用于手动车辆的驱动系统的制作方法

专利名称：用于手动车辆的驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于手动车辆的驱动系统和传动系统，具体地，但不排他地，用于手动 操作的车辆，例如，轮椅。本发明也涉及用于这种车辆的靠背的改进。
背景技术：
传统的轮椅以及大多数高性能轮椅是通过使用者直接施加负载于驱动轮或者以 轮缘形式连接到驱动轮上的手柄上来手动驱动。这为使用者提供了极好的灵活性，但操作 位置可能不太舒服，而且可以获得的速度有限，这是因为该设置为了良好的操控性(例如， 驶过地面中的小突起或凹陷处，或者为了避开障碍物而快速改变方向)被设计成产生相对 较大的转矩量。传统轮椅的不足之处在于，使用者不得不非常努力地来操作，以如许多手动 应用所需覆盖轮子的较大距离。传统轮椅设置的另一个问题是，使用者不得不越过车轮移动下臂和手腕，从而如 果飞快地接触会导致擦伤，也可能会擦破衣服。另外，当在户外使用轮椅时，车轮可以将路 上或铺砌路面的脏物和其它污染物直接转移到使用者或使用者的衣服上。已知的现有技术中解决这些问题的方法是，处理改变轮椅以及诸如自行车和三轮 车的类似车辆上的传动装置的问题，以使轮椅更好地适于以较大速度更有效地向前推动使 用者。然而，大多数已知的系统有局限性，这是因为所采用的传动系统受限于高速模式，不 具有用于选择低速/高操控性模式的设备。这种系统也无法使轮椅向后操作，因此这种传 动系统不适合于需要高度操控性的短距离使用，特别不适于使用者在经常需要向前和向后 移动以避开家具的室内使用。现有技术中有一种已知的传动系统，所述系统允许使用者选择性地以高速和高操 控性模式来操作轮椅。该系统在美国专利第5，941，547号中披露，并且包括采用用来施加 动力于传动系统的杆件和用于接合及脱离传动系统的弹簧离合装置的设置。在各动力行程 期间，弹簧紧夹驱动轮主轴以将动力从杆件传递到驱动轮。在杆件的返回行程期间，弹簧脱 离驱动轮主轴，使得驱动轮空转。离合器只在动力行程期间接合驱动轮主轴，而轮子在其它 的所有时间里都可以独立于离合器移动。当需要高度的可操控性时，这种设置允许使用者 使用杆件来沿着向前的方向高速推动轮椅，以及如传统轮椅通过轮缘来推进轮椅。然而，在这种特定的设置解决了在用于高速或高操控性的传动系统之间进行选择 的问题的同时，该传动系统性能很差。这是因为由于弹簧和驱动轮主轴之间具有滑动趋势， 因此弹簧离合器提供给轮子主轴的动力很差。另外，弹簧无法总是松开主轴以提供高操控 性所必需的所需空转运动，或者脱开以使轮椅向后运动。此外，杆件通过电缆连接到安放有离合器的滑轮上。电缆具有集拢和/或拉伸的 趋势，使得施加于每一个轮子上的动力不相等。这种类型的轮椅的额外问题是杆件系统使
4上下椅子变得困难。轮椅的另一个问题是，所述轮椅具有固定的靠背或者可以设定在一些预定位置上 的靠背。如果不能调节靠背以满足轮椅使用者的需求，则这会导致他/她非常不舒服。因此，本发明试图提供一种至少可减轻前述一些问题的用于手动车辆的驱动系统 和/或提供可供选择的系统。

发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于手动车辆的驱动系统，所述驱动系统包 括至少一个输入构件；传动系统，所述传动系统被设置成将输入构件的运动转变成输出 构件的旋转；和包括至少一个驱动构件的锁定机构，用以选择性地将驱动轮锁定到输出构 件上以使其随输出构件旋转。驱动构件设置用于在车辆使用者的控制下从驱动轮未锁定到输出构件上的第一 操作位置到驱动轮锁定到输出构件上的第二操作位置、并返回到第一操作位置的运动。该 驱动系统允许使用者在使用驱动系统推进车辆或使驱动系统脱离驱动轮和用其它方式 (例如，通过轮缘)推进车辆之间进行选择。有利的是，驱动系统可以被设置成在驱动轮被锁定以随输出构件旋转时驱动轮椅 向前。当驱动轮未锁定以随输出构件旋转时，可以由某些其它方式(例如，直接施加动力于 驱动轮上或连接在驱动轮上的边缘上)来驱动轮椅向前或向后。有利的是，至少有一个驱动构件设置成在输出构件和驱动轮中的至少一个的轴向 上具有运动分量。优选地，至少一个驱动构件设置成大体沿输出构件和驱动轮中的至少一 个的轴向移动。有利的是，锁定机构包括用于将至少一个驱动构件偏压到锁定状态下的偏压装 置。优选地，驱动构件通过诸如弹簧的弹性装置被偏压而接合。优选地，锁定机构包括多个 驱动构件，例如，驱动系统可以包括一至四个驱动构件，但也可包括一至六个、或一至十个 驱动构件，或者为任意切实可行的数量。优选地，输出构件包括设置成与驱动构件上的互补构型接合的至少一个构型，也 可以包括设置用于容纳驱动构件的多个构型，例如，在输出构件中形成的多个孔洞。优选地，该驱动构件或每个驱动构件位于壳体内。优选地，该驱动构件或每个驱动 构件设置用于壳体内的滑动运动。驱动构件设置用于大体平行于驱动轮轴线的方向上的滑 动运动，并且被设置成自壳体中延伸出来以连接输出构件和驱动轮。通过连接输出构件和 驱动轮的驱动构件或每个驱动构件在输出构件和驱动轮之间传递驱动。有利地，驱动轮包括轮毂，该驱动构件或各驱动构件被设置成将输出构件连接到 轮毂上，从而锁定驱动轮以使其随输出构件旋转。优选地，该驱动构件或各驱动构件安放在轮毂内。该驱动构件或各驱动构件设置 成可在接合输出构件的第一操作位置和未接合输出构件的第二操作状态之间移动。优选地，锁定机构包括用来在操作位置之间移动至少一个驱动构件的手动操作致
动装置。优选地，该手动操作致动装置位于驱动轮上，例如，在轮毂上。这样是有利的，这是 因为提供对锁定机构很好的接近方式，使得轮椅使用者可以很容易操作轮椅。优选地，该致
5动装置包括操作手柄。该手柄包括凸轮面，所述凸轮面被设置成使得手柄的运动造成该驱 动构件或各驱动构件移动接合或脱离输出构件。优选地，该操作手柄设置用于枢转运动。有利地，传动系统包括离合机构，所述离合机构被设置成当使用者驱动致动至少 一个输入构件时驱动输出构件，而当至少一个输入构件未被驱动致动时，允许在离合机构 和输出构件之间进行相对运动。当输入构件被驱动致动时，驱动轮因此而被驱动，当输入构 件未被驱动致动时，驱动轮空转。使用传动系统时轮椅只可以在向前的方向上推进。传动系 统可防止轮椅向后滚动，因此需要锁定机构以选择性地连接和分离驱动轮与输出构件。这 样做的一个结果是，在上山时，轮椅在动力行程后不会向后滚动。优选地，输入构件包括用 于限制输入构件运动范围的装置。优选地，用于限制输入构件运动范围的该装置包括用于 限制输入构件在动力行程方向上的运动的第一构型。优选地，用于限制输入构件运动范围 的该装置包括用于限制输入构件在返回行程方向上的运动的第二构型。优选地，离合机构包括辊子元件并以同轴方式安装于输出构件上。在一个优选实施例中，输出构件包括其上安装有驱动板(drive plate)的车轴，其 中驱动板被固定以随车轴旋转。有利地，至少一个输入构件设置用于往复运动，驱动系统可以包括多个输入构件。 优选地，每个输入构件设置成驱动单一驱动轮，使得例如，当车辆包括两个输入构件时，两 个驱动轮和两个传动系统用于传递动力给驱动轮。在大多数轮椅的应用中，(多个)输入 构件将手动操作，然而，有些轮椅和其它类型的手动车辆上的(多个)输入构件可以设置成 用脚操作。优选地，至少一个输入构件包括杆件。有利地，至少一个输入构件可以设置成使得所述输入构件可以转动到存储位置而 无需操作传动系统。优选地，该存储位置与轮椅座的水平面大体在一直线上或低于该水平 面。优选地，该输入构件位于轮椅的框架上，输入构件在所述框架上的位置是可调节的。有利地，传动系统包括第一传动元件，例如，第一滑轮，所述第一传动元件被设置 成由输入构件驱动；和第二传动元件，例如，第二滑轮，所述第二传动元件设置用于驱动输 出构件。优选地，在第一和第二滑轮之间通过传动皮带传递驱动，第二滑轮设置成通过离合 装置传递驱动给输出构件。当输入构件被驱动致动时，传动皮带被卷绕在第一滑轮上，从而 导致第二滑轮和输出构件旋转。有利地，传动系统包括用于偏压第二滑轮的旋转的弹性装 置。当输入构件被驱动致动时，将第二滑轮设置成负载弹性装置，当输入构件未被驱动致动 时，弹性装置被设置成负载第二滑轮，使得在输入动作结束时，弹性装置将传动皮带从第一 滑轮上解开并卷回到第二滑轮上，从而将输入构件偏压回其开始位置。优选地，该弹性装置 为弹簧，更优选地为时钟弹簧(clock spring)。有利地，第一和第二滑轮安装于轮椅的框架上，使得所述滑轮的位置是可调节的。 这结合输入构件位置的可调节性能够根据特定使用者的需要而设立传动系统。有利地，驱动系统包括制动系统。优选地，制动系统包括具有安装在输出构件上的 圆盘的盘式制动系统和至少一对卡钳，所述卡钳设置成在使用者通过制动杆进行致动时接 合盘式制动器。根据本发明的另一方面，提供一种包括如上所述的驱动系统的手动车辆。例如，该 驱动系统可以应用于轮椅、自行车、三轮车或多轮车上。有利地，该车辆包括至少一个驱动轮，该驱动轮包括用于将驱动轮连接到车辆上的快速释放机构。有利地，该车辆可以包括可连续调节的靠背。优选地，该靠背可在约三十度的角度 内连续调节。根据本发明的另一方面，提供一种用于手动车辆的传动系统，所述传动系统包括 输入构件、第一和第二传动元件、离合器、和用于在第一和第二传动元件之间传递驱动的柔 性驱动构件，其中输入构件设置成驱动第一传动元件，输出构件设置成由第二传动元件通 过离合器驱动，离合器包括多个辊子元件，所述辊子元件被设置成当输入构件被使用者驱 动致动时驱动输出构件，而当输入构件未被驱动致动时允许输出构件相对于辊子元件旋 转。优选地，第一和第二传动元件包括第一和第二滑轮，柔性驱动构件包括滑轮驱动 皮带。有利地，该传动系统可以包括如上所述的关于驱动系统的传动系统的特征。根据本发明的另一方面，提供一种手动车辆，所述手动车辆包括框架、以可枢转方 式连接到所述框架上的靠背、以及用于锁定靠背相对于框架的角度位置的锁定装置，其中 靠背相对于框架的角度可在范围值内连续调节。在第一实施例中，锁定装置包括设置用于控制靠背方向的螺纹元件。优选地，该螺 纹元件连接在靠背上并设置成接合框架，以设定靠背相对于框架的角度。优选地，该框架包 括设置成容纳该螺纹元件的构型，例如，带有形成于其内的槽缝的靠背。优选地，该螺纹元 件包括锁定元件，例如，锁定螺母。靠背的角度通过螺纹元件、锁定元件和框架构型的相互 作用来确定。有利地，该靠背可以在约30度的角度内进行调节。有利地，该螺纹元件可以从该框架上脱离下来，并且该靠背可以折叠成大体平坦 地抵靠在框架或座位上。在一个可供选择的实施例中，锁定装置包括锁定构件，例如，锁定板，以固定靠背 的方向。锁定构件通过第一枢转元件以可枢转方式连接到该靠背上，并且通过第二枢转元 件以可枢转方式连接到该框架上。有利地，第一枢转元件设置成可相对于该锁定构件以平移或旋转方式移动。优选地，该锁定构件包括第一构型，所述第一构型包括提供锁定功能的下文被称 作锁定部分的第一部分、和具有折叠功能的下文被称作折叠部分并设置成与第一枢转元件 接合的第二部分，其中第一构型被设置成使得当第一枢转元件接合锁定部分时，该靠背相 对于该框架的角度位置是固定的，而当第一枢转元件接合折叠部分时，该靠背可以折叠到 存储位置处。优选地，第一构型大体呈L形。锁定部分包括L形第一构型的第一腿部，折叠部分 包括L形第一构型的第二腿部。优选地，第二腿部比第一腿部长。优选地，第一构型为形成于锁定构件中的槽缝，第一枢转元件设置用于所述槽缝 内的滑动运动。有利地，第二枢转元件相对于锁定构件的平移位置是可调节的。优选地，锁定构件 包括设置成接合第二枢转元件的第二构型，其中锁定构件和框架的相对位置决定了靠背相 对于框架的角度位置。
优选地，第二构型为形成于锁定构件中的槽缝，第二枢转元件设置用于所述槽缝 内的滑动及旋转运动。有利地，锁定装置包括用于固定第二枢转元件相对于锁定构件的平 移位置的装置，从而允许锁定构件绕第二枢转元件旋转。这使得使用者能够选择靠背的角 度位置，并接着固定锁定构件相对于框架的平移位置，以确保当靠背在存储位置和竖直位 置之间移动时，靠背每次都大体返回到相同的角度位置。


现在将只通过实例参照附图描述本发明的实施例，其中相同的标记表示相同特 征，其中图Ia是根据本发明的包括驱动系统的轮椅的侧视图；图Ib是为大于图Ia所示的比例的驱动组件的详图；图Ic是为大于图Ia所示的比例的传动组件的详图；图2a是具有安装于其上的两个驱动系统的轮椅的前截面图；图2b是T形杆的前视图；图3a是为大于图2a所示的比例的传动组件的前截面图；图3b是驱动板的平面图；图3c和图3d是肘节柄(toggle handle)的侧视图和平面图；图4a至图4f显示了用于将传动组件连接到轮椅上的可供选择的设置；图5a至图5d是第一可调节靠背的视图；图6是滑轮的可供选择的设置的截面图；和图7a至图7d是第二可调节靠背的视图。
具体实施例方式图Ia是根据本发明的包括手动驱动系统3的轮椅1的侧视图。轮椅1可以是传 统的或高性能的轮椅，例如，用于比赛或其它运动的轮椅。轮椅1包括框架5、包括可调节靠 背9的座位7、朝向座椅后部的左侧及右侧驱动轮11，13、和朝向前部的两个小脚轮15，17。 驱动系统3设置成彼此独立地驱动左侧和右侧驱动轮11、13，以为车辆的使用者提供最大 的移动性。 驱动系统3对于每个驱动轮11、13包括连接在框架构件下侧的驱动组件19和传 动组件21，传动组件21包括连接在座位7下的轮椅框架下侧的第一副组件23、和安装于驱 动轮的轮毂27中的第二副组件25。用于左驱动轮11的驱动系统3与用于右驱动轮13的驱动系统大体一致。现参考图la、图Ib和图2a说明右驱动轮13的驱动组件。驱动组件3包括框架连 接板29、杆件31、第一滑轮33、具有其上安装有第一凸出部(Iug) 39的凸缘37的轴35、支 承该轴的一对轴承41和支承轴承的壳体43。框架连接板29连接于框架构件的下侧。优选地，框架连接板29焊接在轮椅框架 5上，但可供选择地也可以栓接到所述轮椅框架上。十六个孔45穿过板形成并设置成两个 平行行，每行八个孔。连接板29典型地由铝制成，但也可以由钢或塑料材料制成。壳体43竖直悬挂于框架连接板下。壳体43通过六个螺栓47连接在板上。螺栓47通过连接板29中的六个孔。壳体43相对于板29并因此使相对于轮椅框架5的位置可 以通过松开壳体43、重新定位壳体43和再栓接到板上来调节。壳体43典型地由铝制成，但 也可以由钢或塑料材料制成。壳体43包括两部分上部和下部49、51，并且包括两个凹槽 53以容纳轴承41。壳体也可以包括具有圆形横截面的水平孔55，所述水平孔与凹槽53相 连以容纳轴35。优选地，轴承是滚珠轴承并设置成支承轴35和适应轴的旋转运动。轴35位于壳体内的水平孔55内，并由轴承41支承。固定连接在轴的一端的是具 有纵断面(profiled surface) 33a的第一滑轮33。杆件31以可枢转方式连接到轴的另一 端。凸缘37和杆件31并列且固定连接到轴35。凸缘37垂直于轴的轴线。在平面图中，凸缘37大体为半圆形。凸缘的底部延伸 超过轴35且呈凸出状。第一凸出部39自凸缘朝杆件31垂直突出，并延伸了使杆件31可 以与其接合的距离。杆件31大体为刚性且优选由钢制成。杆件的长度典型地在250_350mm的范围内。 杆件的一端有手柄57和制动杆59。制动杆59通过电缆连接到位于传动组件21中的卡钳 60，并且用于致动轮椅制动机构61。卡钳60被设置成在使用者挤压制动杆59以使轮椅1 的运动停止时夹住制动盘63。在手柄57的相对端，杆件31以可枢转方式连接到轴35。杆件31在垂直平面中可 以相对于轴35旋转过约150度的角度。杆件31具有在向轮椅靠背9枢转时与水平方向呈 约15度的静止位置A(见图Ia和图lb)。第二凸出部65自凸缘37的一侧突出，并且用作 用于杆件的止动件或静止件，因而限定了静止位置A。当杆件31处于静止位置A时，使用者 能以与传统轮椅类似的方式使轮椅1退出。杆件可以从静止位置A远离靠背9 (图Ib顺时针方向)枢转至大体垂直的驱动开 始位置B。杆件将轮椅使用者的推动力转换为轴35以及随后的第一滑轮33的旋转运动。 杆件31的动力行程沿顺时针方向(即，远离使用者)通过约90度。返回行程中杆件31在 传动系统21的时钟弹簧67的偏压作用下沿逆时针方向(即，朝向使用者)旋转过约90度， 并返回到垂直位置以供下一个动力行程之用。第一滑轮33直径为100mm，具有设置用于容纳传动皮带69的纵断面33a。优选 地，传动皮带69是由橡胶或橡胶化合物材料制成的平坦的传动皮带，宽度在20-25mm的范 围内，厚度在l_2mm的范围内。可选择地，例如，传动皮带可以用织物加固。例如，传动皮带 的一部分通过胶粘或使用双面胶带朝着弧形面33a的一端固定到第一滑轮上。皮带67自 固定点沿着弧形面33a行进，另一端连接到传动组件21的第二滑轮71。第三凸出部73自 凸缘37的侧面突出，用于限制第一滑轮33在皮带展开方向的旋转运动。第三凸出部73可 以定位成直接接合第一滑轮33或接合凸缘37。杆件31可以相对于轴35自由旋转。当杆件31沿顺时针方向从静止位置A旋转至 大体垂直的位置B (驱动开始位置)时，杆件31邻接固定连接到凸缘37的第一凸出部39。 杆件31从垂直位置(动力行程)沿顺时针方向进一步旋转会驱动第一凸出部39、凸缘37、 轴35和第一滑轮33沿顺时针方向旋转，这是因为凸缘37和第一滑轮33固定连接在轴35 上。当第一滑轮33沿顺时针方向旋转时，传动皮带69抵抗传动组件21的时钟弹簧67的 偏压作用卷绕在第一滑轮33上。在返回行程期间，时钟弹簧67用于使传动皮带69自第一滑轮33展开、沿逆时针
9方向驱动第一滑轮33、轴35、凸缘37、第一凸出部39和杆件31，直到凸缘37接合第三凸出 部37为止。当凸缘37邻接第三凸出部73时，第一滑轮33、轴35、凸缘37、第一凸出部39 和杆件31沿逆时针方向的旋转停止了，杆件31返回到驱动开始位置B。通过绕轴35沿逆时针方向旋转杆件31，杆件31可以从驱动开始位置B返回到静 止位置A。可选择地，轮椅1可以包括连接到左侧及右侧驱动组件的杆件的棒(见图2b)。这 使得使用者在推动棒75时可大体同时操作两个杆件。通过调节沿棒的点来操纵方向，使用 者在所述点处推动棒以控制施加到每个杆件上的力的大小。现参照图la、图lc、图2a、图3a至3d和图4a至4f说明用于右侧驱动轮的传动组 件21。传动组件21包括安装于轮椅框架5上的第一副组件23，所述第一副组件包括框架 连接板77、悬挂于连接板下支承一对轴承81的壳体79、安装于轴承81内的轴套83、绕着轴 套83安装的单向离合器85、绕着单向离合器85安装并将时钟弹簧67安放于其内的第二滑 轮71、盘形制动系统61和驱动板87。框架连接板77连接处于座位7下面的轮椅框架5，与驱动组件连接板29相似。优 选地，框架连接板77与轮椅框架5焊接，但可供选择地也可以栓接到所述轮椅框架上。壳体79垂直悬挂于框架连接板77下(见图4a_4c)。壳体79通过六个螺栓89连 接在板上。螺栓89通过连接板中的六个孔93。将壳体连接到框架的可供选择的方式在图 4d、图4e和图4f中示出。壳体相对于板77并因此相对于轮椅框架5的位置可以通过松开壳体79、重新定位 壳体和再栓接到板77上来调节。传动组件21的位置受使用者操作轮椅的需求和所需平衡 影响。壳体79典型地由铝制成，但也可以由钢或塑料材料制成。壳体79包括两部分上部 和下部95、97，并且包括用于容纳轴承81的两个凹槽99。壳体79还包括具有圆形横截面 的水平孔103，所述水平孔与凹槽99相连以容纳轴套83。优选地，轴承81是滚珠轴承，并 且设置成支承轴套83和适应轴套83的旋转运动。第二滑轮71的外表面包括有圆周槽71a，所述圆周槽被设置用于容纳直径优选为 IOOmm的传动皮带69。由于第一滑轮33a和第二滑轮中的传动皮带槽71a两者直径均为 100mm，所以驱动系统的传动装置约为1 1。对于不同的传动构造，可以使用不同尺寸的第 一和第二滑轮33、71，或者可以将高速档/低速档的齿轮组装在壳体43中，其中所述齿轮被 设置成由杆件致动。传动皮带69优选地通过双面胶带或胶粘连接到第二滑轮71上，并且在沟槽71a 内多次卷绕滑轮的直径。当杆件31被用来驱动轮椅1时，传动皮带69的拉力使得第二滑 轮71旋转，使皮带69自第二滑轮71展开(如图Ia的顺时针方向)。第二滑轮71的一个侧面包括内径为50mm、外径为80mm的环形槽71b。设置该沟 槽用来容纳时钟弹簧67。时钟弹簧67的一端连接到第二滑轮71，另一端连接到壳体79。 时钟弹簧67抵抗沿展开方向的旋转偏压第二滑轮71，S卩，所述时钟弹簧沿图4b中的逆时针 方向偏压滑轮。轴套83位于壳体中的水平孔103内，并且由轴承81支承且由一对簧环105固定。 单向离合器85绕着轴套83的一端安装。第二滑轮71安装在单向离合器85上。单向离合 器85包括多个辊子元件(未示出)，当第二滑轮71在第一方向上旋转时，所述辊子元件接合轴套83，当所述第二滑轮在第二方向上旋转时，所述辊子元件未接合轴套83。所述构造 使得当第二滑轮71通过杆件31的操作被驱动旋转时(在图Ia的顺时针方向上旋转)，锁 定轴套83以使其随第二滑轮71旋转，当动力行程完成后，滑轮在时钟弹簧67的作用下重 新卷起，杆件31返回到开始位置B时，轴套83相对于第二滑轮71旋转。因此，单向离合器 85在动力行程期间驱动接合轴套83，而在动力行程结束时，轴套83继续在同一方向上旋 转，同时第二滑轮71在时钟弹簧67的作用下开始在相反的方向上旋转。因此，当杆件31 返回到其开始位置B时，轮椅1空转。另一方面，轴套83具有凸缘107。凸缘107具有端面107a，驱动板87与轴套83 以同轴方式连接在凸缘的端面107a上。驱动板87包括直径等于轴套内径的中心孔109、设 置成容纳螺栓113以将板87固定在凸缘107上的四个孔111、以及绕着板的圆周均勻分布 的十六个孔115。驱动板87固定在凸缘107上，使得锁定该驱动板以使其随轴套83旋转。凸缘107也具有环形凹槽117，盘式制动器63安装在所述环形凹槽内。绕着盘式 制动器63安装的卡钳60可以作用于制动器上以使轮椅1慢下来。传动组件21包括接合第一副组件23以将动力从驱动组件19传递到驱动轮13的 第二副组件25。第二副组件25安装在驱动轮13的轮毂27中，并且包括主轴91、用来将主 轴91连接到第一副组件中的轴套83的快速释放机构119、一对轴承121、和用于选择性地 将驱动轮13的旋转锁定到轴套83的旋转的锁定机构123。主轴91安装在该对轴承121上，使得驱动轮13可以绕主轴91旋转。主轴91穿过 驱动板87从轮毂27中延伸出来并进入轴套83中。快速释放机构119包括两个钢球123、安 装在主轴内的设置用于控制球125的径向位置的轴125、连接在轴上的手动操作按钮127、 和在撤走按钮上的压力时使按钮123返回到开始位置的复位弹簧129。当驱动轮13未连接于轮椅1上时，钢球125突出穿过形成于主轴中的孔131。球 125受到复位弹簧129的弹力作用保持在适当的位置处。当驱动轮13连接于轮椅上时，主 轴91位于轴套83内并被推入到适当的位置处。轴套83迫使钢球125缩回主轴91内，从而 压缩复位弹簧129，直到主轴91到达轴套内表面的环形凹槽129为止，其中，复位弹簧129 的弹力迫使球125进入凹槽，从而锁定主轴91相对于轴套83的纵向位置。通过压下按钮127释放主轴91，使得球125可以缩回到主轴内，主轴也可以从轴套 83处移开。锁定机构123包括第一和第二驱动销133、第一和第二驱动销弹簧135和肘节柄 137。每个驱动销133设置成平行于主轴91，并且设置成在延伸穿过轮毂27的镗孔139内 进行滑动运动。每个镗孔139设置成平行于轮毂的轴线，并且具有第一和第二部分139a、 139b，其中第一部分139a的直径大于第二部分139b，从而在连接处限定出肩部。轮毂27被 设置成使得当驱动轮13连接到轮椅时，镗孔的第一部分139a与驱动板87相邻。每个驱动销133是细长的，具有设置用于接合驱动板中的孔115的锥形前端133a 和肩部133b，其中驱动销弹簧135可以作用于肩部133b上。驱动销弹簧135安装在镗孔的 第一部分139a中，并且设置成用于将其各自的驱动销133偏压成与驱动板87接合。肘节 柄137以可枢转方式连接到第一和第二驱动销的尾端133c。肘节柄137包括凸轮面137a， 所述凸轮面用来致动驱动销133并使所述驱动销从与驱动板87接合的第一操作位置(见 图3c)移动到与驱动板87脱离的第二操作位置。当驱动销133接合驱动板时，肘节柄137
11不对驱动销进行加载。当肘节柄137被致动时，所述肘节柄将负载施加到驱动销133上，从 而克服弹簧135朝向驱动板87的偏压，因此驱动销133滑动脱离驱动板并压缩驱动销弹簧 135。驱动轮13由此脱离了驱动系统，并且可以绕着主轴91空转。当肘节柄137返回到其初始位置时，驱动销弹簧135的弹力偏压销133返回到与 驱动板87接合，从而将驱动轮13的旋转锁定到驱动板87。在这种操作状态下，杆件31系 统的致动将转矩施加到驱动轮13上，并且可以向前驱动轮椅1。将驱动轮11、13的旋转锁定到驱动系统3上或从驱动系统3解开的能力对轮椅1 的使用者尤其有用，这是因为驱动系统3是用于越过长距离的向前运动，当驱动系统3接合 时，轮椅1不能向后移动。仅通过使肘节柄137旋转过180度，使用者就能使驱动系统3脱 离，然后，可以以传统方式使用轮缘139驱动轮椅。因此，本发明提供了传统轮椅的充分操 控性，并且提供有使用驱动系统3高速向前运动的优点。可选择地，轴管141可以用来将右传动组件21连接到左传动组件21。轴管141可 以安装于轴承143内的各个轴套83中，并且可以相对于轴套83旋转。轴管141倾斜以容 纳驱动轮11、13之间的任何凸起，或者可供选择地，轴管141在带有壳体79内的凸形孔的 驱动轮11、13之间是直的。轴管141用来支承左侧及右侧传动组件21，和帮助正确地定位 轮椅框架5上的传动组件21，以平衡驱动轮以及杆件31，以用于胳膊过短或过长的人。轴 管141用来支承左侧及右侧传动组件21，和帮助正确地定位轮椅框架5上的传动组件21， 以平衡驱动轮以及杆件31，以用于胳膊过长或过短的人。为清楚起见，现参照单一杆件来说明驱动系统的操作。使用者通过致动肘节柄137接合驱动系统3，以使驱动销133移动至与驱动板87 接合。使用者从轮椅1的坐位绕轴35沿顺时针方向将杆件31从静止位置A旋转过约90 度到驱动位置B，其中杆件31邻接第一凸出部39。然后，使用者用手柄57a保持杆件31并 推动杆件31远离他/她，迫使杆件沿顺时针方向旋转(见图la)。这种设置是有利的，这是 因为推动杆件31所受到反作用力将使用者推向座椅内，由此可以在动力行程期间用靠背9 来支承上半身。使用者大体同时将各杆件31旋转过约90度以完成动力行程。当杆件31在整个动力行程中旋转时，杆件推压第一凸出部39，从而导致凸缘37、 轴35继而是第一滑轮33沿顺时针方向旋转。当第一滑轮33沿顺时针方向旋转时，所述滑 轮将传动皮带69卷绕到第一滑轮33上，从而导致第二滑轮71、单向离合器85、轴套83、盘 式制动器63和驱动板87作为一个单元抵抗时钟弹簧67的偏压沿顺时针方向旋转。由于 驱动销133与驱动板87接合，因此锁定驱动轮13以使其随轴套83旋转，并因此通过轮毂 27将转矩传递到驱动轮13，从而导致驱动轮13旋转。当使用者完成动力行程时，使用者放松他或她的胳膊，或放开杆件31。这使得时钟 弹簧67可在将传动皮带卷绕到第二滑轮71上的方向(逆时针方向)上旋转第二滑轮71， 并且在将传动皮带从第一滑轮33解开的方向(逆时针方向)上旋转第一滑轮33，直到第 一滑轮邻接第三凸出部73为止。这造成轴35沿逆时针方向旋转，因此使得凸缘37和杆件 31返回到驱动开始位置B。当第二滑轮71逆时针旋转时，单向离合器85未接合轴套83，因此，轴套83以空转 方式继续沿顺时针方向旋转。由于每个驱动轮13彼此独立操作，因此实际上对于使用者必须大体同时反复操作两个杆件31，以推进轮椅1沿直线前行。通过杆件31的非一致性操作和制动器的操作来 操纵方向。例如，操作一个制动杆59和反向杆件31来实现急转。为了让使用者停止轮椅的运动，使用者用力拉制动杆59，从而造成卡钳与盘式制 动器63接合。卡钳和盘式制动器63之间的磨擦对轴套83产生制动力，所述制动力通过驱 动销133传到驱动轮13。为了让使用者进行倒转操作，例如，离开桌子或台子，肘节柄137被致动以使驱动 销133移动而与驱动板87脱开，从而使驱动系统3与驱动轮13脱离。然后，使用者可以以 传统方式利用连接于轮上的轮缘来操作轮椅1。轮椅也可以包括连接在框架(见图5a至图5d)上的可连续调节的靠背9。该框架 包括一对支承柄145，所述支承柄大体竖直地自框架伸出，并且每个支承柄145具有形成于 其端部的贯穿槽缝147。靠背包括大体为“ Π ”形的管状构件149，管状构件149具有成形 为更舒适地适应于使用者的弯曲上杆。靠背包括在各个端部的舌状部151，所述舌状部被 设置成配合柄中所形成的槽缝147。每个舌状部151具有延伸穿过其厚度的第一槽缝153。 通过径直延伸横过柄145和舌状部中所形成的第一槽缝153的铰链155，靠背以可枢转方式 连接于各柄上，并因此连接到框架上。每个舌状部151具有形成于舌状部的端部中的通道157，从而限定一对壁部159。 每个壁中形成孔161，并且横杆163位于孔161中以在其中旋转。横杆163具有延伸过其本 体的螺纹孔165，所述螺纹孔被设置用来容纳螺纹元件167。螺纹元件167是细长的，所述 螺纹元件具有连接在其一端的旋钮169和与该旋钮相邻的螺母171。螺纹元件167被拧入 螺纹孔165，所述螺纹元件在螺纹孔内的位置可以通过转动旋钮169进行调节。螺纹元件 167通过旋转横杆163能够相对于靠背9枢转。每个柄145具有连接在其上的托架173。每个托架173均具有带有切入其内的第 二槽缝175的大体竖直的构件173a。为了锁定靠背9于竖直位置，靠背旋转到适当的位置处，螺纹元件167位于托架内 的第二槽缝175内。为了精调靠背的角度，通过转动旋钮169调节螺纹元件167在螺纹孔 165内的位置。靠背9的角度可以在约三十度的角度内调节。因为靠背9的角度由螺纹元 件167在螺纹孔165内的位置来决定，所以本方法提供了一种可连续调节的靠背。如果需要更大范围的角度调节，那么可以修改部件。通过从第二槽缝175内移走螺纹元件167、然后提升靠背离开柄145并绕着铰链 155枢转，靠背9可以折叠成平直状(见图5c)。将会理解在不偏离本发明范围的前提下可以对上述实施例进行变更。例如，可以 通过改变第一和/或第二滑轮的直径或将高速档和低速档组装在壳体内改变驱动系统传 动装置，或者可以改变杆件的长度，还可以改变动力行程的大小。可以采用将人力转化成轴套的旋转而不是杆件输入系统的旋转的方法，例如，其 它类型的往复输入构件。输入构件可以适于用脚而非手进行操作。用于接合驱动板的驱动销的数量可以不同。机构必须包括至少一个驱动销，优选 两个，但也可以使用任意切合实际的数量，例如，在一个至十个驱动销之间。可缩回的驱动 销可以安装于轴套上和安装于轮毂上的驱动板上。可供选择地，可缩回的驱动销可以安装 于驱动板和轮毂之间的壳体中，并且可以设置成使驱动销与驱动板和轮毂两者都接合。
不同于使用手动操作肘节来使驱动销移动接合或离开驱动板，这可以使用适当的 控制系统来做到。驱动系统可以被应用于其它类型的手动车辆，例如，三轮车或其它多轮车，包括那 些体格健全的人使用的车辆。可以使用第二滑轮71的可供选择的设计。例如，可供选择的第二滑轮271(见图 6)除了其本体被设置成使得时钟弹簧67未对准容纳传动皮带69的圆周槽271a之外与第 二滑轮71相似。这是有利的，这是因为这能使一系列滑轮被制成具有包括用来容纳时钟弹 簧67的标准尺寸的凹槽的本体，但却具有用于提供不同传动比(gear ratio)的不同的圆 周槽271a。使用者可以交换滑轮271a以选择所需的传动比。传动系统可以设置成使得整个动力行程通过将驱动杆移动通过介于50与80度之 间的角度来获得。杆件可以设置成使得所述杆件在不使用时可向前折叠。可连续调节的靠背309的第二实施例在图7a至图7d中示出。这种设置可以用作 图5a至图5d所示的设置的可供选择例。靠背309以可枢转方式连接到轮椅框架上。框架 包括一对自框架大体竖直延伸出的支承柄345，且每个支承柄345具有形成于其端部中的 贯穿槽缝347。靠背包括大体呈“ Π，，形的管状构件349，管状构件349具有成形为更舒适 地适应于使用者的弯曲上杆。靠背309包括位于各端部的舌状部351，所述舌状部被设置用 于配合柄中所形成的槽缝347。通过延伸横过柄345的铰链355，靠背309以可枢转方式连 接到各柄345上，并因此至框架上。靠背309包括用于限定角度调整量的止动件352。靠背309包括第一和第二锁定构件310，用来锁定靠背309的位置和用来使能够 以预定角度(例如，士 10度)连续调整靠背相对于轮椅座的角度。每个锁定构件310包含 有包括L形槽缝312和直线型槽缝314的板状构件。每个锁定构件310典型地通过位于L 形槽缝312内的第一枢转销316以可枢转方式连接在靠背的“Π”形管状构件349上。每 个锁定构件310通过位于直线型槽缝314内的第二枢转销318以可枢转方式连接到轮椅框 架上。优选地，第一枢转销316包括螺纹元件。尼龙垫圈位于螺纹元件头部和锁定构件之 间。优选地，第二枢转销318包括螺纹元件，并且在螺纹元件头部和锁定构件之间设置星形 垫圈。L形槽缝312包括提供锁定功能的下文被称作锁定部分312a的第一部分312a、和 提供折叠功能的下文被称作折叠部分312b的第二部分312b。锁定部分312a设置成与折叠 部分312b约成90度。L形槽缝312在锁定构件310中被定向成使折叠部分自水平方向向 下倾斜约20至60度的范围内的角度，优选为约45度。折叠部分312b的长度设置成使得 靠背309能够折叠起来大体平坦地抵靠在轮椅座上。直线型槽缝314优选被设置成大体水 平或与轮椅框架成直线。每个锁定构件310相对于轮椅框架的平移位置是可调节的。第二 枢转销318和直线型槽缝314的相互作用限定了容许的平移运动量。优选地，直线型槽缝 314被定位成使得如果L形槽缝的折叠部分312b延伸，则将平分所述折叠部分。为了将靠背309锁定在适当的位置处，锁定构件310绕着第二枢转销318枢转，以 将第一枢转销316定位于L形槽缝312的锁定部分312a内。锁定构件310的阻力可防止 管状构件349相对于轮椅框架绕着铰链355枢转。为了解开靠背309，锁定构件310枢转，以将第一枢转销316定位于L形槽缝的折叠部分312b内。然后，管状构件349可以相对于轮椅框架绕着铰链355枢转。这使得靠背 309能够在轮椅座上折叠起来。当靠背309折叠时，第一枢转销316沿L形槽缝的折叠部分 312b滑动。为了重新锁定靠背309，靠背309转回到远到锁定构件310所允许的大体竖直 的位置，然后，锁定构件310绕着第二枢转销316枢转，以将第一枢转销316定位于L形槽 缝的锁定部分312a中。通过调节锁定构件310相对于轮椅框架的平移位置，并因此移动第二枢转销318 在直线型槽缝314内的位置，来获得靠背309相对于轮椅座的角度调整。例如，这可以通过 用适当工具拧松螺纹元件、通过向前或向后移动锁定构件310来调节第二枢转销316的位 置、和再次紧固螺纹元件来获得。如果锁定构件310向前移动，则这将导致靠背309和轮椅 座之间的角度减小，而如果向后移动，将导致角度增加。使用者可以选择最舒适的靠背角 度。当设定角度时，使用者每次将靠背从存储位置移动到竖直位置，所述靠背将返回 到大体相同的位置。
权利要求
一种用于手动车辆的驱动系统，所述驱动系统包括至少一个输入构件；传动系统，所述传动系统被设置成将所述输入构件的运动转变成输出构件的旋转；和包括至少一个驱动构件的锁定机构，用以选择性地将驱动轮锁定到所述输出构件上以使其随所述输出构件旋转；其中所述传动系统包括设置成由所述输入构件驱动的第一滑轮；设置为驱动所述输出构件的第二滑轮；用于在所述第一和第二滑轮之间传递驱动的平坦的传动皮带，所述平坦的传动皮带具有固定到第一滑轮的第一端和固定到第二滑轮的第二端，所述传动皮带被配置绕在所述第一滑轮和第二滑轮上；和用来偏压所述第二滑轮的旋转的弹性装置，以卷绕所述平坦的传动皮带在第二滑轮上。
2.根据权利要求1所述的驱动系统，其中所述至少一个驱动构件设置成在所述输出构 件和所述驱动轮中的至少一个的轴向上具有运动分量。
3.根据权利要求1或2所述的驱动系统，其中所述锁定机构包括用来将所述至少一个 驱动构件偏压到锁定状态下的偏压装置。
4.根据前述权利要求1、2或3中任一项所述的驱动系统，其中所述锁定机构包括多个 驱动构件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的驱动系统，其中所述输出构件包括设置成与所述 驱动构件上的互补构型相接合的至少一个构型。
6.根据前述权利要求中任一项所述的驱动系统，其中所述驱动轮包括轮毂，所述至少 一个驱动构件设置成将所述输出构件连接到所述轮毂上，从而锁定所述驱动轮以使其随所 述输出构件旋转。
7.根据权利要求6所述的驱动系统，其中所述至少一个驱动构件被安放在所述轮毂内。
8.根据权利要求7所述的驱动系统，其中所述至少一个驱动构件设置用于所述轮毂内 的滑动运动。
9.根据前述权利要求中任一项所述的驱动系统，其中所述传动系统包括包含有多个辊 子元件的离合机构，所述离合机构被设置成当使用者驱动致动所述至少一个输入构件时驱 动所述输出构件，而当所述至少一个输入构件未被驱动致动时，所述离合机构允许在所述 离合机构和所述输出构件之间进行相对运动。
10.根据前述权利要求中任一项所述的驱动系统，其中所述输出构件包括具有安装于 其上的驱动板的车轴。
11.根据前述权利要求中任一项所述的驱动系统，其中所述至少一个输入构件设置用 于往复运动。
12.根据前述权利要求中任一项所述的驱动系统，包括多个输入构件。
13.根据前述权利要求中任一项所述的驱动系统，其中所述至少一个输入构件包括杆件。
14.根据前述权利要求中任一项所述的驱动系统，其中所述至少一个输入构件旋转到 存储位置而无需操作所述传动系统。
15.根据权利要求14所述的驱动系统，其中所述存储位置与所述轮椅座的水平面大体在一直线上或低于所述水平面。
16.根据前述权利要求中任一项所述的驱动系统，其中所述输入构件位于所述轮椅的 框架上，并且所述输入构件在所述框架上的位置是可调节的。
17.根据前述权利要求中任一项所述的驱动系统，其中所述传动系统包括设置成由所 述输入构件驱动的第一滑轮。
18.根据前述权利要求中任一项所述的驱动系统，包括制动系统。
19.一种包括框架和根据前述权利要求中任一项所述的驱动系统的手动车辆。
20.根据权利要求19所述的车辆，具有至少一个驱动轮，所述驱动轮包括用于将所述 驱动轮连接到所述车辆上的快速释放机构。
全文摘要
一种用于手动车辆的驱动系统，所述驱动系统包括至少一个输入构件；传动系统，所述传动系统被设置成将所述输入构件的运动转变成输出构件的旋转；和包括至少一个驱动构件的锁定机构，用以选择性地将驱动轮锁定到所述输出构件上以使其随所述输出构件旋转；其中所述传动系统包括设置成由所述输入构件驱动的第一滑轮；设置为驱动所述输出构件的第二滑轮；用于在所述第一和第二滑轮之间传递驱动的平坦的传动皮带，所述平坦的传动皮带具有固定到第一滑轮的第一端和固定到第二滑轮的第二端，所述传动皮带被配置绕在所述第一滑轮和第二滑轮上；和用来偏压所述第二滑轮的旋转的弹性装置，以卷绕所述平坦的传动皮带在第二滑轮上。
文档编号A61G5/02GK101947167SQ20101027915
公开日2011年1月19日 申请日期2005年7月8日 优先权日2004年7月16日
发明者安德鲁·拉蒙·布朗 申请人:安德鲁·拉蒙·布朗