專利名稱：履帶式自平衡載人車裝置及其越障的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及運輸車輛，特別涉及載人車輛攀越障礙的方法以及履帶式自平衡載人車輛。
背景技術(shù)：
目前載人車輛一般都是采用駕駛者面對障礙爬越，這種越障方式，勢必造成人體的后仰，人體重心也非常容易超出車本身可以支撐的范圍，尤其是對于小型載人車來說，更是這樣。例如中國專利號02214861.2的《自平衡式電動輪椅》，該專利雖然設(shè)置了平衡裝置以及輔助輪裝置，但是，仍然不能改變重心降低和后移的問題，也無法保持整個輪椅的平衡；而且，行走部分采用輪子，也不利于越障時的平穩(wěn)和平衡。也有將行走部分采用履帶式的，例如中國專利號02232694.4的《無障代步輪椅》，這個專利雖然行走部采用的是履帶式的，但是，其對于重心偏移問題仍然沒有提出有效的方案，在越障過程中，人體必然會出現(xiàn)前沖或后仰的問題，影響舒適性，甚至發(fā)生安全事故等。從上述的兩個專利來看，都沒有很好地解決越障過程中的車體和人體的平衡問題，特別是存在著共同的缺陷，在越障過程中重心太高和向后偏移，所以，如何能協(xié)調(diào)解決好越障過程中的重心偏移以及整個車體和人體的平衡問題，更加有利于越障，成為必須面對的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種履帶式自平衡載人車裝置及其越障的方法，采用背向爬坡和登樓梯的方式，結(jié)合履帶式自平衡車輛以及爬坡和登樓梯過程中降低整個車體和人體重心的方法，可以使重心盡量向下并主動向爬坡和登樓梯端移動，加強(qiáng)爬坡和登樓梯時行走部分的粘著力，更加有益于爬坡和登樓梯，解決現(xiàn)有技術(shù)中車體和人體平衡不好以及重心太高，不利于越障以及安全性較差的技術(shù)問題。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的方案是采用這樣一種履帶式載人車自平衡越障的方法，這種方法包括A.該履帶式載人車由后端開始爬坡和登樓梯，采用人體背向爬坡和登樓梯；B.載人的座椅通過自動調(diào)整機(jī)構(gòu)固定在履帶式載人車的車架上，在爬坡和登樓梯時依靠其自重及人體重量使座椅始終保持水平狀態(tài)；C.履帶式載人車靠近后端的支桿上設(shè)置伸縮調(diào)整裝置，在爬坡和登樓梯階段，通過手動或電動控制，縮短該支架的長度，并且使支架向后端傾斜。
本方案采用背向爬坡和登樓梯的方式，當(dāng)爬坡和登樓梯時，如果是人體面對臺階或斜坡，勢必造成人體的后仰，以及重心向下坡端后移，當(dāng)超出車體支撐范圍時，就會造成翻車，如果采取座椅自平衡裝置，雖然不會造成人體后仰，但是，人體的重心還是會后移，一樣不利于爬坡和登樓梯；同時，乘客面向上坡即使設(shè)法移動和降低重心，也無法解決腿的伸屈問題因此很別扭。
而采用背向爬坡和登樓梯的方式，并且采用座椅自平衡裝置，這樣人體的重心比面向爬坡和登樓梯方式向下坡方向的偏移要少一些，有更多的重量壓在爬坡和登樓梯端，提高了行走部份對地面的抓力，有利于爬坡和登樓梯；而且座椅始終保持水平狀態(tài)。另外，本發(fā)明還在座椅支架靠近后端的支桿上加設(shè)伸縮調(diào)整裝置，當(dāng)爬坡和登樓梯的時候，縮短該支桿的長度，可降低座椅的高度，同時使人體向上坡端傾斜，進(jìn)一步降低了重心，人體的重量更加靠近上坡端，更加有利于履帶式載人車的穩(wěn)定，同樣有利于爬坡和登樓梯，同時，乘客的腿也可以順勢伸出，符合人體工程學(xué)；下樓時相反，乘客正面向前，重心靠后，腿可前伸。
對于車輛的設(shè)計同樣有這方面的考慮，本發(fā)明在車輛的設(shè)計上要求該履帶式載人車的動力傳動部分位置位于該車中心靠近后端，整車的重心盡量向后偏移。為了便于爬坡和登樓梯，該履帶式載人車履帶的主動輪設(shè)置于該車后端的斜上方，該主動輪與相鄰負(fù)重輪的切線角度在30°～45°之間，主動輪中心距地面高度在150-250mm之間。
本發(fā)明設(shè)計的一種采用權(quán)利要求所述方法的履帶式自平衡載人車裝置，包括車架，固定于車架上的動力裝置和與其連接的傳動裝置，連接傳動裝置的行走履帶，還包括連接車架上的懸吊式座椅以及操控該載人車裝置的操縱機(jī)構(gòu)；所述行走履帶的主動輪設(shè)置于座椅靠背一側(cè)，該主動輪位于相鄰負(fù)重輪的斜上方，上述兩輪之間切線與地面的夾角為30°～45°之間；所述主動輪中心距地面高度為在150-250mm之間；所述座椅與車架之間通過重心自動調(diào)節(jié)裝置連接。本載人車的主動輪設(shè)在座椅靠背的后側(cè)，爬坡和登樓梯時采用倒退的方式，且主動輪與地面形成一定的夾角，便于攀登臺階。建筑規(guī)范中規(guī)定，住宅樓梯的踏步部分不少于260mm，高度不大于175mm，本發(fā)明設(shè)計的主動輪距地面高度為150～250mm之間，主要是使主動輪可以直接接觸樓梯的邊緣，有利于攀爬樓梯。本發(fā)明載人車的座椅可自動調(diào)節(jié)平衡，當(dāng)爬坡和登樓梯的時候，該座椅始終保持水平狀態(tài)。
所述車架包括連接行走履帶，用于承載動力裝置和傳動裝置的主車架，對應(yīng)鉸接主車架前、后端，用于支撐座椅的前支架和后支架，所述后支架上設(shè)有伸縮機(jī)構(gòu)，該伸縮機(jī)構(gòu)的一端鉸接主車架，另一端連接后支架。本方案設(shè)計的伸縮機(jī)構(gòu)是為了在爬坡和登樓梯的過程中，降低人體的重心，當(dāng)車輛爬坡和登樓梯時，縮短后支架的長度，使座椅向后向下調(diào)整降低高度，一是可以使人體更加貼近地面，降低重心，保證乘坐者的安全，另外，從物理學(xué)角度來說，也可以使支架向爬坡和登樓梯端傾斜，人體重心也隨之移動，加大爬坡、登樓梯或跨越溝坎時行走部分與地面的接觸壓力，不但有利于保持車體的平衡，而且也防止爬坡和登樓梯過程中行走部分打滑。
本發(fā)明上述自平衡裝置具有自動保持座椅水平狀態(tài)的功能，所述自平衡裝置包括座椅扶手處的支點，該支點是前支架和后支架的連接點，使座椅處于懸吊狀態(tài)；該裝置還包括固定于座椅兩側(cè)的固定板，該固定板開有圓弧形的長條孔，所述前支架上有向座椅突出的銷柱，所述銷柱，嵌于長條孔內(nèi)，并在該長條孔內(nèi)滑動，該銷柱上還附有閉鎖開關(guān)，當(dāng)車體傾斜時，松開閉鎖，座椅在自重和人體的重力作用下，沿圓弧形長條孔自動調(diào)整角度，始終保持水平位置；在正常行駛時，可以閉鎖銷柱，使座椅與支架相對固定。
本發(fā)明具有調(diào)節(jié)重心高度和位置的功能，可以采用多種方案；第一種方案是手動調(diào)整所述后支架上設(shè)有伸縮機(jī)構(gòu)，當(dāng)車輛采用背向上樓方式爬坡和登樓梯時，調(diào)整該伸縮機(jī)構(gòu)，令后支架縮短，降低座椅的高度，從而令重心向后向下移動；另一種方案是采用電動調(diào)整替代手動調(diào)整；以上方法都可以達(dá)到使人體更加貼近地面，降低重心，乘員的腿可以前伸的目的，保證乘坐者的安全和舒適，不但有利于保持車體的平衡，而且也防止爬坡和登樓梯過程中行走部分打滑。
根據(jù)民用建筑規(guī)范，樓道寬度不小于1000mm。所以本發(fā)明采用履帶式行進(jìn)方式，車全長小于800mm，寬度小于600mm，因此可以解決在狹窄樓道轉(zhuǎn)彎難題。當(dāng)需要轉(zhuǎn)彎時，只要一側(cè)履帶運動，另一側(cè)履帶不動，就可以實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎。
本發(fā)明采用上述的技術(shù)方案，可以使這種新型的載人車輛具有越障能力強(qiáng)，乘坐舒適，安全性高的特點。


圖1是本發(fā)明所述履帶式自平衡載人車裝置的立體示意圖。
圖2是采用圓弧孔式重心自動調(diào)節(jié)裝置的局部示意圖。
圖3是采用懸吊式重心自動調(diào)節(jié)裝置的局部示意圖。
圖4是本發(fā)明傳動系統(tǒng)示意圖。
圖5是本發(fā)明伸縮機(jī)構(gòu)14和限位裝置15的局部示意圖。
圖6是本發(fā)明中行走履帶40的剖面示意圖。
具體實施例方式
結(jié)合上述

本發(fā)明中各實施例。
一種履帶式載人車自平衡越障的方法，這種方法包括A.該履帶式載人車由后端開始爬坡、登樓梯或跨越溝坎；
B.載人的座椅通過自動調(diào)整機(jī)構(gòu)固定在履帶式載人車的車架上，在爬坡和登樓梯時依靠其自重及人體重量使人處于平衡狀態(tài)；C.履帶式載人車靠近后端的車架桿上設(shè)置伸縮裝置，在爬坡、登樓梯或跨越溝坎階段，通過人工控制，縮短該支架的長度，并且使支架向后端傾斜。
該履帶式載人車履帶的主動輪設(shè)置于該車后端的斜上方，該主動輪與相鄰負(fù)重輪的切線角度在30°～45°之間，偏重于主動輪中心距地面高度在150～250mm之間；該履帶式載人車的動力傳動部分的位置向該車中心的靠近后端一側(cè)偏移。
由圖1中可看出，這種履帶式自平衡載人車裝置，包括車架10，固定于車架10上的動力裝置20和與其連接的傳動裝置30，連接傳動裝置30的行走履帶40，還包括連接車架10上的座椅50以及操控該載人車裝置的操縱機(jī)構(gòu)70；所述行走履帶40的主動輪41設(shè)置于座椅50靠背一側(cè)，該主動輪41位于相鄰負(fù)重輪43的斜上方，上述兩輪之間切線與地面的夾度為30°～45°之間；所述主動輪41中心距地面高度為在150-250mm之間；所述座椅50與車架10之間通過重心自動調(diào)節(jié)裝置60連接。本載人車的主動輪41設(shè)在座椅50靠背的一側(cè)，爬坡和登樓梯時采用背向行進(jìn)方式，且主動輪41與地面形成一定的夾角，便于攀登臺階。建筑規(guī)范中規(guī)定，住宅樓梯的踏步部分不少于260mm，高度不大于175mm，本發(fā)明設(shè)計的主動輪41距地面高度為150-250mm之間，主要是使主動輪41可以直接接觸樓梯的邊緣，有利于攀爬樓梯。本發(fā)明載人車的座椅50為自動調(diào)節(jié)平衡的，當(dāng)爬坡和登樓梯的時候，該座椅50始終保持水平狀態(tài)，使人體保持平衡狀態(tài)。
當(dāng)載人車爬坡和登樓梯時，如果是人體面對臺階或斜坡，勢必造成人體的后仰，以及重心的后移，當(dāng)超出車體支撐范圍時，就會造成翻車；如果采取座椅自平衡裝置，雖然不會造成人體后仰，但是，人體的重心仍然偏高偏后，一樣存在安全隱患，同時乘員的腿需要蜷曲。而本方案采用背向爬坡和登樓梯的方式，并采用座椅自平衡裝置和在座椅支架靠近后端的支桿上加設(shè)伸縮裝置，當(dāng)爬坡和登樓梯的時候，相應(yīng)縮短該支桿的長度，從而使座椅的重心向下向上坡方向偏移，同時使座椅始終保持水平狀態(tài)，令乘員舒適，由于載人車的整體重心(含乘員)比面向爬坡和登樓梯方式更低更傾向上坡方向，因此更穩(wěn)定更安全，有更多的重量壓在爬坡和登樓梯端，提高了行走部分對地面的抓力，有利于爬坡和登樓梯。另外，乘員的腿可以向下坡方伸出，符合人體工程學(xué)原理。
如圖1和圖5中所示，所述車架10包括連接行走履帶40，用于承載動力裝置20和傳動裝置30的主車架11，對應(yīng)鉸接主車架11前、后端，用于支撐座椅50的前支架12和后支架13，所述后支架13上設(shè)有伸縮機(jī)構(gòu)14，該伸縮機(jī)構(gòu)14的一端鉸接主車架11，另一端與前支架12鉸接。所述后支架13上還設(shè)置有限制伸縮機(jī)構(gòu)14升降位置的限位裝置15，該限位裝置15的限位機(jī)構(gòu)151設(shè)置在伸縮機(jī)構(gòu)14的固定件n上，并限制伸縮機(jī)構(gòu)14活動件m的移動，該限位裝置15的控制端152設(shè)置于座椅50的扶手51上。本方案設(shè)計的伸縮機(jī)構(gòu)14是為了在爬坡和登樓梯的過程中，降低人體的重心，當(dāng)車輛爬坡和登樓梯時，該伸縮機(jī)構(gòu)14縮短，降低后支架13的高度，一是可以使人體更加貼近行走部分，降低重心，保證乘坐者的安全，另外，從物理學(xué)角度來說，也可以使支架向爬坡和登樓梯端傾斜，整體重心前移，加大爬坡和登樓梯端行走部分與地面的接觸壓力，不但有利于保持車體的平衡，而且也防止爬坡和登樓梯的過程行走部分打滑。當(dāng)車體恢復(fù)水平行走時，伸縮機(jī)構(gòu)14的伸縮恢復(fù)功能促使后支架13升高，座椅50返回到正常位置，這樣可以使乘坐者比較舒適，也比較利于觀察，伸縮機(jī)構(gòu)14上的孔k，其目的是排出伸縮機(jī)構(gòu)14里的空氣，同時利用該孔的阻尼作用，減緩伸縮機(jī)構(gòu)14的升降速度，防止快起快落。限位裝置15主要是起到控制伸縮機(jī)構(gòu)14的作用，當(dāng)需要下降時，釋放該限位裝置15，伸縮機(jī)構(gòu)14可以自由升降。當(dāng)需要固定是，控制該限位裝置15動作，卡住伸縮機(jī)構(gòu)14的活動件，伸縮機(jī)構(gòu)14被固定。這種限位裝置15可以采用在伸縮機(jī)構(gòu)14的活動件上設(shè)凹槽，限位裝置15的卡塊嵌入這個凹槽中實現(xiàn)限制其活動的目的，控制裝置可以采用自行車上使用的拉線；也可以采用電動調(diào)整方式。
如圖1至圖3中所示，本發(fā)明中重心自動調(diào)節(jié)裝置包括兩種方案，其一所述重心自動調(diào)節(jié)裝置60包括固定于座椅50兩側(cè)的固定板61，該固定板61開有圓弧形的長條孔62，所述前支架12和后支架13上分別有向座椅50突出的銷柱63，閉鎖開關(guān)64，所述銷柱63，閉鎖開關(guān)64嵌于長條孔62內(nèi)，并在該長條孔62內(nèi)滑動(如圖3所示)。當(dāng)車體傾斜時，座椅50在人體的重力作用下，沿圓弧形長條孔62自動調(diào)整角度，直至人體平衡為止，在這里圓弧形長條孔62與銷柱63，閉鎖開關(guān)64實際上構(gòu)成圓弧形導(dǎo)軌副，可以起到自動調(diào)節(jié)重心的作用。銷柱63上有機(jī)械閉鎖開關(guān)64，用于在水平行進(jìn)時固定座椅。
其二所述重心自動調(diào)節(jié)裝置60包括鉸接于座椅扶手50上的支點架65，該支點架65與是前支架12和后支架13之間的連接點鉸接點(如圖4所示)，使座椅處于懸吊狀態(tài)，由座椅50自動擺動到水平位置。
如圖4中所示，所述傳動裝置30中還包括有兩個離合器31，上述兩個離合器31分別連接行走履帶40的兩個主動輪41，該兩個離合器31的控制器設(shè)置于座椅50的扶手51上。履帶式車輛都是采用一側(cè)行走，另外一側(cè)不動的方式轉(zhuǎn)彎，所以，本發(fā)明在傳動系統(tǒng)中分別設(shè)置了兩個離合器31，由此控制車輛的轉(zhuǎn)彎。也可以采用全電子控制方式，集中控制兩個電動機(jī)驅(qū)動左右履帶，從而替代機(jī)械式離合器。
如圖6中所示，所述行走履帶40中的履帶42包括內(nèi)部的剛性骨架422以及外包的橡膠帶423，履帶42外表面橫向設(shè)置有凸起的條形齒421，該條形齒421斷面形狀中至少在一個邊與履帶42外表面的夾角不大于90°。剛性骨架422主要是為了加強(qiáng)履帶42的抗拉強(qiáng)度，防止履帶42拉伸延長，橫向凸起的條形齒421主要是為了加強(qiáng)抓地力度，特別是在爬坡和登樓梯的時候，條形齒421還可以起到掛住階梯邊緣，使車輛能夠順利完成越障的任務(wù)。
權(quán)利要求
1.一種履帶式載人車自平衡越障的方法，其特征在于這種方法包括A.該履帶式載人車由后端開始爬坡；B.載人的座椅通過自動調(diào)整機(jī)構(gòu)固定在履帶式載人車的支架上，在爬坡時或正常行進(jìn)時依靠其自重及人體重量始終處于水平狀態(tài)；C.履帶式載人車靠近后端的支桿上設(shè)置調(diào)節(jié)長度裝置，在爬坡階段，通過人工控制，縮短該支架的長度，并且使支架向后端傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該履帶式載人車履帶的主動輪設(shè)置于該車后端的斜上方，該主動輪與相鄰負(fù)重輪的切線角度在30°～45°之間，主動輪中心距地面高度在150-250mm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于該履帶式載人車的動力傳動部分的位置向該車中心的靠近后端一側(cè)偏移。
4.一種采用權(quán)利要求1所述方法的履帶式自平衡載人車裝置，包括車架(10)，固定于車架(10)上的動力裝置(20)和與其連接的傳動裝置(30)，連接傳動裝置(30)的行走履帶(40)，還包括連接車架(10)上的座椅(50)以及操控該載人車裝置的操縱機(jī)構(gòu)(70)；其特征在于所述行走履帶(40)的主動輪(41)設(shè)置于座椅(50)靠背后側(cè)，該主動輪(41)位于相鄰負(fù)重輪(43)的斜上方，上述兩輪之間切線與地面的夾角為30°～45°之間；所述主動輪(41)中心距地面高度為在150-250mm之間；所述座椅(50)與車架(10)之間通過重心自動調(diào)節(jié)裝置(60)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述車架(10)包括連接行走履帶(40)，用于承載動力裝置(20)和傳動裝置(30)的主車架(11)，對應(yīng)鉸接主車架(11)前、后端，用于支撐座椅(50)的前支架(12)和后支架(13)，所述后支架(13)上設(shè)有伸縮升降機(jī)構(gòu)(14)，該升降機(jī)構(gòu)(14)的一端鉸接主車架(11)，另一端與前支架(12)鉸接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述重心自動調(diào)節(jié)裝置(60)包括固定于座椅(50)兩側(cè)的固定板(61)，該固定板(61)開有圓弧形的長條孔(62)，所述前支架(12)和后支架(13)上分別有向座椅(50)突出的銷柱(63)，所述銷柱(63)嵌于長條孔(62)內(nèi)，并在該長條孔(62)內(nèi)滑動，所述銷柱(63)的端部設(shè)置有可固定座椅(50)的閉鎖開關(guān)(64)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述重心自動調(diào)節(jié)裝置(60)包括鉸接于座椅(50)上的支架(65)，該支架(65)與前支架(12)和后支架(13)之間的連接點鉸接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述后支架(13)上還設(shè)置有限制升降機(jī)構(gòu)(14)升降位置的限位裝置(15)，該限位裝置(15)的限位機(jī)構(gòu)(151)設(shè)置在升降機(jī)構(gòu)(14)的固定件上，并限制升降機(jī)構(gòu)(14)活動件的移動，該限位裝置(15)的控制端(152)設(shè)置于座椅(50)的扶手(51)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于所述傳動裝置(30)中還包括有兩個離合器(31)，上述兩個離合器(31)分別連接行走履帶(40)的兩個主動輪(41)，該兩個離合器(31)的控制器設(shè)置于座椅(50)的扶手(51)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于所述行走履帶(40)中的履帶(42)包括內(nèi)部的剛性骨架(422)以及外包的橡膠帶(423)，履帶(42)外表面橫向設(shè)置有凸起的條形齒(421)，該條形齒(421)斷面形狀中至少在一個邊與履帶(42)外表面的夾角不大于90°。
全文摘要
一種履帶式自平衡載人車裝置及其越障的方法，包括車架(10)、動力裝置(20)、傳動裝置(30)、行走履帶(40)、座椅(50)以及操縱機(jī)構(gòu)(70)；所述行走履帶(40)的主動輪(41)設(shè)置于座椅(50)靠背后側(cè)，該主動輪(41)位于相鄰負(fù)重輪(43)的斜上方，所述座椅(50)與車架(10)之間通過重心自動調(diào)節(jié)裝置(60)連接。該履帶式載人車采用人體背向爬坡和登樓梯；并且采用座椅自平衡裝置，這樣人體的重心向后端偏移，并將重量壓在爬坡和登樓梯端，提高了行走部份對地面的抓力；而且座椅始終保持水平狀態(tài)。本發(fā)明采用上述的技術(shù)方案，可以使這種新型的載人車輛具有越障能力強(qiáng)，乘坐舒適，安全性高的特點。
文檔編號A61G5/00GK101066686SQ20071007442
公開日2007年11月7日 申請日期2007年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月8日
發(fā)明者黃魯生 申請人:黃魯生