专利名称：基于重心轮的轮椅水平状态调节机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及轮椅技术领域。特别是涉及一种行驶中的轮椅水平状态进行调节的机构。
背景技术：
为实现有效调节和保持轮椅水平状态实现轮椅平稳上下楼梯的目标，国内外已经有许多解决方案和相应的轮椅产品。例如，履带式的、行星轮式的、曲柄式的、偏心圆式的、 腿脚式的，以及各种混合技术运用的。纵观这些轮椅产品，昂贵、笨重、结构复杂等，大都存在着这样那样的缺陷。发明内容
本发明的目的是为了克服现有爬梯轮椅产品在解决座椅水平调节方案存在的诸多不足，提供一种结构简洁，成本低廉、安全有效且勿需人工干预的自动调节轮椅上下楼梯时水平状态的解决方案。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是基于重心轮的轮椅水平状态调节机构，由重心轮、前后两个曲臂推杆、两条连接线、以及支撑轴构成；重心轮与支撑轴交叉连接，重心轮通过连接线与两个曲臂推杆连接。
所述重心轮由支撑杆、和安装于支撑杆下部的轮子构成；支撑杆的头部有小孔、下部有伸张机构、中部有与支撑轴固定连接的连接部件；小孔固定连接两根连接线的一端； 伸张机构保持足够的弹伸力以使重心轮产生足够的对地面的伸张力，确保在轮椅行进中重心轮在伸张力作用下坚实着地而不出现悬垂；支撑杆下部较重，与支撑轴连接安装后使得重心轮在地面只能做纵向的滚动。
所述曲臂推杆包括前曲臂推杆和后曲臂推杆两个，曲臂推杆由上臂和下臂两段组成，上臂和下臂活动铆接形成上臂的曲臂头、下臂的曲臂尾和上下臂之间的曲臂肘；曲臂头分别活动铆接于轮椅座椅支撑架前后的底部，铆接处可保持上臂一定角度的转动；下臂的适当部位分别活动铆接于轮椅前后支撑架上，铆接后曲臂推杆的上臂和下臂呈弯臂状，铆接处可保持下臂一定角度的转动。
所述连接线有两根，分别从重心轮支撑杆头部的小孔与前后各一的曲臂推杆的适当部位固定连接；连接线在安装连接后使得曲臂推杆与重心轮支撑杆之间保持适当的拉力，并且在拉力增大时曲臂推杆能随之伸长。
所述支撑轴固定安装于轮椅支撑架上，其中部有与重心轮固定连接的连接部件， 支撑轴与重心轮支撑杆连接安装后使得重心轮在地面只能做纵向的滚动。
本发明的调节过程描述如下
本发明要求轮椅的座椅部分支撑架与轮椅的支撑架为活动连接，以满足座椅的前后两部分可以实现上升和下降的调节要求。
本发明的重心轮呈现头轻脚重结构，以使轮椅行进过程中有效保持重心轮垂直向下，进行与轮椅行进方向一致的地面滚动。因此，在轮椅做水平行驶时，重心轮只是做空载状态的滚动。在重心轮与曲臂之间连接线的拉力调节适当条件下，即便轮椅行驶的路面有较小的坡度时，重心轮仍然基本保持做空载状态的滚动，即是说，轮椅在水平路面行驶，或者在坡度较小的路面行驶时，重心轮并不对轮椅水平状态产生明显的调节作用。
本发明的重心轮具有根据地面高度变化自动伸张和收缩的能力，以保证在行进中遇到坡度路面轮椅发生倾斜时重心轮不但有效保持垂直向下，还能自动调整重心轮的长度以确保重心轮在支撑杆伸张力作用下坚实着地而不出现悬垂。同时重心轮的伸缩能力对轮椅水平调节的平滑过渡起到帮助作用。
当轮椅做上坡或爬梯时，前后轮形成前高后低的斜坡。当斜坡的坡度达到一定程度时，重心轮在重力和轮胎摩擦力的作用下其头部向前移动，通过连接线形成对后曲臂推杆朝前的拉力，此拉力促使后曲臂推杆被拉伸变长。后曲臂推杆被拉长结果就是抬高与之连接的座椅后部使座椅面调整到水平状态。重心轮头部向前移动的时机与轮椅爬坡的时机同步，也就是说，座椅后部向上抬高的时机与轮椅爬坡的时机是同步的。重心轮头部向前移动的行程与斜坡的坡度成正比关系，座椅后部的抬高行程也与重心轮头部向前移动的行程成正比关系。
当轮椅做下坡或下楼时，前后轮形成前低后高的斜坡。当斜坡的坡度达到一定程度时，重心轮在重力和轮胎摩擦力的作用下其头部向后移动，通过连接线形成对前曲臂推杆朝后的拉力，此拉力促使前曲臂推杆被拉伸变长。前曲臂推杆被拉长结果就是抬高与之连接的座椅前部使座椅面调整到水平状态。重心轮头部向后移动的时机与轮椅下坡的时机同步，也就是说，座椅前部向上抬高的时机与轮椅下坡的时机是同步的。重心轮头部向后移动的行程与斜坡的坡度成正比关系，座椅前部的抬高行程也与重心轮头部向后移动的行程成正比关系。
本发明的有益效果是
1、本发明实现轮椅上下坡或楼梯时的水平状态调节目标仅采用简单的机械部件， 具有附加重量较少、成本低廉、结构简洁、容易实现的优点。本发明既可应用于普通轮椅也可应用于电动轮椅。
2、本发明调节轮椅水平状态的操作中不依靠和利用任何外加动力的驱动，调节过程完全是由调节机构自动完成，勿需人工干预控制，大大简化了针对水平调节的人工操作复杂性，也大大简化了控制系统针对水平调节设计的复杂性。
3、本发明使得轮椅上下坡和座椅的水平状态调整始终保持同步，座椅的上下调节幅度与轮椅的倾斜程度始终保持正比关系，对轮椅水平状态的调节效果明显和有效，对轮椅上下楼梯时的安全程度的改善效果明显和有效。
4、本发明具有水平调节引起的座椅前后部的上抬和下降过程中平滑过渡的特点， 对上下楼梯的轮椅自身的脉冲型颠簸产生一定程度的缓冲作用，这对轮椅上下楼梯时的乘坐舒适程度的改善效果明显和有效。
5、本发明的结构原理可以拓展应用于其他相关的领域。例如水平调节机器人，港口、码头、车站、工厂、超市、仓库和家庭搬运重物的运载装置，以及医院病人临时移动的运载装置等等。
图1为本发明的组织结构示意图。
图2为本发明调节机构与轮椅安装连接后的情况示意图。
图3为本发明在轮椅爬梯状态下的工作情况示意图。
图4为本发明在轮椅下楼梯状态下的工作情况示意图。
图5为本发明的变异组合情况。
图6为本发明在图5变异情况下轮椅在上楼、下楼时的运行情况示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述。各图示方案仅仅是本发明基本思想的原理刻划，根据本发明的思想所能采用的具体实施方式
并不仅限于此。
如图1所示。图1说明基于重心轮的轮椅水平状态自动调节机构优选的结构方案。本发明基于重心轮的轮椅水平状态自动调节机构由重心轮1、后曲臂推杆21和前曲臂推杆22、连接线31和32、支撑轴4构成。重心轮1与支撑轴4交叉连接，重心轮1通过连接线31与32与后曲臂推杆21和前曲臂推杆22连接。
所述重心轮1由支撑杆11、和安装于支撑杆11下部的轮子12构成。支撑杆11 的头部有小孔13、下部有伸张机构15、中部有与支撑轴4固定连接的连接部件14。小孔13 固定连接两根连接线31和32的一端。伸张机构15保持足够的弹伸力以使重心轮1产生足够的对地面的伸张力，确保在轮椅行进中重心轮1在伸张力作用下坚实着地而不出现悬垂。支撑杆11下部较重，与支撑轴4连接安装后使得重心轮1在地面只能做纵向的滚动。
所述曲臂推杆包括后曲臂推杆21和前曲臂推杆22两个，后曲臂推杆21由上臂 211和下臂212两段组成，上臂211与下臂212活动铆接形成上臂211的曲臂头2111、下臂212的曲臂尾2112和上下臂之间的曲臂肘2113，曲臂头2111分别活动铆接于轮椅座椅支撑架后部的底部，铆接处可保持上臂211—定角度的转动，曲臂尾2112有一小孔2114固定连接各自连接线的一端。下臂212的中间部位2115分别活动铆接于轮椅前后支撑架的适当部位，铆接后后曲臂推杆21的上臂211和下臂212呈弯臂状，铆接处可保持下臂212 一定角度的转动。同样，前曲臂推杆22由上臂221和下臂222两段组成，上臂221和下臂 222活动铆接形成上臂221的曲臂头2211、下臂222的曲臂尾2212和上下臂之间的曲臂肘 2213。曲臂头2211分别活动铆接于轮椅座椅支撑架前部的底部，铆接处可保持上臂221 — 定角度的转动。曲臂尾2212有一小孔2214固定连接各自连接线的一端。下臂222的中间部位2215分别活动铆接于轮椅前后支撑轴4的适当部位，铆接后前曲臂推杆22的上臂221 和下臂222呈弯臂状，铆接处可保持下臂222 —定角度的转动。
所述连接线有连接线31和连接线32两根，连接线31和连接线32分别从重心轮1 支撑杆11头部的小孔13与前后曲臂尾小孔2114和2214固定连接，使得重心轮1与前后两个曲臂21和22形成连接。连接线31和连接线32在安装连接后使得曲臂推杆21和曲臂推杆22与重心轮1支撑杆11之间保持适当的拉力，并且在拉力增大时后曲臂推杆21和前曲臂推杆22能随之伸长。
所述支撑轴4固定安装于轮椅支撑架上，其中部有与重心轮固定连接的连接部件 41，支撑轴4与重心轮1支撑杆11连接安装后使得重心轮轮子12在地面只能做纵向的滚动。
参见图2。本图说明本发明基于重心轮的轮椅水平状态自动调节机构与轮椅安装连接后的情况。
参见图3。本图说明本发明基于重心轮的轮椅水平状态自动调节机构与轮椅安装连接后在轮椅爬梯状态下的工作情况。当轮椅做上坡或爬梯时，前后轮形成前高后低的斜坡。当斜坡的坡度达到一定程度时，重心轮在重力和轮胎摩擦力的合力作用下其头部向前移动，通过连接线形成对后部曲臂推杆朝前的拉力，此拉力促使后部曲臂推杆被拉长。曲臂推杆被拉长结果就是抬高与之连接的座椅后部使座椅面调整到水平状态。
参见图4。本图说明本发明基于重心轮的轮椅水平状态自动调节机构与轮椅安装连接后在轮椅下楼状态下的工作情况。当轮椅做下坡或下楼时，前后轮形成前低后高的斜坡。当斜坡的坡度达到一定程度时，重心轮在重力和轮胎摩擦力的合力作用下其头部向后移动，通过连接线形成对前部曲臂推杆朝后的拉力，此拉力促使前部曲臂推杆被拉长。曲臂推杆被拉长结果就是抬高与之连接的座椅前部使座椅面调整到水平状态。
参见图5。本图说明本发明基于重心轮的轮椅水平状态自动调节机构的变异组合情况。本发明基于重心轮的轮椅水平状态自动调节机构的变异结构不仅限于此。本图中，曲臂推杆有了部分不同的结构，其安装方向和连接线的连接点位置与前述实例发生了改变。 在此结构下，连接线是以曲臂推杆机构的曲臂肘处作为连接点的。
参见图6。本图说明在图5变异结构情况下本发明与轮椅的连接安装情况和轮椅在上楼、下楼时的运行情况。
权利要求
1.基于重心轮的轮椅水平状态调节机构，其特征在于调节机构由重心轮、前后两个曲臂推杆、两条连接线、以及支撑轴构成；重心轮与支撑轴交叉连接，重心轮通过连接线与两个曲臂推杆连接。
2.根据权利要求1所述的基于重心轮的轮椅水平状态调节机构，其特征在于所述重心轮由支撑杆、和安装于支撑杆下部的轮子构成；支撑杆的头部有小孔、下部有伸张机构、中部有与支撑轴固定连接的连接部件；小孔固定连接两根连接线的一端；伸张机构保持足够的弹伸力以使重心轮产生足够的对地面的伸张力，确保在轮椅行进中重心轮在伸张力作用下坚实着地而不出现悬垂；支撑杆下部较重，与支撑轴连接安装后使得重心轮在地面只能做纵向的滚动。
3.根据权利要求1所述的基于重心轮的轮椅水平状态调节机构，其特征在于所述曲臂推杆包括前曲臂推杆和后曲臂推杆两个，曲臂推杆由上臂和下臂两段组成，上臂和下臂活动铆接形成上臂的曲臂头、下臂的曲臂尾和上下臂之间的曲臂肘；曲臂头分别活动铆接于轮椅座椅支撑架前后的底部，铆接处可保持上臂一定角度的转动；下臂的适当部位分别活动铆接于轮椅前后支撑架上，铆接后曲臂推杆的上臂和下臂呈弯臂状，铆接处可保持下臂一定角度的转动。
4.根据权利要求1所述的基于重心轮的轮椅水平状态调节机构，其特征在于所述连接线有两根，分别从重心轮支撑杆头部的小孔与前后各一的曲臂推杆的适当部位固定连接； 连接线在安装连接后使得曲臂推杆与重心轮支撑杆之间保持适当的拉力，并且在拉力增大时曲臂推杆能随之伸长。
5.根据权利要求1所述的基于重心轮的轮椅水平状态调节机构，其特征在于所述支撑轴固定安装于轮椅支撑架上，其中部有与重心轮固定连接的连接部件，支撑轴与重心轮支撑杆连接安装后使得重心轮在地面只能做纵向的滚动。
全文摘要
本发明提供一种轮椅水平状态调节机构。调节机构由重心轮、两个曲臂推杆、两条连接线、以及支撑轴构成。重心轮与支撑轴交叉连接，重心轮通过连接线与两个曲臂推杆连接。本发明在轮椅上下楼时利用重心轮调节机制始终保持重心垂直向下的伸张力，通过头部的移动拉长曲臂推杆以使座椅前部或后部的抬高来调整其水平状态。座椅水平调整与轮椅爬梯或下梯同步，调整幅度与轮椅倾斜程度成正比。本发明采用简单的机械部件实现自动调整，不依靠和利用任何外加动力的驱动，勿需人工干预控制，具有成本低廉、结构简洁、容易实现的优点。
文档编号A61G5/10GK102488596SQ20111036268
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者刘学明, 刘霁中 申请人:刘学明, 刘霁中