本發(fā)明涉及具有爬樓梯功能的輪椅，尤其是涉及具有利用人力爬樓梯功能的輪椅。

背景技術(shù)：

目前我國的老年人、殘疾人和病患者中有大量行動不便者，這些人構(gòu)成了數(shù)量龐大的輪椅需求群體，巨大的需求促進了我國輪椅產(chǎn)業(yè)近年較快發(fā)展，電動輪椅及人力輪椅大量進入千家萬戶，提高了生活品質(zhì)。然而，不論是電動輪椅還是人力輪椅都遇到上樓梯的難題，而現(xiàn)今國內(nèi)大多數(shù)人仍居住在沒有電梯的多層樓房內(nèi)，上下樓靠樓梯，在一定程度上制約了輪椅的推廣。目前有多款具有爬樓梯功能的電動輪椅面世，但價格昂貴；而具有爬樓梯功能的人力輪椅開發(fā)很不理想，雖然方案不少，但至今尚未開發(fā)出一種實用的人力爬樓梯輪椅，主要是這些人力爬樓梯輪椅方案存在很大缺陷，運動不平穩(wěn)、沖擊大，結(jié)構(gòu)復雜且費力，所以無法推廣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供結(jié)構(gòu)簡單，省力且運動平穩(wěn)、沖擊小的人力爬樓梯輪椅。

為了描述方便，在下述說明中對三維空間中樓梯梯步的立面和水平面，可用二維平面視圖中的樓梯梯步的垂直線和水平線來描述，換句話說這兩種表述是等價的；同樣三維空間中樓梯梯步的立面和水平面的陽角交線，和二維平面視圖中樓梯梯步的垂直線和水平線的交點的表述等價，并稱此交點為梯步的交點；三維空間中爬樓梯踏板的圓弧形面與二維平面視圖中爬樓梯踏板的圓弧形線的兩種表述等價。對爬樓梯踏板和車輪而言，其投影未指投影面的都是以輪椅的側(cè)面架所在平面為投影面。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的人力爬樓梯輪椅，包括輪椅架，車輪，剎車裝置，及座靠；車輪有兩個大車輪和兩個小車輪，輪椅架包括兩個相互平行的側(cè)面架，每個側(cè)面架上各安裝有一個大車輪和一個小車輪，大車輪與側(cè)面架平行，座靠用柔性的織物繃在輪椅架上形成。

爬樓梯裝置由爬樓梯踏板組成，爬樓梯踏板能繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動且轉(zhuǎn)動平面與車體的側(cè)面所在平面平行，每個車體側(cè)面上有一個爬樓梯踏板，兩個側(cè)面上的爬樓梯踏板對稱。

車體與水平面的夾角為上下樓梯的角度時，爬樓梯踏板的圓弧形線段的上端點的高度高于擬攀爬最高梯步的高度；爬樓梯踏板上裝有配重，在自由狀態(tài)下，踏板的一邊上揚；爬樓梯踏板與鄰近的車輪在投影面的投影有部分重疊，并且爬樓梯踏板的圓弧形線上的工作段在車輪的投影的外面；爬樓梯踏板和梯步的接觸點，與鄰近的車輪和爬樓梯踏板在投影面上的交點在水平方向的距離小于梯步的深度；這樣保證了輪椅的支撐體在踏板與鄰近的大車輪之間轉(zhuǎn)移，從而為爬樓梯踏板自動復位創(chuàng)造了條件；爬樓梯踏板的圓弧形線上的最低點高于鄰近車輪輪緣的最低點。

組成爬樓梯裝置的爬樓梯踏板為“l(fā)”形，一條邊為支撐臂，該臂的自由端上有一軸孔，另一條邊為圓弧形的踏臂，該圓弧形踏臂的圓心為軸孔的中心；該爬樓梯踏板通過支撐臂上的軸孔活動連接在輪椅側(cè)面架上支座上的轉(zhuǎn)軸上，位于輪椅側(cè)面架的外側(cè)，在大車輪與側(cè)面架之間；輪椅側(cè)面架支座上的轉(zhuǎn)軸高度高于大車輪的輪軸的高度，大車輪的輪軸位于爬樓梯踏板支撐臂的左邊，爬樓梯踏板的“l(fā)”形外凸側(cè)指向輪椅后面，其內(nèi)凹側(cè)面向大車輪的輪軸；爬樓梯踏板工作時不與其他構(gòu)件相干涉。這種“l(fā)”結(jié)構(gòu)的爬樓梯踏板支撐臂既可以是上支撐臂也可以是下支撐臂，也就是大車輪的輪軸既可以位于爬樓梯踏板支撐臂的左邊，也可以位于爬樓梯踏板支撐臂的右邊，本結(jié)構(gòu)為上支撐臂，即大車輪的輪軸位于爬樓梯踏板支撐臂的左邊，相當于將“l(fā)”形的爬樓梯踏板倒扣在大車輪的輪軸的右邊。為了使爬樓梯踏板的唯一的支撐臂上揚，在圓弧形的踏臂的自由端設置配重。同時因爬樓梯踏板活動連接在輪椅側(cè)面架上的支座的高度高于大車輪的輪軸的高度，實際上增大了動力臂的長度，因而在上下樓梯時更省力。

作為本發(fā)明的人力爬樓梯輪椅的一種改進，組成爬樓梯裝置的爬樓梯踏板為“l(fā)”形，通過支撐臂上的軸孔活動連接在輪椅側(cè)面架支座上的轉(zhuǎn)軸上，在輪椅側(cè)面架的內(nèi)側(cè)上；爬樓梯踏板工作時不與其他構(gòu)件相干涉。

作為本發(fā)明的人力爬樓梯輪椅的另一種改進，組成爬樓梯裝置的爬樓梯踏板為扇形，其扇形平面內(nèi)有一空腔，形成由兩根支撐臂和一個圓弧形的踏臂組成的剛體；爬樓梯踏板活動連接在輪椅側(cè)面架支座上的轉(zhuǎn)軸上，位于輪椅側(cè)面架的外側(cè)，在大車輪與側(cè)面架之間；輪椅側(cè)面架支座的高度高于大車輪的輪軸的高度，大車輪的輪軸位于爬樓梯踏板空腔內(nèi)；爬樓梯踏板工作時不與其他構(gòu)件相干涉。由于大車輪的輪軸位于爬樓梯踏板的空腔內(nèi)，并且空腔大小根據(jù)爬樓梯踏板的擺動幅度確定，使爬樓梯踏板工作時不與其他構(gòu)件相干涉，尤其不會與大車輪的輪軸相干涉。

本發(fā)明的人力爬樓梯輪椅采用“l(fā)”形或扇形的爬樓梯踏板作為爬樓梯裝置，結(jié)構(gòu)非常簡單。由于爬樓梯踏板的轉(zhuǎn)動中心高于大車輪的輪軸高度，從而增加了動力臂的長度，更加省力。上下樓梯時，爬樓梯踏板與梯步的水平面和立面的相交線接觸，踏板以接觸位置為支撐點轉(zhuǎn)動，并且輪椅的支撐體在踏板與鄰近大車輪之間轉(zhuǎn)移，使輪椅不斷上升或下降完成爬樓梯工作，使其具有爬樓梯功能并省力，解決了輪椅因動力臂較小而不能用人力爬樓梯的問題。同時由于本發(fā)明人力爬樓梯輪椅的踏板與大車輪之間有部分重疊，保證了支撐體轉(zhuǎn)移的平穩(wěn)，極大地減小或避免了沖擊。

因而本發(fā)明人力爬樓梯輪椅具有優(yōu)異的爬樓梯功能，結(jié)構(gòu)簡單，省力，運動平穩(wěn)，沖擊小，使用方便等特點。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和本發(fā)明的實施方式作進一步詳細說明。

圖1為“l(fā)”形爬樓梯踏板的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為“l(fā)”形爬樓梯踏板的二維主視示意圖。

圖3為已安裝“l(fā)”形爬樓梯踏板且尚未安裝大車輪的人力爬樓梯輪椅的二維主視示意圖。

圖4為爬樓梯裝置由“l(fā)”形爬樓梯踏板組成的人力爬樓梯輪椅的二維主視示意圖。

圖5為圖4的右視示意圖。

圖6為爬樓梯裝置由“l(fā)”形爬樓梯踏板組成的人力爬樓梯輪椅上樓梯示意圖之一。

圖7為爬樓梯裝置由“l(fā)”形爬樓梯踏板組成的人力爬樓梯輪椅上樓梯示意圖之二。

圖8為爬樓梯裝置由“l(fā)”形爬樓梯踏板組成的人力爬樓梯輪椅上樓梯示意圖之三。

圖9為爬樓梯裝置由“l(fā)”形爬樓梯踏板組成的人力爬樓梯輪椅上樓梯示意圖之四。

圖10為爬樓梯裝置由“l(fā)”形爬樓梯踏板組成的人力爬樓梯輪椅下樓梯示意圖之一。

圖11為爬樓梯裝置由“l(fā)”形爬樓梯踏板組成的人力爬樓梯輪椅下樓梯示意圖之二。

圖12為爬樓梯裝置由“l(fā)”形爬樓梯踏板組成的人力爬樓梯輪椅下樓梯示意圖之三。

圖13為爬樓梯裝置由“l(fā)”形爬樓梯踏板組成的人力爬樓梯輪椅下樓梯示意圖之四。

圖14為爬樓梯裝置由“l(fā)”形爬樓梯踏板組成的人力爬樓梯輪椅下樓梯示意圖之五。

具體實施方式

本發(fā)明的人力爬樓梯輪椅，包括輪椅架，車輪，剎車裝置，及座靠；車輪有兩個大車輪1和兩個小車輪，輪椅架包括兩個相互平行的側(cè)面架，每個側(cè)面架上各安裝有一個大車輪1和一個小車輪，大車輪1與側(cè)面架平行，座靠用柔性的織物繃在輪椅架上形成。

從圖1—圖2可知，本發(fā)明的人力爬樓梯輪椅設置有爬樓梯裝置，主要由爬樓梯踏板31組成。爬樓梯導踏板31的投影呈“l(fā)”形，本發(fā)明的爬樓梯踏板31選用比重輕，強度高，耐磨自潤滑性能好的工程塑料制造。

爬樓梯踏板31為“l(fā)”形，一條邊為支撐臂，該臂的自由端上有一軸孔，另一條邊為圓弧形的踏臂，該圓弧形踏臂的圓心為軸孔的中心；支撐臂的軸孔至踏臂的圓弧形邊緣的距離大于大車輪1的半徑，本發(fā)明以大車輪1的半徑為305mm的輪椅為例，優(yōu)選支撐臂的軸孔至踏臂的圓弧形邊緣的距離為580mm，且圓弧形的踏臂的弧長為450mm，支撐臂與踏臂的寬度為100mm，厚度為30mm，并在踏臂的自由端安裝配重33，以保證支撐臂向上揚，滿足上樓梯時支撐臂不與大車輪1的輪軸相干涉。

如圖3—圖5所示，人力爬樓梯輪椅的爬樓梯踏板31通過支撐臂上的軸孔活動連接在輪椅側(cè)面架支座上的轉(zhuǎn)軸32上，位于輪椅側(cè)面架的外側(cè)，在大車輪1與側(cè)面架之間，大車輪1的安裝位置外移，使爬樓梯踏板31有安裝位置；安裝時先裝爬樓梯踏板31，再安裝大車輪1。輪椅側(cè)面架支座上的轉(zhuǎn)軸32的高度高于大車輪1的輪軸的高度，從而使爬樓梯踏板31作為支撐時，增大了動力臂，更為省力。大車輪1的輪軸位于爬樓梯踏板31支撐臂的左邊，爬樓梯踏板31的“l(fā)”形外凸側(cè)指向輪椅后面，其內(nèi)凹側(cè)面向大車輪1的輪軸；相當于將“l(fā)”形的爬樓梯踏板倒扣在大車輪的輪軸的右邊。由于踏臂的自由端安裝有配重33，支撐臂向右上揚，爬樓梯踏板31工作時不與其他構(gòu)件相干涉。另外圖4顯示的本發(fā)明的人力爬樓梯輪椅結(jié)構(gòu)，在示意圖中為突出爬樓梯裝置與輪椅的安裝位置，避免大車輪1的相關(guān)線條的干擾，只畫了幾條鋼絲，下面的幾個圖也采用了此種表達。

爬樓梯踏板31能繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動且轉(zhuǎn)動平面與大車輪1所在平面平行，每個側(cè)面架上有一個爬樓梯踏板31，兩個側(cè)面架上的爬樓梯踏板31對稱。

爬樓梯踏板31通過支撐臂上的軸孔活動連接在輪椅側(cè)面架支座上的轉(zhuǎn)軸32上，支座上的轉(zhuǎn)軸32的位置須滿足：人力爬樓梯輪椅與水平面的夾角為上下樓梯的角度時，如圖6所示，爬樓梯踏板31的圓弧形線段的上端點的高度高于擬攀爬最高梯步的高度，本發(fā)明的人力爬樓梯輪椅優(yōu)選擬攀爬最高梯步的高度為200mm；爬樓梯踏板31與鄰近的大車輪1在投影面的投影有部分重疊，并且爬樓梯踏板31的圓弧形線上的工作段在大車輪1的投影的外面；爬樓梯踏板31與梯步的接觸點，和爬樓梯踏板31的投影與大車輪1的投影的交點在水平方向的投影距離小于擬爬樓梯梯步的最小深度，本發(fā)明的人力爬樓梯輪椅優(yōu)選此水平距離為200mm（根據(jù)建筑規(guī)范，一般樓梯的高度不大于175mm，深度不小于260mm），因而選此組數(shù)據(jù)可保證能攀爬絕大多數(shù)的樓梯。而且爬樓梯踏板31的投影與大車輪1的投影的交點和水平面的距離盡可能小，本發(fā)明優(yōu)選此高度為40mm左右,一般輪椅越過40mm左右的梯是很輕松的。同時爬樓梯踏板31的圓弧形線上的最低點高于鄰近大車輪1輪緣的最低點，爬樓梯踏板31的圓弧形線上的最低點位于大車輪1的投影內(nèi)，且靠近爬樓梯踏板31的投影與大車輪1的投影的交點，也靠近大車輪1的最低點。另外，為了控制爬樓梯踏板31在工作時的擺動幅度并快速靜止，設置相應的剎車裝置，本發(fā)明的人力爬樓梯輪椅優(yōu)選磁性剎車裝置，在輪椅的側(cè)面架上的下部安裝磁鐵，并在爬樓梯踏板31自然平衡狀態(tài)下，在與側(cè)面架上磁鐵對應的圓弧形踏臂上安裝導磁材料，如鐵塊。這樣在保障了爬樓梯踏板31不與其他構(gòu)件相干涉的前提下，能減小其幾何尺寸。

本發(fā)明的人力爬樓梯輪椅的一種改進是組成爬樓梯裝置的爬樓梯踏板31為“l(fā)”形，并通過支撐臂上的軸孔活動連接在輪椅側(cè)面架支座上的轉(zhuǎn)軸32上，在輪椅側(cè)面架的內(nèi)側(cè)上。由于可折疊輪椅在輪椅側(cè)面架的內(nèi)側(cè)上裝有兩組十字支撐，其中一組安裝在座位下面的最后邊且有限位拉桿與輪椅后部的主立桿相連接，為此需將該組十字支撐移至座位下邊的前部，為安裝爬樓梯踏板31讓出空間。一般這種結(jié)構(gòu)的踏板安裝在輪椅的座位下面，但考慮到進一步省力的需要也可將其安裝在輪椅的座位上面，只是在側(cè)面架與座位的側(cè)桿之間要留出幾十毫米的空隙，讓爬樓梯踏板31的支撐臂穿過去，將其安裝在位于座位上部的側(cè)面架支座上的轉(zhuǎn)軸32上。這種“l(fā)”形結(jié)構(gòu)的爬樓梯踏板支撐臂是上支撐臂或是下支撐臂，也就是爬樓梯踏板的“l(fā)”形外凸側(cè)指向輪椅后面，或指向輪椅前面。爬樓梯踏板（31）工作時不與其他構(gòu)件相干涉。

本發(fā)明的人力爬樓梯輪椅的一種改進是組成爬樓梯裝置的爬樓梯踏板31為扇形，其扇形平面內(nèi)有一空腔，形成由兩根支撐臂和一個圓弧形的踏臂組成的剛體；爬樓梯踏板31活動連接在輪椅側(cè)面架上支座上的轉(zhuǎn)軸32上，位于輪椅側(cè)面架的外側(cè)，在大車輪1與側(cè)面架之間；輪椅側(cè)面架的支座上的轉(zhuǎn)軸32的高度高于大車輪1的輪軸的高度，大車輪1的輪軸位于爬樓梯踏板31空腔內(nèi)；爬樓梯踏板31工作時不與其他構(gòu)件相干涉。實際上這種改進是本發(fā)明的基本型，即帶空腔呈扇形的爬樓梯踏板31，是由兩根支撐臂和一個圓弧形的踏臂組成的剛體。上述“l(fā)”形的爬樓梯踏板31都是這種踏板的特例，一個是去掉下支撐臂，成為支撐臂是上支撐臂的“l(fā)”形爬樓梯踏板31；而另一個去掉了上支撐臂，成為支撐臂是下支撐臂的“l(fā)”形爬樓梯踏板31。安裝時，先裝帶有空腔的扇形爬樓梯踏板31，大車輪1的輪軸套在空腔內(nèi)，再安裝大車輪1。盡管這種帶有空腔的扇形爬樓梯踏板31是本發(fā)明的基本型，但此型爬樓梯踏板31結(jié)構(gòu)比較大，不是為本發(fā)明的重點，因而省去相關(guān)圖示。

圖6—圖9為本發(fā)明的人力爬樓梯輪椅的上樓過程示意，人力爬樓梯輪椅的把手2在前而大車輪1在后，人力爬樓梯輪椅倒著走。人力爬樓梯輪椅與水平面的夾角為上下樓梯的角度，當本發(fā)明的人力爬樓梯輪椅的爬樓梯裝置的爬樓梯踏板31剛好與樓梯梯步相接觸，爬樓梯踏板31的圓弧形線段的上端點在此梯步高度之上，該梯步的交點與圓弧形線段的上端點下邊的圓弧的一點相接觸，此時人力爬樓梯輪椅車體的支撐體是大車輪1，而整個人力爬樓梯輪椅的支撐為前一個樓梯梯步的水平面，如圖6所示；此后在拖動牽引力的作用下，人力爬樓梯輪椅車體的支撐體變?yōu)榕罉翘萏ぐ?1，如圖7所示，而整個人力爬樓梯輪椅的支撐為正在被攀爬的該樓梯梯步的交點，該點就是整個人力爬樓梯輪椅的支撐點，與其接觸的爬樓梯踏板31的圓弧形上的對應點是被支撐點，在外力的作用下爬樓梯導踏板31將繞支撐點作順時針轉(zhuǎn)動，爬樓梯導踏板31的支撐臂自由端隨之轉(zhuǎn)動而上行，同時帶動輪椅側(cè)面架的支座上的轉(zhuǎn)軸32上行，從而使輪椅本體也上行，在此過程中，被支撐點在爬樓梯踏板31上的相對位置不變；當爬樓梯踏板31繞支撐點轉(zhuǎn)動使輪椅本體上行至爬樓梯踏板31弧形線上的被支撐點，與爬樓梯踏板31弧形線和大車輪1在投影面的投影交點重合的臨界時，如圖8所示，即被支撐點轉(zhuǎn)動到爬樓梯踏板31弧形線與大車輪1在投影面的投影交點位置時，再稍加繼續(xù)施力輪椅本體的支撐體就由爬樓梯踏板31變?yōu)榇筌囕?；此時，爬樓梯踏板31只受重力的作用，并在重力的作用下爬樓梯踏板31逆時針轉(zhuǎn)動，直到恢復自由狀態(tài)，實現(xiàn)爬樓梯踏板31的自動復位，在復位過程中磁性剎車使爬樓梯踏板31快速復位；與此同時被支撐點也由爬樓梯踏板31上與梯步支撐點的對應點轉(zhuǎn)移至大車輪1上與梯步支撐點的對應點，在外力的作用下大車輪1將繞支撐點作順時針轉(zhuǎn)動，大車輪1的輪軸隨之轉(zhuǎn)動而上行，從而輪椅本體也上行，直到大車輪1剛好與該梯步的水平線相切，或爬樓梯踏板31再次與樓梯梯步相接觸，人力爬樓梯輪椅爬上該樓梯梯步，至此完成一個梯步的爬升，如圖9所示，如此反復完成整個爬樓梯工作。在實際中可加長人力爬樓梯輪椅把手2，操作更方便。

圖10—圖14為本發(fā)明的人力爬樓梯輪椅的下樓過程示意，在此過程中，人力爬樓梯輪椅的大車輪1在前而把手2在后，人力爬樓梯輪椅正向前行。圖10所示推動人力爬樓梯輪椅下樓的開始狀態(tài)，大車輪1的過輪軸的垂直平面剛好與樓梯梯步的立面重合，人力爬樓梯輪椅的支撐點為該梯步的交點，而大車輪1上與之對應的點為被支撐點，在推力和重力的作用下大車輪1繞支撐點逆時針轉(zhuǎn)動，大車輪1的輪軸轉(zhuǎn)動而下降，使人力爬樓梯輪椅車體下行，在此過程中，被支撐點在大車輪1上的相對位置不變；圖11所示是大車輪1繞支撐點轉(zhuǎn)動使人力爬樓梯輪椅車體下行至大車輪1上的被支撐點，與大車輪1的投影和爬樓梯踏板31上圓弧形投影交點的位置重合時，處于人力爬樓梯輪椅車體的支撐體轉(zhuǎn)移的臨界，再給予外力作用，人力爬樓梯輪椅車體的支撐體就由大車輪1變?yōu)榕罉翘萏ぐ?1，同時被支撐點也由大車輪1上與梯步支撐點的對應點轉(zhuǎn)移至爬樓梯踏板31上與梯步支撐點的對應點，同時被支撐點也由大車輪1上與梯步支撐點的對應點轉(zhuǎn)移至爬樓梯踏板31上與梯步支撐點的對應點，在外力的作用下爬樓梯踏板31將繞支撐點作逆時針轉(zhuǎn)動，爬樓梯踏板31的轉(zhuǎn)軸32隨之轉(zhuǎn)動而下行，從而輪椅本體也下行，如圖12所示，在此過程中，被支撐點在爬樓梯踏板31上的相對位置不變，直到大車輪1下降到與下一個梯步的平面接觸，如圖13所示，支撐體再次轉(zhuǎn)移為大車輪1，再稍微運動爬樓梯踏板31在重力的作用下順時針轉(zhuǎn)動，自動復位，如圖14所示，至此人力爬樓梯輪椅下完該樓梯梯步，完成一個梯步的下降。如此反復完成整個下樓過程。

作為對上述本發(fā)明人力爬樓梯輪椅的爬樓梯裝置的改進，即“l(fā)”形爬樓梯踏板31安裝在輪椅側(cè)面架的內(nèi)側(cè)，及帶內(nèi)腔呈扇形的爬樓梯踏板31安裝在輪椅側(cè)面架與大車輪1之間的兩種改進，其上下樓梯的實施例與上述實施類似，不再贅述。

本文已對本發(fā)明作了充分描述，在不背離本文提出的發(fā)明精神和范圍情況下，可對本發(fā)明作一些修改和改進，這對一個具有普通技術(shù)水平的人來說是顯而易見的，但均落入本發(fā)明保護范圍。