一种轮椅大轮升降带联动安全支架的机械装置的制作方法

本发明是一种轮椅大轮升降带联动安全支架的机械装置，特别是一种用于电动助力星轮式登楼轮椅的轮椅大轮升降带联动安全支架的机械装置，属于轮椅大轮升降带联动安全支架的机械装置的创新技术。

背景技术：

目前星轮式电动登楼助力轮椅，普遍都不设大直径轮，平地推行是靠前端万向轮和后部星轮上的小滚轮着地。登落楼时，星轮接触梯面，万向轮则顺楼梯下行方向自然离开梯面。这种装置的缺点是：

1）平地推行时由于滚轮直径太小（不大于150mm），所以吸震性能差；对疏松路面推行好吃力；

2）操作力不可控，因为没有机构可限制其载重质心落在其最省力位置，且随操作者工作时车身角度变化，致重心位置随意漂移，导致操作力不可控；

3）无法防止装置顺楼梯方向的前翻或后翻，很危险；

4）无法平稳完成平面——梯面——平面过渡及准确可靠检测出下楼第一级阶梯。

技术实现要素：

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种轮椅大轮升降带联动安全支架的机械装置。本发明不仅具备普通轮椅平地应有的平稳及舒适性，更重要的是登楼时具备前后限位的功能，确保安全。同时将重心控制在最省力的不稳平衡支点附近很小的轮域内，让操作轻松，操作力可控。

本发明的技术方案是：本发明的轮椅大轮升降带联动安全支架的机械装置，包括有车身、登楼总成、电机、蜗轮蜗杆减速箱、长输出轴、齿轮减速箱、万向轮、摆杆转轴、摆杆、大轮、传动链、两个链轮、双齿棘轮、棘轮转轴、单向齿组件、伸缩杆、导向套组件、横杆、斜块，登楼总成固装在车身上，电机固装在车身上，电机的输出轴与蜗轮蜗杆减速箱的输入轴连接，蜗轮蜗杆减速箱的长输出轴输入齿轮减速箱作为齿轮减速箱的输入轴并伸出齿轮减速箱，而齿轮减速箱的输出轴即为摆杆转轴，摆杆的一端通过键套装在摆杆转轴上，摆杆的另一端装设有大轮，大轮转动中心轴线平行于摆杆转轴的轴线，传动链与两个链轮组成链传动副，其中两个链轮的主动链轮套装在长输出轴输入齿轮减速箱后的伸出端，两个链轮的从动链轮通过键套装在棘轮转轴的伸出端、且位于导向套组件相对于车身的内侧，导向套组件固装在车身与摆杆相对的另一端，双齿棘轮套装在棘轮转轴上，棘轮转轴支承在导向套组件上，棘轮转轴的轴线平行于链轮的转动轴线，伸缩杆套装在导向套组件的内腔，伸缩杆的一端设有一个或多个单向齿组件，单向齿组件通过转销铰接在伸缩杆所设通槽内，转销的轴线平行于棘轮转轴的转动轴线，且分布在通槽不同的横截面上，沿通槽纵向成排，对齐分布，伸缩杆的另一端同样方式分布有另一排单向齿组件，两端的单向齿组件的工作面双向设置且分别分布于通槽的纵向分中面的两侧，单向齿组件包括有单向齿体，单向齿体上设有单向齿工作面，双齿棘轮包括有第一棘轮工作面及第二棘轮工作面，双齿棘轮的第一棘轮工作面能作用在随伸缩杆运动的第一排单向齿组件的单向齿工作面上，双齿棘轮的第二棘轮工作面能作用在随伸缩杆运动的第二排单向齿组件的单向齿工作面上，伸缩杆的伸出端固装有横杆，横杆远离摆杆的一端固装有万向轮，其万向偏转轴线垂直于地面，横杆另一端则固装有一斜面顶块，斜面顶块的斜面方向与上下楼时楼梯斜向相同。

本发明让星轮式助力登楼装置具备普通轮椅平地应有的平稳及舒适性，更重要的是使之登楼时具备前后限位的功能，确保安全。同时将重心控制在最省力的不稳平衡支点附近很小的邻域内，让操作轻松，操作力可控。此外，这种联动结构更有一个重要功能就是解决好下楼第一级台阶准确检测、梯面过渡到平面（登楼及下楼结束）、平面过渡到梯面（上楼第一级台阶检测）等各种目前未能很好解决的过渡状态，使之整个工作过程变得平稳安全。本发明联动装置确保星轮式登楼助力轮椅类产品真正做到安全实用。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的轮椅大轮升降带联动安全支架的机械装置。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为图1转过另一角度的结构示意图；

图3为本发明导向套组件的结构示意图；

图4为本发明双齿棘轮及单向齿组件装设在导向套组件及伸缩杆上的结构示意图；

图5为本发明双齿棘轮的结构示意图；

图6为本发明单向齿组件的结构示意图；

图7为本发明导向套组件的结构示意图；

图8为本发明导向套组件中导向套基体的结构示意图；

图9为本发明导向套组件中导向套盖板的结构示意图；

图10为本发明伸缩杆的结构示意图。

具体实施方式

实施例：

本发明的结构示意图如图1、2、3所示，本发明的轮椅大轮升降带联动安全支架的机械装置，包括有车身1、登楼总成2、电机3、蜗轮蜗杆减速箱4、长输出轴5、齿轮减速箱6、万向轮7、摆杆转轴8、摆杆9、大轮10、传动链11、两个链轮12、双齿棘轮13、棘轮转轴14、单向齿组件15、伸缩杆16、导向套组件17、横杆18、斜块19，登楼总成2固装在车身1上，电机3固装在车身1上，电机3的输出轴与蜗轮蜗杆减速箱4的输入轴连接，蜗轮蜗杆减速箱4的长输出轴5输入齿轮减速箱6并伸出齿轮减速箱6，即蜗轮蜗杆减速箱4的长输出轴5既作为齿轮减速箱6的输入轴，同时，为了使本发明整体结构更紧凑，长输出轴5穿过齿轮减速箱6的箱体后伸出齿轮减速箱6的箱体外，该长输出轴5伸出齿轮减速箱6的箱体外的伸出端用于安装两个链轮12的主动链轮，而齿轮减速箱6的输出轴即为摆杆转轴8，摆杆9的一端通过键套装在摆杆转轴8上，即摆杆9的一端悬臂连接在摆杆转轴8上，摆杆9的另一端装设有大轮10，大轮10的转动中心轴线平行于摆杆转轴8的轴线，传动链11与两个链轮12组成链传动副，其中两个链轮12的主动链轮套装在长输出轴5输入齿轮减速箱6后的伸出端，两个链轮12的从动链轮通过键套装在棘轮转轴14的伸出端、且位于导向套组件17相对于车身1的内侧，即两个链轮12的从动链轮悬臂连接在棘轮转轴14的伸出端，导向套组件17固装在车身1与摆杆9相对的另一端，双齿棘轮13套装在棘轮转轴14上，棘轮转轴14支承在导向套组件17上，棘轮转轴14的轴线平行于链轮12的转动轴线，伸缩杆16套装在导向套组件17的内腔，伸缩杆16的一端设有一个或多个单向齿组件15，单向齿组件15通过转销155铰接在伸缩杆16所设通槽161内，转销155的轴线平行于棘轮转轴14的传动轴线，且分布在通槽161不同的横截面上，沿通槽161纵向成排，对齐分布，伸缩杆16的另一端同样方式分布有另一排单向齿组件15，两端的单向齿组件15工作面双向设置且分别分布于通槽161的纵向分中面的两侧，单向齿组件15包括有单向齿体154，单向齿体154上设有单向齿工作面151，双齿棘轮13包括有第一棘轮工作面131及第二棘轮工作面133，双齿棘轮13的第一棘轮工作面131能作用在随伸缩杆16运动的第一排单向齿组件15的单向齿工作面151上，双齿棘轮13的第二棘轮工作面133能作用在随伸缩杆16运动的第二排单向齿组件15的单向齿工作面151上，伸缩杆16的伸出端固装有横杆18，横杆18远离摆杆9的一端固装有万向轮7，其万向偏转轴线垂直于地面，横杆18另一端则固装有一斜面顶块19，斜面顶块19的斜面方向与楼梯斜向相同。

上述双齿棘轮13的第一棘轮工作面131、第二棘轮工作面133同轴分布且工作面错开一定角度，轴向紧贴排列。

本实施例中，上述伸缩杆16的伸出端通过螺纹件固装有横杆18，棘轮转轴14支承在导向套组件17上的外表面上。

本实施例中，上述棘轮转轴14铰接在导向套组件17向着摆杆9端的外表面上。

本实施例中，上述电机3及蜗轮蜗杆减速箱4固装在车身1登楼端的几何中心位置。

本实施例中，上述单向齿组件15的单向齿体154上还设有单向齿背面152、限位销153、扭力弹簧156，扭力弹簧156的两端抵靠在导向套组件17上。限位销153限制单向齿体154的转动角度，扭力弹簧156让单向齿呈抬起状态，即使单向齿组件15的工作面与导向套组件17的槽底距离最远。

本实施例中，上述双齿棘轮13通过键连接套装在棘轮转轴14上，且位于其支承面的分中线位置；双齿棘轮13还包括有第一棘轮背面132及第二棘轮背面134，第一棘轮工作面131、第二棘轮工作面133、第一棘轮背面132、第二棘轮背面134都平行于棘轮转轴14的轴线且偏心设置。

本实施例中，上述导向套组件17包括有导向套基体171及导向套盖板172，导向套基体171与导向套盖板172围成中空内腔，伸缩杆16套装在导向套组件17的内腔，装设有从动链轮及双齿棘轮13的棘轮转轴14铰接在导向套组件17的导向套盖板172上，上述从动链轮通过键连接悬臂套装在棘轮转轴14靠车身1的伸出端。

本实施例中，上述导向套组件17内套装的伸缩杆16能伸出或缩回导向套组件17，伸缩杆16所设的通槽161设置在正对于双齿棘轮13的外表面上，通槽161的槽宽为双齿棘轮13的轴向尺寸。

本实施例中，上述双齿棘轮13的第一棘轮工作面131与第一棘轮背面132及连接两个面的圆弧过渡曲面组成截面呈逗号形状的棱柱体，第二棘轮工作面133与第二棘轮背面134及连接两个面的圆弧过渡曲面组成截面呈逗号形状的棱柱体，且工作面131与133相互间错开一定角度形成二面角。

本实施例中，上述单向齿通过转销155铰接在伸缩杆16所设通槽161的内侧。

本发明的工作原理如下：由电机3、蜗轮蜗杆减速箱4组成的大轮升降动力总成设置在车身的登楼端，其输出轴将动力传递到分别设置于车身两侧的两个相同齿轮减速箱，减速箱的出轴上分别悬臂装设有一对摆臂，出轴旋转时带动摆臂旋转。摆臂的末端则分别悬臂装设有一对大轮，大轮直径450mm以上。当出轴转过180度时摆臂末端上的大轮也相应从触地状态摆升到最高点，从而完成大轮的升降。

齿轮减速箱上的另一支输出轴装设有主动链轮，通过传动链将动力传递到设置于导向套上的从动链轮，摆杆的运动平面与链传动的运动平面平行，都垂直于地面且平行于装置的运动方向。装设有从动链轮的转轴上同轴装有一双齿棘轮，棘轮上的棘齿设有工作面与背面，两面都平行于转轴轴线且偏心设置。双棘齿同轴分布且工作面错开一定角度，轴向紧贴排列。装设有从动链轮及双齿棘轮的转轴则铰接在导向套的相关外表面上。

大轮触地状态时，双齿棘轮13的第一棘轮工作面131与第一排的单向齿组件15的单向齿工作面151啮合，伸缩杆16被锁定，不可伸出。大轮摆升时通过链传动副带动双齿棘轮13转动，棘轮工作面131与单向齿工作面151脱离啮合，此时，伸缩杆可伸出。

当大轮摆升到最高点，双齿棘轮13的第二棘轮工作面133与第二排的单向齿组件15的单向齿工作面151啮合时，伸缩杆16被锁定，不可缩回。

大轮摆降时，链轮传动副联动带动双齿棘轮13反向转动，单向齿组件15的工作面151与双齿棘轮13的工作面133脱离啮合，此时，伸缩杆可缩回。

上述每排单向齿组件15的数量是一个以上，两排单向齿组件15的单向齿工作面的方向设置相反，即如果一排单向齿组件15的单向齿工作面向下正对地面时，另一排单向齿组件15的单向齿工作面则是它的背面位置。

双排设置单向齿组件15是为了单向通过时更为顺利可靠；多个单向齿组件15的单向齿工作面设置则可满足不同伸出长度的需要。

上述伸缩杆的伸出端螺纹连接的横杆垂直于伸缩杆且平行于运动方向。横杆远离摆杆一端装设有一万向轮，另一端则装设有一斜面安全顶块，斜面方向与楼梯斜向同。当伸缩杆伸出状态被单向锁定后，斜面上任意与台阶的接触点都是安全支点。配合登楼星轮的橡胶曲面在台阶平面上，自然形成的摩擦力就可确保登楼装置安全停放在楼梯上而不产生滑动或颠履。

载重登楼前，按动功能键，令大轮摆升到最高点，登楼星轮单臂着地且令其登楼臂末端滚轮转动中心与星轮转动中心的连线垂直于地平面，令设备处于登楼状态。此时拉动装置靠近台阶直至星轮触碰台阶正面，此时再按动行走键，星轮开始向登楼方向旋转，开始登楼。由于大轮摆升，联动驱动双齿棘轮13转动，双齿棘轮13的第一棘轮工作面131与单向齿组件15的单向齿工作面151脱离啮合，伸缩杆随着登楼装置逐渐上升而逐渐伸出至限定位置，对于国家建筑标准尺寸范围内的楼梯台阶，通常其伸出尺寸由台阶高度自动适应。发生翻转颠履时，双齿棘轮13的第二棘轮工作面133与单向齿组件15的单向齿工作面迅速啮合，单向锁定伸缩杆16令其不可回缩从而平稳停放。

到达楼层平面，由于星轮不再升高，在伸缩杆未缩回前车身将进一步倾斜而触发电控信号。此时大轮自动摆降一定角度，棘齿与单向齿工作面脱离啮合，伸缩杆可回缩。此时大轮与星轮末端的滚轮着地可将装置拉离楼梯。再令大轮摆降到最低点，恢复到平地状态。

载重下楼前，按动功能键，令大轮半降，星轮一臂的滚轮着地，星轮另一臂的工作曲面适当离地，整车自动倾斜一定角度。令设备处于下楼状态。此时，将装置推向楼梯，当着地星轮臂上的滚轮沿台阶正面略为下滑时，相邻的后臂曲面着地形成刹车。此时两轮臂楔住台阶平面与正面，推不动了，此时按动行走键就可准确落下第一级台阶。下行到楼层最后一级，伸缩杆未缩，车身进一步倾斜触动电控信号，此时后轮半降，伸缩杆回缩，星轮末端滚轮与万向轮着地，此时可将装置推离楼梯，再将大轮复位到最低点恢复平地状态。

登落楼过程中由于大轮及安全架的限位功能，可控制重心落在登楼曲面与梯面任意接触点（不稳平衡点）附近一个非常小的轮域内，故操作力可控且非常小。如果重心落在不稳平衡点上，理论上是不用操作力的。