CN109562010B - 用于中间轮驱动轮椅的摆臂联动装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于中间轮驱动轮椅的摆臂联动装置(1)，包括：第一摆臂(3)，所述第一摆臂具有第一摆臂枢轴点(3a)和连杆构件第一安装点(3b)；第二摆臂(5)，所述第二摆臂具有第二摆臂枢轴点(5a)和连杆构件第二安装点(5b)；连杆构件(7)，所述连杆构件构造成连接到所述连杆构件第一安装点(3b)和所述连杆构件第二安装点(5b)，以实现所述第二摆臂(5)和所述第一摆臂(3)之间的力传递，其中所述连杆构件(7)具有细长形状并且限定在所述连杆构件第一安装点(3b)和所述连杆构件第二安装点(5b)之间延伸的连杆轴线(A)，在所述第一摆臂枢轴点(3a)和所述连杆构件第一安装点(3b)之间形成第一直线(13)，并且在所述第二摆臂枢轴点(5a)和所述连杆构件第二安装点(5b)之间形成第二直线(15)，其中，所述连杆构件第一安装点(3b)和所述连杆构件第二安装点(5b)相对于彼此布置成使得角度α和角度β之和随着沟渠角度的增大是恒定的或随着沟渠角度的增大而增大，所述角度α是所述连杆轴线与垂直于所述第一直线并且从所述连杆构件第一安装点延伸的线之间的角度，所述角度β是所述所述连杆轴线与垂直于所述第二直线并且从所述连杆构件第二安装点延伸的线之间的角度。

Description

用于中间轮驱动轮椅的摆臂联动装置

技术领域

本公开一般涉及动力轮椅。特别是，它涉及一种用于中间轮驱动轮椅悬架的摆臂联动装置和一种包括这种联动装置的中间轮驱动轮椅。

背景技术

动力轮椅可以具有不同的配置，一个方面是驱动轮的放置方式。中间轮驱动轮椅具有前轮、后轮和布置在前轮和后轮之间的驱动轮。在这种情况下，前轮和后轮可以是脚轮式轮。与前轮驱动轮和后轮驱动轮椅相比，中间轮驱动轮椅有时被认为具有更好的机动性，主要是在较小的转弯半径方面。除了机动性之外，设计和配置轮椅时的一些其它重要方面是稳定性和车轮悬架组件的确保所有车轮始终与地面接触的能力。传统上，在中间轮驱动轮椅的背景下，经常会相互抵消。在一个方面，稳定性可以定义为防止轮椅绕其俯仰轴倾斜的能力，例如，在斜坡或坡度上行驶时，向前或向后翻转或抬起后轮或前轮脚轮。特别重要的是，驱动轮保持对地面的牵引力，因为否则轮椅将在任何方向上失去其被驱动的能力。当在非平面表面上操作轮椅时，例如牵引力损失的风险增加，例如，在不平坦的地面上当中间轮驱动轮椅发生这种情况时的现象有时被称为高中心，这意味着至少一个驱动轮已经失去与地面的接触。进入或离开斜坡，下坡或上坡时，失去牵引力的风险也会增加。

轮椅的悬架组件通常包括至少一个减震器，通常包括弹簧和阻尼器、可枢轴地连接到供安装前后脚轮的底盘的摆臂(也称为连杆臂或枢轴臂)、车轮本身以及摆臂和/或车轮与底盘的连接。减震器通常布置在底盘和至少一个摆臂之间。压缩弹簧通常可以根据它们的压缩特性(即弹簧压缩的速率)分为五种不同的类型。不同的类型是：线性、渐进、膝盖渐进、几乎恒定和递减。先前的解决方案通常使用线性或上面列出的任何渐进类型的弹簧。所有这些弹簧类型都提供了弹簧力的增加，弹簧力越大摆臂的运动越大。这通常也导致整个悬架呈现出相同的特性。

US 7896394 B2公开了一种具有独立前后悬架的中间轮驱动轮椅，以便能够更好地在障碍物上上升和下降。轮椅包括框架和前枢轴臂，前枢轴臂在前枢轴点处枢轴地安装到框架，前枢轴臂具有脚轮。后枢轴臂在后枢轴点处枢轴地安装到框架，后枢轴臂具有脚轮。地面接合中心放置的驱动轮连接到前枢轴脚轮和后枢轴脚轮之间的框架。联动装置将前枢轴臂和后枢轴臂彼此连接，使得一个枢轴臂绕其枢轴点向上或向下旋转会引起另一个枢轴臂绕其枢轴点在相反的旋转方向上旋转。

US 8,851,214 B2也公开了一种具有悬架装置的中间轮驱动轮椅，其包括连接前连杆臂和后连杆臂的联动机构。

发明内容

中间轮驱动轮椅通常面临保持足够稳定性同时即使在遇到不平坦地面时也能保持所有轮与地面接触的问题。希望在正常驾驶条件即在平坦的地面上具有相对刚性的悬架。当遇到不平坦时，例如，地面上的需要摆臂枢转的障碍物或洞，摆臂运动越大，悬架越应该表现出刚度递减，以使轮椅能够保持所有轮都与地面接触。

轮椅遇到的不平度可以表示为“沟渠角度”，沟渠角度定义为两个平面即第一平面和第二平面之间的锐角，第一平面与前脚轮接触点和驱动轮的地面接触点这二者相切，并且第二平面与后脚轮接地点和驱动轮接地点相切。这个术语来自想象一个沟渠，其中驱动轮位于沟渠的最低点，而前后轮位于沟渠的两侧。通常使用的悬架装置将表现出线性、渐进或膝盖特性的渐进，或多或少直接对应于减震器中使用的弹簧的特性，从而限制了轮对保持与地面接触的能力，并减少了可以在不损失牵引力的情况下越过的最大沟渠角度。

鉴于上述情况，本发明的一般目的是提供一种用于中间轮驱动轮椅的摆臂联动装置，其能解决或至少减轻现有技术的问题。

因此，根据本发明的第一方面，提供了一种用于中间轮驱动轮椅的摆臂联动装置，所述摆臂联动装置包括：第一摆臂，所述第一摆臂具有第一摆臂枢轴点和连杆构件第一安装点；第二摆臂，所述第二摆臂具有第二摆臂枢轴点和连杆构件第二安装点；连杆构件，所述连杆构件构造成连接到所述连杆构件第一安装点和所述连杆构件第二安装点，以实现所述第二摆臂和所述第一摆臂之间的力传递，其中所述连杆构件具有细长形状并且限定在所述连杆构件第一安装点和所述连杆构件第二安装点之间延伸的连杆轴线，在所述第一摆臂枢轴点和所述连杆构件第一安装点之间形成第一直线，并且在所述第二摆臂枢轴点和所述连杆构件第二安装点之间形成第二直线，其中，所述连杆构件第一安装点和所述连杆构件第二安装点相对于彼此布置成使得角度α和角度β之和随着沟渠角度的增大是恒定的或随着沟渠角度的增大而增大，所述角度α是所述连杆轴线与垂直于所述第一直线并且从所述连杆构件第一安装点延伸的线之间的角度，所述角度β是所述所述连杆轴线与垂直于所述第二直线并且从所述连杆构件第二安装点延伸的线之间的角度。

由于第二摆臂枢轴点、第一摆臂枢轴点、连杆构件第一安装点和连杆构件第二安装点的几何位置，悬架的刚度增加是递减的。即使减震器中使用的弹簧仍然可以是线性速率弹簧，由于悬架几何形状，悬架整体的行为与先前的解决方案相比是递减的。因此，摆臂联动装置允许中间轮驱动轮椅悬架稳定，能够将轮对保持在更高程度的地面接触并且更舒适。

此外，指定的几何形状为驱动轮提供牵引力，以获得更高的沟渠角度。特别地，本几何形状能够为大于25度的沟渠角度提供驱动轮牵引力。

应注意，“第一直线”和“第二直线”不是摆臂联动装置的实际结构特征，与“轴”相比，“轴线”不是结构的物理属性；此处，“第一直线”和“第二直线”是仅为了便于角度α和β的定义而列举的虚拟线。这同样适用于垂直于第一直线或第二直线中的相应一条直线的线。

通常，角度α和β之和越小，在第二摆臂和第一摆臂之间传递的运动越多。

根据一个实施方式，角度α和β之和在沟渠角度为零时小于30度。

根据一个实施方式，角度α和β之和在沟渠角度为零时小于25度。

根据一个实施方式，角度α和β之和在沟渠角度为零时小于20度。

根据一个实施方式，角度α和β之和在沟渠角度为零时小于10度。

根据一个实施方式，第二摆臂的杠杆臂与第一摆臂的杠杆臂之间的比率随着沟渠角度的增大是恒定的。

可以认为，在沟渠角度的范围内，第二摆臂的杠杆臂与第一摆臂的杠杆臂之间的比率保持得越恒定，对于给定的力，就越能总是将相同的力从第二摆臂传递到第一摆臂，而与第二摆臂的位置无关。

根据一个实施方式，对于0到25度之间的任何沟渠角度，第二摆臂的杠杆臂与第一摆臂的杠杆臂之间的比率在2至3之间。

根据一个实施方式，第一摆臂是后摆臂，而第二摆臂是前摆臂。

根据一个实施方式，垂直于第一直线的线与第二直线的延伸部相交，并且垂直于第二直线的线与第一直线的延伸部相交。

根据本公开的第二方面，提供了一种中间轮驱动轮椅，其包括根据本文提出的第一方面的摆臂联动装置。

一个实施方式包括底盘，其中第一摆臂经由第一摆臂枢轴点枢轴地连接到底盘，并且第二摆臂经由第二摆臂枢轴点枢轴地连接到底盘。

通常，权利要求中使用的所有术语将根据它们在技术领域中的普通含义来解释，除非本文另有明确定义。除非另有明确说明，否则对“构件、装置、组件、机构”等的所有引用应公开解释为指代构件、装置、组件、机构等的至少一个实例。

附图说明

现在将参考附图通过示例描述本发明构思的具体实施方式，其中：

图1是用于中间轮驱动轮椅的摆臂联动装置的示例的示意性侧视图；

图2示意性地示出了沟渠角度的定义；

图3示出了图1中摆臂联动装置的几何形状的一个方面，示出了角度α和β；

图4是表示多个摆臂联动装置设计的作为沟渠角度的函数的复合角度(角度α和β之和)的曲线图。

图5示出了图1中的摆臂联动装置的几何形状的另一个方面，示出了杠杆臂X和Y；

图6是表示多个摆臂联动装置设计的作为沟渠角度的函数的前/后杠杆臂比率的曲线图；以及

图7示意性地示出了包括图1中的摆臂联动装置的中间轮驱动轮椅的侧视图。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明构思，附图中示出了示例性实施方式。然而，本发明构思可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施方式；相反，这些实施方式是作为示例提供的，使得本公开将是彻底和完整的，并且将本发明构思的范围完全传达给本领域技术人员。相同的附图标记在整个说明书中指代相同的构件。

本发明涉及一种用于中间轮驱动轮椅的摆臂联动装置或摆臂组件。摆臂联动装置具有第一摆臂或第一枢轴臂、第二摆臂或第二枢轴臂以及连接第一摆臂和第二摆臂的连杆构件，从而允许力在第二摆臂和第一个摆臂之间传递。特别地，连杆构件构造成将第二摆臂的枢轴运动传递到第一摆臂的枢轴运动。

至此，第一摆臂具有连杆构件第一安装点，第二摆臂具有连杆构件第二安装点。连杆构件构造成连接到连杆构件第一安装点。连杆构件还构造成连接到连杆构件第二安装点。第一直线形成在第一摆臂枢轴点和连杆构件第一安装点之间，第二直线形成在第二摆臂枢轴点和连杆构件第二安装点之间。如前所述，这些直线是仅为某些角度的定义而引入的虚拟线。连杆构件第一安装点和连杆构件第二安装点相对于彼此布置成使得角度α和角度β之和随着沟渠角度的增大是恒定的或随着沟渠角度的增大而增大，角度α是连杆轴线与垂直于第一直线并且从连杆构件第一安装点延伸的线之间的角度，角度β是连杆轴线与垂直于第二直线并且从连杆构件第二安装点延伸的线之间的角度。特别是，随着沟渠角度从0度增大到几十度的角度，角度α和β之和是恒定的或增大的。

连杆构件具有细长形状并且在连杆构件第一安装点和连杆构件第二安装点之间延伸。连杆构件可包括至少一个刚性构件或可包括至少一个弹性构件或可包括刚性构件和弹性构件的组合。单独使用弹性构件或与刚性构件组合使用可有助于提高使用者的乘坐舒适性。连杆构件的长度取决于第一安装点和第二安装点的位置。

现在将参考图1至图6描述摆臂联动装置的示例。

图1描绘了用于中间轮驱动轮椅的摆臂联动装置1的示例。摆臂联动装置1包括第一摆臂3、第二摆臂5和连杆构件7。根据本示例，第一摆臂3是后摆臂，第二摆臂5是前摆臂，但也可能是另一种方式。

第一摆臂3具有第一摆臂枢轴点3a。第一摆臂3构造成在第一摆臂枢轴点3a处枢轴地连接到中间轮驱动轮椅的底盘9，第一摆臂枢轴点3a因此形成第一摆臂3的枢转轴线。

第一摆臂3具有连杆构件第一安装点3b，连杆构件7构造成连接到连杆构件第一安装点3b。第一摆臂3具有从第一摆臂枢轴点3a延伸的部分3c，其构造成使第一摆臂3绕第一摆臂枢轴点3a枢转。连杆构件第一安装点3b设置在部分3c上，因此连杆构件7连接到该部分3c。

第二摆臂5具有第二摆臂枢轴点5a。第二摆臂5构造成在第二摆臂枢轴点5a处枢轴地连接到底盘9，第二摆臂枢轴点5a因此形成第二摆臂5的枢转轴线。第二摆臂5具有从第二摆臂枢轴点5a延伸的部分5c。连杆构件第二安装点5b设置在部分5c上，因此连杆构件7连接到该部分5c。

第一摆臂3和第二摆臂5还可以具有相应的脚轮组件3d、5d。至此，第一摆臂3可包括第一脚轮组件3d，第二摆臂5可包括第二脚轮组件5d。

为了便于理解摆臂联动装置1相对于驱动轮位于底盘9上的位置，还示出了驱动轮毂11，驱动轮构造成安装在驱动轮毂11上。驱动轮毂11布置在后脚轮组件3d和前脚轮组件5d之间。

图2示出了沟渠角度γ的定义。沟渠角度γ是两个平面P1和P2之间的锐角，其中第一平面P1与第二脚轮25接地点和驱动轮D的地面接触点这二者都相切，并且第二平面P2与第一脚轮27接地点和驱动轮D接地点相切。

图3示出了摆臂联动装置1的几何形状的一个方面的图。至此，仅第一摆臂枢轴点3a、连杆构件第一安装点3b、第二摆臂枢轴点5a和连杆构件第二安装点5b和它们的相对位置被示出。

连杆构件7具有细长形状并且限定连杆轴线A，连杆轴线A在连杆构件第一安装点3b和连杆构件第二安装点5b之间延伸。在图3中绘出了在第一摆臂枢轴点3a和连杆构件第一安装点3b之间延伸的第一直线13。此外，示出了垂直于第一直线13并从连杆构件第一安装延伸点3b延伸的线17，其与第一直线13和连杆轴线A在相同的平面中延伸。类似地，绘制了在第二摆臂枢轴点5a和连杆构件第二安装点5b之间延伸的第二直线15。此外，示出了垂直于第二直线15并从连杆构件第二安装点5b延伸的线19，其与第二直线15、第一直线13和连杆轴线A在相同的平面中延伸。连杆构件第一安装点3b和连杆构件第二安装点5b相对于彼此布置成使得连杆轴线A与垂直于第一直线13的线17之间的角度α和连杆轴线A与垂直于第二直线15的线19之间的角度β之和随着沟渠角度的增大是恒定的或随着沟渠角度的增大而增大。根据一个变型，在沟渠角度为零时角度α和角度β之和小于30度。

角度α和角度β的绝对值之和，或者表示为α和β的复合角度，可以根据一个变型在沟渠角度为零时小于25度，例如小于20度，或小于15度，或小于10度。根据一个变型，α和β的复合角度在沟渠角度为零时可以是0度。

从图3中可以看出，垂直于第一直线13的线17与第二直线15的延伸部相交。类似地，垂直于第二直线15的线19与第一直线13的延伸部相交。应注意，假想线13和15的延伸部也是假想的。

图4示出了发明人对具有不同几何形状的摆臂联动装置的中间轮驱动轮椅进行的多次测试的曲线图。由曲线C1描述的测试之一是本文公开的摆臂联动装置1的示例，其它(曲线C2和C3)的角度α和β之和随着沟渠角度的增大而减小并且其和的值在沟渠角度为零时大于30度。这里，针对三种情况中的每一种绘制沟渠角度，直到驱动轮与下面的支撑件失去牵引力。

如上所述，曲线C1描述了具有根据摆臂联动装置1的变型的摆臂联动装置的中间轮驱动轮椅的行为，其中对于直到驱动轮与下面的支撑件失去牵引力的沟渠角度为止，角度α和β之和小于25度。在该示例中，α和β的复合角度在其最大值处基本上为20度。

从图中可以看出，曲线C2和C3描述了这样的几何形状，该几何形状在指定范围内具有大于30度的复合角度，这些曲线C2和C3随着沟渠角度的增大而减小它们的复合角度，而对于由曲线C1描述的示例，随着沟渠角度的增大，复合角度略微增大。还可以注意到，与曲线C2和C3所描述的测试相比，复合角度对于测试范围内的任何沟渠角度都小于25的测试即曲线C1可以针对较大的沟渠角度与下面的支撑件保持牵引。

参考图5，现在将描述根据摆臂联动装置1的一个变型的几何形状的另一个方面。根据图5所示的示例，示出了摆臂联动装置1的一种变型的几何形状的图，其中描绘了第一摆臂枢轴点3a、连杆构件第一安装点3b、第二摆臂枢轴点5a和连杆构件第二安装点5b的位置。还示出了第二摆臂5的杠杆臂X，第一摆臂3的杠杆臂Y也是如此。根据一个变型，第二摆臂5的杠杆臂X与第一摆臂3的杠杆臂Y之间的比率随着沟渠角度的增大是恒定的。根据一个变型，对于0到25度之间的任何沟渠角度，该比率在2至3之间的范围内。优选地，该比率在沟渠角度的范围内尽可能保持恒定，从而确保任何给定力的力传递对于任何沟渠角度都是相同的或基本相同的。

图6示出了对具有不同几何形状的中间轮驱动轮椅执行的多个测试的曲线图。曲线C4示出了这样的几何形状的示例，其中对于范围在0到25度的任何沟渠角度，第二摆臂5的杠杆臂X与第一摆臂3的杠杆臂Y之间的比率在2至3之间的范围内。由曲线C4描述的摆臂联动装置的几何形状还具有先前描述的几何形状，对于范围在0至25度的任何沟渠角度，复合角度低于30度。更具体地，图5中所示的由曲线C4描述的测试中使用的摆臂联动装置与图4中由曲线C1描述的测试中使用的摆臂联动装置是相同的。可以再次观察到，与测试中使用的其它摆臂联动装置相比，可以针对更大的沟渠角度来提供牵引力。

图7示出了中间轮驱动轮椅21的示例，即通过布置在前脚轮和后脚轮之间的驱动轮提供动力的轮椅。至此，中间轮驱动轮椅21具有就座系统23、底盘9和安装在底盘9上并设有前脚轮25和后脚轮27的摆臂联动装置1。

以上主要参考几个示例描述了本发明的构思。然而，如本领域技术人员容易理解的，除了以上公开的实施方式之外的其它实施方式在由所附权利要求限定的本发明构思的范围内同样是可能的。

Claims (11)

1.一种用于中间轮驱动轮椅(27)的摆臂联动装置(1)，所述中间轮驱动轮椅包括第一脚轮(27)、第二脚轮(25)和驱动轮(D)，所述摆臂联动装置包括：

第一摆臂(3)，所述第一摆臂具有第一摆臂枢轴点(3a)和连杆构件第一安装点(3b)；

第二摆臂(5)，所述第二摆臂具有第二摆臂枢轴点(5a)和连杆构件第二安装点(5b)；

连杆构件(7)，所述连杆构件构造成连接到所述连杆构件第一安装点(3b)和所述连杆构件第二安装点(5b)，以实现所述第二摆臂(5)和所述第一摆臂(3)之间的力传递，其中所述连杆构件(7)具有细长形状并且限定在所述连杆构件第一安装点(3b)和所述连杆构件第二安装点(5b)之间延伸的连杆轴线(A)，

在所述第一摆臂枢轴点(3a)和所述连杆构件第一安装点(3b)之间形成第一直线(13)，并且在所述第二摆臂枢轴点(5a)和所述连杆构件第二安装点(5b)之间形成第二直线(15)，

其中，所述连杆构件第一安装点(3b)和所述连杆构件第二安装点(5b)相对于彼此布置成使得角度α和角度β之和随着沟渠角度(γ)的增大是恒定的或随着沟渠角度(γ)的增大而增大，所述角度α是所述连杆轴线(A)与垂直于所述第一直线(13)并且从所述连杆构件第一安装点(3b)延伸的线(17)之间的角度，所述角度β是所述连杆轴线(A)与垂直于所述第二直线(15)并且从所述连杆构件第二安装点(5b)延伸的线(19)之间的角度，

所述沟渠角度(γ)是两个平面(P1、P2)之间的锐角，所述两个平面中的第一平面(P1)与第二脚轮(25)接地点和驱动轮(D)地面接触点这二者相切，并且所述两个平面中的第二平面(P2)与第一脚轮(27)接地点和驱动轮(D)接地点相切。

2.根据权利要求1所述的摆臂联动装置(1)，其中，所述角度α和β之和在沟渠角度(γ)为0度时小于30度。

3.根据权利要求1或2所述的摆臂联动装置(1)，其中，所述角度α和β之和在沟渠角度(γ)为0度时小于25度。

4.根据权利要求1或2所述的摆臂联动装置(1)，其中，所述角度α和β之和在沟渠角度(γ)为0度时小于20度。

5.根据权利要求1或2所述的摆臂联动装置(1)，其中，所述角度α和β之和在沟渠角度(γ)为0度时小于10度。

6.根据权利要求1或2所述的摆臂联动装置(1)，其中，所述第二摆臂的杠杆臂(X)与所述第一摆臂(3)的杠杆臂(Y)之间的比率随着沟渠角度(γ)的增大是恒定的。

7.根据权利要求1或2所述的摆臂联动装置(1)，其中，对于0到25度之间的任何沟渠角度(γ)，所述第二摆臂的杠杆臂(X)与所述第一摆臂(3)的杠杆臂(Y)之间的比率在2至3之间。

8.根据权利要求1或2所述的摆臂联动装置(1)，其中，所述第一摆臂(3)是后摆臂，而所述第二摆臂(5)是前摆臂。

9.根据权利要求1或2所述的摆臂联动装置(1)，其中，垂直于所述第一直线(13)的所述线(17)与所述第二直线(15)的延伸部相交，并且垂直于所述第二直线(15)的所述线(19)与所述第一直线(13)的延伸部相交。

10.一种中间轮驱动轮椅(27)，所述中间轮驱动轮椅包括根据权利要求1至9中任一项所述的摆臂联动装置(1)。

11.根据权利要求10所述的中间轮驱动轮椅(27)，所述中间轮驱动轮椅包括底盘(9)，其中，所述第一摆臂(3)经由所述第一摆臂枢轴点(3a)枢轴地连接到所述底盘(9)，并且所述第二摆臂(5)经由所述第二摆臂枢轴点(5a)枢轴地连接到所述底盘(9)。

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