一种可爬楼梯轮椅的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种可爬楼梯轮椅，包括轮椅架和行走装置，行走装置包括脚轮和第一电动机，脚轮包括轮圈、设在轮圈内的多个凸轮、与各凸轮配合且由凸轮驱动沿轮圈径向作直线运动的推杆以及用于对凸轮提供驱动力的第二电动机，轮圈侧壁设有供各推杆穿过的导向孔。本实用新型的可爬楼梯轮椅，通过在脚轮上设置由凸轮驱动且为可伸缩的推杆，推杆从轮圈上伸出后可以将轮椅架支撑起来，从而在电动机的驱动下可以攀爬楼梯，而且凸轮与推杆形成的凸轮机构具有自锁功能，凸轮将推杆锁止，使推杆保持伸出状态，从而可以为轮椅架提供稳定的支撑，可靠性高，攀爬运行平稳。
【专利说明】一种可爬楼梯轮椅
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种可爬楼梯轮椅。
【背景技术】
[0002]目前，在国内、外对于电动爬楼梯轮椅的研究总体有一下三种类型:履带式、轮组式、步行式。其中履带式电动爬楼梯轮椅，重量大、运动不够灵活、爬楼时在楼梯边缘造成巨大的压力，对楼梯有一定的损坏；且平地使用所受阻力较大，而且转弯不方便，这些问题限制了其在日常生活中的推广使用；轮组式电动爬楼梯轮椅，活动范围广，运动灵活，但是上下楼梯时平稳性不高，重心起伏较大，会使乘坐者感到不适。此外，轮组式爬楼梯装置体积较大，很难在普通住宅楼梯上使用；步行式电动爬楼梯轮椅，运动平稳，适合不同尺寸的楼梯；但它对控制的要求很高，操作比较复杂，在平地行走时运动幅度不大，动作缓慢。总的来说，它们大多结构复杂、造价昂贵。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题时提供一种可自行攀爬楼梯的轮椅。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为:一种可爬楼梯轮椅，包括轮椅架和设在轮椅架底部的行走装置，所述行走装置包括脚轮和用于对脚轮提供驱动力的第一电动机，脚轮至少设有四个，脚轮包括轮圈、设在轮圈内的多个凸轮、与各凸轮配合且由凸轮驱动沿轮圈径向作直线运动的推杆以及用于对凸轮提供驱动力的第二电动机，轮圈侧壁设有供各推杆穿过的导向孔。
[0005]所述凸轮在所述轮圈内以轮圈轴线为中心线均匀分布。
[0006]所述凸轮旋转设置于所述轮圈内部，凸轮表面设有齿，所述第二电动机的电机轴上设有与凸轮表面的齿啮合的主动齿轮，主动齿轮与轮圈同轴。
[0007]所述推杆上套设有用于使其复位的复位弹簧。
[0008]所述脚轮共设有四个，四个脚轮分别位于所述轮椅架的一个角处。
[0009]所述行走装置包括与两个所述脚轮连接的前轮轴和与另外两个所述脚轮连接的后轮轴，前轮轴和后轮轴相平行，且前轮轴和后轮轴分别由一个所述第一电动机驱动。
[0010]所述行走装置还包括设在所述轮椅架上且用于对所述后轮轴提供制动力的制动器。
[0011]所述制动器包括设在所述轮椅架上的支座、设在支座上且为相对设置的两个夹持臂和设在夹持臂上且用于使两个夹持臂夹紧的电磁铁，所述后轮轴从两个夹持臂之间穿过。
[0012]本可爬楼梯轮椅还包括转向装置，转向装置包括方向盘、转向轴和转向轮，转向轴设在所述轮椅架上，方向盘和转向轮分别位于转向轴的上端和下端。
[0013]所述转向装置还包括套设在所述转向轴上的螺套、插入螺套内且由螺套驱动作直线运动的转向叉和用于对螺套提供驱动力的第三电动机，所述转向轮设在转向叉上。
[0014]本实用新型的可爬楼梯轮椅，通过在脚轮上设置由凸轮驱动且为可伸缩的推杆，推杆从轮圈上伸出后可以将轮椅架支撑起来，从而在电动机的驱动下可以攀爬楼梯，而且在第二电动机的作用下，凸轮将推杆锁止，使推杆保持伸出状态，从而可以为轮椅架提供稳定的支撑，可靠性高，攀爬运行平稳；该可爬楼梯轮椅还具有结构简单、操作方便的优点，而且成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]本说明书包括以下附图，所示内容分别是:
[0016]图1是本实用新型轮椅的结构示意图；
[0017]图2是脚轮的结构示意图；
[0018]图3是脚轮内部结构示意图；
[0019]图4是制动器的结构示意图；
[0020]图5是转向装置的结构示意图；
[0021]图6是图5中A处放大图；
[0022]图中标记为:
[0023]1、轮椅架；2、第一电动机；3、脚轮；31、轮圈；32、凸轮；33、推杆；34、复位弹簧；35、主动齿轮；36、空腔；37、容纳槽；4、转向装置；41、方向盘；42、第一转向轴；43、第二转向轴；44、万向节；45、转向叉；46、转向轮；47、第三电动机；48、螺套；49、支架；5、制动器；51、支座；52、夹持臂；53、摩擦片；54、铁芯；55、衔铁；56、线圈；6、前轮轴；7、后轮轴。
【具体实施方式】
[0024]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本实用新型的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
[0025]如图1至图6所示，本实用新型一种可爬楼梯轮椅，包括轮椅架1、行走装置、转向装置4和制动器5等。行走装置是设置于轮椅架I的底部，为轮椅的移动提供动力。该行走装置包括脚轮3和用于对脚轮3提供驱动力的第一电动机2，脚轮3至少设有四个，脚轮3包括轮圈31、设在轮圈31内的多个凸轮32、与各凸轮32配合且由凸轮32驱动沿轮圈31径向作直线运动的推杆33以及用于对凸轮32提供驱动力的第二电动机(图中未示出)，凸轮32与推杆33个数相等且一一对应，轮圈31侧壁设有供各推杆33穿过的导向孔，导向孔能够确保推杆33沿轮圈31径向作直线运动，推杆33从轮圈31上伸出后可以将轮圈31、轮椅架I等支撑起来，推杆33作为与地面和楼面接触的部件，在第一电动机2运转时，旋转的轮圈31带动推杆33同步旋转，从而可以攀爬楼梯。凸轮32在驱动推杆33移动至最远点后有休止角位置，在凸轮32驱动推杆33朝向轮圈31外部移动至最远点后，第二电动机的作用下，凸轮32将推杆33锁止，使推杆33保持伸出的状态，从而可以为轮椅架I等提供稳定的支撑，可靠性高，确保攀爬运行平稳。
[0026]具体地说，轮椅架I作为使用者乘坐以及其它部件安装的基础，与现有技术中一般轮椅的轮椅架I结构大致相同，强度高，具有座部、手推架和前踏板等部件。
[0027]如图2和图3所示，脚轮3作为轮椅运行时的驱动轮，轮圈31为圆形构件，为了能够容纳凸轮32和推杆33等部件，轮圈31的中心设有容纳这些部件的圆柱形空腔36，凸轮32和推杆33位于该空腔36内，凸轮32的旋转中心线与轮圈31的轴线相平行，且凸轮32和推杆33在空腔36内以轮圈31轴线为中心线均匀分布。如图2所示，在空腔36中的圆环形内壁面上对应各凸轮32位置处设有容纳凸轮32的容纳槽37，该容纳槽37位于导向孔与空腔36之间，且与导向孔和空腔36连通，容纳槽37为凸轮32摆动提供空间。推杆33插入容纳槽37和导向孔，一端与凸轮32保持接触，另一端可以伸出于轮圈31外侧。当轮椅行使在平地时，推杆33可以收缩至轮圈31内部，此时由轮圈31外圆周面与地面接触，确保轮椅能够自行行使。
[0028]作为优选的，如图2和图3所示，凸轮32为盘状凸轮，凸轮32通过与轮圈31轴线平行的凸轮轴安装在轮圈31内，凸轮32表面具有与推杆33接触的工作曲面，用于驱动推杆33移动。凸轮32的端部表面还设有一部分齿，形成扇形齿条部分，该扇形齿条的轴线与凸轮32的旋转中心线同轴，扇形齿条和休止角位置位于凸轮32相对的两端，且扇形齿条的位置距离凸轮32的旋转中心线更近。在第二电动机的电机轴上设有与凸轮32表面的齿啮合的主动齿轮35，主动齿轮35位于空腔36的中心位置处，主动齿轮35与轮圈31同轴。该主动齿轮35为圆柱齿轮，与四周分布的各凸轮32上的齿保持啮合，从而使第二电动机能够驱动各凸轮32同步旋转。
[0029]作为优选的，如图2所示，推杆33上套设有用于使其复位的复位弹簧34。推杆33包括一个插入导向孔中的长杆体和设在长杆体端部的凸块，凸块仅在容纳槽37和空腔36内移动，凸块并与凸轮32接触。复位弹簧34位于容纳槽37内且套在长杆体上，复位弹簧34的一端抵在凸块上，另一端抵在容纳槽37处的内壁上。复位弹簧34可以对推杆33施加推力，使推杆33保持朝向沿轮圈31径向朝向轮圈31中心移动的趋势，在主动齿轮35驱动各凸轮32解除对推杆33的锁止后，复位弹簧34可以推动推杆33自动收缩至轮圈31内。
[0030]在本实施例中，各脚轮3内的凸轮32和推杆33设有四个，当然也可以根据需要增减个数。第二电动机优选直流电机，利用直流电机减速后的自维持力可以保持凸轮机构在止动状态下的稳定性，可以进一步提高推杆33支撑时的稳定性。或者第二电动机也可以选用刹车电机，同样可以保持凸轮机构在止动状态下的稳定性，进一步提高推杆33支撑时的稳定性。
[0031]在本实施例中，脚轮3共设有四个，四个脚轮3分别位于轮椅架I的一个角处。如图1所示，行走装置还包括与轮椅架I前端的两个脚轮3连接的前轮轴6和与轮椅架I后端的另外两个脚轮3连接的后轮轴7，前轮轴6和后轮轴7相平行，前轮轴6安装在轮椅架I的底部前端，后轮轴7安装在轮椅架I的底部后端。前轮轴6的两端分别与一侧脚轮3的轮圈31固定连接，且三者同轴。后轮轴7的两端分别与一侧脚轮3的轮圈31固定连接，且三者同轴。前轮轴6和后轮轴7并分别由一个第一电动机2驱动,这两个第一电动机2安装在轮椅架I的底部，第一电动机2运行时，可分别驱动前轮轴6和后轮轴7转动，从而使四个脚轮3旋转，使轮椅能够自行行使。第一电动机2可以通过齿轮传动机构与前轮轴6和后轮轴7连接，实现动力传递。
[0032]如图1所示，行走装置还包括设在轮椅架I上且用于对后轮轴7提供制动力的制动器5。作为优选的，该制动器5包括与轮椅架I固定连接的支座51、设在支座51上且为相对设置的两个夹持臂52和设在夹持臂52上且用于使两个夹持臂52夹紧的电磁铁。两个夹持臂52的同一端与支座51连接，两个夹持臂52可以进行开合，后轮轴7从两个夹持臂52之间穿过，当两个夹持臂52闭合时，可以将中间的后轮轴7夹紧，使后轮轴7锁止，从而可以起到制动的效果，提高轮椅行驶时的安全性。
[0033]后轮轴7为圆柱形的构件，在各夹持臂52上与支座51连接的端部具有一段弧形部，作为优选的，在该弧形部的弧形内侧面上设有弧形的摩擦片53，该摩擦片53采用橡胶材质制成，用于与后轮轴7接触。在两个夹持臂52闭合后，两个摩擦片53与后轮轴7表面接触，静摩擦力大，确保对后轮轴7的夹紧更可靠，从而可以提高制动效果。
[0034]两个夹持臂52是由电磁铁控制进行开合，电磁铁的铁芯54是设置在其中一个夹持臂52上远离支座51的端部，线圈56缠绕在铁芯54上，电磁铁的衔铁55是设置在另一个夹持臂52上远离支座51的端部，当线圈56通电时，铁芯54对衔铁55施加磁力，衔铁55能够带动夹持臂52朝向铁芯54处的夹持臂52摆动，从而使两个夹持臂52能够闭合，夹紧后轮轴7。在线圈56不通电时，两个夹持臂52即可松开。
[0035]由于两个夹持臂52为可开合的，因此两个夹持臂52可以旋转设置于支座51上，或者仅将其中一个夹持臂52设置成可旋转的。两个夹持臂52与支座51也可以采用如图4所示的连接结构，两个夹持臂52与支座51的连接端具有一定的变形量，使两个夹持臂52能够相对支座51作小角度的摆动。
[0036]如图1所示，本可爬楼梯轮椅还包括位于轮椅架I前端的转向装置4，从而使轮椅在行驶时能够控制方向。作为优选的，如图5和图6所示，该转向装置4包括方向盘41、第一转向轴42、第二转向轴43、万向节44、转向叉45、螺套48和转向轮46。方向盘41安装在第一转向轴42的上端,第一转向轴42的下端通过万向节44与第二转向轴43的上端连接，第二转向轴43的下端与螺套48连接。第一转向轴42和第二转向轴43可以与轮椅架I连接，由轮椅架I提供支撑。螺套48是套设在第二转向轴43上，螺套48在第二转向轴43上仅能作旋转运动，且两者同轴。转向叉45的上端杆部插入螺套48的中心孔中，两个转向轮46设在转向叉45的下端。在螺套48的中心孔内设有内螺纹，在转向叉45的上端杆部设有与之配合的外螺纹，转向叉45与螺套48构成螺旋传动，可旋转的螺套48能够驱动转向叉45沿螺套48轴向作往复直线运动。
[0037]转向装置4还包括一个支架49和一个用于对螺套48提供驱动力的第三电动机47，该第三电动机47固定安装在支架49上，该支架49的上端与第二转向轴43固定连接，支架49的下端可以与转向叉45为滑动连接，两者形成滑动副。第三电动机47可以通过齿轮传动机构与螺套48连接，驱动螺套48在第二转向轴43上作旋转运动，然后由螺套48驱动转向叉45带动转向轮46作升降运动，以调节转向轮46与地面之间的距离。当螺套48旋转驱动转向叉45向下移动直至转向轮46接触地面时，此时操作者可通过方向盘41实现轮椅转向功能。爬楼梯时，启动第三电动机47使螺套48旋转，驱动转向叉45带动转向轮46向上移动,远离地面。
[0038]以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述。显然，本实用新型具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种可爬楼梯轮椅，包括轮椅架和设在轮椅架底部的行走装置，其特征在于:所述行走装置包括脚轮和用于对脚轮提供驱动力的第一电动机，脚轮至少设有四个，脚轮包括轮圈、设在轮圈内的多个凸轮、与各凸轮配合且由凸轮驱动沿轮圈径向作直线运动的推杆以及用于对凸轮提供驱动力的第二电动机，轮圈侧壁设有供各推杆穿过的导向孔。
2.根据权利要求1所述的可爬楼梯轮椅，其特征在于:所述凸轮在所述轮圈内以轮圈轴线为中心线均匀分布。
3.根据权利要求1或2所述的可爬楼梯轮椅，其特征在于:所述凸轮旋转设置于所述轮圈内部，凸轮表面设有齿，所述第二电动机的电机轴上设有与凸轮表面的齿哨合的主动齿轮，主动齿轮与轮圈同轴。
4.根据权利要求3所述的可爬楼梯轮椅，其特征在于:所述推杆上套设有用于使其复位的复位弹簧。
5.根据权利要求4所述的可爬楼梯轮椅，其特征在于:所述脚轮共设有四个，四个脚轮分别位于所述轮椅架的一个角处。
6.根据权利要求5所述的可爬楼梯轮椅，其特征在于:所述行走装置包括与两个所述脚轮连接的前轮轴和与另外两个所述脚轮连接的后轮轴，前轮轴和后轮轴相平行，且前轮轴和后轮轴分别由一个所述第一电动机驱动。
7.根据权利要求6所述的可爬楼梯轮椅，其特征在于:所述行走装置还包括设在所述轮椅架上且用于对所述后轮轴提供制动力的制动器。
8.根据权利要求7所述的可爬楼梯轮椅，其特征在于:所述制动器包括设在所述轮椅架上的支座、设在支座上且为相对设置的两个夹持臂和设在夹持臂上且用于使两个夹持臂夹紧的电磁铁，所述后轮轴从两个夹持臂之间穿过。
9.根据权利要求8所述的可爬楼梯轮椅，其特征在于:还包括转向装置，转向装置包括方向盘、转向轴和转向轮，转向轴设在所述轮椅架上，方向盘和转向轮分别位于转向轴的上端和下端。
10.根据权利要求9所述的可爬楼梯轮椅，其特征在于:所述转向装置还包括套设在所述转向轴上的螺套、插入螺套内且由螺套驱动作直线运动的转向叉和用于对螺套提供驱动力的第三电动机，所述转向轮设在转向叉上。
【文档编号】A61G5/06GK204092378SQ201420595837
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】肖平, 孙超超, 娄洁, 陈勇, 王勇, 郑金燕 申请人:安徽工程大学