CN109996522B - 用于轮椅的改进的剪式升降机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及剪式升降机，其包括底部框架，顶部框架和设置在所述底部框架和所述顶部框架之间的剪式机构，以通过传递致动力使所述底部框架和所述顶部框架相对于彼此移位。剪式机构包括在相对的剪刀臂表面之间限定的中央空心剪刀臂，其中所述中央空心剪刀臂具有将其连接到所述底部框架的底部枢轴连接和将其连接到所述顶部框架的顶部枢轴连接。此外，该机构包括两个被动剪刀臂，枢转地连接到所述底部框架和枢转地连接到所述顶部框架。所述两个被动剪刀臂中的每一个在所述中央空心剪刀臂的所述相对剪刀臂表面上枢转地连接到所述中央空心剪刀臂。此外，剪式升降机包括提供所述致动力的电机，所述电机位于所述中央空心剪刀臂的所述相对剪刀臂表面之间。因此，电机可以被保护并且至少部分地被剪式升降机甚至中央空心剪刀臂包围，获得更安全和/或更容易维护的剪式升降机。

Description

用于轮椅的改进的剪式升降机

技术领域

本发明涉及用于伤残人士的辅助设备和器具，更具体地涉及人员升降系统。此外，本发明涉及基于具有集成致动器的剪式升降机机构的升降机构。

背景技术

除了其他用途之外，能够垂直升降负载的剪式升降机被用于帮助伤残人士与例如轮椅相结合以与站立的人进行面对面交流，这对许多人来说是心理上的缓解。通常，这些升降机依赖于具有以“X”形态连接的两个臂的剪式机构，连同能够操纵这些臂的致动器，使得平台升高或降低。通常，致动器是液压的、气动的或机械的。在完全收缩状态下，剪刀的这两个臂基本上平行，在臂上施加力迫使臂抬起，形成“X”形态。

剪式升降机的问题在于，在打开或关闭剪式升降机的行程中，动力使用非常不均匀，其中，剪刀的初始打开需要比行程的其余部分显著更多的动力。这导致需要能够打开剪式升降机的电机，而所述电机对于其工作范围的其余部分来说超尺寸的。此外，大的应力施加在诸如关节这类的升降机部件上。大型电机在轮椅中是不利的，其中，更强大的电机增加了功率消耗并减小了加油/再充电之间的时间。这也导致电机变重，在轮椅中占据更多空间并且更复杂，因此更容易失效，难以维护并且具有更多的开口，在这些开口处污垢可以进入机器。

US2006 / 0087166A1公开了一种在升降机的底部框架中的螺钉系统，臂安装到该螺钉系统，从而螺钉的旋转，例如通过使用电机，减小或扩大这两个臂的端部之间的距离，分别引起平台升高或降低。然而，油螺纹（oiled thread）暴露在底部框架上以允许这种移动，易于积聚污垢，难以维护并且存在由于螺钉的高扭矩而使落入剪式升降机中的物体卡住，损坏或丢失的风险。

EP2676918A1公开了一种剪式升降机，其包括连接到线性致动器的杠杆机构以及攻击（attack）的一个点在其中一个臂上且另一个在升降机的底部框架上，并且其中线性致动器附连到底部框架的基部。然而，由于致动器暴露并且可进一步旋转，因此污垢容易进入例如致动器，同时机构对用户是危险的。

本发明提供了一些上述问题的解决方案。

发明内容

根据本发明，提供一种剪式升降机，包括底部框架、顶部框架和设置在所述底部框架和所述顶部框架之间的剪式机构，以通过传递致动力使所述底部框架和所述顶部框架相对于彼此移位。剪式机构包括在相对的剪刀臂表面之间限定的中央空心剪刀臂，其中，所述中央空心剪刀臂具有将其连接到所述底部框架的底部枢轴连接和将其连接到所述顶部框架的顶部枢轴连接。此外，该机构包括两个被动剪刀臂，其枢转地连接到所述底部框架并枢转地连接到所述顶部框架。所述两个被动剪刀臂中的每一个在所述中央空心剪刀臂的所述相对的剪刀臂表面上枢转地连接到所述中央空心剪刀臂。此外，剪式升降机包括提供所述致动力的电机，所述电机位于所述中央空心剪刀臂的所述相对的剪刀臂表面之间。

因此，电机可以被保护并且至少部分地被剪式升降机甚至中央空心剪刀臂包围，从而得到更安全和/或更容易维护的剪式升降机。因此，剪式升降机允许仅用三个臂进行升降，因为两个被动剪刀臂在结构上稳定升降机，以确保其在工作期间不会向任一侧倾斜或在关节上施加过度的应力。

用“空心”应理解为，在臂内限定在相对的剪刀臂表面之间的是允许放置电机的空间。在一个实施例中，中央空心剪刀臂可以是封闭的矩形或圆形管（在两端连接的相对的剪刀臂表面），或者它可以是U形轮廓。在另一个实施例中，它可以是H形轮廓或甚至是通过连接元件互连的两个薄片。在相对的剪刀臂表面之间的材料用作用于保护表面下方的电机免受液体影响的盖子。电机可以位于中央空心剪刀臂内或中央空心剪刀臂下方。

用“传递致动力”应理解为，由电机提供实际力，并且通过行程机构，该致动力转换成两个框架的移位。电机可以是将电能转换成机械能的任何方便类型的电机。可用的机械能类型由所采用的特定行程机构决定，并且方便地是旋转运动或轴向运动。诸如机械致动器、液压致动器、气动致动器或机电致动器的线性致动器可以方便地提供轴向运动。步进电机、伺服电机或其他类型的电机可以方便地提供旋转运动。

电机保持在中央空心剪刀臂的内部或下方，由此，当剪式机构处于闭合状态时，电机占据中央空心剪刀臂内的空间。因此，在闭合状态下，电机基本上由剪式机构和中央空心剪刀臂保护。

用“底部框架和顶部框架”应理解为，可由剪式升降机移位的两个表面或元件。每个框架都可以在使用中占据任何位置，由此顶部框架可以是两个框架中的最上面的框架。此外，顶部框架可以是两个框架中最下面的框架。至少，这意味着电机可以保持在中央空心剪刀臂上方或紧邻中央空心剪刀臂。

在一个实施例中，剪式升降机还包括行程机构，用于将所述致动力转换成使所述底部框架和所述顶部框架相对于彼此移位，所述行程机构包括杠杆，所述杠杆包括可由所述致动力移位的致动关节和将所述杠杆连接到所述底部框架或所述中央空心剪刀臂的支点关节。此外，杠杆包括通过负载元件连接到杠杆的负载关节，所述负载关节将所述杠杆连接到所述中央空心剪刀臂或所述底部框架。然后杠杆具有从支点关节到致动关节的杠杆距离，以及从支点关节到负载关节的负载距离，其中，行程机构能够实现一行程，该行程是从所述剪式升降机的大致闭合状态开始。

此外，行程至少初始减小所述杠杆距离和/或增加所述负载距离。因此，由杠杆提供的用于行程机构的杠杆作用在使框架移位的期间改变，在行程的初始持续时间中最大，这里行程是最困难的。这确保了使框架移位所需的有效致动力在行程期间可以至少更均匀，进一步允许使用较小的电机来致动剪式升降机，较小的电机获取更便宜，能量密集更低，使用更便宜和更方便，且维护更容易。此外，这种较小的电机更适于插入中央空心剪刀臂，并且进一步通过在行程期间改变杠杆距离和/或负载距离，可以在整个行程中利用中央空心剪刀臂的整体尺寸/宽度/高度。

负载元件是在杠杆和负载关节之间引导力的传递的元件，并且可以采用不同的形状。例如，它可以是空心引导件，其中负载关节位于内部并且被迫跟随此处的运动。或者，它可以是枢转地连接到杠杆主体的臂。

在一个实施例中，变化的杠杆几何形状基本上近似于所需功率的差异，由此所需的致动力在行程的至少前半部分期间基本上是均匀的。

用“行程的初始长度”应理解为至少从基本闭合状态开始的行程的初始长度，从剪式机构初始处于其最紧凑的状态开始。在这种闭合状态下，两个框架在由剪式升降机提供的其机械自由度内彼此最接近。从剪式升降机的闭合状态到打开状态的整个运动称为行程。当提到行程时，它也可以指从一状态到相对更闭合状态的相反运动。然而，术语“初始行程”应理解为如上所述，从基本上闭合的状态开始的行程的初始长度。在本发明的一个实施例中，该行程是指行进距离的初始5％，行进距离的初始10％，行进距离的初始20％，行进距离的初始30％，行进距离的初始40％，和甚至行进距离的初始50％，从其中剪式机构初始处于其最紧凑状态的状态开始。

在本发明的一个实施例中，通过这样在行程期间改变杠杆距离和/或负载距离，初始杠杆作用可以由利用中央空心剪刀臂的整个内侧的杠杆提供，由此可以提供更大的杠杆作用，同时保持行程机构的尺寸足够小以至少基本上保持在中央空心剪刀臂内和/或同时不会对行程机构的部件施加过度的应力。

在一个实施例中，至少在初始时，行程能够增加负载距离并减小杠杆距离。

在一个实施例中，至少在初始时，行程能够增加负载距离。

在一个实施例中，至少在初始时，行程能够减小杠杆距离。

在一个实施例中，至少在初始时，行程减小杠杆提供的杠杆作用。

在一个实施例中，杠杆包括伸缩端，该伸缩端能够在所述行程的至少初始长度期间缩短所述杠杆距离。因此，在行程的初始长度期间杠杆作用最大。

伸缩端可以固定到与致动关节接合的杠杆的端部。这允许伸缩臂的端部跟随线性作用线。因此，它可以由布置成固定到框架或臂的电机驱动，由此电机的有效尺寸最小化，因为它不需要旋转以跟随杠杆。这还允许将电机隐藏在例如中央空心剪刀臂中，使其免受环境磨损并且促进更简单和更安全的设计，同时使用户将手指或头发卡在机构中的风险较小。

此外，通过将具有伸缩端的杠杆枢转地固定到中央空心剪刀臂，允许行程机构包括在臂中，同时允许杠杆原理有利于本发明。例如，通过将杠杆固定在中央空心剪刀臂的一侧，致动元件可以在中央空心剪刀臂的相对侧接合它，从而基本上臂的整个宽度可以用作杠杆。

此外，通过使杠杆以伸缩端的形状接合致动元件，当所需的动力最高时，杠杆在行程开始时实际上更长，由此在初始行程时传递的扭矩更高，此时需要更多的力。

在一个实施例中，杠杆包括弯曲引导件，使得所述负载关节能够在所述行程的初始长度期间远离所述支点关节移动，由此延长所述负载距离。因此，可以非常精确地形成所述机构以控制在行程的不同阶段期间所需的力，从而例如允许在行程的前半部分或甚至整个行程中所需的致动力基本均匀。

在一个实施例中，负载元件包括

- 膝关节，其位置相对于所述支点关节固定，并且

- 其中负载元件连接到所述膝关节并连接到所述负载关节，其中负载元件围绕所述膝关节旋转，并且该旋转使得能够在所述行程的至少初始长度期间延长负载距离。

因此，可以提供高的初始杠杆作用，其中行程的后期阶段可以具有较小的杠杆作用，由此电机可以更小并因此装配在中央空心剪刀臂内。

在一个实施例中，杠杆的三个关节基本上布置成V形，其中膝关节安装在一端，支点关节安装在底部中心，并且致动关节在与膝关节相对的端部。腿的长度可以不同。杠杆的实际形状也可以是不同的，只要三个关节的位置基本上布置成V形即可。此外，在负载关节和膝关节中，负载关节设置成最靠近与杠杆距离共线的线。穿过负载关节和膝关节的线至少在剪式升降机的闭合状态下与杠杆距离相交，就垂直于剪刀臂的平面的视图而言。在优选实施例中，负载关节设置成比膝关节更靠近支点关节，该膝关节又设置成在基本闭合的状态期间比致动关节更靠近支点关节。在行程期间，使负载关节远离所述支点关节。

因此，需要在支点上旋转杠杆从而产生非线性作用的杠杆原理可以以简单且有效的方式与以低齿轮传动工作的电机组合并将动力转换为轴向运动或使螺纹杆旋转。

在一个实施例中，杠杆包括伸缩端和弯曲引导件，所述行程通过所述伸缩端至少在初始能够减小所述杠杆距离，所述弯曲引导件引导所述负载关节，使得所述负载关节能够在所述行程的至少初始长度期间远离所述支点关节运动，由此所述行程至少在初始能够增加所述负载距离，和/或所述负载元件包括膝关节，该膝关节的位置相对于所述支点关节固定，以及一负载元件连接到所述膝关节并连接到所述负载关节，其中，负载元件围绕所述膝关节旋转，并且其中该旋转使得能够在所述行程的至少初始长度期间延长负载距离。因此，由所述杠杆提供的杠杆作用在所述行程的初始长度期间减小。

在一个实施例中，杠杆距离设置成与从所述支点关节到所述膝关节的距离成一定角度。因此，杠杆处于一个角度，由此通过行程机构传递的力更有效。

在本发明的一个实施例中，它涉及一种包括根据上述的剪式升降机的轮椅。

因此，提供了一种具有安全操作的剪式升降机的轮椅，其易于维护，其中电机受到保护并且至少部分地被剪式升降机和甚至被中央空心剪刀臂包围，从而获得更安全和/或更容易维护的剪式升降机。

在本发明的这个方面，剪式升降机的所述实施例也可以应用于具有剪式升降机的轮椅。

附图说明

下面将参考附图中所示的示例性实施例更详细地描述剪式升降机，其中，

图1A是根据本发明的剪式升降机的透视图。

图1B示出了根据本发明的剪式升降机的侧视图。

图2A-2D示出了根据本发明的剪式升降机的打开过程。

图3示出了根据本发明的剪式升降机的替代实施例。

图4示出了根据本发明的使用引导件的实施例。

图5示出了根据本发明的使用膝关节的实施例。

具体实施方式

图1A是根据本发明的剪式升降机100的透视图。中央空心剪刀臂101包括电机和未示出的行程机构，侧面有处于相对的剪刀臂表面的两个被动剪刀臂103和103'。中央空心剪刀臂101,被动剪刀臂103和103'在它们的相互交叉处通过剪刀臂关节108枢转地连接。底部框架105包括在框架的一端中的第一枢轴点104。所述第一枢轴点104将中央空心剪刀臂101连接到所述底部框架105，而被动剪刀臂103和103'通过可滑动的底部关节106和106'连接到底部框架，所述可滑动的底部关节106和106'沿着底轨107和107'安装在可移位的元件上。

底部框架105是矩形轮廓，即具有两个平行臂的轮廓，所述两个平行臂在其端部通过垂直于所述较长臂的两个较短元件连接。底部框架105也可以是“U”形轮廓，包括仅在一端中的所述平行件之间的连接。

图1B是根据本发明的剪式升降机100的侧视图。沿平行于中央空心剪刀臂101,被动剪刀臂103和103'的平面的方向在两个被动剪刀臂103,103'之间切割得到所述侧视图。中央空心剪刀臂101容纳电机110和行程机构111-120，用于提供抬起顶部框架的行程。其余两个被动剪刀臂103,103'是被动的，使得它们的运动通过中央空心剪刀臂的运动来确定。在该实施例中示出了顶部框架109，其中，中央空心剪刀臂101沿着顶部框架109的轨道枢转地连接到可移位元件，并且被动剪刀臂103和103'连接到顶部框架109上的固定枢轴点。

电机110适于旋转螺纹杆111，使固定到致动元件114的螺纹接合元件112沿螺纹杆移位。致动元件114沿着致动轨道113移动，平行于中央空心剪刀臂。

杠杆115在支点关节116枢转地连接到中央空心剪刀臂，通过伸缩端117枢转地连接到致动元件114，并且在相对的远端枢转地连接到膝关节118。

杠杆115在安装在中央空心剪刀臂101上的支点关节116处稍微弯曲。此外，杠杆115通过膝关节118连接到底部框架，膝关节118安装到通过负载关节120连接到底部框架105的负载元件119。负载元件引导力从所述杠杆115传递到所述负载关节120。

在图2A中，剪式升降机被示出处于闭合状态。在这种状态下，螺纹接合元件112和连接到所述螺纹接合元件112的致动元件114离电机110最远。因此，伸缩端117延伸以补偿中央空心剪刀臂101上的支点关节116与所述伸缩端117到致动元件114的致动关节121之间的较长距离。此外，伸缩端117的这两个关节116和121之间的长距离允许在从闭合状态到打开状态的运动之初的通过杠杆115的更大杠杆作用。膝关节结构118-120完全折叠，并且杠杆115的弯曲特性允许在闭合状态下更细长的轮廓。

在图2B中，电机110已使螺纹杆111旋转，使螺纹接合元件112且因此使致动元件114稍微更靠近电机110。伸缩端117此时缩回，以适应支点关节116和致动关节121之间的距离减小。致动元件114的运动使杠杆115旋转，推动膝关节，膝关节不能进一步向下移动，而是传递力，促使中央空心剪刀臂101通过将其连接到所述杠杆115的支点关节116而略微升高，进一步使框架相对于彼此移位。

在图2C中，螺纹接合元件112甚至更靠近电机110。伸缩端117仍然缩回，但是杠杆115已经通过致动关节121被进一步向上拉动，在支点关节116中执行旋转，进一步打开膝关节，从而在支点关节116和负载关节120之间形成一定距离，从而提升中央空心剪刀臂101。

在图2D中，螺纹接合元件112在机械上允许的情况下靠近电机110。因此，致动元件114已将伸缩端117拉到其最大高度，从而在杠杆115中执行拉动，使得所述杠杆进一步执行在连接到中央空心剪刀臂101的枢转连接116中的拉动。由此，所述剪刀臂101已达到其最大高度，即底部框架105和顶部框架彼此移位的程度与机械允许的一样多。通过所述剪刀臂关节108，被动剪刀臂103和103'同样相对于底部框架105达到它们的最大角度。

在所有上述情况中，通过膝关节结构118-120支撑所述拉动，该膝关节结构通过负载关节120将行程机构连接到底部框架105。此外，在所有上述情况下，被动剪刀臂103和103'同样增加了它们相对于底部框架105的角度，因为所述被动剪刀臂103,103'通过剪刀臂关节108枢转地连接到中央空心剪刀臂101。被动剪刀臂103,103'还能够通过可滑动的底部关节106,106'沿着底轨107,107'自由移动。

图3示出了根据本发明的剪式升降机的另一个实施例。总体结构与第一实施例相同，但是行程机构做了修改。线性致动器310适于延伸或缩回杆311。在杆311的端部处，元件312安装并进一步连接到致动元件114，第一实施例中公开的行程机构适用于该致动元件114并且同样地工作。

图4示出了根据本发明的剪式升降机400的另一个实施例。剪式升降机400的总体构造与第一实施例100类似，但行程机构不同。在该实施例中，线性致动器410安装到底部框架105，并且线性致动器410通过在致动关节421处连接的致动器杆411提供推力到杠杆415。杠杆415包括负载元件，该负载元件431为引导件，其引导负载关节420的运动并使杠杆围绕该负载关节420的运动固定。由此，负载元件431引导力从杠杆415到负载关节420的传递。

负载关节420固定在中央空心剪刀臂101上，突出到负载元件431中，将杠杆415的运动限制为所述负载元件431的形状。杠杆415通过支点关节416枢转地连接到底部框架105，使得由致动器杆411提供的推力促使杠杆415沿着负载元件431移动，由支点关节416保持在适当位置，并且通过进一步枢转地连接到底部框架105，致动器杆411的推力通过使负载关节420相对于支点关节416移位而促使升降机打开，增加了底部框架和中央空心剪刀臂101,被动剪刀臂103，103’之间的角度。在中央空心剪刀臂101的壁部中设置空腔432，以允许底部框架接近（access）支点关节416。

图5示出了根据本发明的剪式升降机500的另一个实施例。剪式升降机500的总体构造与第一实施例100类似，但行程机构不同。在该实施例中，线性致动器510安装到底部框架105，能够通过致动关节521提供推力或拉力。致动关节521连接到V形杠杆515的支腿。此外，杠杆在杠杆的弯曲处具有支点关节516，电机的杠杆作用围绕该支点关节旋转。较短的支腿设有膝关节。负载元件连接在膝关节518和安装在中央空心剪刀臂101上的负载关节520之间。当线性致动器510延伸致动杆时，提供给杠杆515的旋转促使其远端通过膝关节518传递该旋转并传递到安装在中央空心剪刀臂101上的负载关节520上，最终导致底部框架和中央空心剪刀臂101,被动剪刀臂103,103'之间的角度增加。在中央空心剪刀臂101的壁部中设置空腔532，以允许底部框架接近支点关节516。

附图标记

100剪式升降机

101中央空心剪刀臂

103,103'被动剪刀臂

104第一个枢轴点

105底部框架

106,106'可滑动的底部关节

107,107'底轨

108剪刀臂关节

109顶部框架

110电机

111螺纹杆

112螺纹接合元件

113致动轨道

114致动元件

115杠杆

116支点关节

117伸缩端

118膝关节

119负载元件

120负载关节

121致动关节

310线性致动器

311杆

312 元件

400剪式升降机

410线性致动器

411致动器杆

415杠杆

416支点关节

420负载关节

421致动关节

431 负载元件

432空腔

500剪式升降机

510线性致动器

515杠杆

516支点关节

518膝关节

520负载关节

521致动关节

532空腔。

Claims (9)

1.一种剪式升降机，包括底部框架、顶部框架和剪式机构，该剪式机构设置在所述底部框架和所述顶部框架之间以通过传递致动力使所述底部框架和所述顶部框架相对于彼此移位，其中所述剪式机构包括

- 限定在相对的剪刀臂表面之间的中央空心剪刀臂，其中，所述中央空心剪刀臂具有将其连接到所述底部框架的底部枢轴连接和将其连接到所述顶部框架的顶部枢轴连接，以及

- 两个被动剪刀臂，其枢转地连接到所述底部框架并枢转地连接到所述顶部框架，

其特征在于

- 所述两个被动剪刀臂中的每一个在所述中央空心剪刀臂的所述相对的剪刀臂表面上枢转地连接到所述中央空心剪刀臂，

- 所述剪式升降机包括提供所述致动力的电机，所述电机位于所述中央空心剪刀臂的所述相对的剪刀臂表面之间,

其中所述剪式升降机还包括行程机构，用于传递所述致动力以使所述底部框架和所述顶部框架相对于彼此移位，所述行程机构包括杠杆，所述杠杆包括

- 可通过所述致动力而移位的致动关节，

- 将所述杠杆连接到所述底部框架或所述中央空心剪刀臂的支点关节，

- 通过负载元件连接到所述杠杆的负载关节，所述负载关节将所述杠杆连接到所述中央空心剪刀臂或所述底部框架，

- 从所述支点关节到所述致动关节的杠杆距离和从所述支点关节到所述负载关节的负载距离，其中

- 所述行程机构能实现一行程，所述行程从所述剪式升降机的基本闭合状态开始，其中

- 所述行程至少初始减小所述杠杆距离和/或增加所述负载距离。

2.如权利要求1所述的剪式升降机，其中所述中央空心剪刀臂是U形轮廓，其中相对的剪刀臂表面在一端相互连接。

3.如权利要求1或2所述的剪式升降机，其中所述中央空心剪刀臂是U形轮廓，其中相对的剪刀臂表面在两端相互连接。

4.如权利要求1所述的剪式升降机，其中所述行程至少初始能够增加所述负载距离。

5.如前述权利要求1或4所述的剪式升降机，其中所述行程至少初始能够减小所述杠杆距离。

6.如前述权利要求1中任一项所述的剪式升降机，其中所述杠杆包括伸缩端，由此所述行程至少初始能够减小所述杠杆距离。

7.如前述权利要求1所述的剪式升降机，其中所述杠杆包括引导所述负载关节的弯曲引导件，使得所述负载关节能够至少在所述行程期间初始远离所述支点关节移动，由此所述行程至少初始能够增加所述负载距离。

8.如前述权利要求1所述的剪式升降机，其中所述负载元件包括：

- 负载关节，其位置相对于所述支点关节固定，并且

- 所述负载元件连接到膝关节并连接到所述负载关节，其中负载元件围绕所述膝关节旋转，并且其中该旋转使得能够在所述行程的至少初始长度期间延长所述负载距离。

9.一种轮椅，包括根据权利要求1-8中任一项所述的剪式升降机。

Images