CN104582660B - 能够使轮椅在阶梯上运动的装置及包括该装置的轮椅 - Google Patents

Abstract

一种装置包括：空心衬套和能够在所述衬套中滑动的支腿，所述支腿具有在所述衬套中的回缩位置和在所述衬套中的伸展位置，所述支腿在所述支腿的末端处具有一个或多个辅助轮或者连续轨道；所述装置构造为在轮椅的前轮与轮椅的后轮之间连接到轮椅。

Description

能够使轮椅在阶梯上运动的装置及包括该装置的轮椅

技术领域

本发明涉及轮椅，具体涉及一种有利于轮椅在两个梯级之间运动的装置。

背景技术

轮椅常用于协助行走能力受损或者完全无法行走的人。当坐在轮椅中的人使用他或她的手时，他或她可在轮椅中利用连接到轮椅后轮的手环推动其自身。也可以在轮椅后部提供把手以允许看护者推动轮椅。

当轮椅到达台阶处时，必须将轮椅与坐在轮椅中的人一起升高或降低。已经提出各种装置以利于轮椅进行上下台阶的运动。

例如，美国专利4,962,942公开了一种轮椅，其可越过路沿和其它障碍物。该轮椅具有位于前后轮之间的第一辅助支撑轮和位于后轮后方的第二辅助轮。前轮和后轮被构建为由轮椅乘客进行升高或降低。当遇到障碍物时，乘客向前推动轮椅直到第一辅助轮处于路沿边缘处，并且前轮悬空。前轮然后降低到路沿底部，向前推动轮椅直到第二辅助轮处于路沿边缘处。大的后轮然后降低到路沿高度，接着由乘客推动轮椅至相反路沿，在此通过将轮椅转动180°并以相反次序执行轮调节过程而爬上路沿。

被设计用于协助越过台阶的轮椅还公开在中国专利CN202179644以及美国专利4,811,966、5,228,709、8,167,317中。

发明内容

一方面，本发明提供一种有利于轮椅在台阶处运动的装置。在使用时，本发明的装置设置在轮椅的前轮与后轮之间，该装置包括空心衬套和支腿，所述支腿能够在所述衬套中的回缩位置与伸展位置之间滑动。当轮椅在水平地面上运动时，所述支腿保持在回缩位置，当希望上下阶梯时则变为处于伸展位置，在下文中详述。

本发明还提供一种轮椅，其包括一个或多个前述的本发明装置。所述装置可与轮椅一体化或者可安装在现有的轮椅上。轮椅可具有可调节高度的把手。本发明的轮椅还可包括在一个或两个后轮上的驱动杆，以允许坐在轮椅中的人推动自身。如在下文中所示，杠杆效应减少了手动推动轮椅所需的力。

本发明的轮椅可机动化。在该实施方案中，可将外齿环连接到后轮的内轮辋。在座位下安装的电池驱动马达具有在马达杆轴上的驱动齿轮，以驱动外齿环和转动后轮。安装在轮椅上的操纵杆可用于操控轮椅。

附图说明

为了理解本公开内容并知悉其可以如何付诸实施，现在将仅以非限制性示例参照附图描述各实施方案，其中：

图1示出在一组阶梯顶部的轮椅，其中支腿处于回缩位置；

图2示出图1的在一组阶梯顶部的轮椅，其中支腿处于伸展位置；

图3示出在下行一个台阶后的图1的轮椅，其中支腿处于伸展位置；

图4示出在下行一组阶梯后到达水平楼面的图1的轮椅；

图5a示出处于非啮合位置的棘轮和棘爪；

图5b示出处于啮合位置的棘轮和棘爪；

图6示出连接到轮椅后轮的驱动臂；

图7示出图6的驱动臂；

图8示出具有“B”构造把手的轮椅；

图9示出上行台阶之前的轮椅；和

图10示出机动化轮椅的后轮。

具体实施方式

图1至4示出轮椅2，其中安装有一个或多个有利于轮椅在台阶上运动的装置4。轮椅2包括运载框架6、左右前脚轮8和左右后轮9。框架6具有座位11、扶手10、靠背12、脚架13和左右把手14。后轮9具有手轮辋16，坐在轮椅2中的人如果充分利用双手则可通过手轮辋16推动坐在轮椅中的自身。

轮椅的把手14可具有可选择的高度。在此情况下，每个把手14连接到能够在外衬套44中滑动的曲形管42。可通过手动转动锁定螺栓45而将曲形的支腿或管42锁定在任意期望位置。

本发明的装置4在图1至4的插图中放大显示。本发明的每个装置4位于前轮与后轮之间，在把手14的前方。每个装置4包括空心衬套22和能够在衬套22中滑动的空心支腿24。支腿24具有如图1和4中所示的在衬套22中的回缩位置和如图2和3中所示的在衬套22中的伸展位置。支腿24在接近其底端处弯曲以形成支脚25。支脚25包括辅助轮26a、26b、26c。作为不采用轮子的替代方案，支脚可包括连续轨道。衬套22设置有弹簧加载插销30，当支腿24处于回缩位置时，弹簧加载插销30装配到支腿24的壁内的底孔32中，当支腿24处于伸展位置时，弹簧加载插销30装配到支腿24的壁内的顶孔34中。这允许将支腿锁定在伸展位置和回缩位置。

轮椅2包括位于一个或两个把手14附近的手刹制动器40，用于锁定轮椅2的后轮9。辅助轮26a、26b、26c通过缆线37也被连接到手刹制动器40。当支脚处于地板或其它表面上时，将手刹制动器40压下使装置4的支脚25上的杠杆90抬高，这使得棒92下降以将垫93下压，垫93压在地面上以使支脚25制动。

图5更详细地示出后轮9的轮轴52。为了清楚起见，后轮9的辐条在图5中未显示。轮椅2设置有棘轮50，棘轮50在一个或两个后轮9处连接到轮轴52。棘爪54能够在枢轴56上旋转，枢轴56连接到轮椅2的框架6。棘爪54可利用锁定螺栓58锁定至图5a中所示的非啮合位置，其中后轮9可沿两个方向转动。作为替代方案，棘爪54可松脱至图5b中所示的啮合位置，其中后轮9仅可沿由箭头60所指的一个方向转动。棘爪54利用弹簧66被弹簧偏置到啮合位置，弹簧66在一端连接到棘爪54并在另一端连接到轮椅2的框架6。棘爪54连接到缆线62。压下一个或两个把手14上的杠杆64，使棘爪54从啮合位置升高到非啮合位置，这允许操控轮椅2。当杠杆64被松脱时，棘爪54在弹簧66的作用下返回到啮合位置。

图6更详细地示出后轮9。轮椅2设置有一对驱动杆70，其在图7中详细显示。驱动杆70包括轮辋72，轮辋72安装在轮椅2的后轮9之一的轮轴52上。驱动杆70可安装在轮的任一侧上，不过优选安装在轮9的内侧，并处于轮9与框架6之间。棒74从轮辋72延伸到基本垂直于棒74的表面76。衬套78从表面76延伸，并在自由端处设置有在枢轴82上枢转的杠杆80。杠杆80利用棒或缆线85连接到摩擦离合器84。将杠杆80压下使得摩擦钳84压在后轮9的轮胎上，从而使驱动杆70沿任一方向围绕轮轴52旋转，同时压下杠杆80使得后轮9旋转。杠杆70抓紧轮胎是模拟轮椅中的人抓紧轮辋直接手动旋转车轮，但比手动旋转所需的力显著更低。

再次参照图1至4，当轮椅2在水平地面上运动时，支腿24保持在回缩位置。当轮椅例如下行一组阶梯时，使后轮9接近最上一级台阶28的边缘(图1)。然后，将支腿24从回缩位置(图1)移动到伸展位置(图2)。每个装置4的支腿经由缆线37连接到位于把手14附近近的支腿松脱环38。当轮椅前部在较低台阶的上方时，将环38拉动使得支腿24在重力作用下从回缩位置下降至伸展位置，如图2所示。在此构造中，后轮与最上一级台阶28接触，辅助轮与下一级台阶29接触，前轮8悬空。

参照图2，在支腿24的伸展位置，辅助轮26位于前后轮的底部下方一距离y处。距离y优选地选择为约等于典型台阶的高度，约为17至18cm。装置4位于后轮的接触点33前方一距离x处，x优选地选择为比典型台阶的深度大约7cm，即约为27至28cm。在此，制动器40可以随时应用以确保轮椅位置处于控制之下。然后松脱制动器40。通过如上所选择的x和y，当轮椅从图2中所示位置被向前推动时，后轮9从最上一级台阶28下行到下一级台阶29，同时辅助轮26从台阶29下行到下一级台阶31(图3)。随着轮椅下行，建议应用制动器以更好地控制轮椅的运动。此过程可以重复多次使得轮椅2可下行任意数目的台阶。

再次参照图2，支腿24可任选地设置有延伸部(未示出)，延伸部从支腿24延伸并当辅助轮26a、26b、26c处于台阶29上时接触下一级较低的台阶31。延伸部可设置有一个或多个轮。这样的延伸部在轮椅下行阶梯时易于增强轮椅的稳定性。

参照图4，当轮椅2返回到阶梯底部处的水平地面41时，将支腿松脱环38再次拉动，支腿24被地板推回衬套中。然后，通过看护者的脚将支腿24再上推例如一两个厘米，直到衬套的弹簧加载销30再次被插入到上孔32中。

在本发明的另一实施方案(未示出)中，采用液压、气动或电子活塞降低和升高装置4的支腿24，而不是仅依靠重力。使用活塞降低和升高支腿24提供了对支腿24在衬套22中定位的控制，这允许在装置4处于伸展位置时，将辅助轮26a、26b、26c与轮椅的轮9、8的底部之间的距离y确定为等于即将上行或下行的台阶的高度。

在本发明的又一实施方案(未示出)中，采用小电动马达而非缆线将制动器施加于后轮9。类似地，小电动马达而非缆线可用于将制动垫93施加至地面或者用于移动棘爪54和/或销30。

轮椅2的把手14可从图2至4中所示构造(在此被称为构造A)变形为当轮椅2上行一组阶梯时可使用的构造(在此被称为构造B)。如图2至4中所示，在构造A中，把手14指向向后方向。框架6可绕枢轴100枢转以使把手变为构造B，如图8中所示。当把手14变为B构造时，辅助把手102可绕主把手14枢转，以从把手14沿侧向向外延伸。如下所示，将把手变为B构造增强了杠杆效应，由于不需要看护者弯腰而有利于上行一组阶梯。

当轮椅2将要上行一组阶梯时，首先将把手变为B构造，如图8中所示。然后拉动环38使装置4的支腿松脱。然后通过应用杠杆64，使棘爪54至非啮合位置，接着使轮椅2向后倾斜至约45°的角度(图9)。然后将杠杆64松脱，使棘爪回到啮合位置。随后向后拉动轮椅2，直到后轮9接触最低一级台阶110。向后倾斜轮椅降低了轮椅-乘客组合的重心，这使得将轮椅升高到台阶上所需的力减小了75％。然后将轮椅2向上拉动到最低一级台阶110上。在由看护者向上拉动轮椅时，轮椅中人可通过转动轮椅后轮(可能使用驱动杆)加以协助。对于这组阶梯中的每个台阶，重复所述过程，直到轮椅2到达阶梯顶部。在上行阶梯的任意时刻，当希望休息时，可以应用制动器，使轮椅2变为竖直位置，其中辅助轮26a、26b、26c停在后轮9所停台阶下方的台阶上。在阶梯上行过程中棘爪54保持在啮合位置以防止轮椅2向下滑动。

本发明还提供一种轮椅，其包括一个或多个装置4。装置4可与轮椅形成一体或者可安装现有的轮椅上。

轮椅2可机动化，在此情况下，轮椅中人在阶梯上行过程中的协助不是必需的。如图10中所示，在机动化的实施方案中，外齿环60连接到后轮9的内侧轮辋。位于座位下方或后方的电池驱动马达62具有在马达杆轴上的驱动齿轮63，用以驱动外齿环60并转动后轮9。为了清楚起见，在图10中已移除了在马达62近处的轮9的部件。当轮椅向后倾斜时，马达齿轮应与外齿环60脱离啮合。驱动齿轮63然后重新啮合在内齿环中，接着简单启动马达将轮椅2升高到台阶上。本发明人已经发现：从轮辋上的齿环驱动所述轮需要的动力约为从轮转轴近处驱动所述轮所需动力的10％，这允许使用更轻型的马达。例如，对此任务使用两个马达即可，每个轮上一个马达，扭矩14-24N-m。这样的马达通常长度约为12cm、直径约为3cm。马达的位置不应妨碍轮椅折叠。在机动化的实施方案中，当马达不启动时，轮被制动，使得棘轮50和棘爪54可省略。马达的操作可通过位于把手上或邻近处的控制装置实现。作为替代方案，如图1至4中所示，马达62的操作可在控制装置的控制之下，控制装置位于轮椅的臂10上，例如为操纵杆13。

在轮椅2下行阶梯的过程中，马达不使用，马达齿轮63应与轮上的齿环脱离啮合。

Claims (19)

1.一种稳定装置，用于与轮椅接合和与轮椅的操作协同运行，所述轮椅具有纵轴和横轴，所述轮椅还包括具有转动轴的前轮和后轮，所述前轮和后轮沿所述轮椅的纵轴彼此分隔开，所述稳定装置包括：

(a)空心衬套；和

(b)支腿，所述支腿能够在所述衬套中滑动，所述支腿具有在所述衬套中的回缩位置和在所述衬套中的伸展位置，所述支腿具有基本垂直于所述支腿的支脚，所述支脚具有沿所述支脚的长度间隔开的多个辅助轮；

(c)所述稳定装置构造为以在轮椅的前轮与轮椅的后轮之间纵向间隔开的方式连接到轮椅，所述稳定装置构造为使得所述支脚平行于所述轮椅的纵轴延伸，并且所述辅助轮的转动轴平行于所述轮椅的前轮和后轮的转动轴。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括用于将所述支腿可逆地锁定在伸展位置的机构，并且还包括用于将所述支腿可逆地锁定在回缩位置的机构。

3.根据权利要求1所述的装置，还包括用于将所述支腿可逆地锁定在伸展位置和将所述支腿可逆地锁定在回缩位置的机构，所述机构包括：设置在所述衬套上的弹簧加载销、设置在所述支腿的壁中的上孔和下孔，其中当所述支腿处于伸展位置时，所述弹簧加载销接合在所述衬套的上孔中，当所述支腿处于回缩位置时，所述弹簧加载销接合在所述衬套的下孔中。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述用于将所述支腿可逆地锁定在伸展位置和将所述支腿可逆地锁定在回缩位置的机构是适于回缩所述弹簧加载销的机械机构或电气机构。

5.根据权利要求3所述的装置，其中

所述用于将所述支腿可逆地锁定在伸展位置和将所述支腿可逆地锁定在回缩位置的机构包括活塞。

6.根据前述权利要求1所述的装置，其中当所述装置处于伸展位置时，一个或多个所述辅助轮位于所述轮椅的前轮和后轮的底部的下方17至18cm处。

7.根据前述权利要求1所述的装置，其中所述装置构造为位于轮椅的后轮底部前方27至28cm处。

8.根据前述权利要求1所述的装置，还包括在所述辅助轮或支脚上的制动器。

9.一种轮椅，其包括一个或多个根据权利要求1至8中任一项所述的装置。

10.根据权利要求9所述的轮椅，还包括把手，所述把手包括第一枢轴和第二枢轴，其中所述把手能够绕第一枢轴从指向轮椅后方的方向向上枢转并能够绕第二枢轴侧向枢转指向轮椅外侧。

11.根据权利要求9所述的轮椅，还包括具有可选择高度的把手。

12.根据权利要求9所述的轮椅，还包括一个或多个驱动杆。

13.根据权利要求9所述的轮椅，还包括用于使所述轮椅的后轮旋转的马达。

14.根据权利要求13所述的轮椅，还包括外齿环，其连接到后轮的内轮辋，其中所述马达具有在马达杆轴上的驱动齿轮，所述驱动齿轮驱动所述外齿环并转动所述后轮。

15.根据权利要求13所述的轮椅，还包括用于控制所述马达的控制装置。

16.根据权利要求14所述的轮椅，还包括控制装置，所述控制装置位于所述轮椅的把手或臂的附近。

17.根据权利要求14所述的轮椅，包括控制装置，其适于使所述马达与所述驱动齿轮啮合和使所述马达与所述驱动齿轮脱离啮合。

18.根据权利要求9所述的轮椅，还包括：

(a)棘轮，其连接到所述轮椅的后轮的轮轴；和

(b)棘爪，所述棘爪能够在枢轴上在啮合位置与非啮合位置之间旋转，在所述啮合位置所述后轮仅能够沿一个方向转动，而在所述非啮合位置所述后轮能够沿两个方向转动。

19.根据权利要求18所述的轮椅，还包括在所述啮合位置处被偏置的棘爪。