專利名稱：自平衡式電動(dòng)輪椅的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種病殘者用的帶輪的行走工具，特別是電力驅(qū)動(dòng)行走的輪椅。
二背景技術(shù)：
輪椅，是肢殘人員及行動(dòng)不便的體弱病人、老年人理想的代步工具，為他們的生活帶來極大的便利。其中，電動(dòng)輪椅由于采用電力驅(qū)動(dòng)，克服了用手推動(dòng)前進(jìn)體力消耗較大的缺點(diǎn)，深受使用者的青睞。電動(dòng)輪椅中設(shè)置有承載人員的乘坐裝置，由動(dòng)力裝置通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)行走裝置行走，由操縱裝置控制行走速度、方向、開動(dòng)或停止。電動(dòng)輪椅中一般還設(shè)有翻越障礙物、臺(tái)階裝置。
專利號(hào)為96224512、98230180的實(shí)用新型專利，及申請(qǐng)?zhí)枮?8800755的發(fā)明專利申請(qǐng)中，公開了一些這樣的裝置。專利號(hào)96224512、98230180的實(shí)用新型分別采用液壓升降裝置、履帶式裝置，實(shí)現(xiàn)上下樓梯。但這些裝置操作復(fù)雜，不能連續(xù)行走，移動(dòng)緩慢，實(shí)用性不好。
申請(qǐng)?zhí)?8800755的發(fā)明申請(qǐng)公開了一種輪椅，它包括一對(duì)動(dòng)輪和分別配置在該動(dòng)輪前后的安裝在椅架上的小腳輪，在椅架和動(dòng)輪之間設(shè)置了連桿構(gòu)件，該連桿構(gòu)件的一端擺動(dòng)自由地連接在椅架的上部，上述動(dòng)輪可旋轉(zhuǎn)地支承在它的另一端。動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)軸，至少在前部小腳輪遇到臺(tái)階之前的狀態(tài)下，配置在連桿構(gòu)件與椅架的連接點(diǎn)的后方側(cè)。當(dāng)輪椅前進(jìn)行走時(shí)前部小腳輪碰到臺(tái)階時(shí)，由于連桿構(gòu)件以與椅架的連接點(diǎn)為中心轉(zhuǎn)動(dòng)，前部小腳輪與動(dòng)輪之間的間隔變窄，同時(shí)，由于椅架的前方側(cè)以后部小腳輪為支點(diǎn)上升，所以前部小腳輪升到臺(tái)階的上面，這樣就完成了對(duì)臺(tái)階的翻越。在該技術(shù)方案中，腳輪伸展于輪椅的前、后方，在移動(dòng)時(shí)容易觸碰周圍的物體，構(gòu)成運(yùn)動(dòng)障礙。
除此之外，上述設(shè)計(jì)存在的最大不足之處是輪椅翻越障礙物、臺(tái)階，上下坡時(shí)，不能保持平穩(wěn)或平衡，不但乘坐者感到不適，而且容易傾覆，帶來安全隱患。
為了解決平穩(wěn)性的問題，專利號(hào)94222322的實(shí)用新型提供了一種自調(diào)重心式輪椅，它由履帶，控制擺動(dòng)的橫向擺桿和縱向擺桿及控制擺動(dòng)幅度的橫向齒條、縱向齒條，與齒條嚙合的傳動(dòng)裝置及電機(jī)，電路控制開關(guān)及行走動(dòng)力裝置組成；輪椅在行走時(shí)電路控制開關(guān)隨路面的起伏擺動(dòng)，接通電路，控制擺桿前后和左右擺動(dòng)從而保持輪椅的重心平衡，使輪椅在上下坡或過臺(tái)階時(shí)安全穩(wěn)定。而專利號(hào)97240147的實(shí)用新型公開的是一種無障礙空間自走式輪椅，主要通過油壓平衡組的回路控制器感應(yīng)機(jī)臺(tái)的傾斜，從而驅(qū)使油壓推桿上升或下降，使座椅保持水平或平穩(wěn)，以保證行進(jìn)的平穩(wěn)舒適。上述的這些設(shè)計(jì)雖然部分解決了平穩(wěn)性問題，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性不高，而且生產(chǎn)成本高。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是針對(duì)上述的不足，設(shè)計(jì)一種翻越障礙，上下坡時(shí)能自動(dòng)保持承載人員平衡的電動(dòng)輪椅。
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的，是提供一種結(jié)構(gòu)小巧、行走靈活，能連續(xù)地翻越障礙的電動(dòng)輪椅。
為實(shí)現(xiàn)第一個(gè)目的，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的自平衡式電動(dòng)輪椅，至少包括承載人員的椅體，行走裝置和驅(qū)動(dòng)裝置；行走裝置包括輪軸和由輪軸驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的行走輪；驅(qū)動(dòng)裝置包括電源裝置，與電源的電連接的動(dòng)力裝置，以及連接于動(dòng)力裝置與輪軸之間的傳動(dòng)裝置，其特征在于椅體的下部設(shè)有動(dòng)力裝置活動(dòng)架，椅體、動(dòng)力裝置活動(dòng)架以輪軸為軸心可擺動(dòng)地連接在輪軸上，動(dòng)力裝置設(shè)置于動(dòng)力裝置活動(dòng)架中。
為實(shí)現(xiàn)第二個(gè)目的，上述的自平衡式電動(dòng)輪椅中，還設(shè)置有輔助輪裝置和輔助驅(qū)動(dòng)裝置；輔助輪裝置包括置于椅體后部的活動(dòng)機(jī)構(gòu)，輔助輪軸，由輔助輪軸驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的輔助輪，以及控制機(jī)構(gòu)；輔助驅(qū)動(dòng)裝置包括輔助電源裝置，與輔助電源裝置的電連接的輔助動(dòng)力裝置，以及連接于輔助動(dòng)力裝置與輔助輪軸的輔助傳動(dòng)裝置；活動(dòng)機(jī)構(gòu)由前臂和后臂通過轉(zhuǎn)軸連結(jié)而成，前臂通過連軸與椅體可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接，后臂上設(shè)置輔助輪軸；控制機(jī)構(gòu)包括伸展控制機(jī)構(gòu)和收縮控制機(jī)構(gòu)兩部分，伸展控制機(jī)構(gòu)包括齒條，前齒輪，傳動(dòng)齒輪組，及連接于連軸上的后齒輪；齒條連接在動(dòng)力裝置活動(dòng)架上，齒條、前齒輪、傳動(dòng)齒輪組和后齒輪依此嚙合傳動(dòng)；收縮控制機(jī)構(gòu)包括連接在椅體后部與活動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的復(fù)位彈簧。
通過上述控制機(jī)構(gòu)，在行走輪受阻、使輪椅處于停止?fàn)顟B(tài)，伸展控制機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)活動(dòng)機(jī)構(gòu)伸展，使輔助輪觸地運(yùn)轉(zhuǎn)、推動(dòng)椅體；在輪椅處于正常行駛狀態(tài)，收縮控制機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)活動(dòng)機(jī)構(gòu)收縮，使輔助輪收起。
本實(shí)用新型采用了較為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，使得輪椅不論在靜止或行進(jìn)中，椅體始終保持重心垂直向下，保證了座椅和乘員處于水平狀態(tài)，具有舒適、平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)。遇到較大的障礙物如臺(tái)階、樓梯時(shí)，由輔助輪裝置向輪椅施加輔助推力，使之能輕易地越過障礙，而且翻越動(dòng)作是在行進(jìn)中連續(xù)、自動(dòng)地完成，無需停頓，操作簡(jiǎn)便，省時(shí)省力。由于輔助輪裝置是可活動(dòng)伸縮的，在平地行駛時(shí)能自動(dòng)收折起來，不會(huì)影響正常行駛和轉(zhuǎn)向。
四以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1是自平衡式電動(dòng)輪椅的主視圖(輔助輪裝置收折狀態(tài))。
圖2是
圖1的另一狀態(tài)圖(輔助輪裝置伸展?fàn)顟B(tài))。
圖3是
圖1的右視圖。
圖4是
圖1的左視圖。
圖5是沿
圖1中A-A方向的剖視圖。
圖6是
圖1中B部分的局部放大圖。
圖7是圖6的左視圖。
圖8是自平衡式電動(dòng)輪椅的翻越臺(tái)階的示意圖。
五、 具體實(shí)施方式
如
圖1、圖3、圖4、圖5所示，自平衡式電動(dòng)輪椅，包括椅體，行走裝置和驅(qū)動(dòng)裝置，行走裝置由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)從而帶動(dòng)椅體行駛。行走裝置包括輪軸1和通過滾動(dòng)軸承52、52′設(shè)于輪軸1兩端的行走輪2、2′。
椅體包括位于上部的座椅和位于下部的支架3，座椅由座板4、扶手5和靠背6組成，用于承載人員。支架3上連接有座椅支撐架7，座椅的座板4通過連接件8、避震彈簧9與座椅支撐架7連接，以起到減低顛簸、震動(dòng)的作用。座椅與支架3連為一體后、通過滾動(dòng)軸承10、10′連接在輪軸1上，并且可以輪軸1為軸心擺動(dòng)。
驅(qū)動(dòng)裝置包括電源12，直流電機(jī)13，傳動(dòng)裝置。電源12采用可充電電池，它通過導(dǎo)線與直流電機(jī)13連接為其提供電能。電源12設(shè)置于支架3中，以增加椅體下部的重量。直流電機(jī)13既可設(shè)置在支架3中，也可設(shè)置在專門配置的動(dòng)力裝置活動(dòng)架11中。動(dòng)力裝置活動(dòng)架11通過滾動(dòng)軸承53、53′也連接在輪軸1上，并且可以輪軸1為軸心擺動(dòng)。傳動(dòng)裝置包括設(shè)于直流電機(jī)13輸出軸上的電機(jī)鏈盤14，設(shè)于輪軸1上的輪軸鏈盤15，以及連接于鏈盤14、15之間的傳動(dòng)鏈條16。直流電機(jī)13通過該傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)輪軸1運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)行走輪2、2′轉(zhuǎn)動(dòng)、行進(jìn)。
輪椅的行駛是由操縱裝置控制的，操縱裝置包括設(shè)置于座椅左扶手上的控制手柄17和設(shè)于右扶手上的操縱手柄18?？刂剖直?7上設(shè)置有調(diào)節(jié)開關(guān)，用于控制直流電機(jī)13的啟動(dòng)、停止及轉(zhuǎn)速，從而控制輪椅的行駛狀態(tài)。操縱手柄18用于控制輪椅的轉(zhuǎn)向，其結(jié)構(gòu)如圖6、圖7所示，把手19可繞軸20左右擺動(dòng)，剎車桿21用于拉動(dòng)剎車鋼線22、22′，鋼珠23和彈簧24用于定位把手19。剎車鋼線22、22′分別控制輪軸制動(dòng)器25、25′，離合器開關(guān)26、26′分別與電磁式離合器27、27′連接，輪軸制動(dòng)器、電磁式離合器設(shè)置在輪軸1上。需左或右轉(zhuǎn)時(shí)，向左或右搬動(dòng)把手19，觸動(dòng)離合器開關(guān)，同時(shí)通過剎車桿21拉動(dòng)剎車鋼線，在輪軸制動(dòng)器與電磁式離合器的共同作用下，一側(cè)行走輪停止、另一側(cè)行走輪正常轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)左或右轉(zhuǎn)。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)彎半徑小，轉(zhuǎn)向靈活，可實(shí)現(xiàn)360°電磁式離合器均為現(xiàn)有的常用產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)為普通技術(shù)人員所公知，不一一累述。
這種自平衡式電動(dòng)輪椅，依靠以下方式實(shí)現(xiàn)自平衡由于座椅與支架3連為一體后、通過滾動(dòng)軸承10、10′連接在輪軸1上，并且可以輪軸1為軸心擺動(dòng)。并且位于下部的支架3及設(shè)于其中的裝置的總重力與它們至輪軸距離的乘積，大于位于上部的座椅及承載人員的總重力與它們至輪軸的距離的乘積，即下部的力矩大于上部的力矩，這樣就使椅體始終保持重心垂直向下，從而保證了座椅和乘員始終處于水平狀態(tài)。
當(dāng)承載人員的重量增大或其它原因，使得上、下部的力矩產(chǎn)生變化時(shí)，可通過在支架3中設(shè)置配重塊，使之重新恢復(fù)到自平衡狀態(tài)。只要直流電機(jī)13的馬力足夠大，適當(dāng)增加配重塊，能同時(shí)提高電動(dòng)輪椅的越野、爬坡、翻越障礙及上下樓梯的能力。
下面結(jié)合
圖1、圖2、圖3、圖4、圖5，描述自平衡式電動(dòng)輪椅中用于翻越障礙及上下樓梯的裝置，這部分裝置包括輔助輪裝置和輔助驅(qū)動(dòng)裝置。
輔助輪裝置包括輔助輪28、28′，輔助輪軸29，活動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及驅(qū)動(dòng)活動(dòng)機(jī)構(gòu)作伸展或收縮運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)構(gòu)?；顒?dòng)機(jī)構(gòu)由前臂30、30′和后臂31、3 1′通過轉(zhuǎn)軸32連結(jié)而成，前臂30、30′通過連軸33與支架3可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接，后臂32、32′上設(shè)置輔助輪軸29。在前臂與后臂的連結(jié)處還設(shè)有限位件41，以限定前、后臂的最大張角。輔助輪28、28′通過滾動(dòng)軸承51、51′設(shè)于輔助輪軸29兩端。
輔助驅(qū)動(dòng)裝置包括輔助電源34，直流輔助電機(jī)35和輔助傳動(dòng)裝置。輔助電源34和直流輔助電機(jī)35均設(shè)置于支架3中。輔助電源34采用可充電電池，通過導(dǎo)線與直流輔助電機(jī)35連接向其提供電能。輔助傳動(dòng)裝置包括設(shè)于直流輔助電機(jī)35輸出軸上的輔助電機(jī)鏈盤36，設(shè)于轉(zhuǎn)軸32上的轉(zhuǎn)軸雙聯(lián)鏈盤37，設(shè)于輔助輪軸29上的輔助輪軸鏈盤38，以及連接于輔助電機(jī)鏈盤36、轉(zhuǎn)軸雙聯(lián)鏈盤37及輔助輪軸鏈盤38之間的輔助傳動(dòng)鏈條39、40，直流輔助電機(jī)35通過所述的鏈盤36、37、38及傳動(dòng)鏈條39、40驅(qū)動(dòng)輔助輪軸29，從而驅(qū)動(dòng)輔助輪28、28′運(yùn)轉(zhuǎn)。
上述的控制機(jī)構(gòu)包括伸展控制機(jī)構(gòu)和收縮控制機(jī)構(gòu)兩部分。
伸展控制機(jī)構(gòu)包括弧形齒條42，前齒輪43，設(shè)置在支架3上的由減速齒輪44a、44b、44c組成的傳動(dòng)齒輪組，及連接于連軸33上的后齒輪45?；⌒锡X條42的前端通過螺釘46連接在動(dòng)力裝置活動(dòng)架11上，弧形齒條42中間設(shè)有滑槽47，滑槽47套設(shè)于齒條定位螺釘48，齒條定位螺釘48固定在支架3上、對(duì)弧形齒條42的運(yùn)動(dòng)起到導(dǎo)向和限位作用。前齒輪43同時(shí)與弧形齒條42、減速齒輪44a嚙合，減速齒輪44a、44b、44c依此嚙合傳動(dòng)，后齒輪45與減速齒輪44ac嚙合。由此，當(dāng)動(dòng)力裝置活動(dòng)架11運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過上述的這些齒輪，即可驅(qū)動(dòng)連軸33旋轉(zhuǎn)，使輔助輪裝置向下轉(zhuǎn)動(dòng)、同時(shí)使活動(dòng)機(jī)構(gòu)的前臂和后臂張開，直至輔助輪28、28′觸地，如圖2所示。
收縮控制機(jī)構(gòu)包括連接在椅體后部與活動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸32之間的復(fù)位彈簧49，用于使活動(dòng)機(jī)構(gòu)的前臂和后臂收合起來，恢復(fù)到
圖1所示的狀態(tài)。
當(dāng)輪椅行進(jìn)遇到臺(tái)階、樓梯等障礙時(shí)，行走輪2、2′受阻，輪軸1處于停轉(zhuǎn)狀態(tài)，但此時(shí)直流電機(jī)13仍在轉(zhuǎn)動(dòng)，通過傳動(dòng)鏈條16的傳動(dòng)，直流電機(jī)13為克服阻力會(huì)繞輪軸1向上運(yùn)動(dòng)，由于直流電機(jī)13是固定在動(dòng)力裝置活動(dòng)架11上的，動(dòng)力裝置活動(dòng)架11也向上擺動(dòng)，如前所述通過伸展控制機(jī)構(gòu)使輔助輪28、28′觸地，此時(shí)啟動(dòng)輔助驅(qū)動(dòng)裝置，輔助輪28、28′運(yùn)轉(zhuǎn)向椅體施加輔助推力，使輪椅越過障礙，如此進(jìn)行下去，即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)地翻越臺(tái)階、攀爬樓梯，如圖8所示。越過障礙后，輪軸1繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力裝置活動(dòng)架11向下擺動(dòng)，回到原來的位置，借助復(fù)位彈簧49將前臂和后臂收合起來，輔助輪裝置恢復(fù)原樣。
在椅體后部與活動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸32之間，還設(shè)置有伸縮拉桿50，在需要時(shí)，將伸縮拉桿50拉下鎖緊，使輔助輪28、28′觸地、并將之支撐，實(shí)現(xiàn)四輪行駛，增加其平穩(wěn)性，此時(shí)可靈活地選擇四輪驅(qū)動(dòng)、前輪驅(qū)動(dòng)或后輪驅(qū)動(dòng)。
為使行駛更安全，椅體中設(shè)置有水銀止動(dòng)開關(guān)。輪椅在崎嶇路面、陡坡等惡劣地段行駛時(shí)，當(dāng)椅體與水平面的前后、左右傾斜角度大于某一設(shè)定值時(shí)，水銀止動(dòng)開關(guān)動(dòng)作使直流電機(jī)13停機(jī)，實(shí)現(xiàn)停車以改變行駛方向，防止輪椅傾覆、側(cè)翻。水銀止動(dòng)開關(guān)采用現(xiàn)有的市售產(chǎn)品。
權(quán)利要求1.自平衡式電動(dòng)輪椅，至少包括承載人員的椅體，行走裝置和驅(qū)動(dòng)裝置；行走裝置包括輪軸和由輪軸驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的行走輪；驅(qū)動(dòng)裝置包括電源裝置，與電源的電連接的動(dòng)力裝置，以及連接于動(dòng)力裝置與輪軸之間的傳動(dòng)裝置，其特征在于椅體的下部設(shè)有動(dòng)力裝置活動(dòng)架，椅體、動(dòng)力裝置活動(dòng)架以輪軸為軸心可擺動(dòng)地連接在輪軸上，動(dòng)力裝置設(shè)置于動(dòng)力裝置活動(dòng)架中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自平衡式電動(dòng)輪椅，其特征在于還設(shè)置有輔助輪裝置和輔助驅(qū)動(dòng)裝置；輔助輪裝置包括置于椅體后部的活動(dòng)機(jī)構(gòu)，輔助輪軸，由輔助輪軸驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的輔助輪，以及控制機(jī)構(gòu)；輔助驅(qū)動(dòng)裝置包括輔助電源裝置，與輔助電源裝置的電連接的輔助動(dòng)力裝置，以及連接于輔助動(dòng)力裝置與輔助輪軸的輔助傳動(dòng)裝置；活動(dòng)機(jī)構(gòu)由前臂和后臂通過轉(zhuǎn)軸連結(jié)而成，前臂通過連軸與椅體可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接，后臂上設(shè)置輔助輪軸；控制機(jī)構(gòu)包括伸展控制機(jī)構(gòu)和收縮控制機(jī)構(gòu)兩部分，伸展控制機(jī)構(gòu)包括齒條，前齒輪，傳動(dòng)齒輪組，及連接于連軸上的后齒輪；齒條連接在動(dòng)力裝置活動(dòng)架上，齒條、前齒輪、傳動(dòng)齒輪組和后齒輪依此嚙合傳動(dòng)；收縮控制機(jī)構(gòu)包括連接在椅體后部與活動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的復(fù)位彈簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自平衡式電動(dòng)輪椅，其特征在于所述椅體由位于上部的座椅和位于下部的支架通過避震裝置連接而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自平衡式電動(dòng)輪椅，其特征在于在前臂與后臂的連結(jié)處設(shè)有限位件，以限定前、后臂的最大張角。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自平衡式電動(dòng)輪椅，其特征在于齒條中間設(shè)有滑槽，滑槽套設(shè)于齒條定位螺釘，齒條定位螺釘固定在椅體上、對(duì)弧形齒條的運(yùn)動(dòng)起到導(dǎo)向和限位作用。
專利摘要自平衡式電動(dòng)輪椅，包括椅體，驅(qū)動(dòng)裝置，及由輪軸和行走輪構(gòu)成的行走裝置。椅體以輪軸為軸心可擺動(dòng)地設(shè)置于輪軸上、且其下部的擺動(dòng)力矩大于其上部座椅及乘員的擺動(dòng)力矩，椅體始終能保持重心垂直向下。輪椅中還設(shè)置有可活動(dòng)伸縮的輔助輪裝置，及輔助驅(qū)動(dòng)裝置，能在行進(jìn)中連續(xù)翻越臺(tái)階、樓梯。該輪椅不論在行進(jìn)中或翻越障礙時(shí)，乘員始終處于水平狀態(tài)，具有舒適、平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)便，省時(shí)省力，轉(zhuǎn)向靈活的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61G5/00GK2555821SQ0221486
公開日2003年6月18日 申請(qǐng)日期2002年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月17日
發(fā)明者蔡文元 申請(qǐng)人:蔡文元