CN101002710B - 电动轮椅的底盘装置 - Google Patents

Abstract

本发明是电动轮椅的底盘装置，以彼此相枢接的第一、二、三车架装置、驱动轮车架装置，及分叉车架装置成为连动机构，再配合分别与该等装置相枢接的前、后轮装置组装而成，当前轮装置作动位移时，底盘装置以第二、三车架装置连动叉形车架装置，并由弹性复位装置弹性变形以抵销当前轮装置作动位移时，带动第二、三车架装置连动叉形车架装置的作动位移量，进而保持装设供乘坐的乘坐装置的第一车架装置的位移量变化，而使得电动轮椅向上或下的位移作动、跨过障碍时，可使乘坐者获得舒适的乘坐感受。

Description

电动轮椅的底盘装置

【技术领域】

本发明是有关于一种底盘装置，特别是指一种电动轮椅的底盘装置。

【背景技术】

对神经肌肉病变者、功能性退化的老人、肢体障碍及慢性病患等缺乏独立行动能力者而言，电动轮椅是其在日常生活中用以代步的辅助用具的一；而由于一般路面都具有不定起伏的各式状况，例如阶梯、或突起的障碍路面等，因此电动轮椅必须有跨越障碍的能力。

当乘坐电动轮椅跨障时，乘坐者与电动轮椅的整体重心偏移量会造成电动轮椅各滚轮(前、后滚轮，及驱动轮)的负载值变化，而当各滚轮的负载值严重不均(即重心偏移至电动轮移的底盘装置的范围以外)时，电动轮椅会倾倒而导致乘坐者受伤；此外，电动轮椅在跨障过程中底盘装置的连动方式，也直接影响到乘坐者乘坐电动轮椅时的舒适感，因此电动轮椅的底盘装置的设计，必须同时满足可平稳地越障，以及尽可能降低越障时连动的倾角变化或是位移量。

参阅图1，目前电动轮椅的底盘装置1包含有一前车架装置11、一后车架装置12、一连动装置13、一驱动轮单元14、一驱动装置15，及一弹性回复装置16。

前车架装置11包含二相间隔的前车架111(图中仅绘示一前车架111以利说明)，每一前车架111具有一主体段112、一自主体段112前端向下延伸的前轮连结段113、一主体段112后端向下延伸的后连结段114，及一前滚轮115，前滚轮115是可枢转地与该前轮连结段113相反于与主体段112连结的端部相枢接。

后车架装置12相对设置于前车架装置11后半段的上方，包含二相间隔的后车架121(图中仅绘示一后车架121以利说明)，每一后车架121具有一设置段122、一自设置段122前端向下延伸的前连结段123、一自设置段122后端更渐向后且向下延伸的后轮连结段124，及一后滚轮125，后滚轮125是可枢转地与后轮连结段124相反于与设置段122连结的端部相枢接。

二前车架111的主体段112与二后车架121的设置段122的顶面，共同供一乘坐装置(图未示出)连结，以供乘坐者乘坐的用。

连动装置13包含二相间隔设置的连动杆131(图中仅绘示一连动杆131以利说明)，每一连动杆131相反两端分别与一前车架111的前轮连结段113及一后车架121的前连结段123的近中央处相枢接。

驱动轮单元14包含二径辐大于前、后滚轮115、125的驱动轮141(图中仅绘示一驱动轮141以利说明)，二驱动轮141分别可转动地枢设于二前车架111的后连结段114上。

驱动装置15包含二电动马达151(图中仅绘示一电动马达151以利说明)，分别装设于二前车架111的后连结段114上，而可被控制地提供动力驱动二驱动轮141转动，使电动轮椅位移。

弹性回复装置16包含二弹性回复单元161(图中仅绘示一弹性回复单元161以利说明)，每一弹性回复单元161连设于位于同一侧的一前车架111与一后车架121，具有二受力时产生可回复地弹性变形的弹簧162、162’，其中一弹簧162的相反两端分别连结在前车架111的主体段112的前方处，以及后车架121的前连结段123相反于与设置段122相连结的一端部上，另一弹簧162’的相反两端则分别连结在前车架111的后连结段114上，以及后车架121的设置段122的近中央端部上，而恒施力将后车架121向前车架111相对拉近。

当电动轮椅在水平面上运动时，底盘装置1的二前车架111主体段112、二后车架121设置段122，与二连动杆131略成水平，前、后滚轮115、125及驱动轮141藉由弹性回复装置16的二弹性回复单元161调配负载位于同一水平面上，确保其贴地性。

参阅图2、图3，当电动轮椅向上跨障时，前滚轮115与前轮连结段113向上位移，而带动前车架装置11以前轮连结段113高、后连结段114低的态样倾斜枢转，并拉动弹性回复装置16的二弹性回复单元161拉伸而储存弹性位能，且同时带动后车架装置12与二连动杆131倾角改变；继之，在驱动轮141接触障碍的瞬间(如图3所示)，二弹性回复单元161将储存的弹性位能释放并往原状回复，而带动压迫带动后车架装置12向上位移，以带动驱动轮141向上位移，进而完成跨障过程。

由于上述底盘装置1跨越障碍时，主要是由前滚轮115与前轮连结段113向上位移后，带动前车架装置11倾斜枢转，并藉由弹性回复装置16的拉伸与回复作动，直接迫使后车架装置12向上位移，才能完成跨障的过程，所以，在跨障时，前滚轮115的位移量(即障碍的高度)是直接经由后车架装置12传递给乘坐者，所以乘坐者必须忍受较大的颠簸；此外，欲迫使后车架装置12向上位移完成跨障过程，也必须供给较大的能量克服后车架装置12本身及承载于后车架装置12上的重量(即乘坐装置与乘坐者共同的重量)后才能完成，这也同时导致了底盘装置1必须花费较长的时间(参阅图4所示)才能完成整个越障过程。

所以，目前电动轮椅的底盘装置1仍有相当的改善空间可资努力。

【发明内容】

因此，本发明的目的，即在提供一种可提高乘坐时的稳定性与舒适度的电动轮椅的底盘装置。

于是，本发明的一种电动轮椅的底盘装置，可装设一供乘坐的乘坐装置(图未示出)，该底盘装置包含一第一车架装置，具有一设置架、一自该设置架前端向下延伸的延伸架、一自该延伸架底端向下延伸的第一连接架，及一自该延伸架底端向下并向后延伸的第二连接架，该设置架顶部连结一乘坐装置；

一第二车架装置，具有一与该第一车架装置相间隔且前端突伸出该第一连接架设置的第二车架；

一第三车架装置，具有一间隔地设置在该第二车架下方的第三车架、一自该第三车架向下且向后延伸的第三限位架，及一两端分别连接该第三车架与该第三限位架的第三枢接架；

一驱动轮架装置，具有一前端与该第一车架装置的第二连接架底端相枢接的驱动轮架、一设置在该驱动轮架上的驱动轮组，及一设置在该驱动轮架上并可被控制地提供动力以驱动该驱动轮组的动力单元；

一叉形车架装置，具有一前、后端分别与该第二车架装置的第二车架后端与该驱动轮架装置的驱动轮架后端相枢接的主架，及一自该主架向下且渐向前延伸的分叉架，该分叉架远离该主架的一端与该第三车架装置的第三车架后端相枢接；

一前轮装置，具有一分别与该第二、三车架装置的第二、三车架前端相枢接的前轮架，及一枢设于该前轮架底部的前滚轮组；及

一后轮装置，具有一与该设置架后端相连接的后轮架，及一枢设于该后轮架底部的后滚轮组。

当乘坐电动轮椅跨障时，本发明的电动轮椅的底盘装置，使得乘坐者所感受到的位移变化小，可提高乘坐时的稳定性与舒适度。

【附图说明】

图1是一侧视结构图，说明目前电动轮椅的底盘装置；

图2是一作动示意图，说明图1的电动轮椅的底盘装置越障时，前滚轮越障的瞬间状态；

图3是一作动示意图，说明图1的电动轮椅的底盘装置越障时，前滚轮已越过障碍且驱动轮越障的瞬间状态；

图4是一曲线图，说明图1的电动轮椅的底盘装置越障时前滚轮的抬高量，其中横坐标表示时间，单位是秒，纵坐标表示高度，单位是mm；

图5是一侧视结构图，说明本发明电动轮椅的底盘装置的一较佳实施例；

图6是一作动示意图，说明图5的电动轮椅的底盘装置越障时，前滚轮越障的瞬间状态；

图7是一作动示意图，说明图5的电动轮椅的底盘装置越障时，前滚轮已越过障碍且驱动轮越障的瞬间状态；

图8是一曲线图，说明图5的电动轮椅的底盘装置越障时前滚轮的抬高量；其中横坐标表示时间，单位是秒，纵坐标表示高度，单位是mm；

图9是一作动示意图，说明图5的电动轮椅的底盘装置向下跨障时，前滚轮越障的瞬间状态；及

图10是一分析数据图，说明本发明电动轮椅的底盘装置在越障时输入扭矩的变化，其中横坐标表示时间，单位是秒，纵坐标表示扭矩。

【具体实施方式】

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一个较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

在本发明被详细描述之前，要注意的是，在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。

参阅图5，本发明一种电动轮椅的底盘装置2，可装设供乘坐的乘坐装置(图未示出)，包含彼此相枢接的第一车架装置21、第二车架装置22、第三车架装置23、驱动轮车架装置24、叉形车架装置25、第一弹性复位装置26，与第二弹性复位装置27，以及分别与该等装置相枢接的前轮装置28与后轮装置29。

第一车架装置21略呈倒U字型，具有一顶部供该乘坐装置连结的设置架211、一自该设置架211前端向下延伸的延伸架212、一自该延伸架212底端向下延伸的第一连接架213、一自该延伸架212底端向下并向后延伸且与第一连接架213相间隔的第二连接架214、一连接在该第二连接架214的近中央处的第一抵止架215，及一连接在该第二连接架214底端的第三连接架216，且设置架211、延伸架212、第一连接架213、第二连接架214，及第一抵止架215均分别是以二并联设置的杆件所组成。

第二车架装置22与该第一车架装置21相间隔设置，具有一前端部更突伸出该第一连接架213的第二车架221，且第二车架221是以二并联设置的杆件所组成。

第三车架装置23与该第二车架装置22相间隔设置，具有一间隔地设置在该第二车架221下方的第三车架231、一自该第三车架231的较靠近前端的中央处向下且向后延伸的第三限位架232，及一两端分别连接该第三车架231与该第三限位架232的第三枢接架233，该第三限位架232与第三枢接架233相配合共同界定出一限位空间217(如图5中斜线区域所示)，且第三限位架232的后端部延伸置于限位空间217中。

当底盘装置作动时，该第一抵止架215会分别抵触第三枢接架233与第三限位架232而被限位，进而限制第三车架装置向不同方向位移时的位移量，关于此部份的动作容后详述；同样地，第三车架231、第三限位架232，及第三枢接架233也分别是以二并联设置的杆件组成。

该驱动轮架装置24具有一前端与第一车架装置21的第二连接架214底端相枢接的驱动轮架241、一设置在驱动轮架241上的驱动轮组242，及一设置在驱动轮架241上并可被控制地提供动力以驱动该驱动轮组242的动力单元243；驱动轮架241由包括二并联设置的杆件组成；驱动轮组242包括二分别枢设在组成驱动轮架241杆件上的驱动轮；且在本例中，动力单元243是设置在组成驱动轮架241杆件上的电动马达。

叉形车架装置25具有一前、后端分别与该第二车架装置22的第二车架221后端和该驱动轮架装置24的驱动轮架241后端相枢接的主架251，及一自该主架251向下且渐向前延伸的分叉架252，且该分叉架252远离主架251的一端与第三车架装置23的第三车架231后端相枢接。

第一弹性复位装置26具有二拉力弹簧261，每一拉力弹簧261的两端分别可弹性变形地分别连结在构成第一车架装置21的设置架211的杆件与该叉形车架装置25的主架251的杆件后端，恒施力将该设置架211与该主架251后端相对拉近。

第二弹性复位装置27具有二拉力弹簧271，每一拉力弹簧271的两端分别可弹性变形地分别连结在构成该第一车架装置21的第一连接架213的杆件底端与该第三车架装置23的第三限位架232的杆件上，恒施力将该第一连接架213与第三限位架232相对拉近。

前轮装置28具有一分别与该第二、三车架装置22、23的第二、三车架221、231前端相枢接的前轮架281，及一枢设于该前轮架281底部的前滚轮组282，前轮架281也是由二并联设置的杆件构成，前滚轮组282包括二分别可改变方向地枢设于构成该前轮架281杆件上的前滚轮。

后轮装置29具有一分别与该第一车架装置21的设置架211后端相枢接的后轮架291，及一枢设于该后轮架291底部的后滚轮组292，后轮架291也是由二并联设置的杆件构成，后滚轮组292包括二分别可改变方向地枢设于构成该后轮架291杆件上的后滚轮。

当电动轮椅在水平面上运动时，前、后滚轮及驱动轮位于同水平面行进。

参阅图6、图7，当电动轮椅的底盘装置2向上跨障时，前轮装置28向上作动而带动第二、三车架装置22、23以前端向上、后端相对远离第一车架装置21的态样枢转倾斜，而同时第二、三车架装置22、23的枢转倾斜也带动前轮装置28向后位移，而可以较小的冲量越过障碍；且第二、三车架装置22、23的枢转倾斜带动叉形车架装置25倾斜位移，从而将第一、二弹性复位装置26、27相对拉伸，进而带动驱动轮跨越障碍，此时，由于主要连动装置集中在第二、三车架装置22、23、叉形车架装置25与第一、二弹性复位装置26、27，且藉由第一车架装置21的第一抵止架215抵止限制第三车架装置23的第三枢接架233，进而限制第二、三车架装置22、23的倾斜位移量，并将此倾斜位移量转换成第一、二弹性复位装置26、27的相对拉伸变形量，所以第一车架装置21几乎未被连动而有位移量的产生，也就是说乘坐于乘坐装置上的乘坐者几乎感受不到跨障时的颠簸感。

参阅图8，同时，藉第一、二弹性复位装置26、27的回复拉力，使得第二、三车架装置22、23与叉形车架装置25快速复位(整个过程约在跨障开始后的2.8秒至3.2秒内完成)，而使得底盘装置2在保持第一车架装置21几乎无位移量的状态下，快速地完成整个跨障过程。

参阅图9，当电动轮椅的底盘装置2向下越障时，前轮装置28向下作动并带动第二、三车架装置22、23以前端向下、后端相对靠近第一车架装置21的态样枢转倾斜，并带动叉形车架装置25倾斜位移，从而将第一、二弹性复位装置26、27相对拉伸，此时，亦由于主要连动装置集中在第二、三车架装置22、23、叉形车架装置25与第一、二弹性复位装置26、27，且由于该第一抵止架215是位于第三枢接架233与第三限位架232所界限的限位空间217中，而可被第三限位架232抵止限制，进而限制第二、三车架装置22、23的倾斜位移量，所以，同样地第一车架装置21几乎未被连动而有位移量的产生，也同样藉第一、二弹性复位装置26、27的回复拉力使得第二、三车架装置22、23与叉形车架装置25快速复位，而使得底盘装置2在保持第一车架装置21几乎无位移量的状态，也就是使得乘坐于乘坐装置上的乘坐者几乎在感受不到颠簸时，即快速地完成越障过程。

由上述说明可知，本发明电动轮椅的底盘装置2的设计，是将主要连动装置的作动集中在第二、三车架装置22、23、叉形车架装置25与第一、二弹性复位装置26、27，以尽量降低第一车架装置21的位移量，而使得乘坐者所感受到的位移变化小、而有较佳的乘坐舒适性。

此外，也由于跨障时的机构连动都集中在第二、三车架装置22、23、叉形车架装置25与第一、二弹性复位装置26、27上，而设置有乘坐装置、承载乘坐者重量的第一车架装置21则几乎未有位移量，所以跨障时较习知的底盘装置1所需提供的能量也较低，而兼具有节省能源、环保的优点。

参阅图4、8，及10，为本发明的输入扭矩分析图(inputtorque analysis)，在相同的扭矩输入下(如图10所示)，习知在跨障时需要接近4.6秒的时间(如图4所示)，始能完成位移。相较于本发明的跨障时间(如图8所示)整个过程约在开始后的2.8秒至3.2秒内完成，因此本发明相较习知具有更快速地完成跨障的优点。

除此之外，由于本发明电动轮椅的底盘装置2在跨越障碍时，前轮装置28接触到障碍时因第二、三车架装置22、23的连动而向上且向后缩位移，而可减少跨障接触时的撞击力；同时，第二、三车架装置22、23仅带动叉形车架装置25与第一、二弹性复位装置26、27，而在驱动轮组242在整个过程均与地面接触的同时相对地面产生向上的正向力而持续前进并跨过障碍，所以在整个跨障过程中底盘装置2的稳定性高，而使得乘坐者有较佳的舒适乘坐感。

综上述说明可知，本发明电动轮椅的底盘装置2，是将主要连动装置的作动集中在第二、三车架装置22、23、叉形车架装置25与第一、二弹性复位装置26、27，而可降低第一车架装置21的位移量，不但使得乘坐者所感受到的位移变化小、而有较佳的乘坐舒适性，同时也可以较小的能量以及较稳定的状态完成整个跨障的过程，而确实达到本发明的目的。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明的保护范围，即大凡依本发明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明保护范围内。

【主要元件符号说明】

1      底盘装置

11     前车架装置

111    前车架

112    主体段

113    前轮连结段

114    后连结段

115    前滚轮

12     后车架装置

121    后车架

122    设置段

123    前连结段

124    后轮连结段

125    后滚轮

13     连动装置

131    连动杆

14     驱动轮单元

141    驱动轮

15     驱动装置

151    电动马达

16     弹性回复装置

161    弹性回复单元

162    弹簧

162’  弹簧

2      底盘装置

21     第一车架装置

211    设置架

212    延伸架

213    第一连接架

214    第二连接架

215    第一抵止架

216    第三连接架

217    限位空间

22     第二车架装置

221    第二车架

23     第三车架装置

231    第三车架

232    第三限位架

233    第三枢接架

24     驱动轮车架装置

241    驱动轮架

242    驱动轮组

243    动力单元

25     叉形车架装置

251    主架

252    分叉架

26     第一弹性复位装置

261    拉力弹簧

27     第二弹性复位装置

271    拉力弹簧

28     前轮装置

281    前轮架

282    前滚轮组

29     后轮装置

291    后轮架

292    后滚轮组

Claims (5)

1.一种电动轮椅的底盘装置，其特征在于：该底盘装置包含：

一第一车架装置，具有一设置架、一自该设置架前端向下延伸的延伸架、一自该延伸架底端向下延伸的第一连接架，及一自该延伸架底端向下并向后延伸的第二连接架，该设置架顶部连结一乘坐装置；

一第二车架装置，具有一与该第一车架装置相间隔且前端突伸出该第一连接架设置的第二车架；

一第三车架装置，具有一间隔地设置在该第二车架下方的第三车架、一自该第三车架向下且向后延伸的第三限位架，及一两端分别连接该第三车架与该第三限位架的第三枢接架；

一驱动轮架装置，具有一前端与该第一车架装置的第二连接架底端相枢接的驱动轮架、一设置在该驱动轮架上的驱动轮组，及一设置在该驱动轮架上并可被控制地提供动力以驱动该驱动轮组的动力单元；

一叉形车架装置，具有一主架，该主架前端与该第二车架装置的第二车架后端相枢接，该主架后端与该驱动轮架装置的驱动轮架后端相枢接，及一自该主架向下且渐向前延伸的分叉架，该分叉架远离该主架的一端与该第三车架装置的第三车架后端相枢接；

一前轮装置，具有一分别与该第二、三车架装置的第二、三车架前端相枢接的前轮架，及一枢设于该前轮架底部的前滚轮组；及

一后轮装置，具有一与该设置架后端相连接的后轮架，及一枢设于该后轮架底部的后滚轮组；

一第一弹性复位装置，可弹性变形地分别连结该设置架与该叉形车架装置的主架后端，恒施力将该设置架与该主架后端相对拉近；

一第二弹性复位装置，可弹性变形地分别连结该第一车架装置的第一连接架底端与该第三车架装置的第三限位架，恒施力将该第一连接架与该第三限位架相对拉近；

该第一车架装置更具有一连接在该第二连接架上的第一抵止架，该第三限位架与第三枢接架相配合共同界定出一限位空间，用于当该前轮装置向上位移而带动该第三车架装置作动时，该第一抵止架会抵止第三枢接架的移动，进而限制该第三车架装置的向上作动位移量，以及当该前轮装置向下位移而带动该第三车架装置作动时，该第一抵止架会抵止第三限位架的移动，进而限制该第三车架装置的向下作动位移量。

2.根据权利要求1所述的电动轮椅的底盘装置，其特征在于：该第一车架装置的设置架、延伸架、第一连接架、第二连接架、连接在第二连接架底端的第三连接架与第一抵止架、该第二车架装置的第二车架、第三车架装置的第三枢接架与第三限位架、驱动轮架装置的驱动轮架、该叉形车架装置的主架与分叉架，及前、后轮装置的前、后轮架都分别是以二并联设置的杆件构成，且该第一弹性复位装置具有二分别连接在构成该设置架与主架杆件上的拉力弹簧。

3.根据权利要求2所述的电动轮椅的底盘装置，其特征在于：该第二弹性复位装置具有二分别连接在构成该第一连接架与第三限位架杆件上的拉力弹簧。

4.根据权利要求3所述的电动轮椅的底盘装置，其特征在于：该驱动轮组包括二分别枢设于该驱动轮架杆件上的驱动轮，且该前、后滚轮组分别包括二分别可改变方向地枢设于构成该前、后轮架杆件上的前、后滚轮。

5.根据权利要求1或4所述的电动轮椅的底盘装置，其特征在于：该驱动轮架装置的动力单元是电动马达。

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