專利名稱：駕乘裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種駕乘裝置，例如單腳滑行車，在工作時有其局限性的兩個小輪子縱列的兩輪單腳滑行車。
車輪直徑大于21英寸(約51厘米)的自行車在設(shè)計時應考慮主銷前置(定位前輪軸位于縱向轉(zhuǎn)向軸的前方)和拖距(車輪接地印跡與轉(zhuǎn)向軸在地面投影點之間的距離)。成功的自行車設(shè)計應在主銷前置和拖距之間取得平衡從而使自行車的轉(zhuǎn)向既有低速時的機動性又具有高速時的穩(wěn)定性。
與自行車不同的是，單腳滑行車的車輪非常小而且相對要硬。由于車輪尺寸小和相對差的牽引特性，使得具有和自行車相似的轉(zhuǎn)向柱和叉布置的單腳滑行車在設(shè)計上進行折中，即優(yōu)先考慮低速時的機動性和保持轉(zhuǎn)向軸相對地面的垂直方位。
由于車輪很硬以及與地面相對小的接觸面積，這種單腳滑行車關(guān)于轉(zhuǎn)向響應和可獲得的牽引力的反饋是有限的。車輪快速不均勻的磨損進一步導致了不良的操縱性和反饋。
由于單腳滑行車車輪尺寸小引起的設(shè)計局限要求其轉(zhuǎn)向幾何結(jié)構(gòu)以犧牲高速時的穩(wěn)定性為代價進行優(yōu)化來獲得低速時的機動性。此外，由于單腳滑行車的傾斜增加，在給定半徑的轉(zhuǎn)向時允許的控制范圍急劇下降。其結(jié)果是，駕乘者很容易不恰當?shù)氖褂眠^多的轉(zhuǎn)向輸入從而導致差的轉(zhuǎn)向響應。在步行速度下這不是問題，此時只需踏住單腳滑行車即可重新獲得平衡和控制。但是，當前進速度增加時小車輪的單腳滑行車在設(shè)計上的固有局限會導致嚴重的安全和性能問題。
滑板利用踏板的傾斜來同時控制前后滾軸的轉(zhuǎn)向。正常的轉(zhuǎn)向要求對滑板踏板的側(cè)邊施加向下的力，該力使得踏板傾斜并產(chǎn)生與傾斜幅度成比例的轉(zhuǎn)向。為了保持前后的穩(wěn)定性和掌握一些基本技術(shù)，例如上滑板，下滑板，急沖，制動和轉(zhuǎn)向，駕乘者需形成動平衡。急沖和制動要求駕乘者學會僅用一只腳平衡和轉(zhuǎn)向。再例如轉(zhuǎn)向要求駕乘者學會在開始轉(zhuǎn)向之前朝著要轉(zhuǎn)的內(nèi)側(cè)移動重心。隨后的轉(zhuǎn)向時的穩(wěn)定性取決于駕乘者能否在各種轉(zhuǎn)彎半徑和速度下正確判斷并保持最優(yōu)的自身重心相對滑板的向量。高級的操縱例如滑行，跳躍和磨碾更加難以掌握。其結(jié)果是，學習駕乘滑板成為一項非常困難的挑戰(zhàn)。
現(xiàn)有滑板滾軸設(shè)計的局限性要求在低速時的機動性(易于轉(zhuǎn)彎)和高速時的穩(wěn)定性之間折中。此外，傳統(tǒng)的滑板滾軸使用彈簧或塑料或者橡膠墊圈來幫助滑板的踏板回到中性(不傾斜)位置。其結(jié)果是，當向側(cè)邊施加向下的力使踏板傾斜而轉(zhuǎn)向時，一部分力會傳遞到內(nèi)側(cè)的車輪從而造成內(nèi)外側(cè)車輪分布力的不平衡。對滑板來說這種內(nèi)外側(cè)車輪力的不同是很難控制的并且限制了在轉(zhuǎn)向時最終可得到的牽引力。
因此，希望一種駕乘裝置，它能克服單腳滑行車和滑板的使用局限。
本發(fā)明的另一個目標是提供一種具有改進的低速機動性的駕乘裝置。
本發(fā)明的另一個目標是提供一種具有改進的高速穩(wěn)定性的駕乘裝置。
本發(fā)明的另一個目標是提供一種駕乘裝置，它改進了對車輪與地面牽引力的控制。
本發(fā)明公開了一種用于路面駕乘的駕乘裝置，它包括一個可支撐駕乘者的踏板；與踏板相連的一個或多個后車輪；一根具有縱軸線的轉(zhuǎn)向柱，其與踏板相連并繞前述縱軸線樞轉(zhuǎn)，當踏板在使用中傾斜時轉(zhuǎn)向柱仍相對踏板保持一個固定角度；一個前滾軸，支撐兩個側(cè)向分開的前車輪，該前滾軸可樞轉(zhuǎn)地安裝到轉(zhuǎn)向柱上，這樣前滾軸與轉(zhuǎn)向柱一起繞前述縱軸線樞轉(zhuǎn)，并且自身還繞著前述縱軸線的法線轉(zhuǎn)動，從而在使用中當踏板和轉(zhuǎn)向柱傾斜運動時兩個前輪可保持與地面的接觸，在使用中當踏板和轉(zhuǎn)向柱傾斜時前滾軸與前輪沒有轉(zhuǎn)向效果，除非轉(zhuǎn)向柱繞前述縱軸線轉(zhuǎn)動。
這里進一步公開了一種用于路面駕乘的駕乘裝置，它包括一個可支撐駕乘者的踏板；與踏板相連的一個或多個后車輪；一根具有縱軸線的轉(zhuǎn)向柱，與踏板相連并繞前述縱軸線樞轉(zhuǎn)，當踏板在使用中傾斜時轉(zhuǎn)向柱仍相對踏板保持一個固定角度；一個前滾軸，支撐兩個側(cè)向分開的前車輪，該滾軸可樞轉(zhuǎn)地安裝到轉(zhuǎn)向柱上，這樣前滾軸與轉(zhuǎn)向柱一起繞前述縱軸線樞轉(zhuǎn)，并且自身還繞著前述縱軸線的法線轉(zhuǎn)動，從而在使用中當踏板和轉(zhuǎn)向柱傾斜運動時兩個前輪可保持與地面的接觸，在使用中當踏板和轉(zhuǎn)向柱傾斜時前滾軸不會受到由轉(zhuǎn)向柱傳遞的繞前述法線軸的力矩，因此使用中促進了前輪具有平衡的力分布。
優(yōu)選的是，該裝置包括一對前述的后輪，它可樞轉(zhuǎn)地與踏板連接，在使用中當踏板傾斜時可提供轉(zhuǎn)向效果。
優(yōu)選的是，后輪與一個后滾軸相連。
優(yōu)選的是，后滾軸繞一根傾斜的軸線轉(zhuǎn)動。
優(yōu)選的是，該裝置包括一根在后滾軸和踏板之間延伸的彈簧，它能將滾軸偏壓至與踏板在一條直線上。
優(yōu)選的是，該彈簧基本上是沿著踏板縱軸延伸的一根桿且相對踏板來說位于踏板的中間位置。
前滾軸15包括一個與轉(zhuǎn)向柱18鉸接的軸向件26。該軸向件26可以是多種形狀，在該實施例中軸向件26從前主視圖看為整體三角形。在實施例中，槽形件28從轉(zhuǎn)向柱18與手柄相反的另一端伸出。該槽形件有兩個腿部32其間形成了槽。軸向件26恰好通過槽形件28。銷子30繞樞軸線31穿過槽形件腿部32和軸向件26，把軸向件，槽形件和轉(zhuǎn)向柱18鉸接起來。在實施例中，軸向件26可以很容易地相對槽形件轉(zhuǎn)動，從而使得兩個前輪的力在任何時候都相等，同時在踏板傾斜和后滾軸轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)向系統(tǒng)14可獨立自由轉(zhuǎn)向。
如圖3所示，槽形件的基座部分34的尺寸最好大于圓柱形件22的內(nèi)徑尺寸，用于防止轉(zhuǎn)向柱18和槽形件28從圓柱形件22中退出。圓柱形蓋子36與圓柱形件22配合且環(huán)繞著柱18，從而輔助保持轉(zhuǎn)向柱相對于圓柱形件并防止轉(zhuǎn)向柱向著軸向件的方向退出圓柱形件。轉(zhuǎn)向柱18可與圓柱形件22配合就像自行車的前叉與車架的配合那樣。例如，軸承70可結(jié)合在圓柱形件22與轉(zhuǎn)向柱18之間環(huán)繞關(guān)系中。此外，為了保持轉(zhuǎn)向柱18在圓柱形件22之內(nèi)，轉(zhuǎn)向柱18在圓柱形件22之內(nèi)可具有更大的直徑部分71，72。
在

圖1中示出的示例性實施例中，后滾軸16裝到踏板12上，這樣踏板12和轉(zhuǎn)向柱18作為單個部件的傾斜使裝在后滾軸16上的后輪40轉(zhuǎn)動，從而使后輪轉(zhuǎn)向。
在圖2中示出的示例性實施例中，后滾軸16包括一個裝在踏板底而44的底板42和一個與底板轉(zhuǎn)動連接的后吊架46。后吊架支承后軸48，后輪40安裝在后軸上。在實施例中，后吊架46通過螺栓50以及螺帽58與底板42相連。位于底板42和后吊架46之間的支承板52是夾層結(jié)構(gòu)的。支承板52允許后吊架46相對底板42平滑轉(zhuǎn)動。后吊架46沿著緊挨著支承板52的接觸面與底板接觸。該接觸面以相對與踏板最好45度的角度傾斜。該角度可以使后吊架在踏板傾斜時沿著與傾斜方向相反的方向轉(zhuǎn)動。該支承板也可以覆蓋底板中容納螺栓50的開口53。這進一步增強了后吊架相對底板轉(zhuǎn)動的能力，且允許踏板傾斜的角度超過40度。此外，螺栓和螺母提供的卡緊力應允許后吊架46相對底板42轉(zhuǎn)動。
相對踏板縱向延伸的一根彈簧桿60其一端與底板連接，即在與后吊架相對的底板上一端62上，其另一端連接到后吊架46上。在圖2的實施例中，彈簧桿60裝配在底板末端62的開口63和后吊架的開口65中。開了槽70的槽形底板部分68從底板伸出用于支撐彈簧桿60。彈簧桿裝配在槽70中。
當踏板12沿著一個方向傾斜時，后滾軸與后輪40向相反方向轉(zhuǎn)動，這樣就會使彈簧桿60變形產(chǎn)生彈簧力。當踏板再次水平時，彈簧桿中生成的彈簧力會輔助后吊架回到中性位置，即車輪相對踏板無轉(zhuǎn)動的位置。
在優(yōu)選實施例中給出了對前后輪轉(zhuǎn)向的獨立控制。后滾軸16轉(zhuǎn)向通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向柱18和傾斜踏板作為一個單一部件來控制，產(chǎn)生后滾軸的傾斜轉(zhuǎn)向。圖4，5，6分別展示了這類踏板傾斜時后滾軸相同方式的轉(zhuǎn)動。其結(jié)果是由于轉(zhuǎn)向柱的中心縱向軸相對踏板保持固定，從而幫助裝置上的駕乘者保持平衡。這樣就提供了前后的穩(wěn)定性，即當路面條件改變引起加速和減速力變化時，駕乘者可使用轉(zhuǎn)向手柄保持平衡，而且由于轉(zhuǎn)向柱的位置相對踏板固定，這樣就有助于駕乘者的重心相對踏板回正。此外，在發(fā)明的裝置中，當轉(zhuǎn)彎時后輪轉(zhuǎn)向彎道的外側(cè)從而巧妙地使駕乘者的重心相對即將受到的離心力回正。另外，后滾軸沿著彎道比前滾軸走一個更寬的軌跡，這樣就形成一個比滑板前后縱列軌跡要穩(wěn)定的平臺。而且，轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向手柄提供了長的力矩來穩(wěn)定踏板傾斜的擺動，這種擺動可能產(chǎn)生于車輪地面的相互作用、駕乘者調(diào)整位置如移動腳和改變平衡。結(jié)果是，轉(zhuǎn)彎時該裝置可向駕乘者提供更多的關(guān)于裝置姿態(tài)的反饋。發(fā)明裝置的獨立轉(zhuǎn)向功能提供了改進的低速機動性和重要的高速穩(wěn)定性。
使用該發(fā)明裝置，駕乘者可以如圖4，5，6所示使用后滾軸的傾斜轉(zhuǎn)向和前滾軸的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向來轉(zhuǎn)彎。也就是說，轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)動時踏板仍可以傾斜。由于踏板傾斜不影響前輪轉(zhuǎn)向，前滾軸的前置可以調(diào)整從而為高速時的穩(wěn)定性提供最優(yōu)的拖距而不必妥協(xié)低速時的機動性。這與通常的單腳滑行車不同，后者只能是前輪轉(zhuǎn)向且單腳滑行車傾斜時轉(zhuǎn)向?qū)⒆兊貌豢赡?。該裝置也與滑板不同，后者的轉(zhuǎn)向是相互關(guān)聯(lián)的，這樣前后軸轉(zhuǎn)向的獨立控制就變得不可能。此外，該裝置中前后滾軸的牽引特性也不同。在該發(fā)明裝置中，前輪在所有時間都保持了平衡的力分布，從而形成最優(yōu)的前輪牽引。相反，后滾軸在牽引功能上類似于滑板軸。對于后滾軸，踏板的傾斜增加就會造成牽引力的損失，因為對于內(nèi)側(cè)后輪來說力的差別會增大。此外，后滾軸轉(zhuǎn)向會在速度增加時造成牽引力的損失。后滾軸的獨立控制允許駕乘者在保持最優(yōu)的前輪牽引力的同時精確控制后滾軸的牽引力損失。
結(jié)果是，使用該發(fā)明裝置駕乘者可以在滑移時和后輪失去牽引的情況下進行有效的轉(zhuǎn)向調(diào)整而且可以使駕乘者作出一些在單腳滑行車和滑板上無法作出的花樣。例如在圖9中，該裝置可以側(cè)向前進，通過踏板向一個方向傾斜而向相反方向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向柱。此外，裝置的后部可以比前部轉(zhuǎn)動得快如圖10所示，和比裝置的前部轉(zhuǎn)動得慢。
在另一種可選擇的設(shè)計方案(未示出)中該裝置可以是單個前輪和一個后滾軸的組合也可以提供上述的獨立轉(zhuǎn)向。在該例中，前輪就像傳統(tǒng)單腳滑行車的前輪一樣工作，該裝置則由于后輪轉(zhuǎn)向而增加了優(yōu)點。在另一種可選擇的設(shè)計方案中，上述任何一個實施例可以提供具有單個后輪的后滾軸用于提供側(cè)傾轉(zhuǎn)向。
此外，該裝置可以具有如圖1所示的前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和不提供轉(zhuǎn)向的單個后輪和多個后輪。在進一步的實施例中前后滾軸可具有多于兩個的輪子。
在圖3中，描述了一種可選擇的轉(zhuǎn)向柱方案。在該方案中上軸承座圈包括球軸承和鎖緊螺母。下軸承座圈包括具有圓錐結(jié)合面的塑料止推軸承72。這種布置可以通過向下拉緊上軸承面的螺絲環(huán)提供轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向柱時可調(diào)整的阻力。它同時改進了耐久性和振動衰減性能。
權(quán)利要求
1.一種用于路面駕乘的駕乘裝置，它包括一個可支撐駕乘者的踏板；與踏板相連的一個或多個后車輪；一根具有縱軸線的轉(zhuǎn)向柱，其與踏板相連并繞前述縱軸線樞轉(zhuǎn)，當踏板在使用中傾斜時轉(zhuǎn)向柱相對踏板保持一個固定角度；一個前滾軸，支撐兩個側(cè)向分開的前車輪，該前滾軸可樞轉(zhuǎn)地安裝到轉(zhuǎn)向柱，這樣前滾軸與轉(zhuǎn)向柱一起繞前述縱軸線轉(zhuǎn)動，并且自身還繞著前述縱軸線的法線轉(zhuǎn)動，從而在使用中當踏板和轉(zhuǎn)向柱傾斜運動時兩個前輪可保持與地面的接觸，在使用中當踏板和轉(zhuǎn)向柱傾斜時前滾軸與前輪沒有轉(zhuǎn)向效果，除非轉(zhuǎn)向柱繞前述縱軸線轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中包括一對與踏板鉸接的所述后輪，使用中它可在踏板傾斜時提供轉(zhuǎn)向效果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中后輪是與一后滾軸連接的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中后滾軸繞著一根傾斜軸樞轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中包括一根在后滾軸和踏板之間延伸的彈簧，它能將滾軸偏壓至與踏板在一條直線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中彈簧基本上是沿著踏板縱軸延伸的一根桿且相對踏板來說位于踏板的中間位置。
7.一種用于路面駕乘的駕乘裝置，它包括一個可支撐駕乘者的踏板；與踏板相連的一個或多個后車輪；一根具有縱軸線的轉(zhuǎn)向柱，其與踏板相連并繞前述縱軸線樞轉(zhuǎn)，當踏板在使用中傾斜時轉(zhuǎn)向柱相對踏板保持一個固定角度；一個前滾軸，支撐兩個側(cè)向分開的前車輪，該前滾軸可樞轉(zhuǎn)地安裝到轉(zhuǎn)向柱，這樣前滾軸與轉(zhuǎn)向柱一起繞前述縱軸線轉(zhuǎn)動，并且自身還繞著前述縱軸線的法線轉(zhuǎn)動，從而在使用中當踏板和轉(zhuǎn)向柱傾斜運動時兩個前輪可保持與地面的接觸，在使用中當踏板和轉(zhuǎn)向柱傾斜時前滾軸不會受到由轉(zhuǎn)向柱傳遞的繞前述法線軸的力矩，因此使用中促進了前輪具有平衡的力分布。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，包括一對與踏板鉸接的所述后輪，使用中它可在踏板傾斜時提供轉(zhuǎn)向效果。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中后輪是與一后滾軸連接的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中后滾軸繞著一根傾斜軸樞轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，包括一根在后滾軸和踏板之間延伸的彈簧，它能將滾軸偏壓至與踏板在一條直線上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中彈簧基本上是沿著踏板縱軸延伸的一根桿且相對踏板來說位于踏板的中間位置。
全文摘要
一種用于路面駕乘的駕乘裝置,它包括一個可支撐駕乘者的踏板,與踏板相連的一個或多個后車輪,一根具有縱軸線的轉(zhuǎn)向柱,其與踏板相連并繞所述的縱軸線樞轉(zhuǎn),一個前滾軸,支撐兩個側(cè)向分開的前車輪,該前滾軸可樞轉(zhuǎn)地安裝到轉(zhuǎn)向柱上,這樣前滾軸與轉(zhuǎn)向柱一起繞所述縱軸線轉(zhuǎn)動,并且自身還繞著所述縱軸線的法線轉(zhuǎn)動。使用中當踏板傾斜時前后車輪可提供獨立轉(zhuǎn)向。一根轉(zhuǎn)向柱與前輪相連可提供額外的轉(zhuǎn)向控制。轉(zhuǎn)向柱與踏板一起傾斜時不會因踏板自身轉(zhuǎn)動提供轉(zhuǎn)向效果。
文檔編號B62K17/00GK1388033SQ02119040
公開日2003年1月1日 申請日期2002年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月25日
發(fā)明者鐘少佑, 鐘少男 申請人:鐘少佑, 鐘少男