專利名稱:自行鞋的制作方法
自行鞋系一種不耗燃料的微型代步器械，它能把人對(duì)鞋的壓力轉(zhuǎn)化為鞋輪的驅(qū)動(dòng)力。
自俄國(guó)農(nóng)奴阿爾塔莫諾夫發(fā)明自行車一個(gè)半世紀(jì)以來(lái)，經(jīng)過(guò)反復(fù)改進(jìn)完善，自行車已成為深受歡迎的主要不耗燃料代步器械。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自行車的使用和保管已遇到麻煩，特別是人們生活水平提高，燃料動(dòng)力車的改進(jìn)和增多，街道上擠滿各種車輛，坐兩輪自行車的不安全感與日俱增，發(fā)達(dá)國(guó)家的人們對(duì)兩輪自行車已逐漸冷淡，如何改進(jìn)自行車，使之具有競(jìng)爭(zhēng)力，重新成為人們都?xì)g迎的代步工具已提到日程上來(lái)。自行車的改進(jìn)，目前各國(guó)有向大型和小型兩方面探索，歐、美、日有人把兩輪自行車加上一、二個(gè)輪及流線型車廂，擴(kuò)大為自行轎車，以提高它的穩(wěn)定、安全和舒適程度。但體積、重量、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等問(wèn)題是它的用途及發(fā)展的阻力。各國(guó)也有把自行車尺寸縮小的濃度，但輪子等尺寸的縮小卻使自行車的穩(wěn)定、安全和舒適程度都降低了，從而限制了它的發(fā)展前途。有人干脆在鞋子上裝上輪子，制成溜冰鞋及帶飛輪的滑行鞋等。但動(dòng)力和速度不令人滿意，也不可能成為代步器械。
在信息社會(huì)中速度至為重要。為了人們有一種隨身代步器械，行走輕便快速，方便工作、學(xué)習(xí)，有利健康，本發(fā)明者研究了自行鞋。
自行鞋的主要機(jī)械原理是把踏面與鞋輪間的位能轉(zhuǎn)化為鞋輪的驅(qū)動(dòng)力。這在某種意義上來(lái)說(shuō)，其驅(qū)動(dòng)原理與自行車相同，即都能將人腳的壓力通過(guò)機(jī)械的位能變化轉(zhuǎn)化為輪子的驅(qū)動(dòng)力，不同的是自行車有坐位，一部分重力通過(guò)坐位壓在無(wú)驅(qū)動(dòng)作用的車體上，僅有一部分重力通過(guò)腳壓在腳踏上產(chǎn)生輪子驅(qū)動(dòng)力。而踏自行鞋不僅能將人體全部重力都轉(zhuǎn)化為輪子驅(qū)動(dòng)力，并且能充分利用人的跨跳能力和后蹬力前進(jìn)。
自行鞋分左右兩只，每只分鞋履及機(jī)械兩部分。這兩部分通過(guò)踏面連接在一起。鞋履外形與功能除與一般鞋相同外，還有攜帶與控制機(jī)械部分運(yùn)轉(zhuǎn)的作用。機(jī)械部分由力轉(zhuǎn)化系統(tǒng)組成，每只鞋有前后數(shù)個(gè)各自獨(dú)立的力轉(zhuǎn)化系，把人的壓力轉(zhuǎn)化為鞋輪驅(qū)動(dòng)力。
據(jù)力轉(zhuǎn)化系統(tǒng)不同，自行鞋分為齒動(dòng)及液動(dòng)兩個(gè)類型。
齒動(dòng)自行鞋和液動(dòng)自行鞋分別由齒輪傳動(dòng)裝置，液壓傳動(dòng)裝置把人的壓力與地面的反力引起的踏面與鞋輪間的位能變化轉(zhuǎn)化為鞋輪驅(qū)動(dòng)力，它們的力轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)可以是多種多樣的。如圖1、圖2、圖6即是自行鞋的一些雛形圖例。圖2是圖1、圖6的齒輪傳動(dòng)力轉(zhuǎn)化簡(jiǎn)圖。圖4是圖3的齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。圖5是圖3的液壓傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖。圖7是圖6的液壓傳動(dòng)回路簡(jiǎn)圖。圖8是圖5、圖6的液壓傳動(dòng)回路簡(jiǎn)圖。圖中1、為踏面。2、為垂架。3、為擺架。4、為齒桿。5、為主動(dòng)齒輪。6、為變速箱。7、為鞋輪。8、為油泵。9、為油馬達(dá)。10、為油箱。11、為蓄能器。12、為單向閥。13、為油缸。14、可調(diào)節(jié)流閥。其中，圖24為圓弧齒桿。圖44為只能向一側(cè)彎曲的齒桿(在此稱之為“蝦鏈”齒桿)。圖5.13為多級(jí)式柱塞油缸。
在齒動(dòng)自行鞋中L＝βiRηl(1)圖2 P驅(qū)＝ (Wlr)/(r2iR) ηmCOSα(2)圖2 P驅(qū)＝ (WR)/(iR) ηmCOSφ (3)式中L-一個(gè)驅(qū)動(dòng)系的驅(qū)動(dòng)行程。
β-齒桿與主動(dòng)齒輪的切點(diǎn)在主動(dòng)齒輪上移動(dòng)的弧度。
i-變速箱速度比。
R-鞋輪半徑。
ηl-行程效率。
P驅(qū)-鞋輪驅(qū)動(dòng)力。
W-人對(duì)踏面的壓力。
l-擺架臂長(zhǎng)。
r1-主動(dòng)齒輪半徑。
r2-圓弧齒桿半徑。
ηm-機(jī)械效率。
α-壓力與擺架垂面的交角。
p-壓力與主動(dòng)齒輪軸心沿軌道移動(dòng)方向的交角。
液壓傳動(dòng)自行鞋性能的主要參考公式如下P驅(qū)＝ ((F1-F2)qm)/(2πR) ηm(4)F1·F2=WlSl1ηv1ηv1COSα---(5)]]>
L＝ (2πRQ)/(qm) ηv1ηv2(6)式中F1-F2-油馬達(dá)進(jìn)出口壓力差，kg/cm2。
qm-油馬達(dá)每轉(zhuǎn)流量理論值，cm3ηv1-油泵(油缸)容積效率。
ηv2-油馬達(dá)容積效率。
S-油泵(油缸)與油馬達(dá)工作面平均截面積比。
Q-每行程一個(gè)驅(qū)動(dòng)系的油缸(油泵)理論輸出量，cm3。
從式(3)、(5)知，裝上蓄能器等及使用二級(jí)或三級(jí)自動(dòng)調(diào)速油馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鞋輪，qm自動(dòng)調(diào)節(jié)，驅(qū)動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)行程得到較佳配合，液壓傳動(dòng)自行鞋的性能會(huì)更好些。
在自行鞋使用的單向自鎖裝置，要求盡可能“隨遇自鎖”，以減少“行程損失”。如使用卡齒式單向自鎖裝置，增多卡齒及卡子，把卡子與卡齒背的相對(duì)位置錯(cuò)開(kāi)，各組件盡可能精密，有助于提高單向自鎖裝置的性能。
自行鞋的控制裝置可選擇腳控或手控兩種類型。腳控裝置安在踏面前段，拇趾控制剎制，其他小趾控制換檔。手控組件可安裝在褲插袋等用手易操作的部位。通過(guò)鋼芯軟管控制自行鞋剎制及換檔機(jī)構(gòu)。其實(shí)，在踏用自行鞋熟練后，也可不用或少用控制機(jī)構(gòu)而能象溜冰、滑雪那樣行止自如。
踏帶飛輪的滑行鞋及溜冰鞋一般只能利用人的后蹬力及跨步前進(jìn)，鞋輪動(dòng)力不足，速度不佳，自行鞋則將人的重力，其他物體加在人身上的壓力和人的后踏力等都轉(zhuǎn)變成鞋輪的驅(qū)動(dòng)力，還可自由地跨、跳等，因此可獲得較理想的速度。
自行鞋與自行車及自行轎車相比也有許多長(zhǎng)處。首先，自行鞋小巧輕便，能象一般的鞋那樣穿用，不存在自行車、自行轎車那樣憂攜帶、憂停放、憂保管等負(fù)擔(dān)，且在平整路面上行進(jìn)時(shí)速度不亞于自行車及自行轎車。其次，在有障礙的平整路面上行進(jìn)，自行鞋要靈活得多。在自行車及自行轎車毫無(wú)用武之地的狹小、彎曲、復(fù)雜的平整路面上自行鞋仍可充分發(fā)揮它的作用。因此，在自行車已發(fā)揮不出優(yōu)越性的車輛擁擠的社會(huì)中，自行鞋也不會(huì)受冷遇。再次，用自行車運(yùn)輸，慣性力增加，驅(qū)動(dòng)力依然，在平地上行進(jìn)戴得越重只能行進(jìn)越慢，越費(fèi)力，而踏自行鞋扛、提、跳、背等，雖負(fù)重費(fèi)力，但重物本身能增加對(duì)鞋踏面的壓力，增加相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力，故在一定負(fù)重范圍內(nèi)行進(jìn)速度仍同樣快。同理，踏自行鞋推，拉小車也可較輕快。此外，踏自行鞋輕便、快速、靈活、上下肢充分自由，用它可比用自行車開(kāi)展更多、更豐富的體育鍛煉和競(jìng)賽活動(dòng)。
現(xiàn)實(shí)自行鞋制造的方案有二個(gè)設(shè)想①出售自行鞋制造專利權(quán)。
②集資研制及生產(chǎn)自行鞋。
權(quán)利要求
自行鞋是一種微型不耗燃料代步器械。能象溜冰鞋那樣穿在腳上，又能象自行車那樣把人腳的壓力轉(zhuǎn)化為輪子的驅(qū)動(dòng)力。自行鞋的特征是自行鞋象一般的鞋那樣分左右兩只。每只又分鞋履及機(jī)械兩部分，這兩部分通過(guò)踏面聯(lián)接在一起。鞋履部分的外形與功能除與一般的鞋相同外。還有控制機(jī)械部分運(yùn)轉(zhuǎn)的作用，機(jī)械部分由鞋輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。每只鞋有前后兩個(gè)各自獨(dú)立的鞋輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系功能是把人的壓力轉(zhuǎn)化為鞋輪驅(qū)動(dòng)力，據(jù)驅(qū)動(dòng)系力轉(zhuǎn)化組件不同，自行鞋分為齒動(dòng)及液動(dòng)兩個(gè)類型。它們分別由齒輪傳動(dòng)裝置和液壓傳動(dòng)裝置把人腳的壓力與地面的反力引起的踏面與鞋輪軸間的位能變化轉(zhuǎn)化為鞋輪的驅(qū)動(dòng)力。上述把人的壓力轉(zhuǎn)化為輪子驅(qū)動(dòng)力的自行機(jī)構(gòu)與鞋履機(jī)構(gòu)結(jié)合而成的代步器械系本發(fā)明人獨(dú)創(chuàng)，要求給予發(fā)明權(quán)利保護(hù)。
專利摘要
自行鞋是一種微型代步器械。分為齒動(dòng)自行鞋及液動(dòng)自行鞋兩種。它能作鞋穿，又能把人對(duì)鞋的壓力轉(zhuǎn)化為鞋輪驅(qū)動(dòng)力。踏自行鞋的行進(jìn)速度可與自行車相當(dāng)。齒動(dòng)自行鞋和液動(dòng)自行鞋分別由齒輪傳動(dòng)裝置及液壓傳動(dòng)裝置，把人對(duì)鞋的壓力與地面的反力引起的踏面與鞋輪間的位能變化轉(zhuǎn)化為鞋輪的驅(qū)動(dòng)力。
文檔編號(hào)B62K17/00GK85102612SQ85102612
公開(kāi)日1986年10月1日 申請(qǐng)日期1985年4月3日
發(fā)明者黎耕 申請(qǐng)人:黎耕導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan