專利名稱：爬樓車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明創(chuàng)造涉及在樓梯上行駛的車輛。
背景技術(shù)：
專利CN1299757A的圖5公開了一種爬樓車，包括一個轉(zhuǎn)臂和與轉(zhuǎn)臂鉸連接的三個部件兩個支撐件及一個車架，座椅與車架剛性連接，三部件都可繞鉸連接軸轉(zhuǎn)動，且兩兩之間都用1比1的傳動連接。當(dāng)轉(zhuǎn)臂固定不動時三部件可繞各自的鉸連軸以相同的速度轉(zhuǎn)動。反之當(dāng)一個支撐件固定在一個梯面上不動，轉(zhuǎn)臂繞該支撐件上的鉸連軸轉(zhuǎn)180°后，另一支撐件就作180°圓弧平移到上一級梯面，車架也作180°圓弧平移。以上過程叫動作1。 接下來到達新梯面的支撐件固定不動，轉(zhuǎn)臂繞其上的鉸連軸轉(zhuǎn)180°，另一支撐件和車架向上平移，完成動作2，這樣動作1和2交替周而復(fù)始就實現(xiàn)爬樓。但仔細研究發(fā)現(xiàn)，在動作 1和2中雖然車架質(zhì)心也以180°圓弧上升，但車架質(zhì)心的垂直投影并不總是位于支撐件在梯面的支撐面內(nèi)，所以車輛穩(wěn)定性欠佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明創(chuàng)造對上述車輛進行改進，使車架質(zhì)心的垂直投影總是在支撐件的支撐面內(nèi)。本發(fā)明創(chuàng)造的目的是這樣達到的，一種方法是兩支撐件中有一帶有水平導(dǎo)向滑槽，支撐件通過滑槽壓在梯面上，當(dāng)轉(zhuǎn)臂繞該固定不動的支撐件轉(zhuǎn)動一個角度使另一支撐件上升了一級梯高，但還沒有壓在上一級梯面上，即完成了動作1時，車輛做動作1’，轉(zhuǎn)臂不轉(zhuǎn)動，原固定不動的支撐件在它所帶的不動的滑槽上水平向前滑動，直到另一支撐件壓在上一級梯面上，然后再作動作2。由于做動作1’時，質(zhì)心在向前移動，但支撐面前緣也以同速率向前移動，所以質(zhì)心的投影總是在支撐面內(nèi)。第二種方法是，支撐件同時壓在兩級梯面上，因而動作1和2的支撐面有部分是重合的，同樣可使質(zhì)心投影在支撐面內(nèi)。由于平穩(wěn)性好，這種車輛可以由殘疾人自己操作上樓，即實現(xiàn)全自動，這是目前非機器人爬樓車無法實現(xiàn)的。


圖1，有兩支撐件1和2的爬樓車，轉(zhuǎn)臂長為C。圖2，圖1的A向視圖局部。圖3，有兩支撐件1，2的爬樓車，轉(zhuǎn)臂長為0. 5c。圖4，階梯形轉(zhuǎn)臂的爬樓車。圖5，支撐件2的支撐件芯2’帶兩個用軸22鉸連接的輪子21，兩支撐件1、2都壓在兩級梯面上。圖6，支撐件1帶滑槽1，。圖7，支撐件2由支撐件芯2’和支撐件殼27在支撐件芯2’左邊的軸22處鉸連接，支撐件殼27用軸6和轉(zhuǎn)臂13鉸連接。圖8，圖6A-A視圖局部圖9，轉(zhuǎn)臂雙向轉(zhuǎn)動時，用平行四邊形四連桿傳動代替鏈傳動。圖10，轉(zhuǎn)臂雙向轉(zhuǎn)動時，其轉(zhuǎn)動由螺桿螺母的相對運動實現(xiàn)。圖11，圖7中支撐件芯2’相對支撐件殼27的兩個極限位置由控制片30控制。圖12，圖IOA向視圖局部。圖13，支撐件2的過渡桿27’相對支撐件殼27的兩極限位置是自動控制的。圖14，圖13A向視圖局部。圖15，轉(zhuǎn)臂長介于0. 5b和0. 5c之間的車。
具體實施例方式本文兩構(gòu)件鉸連接是指兩構(gòu)件上有孔，另有一軸穿過該兩孔，該軸至少和一構(gòu)件成動配合，使兩構(gòu)件相互之間可作定軸轉(zhuǎn)動。圖1，2，車輛包括一個轉(zhuǎn)臂13和與轉(zhuǎn)臂13鉸連接的三個部件兩個支撐件1和2及一個車架3，座椅與車架3剛性連接，三部件都可繞鉸連接軸4，5，6轉(zhuǎn)動，且兩兩之間都用1比1的傳動連接。圖中用鏈輪7，8，9，10和鏈條11， 12連接。鏈輪7，鏈輪8和9，鏈輪10分別剛性連接支撐件1，車架3，支撐件2 ；鏈條11連接鏈輪7和8，鏈條12連接鏈輪9和10。當(dāng)轉(zhuǎn)臂13固定不動時三部件可繞各自的鉸連軸以相同的速度轉(zhuǎn)動。反之當(dāng)支撐件1固定在一個梯面14上不動，轉(zhuǎn)臂繞該支撐件上的鉸連軸4轉(zhuǎn)180°后，圖中雙點劃線直線15是轉(zhuǎn)臂在轉(zhuǎn)動初始時刻的位置，另一支撐件2就作 180°圓弧平移到上一級梯面，車架3也作180°圓弧平移。以上過程叫動作1。接下來到達新梯面的支撐件2固定不動，轉(zhuǎn)臂13繞其上的鉸連軸6轉(zhuǎn)180°，另一支撐件1和車架3 向上平移，完成動作2，這樣動作1和2交替周而復(fù)始就實現(xiàn)爬樓。但仔細研究發(fā)現(xiàn)，在動作1和2中雖然車架3的質(zhì)心也以180°圓弧上升，但車架質(zhì)心的垂直投影并不總是位于支撐件1和2在梯面的支撐面內(nèi)。這是因為做動作1和2時質(zhì)心軌跡各為半圓弧1和半圓弧2，如果弧1的垂直投影在支撐件1的支撐面內(nèi)，由于弧1和2連續(xù)，弧2就不能在支撐件2的支撐面內(nèi)。所以運行不平穩(wěn)。鉸連接軸4和6之間的距離叫轉(zhuǎn)臂長。軸5在軸4和軸6之間，可以和軸4，6之一重合，重合時車架3和一個支撐件剛性連接，轉(zhuǎn)臂上只有一個 1比1傳動副。令a和b為一級梯的寬和高(圖1)，c為一級梯的斜邊長，C2 = a2+b2。轉(zhuǎn)臂長可以為c (圖1)，或0. 5c，即斜邊長的一半(圖3)。為0.5c時為防止支撐件2和軸4 相干涉，可以把轉(zhuǎn)臂13作成階梯形，如圖4，其中轉(zhuǎn)臂13包括兩個平行的板狀體用軸5剛性連接在一起，軸5穿過車架3，車架3上剛性連接鏈輪8和9。用以下兩個方法改進平穩(wěn)性。 方法1，圖3的車輛轉(zhuǎn)臂從初始時刻位置順時針轉(zhuǎn)動銳角2arcsin(b/c)后就使支撐件2升高了梯高b，但沒有壓在上一級梯面上。為此將支撐件1做如下改進，令它像圖6和8中的支撐件1 一樣帶有水平滑槽1’，支撐件1通過滑槽1’壓在梯面上。從初始時刻位置轉(zhuǎn)動銳角2arcsin(b/c)后叫動作1，接下來做動作1’，滑槽1’在梯面不動，轉(zhuǎn)臂也不動，支撐件 1沿滑槽水平向右滑動梯面寬a至支撐件2壓在上一級梯面上。必要時支撐件2可帶一輪子21 (圖15)。支撐件1和滑槽可以用彈簧15’連接。再接下來做動作2，支撐件2不動， 轉(zhuǎn)臂13繞軸6逆時針轉(zhuǎn)銳角2arcsin (b/c)，使支撐件1連同滑槽抬高梯高b。接下來動作 2’是轉(zhuǎn)臂不動，滑槽1’向右滑動(可借助彈簧15’ )至復(fù)蓋上一級梯面。然后周而復(fù)始實現(xiàn)爬樓。相對圖1和3這種車輛叫轉(zhuǎn)臂雙向轉(zhuǎn)動車。上面圖1，3轉(zhuǎn)臂是單向轉(zhuǎn)動，即順時針轉(zhuǎn)動的。圖6也是雙向轉(zhuǎn)動，但動作1是逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臂長不一定是0.5c或C。支撐件1帶有水平滑槽1’(圖8)，支撐件1通過滑槽1’壓在梯面上，當(dāng)滑槽在梯面不動時支撐件1可以沿滑槽水平滑動，支撐件1滑槽1’可以用彈簧15’連接。設(shè)初始時滑槽1’和支撐件2都壓在同一梯面上，動作1是轉(zhuǎn)臂13繞不動的支撐件1逆時針轉(zhuǎn)一小于180度的角度，使支撐件2升高了梯高b，但沒有壓在上一級梯面上。轉(zhuǎn)臂長較大時轉(zhuǎn)角較小(圖6)， 轉(zhuǎn)臂長較小時轉(zhuǎn)角較大(圖15)。接下來動作1’是轉(zhuǎn)臂13不動，支撐件1在其滑槽1’內(nèi)水平向右滑動梯面寬a至支撐件2壓在上一級梯面上。必要時支撐件2可帶一輪子21 (圖 15)。接下來動作2是支撐件2不動，轉(zhuǎn)臂繞軸6順時針轉(zhuǎn)一小于180度的角度，使支撐件 1連同滑槽抬高梯高b。接下來動作2’是轉(zhuǎn)臂不動，滑槽1’向右滑動(可借助彈簧15’) 至復(fù)蓋上一級梯面。然后周而復(fù)始實現(xiàn)爬樓。滑槽1’可帶兩輪子，供平地行駛用；中間帶一突起36’，供爬樓使用，如圖15。對于圖1和圖3轉(zhuǎn)臂單向轉(zhuǎn)動的車，當(dāng)轉(zhuǎn)臂長在0. 5b和 0. 5c之間時，或0. 5b時，在動作1之后支撐件2抬高了梯高b，但沒有壓在上一級梯面上， 也可以令支撐件1帶滑槽1’。轉(zhuǎn)臂雙向轉(zhuǎn)動時，由于轉(zhuǎn)角小于180度，1比1的鏈傳動可改為平行四邊形四連桿傳動，圖9，其中連桿11’，12’分別起鏈條11，12的作用。圖6轉(zhuǎn)臂13 雙向轉(zhuǎn)動時可令轉(zhuǎn)臂剛性連接一長手柄16。護理人或殘疾人上下?lián)u手柄16完成動作1，2 ； 再做水平滑動完成動作1’，2’，實現(xiàn)爬樓。也可令轉(zhuǎn)臂相對三部件(支撐件1，支撐件2和車架幻之一的轉(zhuǎn)動經(jīng)過設(shè)在該部件上的傳動使角速度提高后再和手柄16剛性連接。圖15 轉(zhuǎn)臂13相對支撐件1的轉(zhuǎn)動經(jīng)過設(shè)在支撐件1上的傳動使角速度提高后再和手柄16剛性連接。轉(zhuǎn)臂13，桿40，桿41和支撐件1構(gòu)成四連桿傳動，轉(zhuǎn)臂13繞支撐件1的轉(zhuǎn)動經(jīng)此傳動使桿41繞支撐件1轉(zhuǎn)動。手柄16和桿41剛性連接。用下劃線表示對應(yīng)桿的長，當(dāng)支撐件1和桿40很大，轉(zhuǎn)臂13大于桿41都很小時，如支撐件1 桿40 轉(zhuǎn)臂13 桿41 = 15 15 3 1時就是上面所要求的傳動。這時桿41單向或雙向轉(zhuǎn)動都能使轉(zhuǎn)臂雙向轉(zhuǎn)動。由于桿4P很長，可把手柄16設(shè)置在任意地方，座椅前或后。還可以在轉(zhuǎn)臂13和一個支撐件(或車架幻之間設(shè)置制動器，或者在與手柄16剛性連接的桿41和一個支撐件(或車架3)之間設(shè)置制動器，像自行車的后輪轂和車架之間的制動器一樣。轉(zhuǎn)臂雙向轉(zhuǎn)動時還可通過轉(zhuǎn)動螺桿實現(xiàn)爬樓，圖10，12，螺母18用鉸連接軸17和轉(zhuǎn)臂13鉸連接，和螺母相配的螺桿19與支撐件1鉸連接，并且由于螺桿19上的突起20使得螺桿19和支撐件1在螺桿軸線方向無相對運動。順逆時針轉(zhuǎn)動螺桿19完成動作1和2。也可令螺母剛性連接支撐件 1，螺桿和轉(zhuǎn)臂連接，螺桿轉(zhuǎn)動在螺母軸線方向產(chǎn)生位移帶動轉(zhuǎn)臂13轉(zhuǎn)動。上面關(guān)于螺桿螺母的論述中的支撐件1也可替換為支撐件2或車架3。 方法2，把圖3的支撐件1，2由壓在一級梯面改為壓在兩級梯面，如圖5，7，11，13， 14。圖5支撐件1，2都壓在兩級梯面，其中支撐件2兩端各用軸22鉸連接輪子21。平地行駛時由支撐件2支撐，轉(zhuǎn)臂13處于固定角度。滾動輪子21 (每側(cè)兩個，對稱的兩側(cè)共4 個)行駛。但由于前后兩輪子必須在同一高度，車架會傾斜一個角度D。為此把圖5中的支撐件2改為圖7和11，成為另一種支撐件2。為便于敘述也把圖5中的支撐件2叫做支撐件芯2’。即圖5中的支撐件2由支撐件芯2’構(gòu)成。圖7中支撐件芯2’不直接鉸連接轉(zhuǎn)臂13，而是先用圖5中左邊的軸22鉸連接一個支撐件殼27，支撐件殼27再用軸6鉸連接轉(zhuǎn)臂13。支撐件殼27是一個角度為D的扇形槽，兩側(cè)各有一凸緣23，24。支撐件芯2’可繞軸22在槽內(nèi)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)到上極限位置和凸緣23接觸，支撐件芯2’上的兩輪子高度不等，適合在樓梯行駛。轉(zhuǎn)到下極限位置和凸緣M接觸，支撐件芯2’上的兩輪子高度相等，適合在平地。為使支撐件芯2’固定在上或下極限位置，支撐件芯2’再用軸25鉸連接一個控制片 30，圖11，控制片30是對稱的，軸25在中心線上，中心線兩側(cè)伸出兩足31，32。另外在支撐件芯2’的點沈和控制片30中心線上的點觀之間有壓縮彈簧四，彈簧四的彈力使控制片 30的一個足穩(wěn)定地壓在支撐件殼27的下凸緣M或上凸緣23上。圖11是壓在支撐件殼 27的下凸緣M上。當(dāng)車輛由平地(支撐件芯2’的兩輪子等高)過渡到樓梯時手撥控制片 30到下穩(wěn)定位置，足32壓在凸緣M上，由于圖7中支撐件芯2’右邊輪子會單獨受梯面給予的向上的力，使支撐件芯2’繞左邊的軸22逆時針轉(zhuǎn)，圖11中壓在凸緣M上的足32嵌入支撐件殼的扇形圓弧處。支撐件芯2’和支撐件殼27成剛性連接，可在樓梯上穩(wěn)定行駛。 反之，當(dāng)車輛由樓梯過度到平地(支撐件芯2’的兩輪子等高)時手撥控制片30到上穩(wěn)定位置，足31壓在凸緣23上，由于圖7中支撐件芯2’自身的重力，使支撐件芯2’繞左邊的軸22順時針轉(zhuǎn)，圖11中壓在凸緣23上的足31嵌入支撐件殼的扇形圓弧處。支撐件芯2’ 和支撐件殼27成剛性連接，可在平地上穩(wěn)定行駛。以上控制片30是用手撥動的支撐件2， 下面是自動撥動的支撐件2。圖13，14，支撐件芯2’不鉸連接支撐件殼27，也不鉸連接控制片30，也不在點沈連接彈簧四。支撐件芯2，用軸34鉸連接過渡桿27，，過渡桿27，再用軸觀鉸連接支撐件殼27，在過渡桿27’上按圖11的方法設(shè)置控制片30和彈簧四，使過渡桿27’相對支撐件殼27固定在上或下極限位置，即過渡桿27’用軸25鉸連接一個控制片 30，參見圖11，控制片30是對稱的，軸25在中心線上，中心線兩側(cè)伸出兩足31，32。另外在過渡桿27’的點沈和控制片30中心線上的點28之間有壓縮彈簧四，彈簧四的彈力使控制片30的一個足穩(wěn)定地壓在支撐件殼27的下凸緣M或上凸緣23上。另外在支撐件芯2’ 上還剛性連接一個撥動桿35和一個彈簧座36，在過渡桿27’上也剛性連接一個彈簧座33， 在彈簧座36和33之間設(shè)置有能受拉力和壓力的彈簧39，當(dāng)彈簧39不受力時軸觀和支撐件芯2’左邊的軸22是在同一直線上的。當(dāng)車輛由平地(支撐件芯2’的兩輪子等高)過渡到樓梯時(或相反)支撐件芯2’上的兩輪子會只有一個單獨接觸梯面或地面而受向上的力，此力使支撐件芯2’和過渡桿27’之間有繞軸34的相對轉(zhuǎn)動，并使彈簧39變形，由于支撐件芯2’和過渡桿27’的相對轉(zhuǎn)動，與支撐件芯2’剛性連接的撥動桿35會撥動控制片 30到指定位置使足31壓在凸緣23上并最終嵌入凸緣23。圖15中滑槽1’不帶輪子時也可把其中的支撐件1，2按圖5，11，13，14設(shè)計。給車輛設(shè)計電器控制線路，用直流電驅(qū)動依次完成上述4或2個動作，車輛就能在平地和不轉(zhuǎn)彎的樓梯上實現(xiàn)全自動地行駛。
權(quán)利要求
1.一種爬樓車，包括轉(zhuǎn)臂(1 和與轉(zhuǎn)臂鉸連接的兩個支撐件(1, 及一個車架(3)， 三部件都可繞鉸連接軸轉(zhuǎn)動，且兩兩之間都用1比1的傳動連接，當(dāng)支撐件(1)固定在梯面上不動，轉(zhuǎn)臂繞該支撐件上的鉸連軸轉(zhuǎn)一角度后，另一支撐件( 就平移抬高一級梯高，車架也平移抬高，另一支撐件O)固定在上一梯面上不動轉(zhuǎn)臂繞其上的鉸連軸轉(zhuǎn)一角度后， 前一支撐件(1)向上平移一級梯高，車架也平移抬高，這樣兩動作交替周而復(fù)始實現(xiàn)爬樓， 其特征是車架質(zhì)心的垂直投影總是位于支撐件在梯面的支撐面內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬樓車，其特征是所述1比1轉(zhuǎn)動為鏈轉(zhuǎn)動或平行四邊形四連桿轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的爬樓車，其特征是所述支撐件(1)帶有滑槽(1’)，轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)動由下列三者之一驅(qū)動(1)直流電，(2)人力轉(zhuǎn)動螺桿，(3)人力轉(zhuǎn)動與該支撐件剛性連接或通過傳動與該支撐件連接的手柄(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的爬樓車，其特征是所述滑槽帶兩輪子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬樓車，其特征是所述兩個支撐件都壓在兩級梯面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的爬樓車，其特征是所述兩個支撐件都壓在兩級梯面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的爬樓車，其特征是支撐件(2)包括支撐件芯(2’)，支撐件芯(2’ )帶兩輪子，與轉(zhuǎn)臂鉸連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的爬樓車，其特征是支撐件( 包括支撐件芯2’和與其鉸連接的支撐件殼(27)，支撐件殼(XT)與轉(zhuǎn)臂鉸連接，支撐件芯O’)用軸0 鉸連接控制片(30)，控制片的中心線兩側(cè)伸出兩足(31，32)，另外在支撐件芯的點(26)和控制片(30) 中心線上的點08)之間有壓縮彈簧09)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的爬樓車，其特征是支撐件( 包括支撐件芯2’和與其鉸連接的過渡桿07’)，過渡桿(XT)用軸08)鉸連接的支撐件殼(27)，支撐件殼(XT)與轉(zhuǎn)臂鉸連接，過渡桿07’)用軸05)鉸連接控制片(30)，控制片的中心線兩側(cè)伸出兩足(31， 32)，在過渡桿(27，)的點(26)和控制片(30)中心線上的點(28)之間有壓縮彈簧(29)； 另外在支撐件芯2’上還剛性連接一個撥動桿(3 和一個彈簧座(36)，在過渡桿07’)上剛性連接一個彈簧座(33)，在彈簧座(36)和(3 之間設(shè)置有彈簧(39)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的爬樓車，其特征是轉(zhuǎn)臂和一個支撐件(或車架)之間設(shè)置了制動器，或桿Gl)和一個支撐件(或車架)之間設(shè)置了制動器。
全文摘要
一種爬樓車，包括轉(zhuǎn)臂(13)和與之鉸連的兩個支撐件(1，2)及車架(3)，三部件兩兩之間都有1比1的傳動，當(dāng)支撐件(1)固定在梯面，轉(zhuǎn)臂繞其轉(zhuǎn)一角度后，另一支撐件(2)就平移抬高一級梯高，車架也平移抬高，另一支撐件(2)固定在上一梯面轉(zhuǎn)臂繞其轉(zhuǎn)一角度后，前一支撐件(1)向上平移一級梯高，車架也平移抬高，兩動作重復(fù)交替實現(xiàn)爬樓，由以下兩方法爬樓過程中車架質(zhì)心的垂直投影總是位于支撐件的支撐面內(nèi)。一，支撐件(1)帶有滑槽(1’)；二，兩個支撐件都壓在兩級梯面上。另外，支撐件(2)包括支撐件芯2’和與其鉸連的過渡桿(27’)，過渡桿(27’)用軸(28)鉸連支撐件殼(27)，支撐件殼(27)與轉(zhuǎn)臂鉸連，過渡桿(27’)用軸(25)鉸連控制片(30)，利用彈簧和控制片可實現(xiàn)平地和樓梯間的自動轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)全自動。
文檔編號A61G5/00GK102429780SQ20101029542
公開日2012年5月2日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
發(fā)明者崔世泰 申請人:崔世泰