专利名称：爬楼轮椅的制作方法
技术领域：
本发明涉及特种车辆设计与制造技术领域，具体为一种爬楼轮椅。
背景技术：
在我们的生活中，很多多楼层楼房都没有设置电梯，另外很多地方包括医院、公园、学校、地铁站等公共场所也都存在台阶，这就给老、弱、病、残等需要借助轮椅的特殊人群带来诸多不便。为了解决这些特殊人群上下楼梯和台阶困难的现实问题，目前出现很多爬楼轮椅的方案，现有爬楼轮椅可分为连续式爬楼轮椅和间歇式爬楼轮椅，按其爬楼梯功能实现的原理可分为履带式、轨道式、轮组式和步行式轮椅。中国专利文献CN101703440A 公开的“爬楼轮椅车”是一种履带式爬楼梯轮椅，履带式爬楼梯方案效率高、运动平稳、适用地形范围较广；轨道式和步行式爬楼轮椅也有很多，其中哈尔滨工业大学有一种关于轨道式爬楼梯方案在设计完善之中，日本本田技研工业公司研制的ASIMO步行式机器人也属于这一类型。然而目前存在的研究方案都存在一定的问题
(1)履带式爬楼轮椅重量大、运动不灵活，而且履带易对楼梯造成损坏；
(2)轨道式爬楼轮椅需要独立专用轨道，且系统繁杂，成本较高，占用空间大；
(3)两轮组式轮椅价格昂贵，不适合普通大众消费；
(4)步行式轮椅的控制系统相当复杂，成本高。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种爬楼轮椅，以期提高爬楼轮椅的安全性和可靠性，使行动不便的人群能方便地上下楼梯，扩大他们的活动范围，提高他们的生活质量。本发明采取的技术方案是
一种爬楼轮椅，包括轮椅底架、座椅、行星轮、万向轮、动力源和控制系统，所述座椅设在轮椅底架上，所述行星轮包括行星轮架及设置在行星轮架上的行星轮小轮，所述行星轮为两个，通过行星轮主轴设置在轮椅底架的前方，所述万向轮为两个，设置在轮椅底架的后方，动力源设置在座椅下方，控制系统的位置适合使用者方便操作，其特征是，还包括第一传动装置及第二传动装置，所述控制系统可以控制行星轮在不同的时间产生以下两个不同的动作
一动力源通过所述第一传动装置传递动力到行星轮小轮使行星轮小轮自转； 一动力源通过所述第二传动装置传递动力到行星轮使行星轮绕行星轮主轴公转。进一步，所述第一传动装置包括齿轮减速箱，齿轮减速箱与动力源相连接，所述齿轮减速箱包括减速箱第一轴、减速箱第二轴、蜗杆、蜗轮、小齿轮和滑移齿轮，其中，蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮与小齿轮固定在减速箱第一轴上，滑移齿轮设置在减速箱第二轴上，滑移齿轮能在减速箱第二轴上移动，实现与小齿轮的啮合与分离，所述减速箱第二轴与所述行星轮主轴同轴。
进一步，在所述齿轮减速箱内设有弹簧，弹簧的一端固定在齿轮减速箱内，弹簧的另一端设置在滑移齿轮上，弹簧的弹力使滑移齿轮位于与小齿轮相啮合的位置，所述控制系统包括设置在齿轮减速箱上的离合装置，通过所述离合装置调节弹簧的变形使滑移齿轮与小齿轮实现啮合与分离。进一步，所述第二传动装置包括链轮减速箱、设置在链轮减速箱上的主动链轮和链条以及设置在行星轮上的从动链轮，所述链轮减速箱与所述动力源相连接，所述链条安装在主动链轮和从动链轮上。进一步，在所述座椅下方设置直线推杆电机和座椅调整连杆，直线推杆电机能推动座椅调整连杆以调节座椅的倾斜度。进一步，所述直线推杆电机设置在所述座椅下方的一侧，在座椅下方的另一侧设置辅助支撑，所述辅助支撑包括有自锁功能的气弹簧。进一步，在所述轮椅底架的后方靠近万向轮的位置设置一对引导轮，所述引导轮跟地面的倾斜度与楼梯的倾斜度相同，当爬楼轮椅在地面水平移动时，所述引导轮不与地面接触，当爬楼轮椅爬楼梯时，所述引导轮与楼梯接触以弓I导所述万向轮在楼梯上滚动。进一步，所述行星轮包括固定设置在行星轮架上的中心齿轮和过渡齿轮，所述中心齿轮与所述行星轮主轴同轴，并与过渡齿轮啮合，所述过渡齿轮与所述行星轮小轮上设置的行星轮小齿轮相啮合。进一步，所述行星轮为三星轮，所述三星轮每转动120度爬一级楼梯台阶。本发明爬楼轮椅的积极效果是
利用行星轮和链传动结合实现爬楼梯功能，解决了以前只用轮组爬楼时受地面附着系数、行星轮直径等因素的限制；同时采用可调整式座椅，根据楼梯的斜度控制直线推杆电机来调整座椅位置使座椅始终保持水平，提高了轮椅爬楼梯时的稳定性和安全性。
附图1是本发明爬楼轮椅的立体结构示意图； 附图2是附图1中轮椅的部分结构示意附图3是齿轮传动部分的原理示意附图4是三星轮的主视附图5是三星轮的俯视附图6是附图5中A-A剖视附图7是附图5中B-B剖视附图8是齿轮变速箱内部结构示意附图9是操作离合器后齿轮变速箱的内部结构示意图。附图中的标号分别为
1.推车手把； 2.座椅底架； 3.座椅支架； 4.电池；5.万向轮；6.气弹簧；
7.座椅调整连杆；8.引导轮；9.直线推杆电机；
10.步进电动机；11.链轮减速箱；12.主动链轮； 13.离合装置；14.从动链轮； 15.行星轮小轮；16.行星轮架；17.齿轮减速箱；18.链条； 19.脚踏板； 20.直流电动机；21.小腿护垫； 22.座椅挡板；23.控制器支架；24.控制器； 25.支架锁紧旋钮；26.轮椅扶手； 27.垫；
28.靠背；29.蜗杆；30.蜗轮；
31.小齿轮； 32.滑移齿轮；33.中心齿轮； 34.过渡齿轮；35.行星轮小齿轮；36.行星轮主轴；
37.连杆；38.连杆；39.辅助支撑；
40.连杆；41.连杆；42.电机座；
43.减速箱连接件；44.减速箱端盖；45.减速箱连接件； 46.座椅支架件；47.座椅支架件；48.座椅支架件； 49.控制器摇杆；50.弹簧；51.减速箱第一轴；
52.减速箱第二轴；53.行星轮； 54.座椅。
具体实施例方式以下结合附图对本发明爬楼轮椅的具体实施方式
作详细说明。为了让本发明易于理解，本说明书中使用了一些方向性用语。需要说明的是，本说明书中所提到的方向性用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“一侧”、“另一侧”等，是参考附图的方向，以坐在轮椅上的使用者为参考对象，使用的方向性用语是用以说明及理解本发明， 而非用以限制本发明的保护范围。参见附图1、2，一种爬楼轮椅，包括现有的轮椅共有的推车把手1、脚踏板19等，还包括轮椅底架2、座椅M、行星轮53、万向轮5、动力源和控制系统，座椅M包括小腿护垫 21、座椅挡板22、轮椅扶手沈、垫27和靠背观，所述座椅M通过座椅支架3设在轮椅底架 2上，座椅支架3由座椅支架件46、座椅支架件47和座椅支架件48构成，行星轮53包括行星轮架16及设置在行星轮架16上的行星轮小轮15，轮椅的前轮为通过行星轮主轴36设置在轮椅底架2的前方的两个行星轮53，轮椅的后轮为设置在轮椅底架2的后方的两个万向轮5，动力源设置在座椅下方，动力源为直流电机20，在座椅M下方安装12V电池4以提供电能。控制系统的位置适合使用者方便操作，包括控制器对，控制器M通过控制器支架23 和支架锁紧旋钮25安装在座椅M前方，或者安装在座椅M的左边或右边；控制器摇杆49 可以调节控制器M的位置，以方便使用者操作。轮椅使用者通过所述控制系统可控制轮椅在地面上行走，动力源通过第一传动装置传递动力到行星轮小轮15使行星轮小轮15自转，行星轮小轮15的转动带动万向轮5的转动，从而使轮椅在地面上行进(参见附图1、2、4、6)。行星轮53包括固定设置在行星轮架 16上的中心齿轮33、过渡齿轮34，中心齿轮33与行星轮主轴36同轴，可直接安装在行星轮主轴36上，中心齿轮33与过渡齿轮34啮合，过渡齿轮34与行星轮小轮15上设置的行星轮小齿轮35相啮合；这样就形成了一组齿轮传动，通过第一传动装置，就可实现在地面行走(参见附图3)。第一传动装置包括齿轮减速箱17，齿轮减速箱17包括减速箱连接件43、 减速箱端盖44、减速箱连接件45，齿轮减速箱17与直流电动机20相连接，齿轮减速箱17 包括减速箱第一轴51、减速箱第二轴52、蜗杆四、蜗轮30、小齿轮31和滑移齿轮32，以及减速箱第一连接件43、减速箱端盖44、减速箱第二连接件45等，在齿轮减速箱17里面，蜗杆四与蜗轮30啮合，蜗轮30与小齿轮31固定在减速箱第一轴51上，滑移齿轮32设置在减速箱第二轴52上，滑移齿轮32可以在减速箱第二轴52上移动实现与小齿轮31的啮合与分离，离合的过程是通过齿轮减速箱17内设置弹簧50 (参见附图8、9)，弹簧50的一端固定在齿轮减速箱17内，弹簧50的另一端设置在滑移齿轮32上，弹簧50的弹力使滑移齿轮32设置在与小齿轮31相啮合的位置，控制系统包括设置在齿轮减速箱17上的离合装置 13，通过离合装置13调节弹簧50的变形使滑移齿轮32与小齿轮31实现啮合与分离。当滑移齿轮32与小齿轮31啮合时，直流电机20转动带动齿轮机构运转使行星轮小轮15转动，使轮椅在地面上行进。参见附图3，当滑移齿轮32与小齿轮31分离时，轮椅停止行进。这时，可以通过控制系统控制第二传动装置传递动力到行星轮53使行星轮53绕行星轮主轴36公转。这样行星轮53就产生整体滚动的动作，来实现上下楼梯。第二传动装置包括链轮减速箱11，所述链轮减速箱11与步进电动机10相连接，步进电机10安装在电机座42上，以及设置在链轮减速箱11上的主动链轮12、链条18和设置在行星轮上的从动链轮14，链条18安装在主动链轮12和从动链轮14上。当步进电动机10通过链轮减速箱11使从动链轮14转动时， 行星轮53绕行星轮主轴36公转，这里采用三星轮(参见附图4、5、6、7)，三个行星轮小轮15 在三星轮架上每120度设置一个，当三星轮转过120度时，完成上升或下降一个楼梯台阶。 这样就实现了轮椅上下楼梯。在上下楼梯时，整个轮椅就产生了一个和楼梯倾斜相同角度的倾斜量，这时万向轮5也跟着上下楼梯，万向轮5与楼梯台阶之间可能产生卡死现象。因此，在轮椅底架的后方靠近万向轮5的位置设置一对引导轮8，引导轮8跟地面的倾斜度与楼梯的倾斜度相同，当爬楼轮椅在地面水平移动时，所述引导轮组不会与地面接触，当爬楼轮椅爬楼梯时，引导轮8与楼梯接触以引导所述万向轮5在楼梯上滚动。从而使万向轮5 不会与楼梯台阶产生卡死现象。参见附图2，在爬楼轮椅上下楼梯时，整个轮椅会产生倾斜，会使使用者产生不安和恐惧心理。在座椅下方设置直线推杆电机9和座椅调整连杆7，座椅调整连杆7由连杆 37、连杆38、连杆40和连杆41组成，直线推杆电机9可以推动座椅调整连杆7以调节座椅的倾斜度。直线推杆电机9设置在所述座椅下方的一侧，另一侧设置辅助支撑39，辅助支撑 39包括有自锁功能的气弹簧6，当座椅达到水平位置时，气弹簧6自锁，完成上下楼梯后，打开气弹簧6再放平座椅，以便轮椅在地面上行进。为了使轮椅更加轻便，轮椅的结构件可采用空心金属管制成，可选用空心钢管或铝管。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种爬楼轮椅，包括轮椅底架O)、座椅64)、行星轮(53)、万向轮(5)、动力源和控制系统，所述座椅(54)设在轮椅底架( 上，所述行星轮(5 包括行星轮架(16)及设置在行星轮架(16)上的行星轮小轮(15)，所述行星轮(5 为两个，通过行星轮主轴(36)设置在轮椅底架O)的前方，所述万向轮( 为两个，设置在轮椅底架O)的后方，动力源设置在座椅(54)下方，控制系统的位置适合使用者方便操作，其特征在于还包括第一传动装置及第二传动装置，所述控制系统可以控制行星轮(5 在不同的时间产生以下两个不同的动作一动力源通过所述第一传动装置传递动力到行星轮小轮(1 使行星轮小轮(15)自转；一动力源通过所述第二传动装置传递动力到行星轮(5 使行星轮(5 绕行星轮主轴 (36)公转。
2.根据权利要求1所述的爬楼轮椅，其特征在于所述第一传动装置包括齿轮减速箱 (17)，齿轮减速箱(17)与动力源相连接，所述齿轮减速箱(17)包括减速箱第一轴(51)、减速箱第二轴(52)、蜗杆( )、蜗轮(30)、小齿轮(31)和滑移齿轮(32)，其中，蜗杆Q9)与蜗轮(30)啮合，蜗轮(30)与小齿轮(31)固定在减速箱第一轴(51)上，滑移齿轮(32)设置在减速箱第二轴(5 上，滑移齿轮(3 能在减速箱第二轴(5 上移动，实现与小齿轮(31)的啮合与分离，所述减速箱第二轴(5 与所述行星轮主轴(36)同轴。
3.根据权利要求2所述的爬楼轮椅，其特征在于在所述齿轮减速箱(17)内设有弹簧(50)，弹簧(50)的一端固定在齿轮减速箱(17)内，弹簧(50)的另一端设置在滑移齿轮(32)上，弹簧(50)的弹力使滑移齿轮(3 位于与小齿轮(31)相啮合的位置，所述控制系统包括设置在齿轮减速箱(17)上的离合装置(13)，通过所述离合装置(1 调节弹簧(50) 的变形使滑移齿轮(32)与小齿轮(31)实现啮合与分离。
4.根据权利要求1所述的爬楼轮椅，其特征在于所述第二传动装置包括链轮减速箱 (11)、设置在链轮减速箱(11)上的主动链轮(1 和链条(18)以及设置在行星轮(53)上的从动链轮(14)，所述链轮减速箱(11)与所述动力源相连接，所述链条(18)安装在主动链轮(12)和从动链轮(14)上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的爬楼轮椅，其特征在于在所述座椅(54)下方设置直线推杆电机(9)和座椅调整连杆(7)，直线推杆电机(9)能推动座椅调整连杆(7)以调节座椅(54)的倾斜度。
6.根据权利要求5所述的爬楼轮椅，其特征在于所述直线推杆电机(9)设置在所述座椅(54)下方的一侧，在座椅(54)下方的另一侧设置辅助支撑(39)，所述辅助支撑(39) 包括有自锁功能的气弹簧(6)。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的爬楼轮椅，其特征在于在所述轮椅底架(2)的后方靠近万向轮( 的位置设置一对引导轮(8)，所述引导轮(8)跟地面的倾斜度与楼梯的倾斜度相同，当爬楼轮椅在地面水平移动时，所述引导轮(8)不与地面接触，当爬楼轮椅爬楼梯时，所述引导轮(8)与楼梯接触以引导所述万向轮( 在楼梯上滚动。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的爬楼轮椅，其特征在于所述行星轮(5 包括固定设置在行星轮架(16)上的中心齿轮(3 和过渡齿轮(34)，所述中心齿轮(3 与所述行星轮主轴(36)同轴，并与过渡齿轮(34)啮合，所述过渡齿轮(34)与所述行星轮小轮(15)上设置的行星轮小齿轮(35)相啮合。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的爬楼轮椅，其特征在于所述行星轮(5 为三星轮，所述三星轮每转动120度爬一级楼梯台阶。
全文摘要
本发明涉及一种爬楼轮椅，包括轮椅底架、座椅、行星轮、万向轮、动力源和控制系统，座椅设在轮椅底架上，行星轮包括行星轮架及设置在行星轮架上的行星轮小轮，行星轮为两个，通过行星轮主轴设置在轮椅底架的前方，万向轮为两个，设置在轮椅底架的后方，动力源设置在座椅下方，控制系统的位置适合使用者方便操作，控制系统可以控制行星轮在不同的时间产生在地面行进和上下楼梯的动作。本发明爬楼轮椅稳定性好、安全性高，省时省力，方便各类行动不便人群使用。
文档编号A61G5/06GK102319154SQ201110234169
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月16日 优先权日2011年8月16日
发明者张江林, 杜伟明 申请人:上海电机学院