[發(fā)明專利]爬樓車輪

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310360994.3
• 申請日: 2013-08-19
• 公開（公告）號: CN103395340A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯緒奎
• 申請（專利權(quán)）人: 侯緒奎
• 主分類號: B60B19/02
• 分類號: B60B19/02;B62B5/02
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責(zé)任公司 21101
• 代理人: 王勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及階梯平滑移動領(lǐng)域，具體地說是一種可以使車輛以平滑曲線上升的爬樓車輪。

背景技術(shù)

樓梯是現(xiàn)代多、高層建筑的必要組成部分之一，身體健康的正常人對于上下樓梯毫無阻礙。但是，患有殘疾、體弱的老人在樓梯上行進時就會產(chǎn)生許多不便。在人們拖拽帶有重物的小車在樓梯上行進時亦會極為不便，其主要因為樓梯是一種重要的樓層間垂直交通手段，落差較大；所以拖拽小車上樓時會產(chǎn)生劇烈顛簸。

現(xiàn)有的適用于爬升樓梯的運輸工具大致可以分為兩種。一種是具有多個車輪，采用行星輪結(jié)構(gòu)的運輸工具，其在爬樓過程中重心變化不夠平滑，運動時仍會產(chǎn)生顛簸，并且由于結(jié)構(gòu)原則導(dǎo)致驅(qū)動力矩偏大，費時費力。采用履帶式結(jié)構(gòu)能夠保證爬樓過程中運輸工具的重心變化平滑，不會產(chǎn)生大幅度顛簸。但在爬樓過程中不能隨意停止，也不能失去驅(qū)動力，必須直接達到樓梯平臺。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種可以使車輛以平滑曲線上升的爬樓車輪。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：它包括輪輻和鋼圈，其特征是：車輪的軸套上至少帶有三根均勻分布在軸套圓形外表面的輪輻，所述輪輻上還帶有弧形軌道槽；所述鋼圈是由與輪輻數(shù)量相同的扇面形骨架所組成的，扇面形骨架的一條直邊上固定有與弧形軌道槽相配合的限位塊；每個輪輻均固定在與之相配合的扇面形骨架上。

所述輪輻均處于同一平面。

上述弧形軌道槽的槽內(nèi)兩端均安裝有定位塊。

輪輻的末端與限位塊固定在扇面形骨架的同一條直邊上。

本發(fā)明所述爬樓車輪特指應(yīng)用在輪椅的車輪上。

本發(fā)明所述爬樓車輪特指應(yīng)用在小形載物車的車輪上。

車輪的鋼圈展開時，鋼圈的輪廓是至少三個帆形曲線首尾相接組成的圖形。所述帆形曲線是一條直線的上端與一條弧線的一端連接組成，其中弧線的另一端與第二個帆形曲線的直線下端連接，如此反復(fù)圍成鋼圈輪廓。

首先建立坐標(biāo)系：先確定一點作為車輪輪廓中心，以此點為原點建立固定坐標(biāo)系xoy，x軸平行于樓梯上升方向，以向上為正；y軸垂直于樓梯上升方向，以向上為正。車輪運動過程中，車輪一邊繞原點O做順時針旋轉(zhuǎn)，一邊沿xoy坐標(biāo)系的x軸進行平移。所以車輪與樓梯之間的運動關(guān)系可以等效為車輪繞固定原點O做順時針旋轉(zhuǎn)，而臺階沿斜線E方向向下移動。則車輪坐標(biāo)系x'oy'與固定坐標(biāo)系xoy初始位置一致，繞原點O做順時針旋轉(zhuǎn)。臺階坐標(biāo)系以點D為原點，水平方向為x軸，垂直方向為y軸。

?

m：臺階長度，即圖中邊A的長度；

n：臺階高度，即圖中邊B的長度；

s：臺階步長，???????????????????????????????????????????????；

γ：上升角，；

P：車輪旋轉(zhuǎn)一周所提升的臺階數(shù)目；

t：臺階沿斜線E向下移動的距離；

H、L：臺階頂點D初始位置與xoy坐標(biāo)系中y軸和x軸之間的距離；

α：車輪坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角，是移動距離t的函數(shù)，可以是勻速旋轉(zhuǎn)或加速旋轉(zhuǎn)等任意函數(shù)，為簡便計算取勻速運動，。

注：本文中的角度如未注明，則均為弧度制。

然后計算軌跡方程：臺階在xoy坐標(biāo)系中的運功方式為沿x軸負方向移動t，可以得到臺階各邊、點在xoy坐標(biāo)系中的軌跡方程：

點D在xoy坐標(biāo)系中的運動軌跡表達式：

，

邊A在xoy坐標(biāo)系中的運動軌跡表達式：

，

將上述表達式轉(zhuǎn)換至車輪坐標(biāo)系x'oy'中，xoy坐標(biāo)系與x'oy'坐標(biāo)系之間的夾角，得到如下方程。

點D在x'oy'坐標(biāo)系中的運動軌跡表達式：

，

邊A在x'oy'坐標(biāo)系中的運動軌跡表達式：

，

在x'oy'坐標(biāo)系中，臺階的運動軌跡是一邊沿斜線E向下移動，一邊繞原點O逆時針旋轉(zhuǎn)一個角度α。臺階各邊在運動過程中兩個相鄰邊形成一個交點，這些交點形成一條曲線，頂點D的運動軌跡也形成了一條曲線，曲線方程的表達式如下（以下方程均為x'oy'坐標(biāo)系中）；

第一段曲線：邊A在運動過程中，兩相鄰邊形成的交點軌跡方程：

第二段曲線：點D在運動過程中形成的軌跡方程：

其中：，，，，

c：相交的兩條直線之間的角度差值，常數(shù)，c越小，曲線越理想。

以曲線1和曲線2的交點A為起點，以點B為曲線終點，兩點之間的曲線長度等于m；得到的曲線AB即為車輪輪廓形狀。點A和點B分別對應(yīng)、。