專利名稱：步行倍速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無軌陸用車輛，具體地說涉及一種輪式腳踏車。
輪式腳踏車一般包括支地輪、車架和傳動裝置。中國實用新型說明書CN-2270010Y和CN-2300571Y分別公開了一種四輪腳踏車和四輪驅(qū)動自行車。它們都能把人的驅(qū)動力經(jīng)過傳動裝置逐級傳遞到與地面接觸的支地輪上，從而使整個車體與人一起同時向前運動。
這類裝置的缺點是使用時它們改變了人自然行走的姿勢，人體傳遞驅(qū)動力的雙腳受到空間位置上的束縛，驅(qū)動時雙腳之間還需要互相配合，需要作出特殊施力動作并要求具有額外的技能或體力條件才能使用，因而應(yīng)用范圍也受到限制。
本發(fā)明的目的是提供一種人在自然行走的過程中自然地產(chǎn)生驅(qū)動力加速前進的步行加速工具。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，作為一種輪式腳踏車的步行倍速器，包括支地輪、車架和傳動裝置，但傳動裝置與現(xiàn)有的傳動裝置不同，它由環(huán)形傳力帶、前滾軸及其左右兩個軸端輪、前端兩個支地輪對應(yīng)的兩個副輪以及后滾軸組成，它們之間的連接方式為環(huán)形傳力帶的前后兩端分別環(huán)繞前滾軸和低于并平行于前滾軸的后滾軸，并受之支撐，后滾軸安裝在車架后端，前滾軸的左右兩端分別與兩個軸端輪相連，兩個副輪分別與車體前部的兩個支地輪共軸連接，該兩副輪又分別與上述兩個軸端輪外接，在前滾軸與軸端輪之間，或者副輪與前支地輪之間，設(shè)置有單向傳動機構(gòu)，也可以都設(shè)置單向傳動機構(gòu)，傳動方向均為傳力帶上方向后運動時能把轉(zhuǎn)動力矩傳遞給兩個前端支地輪，反之則不傳遞轉(zhuǎn)動力矩，設(shè)置單向運動機構(gòu)的目的是在傳力帶停止運動時，車體仍然能依靠慣性向前運動，單向運動機構(gòu)可以按棘輪機構(gòu)或離合機構(gòu)等原理設(shè)計。
軸端輪和副輪外接的方式有多種，例如齒輪嚙合、摩擦接觸等，因此軸端輪和副輪可以都是齒輪，軸端輪輪緣和副輪的輪緣也可以同時嵌有橡膠，以增大軸端輪和副輪之間的傳遞功率。
支地輪的軸、前滾軸及其軸端輪的軸以及后滾軸的軸由車架連接在一起，車架上還可以設(shè)置傳力帶托架、后墊板、扶手、方向控制機構(gòu)與剎車機構(gòu)。
傳力帶托架設(shè)置在傳力帶環(huán)內(nèi)、前滾軸與后滾軸之間。托架的形式有多種，例如弧形板、多塊平面板、多個滾軸或者是它們的組合。由于前滾軸高于后滾軸，傳力帶及其托架前高后低，因而人在傳力帶上行走時能夠自然地產(chǎn)生下滑分力，帶動傳力帶上側(cè)向后運動。后墊板設(shè)置在傳力帶后方的尾部車架上，其目的是阻止人滑下車體后方，并且在車體自由滑行時便于站立，還可用于慢速行走時在換腳的間隙讓傳力帶及前、后滾軸按慣性繼續(xù)運動。
為增大傳力帶與前滾軸之間的傳遞功率，在環(huán)形傳力帶左右兩端可以嵌鏈條，在前滾軸和后滾軸的相應(yīng)部位設(shè)置鏈輪；也可以采用同步齒形帶作為環(huán)形傳力帶，齒條在內(nèi)側(cè)，同時在前滾軸和后滾軸的相應(yīng)部位設(shè)置同步齒槽。
在本發(fā)明正常使用情況下，車體運動速度與人相對于傳力帶的行走速度之比為K=r2r4r1r3]]>式中r1為前滾軸的半徑，r2為軸端輪的半徑，r3為副輪的半徑，r4為前支地輪的半徑，k為倍速比。
為使本發(fā)明具備克服車輪與水平地面之間的滾動阻力的能力，傳力帶腳踏部位所在切面與水平地面的銳角θ應(yīng)滿足下式sinθ≥f·r2r4r1r3·P+WP]]>或sinθ≥fk(1+W/P)式中f為支地輪與地面之間的滾動阻力系數(shù)，P為驅(qū)車人的重量，W為車體重量。
本發(fā)明傳動裝置各部件之間以及它們與支地輪和車架之間的尺寸關(guān)系和位置關(guān)系，應(yīng)滿足該公式的要求。在不計車內(nèi)各種阻力的情況下，驅(qū)車時該結(jié)構(gòu)能使車體在水平路面運行，并且使車速達到步行速度的k倍。為使車體能夠爬坡并克服車內(nèi)各種阻力，θ值宜適當(dāng)增大，以便達到實用要求。
本發(fā)明使用環(huán)形傳力帶承接兩腳的作用力，人在傳力帶上行走時，下滑分力使傳力帶上側(cè)向后運動，帶動前滾軸及其軸端輪同向轉(zhuǎn)動，軸端輪又通過副輪將轉(zhuǎn)動力矩分別反向傳遞到前方支地輪上，從而驅(qū)車前行。
由于采用上述技術(shù)方案，人可以在傳力帶上自然地行走，傳力帶將人的重力之下滑分力自動地轉(zhuǎn)變?yōu)榍皾L軸的轉(zhuǎn)動力矩，經(jīng)軸端輪和副輪傳遞到前支地輪上，使人和車體加速前進。顯然驅(qū)車人不必學(xué)習(xí)自然行走之外的任何技能，不必作出特殊施力動作就能使車前進，增強了自然、舒適的感覺，并且應(yīng)用范圍可以擴大到能步行的所有人，包括能行走的兒童、老年人和體弱多病者。通過結(jié)構(gòu)上的合理設(shè)計，它還能大幅提高步行的速度。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。


圖1是該發(fā)明的立體圖；圖2是該發(fā)明的后視圖；圖3是該發(fā)明的側(cè)視圖；圖4是該發(fā)明的俯視圖。
環(huán)形傳力帶1環(huán)繞前滾軸2和后滾軸3，并受之支撐。
前滾軸2的左右兩端分別與兩個齒輪4、5連接，連接處設(shè)置有棘輪單向傳動機構(gòu)，人在傳力帶上行走時，下滑分力使傳力帶上側(cè)向后運動，帶動前滾軸2及其相連齒輪4、5同向轉(zhuǎn)動，但傳力帶1及前滾軸2反向運動時，轉(zhuǎn)動力矩不向齒輪4、5傳送；車體前部還設(shè)計有兩個連接在同一軸6上的支地輪7、8，該兩支地輪的內(nèi)側(cè)分別連接著共軸齒輪9、10，該兩齒輪又分別與上述兩個齒輪4、5嚙合，并處于下方，既分別承擔(dān)上方齒輪4、5的壓力，又將它們的轉(zhuǎn)動力矩分別反向傳遞到與之相連的前方支地輪7、8上。
前方支地輪7、8的軸6，后方支地輪19、20的軸21、22，前滾軸2的軸11與后滾軸3的軸12連接在一起形成車架14，車架上還設(shè)置有扶手15、傳力帶托架16、后墊板23、方向控制支架17、方向控制臺13與剎車機構(gòu)18。前滾軸2高于后滾軸3，從而使傳力帶1及其托架16前高后低。
車架尾梁24的左右兩端分別與后端的兩個支地輪19、20的軸21、22垂直鉸連接(只能在水平方向活動)，軸21、22之間由梯形拉桿25固定連接，該拉桿25又與方向傳遞桿26雙向杠桿連接，承受左右推力，用以改變后支地輪19、20的方向。方向傳遞桿26鉸支在方向控制支架17上，另一端又與方向操縱桿27雙向杠桿連接，傳遞左右推力，方向操縱桿27鉸支在方向控制臺13上，它可以在水平面內(nèi)活動，用以操縱方向。方向控制支架17附近還設(shè)置有剎車機構(gòu)18，用以控制后端的兩個支地輪19、20減速。
使用時，環(huán)形傳力帶承接兩腳的作用力，人在傳力帶上行走，下滑分力使傳力帶上側(cè)向后運動，帶動前滾軸及其軸端輪同向轉(zhuǎn)動，軸端輪又通過副輪將轉(zhuǎn)動力矩分別反向傳遞到前方支地輪上，從而驅(qū)車前行。
權(quán)利要求
1.作為一種輪式腳踏車的步行倍速器，包括支地輪(7、8、19、20)、車架(14)和傳動裝置，其特征是傳動裝置由環(huán)形傳力帶(1)、前滾軸(2)及其左右兩個軸端輪(4、5)、前端兩個支地輪(7、8)對應(yīng)的兩個副輪(9、10)以及后滾軸(3)組成，它們之間的連接方式為環(huán)形傳力帶(1)的前后兩端分別環(huán)繞前滾軸(2)和低于并平行于前滾軸(2)的后滾軸(3)，并受之支撐，后滾軸(3)安裝在車架(14)的后端，前滾軸(2)的左右兩端分別與兩個軸端輪(4、5)相連，兩個副輪(9、10)分別與車體前部的兩個支地輪(7、8)共軸連接，該兩副輪(9、10)又分別與上述兩個軸端輪(4、5)外接，在前滾軸(2)與軸端輪(4、5)之間，或者在副輪(9、10)與前支地輪(7、8)之間，至少有一處設(shè)置單向傳動機構(gòu)，傳動方向為傳力帶(1)上方向后運動時能把轉(zhuǎn)動力矩傳給兩個前端支地輪(7、8)，反之則不傳遞轉(zhuǎn)動力矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的步行倍速器，其特征是軸端輪(4、5)和副輪(9、10)都是齒輪。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的步行倍速器，其特征是軸端輪(4、5)的輪緣和副輪(9、10)的輪緣都嵌有橡膠。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的步行倍速器，其特征是環(huán)形傳力帶(1)左右兩端嵌有鏈條，前滾軸(2)和后滾軸(3)的相應(yīng)部位設(shè)置有鏈輪。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的步行倍速器，其特征是環(huán)形傳力帶(1)是同步齒形帶，齒條在內(nèi)側(cè)，前滾軸(2)和后滾軸(3)的相應(yīng)部位設(shè)置有同步齒槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的步行倍速器，其特征是環(huán)形傳力帶(1)環(huán)內(nèi)、前滾軸(2)與后滾軸(3)之間設(shè)置有傳力帶托架(16)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的步行倍速器，其特征是傳力帶(1)任意一個腳踏處的切面與水平地面的銳角θ滿足公式sinθ≥f·r2r4r1r3·P+WP,]]>式中r1為前滾軸的半徑，r2為軸端輪的半徑，r3為副輪的半徑，r4為前支地輪的半徑，f為支地輪與地面之間的滾動阻力系數(shù)，P為驅(qū)車人的重量，W為車體重量。
全文摘要
步行倍速器包括小型車架和傳動、轉(zhuǎn)向、剎車機構(gòu);傳動機構(gòu)包括帶前高后低托架的傳力帶、滾軸、軸端輪和副輪。人可在傳力帶上自然行走,傳力帶將人的重力之下滑分力自動轉(zhuǎn)變?yōu)榍皾L軸的轉(zhuǎn)動力矩,并經(jīng)軸端輪和副輪傳遞到車輪上,使車體加速前進。這種特殊構(gòu)造使驅(qū)車人不必學(xué)習(xí)自然行走之外的任何技能,不必作出特殊施力動作就能大幅度提高步行的速度,并且應(yīng)用范圍可以擴大到能步行的所有人,包括能行走的兒童、老年人和體弱多病者。
文檔編號B62K17/00GK1385334SQ0111605
公開日2002年12月18日 申請日期2001年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月14日
發(fā)明者姜海波 申請人:姜海波