可变轮式爬楼梯轮椅的制作方法与工艺

本发明涉及一种机械设备领域，尤其涉及一种可变轮式爬楼梯轮椅。

背景技术：
全国老、弱、病、残群体人口众多，对于户外和室内爬楼出行多有不便，对代步工具的需求量日益增大。为了解决这些特殊群体的现实难题，目前国内外已采用了多种形式的可变轮式爬楼梯轮椅，包括手动和电动爬楼轮椅，有履带式、轮组式、轨道式等。中国专利公开号为CN101703440A，名称为电动爬楼轮椅车，其为一种的履带式爬楼轮椅，使用履带运动较平稳，适应地形范围广；中国发明专利申请号201110234169.X，名称为爬楼轮椅，其为一种轮式爬楼轮椅，前轮采用行星轮，后轮采用独轮，通过电机驱动轮椅前端行走，结构简单，运动较为灵活。但是目前的可变轮式爬楼梯轮椅有一些缺陷，比如履带式爬楼轮椅运动不灵活，体积大，笨重，对楼体损坏程度大，不适合普通居民楼道行走；而轮组式结构复杂，价格高，稳定性差；轨道式需要专用轨道，不适用普通消费者；有些依靠星轮式爬楼轮椅需要人推、拉，稳定性差，操作麻烦；有些对于轮椅上下楼梯时椅子的平衡设计存在诸多不现实的缺陷，而使用电机驱动升降机构来调节平衡，虽然可行，但存在着平衡调节反应不灵敏，操作不灵活的缺陷。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种可变轮式爬楼梯轮椅，从而克服现有可变轮式爬楼梯轮椅体积和质量大、操作繁琐、平衡稳定性差的缺点。本发明的另一目的在于提供一种可变轮式爬楼梯轮椅的轮装置，体积小、对楼梯损坏程度小，且能使轮椅运行平稳。为实现上述目的，本发明提供了一种可变轮式爬楼梯轮椅，包括机架、座椅、以及轮系机构，所述的座椅设于所述机架上，所述的轮系机构包括前轮和变形式后轮系统，所述前轮为行星轮，分别设于所述机架前端的两侧，所述变形式后轮系统设于所述机架后端的两侧，其特征在于，所述的变形式后轮系统包括：变形式后轮，其设于驱动轴上，该变形式后轮包括主动轮和从动轮，所述从动轮可相对转动的与所述主动轮连接，所述从动轮可转动的设于所述驱动轴上，所述主动轮固定设于所述驱动轴上，所述主动轮和从动轮分别包括轮毂和环绕设于该轮毂外表面均等分布的三段圆弧，所述从动轮的轮毂内侧上设有调节齿轮；以及非连续齿条带装置，其包括柔性带和多个过渡传动齿轮，所述柔性带上部的内表面设有一定间隔的上楼调节齿条和下楼调节齿条，所述调节齿轮位于所述间隔处并与所述上楼调节齿条和下楼调节齿条相互配合，在所述柔性带前部的内表面设有传动调节齿条；所述多个过渡传动齿轮设于所述机架上并与所述柔性带相互配合，爬楼时，所述上楼调节齿条或下楼调节齿条与所述调节齿轮啮合，带动所述从动轮相对所述主动轮向转动使得所述主动轮和从动轮上的三段圆弧相互重合，在平地行走时，所述上楼调节齿条或下楼调节齿条与所述调节齿轮啮合，带动所述从动轮相对所述主动轮转动使得所述主动轮和从动轮上的三段圆弧相互错开，形成一个圆。优选地，上述技术方案中，在所述主动轮上每段圆弧的两端均设有过渡圆弧段。优选地，上述技术方案中，在所述从动轮毂外侧上设有多个弹珠槽，在所述主动轮毂的一端设有与所述弹珠槽相互配合的多个弹珠件，通过弹珠件和弹珠槽的相互配合将所述主动轮可相对转动的与所述从动轮连接。优选地，上述技术方案中，所述的弹珠件包括弹珠片和弹珠，所述弹珠片设于所述主动轮毂上的容槽内，所述弹珠向该容槽外延伸。优选地，上述技术方案中，所述可变轮式爬楼梯轮椅用动力机构驱动，所述动力机构包括：第一动力机构，所述第一动力机构用以驱动所述座椅的升降以及所述变形式后轮的变形；以及第二动力机构，其与所述驱动轴连接，用以驱动所述轮椅的前后运功。优选地，上述技术方案中，所述平衡调节装置包括：支撑座，其设于所述机架上；载重摇杆，其设于所述座椅的下方，所述载重摇杆的一端与所述支撑座活动连接；升降调节机构，其包括升降齿条和第一齿轮，所述升降齿条上端与所述载重摇杆活动连接，所述升降齿条设于导槽上，所述导槽设于所述机架上，所述第一齿轮与所述升降齿条相互啮合，所述第一齿轮设于第一传动轴上，所述第一传动轴与所述第一动力机构连接。优选地，上述技术方案中，所述传动调节齿条与主动传动齿轮相互啮合，所述主动传动齿轮设于第二传动轴上，所述第二传动轴通过链轮机构与所述第一传动轴连接；所述的过渡传动齿轮为三个，其中两个过渡传动齿轮位于所述柔性带后部内表面的上下端，另一个过渡传动齿轮位于所述柔性带前部内表面。优选地，上述技术方案中，还包括减震器，其设于所述座椅的下表面与载重摇杆之间。优选地，上述技术方案中，在所述的驱动轴上设有棘轮机构。优选地，上述技术方案中，所述的前轮为三行星轮。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：(1)本发明的可变轮式爬楼梯轮椅，采用变形式后轮和行星式前轮的相互配合，可以灵活地实现座椅水平状态的自我平衡调节，提高轮椅的稳定性和安全性，平衡调节反应灵敏，且操作简便，便于操作。(2)本发明采用变形式后轮，该后轮包括主动轮和从动轮，从动轮可相对转动的与所述主动轮连接，爬楼时，主动轮上的三段圆弧与从动轮上的三段圆弧相互重合，重合在一起的圆弧与楼梯接触，驱动轴继续转动，主动轮和从动轮也一起转动，紧邻的圆弧与相邻的楼梯面接触，由此不断循环，实现爬楼功能；在平地行走时，所述主动轮上的三段圆弧与所述从动轮上的三段圆弧相互错开，形成一个圆，驱动轴驱动主动轮和从动轮转动，实现轮椅在平地行驶。通过该变形式后轮，实现轮椅在爬楼运动状态和水平运动状态的自由转换，是轮椅运行更为平稳。(3)在变形式后轮主动轮的圆弧两端设有过渡圆弧段，在爬楼时，从一个楼梯面运动到另一个楼梯面时能更好的过渡，减少爬楼所需的动力，同时使轮椅运行更为平稳。附图说明图1是本发明可变轮式爬楼梯轮椅的机构示意图；图2是轮椅在平地行走时，变形式后轮和非连续性齿条带的结构示意图；图3是变形式后轮的分解图；图4是弹珠片将主动轮和从动轮连接的结构示意图；图5是弹珠片的机构示意图；图6是轮椅在平地行走时，非连续性齿条带的结构示意图。图7是上楼时，变形式后轮和非连续性齿条带的结构示意图；图8是下楼时，非连续性齿条带的结构示意图。具体实施方式下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。如图1至图2所示，根据本发明具体实施方式的一种可变轮式爬楼梯轮椅，包括动力机构1、机架2和设于该机架上的座椅3，还包括：平衡调节装置4，其与座椅3和动力机构1连接，用以调节上下楼时座椅的平衡；以及轮系机构5，其包括：两个前轮51，分别设于机架2前端的两侧，两个前轮51设于第二驱动轴8的两端，该前轮51为三行星轮，三行星轮包括三个沿轴向成120°均布的独立小滚轮，三个小滚轮即可沿第二驱动轴8周转，又可沿各自的小轴自传，且具有一定轴向方向的角度调节，以便实现轮椅行走方向的调节。在机架1的后端两侧分别设有变形式后轮系统，该变形式后轮系统包括：变形式后轮系统52，其设于一驱动轴6上，该变形式后轮包括主动轮521和从动轮522，从动轮522可相对转动的与主动轮521连接，从动轮522通过轴承设于驱动轴6上，当从动轮522受到驱动时，可沿驱动轴6转动，主动轮521通过键固定设于驱动轴6上，在驱动轴6上设于有棘轮机构7，当轮椅爬楼时，需要在楼梯上停车时，通过棘轮机构7使轮椅固定在楼梯上，提高安全性。以及非连续齿条带装置53，其与平衡调节4连接，非连续齿条带装置53设于变形式后轮系统52上，用以控制主动轮521和从动轮522连接点的转换。使轮椅能够在爬楼运动和平地运动之间自由转换。如图2至图5所示，变形式后轮系统52，其设于一驱动轴6上，该变形式后轮包括主动轮521和从动轮522，主动轮521可相对转动的与从动轮522连接，从动轮522可转动的设于驱动轴6上，主动轮521固定设于驱动轴6上，从动轮522包括从动轮毂5221和环绕设于该从动轮毂外表面均等分布的三段圆弧5222，圆弧之间的角度为120°，在每段圆弧5222的外表面设有摩擦材料(例如橡胶)，从动轮毂5221的一端与一调节齿轮54连接，在从动轮毂5221外侧上设有环绕均匀分布有六个弹珠槽5223，弹珠槽5223之间的角度为60°。主动轮521包括主动轮毂5211和环绕设于该主动轮毂外表面均等 分布的三段圆弧5212，圆弧之间的角度为120°，在每段圆弧5212的外表面设有摩擦材料(例如橡胶)，每段圆弧5212的两端均设有过渡圆弧段，在主动轮毂5211的内侧环绕均匀设有与从动轮毂外侧上六个弹珠槽5223相对应的六个容槽5213，容槽5213之间的角度为60°，每个容槽5213内设有与弹珠槽5223相互配合的弹珠件523，该弹珠件523包括弹珠片5231和弹珠5232，弹珠片5231设于主动轮毂5211上的容槽5213内，弹珠5232向该容槽外延伸。从动轮522可相对转动的与主动轮521连接。爬楼时，通过转动调节齿轮54转动，从而带动从动轮522转动，而主动轮521不动，从动轮522的转动，使得将弹簧件523上的弹珠5232滑出从动轮上的弹珠槽5223，待主动轮上的三段圆弧5212与从动轮上的三段圆弧5222相互重合时，调节齿轮54停止转动，由于弹珠片5231的恢复作用，弹珠5232又被弹入从动轮上的弹珠槽5223内，后轮的变形。爬楼时，主动轮521上的三段圆弧5212与从动轮522上的三段圆弧5222相互重合，重合在一起的圆弧与楼梯接触，第一驱动轴6继续转动，主动轮和从动轮也一起转动，紧邻的圆弧与相邻的楼梯面接触，由此不断循环，而前轮为三行星轮，第二驱动轴8的继续转动，行星轮上的小滚轮与楼梯面接触，相邻的小滚轮与相邻楼梯面接触，通过前轮和后轮的相互配合，实现轮椅的爬楼功能。在圆弧表面设有摩擦材料，提高了爬楼时轮椅的安全性。在平地行走时，通过转动调节齿轮54转动，从而带动从动轮522转动，而主动轮521不动，从动轮522的转动，使得将弹簧件523上的弹珠5232滑出从动轮上的弹珠槽5223，主动轮上的三段圆弧5212与从动轮上的三段圆弧5222相互错开，形成一个圆，然后和前轮的小滚轮相互配合，轮椅即可在平地上行走。如图1所示，上述技术方案中，该动力机构1包括：第一动力机构11，其与平衡调节装置4连接，第一动力机构用以驱动座椅3的升降以及变形式后轮系统52的变形；以及第二动力机构12，其与第一驱动轴6和第二驱动轴8连接，用以驱动轮椅的爬楼和在平地运功。如图1所示，上述技术方案中，该平衡调节装置4包括：支撑座41，其 设于机架2上；载重摇杆42，其设于座椅3的下方，其设于座椅3的下表面与载重摇杆42之间设有减震器9，在载重摇杆42的后部分设有摇块44，载重摇杆42的一端与支撑座41铰接；升降调节机构43，其包括升降齿条431和第一齿轮432，升降齿条431顶端与载重摇杆上的摇块44铰接，升降齿条431设于导槽433内，升降齿条431做升降运动时，在导槽433内滑动，导槽433设于机架2上，第一齿轮432设于第一传动轴45上并与升降齿条431相互啮合，第一传动轴45与第一动力机构11连接，当轮椅爬上楼时，第一动力机构11驱动第一传动轴45顺时针转动，带动第一齿轮432转动，带动升降齿条431向上运动，使得座椅3达到水平后停止驱动，即第一动力机构11停止工作。当轮椅爬下楼时，第一动力机构11驱动第一传动轴45逆时针转动，带动第一齿轮432转动，带动升降齿条431向下运动，使得座椅3达到水平后停止驱动，即第一动力机构11停止工作。通过平衡调节装置的调节，在使用时，提高了轮椅爬楼的舒适性和安全性。不必担心从座椅上跌落或发生偏移。如图1和图2所示，上述技术方案中，该非连续齿条带装置53包括：柔性带531，该柔性带上部的内表面设有上楼调节齿条533和下楼调节齿条532，上楼调节齿条533和下楼调节齿条532之间有间隔段，调节齿轮54位于柔性带531中间并设于间隔段处，当轮椅处于平地行走时，调节齿轮54与柔性带531不接触，在柔性带531前部的内表面还设有传动调节齿条536，传动调节齿条536与一主动传动齿轮534相互啮合，主动传动齿轮534设于第二传动轴46上，第二传动轴46通过一链轮机构47与第一传动轴45连接；三个过渡传动齿轮535，其中两个过渡传动齿轮设于机架2上，位于柔性带531后部内表面的上下端，另一个过渡传动齿轮设于机架2上，位于柔性带531前部下方的内表面，即柔性带531内表面的右下方，避免调节齿轮54与柔性带531上没有齿条部分接触。本发明爬楼轮椅工作流程如下：如图7所示，轮椅上楼时，第一传动轴45顺时针转动，通过链轮机构47 带动第二传动轴46顺时针转动，第二传动轴46上的主动传动齿轮534顺时针转，由于主动传动齿轮534和传动调节齿条536啮合，进而带动柔性带531顺时针转动，此时上楼调节齿条533与调节齿轮54啮合，带动调节齿轮54转动，调节齿轮54和从动轮522固连，从动轮522也发生转动，弹珠件523上的弹珠滑出从动轮522上的弹珠槽5223，当从动轮522相对于主动轮521顺时针旋转60°时，调节齿轮54与上楼调节齿条533脱离，第一动力机构11停止工作，升降齿条431也已将座椅3调节到水平位置，而变形式后轮系统52也完成变形，主动轮521和从动轮522的圆弧重叠，开始爬上楼。如图2所示，从上楼到平地运动时，开启第一动力机构11，带动第一传动轴45逆时针转动，进而控制柔性带531逆时针转动，则调节齿轮54也逆时针转动，当从动轮522相对于主动轮521逆时针旋转60°时，调节齿轮54与上楼调节齿条533脱离，调节齿轮54位于上楼调节齿条533和下楼调节齿条532之间的间隔段处，变形式后轮系统52的主动轮521和从动轮522的圆弧相互错开形成一个圆，开始平地运动。如图8所示，下楼梯时，通过第一动力机构11驱动第一传动轴45逆时针转动，柔性带531逆时针转动，此时下楼调节齿条532与调节齿轮54啮合，带动调节齿轮54转动，从动轮522相对于主动轮521逆时针旋转60°时，调节齿轮54与下楼调节齿条532脱离，第一动力机构11停止工作，升降齿条431也已将座椅3调节到水平位置，而变形式后轮系统52也完成变形，主动轮521和从动轮522的圆弧重叠，开始爬下楼。如图2所示，从下楼到平地运动时，开启第一动力机构11，带动柔性带531顺时针转动，从动轮522相对于主动轮521顺时针旋转60°时，调节齿轮54与下楼调节齿条532脱离，调节齿轮54位于上楼调节齿条533和下楼调节齿条532之间的间隔段处，变形式后轮系统52的主动轮521和从动轮522的圆弧相互错开形成一个圆，开始平地运动。前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述 教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。