一种轨道式车载轮椅的制作方法

本发明具体涉及一种轨道式车载轮椅。

背景技术

方便残疾人乘车出行的交通工具有轮椅存放架、车载轮椅升降机、车载轮椅机械手、福祉车及其他现有辅助支撑结构，通过实际使用发现，轮椅存放架置于车顶对于残障人士来讲并不方便，仅仅是提供了一个轮椅的储存装置，并且需要在车体上安装独立的机械结构，影响汽车美观，而且仅适用于折叠轮椅的使用。

车载轮椅升降机的适用面较窄，仅适用于车内空间较大的商用车和救护车内，此外，该装置尺寸较大，拆卸极其不方便，占用了原本就狭小的车内空间，方便残疾人出行的同时，增加了健康人出行的不方便性，违反了设计的初衷。

车载轮椅机械手的结构复杂，在设计时需要结合机械手和智能操作，造价成本高昂，并且需要残障人士不断学习。同时，由于车内空间有限，只能适用于可折叠的轮椅。

对于专为下肢残障人士设计的福祉车，在座椅的造型方面，由于右侧的座椅需要经常移动，所以在座椅的造型方面右侧座椅与左侧座椅稍有不同，但制造成本较高，且只可以在空间宽大的商务车中使用，因此适用范围较小，不适用于普通大众。总之，现有车载轮椅所使用的各类支架一方面占地面积大且功能单一，另外结构复杂的车载轮椅支架成本高且适用车型受限。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种轨道式车载轮椅，以解决现有车载轮椅所使用的各类支架一方面占地面积大且功能单一，另外结构复杂的车载轮椅支架成本高且适用车型受限的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种轨道式车载轮椅，它包括轮椅本体、轨道、定位套、丝杠、齿轮和连接滑块，所述轨道包括至少一条单轨，至少一条单轨设置在车体上，定位套设置在车体上且其靠近单轨设置，丝杠沿定位套的长度方向穿过定位套，齿轮套装在丝杠的一端，所述连接滑块设置在轮椅本体的底部，丝杠的另一端朝向连接滑块设置，连接滑块上设置有配合丝杠的穿过孔，当轮椅本体通过单轨移动到丝杠处时，齿轮带动丝杠转动，丝杠在转动状态下穿过连接滑块并带动连接滑块移动到定位套内。

作为优选方案，齿轮配合设置有电机，齿轮套装在电机的输出轴上，电机配合设置有控制器，遥控器通过控制器与电机电连接，连接滑块的顶部竖直设置有挡柱，定位套顶部靠近连接滑块的一端加工有豁口，豁口内设置有配合挡柱的压力传感器，压力传感器与控制器电连接。

作为优选方案，豁口为长条形豁口。

作为优选方案，单轨包括上轨道条和下轨道条，所述上轨道条水平设置在车体上，下轨道条为伸缩轨道条，下轨道条包括第一连接条和第二连接条，第二连接条设置在第一连接条上且其与第一连接条滑动配合，第一连接条靠近上轨道条的一端与上轨道条相铰接。

作为优选方案，当单轨的个数为两条时，两条单轨之间水平并列设置，两条单轨之间的直线距离为d，定位套设置在直线距离d的中点处。

作为优选方案，定位套的底部通过第一连接座体设置在车体上。

作为优选方案，连接滑块的顶部通过第二连接座体设置在轮椅本体上。

本发明具有以下有益效果：

本发明结构简单、方便安装和拆卸，通过轨道、定位套、丝杠、齿轮和连接滑块之间相互配合能够实现车载轮椅的上车过程、下车过程以及定位过程。轨道中至少一条单轨为轮椅本体的上车和下车过程提供运动轨迹，从而实现轮椅本体无障碍的上车和下车过程，定位套、丝杠、齿轮和连接滑块之间相互配合能够将轮椅本体有效定位在车体上，定位方式稳定、牢固且安全，适用于车体行驶过程中的动态定位和停车状态下的静态定位。

附图说明

图1是本发明处于工作状态下的第一立体结构示意图；

图2是定位套3、丝杠4、齿轮5和连接滑块6之间连接关系的立体结构示意图；

图3是本发明处于工作状态下的第二立体结构示意图，图中去掉轮椅本体1；

图4是连接滑块6和第二连接座体13之间连接关系的立体结构示意图；

图5是定位套3、丝杠4、齿轮5和第一连接座体12之间连接关系的立体结构示意图；

图6是压力传感器8-3设置在定位套3上的立体结构示意图；

图7是轨道设置在车体14上的立体结构示意图；

图8是轮椅本体1的立体结构示意图；

图9是丝杠4、连接滑块6、控制器8-1、遥控器8-2、压力传感器8-3、电机9和挡柱10之间相互配合的流程框图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明和技术内容，配合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。

本发明提供一种轨道式车载轮椅，能够将轮椅本体1稳定安装在车体14上，还能够实现轮椅本体1无障碍的上车和下车过程。

实施例一：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9说明本实施例，本实施例中单轨2的设置用于为轮椅本体1提供上车和下车的移动轨迹，同时还能够为定位套3提供定位位置，定位套3为圆形套体或长方形套体，定位套3的长度方向与单轨2的长度方向同向，所述轨道包括至少一条单轨2，当单轨2的个数为一个时，单轨2的中心轴线到定位套3的中心轴线之间的垂直线段距离与连接滑块6的中心轴线到轮椅本体1靠近单轨2的一侧之间的垂直线段距离相等，如此设置能够确保当连接滑块6在丝杠4的带动下与定位套3相连接时，连接滑块6正好套装在定位套3内。另外一种定位方式为定位套3的中心轴线到单轨2之间的最短直线距离为轮椅本体1宽度的一半，能够有效配合轮椅本体1沿单轨2的长度方向移动，使轮椅本体1上的连接滑块6能够有效对准丝杠4，通过丝杠4和连接滑块6的可拆卸连接实现对轮椅本体1的锁定。该定位方式也适用于当单轨2的个数为两条时的情况，即定位套3设置在两条单轨2之间时，定位套3设置在两条单轨2之间的最短连接线段的中点处，即该中点处于定位套3的中心轴线在车体14上的垂直投影形成的直线上。

本实施例中定位套3固定安装在车体14上，定位套3的长度为310mm，定位套3的宽度为170mm。

本实施例中轮椅本体1为现有成品轮椅即可，需要结构改进，改进之处只需要保证轮椅本体1中安装连接滑块6处的刚度，从而避免轮椅本体1和连接滑块6之间产生的牢固性问题，实现可靠连接。

本实施例中的车体14为现有两厢车或suv，当车体14为现有两厢车时，其容纳轮椅本体1、轨道、定位套3、丝杠4、齿轮5和连接滑块6的空间为142cm×98cm×60cm。当车体14为suv时，其容纳轮椅本体1、轨道、定位套3、丝杠4、齿轮5和连接滑块6的空间为1820mm×1110mm×810mm。

实施例二：本实施例为实施例一的进一步限定，与齿轮5配合的电机9为车体14上带有的电机，或者在车体14上另设电机配合齿轮5也可，电机为现有产品。

实施例三：结合图2、图3、图4和图5说明本实施例，丝杠4为带有外螺纹的杆体，连接滑块6朝向丝杠4的一端加工有穿过孔7，穿过孔7的内壁上加工有配合丝杠4的内螺纹，丝杠4的长度不小于轮椅本体1的长度。其他未提及的结构及连接关系与实施例一相同。

实施例四：本实施例为实施例一、二或三的进一步限定，控制器8-1、遥控器8-2和压力传感器8-3均为现有产品，压力传感器8-3为桥拱形，其压力接收端的形状与挡柱10的外形相配合。控制器8-1、遥控器8-2和压力传感器8-3相互配合的工作过程与现有技术相同。控制器8-1为ecu电控器。遥控器8-2能够控制电机9直接转动，或遥控器8-2给控制器8-1发送信号，通过控制器8-1控制电机9转动。

实施例五：结合图1至图9说明本实施例，本发明针对车体14处于急刹车和不稳路况行驶时，为了确保轮椅本体1锁紧的稳定性以及操作的便捷性，定位套3、丝杠4、和连接滑块6之间结构设置如下：丝杠4的设置作用是利用丝杠传动的原理给予轮椅本体1的一个力，在该力的作用下使得轮椅本体1沿轨道上车后能够自动进入指定位置，并自动固定好。在丝杠4的末端有一个齿轮5，该齿轮5与位于车体14内部的电机9上的固定齿轮相啮合，利用电机9传出的力矩使丝杠4转动，进而带动轮椅本体1移动，豁口11为长条形豁口，其两侧内壁形成有滑道，豁口11的一端为敞口端，豁口11的另一端为封闭端，且该端安装有压力传感器8-3，当轮椅本体1进入车体14内指定位置时，指定位置为连接滑块6进入定位套3内并通过挡柱10挤压压力传感器8-3，压力传感器8-3接收压力信号并通过控制器8-1控制电机9停止正向转动，即实现轮椅本体1的锁紧过程。

连接滑块6是轨道引导的指定路线，在丝杠4的转动带动下进入定位套3中，连接滑块6与丝杠4相连接的起点处有一个凹槽，便于丝杠4与连接滑块6的内部的内螺纹相啮合。当轮椅本体1实现锁紧后，遥控器8-2上的红灯亮起，并且此时的电机9正向旋转的按钮将不再起作用，轮椅本体1到达预定位置。其他未提及的结构与实施例一、二、三或四相同。

实施例六：结合图1、图3和图7说明本实施例，单轨2包括上轨道条2-1和下轨道条2-2，所述上轨道条2-1水平设置在车体14上，下轨道条2-2为伸缩轨道条，下轨道条2-2包括第一连接条2-2-1和第二连接条2-2-2，第二连接条2-2-2扣合在第一连接条2-2-1上且其与第一连接条2-2-1滑动配合，第一连接条2-2-1和第二连接条2-2-2之间的长度能够折叠且灵活调节即，下轨道条2-2能够折叠收纳到上轨道条2-1上，第一连接条2-2-1和第二连接条2-2-2组成的下轨道条2-2为下拉轨道，它能够有效节省下轨道条2-2的占地面积且长度能够有效调节。第一连接条2-2-1靠近上轨道条2-1的一端与上轨道条2-1相铰接。能够有效节省单轨2的占地面积且长度能够有效调节。

当单轨2的个数为一个时，定位套3的安装在车体14中的位置通过一个单轨2确定，当单轨2的个数为两个时，两个单轨2能够有效定位定位套3的位置，即两条单轨2水平并列设置且二者之间的直线距离为d，定位套3设置在直线距离d的中点处。使定位套3的安装位置更加准确，也确保轮椅本体1的行走路线更加准确，辅助连接滑块6能够与丝杠4有效对接。其他未提及的结构与实施例一、二、三、四或五相同。

实施例七：结合图4、图5和图6说明本实施例，定位套3的底部通过第一连接座体12设置在车体14上。连接滑块6的顶部通过第二连接座体13设置在轮椅本体1上。第一连接座体12和第二连接座体13均为法兰盘，定位套3的底部通过第一连接座体12固定安装在车体14上，连接滑块6的顶部通过第二连接座体13固定安装在轮椅本体1的底部。其他未提及的结构与实施例一、二、三、四、五或六相同。

实施例八：结合图1和图8说明本实施例，本实施例中轮椅本体1为现有可拆卸式车载轮椅，轮椅本体1包括底盘、座椅17以及车轮15三个层次组成，该轮椅底盘架是轮椅的主要支撑结构，上部是轮椅的座位，下部用于安装轮椅的车轮15、转向轮16以及连接滑块6，转向轮16为万向轮，两个转向轮16并列安装在底盘的前方，两个车轮15并列安装在底盘的后方，该轮椅本体1具有刹车、驻车功能，方便残障人士出行，轮椅本体1有效解决了市面上福祉车的价格昂贵，也解决了轮椅存放架的不便捷性，将车体14内部的座椅和轮椅本体1有机结合。一方面，对于有残障人士的家庭可以安装轮椅本体1，以满足残疾人的出行；另一方面，对于没有残疾人的家庭，可以安装正常的轮椅本体1内部座椅。

轮椅本体1具有减震功能：由于轮椅本体1在遇到车体14刹车以及出行遇到坡度时，会给轮椅本体1带来冲击，因此轮椅本体1上安装有减震器，使用现有的减震器即可，以保护残障人士安全。

轮椅本体1具有刹车功能：由于残疾人采用车载轮椅出行时，需要家人陪同驾驶，因此为了保证轮椅的安全性，轮椅本体1上配合有手动刹车系统。

轮椅本体1的靠背具有调节功能：为满足残障人士在轮椅上的不同姿势，轮椅的靠背具有调节功能，可以根据残障人士的腰部舒适度做出不同的角度，以增加轮椅的舒适性。靠背的高度以及靠背倾斜角度设定如下：靠背的高度在46至61cm，宽度35至48cm。靠背的高低需要根据使用者个人的实际情况而定，根据课题的研究对象，建议选择中等高度的靠背。高度比肩的高度低200mm，宽度等于座椅面的宽度，不小于靠背的高度；靠背的倾斜角度为靠背所在面与水平地面之间的夹角在95至108°的范围内调节，最佳的靠背角度是108°

本发明结构为中空铝合金型材焊接形成，该焊接结构具有强度高、刚度大、重量轻、生产周期短、结构设计灵活及施工简便的优点。轮椅本体1由靠背、座椅、转向轮、减震系统、刹车系统以及锁紧机构组成。轮椅本体1的锁紧机构部分承载压力较大，采用合金钢材料打造。在轮椅本体1的框架下部分别连接两块加强板，以增加轮椅的强度和刚度。车体14与轮椅本体1通过定位套3、丝杠4、齿轮5和连接滑块6形成的锁紧机构连接，该锁紧机构可以实现轮椅本体1的固定，同时，该锁紧机构中的丝杠4能够实现轮椅本体1在上车后的进给运动。

综上所述，本发明相较于先前技术可具有以下功效：

1)本发明有效避免残疾人使用过程中产生恐惧感，轮椅本体1为可拆卸车载轮椅，具有较高的稳定性和安全性，而且运动平稳可靠，固定在车体14的内部时牢固稳定。

2)拆卸方便性：使用便捷，定位套3、丝杠4、齿轮5和连接滑块6相互配合使轮椅本体1的安装和拆卸应该简便易行，提高残障人士出行效率，与此同时，显现出可拆卸车载轮椅的相对于其他残障人士出行用品的优越性。

3)结构紧凑简单：由于车体14内的空间的限制，本发明整体结构简单紧凑，操作简单，拆卸方便，因此不会对车体14的其他功能产生影响。

4)舒适性：由于车体14在行驶过程中会遇到各种各样的路况，因此，为了保证残障人士的舒适度，轮椅本体1采用与正常汽车座椅相同的结构设计，满足人机工程学要求，从而满足了轮椅本体1的舒适性。

综上所述，本发明可拆卸车载轮椅设计的提出，弥补了市场上针对两箱车后座椅与轮椅可替换的空白，既方便了残障人士的出行，相对于福祉车又降低了汽车可拆卸轮椅的设计和制造成本，相对于轮椅存放架和机械手而言，扩大了轮椅的适用范围，使得车载轮椅不仅仅局限于折叠轮椅，从而为扩大残障人士的出行范围提供了技术支持，具有重要的理论和实际的应用价值。其他未提及的结构与实施例一、二、三、四、五、六或七相同。

本发明中定位套3、丝杠4、齿轮5和连接滑块6形成的锁紧机构，由于锁紧机构是轮椅本体1在汽车行驶过程中的重要受力零件，又因为当轮椅本体1固定在车内指定位置时，轮椅本体1的两个车轮15和两个转向轮16会帮助锁紧机构分担大部分法向力，所以只需分析锁紧机构在汽车急刹车时的静应力即可，分析过程如下：

针对锁紧机构中载荷较大的滑道装置进行受力分析，设定汽车以120km/h的速度向前行驶，遇到紧急情况采取急刹车，要求3秒内完成制动过程，由加速度计算公式为公式一，内容如下：

v＝v0+at

公式一中v——静止速度，m/s；

a——刹车加速度，m/s²；

v0——行驶速度，m/s；

t——刹车所用时间，s。

由公式一求得汽车的刹车加速度为11m/s²，再将牛顿第二定律作为公式二，内容如下：

f＝ma

公式二中f——锁紧机构所受压力，n；

a——刹车加速度，m/s²；

m——轮椅和残障人士重量，n。

根据样品试验得出，本发明的轮椅本体1的质量为50kg，当残障人士的重量为100kg时，则得到轮椅以及残障人士在汽车以120km/h的速度行驶时的惯性力f＝2200n；所以在单轨2上施加2200n的压力，锁紧机构的材质选择合金钢，分析时生成默认网格对零件进行受力分析。其中材料选择、网格划分以及受力分析结果，并通过安全系数图谱分析验证，利用solidworks软件中安全系数图谱分析的原理是给定一个安全系数，然后给定一个零件所受的力，则此零件在该安全系数下可以承受的最大应力就是该安全系数乘以所受应力，计算公式为公式三，内容如下：

式中σvonminses——最大应力，n；

σlimit——承受限制应力，n。

对该零件所选用的安全系数为1.5，生成安全系数图谱，最小安全系数为45.752，则说明定位套3、丝杠4、齿轮5和连接滑块6形成的锁紧机构在所对应的工作环境下安全作业，即锁紧机构能够保证轮椅本体1在汽车以120km/h速度行驶时发生急刹车状态的安全性，从而说明本发明能够适用于汽车急刹车状态下对轮椅本体1的安全定位，效果稳定可靠。

本发明的工作过程为：

轮椅本体1的上车过程：残障人士陪同人员将轮椅本体1沿着下轨道条2-2和上轨道条2-1送入车体14内部，直至轮椅本体1底部的连接滑块6靠近丝杠4或与丝杠4相接触或，残障人士按下遥控器8-2，从而驱动电机9转动，电机9的输出轴转动通过齿轮5带动丝杠4转动，丝杠4转动穿过连接滑块6上的穿过孔7，并通过丝杠4持续转动时并与穿过孔7的内壁相配合，使连接滑块6沿丝杠4的长度方向朝向齿轮5移动，带动轮椅本体1移动，直至轮椅本体1行驶到预定位置，即连接滑块6进入定位套3内并通过挡柱10挤压压力传感器8-3时，压力传感器8-3接收压力信号并通过控制器8-1控制电机9停止正向转动，即实现轮椅本体1的上车锁紧过程。

轮椅本体1的下车过程：残障人士按动手中遥控器8-2，从而通过控制器8-1启动电机9反向旋转，使得轮椅本体1沿上轨道条2-1的长度方向向后移动，该过程为此时丝杠4和穿过孔7在上车过程中的逆过程，直至移动到丝杠4与连接滑块6的穿过孔7分离，陪同人员将轮椅沿着下轨道条2-2移动到地面。

上述具体实施例均为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在本发明的附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。上述内容仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此即局限本发明之专利范围，举凡运用本发明说明书及图式内容所为之等效结构变化，均理同包含于本发明之权利范围内。