CN109624604A - 一种交错式双轮辋结构的爬楼轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种交错式双轮辋结构的爬楼轮，主要由轮毂，弧形轮辋单元和伸缩轮辐单元组成，弧形轮辋单元包括弧形条块，伸缩轮辐单元包括液压套筒和伸缩杆，液压套筒通过卡板连接在轮毂的两侧平面上，液压套筒套接伸缩杆，液压套筒的开口处设固定板，固定板套接防扭滑柱，防扭滑柱和伸缩杆连接在弧形条块的内弧面，弧形条块的外弧面包接防滑橡胶层，多个弧形条块构成交错式双轮辋结构，液压套筒之间设圆环形油管；轮毂一侧平面设碳刷圈，另一侧平面设导线接线头及电动活塞机构，电动活塞机构与圆环形油管相连通。本发明采用交错式双轮辋结构，通过电动活塞机构改变伸缩轮辐单元的压力，适用于多种地形，且对地面的抓着力大，提高了爬楼的安全性。

Description

一种交错式双轮辋结构的爬楼轮

技术领域

本发明涉及爬楼轮椅及爬楼轮技术领域，尤其涉及一种交错式双轮辋结构的爬楼轮。

背景技术

普通轮椅不具备攀爬阶梯和越野越障功能，大大限制了其使用范围。因而，国内外的技术人员提出了很多爬楼越障的特殊轮椅，相关装置及专利的种类很多，主要包括履带式、轮组式及多足式等三大类，其功能及应用特点也是各有利弊。

如履带式轮椅在转弯时，钢圈履带对地面损害很大；多足式轮椅在行走时，各个车轮（或支撑脚）对地面压力比较均匀，但椅座随车轮（或支撑脚）起伏颠簸，乘坐者的重心不断改变，舒适度较差；轮组式轮椅在平整路面无障碍环境下行驶性能很好，但上下楼梯或越障时，重心变化起伏较大，会使乘坐者感到不适。

以上轮椅车轮在越障时的舒适度较差、安全性较低，主要是源于轮椅轮的不可变形性或者变形不足，体现在两个方面：一是轮辐结构无法伸缩，导致车轮在越障时径向承受较大的压力，形成的反弹力造成重心容易失衡；二是轮辋结构均为一个整圈结构，即使轮辋结构是由轮辋单元构成的、能够变形的轮辋圈，相邻的轮辋单元所承受的压力也不一致，造成轮辋结构之间产生圆周方向的拉力，导致轮辋单元与障碍物之间的摩擦力减小，容易造成轮辋单元悬空，在车轮重心失调的情况下，也容易造成车轮倾翻安全性较低。

因而解决变形车轮的越障安全性问题，需要解决两点：一是保证轮辐能够随地形伸缩，以缓解压力并将压力均分到车轮的各个部位；二是使相邻的轮辋单元完全独立，在遇到多坡度的复杂地形上，相邻的轮辋单元独立地随着轮辐沿径向运动，一方面使轮辋单元的外弧面沿车轮行进方向贴地行走，另一方面相邻的轮辋单元起支撑作用，增大车轮与台阶或障碍物间的接触面积及摩擦力，避免车轮打滑或悬空，从而提高车轮对地面的抓着力，进而提高车轮爬楼或越障的安全性。但目前，现有的变形车轮还无法完全解决以上问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种交错式双轮辋结构的爬楼轮，主要由轮毂，弧形轮辋单元和伸缩轮辐单元组成，伸缩轮辐单元包括液压套筒和伸缩杆，液压套筒的封闭端固定连接有卡板，卡板上设有螺孔，液压套筒的开口端处内部套接有伸缩杆，液压套筒的开口端处外部套接有固定板；

弧形轮辋单元包括弧形条块，弧形条块的外弧面包接有防滑橡胶层，伸缩杆远离卡板的一端连接在弧形条块的内弧面的中心位置，弧形条块的内弧面上沿伸缩杆对称设置有防扭滑柱，固定板设有与防扭滑柱对应的滑槽孔；

轮毂两侧的平面均设有与卡板对应的安装螺孔，多个卡板沿轮毂的弧面呈等距对称分布，多个弧形条块交错分布在两个平面上且形成两圈相互交错的轮辋结构，两圈的弧形条块沿轮毂的弧面呈等距对称分布，构成交错式双轮辋结构；

两圈的液压套筒之间设有圆环形油管，圆环形油管设有多个环形分布的支管，每一个液压套筒与其中一个支管相连通；

轮毂的中心设有动力轴，轮毂一侧的平面设有碳刷圈，碳刷圈具体为两个电性相反的环形的卡槽形状，轮毂另一侧的平面设有与碳刷圈电性连接的两个导线接线头，轮毂另一侧的平面还固定设置有电动活塞机构，电动活塞机构包括电机，螺杆，液压臂，两个液压杆和两个液压缸，两个液压缸通过固定条相连接，电机安装在固定条上，电机的输出端与螺杆连接，两个液压缸沿电机呈对称分布，两个液压杆的端头通过液压臂相连接，液压臂的中心位置设有固定套，固定套设有与螺杆对应的螺孔；

两个液压缸分别连接在三通管的两个端口上，三通管的第三端口与圆环形油管相连通，三通管的管壁连通有氮气减震囊。

优选地，氮气减震囊的中部通过螺栓紧固有震动膜片，震动膜片将氮气减震囊分为气体室和液体室，气体室填充有氮气，液体室通过支管与三通管连通。

优选地，氮气减震囊具体为高强度橡胶材质，氮气减震囊外包接有密封橡胶层。

优选地，震动膜片具体是橡胶膜片、硅胶膜片及软质合金钢膜片中的任一种。

优选地，防滑橡胶层的外表面带有压印纹路。

优选地，三通管的三端均采用密封圈或绕接铁丝固定密封。

优选地，伸缩杆伸入液压套筒内的一端包接有密封橡胶杆套。

优选地，伸缩杆远离卡板的一端通过销轴卡接在弧形条块的内弧面上，防扭滑柱与弧形条块为一体成型。

优选地，固定板焊接在液压套筒的开口处的筒壁上。

优选地，电机与导线接线头电性连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过在轮毂的两侧分别设置有两圈交错分布的弧形轮辋单元，在车轮行进时，弧形轮辋单元（即弧形条块）贴地滚动，增大车轮与台阶的摩擦力，而相邻的两个弧形轮辋单元起良好的支撑作用，提高了车轮对地面的抓着力，尤其是提高了越障或爬楼时行走的安全性。

2. 本发明采用电动活塞机构对互连的液压套筒进行减压或增压，在遇到颠簸地形或是爬楼时，开启减压模式，使着地的弧形轮辋单元上的伸缩轮辐单元缩短，而其他伸缩轮辐单元均保持原长，产生压扁式的变形，降低车轮的重心，提高轮辋与台阶或障碍物的接触面，进一步增大摩擦力及对地面的抓着力，从而提高爬楼或越障的安全性；平地上则采用满压力模式，此时两圈的弧形轮辋单元呈交错的满圆形状态，同时在氮气减震囊的作用下，着地的弧形轮辋单元能够产生小幅度的收缩，提高车轮的减震效果及舒适度，从而使本发明适用多种地形，尤其适用于爬楼，爬楼安全性高。

3.本发明通过轮毂另一侧的碳刷圈为电动活塞机构引入电源，避免引线过长而缠绕住车轮甚至影响车轮的行走，同时还保证了车轮的简洁及美观外形。

附图说明

图1为本发明提出的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮的一侧平面结构示意图；

图2为本发明提出的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮的轮毂的一侧平面结构示意图；

图3为本发明提出的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮的弧形轮辋单元的立体图；

图4为本发明提出的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮的的弧形轮辋单元的立体图的A-A剖面图；

图5为本发明提出的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮的立体结构图；

图6为本发明提出的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮的轮毂弧面的延展平面结构示意图；

图7为本发明提出的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮的爬楼变形原理图。

图中：1轮毂、2液压套筒、3伸缩杆、4卡板、5固定板、6弧形条块、7防滑橡胶层、8防扭滑柱、9安装螺孔、10圆环形油管、11支管、12动力轴、13碳刷圈、14导线接线头、15电机、16螺杆、17液压臂、18液压杆、19液压缸、20固定条、21固定套、22三通管、23氮气减震囊。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-7，一种交错式双轮辋结构的爬楼轮，主要由轮毂1，弧形轮辋单元和伸缩轮辐单元组成，伸缩轮辐单元包括液压套筒2和伸缩杆3，液压套筒2的封闭端固定连接有卡板4，卡板4上设有螺孔，液压套筒2的开口端处内部套接有伸缩杆3，液压套筒2的开口端处外部套接有固定板5；弧形轮辋单元包括弧形条块6，弧形条块6的外弧面包接有防滑橡胶层7，伸缩杆3远离卡板4的一端连接在弧形条块6的内弧面的中心位置，弧形条块6的内弧面上沿伸缩杆3对称设置有防扭滑柱8，固定板5设有与防扭滑柱8对应的滑槽孔；轮毂1两侧的平面均设有与卡板4对应的安装螺孔9，多个卡板4沿轮毂1的弧面呈等距对称分布，多个弧形条块6交错分布在两个平面上且形成两圈相互交错的轮辋结构，两圈的弧形条块6沿轮毂1的弧面呈等距对称分布，构成交错式双轮辋结构；本发明通过在轮毂1的两侧分别设置有两圈交错分布的弧形轮辋单元，在车轮行进时，弧形轮辋单元（即弧形条块6）贴地滚动，增大车轮与台阶的摩擦力，而相邻的两个弧形轮辋单元起良好的支撑作用，又提高了车轮的平衡，防止车轮倾翻，提高行走的安全性。

参照图1-7，两圈的液压套筒2之间设有圆环形油管10，圆环形油管10设有多个环形分布的支管11，每一个液压套筒2与其中一个支管11相连通；轮毂1的中心设有动力轴12，轮毂1一侧的平面设有碳刷圈13，碳刷圈13具体为两个电性相反的环形的卡槽形状，轮毂1另一侧的平面设有与碳刷圈13电性连接的两个导线接线头14，轮毂1另一侧的平面还固定设置有电动活塞机构，电动活塞机构包括电机15，螺杆16，液压臂17，两个液压杆18和两个液压缸19，两个液压缸19通过固定条20相连接，电机15安装在固定条20上，电机15的输出端与螺杆16连接，两个液压缸19沿电机15呈对称分布，两个液压杆18的端头通过液压臂17相连接，液压臂17的中心位置设有固定套21，固定套21设有与螺杆16对应的螺孔；两个液压缸19分别连接在三通管22的两个端口上，三通管22的第三端口与圆环形油管10相连通，三通管22的管壁连通有氮气减震囊23；本发明通过轮毂1另一侧的碳刷圈13给电机15引入电源，采用电动活塞机构对圆环形油管10进行抽油或注油，该电动活塞机构的液压过程较平缓，不会产生油泵那样的液压起伏，有利于提高车轮变形的稳定性，提高车轮的舒适度，同时方便通过控制芯片对电机15进行控制，从而可依照地形设置液压套筒2内的油压；遇到颠簸地形或是爬楼时，对相互连通的液压套筒2进行减压，使伸缩轮辐单元伸长或缩短，着地的伸缩轮辐单元缩短，而其他伸缩轮辐单元均保持原长，产生压扁式的变形，降低车轮的重心，提高轮辋与台阶的接触面，进一步增大摩擦力，从而提高爬楼或越障的安全性。

参照图1，氮气减震囊23的中部通过螺栓紧固有震动膜片，震动膜片将氮气减震囊23分为气体室和液体室，气体室填充有氮气，液体室通过支管与三通管22连通，氮气减震囊23具体为高强度橡胶材质，氮气减震囊23外包接有密封橡胶层，震动膜片具体是橡胶膜片、硅胶膜片及软质合金钢膜片中的任一种；氮气减震囊23起减震缓冲的作用。

参照图1，防滑橡胶层7的外表面带有压印纹路，增大弧形条块6外弧面与台阶的摩擦力，提高轮辋单元的防滑效果。

参照图1，三通管22的三端均采用密封圈或绕接铁丝固定密封，提高液压油通道的密封性。

参照图1，伸缩杆3伸入液压套筒2内的一端包接有密封橡胶杆套，提高伸缩轮辐单元的液压套筒2的密封性。

参照图1，伸缩杆3远离卡板4的一端通过销轴卡接在弧形条块6的内弧面上，防扭滑柱8与弧形条块6为一体成型，固定板5焊接在液压套筒2的开口处的筒壁上，便于弧形轮辋单元和伸缩轮辐单元的安装，防扭滑柱8主要防止伸缩杆3在液压套筒2内的旋转，减小扭矩，提高车轮结构的稳固性。

参照图1，电机15与导线接线头14电性连接，通过轮毂1另一侧的碳刷圈13给电机15引入电源，避免引线过长而缠绕住车轮，影响车轮的行走。

本发明的工作过程：在遇到颠簸地形或是爬楼时，开启电机15，螺杆16旋转带动固定套21进动，使液压杆18对液压缸19抽液，从而降低圆环形油管10及互连的液压套筒2内的液压，促使着地的弧形轮辋单元（即弧形条块6）上的伸缩轮辐单元缩短，相邻的两个弧形轮辋单元起良好的支撑作用，而其他伸缩轮辐单元均保持原长，产生压扁式的变形，降低车轮的重心，提高轮辋与台阶的接触面，进一步增大摩擦力，从而提高车轮的轮辋对地面的抓着力，提高爬楼或越障的安全性；平地使用时，使液压套筒2内的液压达到最大值，此时形成正圆形的交错式双轮辋结构，同时在氮气减震囊23的作用下，着地的弧形轮辋单元能够产生小幅度的收缩，提高车轮的减震效果及舒适度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交错式双轮辋结构的爬楼轮，主要由轮毂（1），弧形轮辋单元和伸缩轮辐单元组成，其特征在于，所述伸缩轮辐单元包括液压套筒（2）和伸缩杆（3），所述液压套筒（2）的封闭端固定连接有卡板（4），所述卡板（4）上设有螺孔，所述液压套筒（2）的开口端处内部套接有伸缩杆（3），所述液压套筒（2）的开口端处外部套接有固定板（5）；

所述弧形轮辋单元包括弧形条块（6），所述弧形条块（6）的外弧面包接有防滑橡胶层（7），所述伸缩杆（3）远离卡板（4）的一端连接在弧形条块（6）的内弧面的中心位置，所述弧形条块（6）的内弧面上沿伸缩杆（3）对称设置有防扭滑柱（8），所述固定板（5）设有与防扭滑柱（8）对应的滑槽孔；

所述轮毂（1）两侧的平面均设有与卡板（4）对应的安装螺孔（9），多个所述卡板（4）沿所述轮毂（1）的弧面呈等距对称分布，多个所述弧形条块（6）交错分布在两个平面上且形成两圈相互交错的轮辋结构，两圈的所述弧形条块（6）沿所述轮毂（1）的弧面呈等距对称分布，构成交错式双轮辋结构；

两圈的所述液压套筒（2）之间设有圆环形油管（10），所述圆环形油管（10）设有多个环形分布的支管（11），每一个所述液压套筒（2）与其中一个所述支管（11）相连通；

所述轮毂（1）的中心设有动力轴（12），所述轮毂（1）一侧的平面设有碳刷圈（13），所述碳刷圈（13）具体为两个电性相反的环形的卡槽形状，所述轮毂（1）另一侧的平面设有与碳刷圈（13）电性连接的两个导线接线头（14），所述轮毂（1）另一侧的平面还固定设置有电动活塞机构，所述电动活塞机构包括电机（15），螺杆（16），液压臂（17），两个液压杆（18）和两个液压缸（19），两个所述液压缸（19）通过固定条（20）相连接，所述电机（15）安装在固定条（20）上，所述电机（15）的输出端与螺杆（16）连接，两个所述液压缸（19）沿电机（15）呈对称分布，两个所述液压杆（18）的端头通过液压臂（17）相连接，所述液压臂（17）的中心位置设有固定套（21），所述固定套（21）设有与螺杆（16）对应的螺孔；

两个所述液压缸（19）分别连接在三通管（22）的两个端口上，所述三通管（22）的第三端口与圆环形油管（10）相连通，所述三通管（22）的管壁连通有氮气减震囊（23）。

2.根据权利要求1所述的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮，其特征在于，所述氮气减震囊（23）的中部通过螺栓紧固有震动膜片，所述震动膜片将氮气减震囊（23）分为气体室和液体室，气体室填充有氮气，液体室通过支管与三通管（22）连通。

3.根据权利要求1或2所述的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮，其特征在于，所述氮气减震囊（23）具体为高强度橡胶材质，所述氮气减震囊（23）外包接有密封橡胶层。

4.根据权利要求1或2所述的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮，其特征在于，所述震动膜片具体是橡胶膜片、硅胶膜片及软质合金钢膜片中的任一种。

5.根据权利要求1所述的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮，其特征在于，所述防滑橡胶层（7）的外表面带有压印纹路。

6.根据权利要求1所述的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮，其特征在于，所述三通管（22）的三端均采用密封圈或绕接铁丝固定密封。

7.根据权利要求1所述的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮，其特征在于，所述伸缩杆（3）伸入液压套筒（2）内的一端包接有密封橡胶杆套。

8.根据权利要求1所述的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮，其特征在于，所述伸缩杆（3）远离卡板（4）的一端通过销轴卡接在弧形条块（6）的内弧面上，所述防扭滑柱（8）与弧形条块（6）为一体成型。

9.根据权利要求1所述的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮，其特征在于，所述固定板（5）焊接在液压套筒（2）的开口处的筒壁上。

10.根据权利要求1所述的一种交错式双轮辋结构的爬楼轮，其特征在于，所述电机（15）与导线接线头（14）电性连接。