專利名稱：爬樓輪椅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特種車輛設(shè)計(jì)與制造技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種爬樓輪椅。
背景技術(shù)：
在我們的生活中，很多多樓層樓房都沒有設(shè)置電梯，另外很多地方包括醫(yī)院、公園、學(xué)校、地鐵站等公共場(chǎng)所也都存在臺(tái)階，這就給老、弱、病、殘等需要借助輪椅的特殊人群帶來諸多不便。為了解決這些特殊人群上下樓梯和臺(tái)階困難的現(xiàn)實(shí)問題，目前出現(xiàn)很多爬樓輪椅的方案，現(xiàn)有爬樓輪椅可分為連續(xù)式爬樓輪椅和間歇式爬樓輪椅，按其爬樓梯功能實(shí)現(xiàn)的原理可分為履帶式、軌道式、輪組式和步行式輪椅。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101703440A 公開的“爬樓輪椅車”是一種履帶式爬樓梯輪椅，履帶式爬樓梯方案效率高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、適用地形范圍較廣；軌道式和步行式爬樓輪椅也有很多，其中哈爾濱工業(yè)大學(xué)有一種關(guān)于軌道式爬樓梯方案在設(shè)計(jì)完善之中，日本本田技研工業(yè)公司研制的ASIMO步行式機(jī)器人也屬于這一類型。然而目前存在的研究方案都存在一定的問題
(1)履帶式爬樓輪椅重量大、運(yùn)動(dòng)不靈活，而且履帶易對(duì)樓梯造成損壞；
(2)軌道式爬樓輪椅需要獨(dú)立專用軌道，且系統(tǒng)繁雜，成本較高，占用空間大；
(3)兩輪組式輪椅價(jià)格昂貴，不適合普通大眾消費(fèi)；
(4)步行式輪椅的控制系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種爬樓輪椅，以期提高爬樓輪椅的安全性和可靠性，使行動(dòng)不便的人群能方便地上下樓梯，擴(kuò)大他們的活動(dòng)范圍，提高他們的生活質(zhì)量。本發(fā)明采取的技術(shù)方案是
一種爬樓輪椅，包括輪椅底架、座椅、行星輪、萬向輪、動(dòng)力源和控制系統(tǒng)，所述座椅設(shè)在輪椅底架上，所述行星輪包括行星輪架及設(shè)置在行星輪架上的行星輪小輪，所述行星輪為兩個(gè)，通過行星輪主軸設(shè)置在輪椅底架的前方，所述萬向輪為兩個(gè)，設(shè)置在輪椅底架的后方，動(dòng)力源設(shè)置在座椅下方，控制系統(tǒng)的位置適合使用者方便操作，其特征是，還包括第一傳動(dòng)裝置及第二傳動(dòng)裝置，所述控制系統(tǒng)可以控制行星輪在不同的時(shí)間產(chǎn)生以下兩個(gè)不同的動(dòng)作
一動(dòng)力源通過所述第一傳動(dòng)裝置傳遞動(dòng)力到行星輪小輪使行星輪小輪自轉(zhuǎn)； 一動(dòng)力源通過所述第二傳動(dòng)裝置傳遞動(dòng)力到行星輪使行星輪繞行星輪主軸公轉(zhuǎn)。進(jìn)一步，所述第一傳動(dòng)裝置包括齒輪減速箱，齒輪減速箱與動(dòng)力源相連接，所述齒輪減速箱包括減速箱第一軸、減速箱第二軸、蝸桿、蝸輪、小齒輪和滑移齒輪，其中，蝸桿與蝸輪嚙合，蝸輪與小齒輪固定在減速箱第一軸上，滑移齒輪設(shè)置在減速箱第二軸上，滑移齒輪能在減速箱第二軸上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)與小齒輪的嚙合與分離，所述減速箱第二軸與所述行星輪主軸同軸。
進(jìn)一步，在所述齒輪減速箱內(nèi)設(shè)有彈簧，彈簧的一端固定在齒輪減速箱內(nèi)，彈簧的另一端設(shè)置在滑移齒輪上，彈簧的彈力使滑移齒輪位于與小齒輪相嚙合的位置，所述控制系統(tǒng)包括設(shè)置在齒輪減速箱上的離合裝置，通過所述離合裝置調(diào)節(jié)彈簧的變形使滑移齒輪與小齒輪實(shí)現(xiàn)嚙合與分離。進(jìn)一步，所述第二傳動(dòng)裝置包括鏈輪減速箱、設(shè)置在鏈輪減速箱上的主動(dòng)鏈輪和鏈條以及設(shè)置在行星輪上的從動(dòng)鏈輪，所述鏈輪減速箱與所述動(dòng)力源相連接，所述鏈條安裝在主動(dòng)鏈輪和從動(dòng)鏈輪上。進(jìn)一步，在所述座椅下方設(shè)置直線推桿電機(jī)和座椅調(diào)整連桿，直線推桿電機(jī)能推動(dòng)座椅調(diào)整連桿以調(diào)節(jié)座椅的傾斜度。進(jìn)一步，所述直線推桿電機(jī)設(shè)置在所述座椅下方的一側(cè)，在座椅下方的另一側(cè)設(shè)置輔助支撐，所述輔助支撐包括有自鎖功能的氣彈簧。進(jìn)一步，在所述輪椅底架的后方靠近萬向輪的位置設(shè)置一對(duì)引導(dǎo)輪，所述引導(dǎo)輪跟地面的傾斜度與樓梯的傾斜度相同，當(dāng)爬樓輪椅在地面水平移動(dòng)時(shí)，所述引導(dǎo)輪不與地面接觸，當(dāng)爬樓輪椅爬樓梯時(shí)，所述引導(dǎo)輪與樓梯接觸以弓I導(dǎo)所述萬向輪在樓梯上滾動(dòng)。進(jìn)一步，所述行星輪包括固定設(shè)置在行星輪架上的中心齒輪和過渡齒輪，所述中心齒輪與所述行星輪主軸同軸，并與過渡齒輪嚙合，所述過渡齒輪與所述行星輪小輪上設(shè)置的行星輪小齒輪相嚙合。進(jìn)一步，所述行星輪為三星輪，所述三星輪每轉(zhuǎn)動(dòng)120度爬一級(jí)樓梯臺(tái)階。本發(fā)明爬樓輪椅的積極效果是
利用行星輪和鏈傳動(dòng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)爬樓梯功能，解決了以前只用輪組爬樓時(shí)受地面附著系數(shù)、行星輪直徑等因素的限制；同時(shí)采用可調(diào)整式座椅，根據(jù)樓梯的斜度控制直線推桿電機(jī)來調(diào)整座椅位置使座椅始終保持水平，提高了輪椅爬樓梯時(shí)的穩(wěn)定性和安全性。


附圖1是本發(fā)明爬樓輪椅的立體結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖2是附圖1中輪椅的部分結(jié)構(gòu)示意附圖3是齒輪傳動(dòng)部分的原理示意附圖4是三星輪的主視附圖5是三星輪的俯視附圖6是附圖5中A-A剖視附圖7是附圖5中B-B剖視附圖8是齒輪變速箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意附圖9是操作離合器后齒輪變速箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中的標(biāo)號(hào)分別為
1.推車手把； 2.座椅底架； 3.座椅支架； 4.電池；5.萬向輪；6.氣彈簧；
7.座椅調(diào)整連桿；8.引導(dǎo)輪；9.直線推桿電機(jī)；
10.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；11.鏈輪減速箱；12.主動(dòng)鏈輪； 13.離合裝置；14.從動(dòng)鏈輪； 15.行星輪小輪；16.行星輪架；17.齒輪減速箱；18.鏈條； 19.腳踏板； 20.直流電動(dòng)機(jī)；21.小腿護(hù)墊； 22.座椅擋板；23.控制器支架；24.控制器； 25.支架鎖緊旋鈕；26.輪椅扶手； 27.墊；
28.靠背；29.蝸桿；30.蝸輪；
31.小齒輪； 32.滑移齒輪；33.中心齒輪； 34.過渡齒輪；35.行星輪小齒輪；36.行星輪主軸；
37.連桿；38.連桿；39.輔助支撐；
40.連桿；41.連桿；42.電機(jī)座；
43.減速箱連接件；44.減速箱端蓋；45.減速箱連接件； 46.座椅支架件；47.座椅支架件；48.座椅支架件； 49.控制器搖桿；50.彈簧；51.減速箱第一軸；
52.減速箱第二軸；53.行星輪； 54.座椅。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明爬樓輪椅的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明。為了讓本發(fā)明易于理解，本說明書中使用了一些方向性用語。需要說明的是，本說明書中所提到的方向性用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“一側(cè)”、“另一側(cè)”等，是參考附圖的方向，以坐在輪椅上的使用者為參考對(duì)象，使用的方向性用語是用以說明及理解本發(fā)明， 而非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。參見附圖1、2，一種爬樓輪椅，包括現(xiàn)有的輪椅共有的推車把手1、腳踏板19等，還包括輪椅底架2、座椅M、行星輪53、萬向輪5、動(dòng)力源和控制系統(tǒng)，座椅M包括小腿護(hù)墊 21、座椅擋板22、輪椅扶手沈、墊27和靠背觀，所述座椅M通過座椅支架3設(shè)在輪椅底架 2上，座椅支架3由座椅支架件46、座椅支架件47和座椅支架件48構(gòu)成，行星輪53包括行星輪架16及設(shè)置在行星輪架16上的行星輪小輪15，輪椅的前輪為通過行星輪主軸36設(shè)置在輪椅底架2的前方的兩個(gè)行星輪53，輪椅的后輪為設(shè)置在輪椅底架2的后方的兩個(gè)萬向輪5，動(dòng)力源設(shè)置在座椅下方，動(dòng)力源為直流電機(jī)20，在座椅M下方安裝12V電池4以提供電能。控制系統(tǒng)的位置適合使用者方便操作，包括控制器對(duì)，控制器M通過控制器支架23 和支架鎖緊旋鈕25安裝在座椅M前方，或者安裝在座椅M的左邊或右邊；控制器搖桿49 可以調(diào)節(jié)控制器M的位置，以方便使用者操作。輪椅使用者通過所述控制系統(tǒng)可控制輪椅在地面上行走，動(dòng)力源通過第一傳動(dòng)裝置傳遞動(dòng)力到行星輪小輪15使行星輪小輪15自轉(zhuǎn)，行星輪小輪15的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)萬向輪5的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使輪椅在地面上行進(jìn)(參見附圖1、2、4、6)。行星輪53包括固定設(shè)置在行星輪架 16上的中心齒輪33、過渡齒輪34，中心齒輪33與行星輪主軸36同軸，可直接安裝在行星輪主軸36上，中心齒輪33與過渡齒輪34嚙合，過渡齒輪34與行星輪小輪15上設(shè)置的行星輪小齒輪35相嚙合；這樣就形成了一組齒輪傳動(dòng)，通過第一傳動(dòng)裝置，就可實(shí)現(xiàn)在地面行走(參見附圖3)。第一傳動(dòng)裝置包括齒輪減速箱17，齒輪減速箱17包括減速箱連接件43、 減速箱端蓋44、減速箱連接件45，齒輪減速箱17與直流電動(dòng)機(jī)20相連接，齒輪減速箱17 包括減速箱第一軸51、減速箱第二軸52、蝸桿四、蝸輪30、小齒輪31和滑移齒輪32，以及減速箱第一連接件43、減速箱端蓋44、減速箱第二連接件45等，在齒輪減速箱17里面，蝸桿四與蝸輪30嚙合，蝸輪30與小齒輪31固定在減速箱第一軸51上，滑移齒輪32設(shè)置在減速箱第二軸52上，滑移齒輪32可以在減速箱第二軸52上移動(dòng)實(shí)現(xiàn)與小齒輪31的嚙合與分離，離合的過程是通過齒輪減速箱17內(nèi)設(shè)置彈簧50 (參見附圖8、9)，彈簧50的一端固定在齒輪減速箱17內(nèi)，彈簧50的另一端設(shè)置在滑移齒輪32上，彈簧50的彈力使滑移齒輪32設(shè)置在與小齒輪31相嚙合的位置，控制系統(tǒng)包括設(shè)置在齒輪減速箱17上的離合裝置 13，通過離合裝置13調(diào)節(jié)彈簧50的變形使滑移齒輪32與小齒輪31實(shí)現(xiàn)嚙合與分離。當(dāng)滑移齒輪32與小齒輪31嚙合時(shí)，直流電機(jī)20轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)使行星輪小輪15轉(zhuǎn)動(dòng)，使輪椅在地面上行進(jìn)。參見附圖3，當(dāng)滑移齒輪32與小齒輪31分離時(shí)，輪椅停止行進(jìn)。這時(shí)，可以通過控制系統(tǒng)控制第二傳動(dòng)裝置傳遞動(dòng)力到行星輪53使行星輪53繞行星輪主軸36公轉(zhuǎn)。這樣行星輪53就產(chǎn)生整體滾動(dòng)的動(dòng)作，來實(shí)現(xiàn)上下樓梯。第二傳動(dòng)裝置包括鏈輪減速箱11，所述鏈輪減速箱11與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)10相連接，步進(jìn)電機(jī)10安裝在電機(jī)座42上，以及設(shè)置在鏈輪減速箱11上的主動(dòng)鏈輪12、鏈條18和設(shè)置在行星輪上的從動(dòng)鏈輪14，鏈條18安裝在主動(dòng)鏈輪12和從動(dòng)鏈輪14上。當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)10通過鏈輪減速箱11使從動(dòng)鏈輪14轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 行星輪53繞行星輪主軸36公轉(zhuǎn)，這里采用三星輪(參見附圖4、5、6、7)，三個(gè)行星輪小輪15 在三星輪架上每120度設(shè)置一個(gè)，當(dāng)三星輪轉(zhuǎn)過120度時(shí)，完成上升或下降一個(gè)樓梯臺(tái)階。 這樣就實(shí)現(xiàn)了輪椅上下樓梯。在上下樓梯時(shí)，整個(gè)輪椅就產(chǎn)生了一個(gè)和樓梯傾斜相同角度的傾斜量，這時(shí)萬向輪5也跟著上下樓梯，萬向輪5與樓梯臺(tái)階之間可能產(chǎn)生卡死現(xiàn)象。因此，在輪椅底架的后方靠近萬向輪5的位置設(shè)置一對(duì)引導(dǎo)輪8，引導(dǎo)輪8跟地面的傾斜度與樓梯的傾斜度相同，當(dāng)爬樓輪椅在地面水平移動(dòng)時(shí)，所述引導(dǎo)輪組不會(huì)與地面接觸，當(dāng)爬樓輪椅爬樓梯時(shí)，引導(dǎo)輪8與樓梯接觸以引導(dǎo)所述萬向輪5在樓梯上滾動(dòng)。從而使萬向輪5 不會(huì)與樓梯臺(tái)階產(chǎn)生卡死現(xiàn)象。參見附圖2，在爬樓輪椅上下樓梯時(shí)，整個(gè)輪椅會(huì)產(chǎn)生傾斜，會(huì)使使用者產(chǎn)生不安和恐懼心理。在座椅下方設(shè)置直線推桿電機(jī)9和座椅調(diào)整連桿7，座椅調(diào)整連桿7由連桿 37、連桿38、連桿40和連桿41組成，直線推桿電機(jī)9可以推動(dòng)座椅調(diào)整連桿7以調(diào)節(jié)座椅的傾斜度。直線推桿電機(jī)9設(shè)置在所述座椅下方的一側(cè)，另一側(cè)設(shè)置輔助支撐39，輔助支撐 39包括有自鎖功能的氣彈簧6，當(dāng)座椅達(dá)到水平位置時(shí)，氣彈簧6自鎖，完成上下樓梯后，打開氣彈簧6再放平座椅，以便輪椅在地面上行進(jìn)。為了使輪椅更加輕便，輪椅的結(jié)構(gòu)件可采用空心金屬管制成，可選用空心鋼管或鋁管。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種爬樓輪椅，包括輪椅底架O)、座椅64)、行星輪(53)、萬向輪(5)、動(dòng)力源和控制系統(tǒng)，所述座椅(54)設(shè)在輪椅底架( 上，所述行星輪(5 包括行星輪架(16)及設(shè)置在行星輪架(16)上的行星輪小輪(15)，所述行星輪(5 為兩個(gè)，通過行星輪主軸(36)設(shè)置在輪椅底架O)的前方，所述萬向輪( 為兩個(gè)，設(shè)置在輪椅底架O)的后方，動(dòng)力源設(shè)置在座椅(54)下方，控制系統(tǒng)的位置適合使用者方便操作，其特征在于還包括第一傳動(dòng)裝置及第二傳動(dòng)裝置，所述控制系統(tǒng)可以控制行星輪(5 在不同的時(shí)間產(chǎn)生以下兩個(gè)不同的動(dòng)作一動(dòng)力源通過所述第一傳動(dòng)裝置傳遞動(dòng)力到行星輪小輪(1 使行星輪小輪(15)自轉(zhuǎn)；一動(dòng)力源通過所述第二傳動(dòng)裝置傳遞動(dòng)力到行星輪(5 使行星輪(5 繞行星輪主軸 (36)公轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬樓輪椅，其特征在于所述第一傳動(dòng)裝置包括齒輪減速箱 (17)，齒輪減速箱(17)與動(dòng)力源相連接，所述齒輪減速箱(17)包括減速箱第一軸(51)、減速箱第二軸(52)、蝸桿( )、蝸輪(30)、小齒輪(31)和滑移齒輪(32)，其中，蝸桿Q9)與蝸輪(30)嚙合，蝸輪(30)與小齒輪(31)固定在減速箱第一軸(51)上，滑移齒輪(32)設(shè)置在減速箱第二軸(5 上，滑移齒輪(3 能在減速箱第二軸(5 上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)與小齒輪(31)的嚙合與分離，所述減速箱第二軸(5 與所述行星輪主軸(36)同軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的爬樓輪椅，其特征在于在所述齒輪減速箱(17)內(nèi)設(shè)有彈簧(50)，彈簧(50)的一端固定在齒輪減速箱(17)內(nèi)，彈簧(50)的另一端設(shè)置在滑移齒輪(32)上，彈簧(50)的彈力使滑移齒輪(3 位于與小齒輪(31)相嚙合的位置，所述控制系統(tǒng)包括設(shè)置在齒輪減速箱(17)上的離合裝置(13)，通過所述離合裝置(1 調(diào)節(jié)彈簧(50) 的變形使滑移齒輪(32)與小齒輪(31)實(shí)現(xiàn)嚙合與分離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬樓輪椅，其特征在于所述第二傳動(dòng)裝置包括鏈輪減速箱 (11)、設(shè)置在鏈輪減速箱(11)上的主動(dòng)鏈輪(1 和鏈條(18)以及設(shè)置在行星輪(53)上的從動(dòng)鏈輪(14)，所述鏈輪減速箱(11)與所述動(dòng)力源相連接，所述鏈條(18)安裝在主動(dòng)鏈輪(12)和從動(dòng)鏈輪(14)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的爬樓輪椅，其特征在于在所述座椅(54)下方設(shè)置直線推桿電機(jī)(9)和座椅調(diào)整連桿(7)，直線推桿電機(jī)(9)能推動(dòng)座椅調(diào)整連桿(7)以調(diào)節(jié)座椅(54)的傾斜度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的爬樓輪椅，其特征在于所述直線推桿電機(jī)(9)設(shè)置在所述座椅(54)下方的一側(cè)，在座椅(54)下方的另一側(cè)設(shè)置輔助支撐(39)，所述輔助支撐(39) 包括有自鎖功能的氣彈簧(6)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的爬樓輪椅，其特征在于在所述輪椅底架(2)的后方靠近萬向輪( 的位置設(shè)置一對(duì)引導(dǎo)輪(8)，所述引導(dǎo)輪(8)跟地面的傾斜度與樓梯的傾斜度相同，當(dāng)爬樓輪椅在地面水平移動(dòng)時(shí)，所述引導(dǎo)輪(8)不與地面接觸，當(dāng)爬樓輪椅爬樓梯時(shí)，所述引導(dǎo)輪(8)與樓梯接觸以引導(dǎo)所述萬向輪( 在樓梯上滾動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的爬樓輪椅，其特征在于所述行星輪(5 包括固定設(shè)置在行星輪架(16)上的中心齒輪(3 和過渡齒輪(34)，所述中心齒輪(3 與所述行星輪主軸(36)同軸，并與過渡齒輪(34)嚙合，所述過渡齒輪(34)與所述行星輪小輪(15)上設(shè)置的行星輪小齒輪(35)相嚙合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的爬樓輪椅，其特征在于所述行星輪(5 為三星輪，所述三星輪每轉(zhuǎn)動(dòng)120度爬一級(jí)樓梯臺(tái)階。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種爬樓輪椅，包括輪椅底架、座椅、行星輪、萬向輪、動(dòng)力源和控制系統(tǒng)，座椅設(shè)在輪椅底架上，行星輪包括行星輪架及設(shè)置在行星輪架上的行星輪小輪，行星輪為兩個(gè)，通過行星輪主軸設(shè)置在輪椅底架的前方，萬向輪為兩個(gè)，設(shè)置在輪椅底架的后方，動(dòng)力源設(shè)置在座椅下方，控制系統(tǒng)的位置適合使用者方便操作，控制系統(tǒng)可以控制行星輪在不同的時(shí)間產(chǎn)生在地面行進(jìn)和上下樓梯的動(dòng)作。本發(fā)明爬樓輪椅穩(wěn)定性好、安全性高，省時(shí)省力，方便各類行動(dòng)不便人群使用。
文檔編號(hào)A61G5/06GK102319154SQ201110234169
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者張江林, 杜偉明 申請(qǐng)人:上海電機(jī)學(xué)院