（8）与油压马达转子（39）同轴一体转动，装在滚动或滑动轴承上，油压马达子外壳定子（33）固定在鞋架（1）上；压油缸（27）与储油缸（23）连通并设有单向阀（28）；活塞杆（30）上端固定在踏动架（18）顶部，踏动架（18）插入约束鞘（20）中，约束鞘（20）固定在鞋架（1）上，踏动架（18）后端与鞋架（1）接一弹簧，（见图1），滑动块（14）装在踏动架（18）顶部的滑槽中，控闸齿轮（12）装在踏动架（18）顶部后端并与滑动块（14）上的齿啮合，又与踏板尾部的弧形齿条啮合；踏板（16）通过踏板轴（17）装在踏动架（18）上，踏板（16）前端与鞋架（1）连接弹簧（19）。二位四通换向阀（32）如图10所示，内部是一个可绕轴转动的滑片，并有开孔（A）和（B）－虚线圆孔所示；外壳一侧有三个接口（a）、（b）、（c），另一侧有分别对称的三个接口（a’）、（b’）和（c’）。各油路的接法是：压油缸（27）的出油口（31）与二位四通换向阀（32）的接口（c）和接口（a）连通；接口（b）与低压的储油缸（23）进油口（25）连通；接口（c’）与两个马达进油口（34）接通，又与闸油口（26）连通；接口（a’）和接口（b’）都与闸油口（24）连通；两个马达出油口（36）都与储油缸的回油口（25）连通。如图位置时，接口（c）和（c’）相通，将高压油导入液压马达和闸油口（26）；接口（b）和（b’）相通，这样把闸油口（24）与储油缸（23）连通；即此时马达工作，而闸不具备制动功能。当二位四通换向阀（32）内部滑动片被拨转到左方位置时，接口（c）和（c’）、接口（b）和（b’）不再导通，只有接口（a）和（a’）导通，此时液压马达得不到高压油，高压油经接口（a）和（a’）进入闸油口（24），而闸油口（26）此时经马达进油口（34）到储油缸（23），闸进行制动。使用时，扣上扣带（13），脚踏踏板（16），踏动架（18）连同活塞向下运动，压油缸（27）内具有较大压强的液体通过二位四通换向阀（32）导入液压马达，驱动液压马达转子（39）后，液体回到储油缸（23）中，同时液压制动闸油口（26）导入高压油，闸油口（24）接通低压油路，闸不具备制动功能；马达转子（39）与飞轮内轮（8）同体转动，通过飞轮棘爪（6）带动飞轮外齿轮（10）转动，飞轮外齿轮（10）拨动后轮轴上齿轮（5），后轮轴上齿轮（5）、后轮轴（4）及后轮（2）一体转动加速。停止踏动，飞轮棘爪（6）从飞轮外轮棘齿（9）上滑过，马达停止运动，但机械鞋在惯性作用下继续运动。抬脚时，在机械鞋重力和弹簧（19）作用下，踏动架（18）连同活塞向上运动，机械鞋并不离开地面，储油缸（23）内的液体通过单向阀（28）吸入压油缸（27）中。制动时，脚跟抬起，脚前部压踏板（16），踏板（16）倾斜，踏板（16）后端的齿条拨动控闸齿轮（12），控闸齿轮（12）拨动滑动块（14），固定在滑动块（14）上的条形框拨动二位四通换向阀（32）的轴拐，关闭马达油压回路，停止对马达输入动力，而将闸油口（24）导入高压油，闸油口（26）连通低压油路，实现了制动功能。脚跟压下，闸油口（26）导入高压油，闸油口（24）接通低压油路，制动解除，同时高压油导入马达中驱动马达，又使机械鞋加速。将图5所示的连接杆（41），按图6所示连接，两只机械鞋便可同步运行；因连接杆（41）连接后只可绕连接轴鞘（42）转动，所以两只机械鞋此时既可相互传送动力，又不影响各自转向。该实施例使用的叶片式微型液压马达，外壳定子（33）的基础形状为圆形，便于制造，体积小；液压分隔墙（35）通过螺钉固定在外壳定子（33）中，可以更换。图8是叶片（40）装入马达转子的放大图形，叶片（40）前后面各刻有槽，后面的刻槽将叶片室（37）和工作室（38）连通，前面的刻槽在里端封闭，叶片（40）截面如图9所示。该马达的特点是：由于结构对称，不需径向液压补偿，消除了马达轴的偏磨损，马达运行时，叶片（40）处在定子圆形区，叶片前面是低压油，后面是高压油，高压油通过叶片后面的刻槽导入叶片室（37）内部，使叶片（40）外端与定子接触密切；叶片（40）一旦超过马达出油口（36），外端沿着液压分隔墙（35）运行时，叶片后面成为低压油，所以叶片室（37）内部也为低压油，便于叶片（40）缩进叶片室（37），此时叶片（40）前面的液体一方面从液压分隔墙（35）的刻槽中导向马达出油口（36），另一方面叶片前刻槽内的液体将叶片（40）压向叶片室（37）内部，增大叶片（40）与液压分隔墙（35）间的出油缝隙，减少二者互相磨损，即在叶片（36）运动到液压分隔墙（35）区域，并不受较大的阻力。叶片（40）一旦越过液压分隔墙（35），叶片里外端立即都处于高压区，有相同的压强，叶片（40）所受液体压力的合力为零，叶片（40）在离心力和小弹簧作用下，沿半径向外运动，立即与定子密切接触。该马达结构简单，便于制造和维修，使用寿命长，增加马达厚度便增大功率，体积小，机械效率高，运转平稳。

Claims (2)

1、一种机械鞋，前轮(22)和后轮(2)的外圈设有胶带(3)，前轮(22)的轴装在转向叉(21)上，转向叉(21)装在鞋架(1)上，后轮(2)、后轮轴(4)和后轮轴上齿轮(5)连接同体转动，并通过轴承装在鞋架(1)上，其特征是

-飞轮外齿轮(10)与后轮轴上齿轮(5)啮合，飞轮内轮(8)与齿轮(7)一体同轴装在鞋架(1)的轴承上，齿轮(7)与主齿条(15)啮合，主齿条(15)上端与滑动块(14)固定连接一体，滑动块(14)装入踏动架(18)顶部的滑槽内，踏动架(18)插入约束鞘(20)中，约束鞘(20)固定在鞋架(1)上，构成上下直踏动机构并将动力通过飞轮传到后轮加速，或者飞轮外齿轮(10)与后轮轴上齿轮(5)啮合，飞轮内轮(8)与液压马达的马达转子(39)同轴固定连接装在鞋架(1)的轴承上，马达外壳定子(33)固定在鞋架(1)上，马达进口(34)与二位四通换向阀(32)连通马达出油口(36)与储油缸(23)上的回油口(25)连通，储油缸(23)和压油缸(27)连通并设有单向阀(28)，活塞杆(30)上端固定在踏动架(18)顶部，踏动架(18)插入约束鞘(20)中，约束鞘(20)固定在鞋架(1)上，

-踏板(16)通过踏板轴(17)装在踏动架(18)顶部，踏板(16)上设有扣带(13)，踏板(16)前端与鞋架(1)接有弹簧(19)，踏板(16)后端有一齿条与控闸齿轮(12)啮合，控闸齿轮(12)装在踏动架(18)尾部上方，控闸齿轮(12)又与滑动块(14)上的齿啮合，闸板(11)装在鞋架(1)上，它们和主齿条(15)构成制动机构，或者踏板(16)通过踏板轴(17)装在踏动架(18)顶部，踏板(16)上设有扣带(13)，踏板(16)前端与鞋架(1)接有弹簧(19)，踏板(16)后端有一齿条与控闸齿轮(12)啮合，控闸齿轮(12)装在踏动架(18)尾部上方，控闸齿轮(12)又与滑动块(14)上的齿啮合，固定在滑动块(14)上的条形框套在二位四通换向阀(32)的轴拐上，液压闸的油口(26)和闸油口(24)都连通在二位四通换向阀(32)上，

-连接杆(41)装在鞋架(1)的尾部，连接轴鞘(42)由一个连接杆携带。

2、根据权利要求1所述的机械鞋，其特征是，液压马达的马达外壳定子（33）的基础形状为圆形，液压分隔墙（35）用螺钉固定在马达外壳定子（33）中，叶片（40）前面和后面各刻有槽，后面的刻槽将叶片室（37）和工作室（38）连通，前面的刻槽在里端封闭。

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