专利名称：轮椅上下坡安全装置的制作方法
技术领域：
轮椅上下坡安全装置
本实用新型是关于实现单人操作现有轮椅上下坡的安全保障装 [背景技术]
现在在许多大城市已经为轮椅使用者设置了许多专用坡道，如在 北京有许多过街天桥，地下通道。现在市面上普通轮椅在上坡时缺少 阻止下滑的功能，而轮椅使用者的体力又普遍弱于常人，如果使用轮 椅的人在上坡中途出现体力不支霱要休息时，轮椅就会因无法控制的
下滑而构成不安全因素；还有，普通轮椅在下坡道行驶时，现有的闸 与车轮间的摩擦为线摩擦，如果坡度较大，轮椅制动时，人就会有一 种向前倾的趋势，若操作不当，很可能会摔下坡道，另外现有的闸对 车轮的磨损很大，使车轮的寿命大大降低。这些问题使轮椅的使用者 不能够靠自己的力量独立外出活动。 [实用新型内容]
为了使轮椅的使用者能够独立外出，在不改变现有轮椅结构的基 础上以增加上下坡安全功能附件的形式来提高现有轮椅的使用性能。 上坡时尾轮机构自动被启动，轮椅操作者一旦累了，松开手，轮椅可 以停在坡上，不会下滑。对于斜度比较大的坡道，该套机构还可以防 止轮椅后翻。进入平地后，尾轮机构的单向行进功能自动失灵。 一旦 进入坡地，该套机构自动工作。另外此套装置还可以防止轮椅上坡时
后翻。下坡时，间歇缓速装置可以使轮椅以比较平稳的速度安全的下 到坡下，间歇缓速装置与新型手动闸做成一体，采用这种套限速装置 后，闸对轮椅主轮的磨损更小，制动效果更好。
本实用新型的有益效果是可以使外出时单人操作轮椅安全的上 下坡道，有轮椅的无须更换轮椅，只需安装在现有的轮椅上就可以实 现功能。本装置造价低廉，推广潜力大。 [
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以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 图l本实用新型的上坡安全装置尾车正视图 图2上坡安全装置的内部结构侧视图 图3上坡安全装置的内部结构俯视图 图4上坡安全装置连接体的结构图 图5连接体与轮椅连接处剖视图 图6连接体与上坡装置盒体连接处剖视图 图7游轮三角锁的正视图 图8游轮三角锁的立体圉 图9下坡间歇缓速装置正视图 阁10下坡间歇缓速装置俯视阁
图ll轮椅上下坡安全装置在普通轮椅上的实际安装图 图中l.弹簧杆垫圈，2.尾车盒体，3.尾轮，4.P且挠块，5.平衡棘爪， 6.双棘轮，7.平衡保障块，8.弹簧杆，9.平衡保障块轴，IO.双觫轮 垫圈，ll.尾轮连接套筒，12.平衡棘爪垫圈，13.双棘轮轴，14.平衡棘爪轴，15.坡角控制器，16.车体连接蠊母，17.车体连接螺钉，18. 车体连接片，19.后车连接套筒，20.后车连接轴，21.销钉，22.垫圈， 23應力球轴承，24.后车支撑板，25.限位片，26.车体连接片，27.稳 定块，28.稳定块连接螺钉，29.稳定块连接蟝母，30.后车支撑板连接 销钉，31.自由轮.32.车体连接片，33.基架杆，34.闭锁杆，35.定杆， 36.滑动推杆，37.自由轮限位杆，38.自由轮杆，39.连接底板，40.车 体连接座，4L主锁垫圈，42.主锁连接垫铁，43.前置推杆，44.闭锁推 片，45.定杆滑动限位片，46.小滚轮闸座，47.传动滚轮，48.传动滚轮 座，49 .动闸齿轮座，50.小齿轮座，51.手柄齿轮座，52.三齿轮控制 手柄，53.对位垫片，54.闸车连接底板，55.手动闸推片，56.手动闸底 板，57.手动闸手柄，S8.手动闸闸皮座，59闸杆，60.金属摩擦滚轮， 61.大齿轮，62.小齿轮，63.小滚轮闸，64下坡安全装置，65上坡安
A站雜
[具体实施方式
〕
轮椅的上坡装置中主要机构有双棘轮机构，自动棘爪离合器，坡 角控制器，游轮三角锁，连接体。
在上坡时，利用棘轮机构运动的单向性来实现轮椅上坡时的只进 不退功能。如图2，为了实现棘轮机构小体积，小转位角下的高强度 承载，同时设计了双棘轮机构。以往的棘轮要具有小转位角就必然要 增加齿数，要实现高强度承载就必然要增加齿厚，这样也就增加了棘 轮的体积和质量，为了实现棘轮机构小体积下的高强度承载和小转位 角，采用一对齿比较厚的棘轮沿轴向错开一定角度布局的双棘轮(6)
来实现棘轮机构的高强度小角度工作。在双棘轮机构中使用的类似L 型的重心在连接轴下的平衡棘爪(5)，由于平衡棘爪(5)和平衡保 障块(9)的孔比连接轴之间直径上大l咖，因此在平地处于平衡状 态时，出于平衡状态的平衡棘爪(5)不与双棘轮(6)接触，只有上 坡时，平衡棘爪和平衡保障块同时回到新的平衡点时，通过牵引线的 带动才可以使棘轮机构工作，而使用两个平衡棘爪(5), —方面可以 实现小转位角，另一方面，当一个平衡棘爪(5)由于机件故障不能 工作了，另--个平衡棘爪(5)仍然可以工作，这样也提高了结构的 可靠性。如图3
为了该套装置能够在轮椅处于坡地或危险时自动发挥作用，采用 了一种新型的自动棘爪离合器，它采用类似不倒翁的平衡失稳自适应 调整原理，称之为平衡式离合器。如图2所示，平衡式离合器的工作 原理是当轮椅上坡时轮椅与尾车盒体(2)上的各轴均处于倾斜状 态，而同样重心在连接轴下的平衡保障块(9)却像不倒翁一样保持 在重力作用下的铅垂位置，这样就会把牵引线拉过来,使平衡棘爪(5) 接触到双棘轮(6)上，致使双棘轮机构单向制动。当进入平地时， 平衡保障块(9)恢复在尾车盒体(2)上的原有相对位置，失去牵引 线牵引的平衡棘爪(5)也恢复到平地时平衡的位置，此时平衡棘爪 (5)就不与双棘轮(6)接触，因此轮椅又可前后运动自如了。其整 体结构如图2，图3所示。
图2中看到的勾住牵引线的装置是坡角控制器(15),它是一个 穿过盒体的一根U型偏心转轴，与牵引线接触，可带动牵引线摆动。
设置它的目的是为了使轮椅适应不同的坡度，它可以调整自动防退装 置进入工作的最小坡度，控制的范围是零度到三十度,。控制的基本
方法是通过转动坡角控制器(15)相对于尾车盒体(2)的角度，U 型的偏心转轴使控制牵引线从平衡棘爪(5)到平衡保障块(9)的相 对长度发生改变。由于使用了坡角控制器U5),即使平衡觫爪(5) 的加工精度未达到要求，也可以通过调整坡角控制器(15)适应不同 的坡度，它属于适应性控制机构。
考虑到该套止退装置与轮椅的可分离性和内部防尘，把该套机构 装入盒中，在外部设置连接体与原有轮椅相连。其连接体结构團如图 4所示。两片成直角的钢片互相垂直的连接在连接套筒上，钢片上连 接着半圆形的套圈，以卡住轮椅尾部两个相互垂直的连接轴，使上坡
安全装置与现在市面上出售的轮椅可以方便的连接在一起。为了应对 上坡道时路面上可能出现的小石块或坡道不平，如圉5,在连接体的 后车连接轴(20)中间，沿垂直方向由推力球轴承(23)把连接体与 尾车盒体(2)相连，实现尾车盒体沿推力球轴承(23)轴向转动， 以保证尾轮(3)中有一个轮在通到障碍物时被抬起了，另一个仍然 可以可靠着地，可靠防止后退。当两个尾轮(3)同时遇到障碍物时, 整个尾车会沿后车连接轴(20)轴向转动，而后车连接轴(20)又套 在后车连接套筒(19)屮，如图6所示，在后车连接轴(20)两边各 有一个销，销又在后车连接套筒(19)的限位槽中滑动，因而后车的 摆动角度可以被连接套筒(19)中特殊的长方形槽限位，保证尾车盒 体(2)与水平面在30°的夹角范围内上下移动，如图6所示。通过弹
簧杆(8)连接外设的弹簧来维持整个后车体的稳定着地。整个连接 杆处的设计不但保证了两个尾轮(3)的可靠着地可靠止退，而且也 可以防止轮椅上坡时后翻。连接体与尾车构成一体，可以安装在现有 市面出售的轮椅上。
为了解决尾轮在平地时的自由转向问题，在上坡自动防止后退 装置后增加了尾轮抬起机构。利用一般安装脚轮的车子转向灵话的特 点，在轮椅霱要拐弯时抬起尾轮(3)，使自由轮(31)即两个脚轮着 地，从而保证轮椅的转向自如。为了方便与实现上述操作，在这套装 置中又增加了--组省力闭锁解镄机构来实现尾轮(3)和自由轮(3D 之间不同时工作，整套机构称之为游轮三角锁。如图7，图8所示。 它的工作原理是当轮椅进入平地需要拐弯时，向后推L型的前置推 杆(43),置使滑动推杆(36)与定杆(35)形成一个向后运动的省 力杠杆，将自由轮杆(38)沿其支点转动，使自由轮(3i)不端向下 压迫地面，迫使尾轮和尾车盒体抬起。继续推动前置推杆使自由轮杆 (38)继续转动，当自由轮杆(38)上的闭锁推片(44)被闭锁杆(34) 上的沟槽卡住时，即形成闭锁，此时闭锁杆(34),自由轮杆(36) 和基架杆(33)构成三角型的稳園的绗架结构，此时轮椅转弯灵活自 如。当轮椅要上坡时，霱要放下尾轮时，则向前拉动前置推杆(43), 此时前置推杆(43)带动滑动推杆(36)向前运动，它们构成L形解 锁杠杆，在滑动推杆(36)上的横向解锁片下压闭锁杆(34)，使闭 锁杆(34)沿转轴向解锁方向转动，最终使闭锁推片(44)与自由轮 杆(36)上的沟槽分离，完成解锁后，尾轮(3)完全着地，继续向
前拉前置推杆(43),则自由轮杆(38)完全收起，此时既是启动轮 椅的上坡自动止退机构。
为了方便轮椅操作者安全的下坡，设计了一套间歇缓速机构来稳 定轮椅下坡的速度，同时设计了一种新的外耗能手动闸，将这两种闸 装在一块底板上构成一个整体。如图9所示。
静摩擦和动摩擦转变的过程中，摩擦力最大，因此利用上述原理 设计的这套间歇缓速机构能控制闸皮动摩擦和静摩擦不断变化，其中 —部分称之为滚轮动闸机构。滚轮动闸机构由传动滚轮(47)，小滚 轮闸座(46)和小滚轮闸(63)组成。下坡时，间歇缓速装置处在工 作状态时，传动滚轮(47)与轮椅主轮接触，轮椅主轮转动，带动传 动滚轮(47)转动，由传动滚轮(47)上偏心的小滚子带动小滚轮闸 座(46)和小滚轮闸(63)在轮椅主轮上产生间歇的摩擦作用，实现 闸皮在静摩擦和动摩擦间可靠的转变，使轮椅的下坡的速度不断减 缓，达到轮椅下坡时以平稳的速度下滑。通过调节三齿轮互锁机构中 与滚轮动闸机构相连的大齿轮的相对位置来调解传动滚轮(47)压迫 轮椅主轮的压力，可以改变轮椅下坡的速度。滚轮动闸机构可以提高 了下坡的安全性。
在间歇缓速装置中，还有一部分镄定机构一三齿轮互锁机构。 它由两个大齿轮(61)和一个小齿轮(62)组成，其中的一个大齿轮 (61)与滚轮动闲机构连接在一起，另一个大齿轮(61)与手柄齿轮 座(51)连接在一起。两个齿轮啮合时，运动方向是相反的，在其中 的一个大齿轮(61)上沿齿向有--个小齿轮(62),它绕着大齿轮(61)
旋转。当滚轮动闸机构进入工作位，小齿轮(62〉陷入两个大齿轮(61)
的啮合区，是三个齿轮无法相互转动，将两个大齿轮(6D以及与之 连接杆状态锁定，使滚轮动闸机构中的传动滚轮(47)接触到轮椅主 轮。轮椅下坡后，将小齿轮(62)拉离两个大齿轮(61)的啮合区， 由于与两个大齿轮连接的杆有弹簧簧力支撑，因而当下齿轮拉离两个 大齿轮的啮合区后，三齿轮互锁结构会回复到自由状态，在自由状态 下，滚轮动闸机构不与轮椅著论接触。三齿轮互锁机构可以通过调节 小齿轮(62)的位置来调节两个大齿轮(61)的锁定角度以控制下坡 的速度。
现有轮椅的手动闱是直接利用金属片与主轮间的线磨擦制动，制 动效果差，轮椅主轮使用寿命短；新设计的手动闸采用金属摩擦滚轮 (60)与轮椅主轮间的滚动摩擦来制动，通过拉动手动闸手柄(57) 使金属摩擦滚轮(60)接触轮椅主轮，将下坡的动能传递到外部的手 动闸闸皮座(58)的闸皮上，以热的形式将动能消耗掉，提高主轮的 使用寿命。增强制动效果。
间歇缓速装置与新型手动阑做成一体组成双保险的下坡安全装 置对轮椅主轮的磨损更小，制动效果更好，轮椅下坡更加安全。如图 9所示。图10可以看出整套闸装置是比较薄的。
图ll可以看出该套轮椅上下坡安全装置在轮椅中的安装位置。
权利要求1.一种轮椅上下坡安全的装置，其特征是它由上坡安全装置和下坡安全装置两大部分组成，是在不改变现有轮椅的基础上安装在轮椅中的附件，轮椅上坡安全装置安装在轮椅的尾部，通过使用内置有双棘轮机构，平衡式离合器，坡角控制器，游轮三角锁的尾车盒体，实现轮椅在上坡的过程中只能向坡上前进而不会回退，上坡后在平地时自由转向；下坡装置安装在轮椅的座椅两侧紧贴主轮，通过使用由滚轮动闸机构，三齿轮互锁机构，金属磨擦滚轮构成一体的闸，实现轮椅在下坡过程中闸体自动缓速，安全缓慢地下坡。
2. 根据权利要求1所述的一种轮椅上下坡安全装置，其特征是轮 椅上坡安全装置中与尾轮(3)连接的双棘轮(6)在结构上采用一对 棘轮在轴向上相互错开一定角度的布局，以实现棘轮的小转位角高强 度承载的能力。
3. 根据权利要求1所述的一种轮椅上下坡安全装置，其特征是轮 椅上坡安全装置中的平衡棘爪(5)和平衡保障块(7)在尾车盒体中 可以自由摆动，在平地时不与双棘轮(6)接触，当在坡地时，平衡 保障块(7)向前摆动，通过拉动牵引绳使平衡觫爪(5)和双觫轮(6) 接触。
4. 根据权利要求1所述的一种轮椅上下坡安全装置，其特征是-轮椅下坡安全装置中，在平地时轮椅自由转向是由游轮三角锁机构控制自由轮的抬起放下来实现，在前置推杆(43)受到向后的推力后，使 闭锁推片(44)嵌入闭锁杆(34)的勾槽中而使闭锁杆(34),自由 轮杆(36)和基架杆(33)构成三角型结构稳國的绗架以实现闭锁； 当前置推杆(43)受到向前的力后，使前置推杆(幼)带动滑动推杆 (36)向前运动以构成L形觯镄杠杆，在滑动推杆(36)上的横向解 锁片下压闭锁杆(34),使闭镄杆(34)沿转轴向解锁方向转动，最 终使闭锁推片(44)与自由轮杆(36)上的沟槽分离，完成解锁。
5.根据权利要求1所述的一种轮椅上下坡安全装置，其特征是轮 椅下坡安全装置中实现陶歇缓速机构和手柄之间的闭锁由三齿轮互 锁的结构来实现的，两个大齿轮(61)分别与三齿轮控制手柄(52) 和动闸齿轮座(49)两个连接杆國定，小齿轮(62)通过手柄齿轮座 (51)与三齿轮控制手柄(52)的大齿,接，并以这个大齿轮为太 阳轮绕其转动，当手柄控制的两个大齿轮到达要求的连接杆角度时， 霈要锁住两个与大齿轮相连的连接杆，此时使小齿轮(62)进入两个 大齿轮(6D的啮合区，这时两个大齿轮因为小齿轮卡住而无法转动, 通过控制小齿轮的在两个大齿轮之间的位置来控制与大齿轮相连的 连接杆镄定角度。
专利摘要本实用新型是一种关于实现单人操作安装在现有轮椅上下坡的安全保障装置，上坡时尾轮机构自动被启动，轮椅操作者一旦累了，松开手，轮椅可以停在坡上，不会下滑。对于斜度比较大的坡道，该套机构还可以防止轮椅后翻。进入平地后，尾轮机构的单向行进功能自动失灵。一旦进入坡地，该套机构自动工作。该套上坡安全装置包括双棘轮机构，平衡式离合器，游轮三角锁。下坡时，间歇缓速装置可以使轮椅以比较平稳的速度安全的下到平地，该套缓速装置包括滚轮动闸机构和三齿轮互锁机构。间歇缓速装置与新型手动闸做成一体组成双保险的下坡安全装置。该套装置对轮椅主轮的磨损更小，制动效果更好。本实用新型可以与现有的轮椅配套使用，无须改变现有轮椅结构，安装在现有轮椅上就可以使用。因此推广性比较大。
文档编号A61G5/00GK201052223SQ200620158368
公开日2008年4月30日 申请日期2006年11月15日 优先权日2006年11月15日
发明者廖康宁 申请人:廖康宁