CN104434426A - 多模式链轮传动可折叠运动型轮椅自行车 - Google Patents

Abstract

本发明公开的技术是多模式链轮传动可折叠运动型轮椅自行车。包括由手动摇杆、模式拨叉、模式拨盘、滑锁盘、弹子以及链轮、链条等组成的多模式链轮传动机构主要用于小直径轮毂的可折叠轮椅，该机构可以通过旋转模式拨叉的旋钮选择前进、倒退、双向和空转等四种传动方式。与之配套的轮椅展开折叠锁紧机构主要包括锁紧手柄、锁紧拉钩、锁紧弹簧等零件构成，只需要一个动作即可完成折叠轮椅的展开或折叠操作。

Description

多模式链轮传动可折叠运动型轮椅自行车

技术领域

本发明属于民用非机动可折叠轮椅自行车技术领域。 

背景技术

目前民用非机动轮椅自行车的发展大多使用较大直径的轮毂直接推拉轮圈的结构模式，折叠后占用空间较大。另一问题是为了便于使用者对轮圈的操作，使得轮椅重心较高并偏后，极易发生侧倾和后仰等事故，方向轮后置的轮椅容易发生前倾和转弯时的侧翻。使用较小轮毂的轮椅对于使用者难以操作，使用手摇链轮机构驱动前轮的轮椅丧失了轮椅的灵活性(如原地旋转等)，且折叠后的尺寸依然较大。目前民用轮椅自行车产品大多注重实用性而忽略了安全性、娱乐性以及自主易操作性。 

随着人口结构老龄化的发展趋势，丧失骑行自行车能力的群体相对增加；随着对生活质量要求的提高，下肢残障和患有腿疾的群体对社区交往以及户外运动的参与诉求增加；随着全民健身保健和残障康复事业的进步，使用者独立(不借助他人)使用运动娱乐型轮椅的需求将会出现。 

同样随着人口结构的老龄化，普通家庭拥有轮椅的数量会增加，带上轮椅出行郊游甚至旅游的需求也会增加，因此轮椅的收纳和存储将成为重要指标，轮椅的重量、折叠后的紧凑度、以及展开和折叠操作的方便程度都将要求有较大的提高。随着轮椅数量和用量的增加对轮椅安全性的要求也将大为提高。 

发明内容

本发明的目的在于提供一款展开时较为稳定折叠后较为紧凑的可折叠运动型轮椅自行车。实现本发明目的的技术解决方案为：使用多模式链轮传动机构以及可简单快速展开与折叠的锁紧机构。 

本发明与现有技术相比，其显著优点： 

1.利用大小链轮的传动比在同样幅度动作下实现较高的运动速度； 

2.具有前进、倒退、双向和由他人推行的空档等四种行进模式； 

3.专用手杖操作行进方向，在摇柄的配合下可以实现一般城市行道路阶的跨越； 

4.较低的重心和向前、向后以及向外的着地点设计具有较高的安全性； 

5.简单的展开和折叠操作，锁紧机构确保展开和折叠后轮椅的稳定性； 

6.折叠后紧凑的尺寸可以轻松地收储于一般家用小型三厢汽车。 

下面结合附图对本设计以及操作进一步详细描述。 

附图说明

附图1、多模式链轮传动可折叠运动型轮椅自行车正视图； 

附图2、多模式链轮传动可折叠运动型轮椅自行车侧视图； 

附图3、多模式链轮传动机构展开图和部分零件局部图； 

附图4、多模式链轮传动机构模式变换部分零件局部图； 

附图5、多模式链轮传动可折叠运动型轮椅自行车前轮机构和零件展开示意图； 

附图6、多模式链轮传动可折叠运动型轮椅自行车后轮机构与锁紧机构示意图； 

附图7、多模式链轮传动可折叠运动型轮椅自行车折叠过程示意图； 

附图8、示意折叠后轮椅大致的外观与尺寸。 

具体实施方式

参照中华人民共和国国家标准(ISO9633：2001，ITD)关于自行车链条的标准链号082C。节距为12.7mm，链宽7.4-8.2mm。后轮直径为305mm(12英寸)的标准充气轮胎，前轮直径为152mm(6英寸)的硬质橡胶轮胎。由于轮椅属于对称结构，附图大多仅给出单侧示意图；附图中大致参照使用者为身高175cm，体重80kg以内的范围；附图中某些零件尺寸加大仅仅为了示意图更为清晰。 

附图1和附图2分别为多模式链轮传动可折叠运动型轮椅自行车的正视图和侧视图。包括靠背(8)中轴架(1)与之轴连左右对称的座椅板(12)锁紧手柄(5)；由控制方向的手杖(20)前支中架(21)以及左右对称的前轮(27)装有避震器的前轮支架(26)脚踏板(24)构成的前轮转向机构；由靠背架(8)后轮架(11)和带有无棘轮机构小链轮的后轮(18)手动摇杆(30)模式旋钮(34)模式拨盘(33)链轮(31)链条(35)以及链轮护罩(14)止动叉(15)组成的后轮驱动机构。选用较小的前后轮以期达到折叠后具备较小的储纳体积，使用手动摇杆(30)通过链轮机构带动后轮(18)转动，间接完成使用者无法直接对小直径后轮的操作以及避免用手触碰轮毂轮胎，适度降低重心高度增大两后轮之间距离以及前后轮着地点向外的倾角增加了支撑面积提高轮椅的稳定性。实际轮椅的链轮机构可以根据使用者的具体情况单侧安装或两侧对称安装。 

附图3为多模式链轮传动机构展开图和部分零件局部图。多模式链轮传动机构包括可以绕轴心摇动或转动的手动摇杆(30)和装于其内部可以做旋转运动的模式选择旋钮(34)，与摇杆紧固连接的滑锁盘(32)，滑锁盘(32)上有9个由相切圆加工成的长孔(41)以及置于长孔(41)中自由活动的9粒滑锁弹子(40)，在手动摇杆(30)内端面和滑锁盘(32)之间的是模式拨盘(33)，按轴心角10度一个孔位划分每隔两个孔位钻两个不大于半径2mm的对孔(42)，其上固定有弹性钢片冲压成型共九组的弹子托簧(35)，其末端弯曲并穿透至对孔(42)的另一端面，该对孔(42)与滑锁盘(32)的接触面加工成可容纳滑锁弹子(40)的半径深度的长圆型弹子沉孔(43)，链轮(31)外端面有均匀分布在同心圆周上24个(每15度一个)半圆的圆柱形波浪凸起(45)。 

本设计中模式拨盘(33)上的对孔(42)、滑锁盘(32)上的长孔(41)和链轮(31)上的波浪凸起(45)相对共轴轴心的半径一致。滑锁盘(32)和模式拨盘(33)的厚度与波浪凸起(45)的突起高度和滑锁弹子(40)的半径一致均为2.5mm，模式拨盘(33)上的对孔(42)半径小于2mm以确保滑锁弹子(40)不能穿过。滑锁盘(32)、模式拨盘(33)与链轮波浪凸起(45)之间无间隙同轴可转动接触。 

旋转或摇动手动摇杆(30)将带动紧固连接的滑锁盘(32)同时转动，置于滑锁盘(32)长孔(41)中的滑锁弹子(40)在链轮(31)上波浪凸起(45)的作用下做轴向运动，因为模式拨盘(33)与滑锁盘(32)相对轴心的配合角度不同可产生四种不同的运动结果，因9粒滑锁弹子(40)的作用原理相同，以下仅用一粒滑锁弹子(40)的运动过程阐述： 

1.空转模式：当模式拨盘(33)上的弹子沉孔(43)与滑锁盘(32)上的长孔(41)完全对齐重合时，手动摇杆(30)无论向何方向转动或外力推动轮椅后轮通过链条带动链轮(31)转动，滑锁弹子(40)受链轮(31)上波浪凸起(45)的压迫被推至长孔(41)前端并克服模式拨盘(33)上的弹子托簧(35)的弹力沉入弹子沉孔(43)，导致链轮(31)上的波浪凸起(45)失去阻挡，结果是手动摇杆(30)或链轮(31)处于可自由空转状态，该状态通常用于由他人推行移动； 

2.双向模式：当模式拨盘(33)上的弹子沉孔(43)与滑锁盘(32)上的长孔(41)完全不重叠时，手动摇杆(30)无论向何方向转动或外力推动轮椅后轮通过链条带动链轮(31)转动，滑锁弹子(40)受链轮(31)上波浪凸起(45)的压迫被推至长孔(41)前端并受到模式拨盘(33)端平面的阻挡不可再移动，形成滑锁弹子(40)对链轮(31)上的波浪凸起(45)的力矩传递，结果是前推手动摇杆(30)迫使链轮(31)带动后轮(18)前行，后拉手动摇杆(30)迫使链轮(31)带动后轮(18)倒行，该状态可用于娱乐、 健身康复等活动。将手动摇杆(30)置于止动叉(15)内时(见附图1)，轮椅处于驻车状态； 

3.前进和倒退模式：当模式拨盘(33)上的弹子沉孔(43)与滑锁盘(32)上的长孔(41)仅有一个孔位重叠时，链轮(31)上波浪凸起(45)仅受单向阻挡，反方向空转，当长孔(41)超前弹子沉孔(43)一个孔位时，前推手动摇杆(30)轮椅前行，回拉手动摇杆(30)时不受力。反之，当长孔(41)滞后弹子沉孔(43)一个孔位时，前推手动摇杆(30)时不受力，回拉手动摇杆(30)轮椅倒行。 

相对转动轴心互差120度的三颗滑锁弹子(40)形成一组三点受力的力臂，另外六颗滑锁弹子(40)分成两组相对轴心均匀分布，这使得与之发生关系的波浪凸起(45)存在一角度差，三组滑锁弹子(40)交替作用，同时受力的滑锁弹子(40)只有三颗。相当于波浪凸起(45)的数量增加至三倍，使得回拉手动摇杆(30)后再次反推时链轮(31)被重新锁住的过渡角不大于5度。 

附图4为多模式链轮传动机构模式变换部分零件局部图。以上所述各种运动模式是由装于手动摇杆(30)内部可以做旋转运动的模式选择旋钮(34)的操作实现的。附图4中标出的相关零件有与模式选择旋钮(34)固定连接的弹性扭力钢丝(47)圆角方柱体(48)和其上铆接的四齿拨叉(49)，在模式拨盘(33)的最外缘分布有36个与四齿拨叉(49)相配合的模式拨孔(44)。当手动旋转模式选择旋钮(34)带动扭力钢丝(47)转动90度时，圆角方柱体(48)在手动摇杆(30)内侧的导槽(46)、模式拨盘(33)的外端平面和模式拨孔(44)的制约下旋转90度，同时拨动模式拨盘(33)转动一个孔位角度，使得模式产生一次改变，连续地旋转模式选择旋钮(34)则连续地转换链轮的四种驱动模式。 

附图5为多模式链轮传动可折叠运动型轮椅自行车前轮机构和零件展开示意图。包括中轴架(1)前斜拉轴(2)前折铰(3)前锁钩(4)锁紧拉手(5)锁紧锁簧(6)前支中架(21)转向片(22)踏板铰链(23)脚踏板(24)转向连杆(25)前轮架(26)前轮(27)。装配后用于折叠的前折铰(3)受到中轴架(1)前斜端面的限制使得前支中架(21)只能展开至垂直面过15度，构成整个前轮机构展开时前出角度。对称的两个脚踏板(24)展开时在踏板铰链(23)的作用下迫使前轮架(26)同时展开并保持对称平行，展开时一端连接在前折铰(3)的前锁钩(4)末端钩部落入中轴架(1)的钩槽中并被锁紧弹簧(6)压住。手杖(20)前端的方锥体通过前支中架(21)中心孔插入转向片(22)的方孔中，转动手杖(20)带动转向片(22)经转向连杆(25)迫使 前轮(27)转向。具有弹性的斜拉杆(28)可保持前支中架(21)与中轴架(1)对称面重合，以及在不平整路面上四轮着地。在攀越路崖时使用者横拉手杖(20)克服斜拉杆(28)的弹力，前支中架(21)绕前折铰(3)孔心在限位构件的制约下可左右转动各30度角，则一侧前轮可抬起大约20cm高(未减去缓冲器压缩高度)，再用手动摇杆(30)配合驱动后轮即可成功翻越一般路崖。 

附图6为多模式链轮传动可折叠运动型轮椅自行车后轮机构与锁紧机构示意图。包括有可以用以推行的靠背架(13)手动摇杆(30)中轴架(1)座椅面板(12)和装有链轮机构的后轮架(11)与后轮(18)，有与中轴架(1)、座椅面板(12)和后轮架(11)构成可折叠四边形的平行拉杆(15)以及展开时保持稳定的后斜拉杆(17)，其余是锁紧钩(4)锁紧弹簧(6)和锁紧拉手(5)，用于展开和折叠后轮椅的锁紧。当轮椅展开且锁紧拉手(5)处于合拢状态时，后斜拉铰(7)被锁紧拉手(5)的上缘限制在上端，后轮架(11)处于稳定状态，同时锁紧拉手(5)压住锁紧弹簧(6)迫使锁紧钩(4)落于中轴架(1)前部的沟槽，前支中架(21)处于锁紧状态。当轮椅为折叠且锁紧拉手(5)处于合拢状态时，后斜拉铰(7)被锁紧拉手(5)的下缘限制在下端，后轮架(11)处于收拢状态，同时锁紧拉手(5)压住锁紧弹簧(6)迫使锁紧钩(4)落于中轴架(1)后部的沟槽，前支中架(21)处于收拢的锁紧状态。 

附图7为多模式链轮传动可折叠运动型轮椅自行车折叠过程示意图。附图7A示意折叠前要做的准备工作包括取下靠背(简易帆布靠背不用拆卸)，靠背架(13)向内转至下垂状态，将手动摇杆(30)放入止动叉(15)并翻起踏脚板(24)。附图7B示意一手扶住手杖(20)一手拉出锁紧手柄(5)，释放了对后斜拉铰(7)的限制和对锁紧弹簧(6)的压力，这时后斜拉杆(17)和前锁钩(4)均被释放。附图7C示意提升锁紧手柄(5)前推手杖(20)则前轮机构合拢转入轮椅下方，两后轮架向中间靠拢。附图7D示意继续上提锁紧手柄(5)，直至整个轮椅收缩到位并合上锁紧手柄(5)，此时折叠状态被锁住，拉出手杖(20)，完成折叠操作。还可以在展开或折叠的中间位置合上锁紧手柄(5)，此时后轮和地面垂直与前轮基本同宽，同样可以使轮椅处于稳定状态，此时的轮椅可以用来作为商场购物车使用。 

展开的操作与折叠的动作顺序相反。 

附图8示意折叠后的轮椅总体大致状态和大致尺寸。 

Claims (2)

1.本发明的多模式链轮传动可折叠运动型轮椅自行车的链轮传动机构。其特征在于多模式链轮传动机构不同于一般自行车棘轮机构的原理，可以有前进、倒退、双向和空转四种不同的转动模式，包括手动摇杆、旋转拨叉、模式拨盘、滑锁盘、弹子以及侧面圆周分布半球凸起的链轮等组成，可用于较小轮毂的轮椅自行车。 

2.本发明的多模式链轮传动可折叠运动型轮椅自行车的展开与折叠锁紧机构。其特征在于该轮椅锁紧机构只需要一个动作即可完成轮椅的展开或折叠并锁紧的主要操作，包括前轮支架、锁紧手柄、锁紧拉钩、锁紧弹簧以及各种拉杆等组成，专用于可折叠的轮椅自行车。