CN1017493B - 轮椅 - Google Patents

Abstract

一种具有驱动与变速机构之轮椅，此机构有一装到轮椅主轮传动轴套之轮毂上的带凸轮离合器与飞轮的离合器。离合器含有滚柱、片簧与前后向调整装置。凸轮离合器中心有一联结齿轮跟驱动与变速杆上的联结齿轮配对使凸轮离合器与驱动与变速杆成一体运动。两者通过一个轴承装到轮椅框架的轴上。连杆一端连到驱动与变速杆上多个孔中之一上。另一端用一活动销跟驱动与变速手柄的槽连接。前后向选择器用一操作线连接到前后向调整装置上。

Description

本发明涉及轮椅，具体地涉及装有使用者可用手操作的驱动与变速装置的轮椅。

在常规轮椅中，使用者用手转动装在轮子上的一个圆圈（圆形环）来移动轮椅，或者由一个保护人或第三者在背后推或拉轮椅，或者轮椅装上发动机由使用者用手驾驶。在这些方法中，由使用者用手转动轮子来操作轮椅给患者或使用者带来很重的负担，并且在斜路上操纵非常困难。在背后推或拉来操纵轮椅只有在找到一个保护人或第三者时才行得通，但是在斜路上还是难以操纵的，并且在转弯时保护人或第三者的负担是特别重的。装有发动机的轮椅可能不需要使用者的不合理体力动作，但是给使用者加上经济负担，并且由于有废气而非常不适用于诸如在建筑物内这样的有限空间里。室内使用的另一问题是发动机的噪音。

由于使用轮椅的人多半是下半身不能动作的人，并且有时候是身体状况不佳的人，直接用手转动轮子以操作轮椅走长距离这样大的工作量对使用者是一个繁重的负担。因此，非常希望在轮椅上配备一种自行车所用的那种类型的驱动装置。但是，如上所述，轮椅有很多限制：首先，这装置即使在室内空间内要能够操纵;其次，这装置即使在倾斜通路上要能够操纵;第三，这装置应不费太多力气来使用;第四，操纵要简单。尤其是应最优先考虑安全。

本发明提供一种满足上述要求同时又克服常规轮椅的缺点的新型轮椅。这种新型轮椅配备一种新型的便利而强有力的驱动装置，其设计大大改善了轮椅的机动性与使用性。在轮椅主轮的轴上装有一个飞轮，并 且在其扶手范围内装有一个驱动手柄。在飞轮内设置有一个连接到一个驱动杆并与之一起活动的、以凸轮离合器形式出现的离合装置。凸轮离合器与飞轮可以分开运动。凸轮离合器有一个在飞轮内围绕着轴的轴线旋转的离合装置。一个滚柱形式的偶合构件设置在离合构件的空缺部份内，在一个弹簧上或中隔一弹簧。该滚柱可在空缺部份的相对倾斜侧面间沿圆周相反方向选择性地活动以提供离合构件与飞轮之间的离合接合使飞轮按相反方向转动。这样轮椅就能向前或向后驱动。在扶手上的驱动手柄与装到凸轮离合器上的驱动杆用一个连杆连接起来。当使用者推或拉扶手上的驱动手柄向前或向后时，连接到驱动手柄上的凸轮离合器通过连杆与驱动杆被转动，并且凸轮离合器的转动力量被传到飞轮，飞轮接着将力量传到主轮。在驱动手柄内配备一个变速装置，驱动杆上有变速控制孔。变速机构按这样一种方式设计使使用者可以很容易地按其体力来改变速度。

图1是一个配有实施本发明的驱动与变速机构的轮椅的侧视图。

图2是图1所示轮椅的前视图。

图3是一个详细示意透视图，部份剖开以显示图1所示轮椅所用驱动与变速机构。

图4是一分解图，示出本发明的轮椅所用的包括一个飞轮和一个凸轮离合器的轮毂组件。

图5A与5B是显示按本发明一个实施例设置的变速装置的运作的示意图。

图6是本发明另一个示例的轮椅的侧视图。

图7是一个跟图4一样的分解图，示出由另一个飞轮与凸轮离合器组合而成的离合装置。

图8A与8B是示出图7所示的离合装置的动作的局部示意图。

参看图1至6，示出一个枢轴装在轮椅的框架上以实现推拉动作的驱 动与变速手柄。这驱动与变速手柄1通过一根连杆2连到一个装在框架内的轮轴上的驱动装置3。一个前后向选择器4也是装在轮椅框架上并且有一条连接线从这选择器伸展到驱动装置3。在一个熟知的制动装置50装在驱动与变速手柄1与轮椅的轮子之间。这驱动与变速手柄1是手动的并且也叫驱动手柄。

从图2可看出左右轮相互间并无连接是为了能分开运动，所有设施都左右对称设置。这意味着本发明的轮椅可以跟常规轮椅一样折叠起来。

在轮椅的驱动与变速机构（特别参看图3）中，驱动与变速手柄1跟驱动装置3的一个透视侧面图一同示出。连杆2的一端用一个固定销11连到驱动与变速杆12上，而其另一端则通过一个活动销6连到驱动手柄1上。驱动装置包括一个新的无噪音的离合器装置。在驱动与变速杆12上的变速调整孔10半永久性地调整变速的范围。图中示例只示出三个孔，但可增多或减少。连杆2的一端按使用者的情况半永久性地固定到变速调整孔10中之一个里。如连杆2连接到变速调整孔10中的最外一个，速度慢一些，但是轮椅操作省力，因而适用于妇女、儿童与老人。如连杆2连到最里的孔，速度就快一些，但是费力一些，因而适用于强壮男性。

驱动与变速手柄1的变速机构从图3与5A、5B清楚地看出。件8是变速控制手柄。件9是变速控制槽口。件5是掣爪，作为销子6的挡块并调整长度和改变速度。件7是活动销6的长孔或槽。件13是框架轴。件16是轮轴。件15是一个运动（方向）选择构件，叫做前后向（反向）控制器或调整装置。件14是滚柱偶合构件。前后向调整装置15用一条操作线连到图1所示的前后向选择器4上。

图4示出驱动装置或组件3的分解图。轴承17跟一个联结齿轮19装配（形成一体）在驱动与变速杆12上，前后向调整装置15，一个起驱动构件作用的凸轮离合器或离合构件21，一个跟联结齿轮19对应并啮合的配对的联结齿轮20。滚柱14被设置在离合器21表面上形成的空缺部份内。 飞轮23起从动构件的作用并被安排装配在轴13的端部与轮传动轴套25的轮毂24之间。图4左边的轴承17直接跟轴13结合并令联结齿轮19围绕轴13自由活动。前后向调整装置15含有一个带三对臂的环，滚柱14就插入在每一对臂之间。凸轮离合器21跟驱动与变速杆12成一体地运动，并能够在左边轴承17上自由地围绕框架轴13旋转。凸轮离合器21的外径比飞轮23的内径小一点点。在离合器21、飞轮23、滚杆14、片簧22，与前后向调整装置15间的相互动作关系将在下面说明。在飞轮23上的一个联结螺纹接头跟在轮传动轴套25制出的轮毂24上的一个配对的联结螺纹接头啮合。飞轮23可跟轮传动轴套25成一体地旋转。装辐条（未示出）的辐条孔26设置在凸缘上。由于存在右边的轴承17，轮传动轴套25自由地围绕着轴13旋转。

在工作中，由于使用者推拉驱动手柄1的作用，连接到手柄1的连杆2令驱动与变速杆12绕框架轴13旋转。因此，凸轮离合器21跟驱动与变速杆12通过联结齿轮19与配对联结齿轮20结合在一起成一体地旋转。由于凸轮离合器21的直径稍小于飞轮23的内径，凸轮离合器自由旋转。滚柱14处在凸轮的空缺部份内。这空缺部份有沿相反方向朝中心倾斜的侧面，滚柱被调整装置15的臂推到空缺部份的一侧或另一侧，并在凸轮离合器21与飞轮23之间起楔子的作用。

因此凸轮离合器21的转动力量被传到飞轮23上。如驱动手柄1沿上述运动的相反方向推或拉，驱动与变速杆12的旋转方向跟上述方向相反，而滚柱14从倾斜的空缺部份中掉出，凸轮离合器21就脱离飞轮23自由旋转。因此，只要滚柱14如上所述地停留在沿两个方向倾斜的空缺部份的一边上，由驱动手柄1的运动所产生的驱动力能够传送到飞轮23上，作为只朝一个方向的转动力。但是，如滚柱14从沿两个方向倾斜的空缺部份的一个侧面运动到另一侧面，不会产生实际的驱动。推动驱动手柄1，轮子将向前动，拉动驱动手柄则轮子将向后动，这样就不会实现向前运 动。因此就需要将滚柱14保持在倾斜空缺部份的一侧面上。片簧22设置在沿两个方向倾斜的空缺部份的中心，滚柱14被压留在空缺部份的一个侧面上。另一方面，可以简单地将滚柱14的位置从倾斜空缺部份的一个侧面改变到另一侧面来改变轮子的运动方向（前向或反向）。前后向调整装置15具有三对弯臂，滚柱14限制在臂间以按使用者选择来调整滚柱14的运动。臂间距离设定在滚柱起楔子作用的位置与滚柱不起楔子作用的位置之间的距离。

从图5A与5B可看到驱动与变速手柄1的变速机构的操作。图5A示出第一挡位，图5B示出第二挡位。图5A与5B示出变速控制槽口9与活动销6的长孔或槽的不同位置。在手柄1上可转动地装有第一、第二和第三蝶形掣爪5。变速控制手柄8装在手柄1里面并作为一个分立体自由活动。手柄8牢固地装有一个片簧27跟变速控制槽口9配对啮合。有第一、第二、第三片簧28压靠着掣爪5。在图5A中，最靠近片簧27的第一片簧28压着第一掣爪令其绕掣爪枢轴中心顺时针方向转动。第二和第三片簧同样分别压着第二与第三掣爪。这样，将连杆2连接到手柄上的活动销6可以朝片簧27移动，但由于被第一掣爪挡往而不能反向移动。

通过使用者推动或拉动驱动手柄1，活动销6朝片簧27滑到孔7的端头，但销6的反向运动被第一掣爪挡往。此时，手柄1的驱动力有力地传送到连杆2上。

图5B示出第二挡位，变速控制手柄8被移动一挡令片簧27停留在第二槽口上。在此位置上，第一片簧28逆时针方向地压着第一掣爪，但第二与第三片簧28则仍然顺时针方向地压着第二与第三掣爪5。结果是，活动销6沿着槽7的运动在两个方向都在第二掣爪处被限制住（挡住）。第一掣爪的一端跟第二掣爪的另一端阻止了活动销6的活动。此时，在活动销6与手柄1的轴之间的距离被限制在一个在第一与第二掣爪之间的位置跟手柄1的轴之间的距离，因此传递手柄1运动的杠杆臂长度比 图5A所示的情况要短一些，图5A的情况是动作较大，所需的力气也较大;图5B的情况是动作较小，所需的力气也小一些。

第三与第四挡位用同样方式实现变速。在第三挡位，第一与第二掣爪被逆时针方向地压着，只有第三掣爪是顺时针方向地压着。这样，活动销被卡在第二与第三掣爪之间。在第四挡位，所有掣爪被逆时针方向地压着，因而活动销6被限制在第三掣爪与孔7的端头之间。

参看图6，示出了轮椅的第二实施例。有一个棘轮29装在飞轮23上，并有一个掣爪30跟棘轮29啮合。掣爪30的另一端装有一个挡块31。可以防止轮椅上坡时由于本身重量引起的后退运动。掣爪30通过一条操作线连接到前后向选择器4，当需要后退时将掣爪从棘轮分离开。这样，在前向运动期间自动防止了后向运动。尽管在平路上不需要，但是对上斜坡的路（达30°斜坡）却有很大帮助，没有由于轮椅本身重量引起的向后运动，向上运动会容易得多。在下坡时用装在手柄1上的制动器可以容易地实现速度控制。

参看图7、8A与8B，在凸轮离合器每个空缺部份里有两个用螺簧22分隔开的滚柱14来代替一个滚柱14和片簧22。这两个滚柱14限制在前后向调整装置15的一对弯臂内。前后向运动可以容易地和平滑地互换。要前向运动，前后向调整装置15将该两滚柱放置在空缺部份的左侧使左侧滚柱14在飞轮23与凸轮离合器21间起楔子作用，而右侧滚柱松动。要向后运动，调整装置15将该两滚柱放置在空缺部份的右侧使右侧滚柱14起楔子作用而左侧滚柱松动。

如上所述，实现本发明的轮椅克服了常规轮椅的所有缺点。而且，从上坡容易、使用方便、容易按使用者的选择来控制等方面来判断，这轮椅的效能是很好的。应当理解到内行人可在没有改变在这里所列出的总的原理的情况下作出很多改变与另外的方案，但这些改变与另外的方案被视作在本发明的精神与范围之内。

Claims (12)

1、一种配备有一个驱动与变速机构的轮椅，其特征在于含有一个具有一个长孔(7)、多个沿该孔(7)选择性地隔开设置的活动挡块(5)的驱动与变速手柄(1)，一个带轴(13)的框架(18)具有一个带主轮传动轴套(25)的主轮，在传动轴套(25)上有轮毂(24)，该传动轴套与轮毂可旋转地装到该轴上，一个圆筒形飞轮(23)装到主轮的轮传动轴套(25)的轮毂(24)上，一个凸轮离合器(21)，滚柱14，片簧22，该凸轮离合器具有多个该滚柱与片簧装在其内的缺口，一个前后向调整装置(15)，该凸轮离合器带着该滚柱、片簧、前后向调整装置装配在一起放置在该飞轮(23)内，在该凸轮离合器中心有一个第一联接齿轮(20)，一个第二联接齿轮(19)装在第一联接齿轮(20)内并与之啮合，一个具有该第二联接齿轮(19)的驱动与变速杆(12)装在第二联接齿轮(19)的旋转轴线上，因此该凸轮离合器跟该驱动与变速杆(12)成一体一起运动，该凸轮离合器(21)与杆(12)装有一个轴承(17)以便在框架轴(13)上旋转，一根连杆一端用一个固定销(11)连接到该驱动与变速杆(12)上多个孔(10)中之一个，该连杆另一端连接到可在手柄(1)的孔(7)内活动的销子(6)上，并有一个前后向选择器(4)用一条操作线连接到前后向调整装置(15)上。

2、按权利要求1的轮椅，其特征在于还含有一个棘轮（29）在飞轮（23）上，一个掣爪（30）来使飞轮只能向前运动，一个挡块（31）装在该掣爪的端部，并且掣爪（30）的该端部用一条操作线连接到该前后向选择器（4）使掣爪（30）跟前后向调整装置（15）同时动作。

3、按权利要求1的轮椅，其特征征在于凸轮离合器（21）具有至少两个所述的带沿相反方向朝中心倾斜的侧面的缺口，一片所述片簧（22）装在每一个该缺口的中心，带上一个所述滚柱（14），所述前后向调整装置（15）具有至少两对臂，每一个滚柱（14）限制在一对臂之间，所述的臂可转动以将该滚柱选择性地越过该片簧放置到缺口的相对侧面上使离合器（21）跟该飞轮啮合以选择前后向驱动。

4、按权利要求1的轮椅，其特征在于所述凸轮离合器（21）有至少两个沿圆周相互隔开设置的缺口，在每个所述缺口内有一对分开的所述滚柱，滚柱间有一螺簧，并且所述前后向调整装置具有至少两对臂沿圆周相互隔开设置，所述的分开滚柱对就放置在每对臂之间以将该对滚柱沿圆周相对方向推动以选择前后向驱动。

5、一种具有一个框架、轮子装在一个可旋转地装在该框架上绕一轴线旋转的传动轴套上的轮椅的驱动机构包括有一可摆动地装到该框架上通过该椅使用者的促动以实观前后向动作的驱动手柄，离合器装置连接到该传动轴套上，连杆装置将该驱动手柄连接到该离合器装置上以将该驱动手柄的前后向动作转化为该离合器装置的旋转动作以驱动该传动轴套，前后向运动选择装置包括装置在该离合器装置内限制该离合器装置将该传动轴套沿一个选定方向转动而不管该驱动手柄是向前动或向后动，该驱动手柄包括变速装置用来选择性地改变在该手柄绕其上旋转的枢轴与该连杆装置跟该驱动手柄的连接点之间的杠杆臂长度，该变速装置含有多个可摆动的掣爪，该掣爪沿该手柄相互隔开设置，一个变速控制构件可沿着该手柄在多个位置间移动，在该构件上有弹簧装置跟该掣爪啮合以按该控制构件的位置摆动该掣爪朝不同的方向，一个销子连接到该连杆上，一个槽沿着该手柄径向离开该枢轴伸展，该销子可活动地设置在槽内，该掣爪可转动以跨越该槽以将销子限制在选定的杠杆臂长度上，该前后向运动选择装置含有一个控制构件可旋转地绕该轴线安装并可促动从一个中间位置到一个向前运动位置或向后运动位置，该离合器装置具有飞轮装置连接到该传动轴套上，一个被该连杆装置转动的离合构件，该离合构件可自由旋转地装在该飞轮装置内，一个偶合构件可动地装在该离合构件内该离合构件跟该飞轮装置之间，该限制装置含有装置在该控制构件上用来将该偶合构件从离开该飞轮装置的中间位置朝相对方向移动分别将该离合构件接合到该飞轮装置以朝不同的相反方向转动，该离合构件有一个凹槽，其底部表面沿相反方向朝该飞轮倾斜，该偶合构件含有一个设置在该凹槽内并能被该控制构件从其在所述倾斜表面之间的中间位置沿所述倾斜表面中之一推动以选择性地按该离合构件的旋转方向楔住在该离合构件与该飞轮装置之间。

6、按权利要求5的轮椅驱动机构，其特征在于在该滚柱在其上滚动的、在该凹槽的底部的表面上还有一个片簧。

7、按权利要求5的轮椅驱动机动，其特征在于有一对滚柱设置在该凹槽内，并有一个螺簧在该对滚柱之间。

8、按权利要求5的轮椅驱动机构，其特征在于所述控制构件含有一个可绕该椅轴线旋转的环，有一对指形物从该环轴向伸展到该滚柱的相对侧以推动该滚柱随该环绕该传动轴套轴线运动，并有由轮椅使用者操纵的装置用来将该环从其中间位置向相对方向转动来选择该轮椅的中间状态、前向或后向运动。

9、按权利要求5的轮椅驱动机构，其特征在于所述连杆装置包括一个连接到该离合构件上并从该传动轴套轴线径向伸展的杆件，并有一连杆在一个离开该轴线的位置上可摆动地装到该杆件上同时也可摆动地装到该驱动手柄上。

10、按权利要求9的轮椅驱动机构，其特征在于提供了多个连杆可以可摆动地连接在任意一个上面的位置。

11、按权利要求5的轮椅驱动机构，其特征在于还有一个棘轮连接到该飞轮装置上，有一个掣爪可跟该棘轮啮合令该棘轮与该飞轮装置只朝一个方向转动，并有装置连接到该掣爪上并可由轮椅使用者操纵以将掣爪移离该棘轮。

12、按权利要求5的轮椅驱动机构，其特征在于所述离合器装置包含一个连接到所述传动轴套上的从动轮，一个跟该从动轮同轴并连接到所述驱动手柄的驱动轮，该驱动轮与从动轮分别有相互相对并隔开设置的内与外圆周表面，至少有一个离合构件可沿所述这些圆周表面活动并设置在其间，所述选择装置包括一个运动选择构件连接到所述离合构件上以朝相对方向沿所述表面推动该离合构件，并有包括该表面与该运动选择构件的装置来将该离合构件楔住在该表面之间以在该驱动与从动轮之间传递力矩并从而传递到该传动轴套上，只要该从动轮是按照将该传动轴套朝选定方向推动的方向转动。

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