CN107440853B - 一种轮履切换式轮椅 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了轮椅技术领域上的一种轮履切换式轮椅，包括主框架，主框架上设有座椅，座椅上设有控制器；主框架下表面转动连接有转轴，转轴的两端固定连接有驱动轮和主动齿轮，主动齿轮的半径小于驱动轮的半径，主框架的下表面还有转向轮；主框架上设有驱使转轴的电机，电机与控制器电连接；主框架的侧面设有支杆，支杆远离主框架的一端转动连接有履带机构，履带机构包括履带、带轮、转轴和连接杆，远离支杆的转轴上设有从动齿轮，从动齿轮与带轮固定连接，从动齿轮和主动齿轮啮合，连接杆上设有复位弹簧，复位弹簧远离连接杆的一端固定连接在主框架上。本方案的轮椅在平地和楼梯都能行走，且只需控制主框架的转动即可完成轮履的切换。

Description

一种轮履切换式轮椅
技术领域
本发明涉及轮椅技术领域，具体涉及一种轮履切换式轮椅。
背景技术
随着中国老龄化的现象日益严重以及因工伤、车祸等意外造成下肢残疾群体的与日俱增，促进了养老产业与助残产业的迅猛发展，轮椅作为老年人和下肢残疾者不可或缺的助行工具，极大地方便了他们的日常出行。然而，轮椅只能在平坦的路面行走，不能通过楼梯这样的障碍物。因此如何解决能在平地和楼梯上高效快速地移动是目前国内外研究人员面对的难题。
针对这一实际问题，目前也有类似的解决办法，如一些多个轮子组合的形式，这些轮椅攀爬楼梯的效果不是太好，切换起来太复杂；还有一些履带结构的形式，这些轮椅本身比较笨重，在平地上移动起来缓慢，不是太灵活。
发明内容
本发明的目的是提供一种在平地和楼梯均能行走且切换方便的轮椅。
为了达到上述技术目的，本发明提供如下方案：一种轮履切换式轮椅，包括主框架，所述主框架上设有座椅，座椅上设有控制器；所述主框架下表面转动连接有转轴，转轴的两端固定连接有驱动轮和主动齿轮，主动齿轮的半径小于驱动轮的半径，所述主框架的下表面还有转向轮；所述主框架上设有驱使转轴的电机，电机与控制器电连接；所述主框架的侧面设有支杆，支杆远离主框架的一端转动连接有履带机构，所述履带机构包括履带、带轮、中心轴和连接杆，远离支杆的中心轴上设有从动齿轮，从动齿轮与带轮固定连接，从动齿轮和主动齿轮啮合，所述连接杆上设有复位弹簧，复位弹簧远离连接杆的一端固定连接在主框架上。
本方案的工作原理：本方案中，控制器与电机、气缸电连接，控制器通过电路控制电机的开关以及正反转，控制气缸的伸缩；在平地上使用时，人坐在轮椅上通过控制器控制电机使驱动轮转动，而此时履带悬挂在支杆上，在复位弹簧的作用下保持垂直状态，且履带的下端离地面也有一段距离，所以此时轮椅在驱动轮的带动下运动，控制转向轮的转向来控制轮椅前行的方向；当遇到楼梯需要爬楼时，背对楼梯，使驱动轮抵持第一步阶梯，关闭电机，人往后仰，使重心往后方移动，此时主框架就会往后倾倒，使得履带这一侧倒在楼梯上，复位弹簧被压缩，履带下端被压向主动齿轮，直到履带下端的从动齿轮与主动齿轮完全啮合，此时，打开电机，驱动转轴反向转动，主动齿轮随其转动且带动从动齿轮转动，由于从动齿轮与履带的带轮固定连接，所以带轮也同步转动，所以履带就能沿楼梯向上运动，即轮椅进行爬梯运动；当轮椅爬完楼梯到平地后，关闭电机，然后人在座椅上往前坐，使重心往前移动，使主框架在转轴上往前转动至转向轮接触地面，而履带机构在复位弹簧的作用下，恢复到垂直状态，然后启动电机，使转轴正转，驱动轮又可带动轮椅在平地上行走。
本方案的有益效果：本方案中，轮椅在平地上时，依靠驱动轮来使轮椅行走，行走快速；而需要在楼梯或台阶上行走时，由于履带组件和支杆转动连接，且连接杆上设有复位弹簧，而复位弹簧又与主框架固定连接，所以当主框架在转轴上转动至履带接触楼梯后，在重力的作用下，复位弹簧被压缩，履带组件即绕着支杆转动，而履带组件上的从动齿轮则移动到与主动齿轮完全啮合，此时再控制电机反转，则履带在主动齿轮和从动齿轮的能量传递下即可进行爬楼运动；所以本方案的轮椅在平地和楼梯都能行走，且只需控制主框架的转动即可完成轮履的切换，切换方便。
进一步，所述主框架的下表面设有使主框架在转轴上转动的气缸，气缸与控制器电连接。由于人在座椅上移动来控制主框架在转轴上转动，可能存在主框架转动过快导致人与座椅碰撞导致受伤的情况，所以通过设置气缸，让人通过控制器控制气缸的伸缩，来实现主框架在转轴上转动，且可以控制气缸伸缩的速度，使主框架的转动缓慢而匀速，轮椅上的人就变得更加安全和舒适。
进一步，所述座椅为分离式座椅，所述分离式座椅包括座椅本体、圆弧固定架和圆齿条固定架，所述圆弧固定架与主框架固定连接，圆弧固定架上设有驱动齿轮，驱动齿轮与电机连接，所述圆齿条固定架和圆弧固定架的形状相同，圆齿条固定架和圆弧固定架之间通过滚珠连接，圆齿条固定架与圆弧固定架相邻面上设有齿条，齿条和驱动齿轮啮合，所述座椅本体和圆齿条固定架固定连接，所述控制器固定在座椅本体上，座椅本体上还设有倾角传感器，倾角传感器和控制器电连接。通过这样设置，在气缸控制主框架在转轴上转动时，座椅随之倾斜，而此时倾角传感器检测到倾斜的角度，发送电信号到控制其中，控制器控制电机带动驱动齿轮转动，由于驱动齿轮和圆齿条固定架上的齿条啮合，而圆齿条固定架和圆弧固定架通过滚珠连接，所以圆齿条固定架在驱动齿轮的带动下进行转动，使圆齿条固定架上的座椅本体保持水平状态，这样坐轮椅的人就会更加舒适。
进一步，所述履带为橡胶履带。通过这样设置，能减少履带行走时产生的噪音，并增加履带与地的摩擦力，使轮椅行走更加稳定。
进一步，所述主动齿轮和驱动轮抵持，主动齿轮位于驱动轮内侧。如果主动齿轮位于驱动轮外侧，且不与驱动轮抵持，这样在运动过程中主动齿轮的轮齿可能会与其他物体产生碰撞，且当遇到布条或其他柔性物体，布条则会缠绕在主动齿轮上，导致意外发生，将主动齿轮设置在驱动轮内侧且与驱动轮抵持，则避免了上诉情况的发生。
进一步，所述转向轮和主框架之间设有减震弹簧。在平地上行走难免会遇到凹凸不平的时候，此时轮椅会产生颠簸，所以设置减震弹簧能有效减轻轮椅遇到凹凸地段产生的颠簸。
附图说明
图1为本发明一种轮履切换式轮椅的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：主框架1、固定杆2、圆弧固定架3、驱动齿轮4、圆齿条固定架5、齿条6、控制器7、倾角传感器8、座椅本体9、支撑杆10、滚珠11、减震弹簧12、转向轮13、气缸14、转轴15、驱动轮16、主动齿轮17、从动齿轮18、带轮19、橡胶履带20、连接杆21、复位弹簧22、支杆23、中心轴24。
实施例基本如附图1所示：
一种轮履切换式轮椅，包括主框架1，主框架1的下表面设有使主框架1在转轴15上转动的气缸14，气缸14与控制器7电连接，主框架1上设有分离式座椅，分离式座椅包括座椅本体9、圆弧固定架3和圆齿条固定架5，圆弧固定架3通过固定杆2固定在主框架1上，圆弧固定架3上设有驱动齿轮4，驱动齿轮4与电机连接，圆齿条固定架5和圆弧固定架3的形状相同，圆齿条固定架5和圆弧固定架3之间通过滚珠11连接，圆齿条固定架5与圆弧固定架3相邻面上设有齿条6，齿条6和驱动齿轮4啮合，座椅本体9通过支撑杆10固定在圆齿条固定架5上，座椅本体9上设有控制器7和倾角传感器8，倾角传感器8和控制器7电连接。主框架1下表面转动连接有转轴15，转轴15的两端固定连接有驱动轮16和主动齿轮17，主动齿轮17的半径小于驱动轮16的半径，主动齿轮17位于驱动轮16内侧且和驱动轮16抵持，主框架1的下表面还有转向轮13，转向轮13和主框架1之间设有减震弹簧12；主框架1上设有驱使转轴15和驱动齿轮4转动的电机，电机与控制器7电连接；主框架1的侧面设有支杆23，支杆23远离主框架1的一端转动连接有履带机构，履带机构包括橡胶履带20、带轮19、中心轴24和连接杆21，远离支杆23的中心轴24上设有从动齿轮18，从动齿轮18与带轮19固定连接，从动齿轮18和主动齿轮17啮合，连接杆21上设有复位弹簧22，复位弹簧22远离连接杆21的一端固定连接在主框架1上。
在平地上使用时，人坐在轮椅上通过控制器7控制电机使驱动轮16转动，而此时橡胶履带20悬挂在支杆23上，在复位弹簧22的作用下保持垂直状态，且橡胶履带20的下端离地面也有一段距离，所以此时轮椅在驱动轮16的带动下运动，控制转向轮13的转向来控制轮椅前行的方向；当遇到楼梯需要爬楼时，背对楼梯，使驱动轮16抵持第一步阶梯，关闭电机，控制气缸14慢慢伸长，带动主框架1慢慢往后倾倒，使得橡胶履带20这一侧倒在楼梯上，在此过程中，倾角传感器8检测到倾斜的角度，发送电信号到控制其中，控制器7控制电机带动驱动齿轮4转动，由于驱动齿轮4和圆齿条固定架5上的齿条6啮合，而圆齿条固定架5和圆弧固定架3通过滚珠11连接，所以圆齿条固定架5在驱动齿轮4的带动下进行转动，使圆齿条固定架5上的座椅本体9保持水平状态；当橡胶履带20完全倒在楼梯上时，关闭气缸14，此时复位弹簧22被压缩，橡胶履带20下端被压向主动齿轮17，直到橡胶履带20下端的从动齿轮18与主动齿轮17完全啮合，此时，打开电机，驱动转轴15反向转动，主动齿轮17随其转动且带动从动齿轮18转动，由于从动齿轮18与橡胶履带20的带轮19固定连接，所以带轮19也同步转动，所以橡胶履带20就能沿楼梯向上运动，即轮椅进行爬梯运动；当轮椅爬完楼梯到平地后，关闭电机，控制气缸14收缩，使主框架1在转轴15上往前转动至转向轮13接触地面，而履带机构在复位弹簧22的作用下，恢复到垂直状态，然后启动电机，使转轴15正转，驱动轮16又可带动轮椅在平地上行走。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (4)

1.一种轮履切换式轮椅，其特征在于：包括主框架，所述主框架上设有座椅，座椅上设有控制器；所述主框架下表面转动连接有转轴，转轴的两端固定连接有驱动轮和主动齿轮，主动齿轮的半径小于驱动轮的半径，所述主框架的下表面还有转向轮；所述主框架的下表面设有使主框架在转轴上转动的气缸，气缸与控制器电连接；所述主框架上设有驱使转轴的电机，电机与控制器电连接；所述主框架的侧面设有支杆，支杆远离主框架的一端转动连接有履带机构，所述履带机构包括履带、带轮、中心轴和连接杆，远离支杆的中心轴上设有从动齿轮，从动齿轮与带轮固定连接，所述轮履切换式轮椅在平地上使用时从动齿轮与主动齿轮分离，所述轮履切换式轮椅在爬梯时从动齿轮与主动齿轮啮合，所述连接杆上设有复位弹簧，复位弹簧远离连接杆的一端固定连接在主框架上；
所述座椅为分离式座椅，所述分离式座椅包括座椅本体、圆弧固定架和圆齿条固定架，所述圆弧固定架与主框架固定连接，圆弧固定架上设有驱动齿轮，驱动齿轮与电机连接，所述圆齿条固定架和圆弧固定架的形状相同，圆齿条固定架和圆弧固定架之间通过滚珠连接，圆齿条固定架与圆弧固定架相邻面上设有齿条，齿条和驱动齿轮啮合，座椅本体与圆齿条固定架之间设有多根支撑杆，支撑杆的一端与座椅本体固定连接，支撑杆的另一端与圆齿条固定架固定连接，所述控制器固定在座椅本体上，座椅本体上还设有倾角传感器，倾角传感器和控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种轮履切换式轮椅，其特征在于：所述履带为橡胶履带。
3.根据权利要求2所述的一种轮履切换式轮椅，其特征在于：所述主动齿轮和驱动轮抵持，主动齿轮位于驱动轮内侧。
4.根据权利要求3所述的一种轮履切换式轮椅，其特征在于：所述转向轮和主框架之间设有减震弹簧。
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