CN104207899A - 爬楼梯轮椅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及爬楼梯轮椅，包括轮椅爬楼梯装置、座椅和行走轮，轮椅爬楼梯装置包括动力部、齿轮链条传动系和爬楼结构。动力部包括动力源和动力源主动齿轮。齿轮链条传动系包括装置框架、主传动轮轴和一对主动齿轮链条机构。装置框架包括框架体和一对齿轮链条支架。主传动轮轴包括主传动轴和动力源从动齿轮。主动齿轮链条机构包括I、II级主传动齿轮、主传动摇臂I和II。爬楼结构包括一对爬梯内脚架和外脚架。爬梯内脚架包括内脚架连动杆、可伸缩内脚架前腿和可伸缩内脚架后腿。爬梯外脚架包括外脚架连动杆、可伸缩外脚架前腿和可伸缩外脚架后腿。本发明采用轮链系驱动两套四腿脚架做交替的前行上升和下降运动，结构简单可靠，使用安全方便。

Description

爬楼梯轮椅

技术领域

本发明涉及一种轮椅，特别涉及一种能爬楼梯的轮椅，属于轮椅领域。

背景技术

目前，具备爬楼梯功能的轮椅大致可以分为升降式和轮带式两种。升降式爬楼梯系统主要包括可以自由伸缩升降的轮腿以及驱动轮腿运动的动源部件，例如申请号是200720032234.X的专利文件公开的轮椅爬楼器，这种轮椅爬楼器包括机架、升降装置和驱动装置，升降装置包括利用连杆连接的两极升降装置，这种升降装置在工作时要将轮椅连同其上的使用者一并举起，放置在上一阶楼梯上，然后循环操作，达到将轮椅连同使用者运上楼的目的。这种升降装置对使用者提出了较为苛刻的使用条件，在没有大功率储能部的条件下，使用者需要依靠手动达到举起整个轮椅和及其本身的目的，非常费力，而且不易掌握举起支撑点的位置，限于升降装置的纵向狭长外形，装置在操作过程中重心位置较高，容易发生事故。申请号是201120313580.1的专利文件公开了可爬楼梯轮椅，主要包括可转动、升降的“∩”形轮椅腿和驱动装置，利用“∩”形腿两支腿的交替旋转换位升降达到上下楼梯的目的。这种方案虽然结构简单，但同样存在操作困难和易发事故的问题。轮带式爬楼梯系统通常包括轮系履带装置和驱动部件，例如申请号是201320060557.5的专利文件公开的多功能爬楼轮椅，这种履带爬楼系统，运行稳定，安全性能好，但结构复杂，制造成本高。

发明内容

本发明爬楼梯轮椅公开了新的方案，采用轮链系驱动两套四腿脚架做交替的前行上升和下降运动，解决了轮椅上下楼梯的问题。

本发明爬楼梯轮椅包括轮椅爬楼梯装置、设在轮椅爬楼梯装置上方的座椅和设在座椅两侧的行走轮，轮椅爬楼梯装置包括动力部、齿轮链条传动系和爬楼结构，动力部包括动力源和动力源主动齿轮110。齿轮链条传动系包括装置框架、主传动轮轴和一对左右对称布置在所述装置框架上的主动齿轮链条机构。装置框架包括框架体211和一对左右对称固定在框架体211上的齿轮链条支架212。主传动轮轴包括主传动轴221和固定套设在主传动轴221上的动力源从动齿轮222。主动齿轮链条机构包括I级主传动齿轮231和II级主传动齿轮232，II级主传动齿轮232的轮盘两侧设有主传动摇臂I233和主传动摇臂II234。爬楼结构包括一对设置在装置框架下方的爬梯内脚架和一对设置在装置框架下方的爬梯外脚架，上述一对爬梯内脚架沿装置框架的中轴线对称分布，上述一对爬梯外脚架沿装置框架的中轴线对称分布，上述一对爬梯外脚架分布在上述一对爬梯内脚架外侧。爬梯内脚架包括内脚架连动杆、设置在内脚架连动杆前端的可伸缩内脚架前腿311和设置在内脚架连动杆后端的可伸缩内脚架后腿312。爬梯外脚架包括外脚架连动杆、设置在外脚架连动杆前端的可伸缩外脚架前腿321和设置在外脚架连动杆后端的可伸缩外脚架后腿322。

主传动摇臂I233一端与II级主传动齿轮232的轮盘内侧固定连接，主传动摇臂I233另一端与对应的内脚架连动杆铰接，主传动摇臂II234一端与II级主传动齿轮232的轮盘外侧固定连接，主传动摇臂II234另一端与对应的外脚架连动杆铰接。动力源通过动力源主动齿轮110与动力源从动齿轮222的链条传动驱动架设在齿轮链条支架212上的主传动轴221，主传动轴221带动固定套设在主传动轴221两端的I级主传动输出齿轮231，I级主传动齿轮231通过链条带动II级主传动齿轮232，II级主传动齿轮232通过主传动摇臂I233和主传动摇臂II234带动爬梯内脚架和爬梯外脚架做交替的前行上升和下降的爬楼梯运动。

本发明爬楼梯轮椅采用轮链系驱动两套四腿脚架做交替的前行上升和下降运动，结构简单可靠，使用安全方便。

附图说明

图1是本发明爬楼梯轮椅示意图。

图2是图1爬楼梯轮椅爬楼梯状态示意图。

图3是轮椅爬楼梯装置主视示意图。

图4是图3轮椅爬楼梯装置俯视示意图。

图5是轮椅爬楼梯装置改进型之一俯视示意图。

图6是轮椅爬楼梯装置改进型之二主视示意图。

图7是图6轮椅爬楼梯装置俯视示意图。

图8是可伸缩脚架腿实施例之一示意图。

图9是可伸缩脚架腿实施例之二示意图。

图10是爬楼脚架状态示意图。

图11是轮椅爬楼梯装置一个工作循环初始状态示意图。

图12是轮椅爬楼梯装置一个工作循环期中状态示意图。

图13是轮椅爬楼梯装置一个工作循环结束状态示意图。

图1～11中，110是动力源主动齿轮，211是框架体，212是齿轮链条支架，221是主传动轴，222是动力源从动齿轮，231是I级主传动齿轮，232是II级主传动齿轮，233是主传动摇臂I，234是主传动摇臂II，241是从动输入齿轮，242是I级从动齿轮，243是II级从动齿轮，244是III级从动齿轮，245是从动摇臂I，246是从动摇臂II，311是可伸缩内脚架前腿，312是可伸缩内脚架后腿，321是可伸缩外脚架前腿，322是可伸缩外脚架后腿，331是脚架电机，332是脚架电机传动齿轮，333是螺杆驱动齿轮，334是螺杆腿，335是液压腔，341是内脚架联动加固横梁，421是转向轮连板，422是转向轮踏板，423是转向轮，521是轮体摇臂，522是调节把手，523是轮体支架。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明作进一步说明。

如图1和2所示，本发明爬楼梯轮椅示意图。爬楼梯轮椅包括轮椅爬楼梯装置、设在轮椅爬楼梯装置上方的座椅和设在座椅两侧的行走轮，轮椅爬楼梯装置包括动力部、齿轮链条传动系和爬楼结构。

动力部包括动力源和动力源主动齿轮110。本方案的动力源可以采用人工手动的方式，也可以采用电机带动的方式。在采用人工手动的方案时，可以选择本领域通用的设计，具体是动力源是手动的转轮部件，转轮部件的输入端是固定在转轮边缘上的手摇柄，转轮部件的输出端与动力源主动齿轮110传动连接，使用者手动旋转转轮部件带动动力源主动齿轮110输出传动。在采用电机带动的方案时，可以选择本领域通用的设计，具体是动力源是电机，电机的输出端与动力源主动齿轮110传动连接，开启电机带动动力源主动齿轮110输出传动。在采用电机带动的方案中，为了稳定电机的输出，调整机构运行速度，动力部还可以包括减速齿轮箱，电机的输出端与减速齿轮箱的输入端通过齿轮链条传动连接，减速齿轮箱的输出端与动力源主动齿轮110传动连接。本方案的动力源并不限于以上两种，还可以是其它在特定应用场合下的动力装置，例如内燃机。

齿轮链条传动系包括装置框架、主传动轮轴和一对左右对称布置在装置框架上的主动齿轮链条机构。装置框架包括框架体211和一对左右对称固定在框架体211上的齿轮链条支架212。主传动轮轴包括主传动轴221和固定套设在主传动轴221上的动力源从动齿轮222。主动齿轮链条机构包括I级主传动齿轮231和II级主传动齿轮232，II级主传动齿轮232的轮盘两侧设有主传动摇臂I233和主传动摇臂II234。本方案并不限于上述齿轮链条的传动方式，还可以是其它传动方式，例如齿轮传动和齿轮蜗杆传动。

爬楼结构包括一对设置在装置框架下方的爬梯内脚架和一对设置在装置框架下方的爬梯外脚架，上述一对爬梯内脚架沿装置框架的中轴线对称分布，上述一对爬梯外脚架沿装置框架的中轴线对称分布，上述一对爬梯外脚架分布在上述一对爬梯内脚架外侧。为了加强上述一对爬梯内脚架之间的联动性和相对稳固性，本方案还引入了加固部件，具体是上述一对爬梯内脚架的内脚架连动杆间设有内脚架联动加固横梁341，上述一对爬梯内脚架通过内脚架联动加固横梁341同步联动。

爬梯内脚架包括内脚架连动杆、设置在内脚架连动杆前端的可伸缩内脚架前腿311和设置在内脚架连动杆后端的可伸缩内脚架后腿312。爬梯外脚架包括外脚架连动杆、设置在外脚架连动杆前端的可伸缩外脚架前腿321和设置在外脚架连动杆后端的可伸缩外脚架后腿322。上述脚架连动杆可以是中空的可伸缩的复合横梁结构，在楼梯间距较大的情况下，采取拉伸延长脚架连动杆，在楼梯间距较小的情况下，则可以压缩脚架连动杆。在本方案中，为了方便脚架上下楼梯，缩小结构的整体尺寸，脚架前后腿可以采用不同尺寸的方案，如图8所示，具体是可伸缩内脚架前腿311的不可伸缩段短于可伸缩内脚架后腿312的不可伸缩段，可伸缩外脚架前腿321的不可伸缩段短于可伸缩外脚架后腿322的不可伸缩段。为了加强结构与地面接触的稳定性，防止结构与地面间轻易发生滑动，本方案的可伸缩内脚架前腿311、可伸缩内脚架后腿312、可伸缩外脚架前腿321和可伸缩外脚架后腿322与地面的接触端固设有防滑橡胶垫。

本方案还公开了上述可伸缩脚架腿的实现方式，具体是可以采用齿轮螺杆传动和液压传动方案。

实施例一

如图8所示，可伸缩内脚架前腿311、可伸缩内脚架后腿312、可伸缩外脚架前腿321和可伸缩外脚架后腿322的可伸缩机构是电动齿轮螺杆传动装置，电动齿轮螺杆传动装置包括脚架电机331、脚架电机传动齿轮332、螺杆驱动齿轮333和螺杆腿334，脚架电机331通过脚架电机传动齿轮332带动螺杆驱动齿轮333，螺杆驱动齿轮333通过与螺杆腿334的内外斜螺纹连接带动螺杆腿334做上升或下降运动。

实施例二

如图9所示，可伸缩内脚架前腿311、可伸缩内脚架后腿312、可伸缩外脚架前腿321和可伸缩外脚架后腿322的可伸缩机构是电动液压螺杆传动装置，电动液压螺杆传动装置包括脚架电机331、脚架电机传动齿轮332、螺杆驱动齿轮333、螺杆腿334和液压腔335，螺杆腿334下端设有与液压腔335内部密闭液压连接的活塞，脚架电机331通过脚架电机传动齿轮332带动螺杆驱动齿轮333，螺杆驱动齿轮333通过与螺杆腿334的内外斜螺纹连接带动螺杆腿334做上升或下降运动。

主传动摇臂I233一端与II级主传动齿轮232的轮盘内侧固定连接，主传动摇臂I233另一端与对应的内脚架连动杆铰接，主传动摇臂II234一端与II级主传动齿轮232的轮盘外侧固定连接，主传动摇臂II234另一端与对应的外脚架连动杆铰接。动力源通过动力源主动齿轮110与动力源从动齿轮222的链条传动驱动架设在齿轮链条支架212上的主传动轴221，主传动轴221带动固定套设在主传动轴221两端的I级主传动输出齿轮231，I级主传动齿轮231通过链条带动II级主传动齿轮232，II级主传动齿轮232通过主传动摇臂I233和主传动摇臂II234带动爬梯内脚架和爬梯外脚架做交替的前行上升和下降的爬楼梯运动。如图10所示，爬梯脚架在平地、第一阶楼梯和楼梯间的状态示意图，图中平地状态时，前脚可伸缩部伸长与后脚同时支撑地面，第一阶楼梯状态时，前脚可伸缩部缩回并踏上第一阶楼梯，楼梯间状态时，后脚可伸缩部伸长实现跨阶支撑。如图11～13所示，轮椅爬楼梯装置在一个工作循环的初始、期中和结束的状态示意图。如图11所示，内外爬梯脚架均处在楼梯间状态，内爬梯脚架的前脚和后脚分别处在IV阶和II阶楼梯处，外爬梯脚架的前脚和后脚分别处在III阶和I阶楼梯处，此时，外爬梯脚架在轮链和摇臂的旋转带动下向前向上抬起，如图12所示，最终运动到上级台阶处，如图13所示，内爬梯脚架的前脚和后脚分别处在IV阶和II阶楼梯处，外爬梯脚架的前脚和后脚分别处在V阶和III阶楼梯处，如此循环，实现上下楼梯的技术目的。使用者在使用爬楼梯装置时，只需利用轮椅两侧自带的行走轮将其移动到楼梯入口或出口处，然后开启动力源部件即可。

为了增强齿轮链条机构传动的有效性，本方案还可以在上述主动齿轮链条机构方案的基础上增设从动齿轮链条机构，具体是装置框架还包括另一对左右对称固定在框架体211上的齿轮链条支架212，齿轮链条传动系还包括一对左右对称布置在装置框架上的从动齿轮链条机构，从动齿轮链条机构包括固定套设在主传动轴221两端的从动输入齿轮241、I级从动齿轮242、II级从动齿轮243和III级从动齿轮244，III级从动齿轮244的轮盘两侧设有从动摇臂I245和从动摇臂II246。从动摇臂I245一端与III级从动齿轮244的轮盘内侧固定连接，从动摇臂I245另一端与对应的内脚架连动杆铰接，从动摇臂II246一端与III级从动齿轮244的轮盘外侧固定连接，从动摇臂II246另一端与对应的外脚架连动杆铰接。动力源通过从动输入齿轮241与架设在上述另一对齿轮链条支架212上的I级从动齿轮242的链条传动驱动与I级从动齿轮242同轴固定的II级从动齿轮243，II级从动齿轮243通过链条带动III级从动齿轮244，III级从动齿轮244通过从动摇臂I245和从动摇臂II246带动爬梯内脚架和爬梯外脚架做同步爬楼梯运动。本方案引入的另外的齿轮链条支架与从动齿轮链条机构并不限于上述的一对，也可以根据实际应用中的装置尺寸引入两对甚至三对等。以上改进使得整个机构运动更加协调，稳定性更好。

为了使轮椅在平地上运动时保持平稳，转向操作方便，本方案的座椅还包括设置在座椅前端下部的转向轮装置，转向轮装置包括转向轮连板421、转向轮踏板422和转向轮423，转向轮装置通过转向轮连板421与座椅前端下部固定连接，转向轮踏板422与转向轮连板421下端固定连接，转向轮423轮毂连板与转向轮踏板422下部铰接。在上述方案中，可以安排一个转向轮，也可以根据需要安排两个以上转向轮，转向轮轮毂连板的一端固定在转向轮轮毂上，另一端与转向轮踏板下部铰接。

在实际使用中发现，轮椅爬楼梯时，由于位于轮椅两侧的行走轮位置较低，容易与楼梯发生碰撞。为了解决这个问题，本方案的行走轮还包括轮体位置调节部件，轮体位置调节部件包括一端与轮体轴固定连接的轮体摇臂521和固定在轮体摇臂521另一端的调节把手522，轮体摇臂521另一端与固定在框架体211上的轮体支架523铰接。顺时针扳动调节把手522，轮体摇臂521带动轮体向上运动，逆时针扳动调节把手522，轮体摇臂521带动轮体向下运动。如图1和2所示，在轮椅爬楼梯时，将行走轮转至上位，在平地上时，将行走轮转至下位。

本发明爬楼梯轮椅采用轮链系和独有的两套四腿脚架系统实现了轮椅上下楼梯的目的。通过调节脚架连动杆的长短可以使本发明应用在任意楼梯宽度的案例中，两套四腿脚架结构使得装置的重心处于结构的中央位置，结构在运动中不易出事故，相比现有的爬楼梯轮椅具有突出的实质性特点和显著的进步。

本方案的爬楼梯轮椅并不限于实施例公开的内容，实施例中出现的技术方案可以单独存在，也可以相互包含，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。

Claims (10)

1.爬楼梯轮椅，其特征是包括轮椅爬楼梯装置、设在所述轮椅爬楼梯装置上方的座椅和设在所述座椅两侧的行走轮，所述轮椅爬楼梯装置包括动力部、齿轮链条传动系和爬楼结构，所述动力部包括动力源和动力源主动齿轮(110)；

所述齿轮链条传动系包括装置框架、主传动轮轴和一对左右对称布置在所述装置框架上的主动齿轮链条机构；所述装置框架包括框架体(211)和一对左右对称固定在框架体(211)上的齿轮链条支架(212)；所述主传动轮轴包括主传动轴(221)和固定套设在主传动轴(221)上的动力源从动齿轮(222)；所述主动齿轮链条机构包括I级主传动齿轮(231)和II级主传动齿轮(232)，II级主传动齿轮(232)的轮盘两侧设有主传动摇臂I(233)和主传动摇臂II(234)；

所述爬楼结构包括一对设置在所述装置框架下方的爬梯内脚架和一对设置在所述装置框架下方的爬梯外脚架，所述一对爬梯内脚架沿所述装置框架的中轴线对称分布，所述一对爬梯外脚架沿所述装置框架的中轴线对称分布，所述一对爬梯外脚架分布在所述一对爬梯内脚架外侧；所述爬梯内脚架包括内脚架连动杆、设置在所述内脚架连动杆前端的可伸缩内脚架前腿(311)和设置在所述内脚架连动杆后端的可伸缩内脚架后腿(312)；所述爬梯外脚架包括外脚架连动杆、设置在所述外脚架连动杆前端的可伸缩外脚架前腿(321)和设置在所述外脚架连动杆后端的可伸缩外脚架后腿(322)；

主传动摇臂I(233)一端与II级主传动齿轮(232)的轮盘内侧固定连接，主传动摇臂I(233)另一端与对应的所述内脚架连动杆铰接，主传动摇臂II(234)一端与II级主传动齿轮(232)的轮盘外侧固定连接，主传动摇臂II(234)另一端与对应的所述外脚架连动杆铰接；所述动力源通过动力源主动齿轮(110)与动力源从动齿轮(222)的链条传动驱动架设在齿轮链条支架(212)上的主传动轴(221)，主传动轴(221)带动固定套设在主传动轴(221)两端的I级主传动输出齿轮(231)，I级主传动齿轮(231)通过链条带动II级主传动齿轮(232)，II级主传动齿轮(232)通过主传动摇臂I(233)和主传动摇臂II(234)带动所述爬梯内脚架和爬梯外脚架做交替的前行上升和下降的爬楼梯运动。

2.根据权利要求1所述的爬楼梯轮椅，其特征在于，所述装置框架还包括另一对左右对称固定在框架体(211)上的齿轮链条支架(212)，所述齿轮链条传动系还包括一对左右对称布置在所述装置框架上的从动齿轮链条机构，所述从动齿轮链条机构包括固定套设在主传动轴(221)两端的从动输入齿轮(241)、I级从动齿轮(242)、II级从动齿轮(243)和III级从动齿轮(244)，III级从动齿轮(244)的轮盘两侧设有从动摇臂I(245)和从动摇臂II(246)；

从动摇臂I(245)一端与III级从动齿轮(244)的轮盘内侧固定连接，从动摇臂I(245)另一端与对应的所述内脚架连动杆铰接，从动摇臂II(246)一端与III级从动齿轮(244)的轮盘外侧固定连接，从动摇臂II(246)另一端与对应的所述外脚架连动杆铰接；所述动力源通过从动输入齿轮(241)与架设在所述另一对齿轮链条支架(212)上的I级从动齿轮(242)的链条传动驱动与I级从动齿轮(242)同轴固定的II级从动齿轮(243)，II级从动齿轮(243)通过链条带动III级从动齿轮(244)，III级从动齿轮(244)通过从动摇臂I(245)和从动摇臂II(246)带动所述爬梯内脚架和爬梯外脚架做同步爬楼梯运动。

3.根据权利要求1或2所述的爬楼梯轮椅，其特征在于，所述动力部还包括减速齿轮箱，所述电机的输出端与所述减速齿轮箱的输入端通过齿轮链条传动连接，所述减速齿轮箱的输出端与动力源主动齿轮(110)传动连接。

4.根据权利要求1或2所述的爬楼梯轮椅，其特征在于，所述座椅还包括设置在所述座椅前端下部的转向轮装置，所述转向轮装置包括转向轮连板(421)、转向轮踏板(422)和转向轮(423)，所述转向轮装置通过转向轮连板(421)与所述座椅前端下部固定连接，转向轮踏板(422)与转向轮连板(421)下端固定连接，转向轮(423)轮毂连板与转向轮踏板(422)下部铰接。

5.根据权利要求1或2所述的爬楼梯轮椅，其特征在于，所述行走轮还包括轮体位置调节部件，所述轮体位置调节部件包括一端与轮体轴固定连接的轮体摇臂(521)和固定在轮体摇臂(521)另一端的调节把手(522)，轮体摇臂(521)另一端与固定在框架体(211)上的轮体支架(523)铰接；顺时针扳动调节把手(522)，轮体摇臂(521)带动轮体向上运动，逆时针扳动调节把手(522)，轮体摇臂(521)带动轮体向下运动。

6.根据权利要求1或2所述的爬楼梯轮椅，其特征在于，可伸缩内脚架前腿(311)、可伸缩内脚架后腿(312)、可伸缩外脚架前腿(321)和可伸缩外脚架后腿(322)的可伸缩机构是电动齿轮螺杆传动装置，所述电动齿轮螺杆传动装置包括脚架电机(331)、脚架电机传动齿轮(332)、螺杆驱动齿轮(333)和螺杆腿(334)，脚架电机(331)通过脚架电机传动齿轮(332)带动螺杆驱动齿轮(333)，螺杆驱动齿轮(333)通过与螺杆腿(334)的内外斜螺纹连接带动螺杆腿(334)做上升或下降运动。

7.根据权利要求1或2所述的爬楼梯轮椅，其特征在于，可伸缩内脚架前腿(311)、可伸缩内脚架后腿(312)、可伸缩外脚架前腿(321)和可伸缩外脚架后腿(322)的可伸缩机构是电动液压螺杆传动装置，所述电动液压螺杆传动装置包括脚架电机(331)、脚架电机传动齿轮(332)、螺杆驱动齿轮(333)、螺杆腿(334)和液压腔(335)，螺杆腿(334)下端设有与液压腔(335)内部密闭液压连接的活塞，脚架电机(331)通过脚架电机传动齿轮(332)带动螺杆驱动齿轮(333)，螺杆驱动齿轮(333)通过与螺杆腿(334)的内外斜螺纹连接带动螺杆腿(334)做上升或下降运动。

8.根据权利要求1或2所述的爬楼梯轮椅，其特征在于，可伸缩内脚架前腿(311)、可伸缩内脚架后腿(312)、可伸缩外脚架前腿(321)和可伸缩外脚架后腿(322)与地面的接触端固设有防滑橡胶垫。

9.根据权利要求1或2所述的爬楼梯轮椅，其特征在于，可伸缩内脚架前腿(311)的不可伸缩段短于可伸缩内脚架后腿(312)的不可伸缩段，可伸缩外脚架前腿(321)的不可伸缩段短于可伸缩外脚架后腿(322)的不可伸缩段。

10.根据权利要求1或2所述的爬楼梯轮椅，其特征在于，所述一对爬梯内脚架的内脚架连动杆间设有内脚架联动加固横梁(341)，所述一对爬梯内脚架通过内脚架联动加固横梁(341)同步联动。