專利名稱：自行旱冰鞋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
北有滑冰刀，南有旱冰鞋，但二者都是借助人腿部的蹬力而獲得前進速度。除此，能否利用人體位能的變化來獲得前進速度呢？回答是肯定的。實際上，近年來國內(nèi)外已有研究報導(dǎo)，如專利號為CN85102612的自行鞋，但由于其實施方案的復(fù)雜性和適應(yīng)性等原因，至使此類產(chǎn)品未能面世推廣。
因此，研制一種既輕巧實用，成本又低廉的自行旱冰鞋，便是本實用新型的主要任務(wù)。
自行旱冰鞋的動力是根據(jù)人體行走時自然存在的位能變化；有意地利用這些位能并通過傳動裝置來推動輪子而獲得前進速度。
自行旱冰鞋的結(jié)構(gòu)保留了普通旱冰鞋的鞋身和后輪，原前支架和前輪系統(tǒng)(包括前支架、傳動裝置和前輪)，因而具有較高的繼承性。
下面通過附圖作具體說明。


圖1是自行旱冰鞋的外形圖(前輪系統(tǒng)經(jīng)剖切)。圖2是外形圖中前輪系統(tǒng)的AA剖視圖，圖3是自行旱冰鞋的受力分析圖。
自行旱冰鞋的特征首先是采用前驅(qū)動。即人體變化的位能是通過前輪系統(tǒng)產(chǎn)生前進力矩，而后輪則是隨動的。這樣，就適應(yīng)自然行走時重心由后向前移動，均勻增大施加驅(qū)動力矩，達到行走平穩(wěn)的目的。
自行旱冰鞋的第二個特征是驅(qū)動力矩通過回轉(zhuǎn)方式并在最佳作用區(qū)輸入。如
圖1所示，前支架1耳孔上裝有固定軸3(軸心為O)，固定軸兩端通過鉸鏈分別與兩塊橢園形的轉(zhuǎn)臂7連接，轉(zhuǎn)臂的另一端亦通過鉸鏈與回轉(zhuǎn)軸11(軸心為O1并與O平行)連接，即帶有回轉(zhuǎn)軸的支臂可繞固定軸3回轉(zhuǎn)，形成行星齒輪傳動的布局。近固定軸中部處有一直徑稍大的與齒輪套2內(nèi)徑配合的園柱段，并在其縱向開三個等分契槽，每個契槽內(nèi)裝有滾針4和彈性體，以構(gòu)成小型三契槽單向離合器。齒輪套2在逆時針方向上可自由轉(zhuǎn)動，而順時針方向則不能轉(zhuǎn)動而成為行星傳動中心固定輪，與行星齒輪5配合，以實現(xiàn)行星傳動。兩個前輪6是分別固定在回轉(zhuǎn)軸11的兩端的。當(dāng)重力通過鞋面、前支架1作用于固定軸3時，這個作用力和由于地面給前輪6、回轉(zhuǎn)軸11的反力組成了輸入轉(zhuǎn)矩。這個轉(zhuǎn)矩在轉(zhuǎn)臂7圍繞固定軸3順時針擺動的同時，通過行星傳動裝置轉(zhuǎn)化為輸出轉(zhuǎn)矩，推動前輪前進。為了保證效率，回轉(zhuǎn)角度α和β通過限塊12、13進行限制。
自行旱冰鞋的第三個特征是三級行星齒輪傳動采用“同軸式”布置。如圖2所示，初級齒輪套2通過單向離合器與固定軸3結(jié)合在一起，兩個雙聯(lián)齒輪5分別空套在回轉(zhuǎn)軸11與固定軸3上，未級小齒輪10和兩個前輪6分別緊固在回轉(zhuǎn)軸11上。因此，三級傳動皆在兩根軸間進行。
由于驅(qū)動力矩通過回轉(zhuǎn)方式輸入和傳動采用“同軸式”布置，加上使用小型三契槽單向離合器，使得前輪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大為簡化，體積大為縮小，以至整個傳動部份可用一個小的橢園外罩9封閉起來，既增加兩側(cè)轉(zhuǎn)臂7的整體剛性，又達到傳動防塵的目的。傳動裝置是一個獨立的封閉部件，后端有緊固前輪6的回轉(zhuǎn)軸11，前端有固定在前支架1上的固定軸3，而前支架則通過彈性件8和鞋身連接，以增加前后輪在一定范圍內(nèi)對場地不平的適應(yīng)性。
自行旱冰鞋的動作過程參見
圖1，當(dāng)腳下踏后，前輪中心O1便隨轉(zhuǎn)臂7繞固定軸3中心O漸轉(zhuǎn)至O2，同時鞋面稍向前傾斜，此階段離合器處于閉合狀態(tài)(其齒輪套2不轉(zhuǎn)動)，三級齒輪作行星傳動，驅(qū)動前輪前進。當(dāng)腳提起時，離合器分離，由于重力(或彈簧)的作用，前輪中心便回到O1，但此回程前輪并不轉(zhuǎn)動，這樣鞋面前端又回復(fù)稍仰狀態(tài)。轉(zhuǎn)臂的轉(zhuǎn)角被限制在α和β范圍內(nèi)；鞋身的俯仰角分別為γ和δ。
自行旱冰鞋的行程包括兩部份首先是在腳下踏開始至最低點這段時間內(nèi)產(chǎn)生的，這里稱為動力行程，接著是由于慣性而繼續(xù)滑行的行程。動力行程的計算式為S動＝ (βiπR)/180式中S動——動力行程
β——轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)角度i——總速比R——前輪半徑自行旱冰鞋的受力分析參見圖3，其關(guān)系式為M驅(qū)＝ (Qlηcosα)/(i)M摩＝Q′Rμ式中M驅(qū)——由重力產(chǎn)生的前輪驅(qū)動力矩M摩——摩擦力矩Q——施加在前支架固定軸中心的重力Q′——由Q引起的作用在前輪中心的反力l——轉(zhuǎn)臂長(固定軸與回轉(zhuǎn)軸中心距)η——機械效率α——轉(zhuǎn)臂與水平面夾角i——總速比R——前輪半徑μ——輪子與路面間滾動摩擦系數(shù)若依靠施加重力來驅(qū)動前輪時，需滿足
M驅(qū)＞M摩即i＜ (lηCosα)/(Rμ) (本方案取i＝6)自行旱冰鞋的主要參數(shù)如下鞋長＝22～25cm前后輪中心距L＝15.5～18.5cm鞋高H＝93cm(踏板與地面距離)速度
8Km／h重量
1.5 Kg (每只)上述自行旱冰鞋傳動效率高，結(jié)構(gòu)合理緊湊，對普通旱冰鞋有良好的繼承性，凡生產(chǎn)普通旱冰鞋的廠家和有加工普通齒輪條件者均可生產(chǎn)。
目前，這種實用的自行旱冰鞋已研制出來，經(jīng)現(xiàn)場試驗，行走靈活輕快，給人以一種新奇的舒適感。這一成果可成為新一代的腳下體育運動器械。
權(quán)利要求1.一種自行旱冰鞋，它克服了國內(nèi)類似專利(產(chǎn)品)傳動和結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性。其特征在于保留普通旱冰鞋的鞋身和后輪，原前支架和前輪代之以新的前輪系統(tǒng)(包括前支架1、傳動裝置和前輪6)，傳動裝置是一個獨立的側(cè)橢園形的部件，其前兩側(cè)伸出固定軸3并緊固在前支架1上，其后端面?zhèn)壬斐雠c固定軸3平行的回轉(zhuǎn)軸11并與兩個前輪6緊固。傳動裝置和前輪6一起，在一定范圍內(nèi)可圍繞固定軸3擺動，籍此將壓力轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)前驅(qū)動。
2.由權(quán)利要求1所規(guī)定的自行旱冰鞋，其特征是傳動裝置由小型三契槽單向離合器、兩個分別空套在固定軸3和回轉(zhuǎn)軸11上的雙聯(lián)齒輪5和緊固在轉(zhuǎn)軸上的小齒輪10組成，這些傳動件按“同軸式”布置實現(xiàn)行星傳動。
3.由權(quán)利要求2所規(guī)定的自行旱冰鞋，其特征是小型單向離合器設(shè)于固定軸3和齒輪套2之間。近固定軸中部處設(shè)置一直徑稍大的與齒輪套2內(nèi)徑配合的園柱段，并在縱向開三個等分契槽，每個契槽內(nèi)裝有滾針4和彈性體，由齒輪套2相對固定軸3的回轉(zhuǎn)方向決定離合器的閉合和分離狀態(tài)。
4.由權(quán)利要求1和2所規(guī)定的自行旱冰鞋，其特征是傳動裝置的固定軸3和回轉(zhuǎn)軸11分別通過鉸鏈與兩側(cè)橢園形的轉(zhuǎn)臂7連接，兩轉(zhuǎn)臂則通過外罩9連結(jié)為一體而形成一封閉結(jié)構(gòu)。
專利摘要自行旱冰鞋是繼滑冰刀、普通旱冰鞋之后的新一代腳下體育運動器械，其動力是根據(jù)人體行走時自然存在的位能變化，有意地利用這些位能并通過傳動裝置來推動輪子而獲得前進速度。自行旱冰鞋保留了普通旱冰鞋的鞋身和后輪，采取“前驅(qū)動”和回轉(zhuǎn)傳動方式。裝置簡單輕巧，效率高并有良好防塵措施，因而行走平穩(wěn)、輕快、靈活，給人以一種新奇的舒適感。
文檔編號A63C17/12GK2040381SQ87215678
公開日1989年7月5日 申請日期1987年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月13日
發(fā)明者蒙世權(quán) 申請人:蒙世權(quán)