CN102283749A - 多路况电动轮椅 - Google Patents

Abstract

一种多路况电动轮椅属残疾人用具类别。为了使多路况电动轮椅可以爬台阶和适应多种路况首先把电动轮椅的工作状态设计为两种，一种是室内行走模式；一种是爬台阶模式。两种模式采用不同的两套行走机构去完成各自的任务。当电动轮椅要工作在爬台阶模式时由前大轮、后大轮和轮椅驱动装置等来组成行走机构执行爬台阶任务；当电动轮椅要工作在室内行走模式时由前大轮、后万向轮和轮椅驱动装置等组成行走机构或由后大轮、前万向轮和轮椅驱动装置等组成的行走机构执行室内行走的任务。以上方案的安排能很好地克服普通电动轮椅不能爬台阶的缺点，使电动轮椅既适合在室内行走也能在室外爬台阶和行走在不平的路面上。

Description

多路况电动轮椅

技术领域：

本发明是残疾用具的一个类别

背景技术：

电动轮椅以使用方便、节省体力、行走距离较远等诸多优点而得到使用者的睛睐。但是电动轮椅与人力轮椅有着同样的不足，它的不足主要表现在对路况的适应能力这方面，当电动轮椅遇到不平的路面或台阶时它就很难通过甚至是无法通过。当使用者要去的目的地的途中遇到台阶时，在没有人帮助的情况下只有无奈的放弃。这种状况给使用者带来了很大的不便甚至严重制约了他们的活动范围。然而台阶在我们的生活环境中无处不在。目前市场上很多电动轮椅之所以不能爬台阶都有是因为它们只追求灵活性，其前轮或后轮的其中一方普遍都是使用直径较小的万向轮。这样的结构很难爬上台阶，同时它们的驱动功率也较小这也是它们难以爬上台阶的重要原因。市场上也有可爬台阶甚至是爬楼梯的电动轮椅，它们的结构一般都是使用履带式、四轮驱动式等等。这样的结构虽然可以爬台阶但它有一个很大的不足就是欠缺灵活性不适合在室内使用。将两者结合起来设计一部既适合室内使用又可以爬台阶或楼梯的电动轮椅正是本方案要解决的问题。

发明内容：

为了使多路况电动轮椅以下简称电动轮椅可以爬台阶和适应多种路况首先把电动轮椅的工作状态设计为两种。一种是室内行走模式；一种是爬台阶模式。两种模式采用不同的两套行走机构去完成各自的任务。当电动轮椅要工作在爬台阶模式时由前大轮、后大轮和轮椅驱动装置等来组成行走机构执行爬台阶任务；当电动轮椅要工作在室内行走模式时由前大轮、后万向轮和轮椅驱动装置等组成行走机构，或后大轮、前万向轮和轮椅驱动装置等组成的行走机构执行室内行走的任务。

要使电动轮椅能爬上台阶和适应更多更复杂的路况本电动轮椅采用了四个半径比台阶的垂直高度尺寸还大的大直径车轮，以下简称大轮，这四个大轮分为两组，每两个为一组。一组安装在电动轮椅的前方并且左右分布叫前大轮，另一组安装在电动轮后方同样是左右分布叫后大轮。由于这四个大轮直径较大所以特别适合爬台阶和在不平路面上使用。在电动轮椅工作在爬台阶模式时为了能获得较大的推动力，这前后四个大轮通过不同的形式连接到轮椅驱动装置组成行走机构实现四轮驱动。电动轮椅左边的前后两个大轮通过传动装置连接在一起再连接到左轮椅驱动装置；右边的前后两个大轮通过传动装置连接在一起再连接到右轮椅驱动装置。左右两个轮椅驱动装置同受一控制器操纵。控制器可以控制左右两边的轮椅驱动装置以不同的速度不同的转向驱动左右两边的大轮来实现转弯、原地360度转向等动作。当然电动轮椅同侧的前后大轮也可以通过传动装置各自独立地连接到轮椅驱动装置，更可以左右两边的大轮共用一个轮椅驱动装置。如每边侧的大轮可通过传动装置、离合器等连接到同一个轮椅驱动装置。当两边侧的大轮共用一个轮椅驱动装置时可通过各自的离合器、制动器等实现左右边大轮的不同速度进而实现转弯。另外电动轮椅的四个大轮可以每个大轮都使用一个轮椅驱动装置，四个轮椅驱动装置由控制器统一协调它们的转速、转向实现转弯等动作。本方案使用的传动装置可以是链轮、链条，也可以是齿轮、传动轴和皮带、皮带轮等等。

爬台阶模式并不适合室内行走，这是因为前后四个大轮都没有安装转向机构，它靠左右两边大轮的速度不同来实现转弯，小半径转弯时不但费力而且轮胎会产生严重的侧滑磨损。当电动轮椅在室内使用时小半径转弯的频率极高，这样上述缺点会更加突出。要在增加电动轮椅爬台阶的功能的同时又要保持现有电动轮椅的灵活性，这时电动轮椅前轮或后轮的其中一方仍然要采用万向轮。这是由于万向轮没有固定的行走方向所以无论它向那个方向行驶其阻力都很小，电动轮椅使用万向轮后它的行驶方向主要由非万向轮一方的左右两个驱动大轮的转速和转向决定，万向轮的一方只会自动跟随和配合。这样就避免了上述的侧滑现象，因此本发明在室内行走模式中电动轮椅仍然使用万向轮，电动轮椅的灵活性就得到有力的保证。在本方案中万向轮可装在电动轮椅的前方称作前万向轮与装在电动轮椅后方的后大轮和轮椅驱动装置一起组成行走机构如图1所示，又或者万向轮装在电动轮椅的后方称作后万向轮与装在电动轮椅前方的前大轮和轮椅驱动装置一起组成行走机构来完成室内行走任务如图2所示。以上方案的安排能很好地克服普通电动轮椅不能爬台阶的缺点，使电动轮椅既适合在室内行走也能在室外爬台阶和行走在不平的路面上。

从上述可知本电动轮椅的前方或后方的其中一方，同时安装有大轮和万向轮并由它们共同组成前轮或后轮。在同一方位采用大轮的同时又采用万向轮这是一个矛盾，为化解这个矛盾本方案采取了一些特别的技术措施，就是不能让两种轮子同时工作。只让需要其工作的轮子落到地上，不让其工作的轮子要它离开地面这个矛盾就可得到化解。也就是说一种工作模式由一种轮子工作。两种工作模式之间的切换主要由一个万向轮升降驱动装置控制万向轮工作或退出工作来实现。当万向轮参与工作时万向轮所在的一方的大轮(前大轮或后大轮)退出工作，电动轮椅工作在室内行走模式；当万向轮退出工作时万向轮所在的一方的大轮(前大轮或后大轮)接替其工作，电动轮椅工作在爬台阶模式。万向轮升降驱动装置连接在万向轮支架与车架之间，由它控制着万向轮的升降也就是控制着它的工作与否。当万向轮在它的驱动下升高时，万向轮脱离地面退出工作；当万向轮在它的驱动下下降时，万向轮落在地面上并将该方大轮顶起离开地面退出工作，由万向轮接替该方大轮的工作。当然这两种工作模式之间的切换也可以通过升降装置控制万向轮所在方的大轮升降来实现。例如把升降驱动装置移装在万向轮所在方的大轮、大轮支架与车架之间即可。此时这个升降驱动装置应当叫做大轮升降驱动装置。在这样的布局中，万向轮被固定安装在车架上。用与上述相同的原理驱动该方大轮上下运动，就可以实现两种工作模式的切换。万向轮升降驱动装置或大轮升降驱动装置的组成都是多种多样的，例如它可以由液压油缸、油泵、控制阀等组成也可以由螺杆、升降杆、齿轮、电机等组成，更可以气缸、气泵、气阀等组成。动力方面可以是手动的也可以是机动的，总之其组合是多种多样的。

附图说明：

图1、万向轮装在电动轮椅前面与大车轮一起组成行走机构，右前俯视图。

图2、万向轮装在电动轮椅后面与大车轮一起组成行走机构，右前俯视图。图中：前大轮1、前万向轮2、升降电机3、齿轮4、车架5、轮椅驱动装置6、后大轮7、链轮8(链轮8一共有四个)、万向轮支架9、升降杆10、支架11、螺杆12、后万向轮13。

具体实施方式：

例一、能令轮椅爬台阶的技术方案很多，综合考虑之下本方案选取了四轮驱动的方式。四个大轮分为两组，每两个为一组。一组安装在电动轮椅的前方并且左右分布叫前大轮1，另一组安装在电动轮后方同样是左右分布叫后大轮7。四个大轮各自与一个链轮8(链轮8也有四个)固定安装在一起。左右分布的两个前大轮1连同链轮8各自通过转轴、轴承等安装在车架5上，各自可自由转动。同样左右分布的两个后大轮7连同链轮8分别装在位于电动轮椅后方左右分布的两个轮椅驱动装置6的动力输出轴上。同侧的装在前后大轮上的链轮通过链条连在一起，这样同侧的前后大轮1和7受同侧轮椅驱动装置6的驱动同步转动，实现了四轮驱动。轮椅驱动装置6采用了现成的大功率轮椅驱动电机，该型电机内置了减速装置和制动装置可以大大简化设计和安装。左右两个轮椅驱动装置6通过电路连接到控制器。如图1所示。

本例的前万向轮2和万向轮升降驱动装置布置在电动轮椅的前方如图1所示，万向轮升降驱动装置主要由升降电机3、万向轮支架9、支架11、齿轮4等组成。升降电机3、螺杆12同安装在支架11上并通齿轮4连在一起，支架11铰接在车架5上。升降电机3可通过齿轮4带动螺杆12转动。万向轮支架9铰接在车架5上，升降杆10加工有与螺杆12相匹配的内螺纹并铰接在万向轮支架9上，万向轮支架9可自由上下摆动。螺杆12与升降杆10螺纹连接在一起，螺杆12转动时能带动升降杆10上下运动也即带动万向轮支架9和前万向轮2作一起升降运动，如图1、所示。升降电机3通过电路连接到控制器，由控制器控制万向轮的升降和停止。

它的工作过程是：当使用者在行进过程中遇到台阶挡路时可通过控制器启动升降电机3正转，升降电机3通过齿轮4带动螺杆12一起转动。螺杆12的转动带动了升降杆10、万向轮支架9和前万向轮2一起向上运动。因此前万向轮2脱离地面退出工作。前万向轮2向上运动，使电动轮椅的前方和前大轮1向下降，当前万向轮2脱离地面退出工作时两个前大轮1刚好接触到地面接替前万向轮2的工作。这时电动轮椅的四个大轮都与地面接触并工作在四轮驱动下的爬台阶模式。使用者只要慢慢地启动轮椅驱动装置6，电动轮椅就会像四驱车一样轻松地爬上或走下台阶。

跨越台阶后为获取更大的灵活性电动轮椅可切换回室内行走模式，这时使用者只要通过控制器启动升降电机3反转，升降电机3通过齿轮4带动螺杆12一起反转。螺杆12的反转带动了升降杆10、万向轮支架9和前万向轮2一起向下运动。前万向轮2因此开始接触到地面，当它继续向下运动时会将电动轮椅前部和前大轮1一起顶起升高一定程度，这时两个前大轮1因离开地面而退出工作。当前万向轮2到达设定的下止点后升降电机3会在控制电路的作用下自动停止工作，电动轮椅工作在两个后大轮7作驱动轮前万向轮2作跟随轮的室内行走模式如图1所示。

例二、本例主要是把后万向轮13、万向轮支架及其万向轮升降驱动装置等布置在电动轮椅的后方，左右两个轮椅驱动装置6安装在电动轮椅的前方并分别与两个左右分布的链轮8、前大轮1装在一起，其安装结构与上一例的后大轮7、链轮8、轮椅驱动装置6的安装结构相同。如图2所示，这样的改动原来的爬台阶模式不变，行走机构仍然由前大轮1、后大轮7和左右两个轮椅驱动装置6等组成。室内行走模式的行走机构由两个前大轮1作驱动轮，后万向轮13作跟随轮和左右两个轮椅驱动装置6等组成。除此之外的一切结构和工作原理与上一例基本相同。

例三、把升降驱动装置移装在万向轮所在方的大轮支架与车架之间，用与例1相似的原理，即用控制该大轮工作与否来实现两种工作模式的切换。这个例子与例1不同的是它的万向轮是固定不动的(不会作升降运动)，升降驱动装置驱动的是万向轮所在方的大轮支架和两个大轮。它的结构是由一个大轮支架通过轴承、轴等装在万向轮所在方的两个大轮上，大轮支架的另一端铰接在车架上并可围绕铰轴上下摆动。大轮支架把左右两个大轮和安装在它们上面的两个链轮连为了一体，左右两边的大轮可步升降运动。升降驱动装置装在大轮支架与车架之间驱动大轮支架、大轮上下运动。工作原理与例一相似。驱动大轮的升降驱动装置、大轮支架和万向轮一起可装在电动轮椅的前方也可以装在电动轮椅的后方，当它们装在前方或后方时另一方的轮椅驱动装置也作相应的变动。

Claims (2)

1.一种多路况电动轮椅其特征在于它主要由两套行走机构组成，一套主要包括前大轮、后大轮和轮椅驱动装置，另一套主要包括前大轮、后万向轮和轮椅驱动装置，或主要包括后大轮、前万向轮和轮椅驱动装置。

2.根据权利要求1所述的一种多路况电动轮椅其特征在于万向轮支架与电动轮椅车架之间装有万向轮升降驱动装置，或大轮支架与电动轮椅车架之间装有大轮升降驱动装置。