[0001] 本申请涉及一种动力车辆，尤其是一种既能在平路上行驶又能上下楼梯的轮式爬楼车辆。

[0002] 生活中常常需要运送货物或病残人员上下楼梯，但目前并没有一种理想的车辆能够兼具平路行驶和灵活上下楼的功能。较为常见的是履带式爬楼装置。其特点是在上下台阶时，车子的重心总是沿着与台阶拐角连线相平行的直线运动，其重心波动小，运行平稳，但履带结构复杂，效率低，更要求其长度要跨越两个阶梯，使车子变得笨重（参见图1）。而且车辆正常行驶和转换为履带行驶的过程复杂，一般需用液压装置转换承载系统，时间长。另外由于重力完全作用于楼梯尖角，对楼梯损害较大。发明内容

[0003] 为了克服现有爬楼车辆的不足，本发明的目的在于提供一种轮式爬楼车辆，该车辆正常行驶时与普通车辆相同，且与普通车辆相比不增加额外动力装置、基本不增加重量和体积，且从平路行驶到上下楼行驶转换简单。

[0004] 本发明的技术方案是：一种轮式爬楼车辆，包括车架、至少一个动力轮，所述动力轮包括轮架、安装在轮架上的车轮，车轮在动力装置的驱动下能够受控地转动和制动，在车轮的侧面安装有轮爪，轮爪可转动地内收或外伸，当其内收，则处于车轮的径向轮廓以内，当其外伸，则径向伸出车轮的轮廓以外且被限位。

[0005] 当平路行驶，使轮爪内收，因轮爪不接触地面，不会影响车辆正常行驶。适当设置轮爪外伸限位角度、轮爪转轴位置等，还可实现即便轮爪处于外伸状态接触地面，仍然可被自然压推到内收位置，从而消除对平路行驶的影响。适当设计车轮的直径和轮爪的长度和转轴的位置，则上楼时，使轮爪外伸，则当车轮靠近台阶旋转时，轮爪能够搭扣在台阶上平面，从而制止车轮空转，并使车轮及车体以轮爪前端为支点，随车轮的转动而上升；当下楼时，使轮爪外伸，则一旦车轮下滑则轮爪可以扣住台阶平面，从而制止下滑，只要控制车轮的转速尽量恒定，则可以达到平稳下楼的目的。

[0006] 作为一种简化的实现，可以通过弹性部件使所有轮爪常态地弹性地外伸，从而在上下楼梯时发挥轮爪的作用。这种方式的缺点是平路行驶时轮爪不断接触地面造成阻力和损耗。

[0007] 作为一种改进，不使轮爪常态外伸，而在轮架上设置拨杆，使得当轮爪随车轮转动到特定位置或位置区间时，所述拨杆将轮爪拨动外伸。例如可以将拨杆设置在车轮面临台阶的一侧，当轮爪转动到接近台阶表面高度时，被拨杆推动外伸，从而可以搭扣在台阶上平面。

[0008] 作为上述改进的进一步优化，可以设置弹性部件，如弹簧，使轮爪常态地内收，从而尽量减少轮爪对车轮滚动的影响。

[0009] 作为进一步的改进，所述拨杆可以是有弹性的，从而如果轮爪没有搭扣到台阶上平面而受到台阶侧面挤压，则被推挤内收。

[0010] 作为进一步的改进，在轮爪的头部设置小滚轮，则有利于减少轮爪接触地面或楼梯侧面过程中造成的阻力和磨损。

[0011] 轮爪是通过轴销安装在车轮侧面的，为了避免车辆高速运转时离心力和冲击造成轮爪外伸，所述轴销应当穿过轮爪的质心。

[0012] 本发明的轮式爬楼车辆，由于采用了所述的动力轮结构，不需要额外的动力装置即可具备爬楼能力，仅需在普通动力车轮上增加轮爪和相应的拨片、弹簧等部件，因此增加的体积和成本也很小。爬楼和正常行驶状态之间可以不做转换或作简单转换。在正常平路行驶时可以与普通车辆相同。并且，本发明的轮式爬楼车辆可以爬越高于车轮半径的台阶。附图说明

[0013] 图1：履带式爬楼装置。

[0014] 图2：实施例1一种两轮楼梯搬运车的动力轮的结构示意图。

[0015] 图3：实施例1中轮爪伸出限位角度示意图。

[0016] 图4：实施例2一种能够爬楼的电动自行车的动力轮结构示意图。

[0017] 图中: 1-轮架，2-车轮，3-轮爪，4-轮爪拨片，21-轮爪限位柱，22-轮爪转轴，31-轮爪滚轮。

[0018] 下面结合附图和实施例对本发明的轮式爬楼车辆做进一步说明。

[0019] 实施例1：一种两轮楼梯搬运车。本实施例的搬运车有左右两个独立动力轮，车身可载物，车后部两侧有把手供人掌握车辆，主要用于运载物品上下楼梯。鉴于不常用于平路运行，因此采用了一种简单的轮爪结构。图2为其动力轮结构示意图。车轮2安装在轮架1上，有电机通过传动机构驱动其转动。轮爪3通过轮爪转轴22安装在车轮2的侧面，另外有拉力弹簧连接每个轮爪，使得轮爪在自由状态下常态地外伸。每个车轮2有4个轮爪对称地安装在一侧。当接近台阶时，轮爪3在转动中搭扣到台阶的上平面，由于轮爪限位柱
21的作用，轮爪等效成为车轮的突出支点，因而随车轮的转动，轮爪支撑车轮上升，从而达到爬楼的目的。当轮爪接触车轮所在地面时，将随着车轮的转动而受到挤压，可以通过适当的轮爪转轴位置和角度限位的设计，使得当轮爪接触地面时自然内收，从而不影响在平路上的运行。图3显示了本实施例中，轮爪伸出限位的设置，使得轮爪转轴到轮爪前端连线与地面间的夹角Ang为小于90度，轮爪与地面接触部位为较光滑的弧面，从而当受到地面挤压时，轮爪3自然向内转动，有利于减少轮爪磨损和运转阻力。进一步，在轮爪前端设置了轮爪滚轮31，从而极大降低轮爪与地面间的摩擦。由于一般楼梯台阶高度为10-20厘米，本实施例的车轮2直径约为20-50厘米，优选的车轮2直径为30厘米，轮爪长度约为10厘米。

[0020] 下楼时，车辆倒车行驶。当车轮滚过台阶拐角后，下落加速，此时需要通过刹车稳定主轮转速使整车平稳下移。随着车轮前移，必有一个位置使得车轮与台阶的摩擦力不足以支持车重，因而车轮2开始滑落，滑落过程中轮爪3可自然搭扣在台阶上平面，从而支撑整车重量，避免继续下滑，控制车轮的转速，则整车随车轮2的转动而可控地下移。

[0021] 实际运行中，应当协调每个动力轮的动作，以确保上下楼的平稳。如果适当增加轮爪数量，如设置8个轮爪，则上下楼梯更加流畅。

[0022] 本实施例可实现载物上下楼梯，且结构简单、成本低。

[0023] 实施例2：一种能够爬楼的电动自行车。本实施例的电动自行车可以折叠，后轮为轮毂电机，且折叠后后轮着地，车体呈站立姿态移动。图4是本实施例的一种能够爬楼的电动自行车的动力轮结构示意图。图中，有四个轮爪3通过轮爪转轴22安装在车轮2的侧面，有弹簧使每个轮爪3在自由状态下常态地内收，从而正常行驶时本发明的电动自行车与普通电动自行车相同。轮爪拨片4固定在轮架1上，在上下楼梯时，拨片4处于朝向楼梯的一侧接近水平方向，其目的是使得当轮爪3随车轮转动到接近楼梯上平面时，在拨片4的推动下将向外伸出，从而能够搭扣到台阶上平面。轮爪拨片4的设计使得在一定范围内轮爪3得以被外推，同时拨片4是有弹性的，这样当轮爪受到强力挤压时能够内收，防止因台阶垂直面挤压轮爪而阻挡车轮前进或造成破坏。

[0024] 作为改进，轮爪3的数量可以适当增加，这样上下楼的平顺性更好，特别是上楼时可以减少车轮摩擦空转角度。轮爪可以在车轮一侧，也可以在车轮两侧分布。轮爪拨片4可以设计为可移位的，当平路运行时将轮爪拨片4移开，从而完全避免对骑行的影响。

[0025] 本实施例的电动自行车的有益效果是，在上楼梯时可以提供完全的或辅助的动力，达到搬运普通自行车上下楼完全不同的效果，使得携带电动自行车上楼保管、充电成为可能，甚至可能起到搬运物品的作用。并且本实施例在普通电动自行车的基础上仅需增加少量结构部件，成本极低，也不影响正常骑行。本实施例的实施对扩大电动自行车代步使用的范围有促进作用，将很好地支持绿色出行。

[0026] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、改进等， 均应包括在本发明的保护范围之内。