CN103110489A - 一种电动轮椅转向控制机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电动轮椅转向控制机构，其特征在于该机构主要包括机架、转向驱动装置、第一中间支链、第二中间支链和转向轮；转向驱动装置固定在机架上；第一中间支链的中间铰接在机架上，其一端与转向驱动装置连接，另一端与第二中间支链连接；第二中间支链与转向轮连接，转向轮铰接在机架上；所述转向驱动装置由丝杆后轴承、丝杆、丝杆前轴承、联轴器、前轴承座、带减速器电机、丝母和后轴承座组成；所述第一中间支链包括上连接板、滑块、下连接板和销钉，所述第二中间支链为一个主连接杆和两个副连接杆组成的平行四边形机构；所述转向轮由转向轮架和转向轮本体组成。本发明机构控制准确、运行平稳、结构紧凑、操作简单、成本低廉。

Description

一种电动轮椅转向控制机构

技术领域

本发明属于残疾人辅助用具，具体是一种电动轮椅转向控制机构。

技术背景

据不完全统计，在2006年我国各类残疾人总数大约为8296万人，占全国总人口的比例为6.34%。下肢不便的老年人和残障人士在现在社会中的大量存在，使得以提高其生活质量为目的的助残工具设计日益重要。电动轮椅就是下肢有障碍人士出行的良好辅助工具，是提高其行动自由性，使他们能够更好地融入到健全人生活中的必要设备。由于电动轮椅空间有限，体积小，且有一定的速度，使得对轮椅行使过程中转向控制要求很高。现有设计转向机构采用的是转向轮随动、驱动轮差速驱动的方式；或是通过人力旋转手柄实现转向控制。这样的设计不仅使电动轮椅转向在灵活性和平顺性上存在缺陷，而且也大大地增加的残障人士的操作负担。当轮椅的行驶速度较快时，对其转向的灵活性和平顺性要求更高。

发明内容

针对现有技术不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种电动轮椅转向控制机构，该转向控制机构具有动作平缓，稳定性好，控制精确，结构紧凑，操作简单，维护方便，制造成本低廉等优点。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种电动轮椅转向控制机构，其特征在于该机构主要包括机架、转向驱动装置、第一中间支链、第二中间支链和转向轮；转向驱动装置固定在机架上；第一中间支链的中间铰接在机架上，其一端与转向驱动装置连接，另一端与第二中间支链连接；第二中间支链与转向轮连接，转向轮铰接在机架上；

所述转向驱动装置由丝杆后轴承、丝杆、丝杆前轴承、联轴器、前轴承座、带减速器电机、丝母和后轴承座组成；前轴承座和后轴承座固定在机架上，丝杆前后两段与前轴承座、后轴承座由丝杆前轴承和丝杆后轴承配合连接；带减速器电机固定在前轴承座上，联轴器与带减速器电机轴端配合连接，其另一端与丝杆前段连接，实现带减速器电机扭矩通过联轴器带动丝杆转动；丝母与丝杆通过螺纹连接，同时丝母上下两端又与第一中间支链连接；当丝杆转动时，丝母可完成水平方向上的位移；

所述第一中间支链包括上连接板、滑块、下连接板和销钉，上连接板固定在下连接板上，上连接板上的长孔与下连接板上的长孔对齐，用丝母连接；下连接板通过销钉与机架铰接，构成摆杆机构；滑块与下连接板一端的凹槽滑动连接，构成滑块导轨机构；用螺钉将滑块铰接在第二中间支链的主连接杆上，使第一中间支链与第二中间支链连接；当丝母在水平方向上沿丝杆位移时，丝母上下两端的凸台在上连接板上的长孔与下连接板上的长孔内运动；

所述第二中间支链为一个主连接杆和两个副连接杆组成的平行四边形机构；所述转向轮由转向轮架和转向轮本体组成，转向轮架与转向轮本体连接在一起，转向轮架的上端与副连接杆固连在一起。

与现有技术相比，本发明转向控制机构具有如下优点：1.控制准确。由于通过电机及减速器的准确控制和丝杆螺母的定比传动，使控制机构动作平缓，稳定好，控制精确。2.运行平稳。左右两侧前轮均为主动导向轮，转向时更加平稳。3.结构紧凑，操作简单，维护方便，制造成本低廉。

附图说明

图1是本发明电动轮椅转向控制机构一种实施例的直行状态下结构示意图；

图2是本发明电动轮椅转向控制机构一种实施例的转向驱动装置结构示意图；

图3是本发明电动轮椅转向控制机构一种实施例的第二中间支链和转向轮的结构示意图；

图4是本发明电动轮椅转向控制机构一种实施例的右转弯状态下结构示意图；

图5是本发明电动轮椅转向控制机构一种实施例的左转弯状态下结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。

本发明设计的电动轮椅转向控制机构（简称控制机构，参见图1－5），适用于电动轮椅的转向控制部分使用，其特征在于该控制机构主要包括机架1、转向驱动装置2、第一中间支链3、第二中间支链4和转向轮5。

本发明控制机构的总体布局是：所述转向驱动装置2固定在机架1上；第一中间支链3中间位置铰接在机架1上，其一端与转向驱动装置2连接，另一端与第二中间支链4连接；第二中间支链4与转向轮5连接，转向轮5铰接在机架1上（参见图1）。

所述的转向驱动装置2由丝杆后轴承21、丝杆22、丝杆前轴承23、联轴器24、前轴承座25、带减速器电机26、丝母27和后轴承座28组成（参见图2）。前轴承座25和后轴承座28固定在机架1上，丝杆22前后两段与前轴承座25、后轴承座28由丝杆前轴承23和丝杆后轴承21配合连接;带减速器电机26固定在前轴承座25上，联轴器24与带减速器电机26轴端配合连接，其另一端与丝杆22前段连接，实现带减速器电机26扭矩通过联轴器24带动丝杆22转动；丝母27与丝杆22通过螺纹连接，同时丝母27上下两端又与第一中间支链3连接；当丝杆22转动时，丝母27可完成水平方向上的位移。

所述第一中间支链3包括上连接板31、滑块32、下连接板33和销钉34（参见图1、2）。上连接板31固定在下连接板33上，上连接板31上的长孔与下连接板33上的长孔对齐，用丝母27连接；下连接板33通过销钉34与机架1铰接，构成摆杆机构；滑块32与下连接板33一端的凹槽滑动连接，构成滑块导轨机构。用螺钉将滑块32铰接在第二中间支链4的主连接杆41上，使第一中间支链3与第二中间支链4连接。当丝母27在水平方向上沿丝杆22位移时，丝母27上下两端的凸台在上连接板31上的长孔与下连接板33上的长孔内运动，第一中间支链3以销钉34为支点转动，第一中间支链3通过滑块导轨机构将力传递给第二中间支链4，从而实现第二中间支链的4的运动。

所述第二中间支链4包括主连接杆41和副连接杆42（参见图3）；一个主连接杆41和两个副连接杆42组成平行四边形机构，亦称双摇杆机构；主连接杆41两端和两个副连接杆42铰接，使作用于主连接杆41上的力转化副连接杆42上的转矩。

所述转向轮5由转向轮架51和转向轮本体52组成（参见图3）。转向轮架51与转向轮本体52连接在一起，使转向轮本体52能够自由转动，转向轮架51的上端与副连接杆42固连在一起，可实现将副连接杆42上的转矩传递给转向轮。

本发明控制机构为单自由度串联机构。其3个主要运动是转向驱动装置2中的丝母27沿丝杆22方向移动；第一中间支链3受丝母27的驱动以销钉34为中心在一定角度范围内转动；第二中间支链4受第一中间支链3上滑块导轨机构的驱动双摇杆机构。由固定在机架1上的转向驱动装置2提供水平方向上的单向运动，带动与机架1铰接的第一中间支链3做围绕销钉34的摆动；第一中间支链3通过滑块导轨机构与第二中间支链4连接，又由于转向轮部分5与第二中间支链4固连，所以第一中间支链3摆动提供的扭矩间接传递给转向轮5，实现平稳转向。该机构能够实现由转向驱动装置2提供的水平位移，平稳、有效的为转向轮5提供扭矩，实现对其灵活、平顺的转向控制；同时，本发明控制机构采用带减速器电机26驱动，对外界环境无污染。

本发明转向控制机构的工作原理和操作过程如下：假设电动轮椅最初在水平路面上做匀速直线运动，带减速器电机26不提供扭矩，丝母27处于丝杆22的中间位置，同时丝母27上的凸台相对于第一中间支链3的长孔处于中间位置，滑块32位于下连接板33带槽长孔的中间部位。当电动轮椅在水平路面上做匀速右转弯运动时，带减速器电机26提供特定方向转矩，丝母27做水平向右位移，此时丝母27上的凸台相对于第一中间支链3的长孔向上运动，丝母27带动第一中间支链3围绕销钉34做逆时针圆周运动；而在下连接板33的带槽长孔端，滑块32相对于下连接板33的带槽长孔向下运动，此时第一中间支链3带动主连接杆41向左平移。由于第二中间支链4和转向轮部分5固连，且第二中间支链构成平行四边形机构。主连接杆41的左移为转向部分5提供向顺时针扭矩，迫使转向轮部分5右转完成转向（参见图4）。当电动轮椅在水平路面上做匀速左转弯运动时，带减速器电机26提供反向转矩，丝母27做水平向左位移，此时丝母27上的凸台相对于第一中间支链3的长孔向下运动，丝母27带动第一中间支链3围绕销钉34做顺时针圆周运动；而在下连接板33的带槽长孔端，滑块32相对于下连接板33的带槽长孔向上运动，此时第一中间支链3带动主连接杆41向右平移。主连接杆41的右移为转向部分5提供向逆时针扭矩，迫使转向轮部分5左转完成转向（参见图5）。

本发明控制机构采用丝杆丝母装置、平行四边形机构、摆杆连杆机构和滑块导轨机构，实现对电动轮椅的转向控制。通过带减速器电机驱动丝杆丝母装置保证驱动的平稳性，有摆动连杆机构实现横向位移的传递，保证位移的方向传递的平顺性。平行四边形机构将有摆动连杆机构传递来的横向位移直接作用于转向轮控制部分，实现对前轮转向的控制。

本发明控制机构的所有操作，只需要通过对电机及减速器转速、转向和时间的控制就能够完成准确的转向，即使是在路况条件较差的条件下运行，也能够保证转向轮不会随机摆动。

需要说明的是，本发明所述的“上、下”、“前、后”、“左、右”等零部件的安装方位词是依据附图所示而言的，只具有相对性，或者仅是为了叙述方便，不代表该安装位置的唯一性和必须性。本发明控制机构的实施完全可以根据需要做非本质的适当地调整和变化。

本发明未述及之处适用于现有技术。本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本申请权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种电动轮椅转向控制机构，其特征在于该机构主要包括机架、转向驱动装置、第一中间支链、第二中间支链和转向轮；转向驱动装置固定在机架上；第一中间支链的中间铰接在机架上，其一端与转向驱动装置连接，另一端与第二中间支链连接；第二中间支链与转向轮连接，转向轮铰接在机架上；

所述转向驱动装置由丝杆后轴承、丝杆、丝杆前轴承、联轴器、前轴承座、带减速器电机、丝母和后轴承座组成；前轴承座和后轴承座固定在机架上，丝杆前后两段与前轴承座、后轴承座由丝杆前轴承和丝杆后轴承配合连接；带减速器电机固定在前轴承座上，联轴器与带减速器电机轴端配合连接，其另一端与丝杆前段连接，实现带减速器电机扭矩通过联轴器带动丝杆转动；丝母与丝杆通过螺纹连接，同时丝母上下两端又与第一中间支链连接；当丝杆转动时，丝母可完成水平方向上的位移；

所述第一中间支链包括上连接板、滑块、下连接板和销钉，上连接板固定在下连接板上，上连接板上的长孔与下连接板上的长孔对齐，用丝母连接；下连接板通过销钉与机架铰接，构成摆杆机构；滑块与下连接板一端的凹槽滑动连接，构成滑块导轨机构；用螺钉将滑块铰接在第二中间支链的主连接杆上，使第一中间支链与第二中间支链连接；当丝母在水平方向上沿丝杆位移时，丝母上下两端的凸台在上连接板上的长孔与下连接板上的长孔内运动；

所述第二中间支链为一个主连接杆和两个副连接杆组成的平行四边形机构；所述转向轮由转向轮架和转向轮本体组成，转向轮架与转向轮本体连接在一起，转向轮架的上端与副连接杆固连在一起。

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