CN110022830A - 具有安全功能且用于户外使用的易用便携手动站立式轮椅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及站立式3轮轮椅，该轮椅具有枢转的座椅，该座椅具有连杆装置、二元体装置、可移除的侧手柄驱动装置、具有互锁凸轮装置的可锁定的膝盖支撑，这使得用户能够毫不费力且安全地在轮椅中站立。

Description

具有安全功能且用于户外使用的易用便携手动站立式轮椅

技术领域

本发明属于改善轮椅用户的生活质量的领域。具体地，本发明包含一种机构，该机构可以使用户容易且独立地进入站立位置。站立能够为残疾人(例如具有脊髓损伤(SCI)的人)提供各种心理和健康益处。轮椅也以适合于户外使用的方式来设计。

背景技术

一般的，残疾人(例如具有SCI的人)在一天中的大部分时间都使用轮椅。这些人在损伤水平面以下没有任何肌肉控制，这限制了他们的独立站立。据记载，站立能够提供各种健康和心理益处。在印度，许多残疾人士生活在地形不平坦的农村地区，经济性、便携性和维护也是需要考虑的问题。为了使站立的益处最大化，将手动站立机构结合到轮椅中，这可以使用户能够容易地且独立地进入站立位置。在用户的膝盖处的支撑系统是使他们安全地进入站立位置所必不可少的。在没有膝盖支撑的情形下进入站立位置可能是有潜在的害处的。一种安全机构被结合进来，以确保站立机构在膝盖支撑没有就位的情况下不能启动。除了膝盖支撑锁以外，另一安全锁设计为用于提高设备的安全性。轮椅设计为能够在不平坦的表面上良好地工作。轮椅和直立机构的手动配置确保了方案的易维护性和经济性。该设计的关键目标是用于户外使用的安全手动站立式轮椅。

本发明的一些已知现有技术是：

US09946455-提供了身体支撑系统，以确保用户在站立位置的安全性。虽然我们当前的设计中也提供了用于用户的束带，但是该专利文献涉及在没有膝盖支撑的情形下试图站立时，通过脱离站立机构本身进行设计来确保额外的安全性。

US06612916-提供了身体支撑系统，以确保用户在站立位置的安全性。虽然束带通常被用于支撑身体，但是该专利文献涉及当用户在没有膝盖支撑的情况下尝试站立时，通过脱离站立机构本身来确保额外的安全性。

EP19970810375-提供了一种机构，该机构在用户进入站立位置时降低脚踏板，以增加稳定性。当前的设计使用更长的基部来提供轮椅在站立位置的稳定性，以及便于户外推进。

US4569556-提供了一种机构，该机构使用户进入站立位置并为了稳定性而降低脚踏板。

为了在室外场景中良好地执行，并且为了在不向下移动脚踏板的情形下在站立位置具有额外的稳定性，当前的设计使用更长的3轮配置。这种3轮配置带来了其他挑战，我们的设计中也解决了这些挑战。为避免前脚轮受到阻碍，并且确保正确的站立姿势，将脚踏板设计成侧向向外成角度。需要大的手柄，以减少脊髓损伤水平面高的用户需要付出的劳动量，这些用户的上肢力量很小。在该设计中，尽管手柄的尺寸较大，但设计为使得手柄不会对用户的向外成角度的腿部形成干扰。大的手柄影响装置的便携性，因此设计为可拆卸的。

申请号为4806/CHE/2012、标题为“多位置轮椅(A Multi-position wheelchair)”的印度专利申请-提供了一种用于使轮椅进入站立和倾斜位置的机构。该专利文献设计了用于3轮基部配置的站立机构，该3轮基部配置具有符合人体工程学的大的手柄，该大的手柄不会碰到用户的腿部，并且还是可移除的，以便于携带。该专利文献还包括用于站立机构的安全机构的设计。

发明目的

本设计的主要目的是开发一种安全户外手动站立式轮椅。

发明内容

本发明涉及用于户外轮椅的手动站立机构的新颖设计和该站立机构的安全性。

用于户外轮椅的手动站立机构的设计。它有助于用于残疾轮椅用户的舒适的就坐姿势和站立姿势。

发明描述

本设计采用3轮基部，以易于在印度的不平坦的户外农村场景中使用，如图1所示。后轮和前脚轮之间的更长的基部长度、以及大的前脚轮在不平坦的地形中提供了稳定性和易操作性。与普通轮椅相比，该轮椅的额外长度也提供了在站立位置的额外的稳定性。通常，站立式轮椅需要额外的机构，以在轮椅进入站立位置时使脚踏板向下，在本设计中通过具有较长的轴距消除了对额外的机构的需求。为了实现直的站立姿势，已将脚踏板设计为加宽的并且向外成角度，以避免前脚轮受到阻碍。脚踏板的这种配置将用户的腿部向外移动到站立手柄的旋转平面内。

已经观察到，许多损伤水平面较高的人的上肢力量有限，减少其进入站立姿势所需的劳动量将是有益的。因此，已将机构和站立手柄以使得劳动量最小化的方式来设计。为了减少进入站立位置所需的劳动量，手柄的大尺寸、形状和配置已被设计为用于提供更大的杠杆作用。用于手柄的一部分的推杆进一步增强了在需要时提供的机械效益，而光滑的轮廓部分提供了连续的接触，以在座椅升高到站立位置时增强安全感。另一个关键特征是，尽管手柄很大(为了减少进入站立位置的劳动量)，但是其被设计为使得手柄在移动时不会干扰到用户的腿部。大的手柄已被设计为使得它在站立位置位于用户的腿部的前方，而不会干扰到用户，如图2所示。

轮椅设计中另一个重要的考虑因素是轮椅的便携性。当前轮椅的便携性通过移除轮并且向下折叠靠背来实现。这种设计的另一个关键特征是，大的手柄是可移除的，以增强轮椅的便携性。对于手柄的可移除性，已将管套管布置设计为具有螺栓型摩擦锁，如图3所示。类似的管套管布置用于使膝盖挡块可移除，以便于携带。

站立机构的安全性

所述用户在他们的腿部具有很少的力量或者没有力量来用于独立站立。因此，为使用户能够站立，支撑是必不可少的，该支撑提供在膝盖的下方。不使用这种支撑的站立对用户来说是具有潜在危险的。因此，已将额外的安全锁机构结合进来，该额外的安全锁机构在没有膝盖支撑的情况下使站立机构失效。在放置膝盖支撑时被激活的框架上的膝盖支撑接收器内设计有凸轮型布置。该凸轮经由允许站立手柄旋转的线缆机构激活止动销，从而启动站立机构。

除了位于膝盖支撑处的安全锁之外，还在手柄上结合了额外的锁，以便在站立机构被意外激活的情况下提高用户的安全性，即使当膝盖支撑已被放置的时候也是如此。它被设计为使得只有同时驱动两个侧部站立手柄，才能使安全锁脱离并允许用户进入站立位置，从而使得站立在用户部分是有意的动作。

下面讲解一种替代性的机构配置，用于提供除膝盖支撑处的安全锁之外的额外的安全锁：扶手附接到靠背，并且具有如此附接的板，其形成对站立机构驱动手柄的旋转的阻碍，如图7所示。为了启动站立机构，必须将扶手移出，然后站立手柄才能被驱动。扶手可以向上、向侧面移动，或者被完全地移除。而且，止动件可以设计为单向锁，该单向锁在进入站立位置时形成阻碍，但是在手柄的反向动作期间，该单向锁不会对进入就座位置形成阻碍。

附图说明

图1是处于就坐位置的站立式轮椅的俯视图，展示了脚踏板的宽位置；

图1(a)示出了轮椅上的机械枢轴(车轮隐藏)；

图2是处于站立位置的轮椅侧视图，其中示出了手柄设计不会阻碍用户的腿部；

图2(a)是轮椅的布局描述；

图3展示了处于移除位置的手柄；

图3(a)示出了当被驱动进入站立位置时机构的运动；

图4图示出了膝盖阻挡凸轮的驱动；

图4(a)示出了处于站立位置的轮椅；

图5演示了销的驱动，以启动站立机构；

图5(a)是轮椅的俯视图，展示了(a)更长的轴距，(b)脚踏板位置宽且向外成角度；

图6示出了手柄旋钮的驱动促使销脱离所述站立锁，使得用户能够进入站立位置；

图6(a)展示了处于站立位置且不会干扰用户的腿部的手柄；

图7展示了用于手柄的位于扶手上的止动件；

图7(a)示出了拆卸手柄，以提高便携性；

图8示出了借助膝盖支撑来锁定站立机构的机构，即(a)膝盖阻挡凸轮，(b)柱塞；

图8(a)示出了通过放置膝盖支撑来驱动膝盖阻挡凸轮；

图8(b)展示了驱动销以启动站立机构；

图9示出了位于手柄h1处的站立锁，其中销(d)和手柄h1的静止位置位于左侧，销和手柄h1的驱动位置位于右侧，阻碍板标记为(e)；

图10展示了用于手柄的位于扶手上的止动件。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明，以便更好地理解本发明。

站立机构的设计的独特特征是手柄的设计，该手柄的设计在不会阻碍用户的腿部、并且可移除的前提下提供了大的杠杆作用。

站立机构被设计为使用6杆(4杆和驱动器二元体)连杆机构。轮椅中机构的枢轴在图1(A)中示出。机构的布局在图2(A)中示出。连杆ab、bc、cd、da形成4杆机构。连杆ab用作轮椅的座位。靠背刚性连接到连杆cd。在特定配置中，当ad的长度与bc的长度相同时，这形成了平行四边形机构，并且确保靠背沿着与用户移动相同的方向移动到站立位置。连杆be、连杆ef、连杆fg和连杆bg形成驱动器二元体系统，该驱动器二元体系统驱动所述4杆机构。该机构由站立手柄驱动，该站立手柄与连杆ef刚性连接。图3(A)中示出了在驱动进入站立位置期间的不同位置。当站立手柄被驱动时，轮椅进入站立位置，如图4(A)所示。

该设计使用3轮基部，以使轮椅更适应户外场景，如图5(A)所示。由于轮椅基部更长，因此无需额外的机构来确保站立位置的稳定性。许多现有的站立式轮椅需要额外的机构，当用户进入站立时，该额外的机构降低脚踏板，以确保轮椅的稳定性。为了避免脚踏板和脚轮之间的阻碍，将脚踏板向侧面移动并向外成角度，如图5(A)所示。在脚踏板的这个位置，经常观察到用户的腿部的某些部分(特别是在膝盖附近)超出座椅的宽度，并且可能与站立机构手柄发生干扰。特别地，因为用户在腿部可能没有任何感觉，这可能对用户有潜在的危险。这种设计的独特之处在于机构的配置，该机构的配置包括具有较大的杠杆作用而不会阻碍用户的腿部的站立手柄。这是通过确保靠近h2的手柄位置终结于座椅上的衬垫之前来实现的，如图6(A)所示。更大的手柄提供更大的杠杆作用，减少了进入站立位置所需的劳动量。更大的手柄占据更大的空间，并且导致轮椅的便携性受到限制。已将手柄设计为可移除的，以提高轮椅的便携性。如图7(A)所示，手柄可以被移除。

站立机构的安全性

用户在他们的腿部具有很少的力量或没有力量用于独立站立。因此，为使用户能够站立，支撑是必不可少的，该支撑提供在膝盖的下方。不使用这种支撑的站立对用户来说是具有潜在危险的。因此，已将额外的安全锁机构结合进来，该额外的安全锁机构在没有膝盖支撑的情况下使站立机构失效。在放置膝盖支撑时被激活的框架上的膝盖支撑接收器内设计有凸轮型布置。当未放置膝盖支撑时，如图8(A)右侧所示，凸轮保持在静止位置。当放置了膝盖支撑时，如图8(B)左侧所示，膝盖支撑管的插入压靠凸轮并使凸轮旋转。凸轮的这种运动经由线缆机构转换成柱塞中的销的平移。当凸轮未被驱动时，销被定位成造成对站立手柄的旋转的阻碍，如图8b的左侧所示。当凸轮被驱动时，销的移动移除了对旋转手柄的阻碍，这使得站立机构锁失效，如图8b的右侧所示。凸轮的这种设计是简单且易于制造的。该设计被结合在框架的左侧和右侧二者上。这确保了仅当膝盖支撑正确放置时，两个凸轮都被驱动，以释放阻碍站立手柄的销。

除了位于膝盖支撑处的安全锁之外，在手柄处还已结合有额外的锁，以便在站立机构已被意外激活的情况下提高用户的安全性，即使在假设由第三人放置了膝盖支撑的时候也是如此。它已被设计为使得只有同时驱动两个侧部站立手柄h1，才能使安全锁脱离并允许用户进入站立位置，如图9所示，从而使得站立在用户部分是有意的动作。通过将手柄h1枢转到手柄的框架上，在手柄h1上提供了小的旋转角度，如图9中的“a”所示。当用户推动该手柄h1时，手柄的小的移动用于经由线缆机构驱动一销机构。该销机构附接到手柄框架，并且阻碍板附接到主框架，使得手柄的直接旋转造成销对该板的阻挡，如图9中的“b”所示。当在h1驱动手柄时，首先驱动所述销机构，该销机构不再保持对手柄旋转的阻碍。通过手柄h1两侧的这种运动，停用站立锁。销和阻碍板还设计为使得当用户从站立位置进入到就坐位置时，销自动进入锁定位置。这是通过以倾斜方式使用阻碍板来实现的，该倾斜方式允许销自动滑动。

下面讲解了一种替代性机构配置，用于提供除膝盖支撑处的安全锁之外的、在站立手柄处的额外的安全锁：扶手附接到靠背，并且具有如此附接的板，即形成对站立机构驱动手柄的旋转的阻碍，如图7所示。为了启动站立机构，必须将扶手移出，然后站立手柄才能被驱动。扶手可以向上、向侧面移动，或者被完全地移除。而且，止动件可以设计为单向锁，该单向锁在进入站立位置时形成阻碍，但是在手柄的反向动作期间，该单向锁不会对进入就座位置形成阻碍。

如上面描述和公开的，在一个方面，本发明公开了一种站立式轮椅。它通常具有底盘，该底盘具有第一端和后端。前轮连接到底盘的前端，一对后轮支撑轮椅。第一连杆(ab)的可枢转的座椅装置，所述座椅可在大致水平的就座位置和成角度的站立位置之间枢转，并且所述座椅具有座椅表面和第二连杆(cd)的靠背装置，使得(ab)、(bc)、(cd)和(da)形成四杆平行四边形连杆装置。它包括含有四个连杆(be)、(ef)、(fg)和(bg)的适于驱动所述4杆机构的驱动器二元体装置。该布置具有一对侧手柄驱动装置，每个手柄驱动装置都刚性连接到驱动器二元体装置的连杆(ef)，并且与4杆连杆装置配合地关联，用于在就座位置和站立位置之间驱动所述座椅装置。处于用户安全的目的，将可锁定的膝盖支撑装置附接到所述座椅装置的前端，可在锁定状态和打开操作状态之间移动。为了确保仅在用户需要时使用手柄，设置了一对侧互锁凸轮装置，每个互锁凸轮装置都连接到膝盖支撑装置和相应的侧手柄驱动装置，用于使所述手柄驱动装置仅在膝盖支撑装置处于锁定状态时移动。

在另一方面，上面公开的站立式轮椅使得当连杆(ad)的长度等于连杆(bc)的长度时，形成平行四边形。这是用于安全地操作轮椅的四连杆机构的理想设计。

在另一方面，上面公开的站立式轮椅使得该站立式轮椅包括额外的互锁机构，该互锁机构是锁定销、柱塞和缆线装置，使得锁定销选择性地延伸进入和远离手柄驱动装置，从而对应于手柄驱动装置的锁定状态和自由操作状态。锁定销确保是用户有意地操作手柄机构而不是意外地操作。

在另一方面，站立式轮椅具有另一个互锁装置，该互锁装置包括可移动的扶手和附接到扶手装置的板，该扶手装置又附接到靠背装置，所述板布置在手柄驱动装置的运动路径上，使得扶手与固定的板一起延伸进入和远离手柄驱动装置运动路径，从而借助锁定销选择性地朝向和远离板移动，相应地产生手柄驱动装置的锁定状态和自由操作状态。

在另一方面，站立式轮椅包括另一个互锁装置，该互锁装置包括止动装置，以产生手柄驱动装置的锁定状态和自由操作状态。

上述描述为理解本发明而给出，因此实施例不限制本发明的范围。变化处于本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种站立式轮椅，包括：

a.底盘，其具有第一端和后端；

b.连接到所述底盘的前端的前轮和支撑所述轮椅的一对后轮；

c.第一连杆(ab)的可枢转的座椅装置，所述座椅能够在大致水平的就座位置和成角度的站立位置之间枢转，并且所述座椅具有座椅表面、以及具有第二连杆(cd)的靠背装置，这使得(ab)、(bc)、(cd)和(da)形成四杆平行四边形连杆装置；

d.包括四个连杆(be)、(ef)、(fg)和(bg)的驱动器二元体装置，其适于驱动所述4杆机构；

e.一对可移除地附接的侧手柄驱动装置，每个手柄驱动装置都刚性连接到所述驱动器二元体装置的连杆(ef)，并且与所述4杆连杆装置配合地关联，用于在所述就座位置和所述站立位置之间驱动所述座椅装置；

f.可锁定的膝盖支撑装置，其附接到所述座椅装置的前端，所述座椅装置能够在锁定状态和打开操作状态之间移动；以及

g.一对侧互锁凸轮装置，每个互锁凸轮装置都连接到所述膝盖支撑装置和相应的侧手柄驱动装置，用于使所述手柄驱动装置仅在所述膝盖支撑装置处于锁定状态时移动。

2.根据权利要求1所述的站立式轮椅，其特征在于，当连杆(ad)的长度等于连杆(bc)的长度时，形成平行四边形。

3.根据权利要求1所述的站立式轮椅，其特征在于，每个所述互锁凸轮装置都包括：锁定销、柱塞和线缆装置，使得所述锁定销选择性地延伸进入和远离所述手柄驱动装置，对应于所述膝盖支撑装置的自由状态和锁定状态，从而对应于所述手柄驱动装置的锁定状态和自由操作状态。

4.根据权利要求1和3所述的站立式轮椅，其特征在于，在所述轮椅的每一侧都设置有至少一个互锁凸轮装置，该互锁凸轮装置与相应的侧手柄驱动装置协同操作。

5.根据权利要求1所述的站立式轮椅，其特征在于，包括另一互锁装置，该另一互锁装置包括可移动的扶手和附接到扶手装置的板，所述扶手装置又附接到靠背装置，所述板布置在所述手柄驱动装置的运动路径上，使得基于所述手柄装置的旋转运动，所述扶手与固定的板一起延伸进入和远离手柄驱动装置运动路径，从而相应地产生所述手柄驱动装置的锁定状态和自由操作状态。

6.根据权利要求1所述的站立式轮椅，其特征在于，每个所述驱动手柄装置都包括：锁定销、柱塞和线缆装置，这使得，通过驱动第一手柄位置(h1)，所述锁定销选择性地延伸进入和远离底盘装置，对应于站立驱动手柄装置的锁定状态和自由状态。