專利名稱：步行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種新型無動(dòng)力交通工具，尤其涉及一種無動(dòng)力車輛技術(shù)。
目前，在無動(dòng)力交通工具領(lǐng)域，自行車一統(tǒng)天下，學(xué)會(huì)騎自行車是每一個(gè)人必備的技能。一般的自行車是坐騎的，這是不利于血液循環(huán)的；并且，由于自行車的體積龐大，速度的可操控性差，目前，有很多交通事故是由于自行車撞擊其他物體(包括自行車本身)而產(chǎn)生的，而且由于事故的不可預(yù)測性，當(dāng)騎乘者意識(shí)到事故的發(fā)生時(shí)，已無法避免。本發(fā)明所涉及的步行車，從人體生理結(jié)構(gòu)出發(fā)，充分考慮使用者的安全性，在不降低行馳速度的同時(shí)，本發(fā)明同時(shí)將提供給騎乘者一個(gè)良好的身體鍛煉機(jī)會(huì)。
在步行車領(lǐng)域，已有發(fā)明是比較豐富的，但其中大多都沒有考慮到其在實(shí)際使用中的速度副值，在運(yùn)動(dòng)過程中的速度很難與自行車匹敵。例如中國專利號(hào)為00261150.3的步行車，其設(shè)計(jì)比較精巧，但其很難提速，只能當(dāng)作普通的溜冰鞋來用，且平衡性不好，很難推廣。本發(fā)明旨在提供一種速度副值大，安全性好，騎乘舒適，老少皆宜的步行車。在騎乘過程中，騎乘者是以步行的姿態(tài)操控步行車的，其只須利用身體重力，用腳跟交錯(cuò)踏動(dòng)踏板，經(jīng)連桿齒輪傳動(dòng)并增速，加速前行。當(dāng)步行車靜止時(shí)，人并不用下來，繼續(xù)站立于其上，做自己想做的事，因?yàn)閮芍皇质墙夥诺?。因此，本發(fā)明在原理上類似于一種可在腳踏下而前行的實(shí)用溜冰鞋，但更實(shí)用，一般可做交通工具使用。當(dāng)遇到緊急情況時(shí)，本發(fā)明的制動(dòng)系統(tǒng)可起到急停的功用。
同時(shí)，在本發(fā)明近一年的設(shè)計(jì)制作與不斷完善中，其中大部分零件均可采用標(biāo)準(zhǔn)件，無須另行訂做特殊零件，在其中亦無焊接結(jié)構(gòu)，組裝方便，易于實(shí)現(xiàn)，成本低廉。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1為本發(fā)明的主視圖。
圖2為圖1的俯視圖。
圖3為圖1的各截面視圖，包括A-A、B-B、C-C視圖。
圖4將C-C視圖進(jìn)行了放大處理。
圖5為采用萬向輪的步行車。
圖6為齒條傳動(dòng)的步行車。
圖7為采用萬向輪齒條傳動(dòng)的步行車。
圖8為本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)圖。
圖9為本發(fā)明的整體俯視圖。
圖10為本發(fā)明的整體左視C-C剖面圖。
圖11為制動(dòng)裝置圖。
圖12為交叉制動(dòng)裝置圖。
在圖1中，1為輪軸，2為齒輪，3為后輪，4為支桿，5為絞點(diǎn)，6為從絞接點(diǎn)，7為推桿，8為連桿，9為踏板末端的凸出部分，10為踏板邊沿，11為踏板，12為絞接軸，13為扭轉(zhuǎn)彈簧，14為絲扣，15為底板，16、17、18為前輪的整體結(jié)構(gòu)，19為工字鋼，20為環(huán)狀齒輪，21為絞點(diǎn)，22為連桿，23為齒輪套軸。
圖1中提速機(jī)構(gòu)設(shè)有調(diào)速功能。實(shí)現(xiàn)方法是絞點(diǎn)(21)可在連桿(22)上調(diào)節(jié)位置，變動(dòng)的同時(shí)絞點(diǎn)(5)也應(yīng)在推桿(7)上相應(yīng)移動(dòng)。在幾何學(xué)上，絞接軸(12)到絞點(diǎn)(5)的距離應(yīng)稍大于絞接軸(12)到齒輪套軸(23)的距離，推桿(7)的調(diào)整后的長度應(yīng)大于絞點(diǎn)(21)到齒輪套軸(23)的距離，以保證機(jī)構(gòu)的順利運(yùn)轉(zhuǎn)。可見，其變速的本質(zhì)是調(diào)節(jié)踏板與水平線的張角，張角小時(shí)則速度較大，但比較費(fèi)力；張角大時(shí)則速度較小，但比較省力。在本例中，不設(shè)變速功能，廠家可在本例推出后不久再開發(fā)本發(fā)明系列新品，以廣開銷路。
圖1中的絲扣(14)起輔助轉(zhuǎn)向的作用。欲轉(zhuǎn)向時(shí)，腳尖微微提動(dòng)絲扣斜向用力即可。(9)的作用是防止腳跟后滑。
在圖2中，(1)為制動(dòng)裝置的控制端。(2)為輪軸。
從圖1及圖2可以看出，本發(fā)明的單車觸地點(diǎn)為3個(gè)。圖1中公布的是右車，左車關(guān)于右車是鏡像對稱的。總車觸地點(diǎn)共6個(gè)，人站在其上距地高約10厘米。圖1中，在輪軸(1)和齒輪(2)之間安有棘輪，即自行車中常謂的“飛輪”。棘輪的作用是防止后輪(3)帶動(dòng)環(huán)狀齒輪(20)旋轉(zhuǎn)，即本發(fā)明的工作原理是，當(dāng)車靜止時(shí)，人以自然放松的姿態(tài)站立于踏板(11)及底板(15)上，踏板處于水平位置，扭轉(zhuǎn)彈簧(13)處于回轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)騎乘者的任一腳(假設(shè)右腳)抬起時(shí)，踏板在扭轉(zhuǎn)彈簧回復(fù)力作用下展開一個(gè)與水平面夾角約為15°的張角。在右腳踏下的同時(shí)，左腳會(huì)習(xí)慣性地抬起，右腳向下的驅(qū)動(dòng)力依次通過踏板(11)、連桿(8)、推桿(7)、環(huán)狀齒輪(20)(在本例中模數(shù)m＝1.5，齒數(shù)z＝98)、齒輪(2)(在本例中模數(shù)m＝1.5，齒數(shù)z＝14)，最后通過棘輪帶動(dòng)后輪(3)前進(jìn)。轉(zhuǎn)向時(shí)則只須輕輕提動(dòng)絲扣。
在可行性分析上，在騎乘本步行車時(shí)，根據(jù)牛頓三大定理，左腳踏下踏板時(shí)，同過傳動(dòng)，后輪帶動(dòng)整體加速前進(jìn)。此時(shí)，左腳所受摩擦力向前，此力較大；右腳所受摩擦力向后，此力用于帶動(dòng)右車前進(jìn)，此力較小。如此交替，驅(qū)動(dòng)步行車前進(jìn)。當(dāng)騎乘者想在高速運(yùn)動(dòng)中休息片刻時(shí)，其可以自然姿態(tài)站立，踏板水平，人如履平地。在慣性的作用下，車左右方向分力很小，除非有外力的作用(比如人為轉(zhuǎn)向)，因此本車在騎乘過程中是很穩(wěn)定，很舒適的。
在圖3中A-A截面視圖有兩個(gè)，一個(gè)是圓環(huán)型，一個(gè)是工字鋼型，為能套用標(biāo)準(zhǔn)件及縮略工時(shí)，本例中取工字鋼型，兩條工字鋼之間有連桿固接。B-B截面為U型。
在圖4中可見C-C截面的詳細(xì)連接方式，其中1為底板，由圖可知其為U型，2為工字鋼，3為前輪。由圖4可知兩前輪是平行的。在圖中所示輪用螺栓固定于工字鋼上，在實(shí)際中，前輪也可固定在底板(1)上，以適宜不同規(guī)格要求。前輪亦可采用萬向輪，如圖5所示，采用萬向輪時(shí)只需通過腳尖左右微微用力即可轉(zhuǎn)向，特別適合老年人使用。
在圖5中，1為萬向輪，2為萬向輪的下層轉(zhuǎn)動(dòng)圓，3為萬向輪的上層轉(zhuǎn)動(dòng)圓。兩種類別的前輪均數(shù)常用件，市面上有售。為消減振動(dòng)，在輪與工字鋼或底板之間可加減振彈簧，在市面上，符合這種要求的自配減振彈簧的前輪是可以很容易買到的?；蛘咔拜啿捎梦⑿统錃廨喬?，在本例中，前輪使用的是實(shí)心橡膠輪胎。而后輪則為充氣輪胎。由于本發(fā)明要求速度快，因此減振是絕對必要的。
圖6為齒條傳動(dòng)的步行車。1為弧型齒條，2為凸點(diǎn)，3為固定連桿(5)及踏板(4)的連桿。6為工字鋼，7為前輪，為固定輪(即方向固定，不能自由轉(zhuǎn)向)?；⌒妄X條(1)、踏板(4)(包括與之一體的連桿)及(5)組成扇形結(jié)構(gòu)。凸點(diǎn)(2)的作用是防止扇形回轉(zhuǎn)時(shí)脫離齒輪?；⌒妄X條(1)的加工方式同加工同規(guī)格齒輪(本例中模數(shù)m＝1.5)是一致的，只不過切削刀具只切一小段圓弧齒來而已。因此，這種弧型齒條不是真正意義上的齒條，而是弧型齒條。這種齒條傳動(dòng)的步行車的構(gòu)造更加簡單，但在速度上絕不會(huì)比圖1所示的遜色多少，只是不能變速而已。在市面上，可先推出齒條傳動(dòng)的步行車，因其造價(jià)較之圖1所示的步行車更為低廉，結(jié)構(gòu)也更為簡單，更為實(shí)用。
圖7公布了采用萬向輪齒條傳動(dòng)由的步行車。在本發(fā)明中，萬向輪是應(yīng)該限制其原有的360°轉(zhuǎn)向的，以保證正常穩(wěn)速轉(zhuǎn)向，限制方法很簡單，可在萬向輪下層轉(zhuǎn)動(dòng)圓的限定角兩端安兩個(gè)凸出片，兩突出片之間有卡子擋住，卡子安在萬向輪上層轉(zhuǎn)動(dòng)圓或車體上。當(dāng)然，其他方式亦可，比如，安個(gè)卡子刻條圓弧槽(弧度可為0.25π)也可，圓弧槽轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其兩端受卡子約束。限制角度一般在45°之內(nèi)，即輪的轉(zhuǎn)向與車長方向的夾角，向外約為10°，向內(nèi)約為35°。一般地，在本例中，萬向輪的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)?60度，即不受限制。由于采用萬向輪的步行車轉(zhuǎn)向會(huì)比較容易，因此其可以不需絲扣的輔助。
在圖8中，一般人在步行時(shí)每秒走兩步，由此可約定本車所受驅(qū)動(dòng)力的保守頻率為2，此時(shí)在踏板(11)張角由15°變?yōu)?°，在踏板(11)作用下的連桿(8)帶動(dòng)推桿(7)，推桿(7)推動(dòng)環(huán)狀齒輪(20)轉(zhuǎn)動(dòng)180°，再帶動(dòng)與之嚙合的齒輪(2)轉(zhuǎn)動(dòng)1260°，在棘輪作用下，后輪(3)亦轉(zhuǎn)角1260°(齒輪傳動(dòng)比i＝98÷14＝7，180°×7＝1260°，環(huán)狀齒輪齒數(shù)z＝98，齒輪齒數(shù)z＝14)。設(shè)后輪直徑為200mm。由上述可知在每秒鐘內(nèi)車的行進(jìn)距離為s＝(1260°÷360°)×200mm×3.14×0.001m/mm×2＝4.396m.
即時(shí)速v＝4.396m/s×0.001km/m×3600s/h＝15.8256km/h≈16km/h.
以上計(jì)算只是一個(gè)步行速度，且并未考慮去車的慣性距離。在慣性力的作用下，或加速騎乘時(shí)，其時(shí)速都將成倍增加，因此，本發(fā)明在速度上是豪不遜色于當(dāng)今的自行車的。同時(shí)，本發(fā)明又增加了一些安全性能，兩只手也從中解放出來，顯得更為自由，在冬天里還可兩手插在褲兜里。
同理，圖6及圖7所公布的齒條傳動(dòng)的步行車，設(shè)弧型齒條與與之嚙合的齒輪的傳動(dòng)比i′＝6(圖8所示傳動(dòng)比為i＝7)，則其在每秒鐘內(nèi)車的行進(jìn)距離為s′＝(180°×6÷360°)×200mm×3.14×0.001m/mm×2＝3.768m.
即時(shí)速v′＝3.768m/s×0.001km/m×3600s/h＝13.5648km/h≈14km/h.
可見，兩者速度(v與v′)差別不大。
圖9中前輪作了外移處理，這說明前輪可固定在底板或工字鋼上。
圖10是對本發(fā)明整體上的補(bǔ)充說明。由該圖可知，本發(fā)明有穩(wěn)定的支點(diǎn)，騎乘者只需約1.5小時(shí)便可適應(yīng)本車，而學(xué)騎自行車一般需要一個(gè)月左右。
圖11中(1)為突出片，是制動(dòng)裝置的控制；(2)為(1)的固定片；(3)為軟鋼絲，其連在(2)上，不可見部分固定在(2)上(比如打個(gè)結(jié))；(4)為剎車器，其由軟鋼絲帶動(dòng)工作。AB、CD、EG、FH段的軟鋼絲均有塑料管包圍(這種剎車系統(tǒng)在現(xiàn)今的自行車中運(yùn)用得非常廣泛，因此取材非常方便)。其中EG與FH不相交，它們均由光滑曲線構(gòu)成。
ABCD為左腳所控制，EFGH為右腳所控制。當(dāng)需要制動(dòng)(剎車)時(shí)，控制左右車微微靠近，左右突出片(1)相互交錯(cuò)，右腳帶動(dòng)右車向前(E→H方向)產(chǎn)生一定位移(相對左車)，右車固定片在左車固定片作用下后移，左車固定片前移(A→D方向)，于是G、B端軟鋼絲繃緊，并帶動(dòng)臨近A、E端的后輪剎車器工作，此時(shí)C、F端軟鋼絲處于松弛狀態(tài)。回復(fù)時(shí)作用力均由A、D、E、H端的彈簧或彈力機(jī)構(gòu)提供。同理，當(dāng)左腳帶動(dòng)左車向前移動(dòng)時(shí)，制動(dòng)裝置帶動(dòng)臨近D、H的前輪剎車器工作。在本發(fā)明中，剎車器并未在圖中標(biāo)出，因?yàn)樵谏a(chǎn)實(shí)際當(dāng)中，有些前輪是專門配有各種類型的剎車器的，對于前輪沒有剎車器的，可以暫時(shí)只用后輪剎車。
圖12中采用的是交叉制動(dòng)裝置，呈左右對稱結(jié)構(gòu)，其剎車方式如前所述，但產(chǎn)生的效果是右前輪與左后輪，或者左前輪與右后輪同時(shí)制動(dòng)。這樣可剎得更穩(wěn)一些。圖中A-B、C-D、E-F、G-H之間的軟鋼絲均有塑料管包圍。其余組件同圖11。
本發(fā)明中，后輪須設(shè)如自行車般的擋水板，擋板在擋水的同時(shí)必須能將騎乘者褲腿與齒輪等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)隔離起來，以保證干潔。在實(shí)際中，須將后輪上半部分用擋板包圍起來，只留圖1中的連桿(8)的上下運(yùn)動(dòng)間隙。對于不同規(guī)格車體，車身可以做長做短(前后輪間距)或做窄做寬(前輪間距及底板寬度)。
在本發(fā)明的所有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)當(dāng)中，涉及到齒傳動(dòng)的，直齒均可用斜齒替代。用斜齒輪傳動(dòng)的好處是，噪音小，傳遞功率大。在本例中采用直齒傳動(dòng)，在本發(fā)明的更新?lián)Q代產(chǎn)品中，可采用斜齒傳動(dòng)，以滿足消費(fèi)者的新胃口。
綜上所述，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)
1、騎乘感受獨(dú)特，集多種優(yōu)勢于一體。
2、靈活性好，使用安全方便。
3、速度幅值大，可快可慢，可靜可動(dòng)，年輕人可用此車外出觀光、兜風(fēng)等。
累了的時(shí)候可以停下來休息，還可以直接坐在車的底板上小憩。極速飛飆時(shí)，平踏于斯，居高臨下，這將為騎乘者增添多少樂趣與成就！4、質(zhì)量輕便，構(gòu)造簡單，實(shí)用性強(qiáng)，市民可用此交通工具去買菜、上班等。
5、突出人體直立行走的運(yùn)動(dòng)特性，在騎乘該車的同時(shí)也是在做健身運(yùn)動(dòng)。經(jīng)常使用，有助于提高身體機(jī)能素質(zhì)。因此本發(fā)明也是一款性能優(yōu)良的健身器材。
因此，本發(fā)明是可以推廣并和自行車并存的，本發(fā)明同時(shí)有著許多優(yōu)于自行車及溜冰鞋等現(xiàn)有優(yōu)秀發(fā)明的地方，比如安全性、自由性、舒適性及實(shí)用性等。
權(quán)利要求
1.一種步行車，由左右兩獨(dú)立車組成，左車關(guān)于右車是鏡像對稱的。其單車特征是與地面接觸部分為兩較小之平行前輪及一較大之后輪，單車通過腳踏傳動(dòng)，依次通過踏板、連桿、推桿、環(huán)狀齒輪、齒輪及棘輪帶動(dòng)后輪前進(jìn)。
2.一種步行車，由左右兩獨(dú)立車組成，左車關(guān)于右車是鏡像對稱的。其單車特征是與地面接觸部分為兩稍小之前輪及一稍大之后輪，單車通過腳踏傳動(dòng)，依次通過踏板、連桿、弧型齒條、齒輪及棘輪帶動(dòng)后輪前進(jìn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1及權(quán)利要求2所述的步行車，其特征是踏板踏下后的回復(fù)力由安裝于踏板與底板之間的絞接軸上的扭轉(zhuǎn)彈簧或其他彈力裝置提供，為提高機(jī)構(gòu)傳遞功率及減小傳動(dòng)噪音，傳動(dòng)過程中的直齒均可用斜齒代替。
4.根據(jù)權(quán)利要求1及權(quán)利要求2所述的步行車，其特征是后輪可為充氣輪；前輪可為實(shí)心橡膠輪或常規(guī)輪等并加有減振彈簧。
5.根據(jù)權(quán)利要求1及權(quán)利要求2所述的步行車，前輪為固定輪或萬向輪。固定輪需絲扣輔助轉(zhuǎn)向，萬向輪則無此必要，絲扣可有可無，為達(dá)到安全等要求，可在萬向輪下層轉(zhuǎn)動(dòng)圓的限定角兩端安兩個(gè)凸出片，兩突出片之間有卡子擋住，以防萬向輪轉(zhuǎn)動(dòng)角過大，限制角度一般在45°之內(nèi)，即輪的轉(zhuǎn)向與車長方向的夾角，向外約為10°，向內(nèi)約為35°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1及權(quán)利要求2所述的步行車，其特征是底板及踏板均為U型，踏板外露，踏板末端有凸出部分防止腳跟后滑，與踏板相連的連桿通過包圍后輪等機(jī)構(gòu)的上半部分的擋板的合適間隙帶動(dòng)環(huán)狀齒輪或弧型齒條工作。對于不同規(guī)格車體，車身可以做長做短(前后輪間距)或做窄做寬(前輪間距及底板寬度)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1及權(quán)利要求2所述的步行車，其特征是制動(dòng)裝置采用軟鋼絲外包塑料管，由突出片的相對位移帶動(dòng)固定片、及結(jié)于固定片上的軟鋼絲驅(qū)動(dòng)剎車器工作，由于軟剛絲的柔性，制動(dòng)裝置可以達(dá)到只剎左右前輪或左右后輪的效果，交叉制動(dòng)裝置圖則通過軟鋼絲的帶動(dòng)達(dá)到右前輪與左后輪，或者左前輪與右后輪同時(shí)制動(dòng)的效果。
8.根據(jù)權(quán)利要求1及權(quán)利要求2所述的步行車，其特征是連接整個(gè)單車的兩條工字鋼也可以是空心圓管，它們之間均需要有連桿連接，以起固定作用。前輪可安裝于工字鋼上，也可安于底板上，底板是固定在工字鋼或空心圓管上的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1步行車，其特征是其提速機(jī)構(gòu)可設(shè)調(diào)速功能，其調(diào)速的本質(zhì)是調(diào)節(jié)踏板與水平線的張角，張角小時(shí)則速度較大，但比較費(fèi)力；張角大時(shí)則速度較小，但比較省力。絞接軸到推桿上端絞點(diǎn)的距離應(yīng)稍大于絞接軸到環(huán)狀齒輪套軸的距離，推桿的調(diào)整后的長度應(yīng)大于推桿上端絞點(diǎn)到環(huán)狀齒輪套軸的距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的步行車，其特征是踏板、弧型齒條與連桿組成扇形結(jié)構(gòu)，在扇形中有連桿固定，扇形中有凸點(diǎn)防止其回轉(zhuǎn)時(shí)脫離齒輪嚙合。
全文摘要
一種交通工具，尤其是一種無動(dòng)力的步行車，它是由左右對稱的兩獨(dú)立車組成，每車均含兩較小之平行前輪及一較大之后輪。單車驅(qū)動(dòng)時(shí)，踏板通過連桿、推桿、環(huán)狀齒輪、齒輪及棘輪帶動(dòng)后輪前進(jìn)。本發(fā)明中同時(shí)可通過弧型齒條傳動(dòng)提速，采用弧型齒條傳動(dòng)則造價(jià)更為低廉，結(jié)構(gòu)更為簡單。前輪設(shè)有不同類別輪，萬向輪適合靈活轉(zhuǎn)向，制動(dòng)裝置便于安全騎乘。
文檔編號(hào)A63C17/14GK1739829SQ20041006108
公開日2006年3月1日 申請日期2004年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月11日
發(fā)明者肖清 申請人:肖清