專利名稱：一種獨立自助無障礙輪椅的制作方法
技術領域：
本發(fā)明專利是一種全手動純機械式無障礙輪椅，屬一種在平地和樓梯上都能供殘疾人使用的代步無障礙輪椅。
背景技術：
目前市場上殘疾人使用的輪椅多是只能在平地上行走的普通輪椅，部分國內(nèi)外的爬樓梯輪椅多具有昂貴的電氣元件，使得輪椅價格很高，不適合廣大低收入的腿部殘疾人士。低成本輪椅常見類型分為履帶式和輪式。履帶式輪椅只與樓梯尖角處接觸，可靠性不高。輪式輪椅運動比較顛簸，舒適性低。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的輪椅爬樓梯不平穩(wěn)、價格昂貴、可靠性不高、獨立性差的缺陷，本發(fā)明提供一種完全手動且可以獨立、方便、穩(wěn)定地爬樓梯的輪椅，使用者無需任何人的幫助就可以來去自如地在平地、樓梯臺階、斜坡處行走。本發(fā)明專利解決其技術問題所采用的技術方案是獨立自助無障礙輪椅由樓梯攀爬機構、平地運動機構、動力機構、座椅機構和機架構成，座椅機構固定在機架上部中間，樓梯攀爬機構固定在機架下部，平地運動機構固定在機架的前后兩端、動力機構固定在機架上部的兩側(cè)(座椅機構外側(cè))。樓梯攀爬機構由前部向上翹起的機體及分列其下端兩邊的若干個減震柔性動力輪組，裝于動力輪組輪軸上的鏈輪，以及穿過各輪組機構鏈輪的傳動鏈條機構組成，機體固定在機架上。樓梯攀爬機構共有10 14組減震柔性動力輪組，分列于左右兩邊，每邊5 7組，輪組的具體數(shù)量根據(jù)實際需要確定，保證其能夠適應一般樓梯臺階的高度即可。每個減震柔性動力輪組由V字形減震機構，四個兩兩同軸的動力小輪，由上、下加固桿連接的兩塊軸承座連接板，小輪軸，承重軸，以及滑槽輪組成；每兩個動力小輪由一個小輪軸連接，安裝在左右兩塊軸承座連接板兩邊，小輪軸中間安裝有鏈輪、兩端通過軸承固定在軸承座連接板中間，承重軸中間裝有定位鏈條位置的滑槽輪、兩端通過軸承固定在軸承座連接板上部，鏈條穿過滑槽輪的槽卡在傳動鏈輪上，以控制傳動鏈條通過的路徑和位置，從而充分將鏈條上的動力傳遞到動力輪上。V字形減震機構由上、下減震支架，減震彈簧及套于其上端的彈簧角度調(diào)節(jié)塊組成，下減震支架與上減震支架一端通過減震支架軸鉸連、另一端分別連接于減震彈簧的兩端，上減震支架和彈簧角度調(diào)節(jié)塊的上端經(jīng)穿過其中部的緊固栓、與輪椅機架連固，下減震支架下端與軸承座連接面板上邊連固。動力小輪和鏈輪通過鍵和軸肩徑向和軸向安裝在相應的軸上。樓梯攀爬機構是依據(jù)坦克動力機構原理和鏈輪的柔性性能設計樓梯貼合部分的機構和動力系統(tǒng)，輪椅爬樓梯時，通過鏈條帶動輪組機構中輪軸上的鏈輪，從而帶動各個輪組而實現(xiàn)動力傳遞，各柔性動力輪組協(xié)同動作，隨攀爬樓梯的起伏而自動調(diào)整與樓梯臺階的接觸；各個小輪可以與樓梯充分貼合，以達到更大的接觸面積，使可靠性更高，爬樓梯更平穩(wěn)。兩邊的若干個減震柔性動力輪組形成兩列自適應動力傳遞機構和一個自適應傳動底盤，不僅可以通過左右兩邊動力系統(tǒng)的速度差實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，還可以向鏈條的柔性變形和車輪的上下移動提供空間。平地運動機構由安裝在輪椅機架下面前后位置的大輪機構和小輪機構組成；大輪機構包括兩個大輪及其支撐傳動輪軸和大、小鏈輪，分別安裝在輪椅機架后端兩側(cè)，大輪軸上的大鏈輪與輪椅動力機構的左右兩條傳動鏈條卡連、同軸的小鏈輪與動力樓梯攀爬機構的動力鏈條卡連，與樓梯攀爬機構共用鏈傳動動力；小輪機構包括兩個隨動小輪和將其連接在輪椅機架前端兩側(cè)的機體連接件、上擺動臂和下擺動臂，上擺動臂和下擺動臂一端相互鉸鏈、另一端分別連接輪椅機架和隨動小輪，上擺動臂和下擺動臂之間由彈簧拉緊。上擺動臂和下擺動臂的鉸接處為相互配合的、可使下擺動臂可以向后、而不能向前運動(彎曲) 的卡臺式結(jié)構，保證輪椅在平地運動時支撐前端，并在輪椅要爬樓梯的時候能夠自動收起。 兩個小輪通過機體連接件與機架連接時，與垂直方向呈15 30°向前傾斜安裝，保證整個機構功能的實現(xiàn)。動力機構由左右兩組手動機構，以及將它們連接、并向輪椅輸出動力的低速軸構成，每組手動機構包括手輪、椅架支撐板、高速齒輪軸、低速齒輪、軸承，支撐板下部與輪椅機架連接，軸承裝于支撐板上，低速齒輪裝于低速軸的兩端；手輪通過支撐軸承和高速齒輪軸，與低速軸上的低速齒輪嚙合；低速軸中間裝有可沿低速軸左右滑動以實現(xiàn)動力機構兩邊獨立和兩邊一體之間切換的合、分轉(zhuǎn)換軸套，兩端裝有輸出動力的主動鏈輪；主動鏈輪通過鏈條傳動給平地運動大輪，再通過與平地運動大輪同軸的小鏈輪傳動給樓梯攀爬貼合機構的動力鏈條。動力機構按人機工程學的設計要求，通過手輪與齒輪傳動的結(jié)合，實現(xiàn)施力的有效放大，從而為平地運動及樓梯攀爬機構提供充足的動力，降低使用者驅(qū)動輪椅行走時付出的臂力。座椅機構由兩側(cè)上翹形成扶手的座椅主體，底部與座椅主體鉸接的椅背(形成底部支撐點)，連接在椅背的中部和椅面之間、以調(diào)節(jié)椅背和椅面之間角度的緩沖韌帶，座椅支架，以及座椅水平角度調(diào)節(jié)機構組成。座椅機構的座椅靠背與椅面之間的調(diào)節(jié)角度為 95° 104°，通過調(diào)整緩沖韌帶的松緊度來實現(xiàn)，以便于乘坐舒適。座椅水平角度調(diào)節(jié)機構包括固定于座椅主體兩側(cè)扶手下面的導軌、卡于導軌中且可在一定范圍內(nèi)滑動的滑塊、 以及固定于支架上且圓周帶凹槽結(jié)構的槽輪，滑塊的中部與支架鉸連，槽輪與鉸軸同心，滑塊內(nèi)部裝有鎖定彈簧和鎖定齒，鎖定齒下部外露在滑塊下端頭、并自動卡于槽輪圓周的凹槽中，在水平調(diào)節(jié)座椅角度的過程中起到鎖定和緩沖的作用。座椅機構利用人體自身重力， 使輪椅在爬樓梯時，可以自然適時地調(diào)整座椅角度，使座椅上的人處于水平平衡狀態(tài)。同時，根據(jù)人機工程工學原理設計的座椅形狀，以提高使用者乘坐的舒適性。本發(fā)明的有益效果是可解決廣大腿部殘疾人遇到樓梯障礙的問題，可讓使用者在無需他人幫助的情況下自行爬上樓梯。同時保證整體的穩(wěn)定性，并且，全機械的設計可以大大降低輪椅的造價，適用于中低端市場。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明主視示意圖；圖2是本發(fā)明俯視示意圖； 圖3是本發(fā)明側(cè)視示意圖4是本發(fā)明平底運動機構小輪支撐結(jié)構主視示意圖； 圖5是本發(fā)明平底運動機構小輪支撐結(jié)構右側(cè)視示意圖； 圖6是本發(fā)明平底運動機構小輪支撐結(jié)構左側(cè)視示意圖； 圖7是本發(fā)明樓梯攀爬機軸測示意圖； 圖8是本發(fā)明樓梯攀爬機構局部側(cè)視示意圖； 圖9是本發(fā)明樓梯攀爬機構局部俯視示意圖； 圖10是本發(fā)明樓梯攀爬機構減震柔性動力輪組軸測示意圖； 圖11是本發(fā)明樓梯攀爬機構減震柔性動力輪組局部側(cè)視示意圖； 圖12是本發(fā)明動力機構軸測示意圖； 圖13是本發(fā)明動力機構主視示意圖； 圖14是本發(fā)明座椅機構主視示意圖； 圖15是本發(fā)明座椅機構側(cè)視示意圖； 圖16是本發(fā)明座椅機構滑塊部分局部剖視示意圖。圖17是本發(fā)明動力傳功示意圖
圖中1.座椅，2.手輪，3.機架，4.平地運動大輪，5.大輪軸，6、大輪鏈輪，7、機體連接件，8、上擺動臂，9、下擺動臂，10、小輪，11、動力鏈條，12、上部分機體模塊，13、上減震支架，14、減震彈簧，15、彈簧角度調(diào)節(jié)塊，16、滑槽輪，17、上加固桿，18、軸承座連接板，19、軸承，20、鏈輪，21、動力輪，22、下加固桿，23、小輪軸，24、承重軸，25、下減震支架，26、減震支架軸，27、手輪，28、椅架支撐板，29、高速齒輪軸，30、低速軸，31、合、分轉(zhuǎn)換軸套，32、低速齒輪，33、軸承，34、座椅靠背，35、滑塊，36、支架，37，座椅主體，38、緩沖韌帶，39、鎖定彈簧， 40、鎖定齒，41、槽輪，42、鏈輪，43、鏈條。
具體實施例方式
實施例1 如圖廣圖16所示，該獨立自助無障礙輪椅由樓梯攀爬機構、平地運動機構、 動力機構2、座椅機構1和機架3組成，座椅機構1固定在機架3上部中間，樓梯攀爬機構固定在機架3下部，平地運動機構固定在機架3的前后兩端、動力機構2固定在機架3上部兩外側(cè)。樓梯攀爬機構由前部向上翹起的機體12及分列其下端兩邊的12個減震柔性動力輪組(每邊6組)，裝于動力輪組小輪軸23上的鏈輪20，以及穿過各輪組機構鏈輪20的鏈條機構11組成，機體12固定在機架3上；每個減震柔性動力輪組由V字形減震機構，四個兩兩同軸的動力小輪21，由上、下加固桿17和22連接的兩塊軸承座連接板18，小輪軸23，承重軸24，以及滑槽輪16組成；每兩個動力小輪21由一個小輪軸23連接，安裝在左右兩塊軸承座連接板18兩邊，小輪軸23中間安裝有鏈輪20、兩端通過軸承固定在軸承座連接板 18中間，承重軸M中間裝有定位鏈條位置的滑槽輪16、兩端通過軸承固定在軸承座連接板 18上部，鏈條11穿過滑槽輪16的槽卡在鏈輪20上；V字形減震機構由上、下減震支架25 和13，減震彈簧14及套于其上端的彈簧角度調(diào)節(jié)塊15組成，下減震支架25與上減震支架 13 —端通過減震支架軸沈鉸連、另一端分別連接于減震彈簧14的兩端，上減震支架13和彈簧角度調(diào)節(jié)塊15的上端經(jīng)穿過其中部的緊固栓、與輪椅機架3連固，下減震支架25下端與軸承座連接面板18上邊連固。該機構在起緩沖作用時，將機架的聯(lián)接軸穿過上減震架13和彈簧角度調(diào)節(jié)塊15 的同心圓孔中，由此重力傳遞給彈簧角度調(diào)節(jié)塊15下的減震彈簧14，再傳遞給減震彈簧14 下端鏈接的下減震支架25，下減震支架25下端鏈接承重軸M，再由承重軸M通過兩邊的面板18和小輪軸23將重力傳到動力輪21。該機構在提供動力時，由鏈條11穿過鏈輪20和槽輪16之間的空間，由槽輪16定位，使鏈條11與鏈輪20充分接觸，當鏈條11傳動時，帶動鏈輪20轉(zhuǎn)動，從而通過帶動小輪軸23轉(zhuǎn)動使得動力輪21轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)動力傳遞。平地運動機構安裝在輪椅機架3下面前后位置的大輪機構和小輪機構組成；大輪機構包括兩個大輪4及其支撐傳動輪軸5和大、小鏈輪6，分別安裝在輪椅機架1后端兩側(cè)， 大輪軸上的大鏈輪6與輪椅動力機構的左右兩條傳動鏈條43卡連、同軸的小鏈輪與動力樓梯攀爬機構的動力鏈條11卡連，與減震柔性動力輪組共用鏈傳動動力；小輪機構包括兩個隨動小輪10和將其連接在輪椅機架3前端兩側(cè)的機體連接件7、上擺動臂8和下擺動臂9， 上擺動臂8和下擺動臂9 一端相互鉸鏈、另一端分別連接輪椅機架3和隨動小輪10，上擺動臂8和下擺動臂9之間由彈簧拉緊。上擺動臂8和下擺動臂9的鉸接處為相互配合的、可使下擺動臂9可以向內(nèi)(后)、而不能向外(前)運動(彎曲)的卡臺式結(jié)構，保證輪椅在平地運動時支撐前端，并在輪椅要爬樓梯的時候自動收起(下擺動臂9向內(nèi)彎曲)。兩個小輪10 通過機體連接件7與機架3連接時，機體連接件7與垂直方向呈20°向前傾斜安裝。動力機構由左右兩組手動機構，以及將它們連接、并向輪椅輸出動力的低速軸構成，每組手動機構包括手輪27、椅架支撐板28、高速齒輪軸四、低速軸30、低速齒輪32和軸承33，支撐板觀下部與輪椅機架3連接，軸承33裝于支撐板觀上，低速齒輪32裝于低速軸30的兩端；手輪27通過支撐軸承和高速齒輪軸，與低速軸上的低速齒輪嚙合；低速軸30 中間裝有可沿低速軸左右滑動以實現(xiàn)動力機構兩邊獨立和兩邊一體之間切換的合、分轉(zhuǎn)換軸套31，兩端裝有輸出動力的主動鏈輪42 ；主動鏈輪通過鏈條43傳動給平地運動大輪4， 再通過與平地運動大輪同軸的鏈輪傳動給傳動鏈條11。使用者通過手輪27對機構施加動力，所施動力由手輪傳遞給高速齒輪軸四，再由高速齒輪軸通過齒輪嚙合把動力和運動按比例傳遞到低速齒輪30，通過以上所述手輪-高速齒輪軸以及高速齒輪軸-低速齒輪兩個組合以實現(xiàn)動力的放大效果，之后動力由低速軸傳遞到輪椅的相關傳動部位以滿足其動力需求。合、分轉(zhuǎn)換軸套31在附圖13所示位置時， 左右兩軸分離，滿足轉(zhuǎn)彎及平地運動需要；軸套右移到指定位置時，兩邊嚙合，實現(xiàn)軸統(tǒng)一， 以保證使用者在爬樓梯時能更好地施力，以此通過軸套的位置調(diào)節(jié)實現(xiàn)兩種運動模式的切換。座椅機構由兩側(cè)上翹形成扶手的座椅主體37，底部與座椅主體鉸接的椅背34，連接在椅背的中部和椅面之間、以調(diào)節(jié)椅背和椅面之間角度的緩沖韌帶38，座椅支架36，以及座椅水平角度調(diào)節(jié)機構組成；座椅水平角度調(diào)節(jié)機構包括固定于座椅主體37兩側(cè)扶手下面的導軌、卡于導軌中且可在一定范圍內(nèi)滑動的滑塊35、以及固定于支架36上且圓周帶凹槽結(jié)構的定位槽輪41，滑塊35的中部與支架36鉸連，定位槽輪41與鉸軸同心，滑塊35 內(nèi)部裝有鎖定彈簧39和鎖定齒40，鎖定齒40的下部外露在滑塊下端頭、并自動卡于定位槽輪41圓周的凹槽中。座椅機構的座椅靠背與椅面之間的調(diào)節(jié)角度為95° 104°，水平角度調(diào)節(jié)機構根據(jù)重力自動緩慢調(diào)節(jié)座椅與機架之間的角度。實施例2 如圖廣圖13所示，輪椅結(jié)構與實施例1相同，共有10組減震柔性動力輪組，每邊5組。兩個小輪10通過機體連接件7與機架3連接時，與垂直方向呈15°向前傾斜安裝，保證整個機構功能的實現(xiàn)。實施例3 如圖廣圖13所示，輪椅結(jié)構與實施例1相同，共有14組減震柔性動力輪組，每邊7組。兩個小輪10通過機體連接件7與機架3連接時，與垂直方向呈30°向前傾斜安裝，保證整個機構功能的實現(xiàn)。
權利要求
1.一種獨立自助無障礙輪椅，其特征在于它由座椅機構(1)、機架(3)、動力機構(2)、 樓梯攀爬機構和平地運動機構組成，座椅機構(1)固定在機架(3)上部中間，樓梯攀爬機構固定在機架(3)下部，平地運動機構固定在機架(3)的前后兩端、動力機構(2)固定在機架 (3)上部兩外側(cè)。
2.根據(jù)權利1要求所述的獨立自助無障礙輪椅，其特征在于樓梯攀爬機構由前部向上翹起的機體(12)及分列其下端兩邊的若干組減震柔性動力輪組，裝于動力輪組小輪軸 (23)上的鏈輪(20)，以及穿過各輪組機構鏈輪(20)的傳動鏈條機構(11)組成，機體(12) 固定在機架(3)上。
3.根據(jù)權利2要求所述的獨立自助無障礙輪椅，其特征在于樓梯攀爬機構共有10 14組減震柔性動力輪組，分列于左右兩邊，每邊5 7組。
4.根據(jù)權利2或3要求所述的獨立自助無障礙輪椅，其特征在于每個減震柔性動力輪組由V字形減震機構，四個兩兩同軸的動力小輪(21)，由上、下減震支架(17)和(22)連接的兩塊軸承座連接板(18)，小輪軸(23)，承重軸(24)，以及滑槽輪(16)組成；每兩個動力小輪(21)由一個小輪軸(23)連接，安裝在左右兩塊軸承座連接板(18)兩邊，小輪軸(23)中間安裝有鏈輪(20)、兩端通過軸承固定在軸承座連接板(18)中間，承重軸(24)中間裝有定位鏈條位置的滑槽輪(16)、兩端通過軸承固定在軸承座連接板(18)上部，傳動鏈條(11)穿過滑槽輪(16)的槽卡在鏈輪(20)上；V字形減震機構由上、下減震支架(25)和(13)，減震彈簧(14)及套于其上端的彈簧角度調(diào)節(jié)塊(15)組成，下減震支架(25)與上減震支架(13) 一端通過減震支架軸(26)鉸連、另一端分別連接于減震彈簧(14)的兩端，上減震支架(13) 和彈簧角度調(diào)節(jié)塊(15)的上端經(jīng)穿過其中部的緊固栓、與輪椅機架(3)連固，下減震支架 (25)下端與軸承座連接面板(18)上邊連固。
5.根據(jù)權利1要求所述的獨立自助無障礙輪椅，其特征在于平地運動機構由安裝在輪椅機架(3)下面前后位置的大輪機構和小輪機構組成；大輪機構包括兩個大輪(4)及其支撐傳動輪軸(5)和大、小鏈輪(6)，分別安裝在輪椅機架(1)后端兩側(cè)，大輪軸上的大鏈輪(6)與輪椅動力機構的左右兩條傳動鏈條(43)卡連、同軸的小鏈輪與動力樓梯攀爬機構的動力鏈條(11)卡連，與減震柔性動力輪組共用鏈傳動動力；小輪機構包括兩個隨動小輪(10)和將其連接在輪椅機架(3)前端兩側(cè)的機體連接件(7)、上擺動臂(8)和下擺動臂(9)，上擺動臂(8)和下擺動臂(9)一端相互鉸鏈、另一端分別連接輪椅機架(3)和隨動小輪(10),上擺動臂(8)和下擺動臂(9)之間由彈簧拉緊。
6.根據(jù)權利5要求所述的獨立自助無障礙輪椅，其特征在于平地運動機構，上擺動臂 (8)和下擺動臂(9)的鉸接處為相互配合的、可使下擺動臂(9)可以向后、而不能向前運動的卡臺式結(jié)構，兩個小輪(10)通過機體連接件(7)與機架(3)連接時，與垂直方向呈15 30°向前傾斜安裝。
7.根據(jù)權利1要求所述的獨立自助無障礙輪椅，其特征在于動力機構由左右兩組手動機構，以及將它們連接、并向輪椅底盤輸出動力的低速軸(5)構成，每組手動機構包括手輪(27)、椅架支撐板(28)、高速齒輪軸(29)、低速軸(30)、低速齒輪(32)和軸承(33)，支撐板(28)下部與輪椅機架(3)連接，軸承(33)裝于支撐板(28)上，低速齒輪(32)裝于低速軸(30)的兩端；手輪(27)通過支撐軸承和高速齒輪軸，與低速軸上的低速齒輪嚙合；低速軸(30)中間裝有可沿低速軸左右滑動以實現(xiàn)動力機構兩邊獨立和兩邊一體之間切換的合、分轉(zhuǎn)換軸套(31)，兩端裝有輸出動力的主動鏈輪(42)，主動鏈輪通過鏈條(43)傳動給平地運動大輪(4)，再通過與平地運動大輪同軸的鏈輪傳動給傳動鏈條(11)。
8.根據(jù)權利1要求所述的獨立自助無障礙輪椅，其特征在于座椅機構由兩側(cè)上翹形成扶手的座椅主體(37)，底部與座椅主體鉸接的椅背(34)，連接在椅背的中部和椅面之間、以調(diào)節(jié)椅背和椅面之間角度的緩沖韌帶(38)，座椅支架(36)，以及座椅水平角度調(diào)節(jié)機構組成；座椅水平角度調(diào)節(jié)機構包括固定于座椅主體(37)兩側(cè)扶手下面的導軌、卡于導軌中且可在一定范圍內(nèi)滑動的滑塊(35)、以及固定于支架(36)上且圓周帶凹槽結(jié)構的定位槽輪(41)，滑塊(35)的中部與支架(36)鉸連，定位槽輪(41)與鉸軸同心，滑塊(35)內(nèi)部裝有鎖定彈簧(39)和鎖定齒(40)，鎖定齒(40)的下部外露在滑塊下端頭、并自動卡于定位槽輪(41)圓周的凹槽中。
9.根據(jù)權利8要求所述的爬樓梯輪椅，其特征在于座椅機構的座椅靠背與椅面之間的調(diào)節(jié)角度為95° 104°，水平角度調(diào)節(jié)機構根據(jù)重力自動緩慢調(diào)節(jié)座椅角度。
全文摘要
一種完全手動且可以獨立、方便、穩(wěn)定地爬樓梯的獨立自助無障礙輪椅，屬于輪椅技術領域。由樓梯攀爬機構、平地運動機構、動力機構、座椅機構和機架組成，座椅機構固定在機架上部中間，樓梯攀爬機構固定在機架下部，平地運動機構固定在機架的前后兩端、動力機構固定在機架上部兩外側(cè)。樓梯攀爬機構由前部向上翹起的機體及分列其下端兩邊的若干個減震柔性動力輪組，裝于動力輪組小輪軸上的鏈輪，以及穿過各輪組機構鏈輪的鏈條機構組成，機體固定在機架上。本發(fā)明專利優(yōu)點在于使用者無需任何人的幫助就可以來去自如地在平地、樓梯臺階、斜坡處行走。同時該產(chǎn)品的純機械結(jié)構使本發(fā)明成本低廉，適用于中低端市場。
文檔編號A61G5/10GK102188309SQ20111013339
公開日2011年9月21日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權日2011年5月23日
發(fā)明者余振寧, 劉小波, 劉泓濱, 張愛林, 熊坤, 王大海 申請人:昆明理工大學