专利名称：一种新型轮-履复合式电动轮椅的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型电动轮椅，特别是一种可实现轮式行走与履带行走方式切换且具有爬楼梯功能的新型轮-履复合式电动轮椅。
背景技术：
随着人口老龄化的发展，老年人的绝对数量和占社会总人口的比重越来越大。许多老年人到一定年龄后会出现腿脚力量减弱或行走功能退化，对其在出行和上下楼梯等方面造成困难。从满足这部分老年人的出行和上下楼梯的要求出发，迫切需要开发能够帮助这些老年人出行和上下楼梯的辅助装置或设备。同时考虑老年人的出行和上下楼梯的需要，国内已有一些具有爬楼梯功能的不同电动轮椅结构，包括行星轮式爬楼梯机构、履带式爬楼梯机构和、轮-履复合式爬楼梯机构。其中，轮-履复合式爬楼梯机构通过切换其行走方式来分别实现在平地上的轮式行走和爬楼梯时的履带式行走，在兼顾行走功率消耗和爬楼梯安全性方面具有一定优势。专利申请号为200910154542. 3的发明专利“电动爬楼轮椅车”采用轮-履复合式爬楼梯机构，并且通过一套变姿态机构来实现轮式行走和履带式行走功能的切换，但未考虑在怕楼梯上乘坐者姿态和重心位置调整以及在下楼梯过程中由平台过渡到楼梯时履带式底盘有可能发生的快速翻转问题，影响其在怕楼梯过程中的稳定性。进一步开发适用于家庭使用的具有结构简单实用、操作方便且稳定性高的新型轮-履复合式电动轮椅仍然非常必要。 发明内容
本实用新型所解决的技术问题在于提供一种可实现轮式行走与履带行走方式切换且具有爬楼梯功能的新型轮-履复合式电动轮椅。实现本实用新型目的的技术解决方案为一种新型轮-履复合式电动轮椅，包括第一侧板、第一履带轮、前支撑杆、前轮、第一销轴、第一转板、小齿轮、前轮轴、大齿轮、传动轴、联轴器、主履带、第二履带轮、副履带、第三履带轮、空心轴、长轴、电机座、底板、固定板、后轮、后轮轴、第二转板、第二销轴、后支撑杆、从动轴、第二侧板、第一横板、支架、第一转轴、第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆、第二转轴座、第二转轴、椅子、第三转轴、第三转轴座、第四转轴座、第五转轴座、控制盒、扶手、第四转轴、第五转轴、第四履带轮、电机及减速器、第二横板；第一侧板的数量为两个且对称分布在电动轮椅两侧，该两个第一侧板之间设置两个固定板，每个固定板的两端固连在不同的第一侧板上，所述两个第一侧板的下沿固连底板，上述两个第一侧板与底板、两个固定板一起构成框型结构；电机及减速器的数量为两个且对称分布，其分别固定安装于与底板相固连的两个电机座上，每个电机及减速器的输出轴通过对应的联轴器与对应的传动轴相固连，该传动轴贯穿第一侧板并在电机及减速器的驱动下相对第一侧板转动，传动轴上固连第一履带轮和大齿轮，其中大齿轮位于第一履带轮的外侧；第一转板的数量为两个且对称分布，每个第一转板套在相应的传动轴上并能绕其转动，所述第一转板位于相应的大齿轮的外侧；前轮轴的数量为两个，每个前轮轴贯穿相应的第一转板且能相对其转动，每个前轮轴的一端固定安装有一个小齿轮且该小齿轮与大齿轮相啮合，每个前轮轴的另一端固定套有相应的前轮；前支撑杆的数量为两个，每个前支撑杆的下端均通过对应的第一销轴与对应的第一转板连接，并能拉动对应的第一转板绕相应的传动轴转动，同时该第一转板带动相应的小齿轮绕着大齿轮转动，两个前支撑杆的上端均套在第五转轴上并能相对转动，该第五转轴的两端分别贯穿对应的第五转轴座，所述两个第五转轴座均固连于椅子的底面；支架的数量为两个且对称分布，每个支架的下部均与相应的第一侧板上表面相固连，每个支架的上部均套在第二转轴上并能相对转动，该第二转轴的两端分别贯穿对应的第二转轴座，所述两个第二转轴座均固连于椅子的底面；两个支架之间设置有第一转轴，第一电动伸缩杆的尾部套在第一转轴上且能相对其转动，该第一电动伸缩杆的伸出端套在第四转轴上并能相对其转动，所述第四转轴的两端分别贯穿对应的第四转轴座，所述两个第四转轴座均固连于椅子的底面；长轴贯穿对称分布的两个空心轴并可相对其转动，每个空心轴均先后贯穿与其对应的第二侧板和第一侧板并能相对上述两个侧板转动，每个空心轴上还套有一个第三履带轮，该第三履带轮设置在对应的第二侧板和第一侧板之间且固连在空心轴上；第二履带轮的数量为两个，每个第二履带轮均套在相应空心轴的外侧并与其相固连，所述第二履带轮通过相应的主履带与第一履带轮相啮合；从动轴的数量为两个，每个从动轴均贯穿相应的第二侧板并能相对其转动，每个从动轴的外侧均固连一个第四履带轮，所述第四履带轮通过相应的副履带与相应的第三履带轮相啮合；两个第二侧板之间固定安装第一横板和第二横板，第二电动伸缩杆的尾部套在第一横板中部凸起的支杆上并能相对转动，所述第二电动伸缩杆的伸出端套在第二转轴上并能绕其转动；第二转板的数量为两个且对称分布，每个第二转板均空套在长轴的一端，每个第二转板上均设置一个后轮轴，该`后轮轴上套有相应的后轮并能相对其转动；后支撑杆的数量为两个，每个后支撑杆的下端均通过相应的第二销轴与相应的第二转板连接，每个后支撑杆的上端空套在第三转轴的一端，所述第三转轴的两端分别贯穿对应的第三转轴座，该第三转轴座固连于椅子的靠背反面；椅子的两侧分别固定安装有一个扶手，其中一个扶手上固定安装有对各电机进行控制的控制盒。本实用新型与现有技术相比，其显著优点为1)本实用新型的具有爬楼梯功能的新型电动轮椅在平地和爬楼梯过程中分别采用轮式行走和履带行走两种行走方式，能由乘坐者控制两种行走方式之间的切换且切换机构简单实用且操作方便；2)本实用新型的具有爬楼梯功能的新型电动轮椅在切换为履带行走方式时自动控制椅面倾斜来调整乘坐者的重心高度；在下楼梯时可通过把副履带压在楼梯台阶上来防止底盘发生快速翻转，保证爬楼梯过程安全性和舒适性；3)本实用新型的具有爬楼梯功能的新型电动轮椅地面适用性强，结构紧凑且实用，操作方便可靠，爬楼梯安全性高，发展前景广阔。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
图1为本实用新型一种新型轮-履复合式电动轮椅的三维结构图。图2为本实用新型一种新型轮-履复合式电动轮椅的底盘结构图。图3为本实用新型一种新型轮-履复合式电动轮椅的履带行走结构示意图。
具体实施方式
结合图1，本实用新型的一种新型轮-履复合式电动轮椅，包括第一侧板1、第一履带轮2、前支撑杆3、前轮4、第一销轴5、第一转板6、小齿轮7、前轮轴8、大齿轮9、传动轴10、联轴器11、主履带12、第二履带轮13、副履带14、第三履带轮15、空心轴16、长轴17、电机座18、底板19、固定板20、后轮21、后轮轴22、第二转板23、第二销轴24、后支撑杆25、从动轴26、第二侧板27、第一横板28、支架29、第一转轴30、第一电动伸缩杆31、第二电动伸缩杆32、第二转轴座33、第二转轴34、椅子35、第三转轴36、第三转轴座37、第四转轴座38、第五转轴座39、控制盒40、扶手41、第四转轴42、第五转轴43、第四履带轮44、电机及减速器45、第二横板46 ；第一侧板I的数量为两个且对称分布在电动轮椅两侧，该两个第一侧板I之间设置两个固定板20,每个固定板20的两端固连在不同的第一侧板I上，所述两个第一侧板I的下沿固连底板19，上述两个第一侧板I与底板19、两个固定板20 —起构成框型结构；电机及减速器45的数量为两个且对称分布，其分别固定安装于与底板19相固连的两个电机座18上，每个电机及减速器45的输出轴通过对应的联轴器11与对应的传动轴10相固连，该传动轴10贯穿第一侧板I并在电机及减速器45的驱动下相对第一侧板I转动，传动轴10上固连第一履带轮2和大齿轮9，其中大齿轮9位于第一履带轮2的外侧；第一转板6的数量为两个且对称分布，每个第一转板6套在相应的传动轴10上并能绕其转动，所述第一转板6位于相应的大齿轮9的外侧；前轮轴8的数量为两个，每个前轮轴8贯穿相应的第一转板6且能相对其转动，每个前轮轴8的一端固定安装有一个小齿轮7且该小齿轮7与大齿轮9相啮合，每个前轮轴8的另一端固定套有相应的前轮4 ；前支撑杆3的数量为两个，每个前支撑杆3的下端均通过对应的第一销轴5与对应的第一转板6连接，并能拉动对应的第一转板6绕相应的传动轴10转动，同时该第一转板6带动相应的小齿轮7绕着大齿轮9转动，两个前支撑杆3的上端均套在第五转轴43上并能相对转动，该第五转轴43的两端分别贯穿对应的第五转轴座39，所述两个第五转轴座39均固连于椅子35的底面；支架29的数量为两个且对称分布，每个支架29的下部均与相应的第一侧板I上表面相固连，每个支架29的上部均套在第二转轴34上并能相对转动，该第二转轴34的两端分别贯穿对应的第二转轴座33，所述两个第二转轴座33均固连于椅子35的底面；两个支架29之间设置有第一转轴30，第一电动伸缩杆31的尾部套在第一转轴30上且能相对其转动，该第一电动伸缩杆31的伸出端套在第四转轴42上并能相对其转动，所述第四转轴42的两端分别贯穿对应的第四转轴座38，所述两个第四转轴座38均固连于椅子35的底面；
长轴17贯穿对称分布的两个空心轴16并可相对其转动，每个空心轴16均先后贯穿与其对应的第二侧板27和第一侧板I并能相对上述两个侧板转动，每个空心轴16上还套有一个第三履带轮15，该第三履带轮15设置在对应的第二侧板27和第一侧板I之间且固连在空心轴16上；第二履带轮13的数量为两个，每个第二履带轮13均套在相应空心轴16的外侧并与其相固连，所述第二履带轮13通过相应的主履带12与第一履带轮2相啮合；从动轴26的数量为两个，每个从动轴26均贯穿相应的第二侧板27并能相对其转动，每个从动轴26的外侧均固连一个第四履带轮44，所述第四履带轮44通过相应的副履带14与相应的第三履带轮15相啮合；两个第二侧板27之间固定安装第一横板28和第二横板46，第二电动伸缩杆32的尾部套在第一横板28中部凸起的支杆上并能相对转动，所述第二电动伸缩杆32的伸出端套在第二转轴34上并能绕其转动；第二转板23的数量为两个且对称分布，每个第二转板23均空套在长轴17的一端，每个第二转板23上均设置一个后轮轴22，该后轮轴22上套有相应的后轮21并能相对其转动；后支撑杆25的数量为两个，每个后支撑杆25的下端均通过相应的第二销轴24与相应的第二转板23连接，每个后支撑杆25的上端空套在第三转轴36的一端，所述第三转轴36的两端分别贯穿对应的第三转轴座37，该第三转轴座37固连于椅子35的靠背反面；椅子35的两侧分别固定安装有一个扶手41，其中一个扶手41上固定安装有对各电机进行控制的控制盒40。结合图1、图2和图3，本实用新型的一种新型轮-履复合式电动轮椅可实现轮式行走方式和履带式行走方式的切换，其工作原理如下所述。切换到轮式行走方式的过程与驱动原理结合图1和图2，当电动轮椅为履带式行走方式时，当乘坐者通过控制盒40发出切换指令，第一电动伸缩杆31收缩至最 短，拉动第四转轴42并带动椅子35返回到椅子面保持水平的状态；椅子35在转动过程中通过第五转轴43带动两个前支撑杆3同时向下运动，从而通过对应的第一销轴5推动相应的第一转板6、小齿轮7和前轮4 一起绕相应的前轮轴8向下转动120°，使两个前轮4着地而两个第一履带轮2脱离地面。与此同时，椅子35在转动过程中通过第三转轴36带动两个后支撑杆25同时向上运动，从而通过第二销轴24带动相应的第二转板23和后轮21 —起绕长轴17向下转动90°，使两个第二转板23上的后轮21均着地而两个第二履带轮13脱离地面。当两个前轮4和两个后轮21同时着地后会抬高电动轮椅使得其一对主履带12和一对副履带14脱离地面，此时再由乘坐者通过控制盒40控制每个电机及减速器45转动并通过相应的联轴器11将动力传给相应的传动轴10，从而驱动相应的大齿轮9转动，带动与其啮合的小齿轮7和相应的前轮4 一起转动，从而驱动电动轮椅以轮式行走方式在地面上行进。此时，电动轮椅的转向、前进和后退通过分别控制两个电机及减速器45的输出速度的大小和方向来实现。切换到履带式行走方式的过程与驱动原理当电动轮椅为轮式行走方式时，当乘坐者通过控制盒40发出切换指令，第一电动伸缩杆31伸长至最长，拉动第四转轴42和椅子35转动让乘坐者处于后仰的姿态，为履带式行走方式下的爬楼梯功能做好准备；同时椅子35在转动过程中通过第五转轴43带动两个前支撑杆3同时向上运动,从而通过第一销轴5推动相应的第一转板6、小齿轮7和前轮4一起绕相应的前轮轴8向上转动120°，使前轮4的高度上升直到其脱离地面，而第一履带轮2和主履带12的一端着地。与此同时，椅子35在转动过程中通过第三转轴36带动两个后支撑杆25同时向下运动，从而通过第二销轴24带动相应的第二转板23和后轮21 —起绕长轴17向上转动90°，使每个第二转板23上的后轮21的高度上升直到其脱离地面，而第二履带轮13和主履带12的另一端着地。由此，两个前轮4和两个后轮21均脱离地面，电动轮椅高度下降使得一对主履带12完全接触地面。此时再由乘坐者通过控制盒40控制每个电机及减速器45转动并通过相应的联轴器11将动力传给相应的传动轴10，从而驱动相应的第一履带轮2通过相应的主履带12带动相应的第二履带轮13和相应的第三履带轮15—起转动。由于主履带12与地面完全接触，通过履带与地面的摩擦力驱动电动轮椅以履带行走方式开始爬楼梯，在爬楼梯的过程中通过主履带12与楼梯台阶处的摩擦力和履带外齿受到台阶尖角处的作用力而推动电动轮椅在楼梯上爬行。此外，在爬上楼梯的过程中，通过控制第二电动伸缩杆32的伸出长度来调整副履带14与主履带12的夹角，辅助电动轮椅来爬上楼梯；在下楼梯过程中，同样通过控制第二电动伸缩杆32的伸出长度来调整副履带14与主履带12的夹角，保证其副履带与楼梯台阶的接触状态从而防止电动轮椅在由平台过渡到楼梯这一过程中发生向下翻倒的情况。由此，通过对副履带14姿态的动态控制，来提高电动轮椅在爬上楼梯和下楼梯过程中的平稳性和安全性。电动轮椅的副履带14的姿态调整过程如下当第二电动伸缩杆32根据控制盒40的控制命令来伸长或缩短时，带动与之相连接的第一横板28和副履带14及其传动机构一起绕长轴17转动，从而调整副履带14与主履带12的夹角，在爬上楼梯过程中引导电动轮椅爬上首个楼梯台阶，在下楼梯过程中通过副履带14与楼梯面的接触来辅助电动轮椅稳定爬下楼梯台阶。当整个电动轮椅都位于楼梯斜面上时，副履带14与主履带12夹角调整为180°且同时与楼梯台阶接触，相当于增加履带长度从而提高电动轮椅在楼梯上行走时的稳定性和安全性 。
权利要求1.一种新型轮-履复合式电动轮椅，其特征在于，包括第一侧板[I]、第一履带轮[2]、前支撑杆[3]、前轮[4]、第一销轴[5]、第一转板[6]、小齿轮[7]、前轮轴[8]、大齿轮[9]、传动轴[10]、联轴器[11]、主履带[12]、第二履带轮[13]、副履带[14]、第三履带轮[15]、空心轴[16]、长轴[17]、电机座[18]、底板[19]、固定板[20]、后轮[21]、后轮轴[22]、第二转板[23]、第二销轴[24]、后支撑杆[25]、从动轴[26]、第二侧板[27]、第一横板[28]、支架[29]、第一转轴[30]、第一电动伸缩杆[31]、第二电动伸缩杆[32]、第二转轴座[33]、第二转轴[34]、椅子[35]、第三转轴[36]、第三转轴座[37]、第四转轴座[38]、第五转轴座[39]、控制盒[40]、扶手[41]、第四转轴[42]、第五转轴[43]、第四履带轮[44]、电机及减速器[45]、第二横板[46]； 第一侧板[I]的数量为两个且对称分布在电动轮椅两侧，该两个第一侧板[I]之间设置两个固定板[20]，每个固定板[20]的两端固连在不同的第一侧板[I]上，所述两个第一侧板[I]的下沿固连底板[19]，上述两个第一侧板[I]与底板[19]、两个固定板[20] —起构成框型结构； 电机及减速器[45]的数量为两个且对称分布，其分别固定安装于与底板[19]相固连的两个电机座[18]上，每个电机及减速器[45]的输出轴通过对应的联轴器[11]与对应的传动轴[10]相固连，该传动轴[10]贯穿第一侧板[I]并在电机及减速器[45]的驱动下相对第一侧板[I]转动，传动轴[10]上固连第一履带轮[2]和大齿轮[9]，其中大齿轮[9]位于第一履带轮[2]的外侧；第一转板[6]的数量为两个且对称分布，每个第一转板[6]套在相应的传动轴[10]上并能绕其转动，所述第一转板[6]位于相应的大齿轮[9]的外侧；前轮轴[8]的数量为两个，每个前轮轴[8]贯穿相应的第一转板[6]且能相对其转动，每个前轮轴[8]的一端固定安装有一个小齿轮[7]且该小齿轮[7]与大齿轮[9]相啮合，每个前轮轴[8]的另一端固定套有相应的前轮[4]； 前支撑杆[3]的数量为两个，每个前支撑杆[3]的下端均通过对应的第一销轴[5]与对应的第一转板[6]连接，并能拉动对应的第一转板[6]绕相应的传动轴[10]转动，同时该第一转板[6]带动相应的小齿轮[7]绕着大齿轮[9]转动，两个前支撑杆[3]的上端均套在第五转轴[43]上并能相对转动，该第五转轴[43]的两端分别贯穿对应的第五转轴座[39]，所述两个第五转轴座[39]均固连于椅子[35]的底面； 支架[29]的数量为两个且对称分布，每个支架[29]的下部均与相应的第一侧板[I]上表面相固连，每个支架[29]的上部均套在第二转轴[34]上并能相对转动，该第二转轴[34]的两端分别贯穿对应的第二转轴座[33]，所述两个第二转轴座[33]均固连于椅子[35]的底面；两个支架[29]之间设置有第一转轴[30]，第一电动伸缩杆[31]的尾部套在第一转轴[30]上且能相对其转动，该第一电动伸缩杆[31]的伸出端套在第四转轴[42]上并能相对其转动，所述第四转轴[42]的两端分别贯穿对应的第四转轴座[38]，所述两个第四转轴座[38]均固连于椅子[35]的底面； 长轴[17]贯穿对称分布的两个空心轴[16]并可相对其转动，每个空心轴[16]均先后贯穿与其对应的第二侧板[27]和第一侧板[I]并能相对上述两个侧板转动，每个空心轴[16]上还套有一个第三履带轮[15]，该第三履带轮[15]设置在对应的第二侧板[27]和第一侧板[I]之间且固连在空心轴[16]上；第二履带轮[13]的数量为两个，每个第二履带轮[13]均套在相应空心轴[16]的外侧并与其相固连，所述第二履带轮[13]通过相应的主履带[12]与第一履带轮[2]相啮合； 从动轴[26]的数量为两个，每个从动轴[26]均贯穿相应的第二侧板[27]并能相对其转动，每个从动轴[26]的外侧均固连一个第四履带轮[44]，所述第四履带轮[44]通过相应的副履带[14]与相应的第三履带轮[15]相啮合；两个第二侧板[27]之间固定安装第一横板[28]和第二横板[46]，第二电动伸缩杆[32]的尾部套在第一横板[28]中部凸起的支杆上并能相对转动，所述第二电动伸缩杆[32]的伸出端套在第二转轴[34]上并能绕其转动； 第二转板[23]的数量为两个且对称分布，每个第二转板[23]均空套在长轴[17]的一端，每个第二转板[23]上均设置一个后轮轴[22]，该后轮轴[22]上套有相应的后轮[21]并能相对其转动；后支撑杆[25]的数量为两个，每个后支撑杆[25]的下端均通过相应的第二销轴[24]与相应的第二转板[23]连接，每个后支撑杆[25]的上端空套在第三转轴[36]的一端，所述第三转轴[36]的两端分别贯穿对应的第三转轴座[37]，该第三转轴座[37]固连于椅子[35]的靠背反面； 椅子[35]的两侧分别固定安装有一个扶手[41]，其中一个扶手[41]上固定安装有对各电机进行控制的控制盒[40]。
专利摘要本实用新型公开了一种新型轮-履复合式电动轮椅，包括第一侧板、第一履带轮、前支撑杆、前轮、第一销轴、第一转板、小齿轮、前轮轴、大齿轮、传动轴、联轴器、主履带、第二履带轮、副履带、第三履带轮、空心轴、长轴、电机座、底板、固定板、后轮、后轮轴、第二转板、第二销轴、后支撑杆、从动轴、第二侧板、第一横板、支架、第一转轴、第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆、第二转轴座、第二转轴、椅子、第三转轴、第三转轴座、第四转轴座、第五转轴座；本实用新型的具有爬楼梯功能的新型电动轮椅在平地和爬楼梯过程中分别采用轮式行走和履带行走两种行走方式，能由乘坐者控制两种行走方式之间的切换且切换机构简单实用且操作方便。
文档编号A61G5/06GK202892262SQ20122056583
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者陶卫军, 柯楠 申请人:陶卫军, 柯楠