CN2214833Y - 重力推进载人车 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于载人的运载装置，它利用重力推 动下滑，特别适用于运动娱乐。它由壳体、框架、车 轮、方向及速度控制机构和测速装置构成。框架连结 和支承所有其他机构。方向控制机构既可驱动前轮 绕立轴水平转动以实现方向控制，又可使车把立管前 后摆动以操作前制动机构。前后制动机构都安装在 车体中轴线的垂直面内，均不制动车轮而以闸板擦地 摩擦制动。用直流接近开关及电子线路测定车轮转 速的方法测定车速，并以数码管显示。

Description

本实用新型涉及一种载人的运载装置，特别适于用作运动娱乐装置，它本身无动力，而是利用重力以推动本装置由坡路上向下运行，其速度和方向均可控。

这种装置，八十年代中叶首先出现在新西兰，根据新西兰专利213951号公布的技术资料，该装置可以通过操纵车把来控制方向、速度和制动。当车把被控在中间适当位置时，前后三个分别固定在可绕横向轴摆动的向后悬臂（或摆杆）上的车轮着地，该装置可自由行驶和转向；当驾车人将车把往后拉，通过连杆机构牵引两个后轮都向前移，压紧紧固在车身上的摩擦垫，使后轮制动，与路面摩擦而使小车减速；将车把使劲向前推，受拉力的连杆机构被释放，处于悬臂末端的前轮和处于向后斜支撑状态的后轮均失去支撑力，在车体及荷重作用下，车轮向后上方旋转，收入车体内部，车体通过固定在车体底面四角上的摩擦垫着地面制动。这种装置的结构方式存在着以下几个问题：

1.由于减速操作是靠被制动的后轮与地面摩擦而减速的，因车轮小，车轮与地面的接触面很小，所受的压强大，容易使车轮磨损，特别是当车速较高时，磨损更甚，甚至可能达不到较快减速的目的；

2.当车速较高而需要较快减速或强力制动时，车把需从向后拉的状态突然转换到向前推，违反了正常顺向操作的习惯，容易产生操作错误；

3.当采用向前推车把以实现较快减速或制动时，车轮收入车体，运动中的小车将以其全部自重和荷重通过车身底部摩擦垫作用于地面，摩擦力由零瞬间增至极大，造成减速制动过程制动刚度过大，过程不柔和平稳；

4.因摩擦垫固定在车身底部四角，则可能因磨损状况的不同或路况的不同，刹车减速或制动过程，有可能出现某侧或某一块摩擦垫先着地的情况，从而造成瞬间车身两侧阻力不同，使小车转向甚至打横；

5.由于车把处在前方位置时，车轮收入车体内，不便于空车时利用车轮牵引运送；

6.由于在运行中支撑大部分荷重的两个后轮都支撑在斜支的摆杆上，而支撑摆杆的轴承组则是以镙钉固定在塑料壳体上，受力条件不好，结构也比较复杂，将降低车身的整体坚固耐用性；

7.可绕轴摆动的车轮不利于安装测速机构以显示车速，提高运动娱乐者的兴趣。

本实用新型的目的是提供一种特别适于用作运动娱乐装置的重力推进载人车，它无动力，靠重力驱动由上坡向下运行，速度和方向均可控，结构简单坚固，减速制动过程柔和、平稳、可靠而又能减少车轮磨损，便于空车牵引运送，此外，它还可具有速度检测显示的功能。

本实用新型的目的是通过如下的结构设计方案实现的。该结构由框架、壳体、车轮、方向控制机构、闸板触地式制动机构及速度检测与显示装置构成。长方形的钢结构框架和用镙钉固定在钢框架上的玻璃钢成型壳体（或铸塑壳体）构成车体，车轮、方向控制机构、制动机构及速度检测显示装置也都固定和支承在框架上。壳体后部突起的后峰及与之相连的左右侧峰之间围成驾车人的座位，壳体中央前半部突起的中央主峰与两侧侧峰之间的平底凹槽底面正好座落在框架的边框上，凹槽的前端有突起的前峰，构成驱车人蹬脚的脚窝。两只后轮对称配置在框架后部的左右边框的外侧，其轮轴固定在焊接在框架上的支承架上。位于车体前方中部的方向控制机构由车把、立管、立轴、轴套、悬臂及前轮构成，单一的前轮的轮轴固定在一对并列平行的悬臂的后端，悬臂的前端固定在立轴的下端，轴套固定在框架前部的加固横梁上，立轴穿过轴套，以其上端的凹槽与插入凹槽的车把立管下端压扁部位用横向销钉铰接起来。这样的联接方式一方面当操纵车把左右旋转时，可通过立管驱动立轴转动，从而带动悬臂和前轮绕立轴作相同方向的水平摆动，实现对小车的方向控制；

另一方面可使车把绕横向铰接销作前后方向运动，实现对前制动机构的控制。前制动机构由前制动柄、支承轴、闸板、回复弹簧及连杆机构构成，制动柄的垂直向上的上臂的上端通过连杆机构与车把的立管相连，向后向下的下臂与带有摩擦垫的闸板相连，支承轴穿过前制动柄中部的配合孔固定在框架前端的两根纵向加固梁之间。当将车把向后拉时，立管通过连杆牵动前制动柄上臂后倾，其下臂以支承轴为圆心向前下方划弧，使闸板下压触地，产生摩擦，使小车减速制动。放松车把时，连接在制动柄下臂与框架纵向加固梁之间的回复弹簧将使闸板复位。后制动机构由后制动柄、支承轴、闸板、回复弹簧及连杆机构、传动杠杆和刹车脚蹬构成，后制动柄以其上臂上端的配合轴孔悬挂于支承轴上，而支承轴则固定于焊接在框架后部加固横梁上的支架上，后制动柄的向后向下延伸的下臂的下端安装着闸板，下臂与其上方的支架之间连接着回复弹簧，后制动柄的中部则通过联杆机构与前端的传动杠杆铰接相连，传动杠杆的一端铰接在纵向加固梁的前端，另一端支承在框架边框前端上部，刹车脚蹬固定在传动杠杆上，当向前蹬踩刹车脚蹬时，通过杠杆和连杆机构带动后制动柄以支承轴为圆心向前向下方向划弧，下压闸板触地产生摩擦，使小车减速制动。由于后闸板处在小车装置及荷重的重心位置附近，减速制动将更有效。

此外，为测定和显示小车运行速度，可在小车后轮的轮轴支架的内侧安装一直流接近开关（或光电开关，或其他非接触式传感器），当车轮轮轴的突起部位通过接近开关的检测区域时将产生脉冲讯号，通过电缆将讯号输送到安装在框架前部纵向与横向加固梁相交处的电子线路板盒内，对讯号进行整形滤波、计数测频、比较及数模转换、驱动放大处理之后，输出驱动讯号，驱动安装在壳体中央主峰前部的数码管，以显示车速，所需的直流电由安装在框架前部的电源盒提供，并在壳体中央主峰适当部位安装电源开关，以便操作。本实用新型与现有专利技术比较，具有以下的优点和积极效果：

1.本实用新型采用钢结构框架连接和支撑其他所有部件，承载主要荷载的后轮的支承结构简化、牢固，受力条件改善，大大加强了整体结构的坚固性、可靠性；

2.由于本实用新型在减速和制动过程并不制动车轮，从而防止了因车轮与地面产生滑动摩擦而遭磨损；

3.由于本实用新型的前后制动闸板接地面较宽，摩擦面上的压强较小，因而磨损也会较少，制动将更有效；

4.由于本实用新型的减速制动过程中，构成摩擦力的要素之一的正压力是通过操纵车把和脚蹬逐渐加大的，过程柔和平稳，便于人为控制，避免了现有专利因前推车把减速制动必然产生的瞬间摩擦力突变现象；

5.由于本实用新型在减速制动过程的操作过程的方向是一致的，没有反向操作，将会减少误操作的可能性，特别是在紧急状态需紧急刹车时，驾车人使劲拉车把和用力蹬紧刹车脚蹬的操作，是与人们在紧急情况时的心理状态作用可能产生的操作方向完全符合的；

6.由于本实用新型的前后制动机构及闸板都安装在车体底部纵向中轴线上，制动时摩擦力作用在车体重心方向，不会造成两侧阻力不平衡，从而可避免制动过程小车转向或打横；

7.与现有专利比较，本实用新型在空载时车体仍支撑在车轮上，便于牵引运送，特别是当车把处在前倾位置时，固定了起导向作用的前轮的朝向，有利于将小车由固定的槽道向较低处目的地自动滑行输送；

8.由于本实用新型可增设速度检测显示功能，进一步完善了以运动娱乐为主要服务目的的装置的功能，有利于提高设备的利用系数。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是本实用新型拆去外壳后的俯视平面图；

图2是本实用新型图1的A－A剖面图；

图3是本实用新型图1的B－B剖面图；

下面结合图1、图2详细说明依据本实用新型提出的具体装置的细节及工作状况。

本实用新型由壳体、框架、车轮、方向控制机构、制动机构和速度检测显示装置构成。用玻璃钢制成（或用聚乙烯铸塑成型）的壳体（1）后部突起的后峰及与其左右两端相连的左右侧峰共同围成驾车人的座位，由座位前方开始，壳体的中部逐渐向前隆起，至前轮（10）上方的位置保持平行向前，到超过前制动柄（17）上方位置后再向下延伸到框架（24）前边框的下沿为止，构成了壳体的中央主峰，中央主峰平顶部的中间开有纵向孔槽，可供车把（39）的立管（22）前后拉动，平顶左（或右）侧有前后两孔，用以分别安装显示车速的数码管（19）及电源开关（23），壳体两侧较低的侧边峰与中央主峰之间的平底凹槽底部与座位保持同一水平高度，以便于将壳体（1）用镙钉安装在框架（24）上。凹槽与其前端突起的前峰构成驾车人蹬脚的脚窝，在右（或左）脚窝前方前峰下部，留有供刹车脚蹬（35）伸出的孔位。

框架（24）用簿钢板制成的槽钢焊接而成，中部有两条加固的横梁（27）和（30），前端还有纵向加固梁（31）、（32），框架（24）连接和支承着所有其他部件。两个后轮（7）为主要的承载轮，它们对称配置在框架（24）的后部外侧，比座位略为靠后的地方，它们承担了车体及其荷重的大部份重量，后轮（7）的轮轴支架（6）均直接焊接在框架（24）的边框上，以简化结构，改善受力条件。由于钢结构框架的采用和承载轮支承结构的简化及受力条件的改善，从而加强了整体结构的坚固性，可靠性。

单一的前轮（10）为导向轮，它与悬臂（11）、立轴（20）、上下轴承套（12）、立管（22）及车把（39）构成的方向控制机构位于车体前方中部。前轮的轮轴固定在一对并列平行的悬臂（11）的后端，悬臂（11）的前端固定在立轴（20）的下端，上下轴承套（12）则通过支架板（13）固定焊接在框架（24）前部加固横梁（30）后侧正中，并略为构成后倾角，倾角的大小以立轴（20）和立管（22）形成直线时车把的位置便于操作为度。立轴（20）穿过轴套（12），由上下轴承支承，并以其上端的凹槽与插入凹槽的立管（22）下端的压扁部位用横向销钉（21）铰接起来，这样的联接方式一方面当操纵车把（39）左右旋转时，可通过立管（22）驱动立轴（20）转动，从而带动悬臂（11）和前轮（10）绕立轴（20）作相同方向和角度的水平摆动，实现对小车的方向控制；另一方面，可使车把（39）立管（20）绕横向销（21）作前后方向运动，从而实现对前制动机构的控制。当车速较快、转弯较急时将产生较大的离心力，而安装在后伸的悬臂梁（11）后端的导向轮（10）亦将脱离中心纵轴线偏向离心力所指方向，偏离的幅度正比于离心力，因而有利于保持车体平衡，避免倾覆。

前制动机构由前制动柄（17）、支承轴（36）、闸板（15）、回复弹簧（14）、（16）和连杆机构（18）构成，所有部件都安装在框架（24）的前部车体纵向中轴线的垂直平面内。前制动柄（17）的垂直向上的上臂顶端通过连杆机构（18）与车把（39）的立管（22）相连，前制动柄（17）向后向下延伸的下臂末端与带有摩擦垫的闸板（15）用销钉铰接，铰接点在闸板（15）重心稍稍靠后的位置，闸板（15）的前端用弹簧（16）与前制动柄（17）的下臂下沿相连，以平衡其重量，保证闸板（15）经常处在水平的状态。在框架（24）的加固横梁（30）与前制动柄（17）下臂上沿之间安装着弹簧（14）以使制动柄（17）不承受制动力时将闸板（15）回复到合适的初始位置。当行进中操纵车把（39）将立管（22）向后拉时，通过连杆机构（18）将牵动前制动柄（17）的上臂以支承轴（36）为支点向后倾，下臂则以支承轴（36）为圆心向前向下方向划弧，克服弹簧（14）的拉力将闸板（15）下压，直至触地与地面产生摩擦，从而实现减速制动。制动减速的强度取决于将车把（39）向后拉的速度和用力大小，可人为控制，而且因为车体的重心靠后，而闸板（15）的位置比较靠前，触地后因所承受的正压力较小，形成的摩擦力也相对较小，减速制动过程将是比较柔和平稳的。也因为其制动摩擦力相对较小较柔和，因此当车速较高时，前制动机构只宜用作辅助制动机构，以改善制动过程。当需停止制动减速时，只需将车把（39）向前推移到中间正常位置，弹簧（14）将把制动机构回复到初始位置，当将车把（39）再向前推时，连杆机构（18）将开始折叠，而不会推动制动柄（17）上臂向前。

后制动机构由后制动柄（4）、支承轴（3）、带摩擦垫的闸板（8）、弹簧（5）、（9）、（34）、刹车脚蹬（35）、传动杠杆（33）和连杆机构（29）构成，支承轴（3）固定于焊接在框架（24）的加固横梁（27）正中后上侧的支承架（2）上，上下臂形成钝角的后制动柄（4）的上臂顶端有与支承轴（3）配合的圆孔，可使制动柄（4）以支承轴（3）为支点前后摆动，制动柄（4）向后向下延伸到座位下的下臂末端与闸板（8）用销钉铰接，制动柄（4）的中部与连杆机构（29）的后端用销钉铰接，连杆机构（29）的前端则铰接在框架前端的横向传动杠杆（33）上，传动杠杆（33）的一端铰接在纵向加固梁的前端，另一端则支承在框架（24）的边框前端上方，可前后移动，刹车脚蹬（35）穿过壳体脚窝前孔与传动杠杆（33）中间部位固定连接。驾车人在行进中向前蹬踩脚蹬（35）时，脚蹬（35）推动杠杆（33）前移，通过连动机构（29）带动制动柄（4）以支承轴（3）为圆心向前下方划弧，使闸板（8）下压触地，从而制动减速。由于闸板（8）处在车体及荷载重心的垂线位置（或前后邻近位置）制动时构成摩擦力要素的正压力可达最大，减速制动将更有效、可靠。但这个形成摩擦力的正压力增长过程是从无到有，从小到大，其增长速度和强度都是可人为控制的。这就避免了现有专利所带来的使制动摩擦力瞬间由零到最大或由最大到零的突变现象的产生。加以前制动机构的辅助制动作用，即使是紧急的制动刹车，其过程也是相对比较平稳可靠的。安装在杠杆（33）与框架（24）边框前端之间的拉力弹簧（34）和安装在制动柄（4）下臂上沿与支承架（2）之间的弹簧（5）在驾车人抬脚放松脚蹬（35）后将保证脚蹬（35）及制动柄（4）和闸板（8）均回复到初始位置。闸板（8）的初始位置可通过调节连杆机构（29）的调节镙母（28）以调节连杆机构（29）的有效长度来进行整定，安装在闸板（8）前端与制动柄（4）下臂下沿的拉力弹簧（9）的作用是使闸板（8）总处于水平状态。

由于本实用新型设置了专用的前后制动机构，制动减速过程车轮均保持可自由转动状况，不会造成车轮与地面之间相互滑动摩擦而磨损轮胎，而且由于闸板（8）、（15）的触地面积远大于两后轮的接地面积之和，所以制动减速时单位面积所承受的压强也小得多，闸板受磨损的程度也相应小得多。又因前后制动柄及闸板和连动机构等都安装在中轴线的垂直平面之内，所以在减速制动过程不会产生两侧阻力不平衡而使车体转向甚至打横的失控现象。

本实用新型的速度检测与显示装置由直流接近开关（26）（或光电开关或其他非接触式传感器）、电子线路板盒（37）、电源盒（38）、电源开关（23）、数码管（19）以及相互间连接的电缆构成，直流接近开关（26）固定在一只后轮轮轴支架的内侧一边，行进中车轮轮辐的突起部位扫过直流接近开关（26）的有效检测区时所产生的脉冲讯号，经电缆（25）输送到安装在框架（24）前部纵向加固梁（32）（31）之一与横向加固梁（30）相交处的电子线路板盒（37）内，对讯号进行整形滤波、计数测频、比较及数模转换和驱动放大处理后，经电缆将输出的驱动讯号输送到安装在壳体中央主峰平顶前端 的数码管（19），驱动数码管显示相应的时速。数码管显示转换的速度以每1～2秒转换一次为宜。速度检测显示系统所需的直流电源由安装在框架（24）的边框与横向加固梁（30）交会处的电源盒（38）提供，并在壳体中央主峰平顶较靠近座位的地方安装电源开关（23），以供控制是否将测速显示装置投入工作。由于速度检测显示装置所提供的功能，进一步完善了以运动娱乐为主要服务目的的本实用新型的功能，有利于提高设备的利用率。但对于基本型的实用新型，也可不安装速度检测显示系统，以便简化结构，降低造价，而又不影响实用新型的基本性能。

Claims (6)

1、一种方向速度可控，本身无动力，靠重力作用向下坡推进的，特别适用于运动娱乐的重力推进载人车，车的结构由壳体、框架、车轮、方向控制机构、制动机构及速度检测与显示装置构成，其特征是框架安装在壳体的下面，车轮、方向控制机构、制动机构及速度检测与显示装置都紧固和支承在框架上，所述的制动机构是闸板触地式制动机构。

2、根据权利要求1所述的重力推进载人车，其特征是：壳体（1）紧固在框架（24）的上方；由前轮（10）、悬臂（11）、立轴（20）、上下轴承组套（12）、车把（39）及立管（22）构成的方向控制机构由焊接在框架（24）加固横梁（28）正中后侧的上下轴承套（12）的支架板（13）所支承连接；由车把（39）立管（22）控制牵动的前制动机构由制动柄（17）、支承轴（36）、闸板（15）、弹簧（14）、（16）和连动机构（18）构成，经支承轴（36）支承在框架（24）的纵向加固梁（31）（32）之间；由刹车脚蹬（35）、传动杠杆（33）、连杆机构（29）、制动柄（4）、闸板（8）、及弹簧（5）、（9）、（34）构成的后制动机构，由焊接在框架（24）的加固横梁（27）正中后侧的支承轴（3）的支架（2）支承；两只后轮（7）的轮轴支架（6）对称配置焊接在框架（24）后部边框的外侧；速度检测与显示装置的检测头一接近开关则安装在一个后轮的轮轴支架上。

3、根据权利要求1和2所述的重力推进载人车，其特征是方向控制机构中的前轮（10）的轮轴固定在水平并列平行的悬臂（11）的后端，悬臂（11）的前端与立轴（20）的下端固定连接，立轴（20）穿过上下轴承组套（12）与车把（39）的立管（22）铰接。

4、根据权利要求2和3所述的重力推进载人车，其特征是方向控制机构的立轴（20）的上端有纵向凹槽，凹槽的大小应与插入凹槽的立管（22）压扁的下端作动配合，横向穿过凹槽及扁管的销钉（21）将立轴（20）与立管（22）铰接，以使得既可操纵把手（39）转动立轴（20）以控制方向，又可推拉车把使立管绕销钉（21）前后摆动。

5、根据权利要求1和2所述的重力推进载人车，其特征是，前制动机构的制动柄（17）和闸板（15）都安装在车体纵向中轴线的垂直面内，制动柄（17）的上臂朝上，顶端通过连杆机构（18）受立管（22）的牵引控制，下臂朝向后下方，其末端与闸板（15）用销钉铰接，中部有与支承轴（36）动配合的轴孔，使制动柄（17）可绕支承轴（36）转动；拉力弹簧（14）连结在制动柄（17）下臂与框架（24）的加固横梁（30）的中部；拉力弹簧（16）则连结在制动柄（17）下臂与闸板（15）的前端。

6、根据权利要求1和2的所述的重力推进载人车，其特征是后制动机构的制动柄（4）和闸板（8）都安装在车体纵向中轴线的垂直面内，后制动机构的支承轴（3）固定于焊接在框架（24）加固横梁（27）后侧正中的支架（2）上，制动柄（4）的上臂上端有与支承轴（3）配合的轴孔，使制动柄（4）可以绕支承轴（3）前后摆动，制动柄（4）向后向下延伸到座位之下的下臂末端以销钉与闸板（8）铰接，制动柄（4）中部则与连杆机构（29）的后端铰接，连杆机构（29）的前端则与横向布置的传动杠杆（33）铰接；杠杆（33）一端铰接在纵向加固梁的前端，另一端则支承在框架（24）边框前端，刹车脚蹬（35）则固定连接在杠杆（33）中间部位，脚蹬（35）外伸至脚窝里以便操作控制；拉力弹簧（5）安装在制动柄（4）下臂上沿与支架（2）之间，拉力弹簧（34）安装在杠杆（33）与框架（24）右边框前端之间。

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