专利名称：具有升降器装置的车轮系统的制作方法
技术领域：
本文公开的主题涉及一种具有升降器装置的车轮系统。
背景技术：
车轮系统，例如脚轮系统，可以被安装在物体或设备上以便于移动。脚轮系统可具 有固定的排列，从而在单一的方向上滚动，或者它们可安装在枢轴上，使得车轮自动地旋转 从而使其自身与运动的方向对齐。为了 便于移动而通常装备车轮系统的物体的示例包括医 疗设备、轮椅、手推运货车以及小推车。一个结合了此类车轮系统的医疗设备的非限制性的 示例包括麻醉机、便携式扫描仪或者成像装置、病患监护装置、病床等。传统的车轮系统具有的一个问题是它们不适合越过垂直的障碍物，例如门槛或者 台阶。此问题在装备车轮系统以便于医院环境中医疗设备的移动时显得更加突出。装备车 轮系统来使沉重的医疗设备(600+lbs)越过医院内的门槛或者其他通常垂直设置的障碍 物是并不罕见的。举个例子，国际电工委员会(IEC)60601-1 2005中的条款9. 4. 2.4. 3要 求医疗设备以0. 4米/秒的速度越过20mm高的障碍物(门槛)。
发明内容
以上提及的缺点、不利之处和问题在此处被解决，其将通过阅读和理解以下的说 明而得到了解。在一个实施例中，车轮系统包括框架，可旋转地安装在框架上的车轮，以及升降 器。升降器限定第一端和第二端。升降器的第一端可枢转地安装在框架上，而升降器的第 二端限定接触表面。该升降器的接触表面适于与垂直设置的障碍物形成初始接触，且随后 升降器配置成围绕第一端枢转，使得车轮被抬升并越过垂直的障碍物。在另一个实施例中，车轮系统包括框架，可旋转地安装在框架上的一对车轮，以及 至少部分地位于一对车轮之间的升降器。升降器限定第一端和第二端。升降器的第一端可 枢转地安装在框架上，而升降器的第二端限定接触表面。车轮系统还包括弹簧，该弹簧配置 成使升降器偏置至完全缩回位置上，在此位置该对车轮可以以最小干涉而操作。升降器的 接触表面适于与垂直设置的障碍物形成初始接触。然后升降器被配置成围绕第一端枢转并 且远离完全缩回位置，使得该对车轮被抬升并且以最小化越过垂直障碍物所需的作用力的 方式而越过垂直的障碍物。从本发明的附图和详细描述，本发明的各种其他特征、目的和优点对于本领域普 通技术人员将是显而易见的。
图1是根据一个实施例的车轮系统的等距视图；图2是根据一个实施例的图1的车轮系统的一些部件的等距部分分解视图；图3是根据一个实施例的图1的车轮系统的等距部分分解视图4是根据一个实施例的图1的车轮系统的侧面示意图；图5是根据一个实施例的图1的车轮系统的侧面示意图；图6是根据一个实施例的图1的车轮系统的侧面示意图；图7是根据一个实施例的车轮系统的等距示意图；以及图8 是根据一个实施例的系统的等距示意图。零部件列表图 110车轮系统12第一车轮14第二车轮16升降器18安装板20旋转柱22 框架26 (升降器16的)第一端2S(升降器I6的)第二端30升降器臂32升降器臂34升降器槽口36 孔 口38 孔口42 轴44轴螺母60框架突起部图 2I6升降器18安装板20旋转柱22 框架24螺旋弹簧26 (升降器16的)第一端2S(升降器I6的)第二端30升降器臂36 孔 口40弹簧突片42 轴44轴螺母46 (轴似的)第一端48 (轴似的)第二端
50 (轴42的)带螺纹部分52 (旋转柱20的)第一端54 (旋转柱20的)第二端56 孔 口60框架突起部62弹簧柱64 臂66 孔 口68 孔 口70 (弹簧M的)第一端72 (弹簧24的)第二端图 3 12第一车轮14第二车轮I6升降器18安装板20旋转柱22 框架24螺旋弹簧64 臂68 孔 口74 轴76 (轴 74 的)第一端78 (轴 74 的)第二端图 410车轮组件16升降器26(升降器I6的)第一端28 (升降器16的)第二端42 轴74 轴80平整表面82 台阶84平整表面86 箭头90 (升降器16的)接触表面Rl 半径R2 半径图 5
10车轮组件I6升降器26(升降器I6的)第一端2S(升降器I6的)第二端42 轴74 轴80平整表面82 台阶84平整表面86 箭头90 (升降器16的)接触表面Rl 半径R2 半径图 610车轮组件16升降器26 (升降器16的)第一端28 (升降器16的)第二端80平整表面82 台阶84平整表面86 箭头90 (升降器16的)接触表面图 7100车轮组件102升降器104升降器106 车轮108旋转柱110 框架112升降器轴114车轮轴图 8120 系统122车轮系统124升降器126 装置128升降器轴具体实施方式
在以下详细描述中，参考了作为描述的一部分的附图，在附图中显示了可被实施 的说明性具体实施例。这些实施例被以足够的细节进行了描述，以使本领域技术人员能够 实施这些实施例，并且可以理解的是，可利用其他的实施例，并且可在不背离实施例的范围 的情况下做出逻辑的、机械的、电子的和其他改变。因此，以下的详细描述不应视为对本发 明的范围的限制。参考图1，根据一个实施例示出了车轮系统10。车轮系统10适于便于物体或设备 移动的情况，例如轮椅、手推运货车、小推车、便携式医疗设备等。出于解释的目的，车轮系 统10将根据一个实施例而进行描述，其中为了便于医疗设备在医院环境中的移动，车轮系 统10适于连接到便携式医疗设备上，例如麻醉机、病患监护装置以及成像装置等。如将会 详细描述的，车轮系统10允许与其连接的医疗设备沿着大致上平整的表面(例如，走廊) 被滚动，并且被抬升且随后越过障碍物，例如垂直的门槛或者台阶。描绘了车轮系统10并 且其在下文将被描述为脚轮系统，其包括至少部分地设置在两个单独的车轮之间的升降 器。然而应该理解的是，车轮系统10可以包括备选的系统(例如，独轮系统)和构造，并且 车轮系统10可装备成与种类繁多的装置共同使用，包括但不限于便携式医疗设备。车轮系统10包括第一车轮12和第二车轮14。车轮系统10还包括升降器16，其 在轴向上度量时至少部分地设置在第一车轮12和第二车轮14之间。车轮系统10还包括 安装板18、旋转杆20、框架22以及螺旋弹簧24(如图2中所示)。升降器16可包括大致上C形的部件，其限定第一终端26和第二终端28。升降器 16的第一端26包括一对隔开的升降器臂30、32，这对升降器臂30、32在其间限定升降器槽 口 34。臂30、32分别限定彼此对齐的孔口 36、38。升降器16的第二端28限定接触表面90。 升降器16还包括弹簧突片40(图2中所示)、轴42以及轴螺母44。如图2中最佳所见，轴 42限定具有增大直径的头部部分的第一端46，大致相对的第二端48以及从第二端46延伸 的带螺纹部分50。参考图2，根据实施例的等距分解视图示出了其中一些车轮系统10部件。安装板 18便于使车轮系统10和设备(例如，便携式医疗设备)相连接。旋转杆20是大体上圆柱 形的。旋转杆20限定牢固地紧固到安装板18上的第一终端52，以及大致上相对的第二终 端54。框架22限定适于容纳旋转杆20的大致上圆柱形的框架孔口 56。框架22安装到 旋转杆20上，使得旋转杆20的第二端54插入并且穿过框架孔口 56。以如上描述的方式安 装框架22允许框架22相对于旋转杆20旋转或转动。框架22包括框架突出部60、弹簧柱 60以及臂64。框架突出部60和臂64分别限定轴孔口 66和68。根据一个实施例，升降器16的第一端26安装到框架突起部60上，从而使得升降 器16可相对于框架22而旋转。备选地，升降器16可以可旋转地安装在具有传统车轮系统 的设备上(例如，便携式医疗设备)。前述的可旋转的连接方式将会根据所描绘的实施例在 下文中进行说明，但是应该理解的是可设想备选的可旋转连接。升降器臂30、32(如图1中 所示)在初始时与框架突起部60对齐，并且分别接合框架突起部60的相对端，使得框架突 起部60设置在升降器的槽口 34内。轴42的第二端48然后插入并且穿过孔口 36、孔口 66 和孔口 38。轴螺母44然后紧固到轴42的带螺纹部分50上。以此方式，升降器16可相对于框架22而围绕轴42旋转。螺旋弹簧24限定第一端70和大致相对的第二端72。第一端70紧固到框架22的 弹簧柱62上，而第二端72紧固到升降器16的弹簧突片40上。当以所述方式进行连接时， 螺旋弹簧24可以配置成施加将弹簧柱62推向弹簧突片40的作用力，并且因而使升降器16 偏置至其完全缩回的位置，在此位置上，升降器16在顺时针方向上枢转或旋转到可允许的 最大程度。参考图3，等距分解视图示了根据一个实施例的车轮系统10。更准确地说，示出了 在组装状态下安装在一起的升降器16、安装板18、旋转柱20、框架22和螺旋弹簧24。车轮 12、14以及轴74从车轮系统10部件的其余部分分解地示出。轴74限定第一端76和大致相对的第二端78。轴74穿过臂64的轴孔口 68。第一 车轮12然后紧固到轴74的第一端76上，而第二车轮14紧固到轴74的第二端78上。为 了便于附接的设备(例如，便携式医疗设备)沿大致直线的运输，以先前描述的方式配置车 轮系统10允许车轮12、14相对于框架22而围绕轴74旋转。在运输附接设备(例如，便携 式医疗设备)时，框架22以先前描述的方式相对于旋转柱20的旋转允许使用者更轻易地 改变方向。
图3中升降器16被描绘成通过螺旋弹簧24而被偏置至其完全缩回位置上。应该 理解的是，在其完全缩回的位置上，升降器16被旋转到允许车轮12、14在平整表面上自由 操作没有干涉的位置。如下文中将会详细描述的，升降器16可以转出其完全缩回的位置， 从而有助于越过台阶或者门槛而运输附接设备(例如，便携式医疗设备)。在描述了车轮系统10的部件之后，现在将对其运行进行详细描述。参考图4-6， 车轮系统10被顺序地描述为按照箭头82指示的方向沿着第一平整表面80行进，越过台阶 82，然后按照箭头86指示的方向沿着第二平整表面84行进。在图4中，车轮组件10被描绘成沿着平整表面80行进时车轮组件10正好与台阶 82形成接触。可以看到，台阶82首先与升降器16的接触表面90接合。接触表面90根据 一个实施例描绘成具有弓形或者放射状轮廓，然而可设想其他构型。接触表面90可限定在 升降器16的底部并且位于或者靠近第二端28。参考图5，在升降器16的接触表面90接合台阶82之后，车轮系统10的动量(以 及任何附接设备的动量)起作用以使升降器16相对于框架22而围绕轴42沿逆时针方向 转动或枢转。升降器16的此逆时针旋转抬升车轮12、14，并且大致同时地使车轮12、14沿箭头 86的方向行进。通过以所述的方式使车轮12、14抬升并行进，车轮12、14可以以比传统的 车轮系统所需的作用力更小的作用力越过台阶90。当越过台阶82时，升降器16类似于具 有半径rl的车轮而运行，该半径rl远远超过车轮12、14的半径r2。本领域技术人员所共 知的是，较大半径的车轮系统可以更轻易地越过台阶或者其他垂直设置的障碍物。当越过 垂直设置的表面时，升降器16允许车轮系统10享有较大半径的车轮的好处，同时保留其他 条件下较小半径的车轮的优点。参考图6，在车轮12、14已经越过台阶82后，复位弹簧24(图3中所示)使升降器 16恢复到其完全缩回的位置。当升降器16被缩回时，车轮12、14可以在平整表面84上自 由操作而没有干涉。
按先前所描述方式的升降器16的操作减少了推动车轮系统10越过台阶或者门槛所需的作用力，并因此更加方便了必须推动沉重的设备越过此类障碍物的用户。基于基本 物理原理，此作用力上的减少对于那些本领域技术人员应该是很容易理解的，并且已经通 过试验支持。一种具有升降器机构和一种不具有升降器机构(类似于升降器16)的车轮系 统的原型都被连接到1551b的设备上然后推过20mm的垂直台阶。装备负荷计来测量拉动 设备越过台阶所需的作用力。该试验显示在没有升降器机构的情况下，需要1141b的作用 力来拉动设备越过台阶，同时在有升降器机构的情况下，需要461b的作用力来拉动设备越 过台阶。升降器16的操作还减少了车轮系统10及任何附接设备越过台阶或者门槛时翻转 的可能性。如先前陈述的，当越过台阶时，升降器表现为大得多的车轮系统。众所周知的是， 较小的车轮更容易被台阶阻碍或者阻止，使得任何额外施加的作用力(特别是当施加在附 接设备的顶部附近时)会引起设备翻转。参考图7，根据一个实施例示出了车轮系统100。车轮系统100适于以类似于参照 车轮系统10先前描述的方式而便于物体或者设备的移动。车轮系统100包括第一升降器 102和第二升降器104。该车轮系统100还包括单独的车轮106，当沿轴向方向度量时其至 少部分地设置于第一升降器102和第二升降器104之间。车轮系统100还包括旋转杆108 以及框架110。升降器102和104通过升降器轴112而枢转地安装在框架100上，而车轮 106通过车轮轴114而枢转地安装在框架110上。升降器102和104构造成接合垂直设置 的障碍物，且然后围绕轴112枢转，使得以类似于关于车轮系统10先前描述的方式使车轮 106被抬升并且越过障碍物。参考图8，根据一个实施例示出了系统120。系统120包括一个或多个车轮系统 122以及一个或多个升降器124。车轮系统122附接到设备上并且适于便利设备126的运 输。设备126可包括便携式医疗设备，然而也可设想其他的设备。升降器124通过升降器 轴128而枢转地安装在设备126上。升降器124构造成接合垂直设置的障碍物，并且随后 围绕轴128枢转，使得以类似于关于车轮系统10先前描述的方式使车轮系统122被抬升并 且越过障碍物。本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还可以使本领域的技术 人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及实施任何相结合的方法。本发 明可授权的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类 示例具有与权利要求的字面语言无异的结构元件或者包括与权利要求的字面语言没有实 质区别的等同的结构元件，则此类示例意在处于权利要求的范围内。
权利要求
1.一种车轮系统，包括框架(22)；车轮(12，14)，其可旋转地安装在所述框架0 上；以及升降器(16)，其限定第一端06)和第二端( )，所述第一端06)可枢转地安装在所 述框架0 上，所述第二端08限定接触表面(90)；其中所述升降器(16)的所述接触表面(90)适于与垂直设置的障碍物形成初始接触， 且随后所述升降器(16)被配置成围绕所述第一端06)枢转，使得所述车轮(12，14)被抬 升并且移动越过垂直障碍物。
2.如权利要求1所述的车轮系统(10)，其特征在于，所述框架02)限定适于容纳旋转 杆(20)的框架孔口(56)。
3.如权利要求1所述的车轮系统(10)，其特征在于，所述车轮系统(10)还包括紧固地 安装到所述旋转杆OO)上的安装板(18)。
4.如权利要求1所述的车轮系统(10)，其特征在于，所述车轮(12，14)包括一对车轮 (12，14)，并且其中所述升降器(16)在沿轴向方向度量时至少部分地设置于所述一对车轮 (12，14)之间。
5.如权利要求1所述的车轮系统(10)，其特征在于，所述车轮系统(10)还包括弹簧 (M)，所述弹簧04)构造成使所述升降器(16)偏置至完全缩回位置上，在此位置上所述车 轮(12，，14)能够以最小干涉操作。
6.如权利要求1所述的车轮系统(10)，其特征在于，所述框架02)包括弹簧柱(62)， 所述弹簧柱(62)适于接纳所述弹簧04)的第一端(M)，并且其中所述升降器(16)包括弹 簧突片(40)，所述弹簧突片00)适于接纳所述弹簧04)的第二端(72)。
7.如权利要求1所述的车轮系统(10)，其特征在于，所述升降器(16)的所述接触表面 (90)限定放射状轮廓。
8.一种车轮系统(10)，包括框架(22)；一对车轮(12，14)，其可旋转地安装在所述框架0 上；升降器(16)，其至少部分地设置于所述一对车轮(12，14)之间，所述升降器(16)限定 第一端06)和第二端( )，所述第一端06)可枢转地安装在所述框架0 上，所述第二 端(28)限定接触表面(90)；以及弹簧(M)，其构造成将所述升降器(16)偏置至完全缩回位置上，在此位置上所述一对 车轮(12，14)能够以最小干涉操作，其中所述升降器(16)的所述接触表面(90)适于与垂直设置的障碍物形成初始接触， 且随后所述升降器(16)构造成围绕所述第一端06)枢转并且远离所述完全缩回位置，使 得所述一对车轮(12，14)以最小化越过垂直障碍物所需的作用力的方式被抬升并且越过 所述垂直障碍物。
9.如权利要求8所述的车轮系统(10)，其特征在于，所述框架02)限定适于容纳旋转 杆(20)的框架孔口(56)。
10.如权利要求8所述的车轮系统(10)，其特征在于，所述车轮系统(10)包括紧固地 安装到所述旋转杆OO)上的安装板(18)。
11.如权利要求1所述的车轮系统(10)，其特征在于，所述框架02)包括弹簧柱(62)， 所述弹簧柱(62)适于接纳所述弹簧04)的第一端(M)，并且其中所述升降器(16)包括弹 簧突片(40)，所述弹簧突片00)适于接纳所述弹簧04)的第二端(72)。
12.如权利要求1所述的车轮系统(10)，其特征在于，所述升降器(16)的所述接触表 面(90)限定放射状轮廓。
全文摘要
本发明涉及具有升降器装置的车轮系统，具体而言，涉及一种车轮系统(10)，其包括框架(22)；旋转地安装在框架(22)上的车轮(12，14)；以及升降器(16)。升降器(16)限定第一端(26)和第二端(28)。升降器(16)的第一端(26)可枢转地安装在框架(22)上，而升降器(16)的第二端(28)限定接触表面(90)。升降器(16)的接触表面(90)适于与垂直设置的障碍物形成初始接触，且随后升降器(16)构造成围绕第一端(26)枢转，使得车轮(12，14)被抬升并越过垂直障碍物。
文档编号B60B33/04GK102126400SQ20101062503
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月15日 优先权日2009年12月15日
发明者T·P·萨利文 申请人:通用电气公司