CN110353903A - 老年人辅助站立椅 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种老年人辅助站立椅，包括椅身和座板，所述的座板和椅身下部平板之间的空间内固定有剪刀叉机构，所述的剪刀叉机构呈对称分布，其左右两侧的上下两端各固定有一根滑轨，滑轨上设有滑块，剪刀叉机构的左右两侧还分别设有一对交叉分布的剪刀叉连杆，剪刀叉连杆的上下两端分别与滑块连接，所述的滑块上还连接有曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构的顶端与椅身之间连接有拉力弹簧；所述剪刀叉机构的顶部还固定有滚轮，所述的滚轮与座板接触。本发明具有纯机械结构、维护方便、操作简单、结构简单、适应性强等特点，适用于室内以及使用频繁、环境复杂的户外场所。

Description

老年人辅助站立椅

技术领域

本发明涉及一种辅助站立椅，尤其涉及一种老年人辅助站立椅。

背景技术

目前针对老年人站立存在困难的问题，有许多辅助产品来帮助老年人起身站立，现有的辅助站立椅，大多采用电动推杆、液压推杆推动座板上升的方式来帮助老年人起身，但是此种方式需要电源供电，不便于投放在例如公园、广场等没有供电设施的户外区域，并且对环境要求较高，需要定期维护，相比纯机械产品，可靠性、稳定性较差；还有直接采用弹簧作为推动装置，但是弹簧的弹力会随行程变化而产生较大的变化，使得在整个辅助老年人站立的过程中稳定性较差。

发明内容

发明目的：本发明目的是解决现有辅助站立椅采用电动推杆、液压装置等电气装置产品维护麻烦，需要外部供电，不能安装于无供电设施的户外场所等问题及直接采用弹簧作为推力装置时，推力随行程会产生较大变化的问题，提供一种维护简便，无需电源，适用性广泛，使用时稳定舒适的老年人辅助站立椅。

技术方案：本发明包括椅身和座板，所述的座板和椅身下部平板之间的空间内固定有剪刀叉机构，所述的剪刀叉机构呈对称分布，其左右两侧的上下两端各固定有一根滑轨，滑轨上设有滑块，剪刀叉机构的左右两侧还分别设有一对交叉分布的剪刀叉连杆，剪刀叉连杆的上下两端分别与滑块连接，所述的滑块上还连接有曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构的顶端与椅身之间连接有拉力弹簧；所述剪刀叉机构的顶部还固定有滚轮，所述的滚轮与座板接触。

所述的剪刀叉机构包括剪刀叉下底座和剪刀叉上底座，剪刀叉下底座和剪刀叉上底座之间固定有剪刀叉连杆，所述的剪刀叉下底座固定在椅身下部的平板上，利用剪刀叉机构将水平推力转换为竖直推力。

所述的剪刀叉连杆包括剪刀叉连杆一和剪刀叉连杆二，所述的剪刀叉连杆一的一端与剪刀叉下底座固定，另一端与剪刀叉机构顶部的滑块连接；所述剪刀叉连杆二的一端与剪刀叉上底座固定，另一端与剪刀叉机构下部的滑块连接。

所述剪刀叉上底座的顶部固定有滚轮，用于直接推动座板上升。

所述座板的两侧设有扶手，所述扶手的一端与椅身上部铰接，另一端通过释放杆与椅身下部连接，所述释放杆的底部连接有锁死钩，所述的锁死钩固定在椅身下部的平板上，利用锁死钩将曲柄滑块机构的滑块限位，阻止其水平运动。

所述的曲柄滑块机构采用左右对称的结构，其左右两侧各设有一对呈V型分布的曲柄连杆一和曲柄连杆二，所述的曲柄连杆一的顶部与曲柄连杆二铰接，底部与剪刀叉机构下部的滑块固定；曲柄连杆二的底部与椅身后端铰接，推动剪刀叉机构底部做水平运动，利用曲柄滑块机构在运动过程中力的分解效果不同，进而使滑块受到一个较平稳的推力。

有益效果：本发明具有以下优势：

1.纯机械结构，维护、保养难度低，对于修理人员技能水平要求低，适合大批量投放；不易损坏，适合在公共场所投放。

2.操作简单，使用方法无需学习，便于老年人使用。

3.结构简单，加工生产成本低，适合大规模生产。

4.适应性强，抬升范围可通过调节滚轮位置予以调节，适应不同使用者的对辅助力量的依赖程度。

5.结构安全，传动机构布置于椅子内侧，与使用者隔离，可有效避免对误操作者的伤害。

6.可作为普通椅子的代替布置于老年人家中。老年人，特别是独居老人，在久坐后易因缺少助力而难以起身的困境，且操作简单，结构安全性高，不需要日常维护、充电等，适合老年人使用。

7.可布置于使用频繁、使用者较多的公共场所。如安装于公交车老年椅身区，用于代替普通公交车椅身，便于老人及时起身下车。本发明不需要外界能量输入，相比于程序控制类产品，在频繁使用中预计故障率低、可靠性高、有效减少能源消耗。

8.可布置于环境复杂的室外空间。如街心公园、广场等老年人聚集的户外区域，发挥公园长凳的作用。该作品的纯机械结构可有效避免电气产品对环境的敏感特性，对于雨水、电磁波、低温、暴晒、灰尘等不良工况有较好的适应性。

附图说明

图1是本发明的收起状态主视图；

图2是本发明的升起状态主视图；

图3是本发明的斜二测视图；

图4是本发明去除座板后的斜二测视图；

图5是本发明的剪刀叉机构及曲柄滑块机构的斜二测视图1；

图6是本发明的剪刀叉机构及曲柄滑块机构的斜二测视图2；

图7是本发明的剪刀叉机构压缩状态示意图；

图8是本发明的剪刀叉机构升起状态示意图；

图9是本发明的曲柄滑块机构收起状态示意图；

图10是本发明的曲柄滑块机构升起状态示意图；

图11是本发明实施例中的参数选择建立的直角坐标系示意图；

图12是本发明中滑块的位移随曲柄连杆二转角的变化曲线；

图13是本发明中滑块的受力随曲柄连杆二转角的变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图10所示，本发明包括椅身1和座板7，椅身1采用常规座椅结构，其下部的四条座椅腿之间连接有一块平板，该平板与座板7之间的空间内设有剪刀叉机构，剪刀叉机构用于将水平推力转换为竖直推力，剪刀叉机构采用左右对称分布的结构，其左右两侧的上下两端分别固定有一根滑轨15，滑轨15上各设有一个滑块14，滑块14与滑轨15之间形成移动副。如图7和图8所示，剪刀叉机构包括剪刀叉上底座5、剪刀叉下底座2和剪刀叉连杆，剪刀叉下底座2固定在椅身1下部的平板上。剪刀叉上底座5和剪刀叉下底座2之间的左右两侧各固定有一对剪刀叉连杆。剪刀叉连杆包括剪刀叉连杆一3和剪刀叉连杆二4，剪刀叉连杆一3和剪刀叉连杆二4呈交叉分布，两杆件形成可转动铰接，连接处位于两杆中间位置。其中，剪刀叉连杆一3的底部固定在剪刀叉下底座2上，顶部与位于剪刀叉机构顶部的滑块14固定；剪刀叉连杆二4的顶部固定在剪刀叉上底座5上，底部与位于剪刀叉机构下部的滑块14固定，滑块14上还固定有曲柄滑块机构。

如图9和图10所示，曲柄滑块机构用于推动剪刀叉机构底部做水平运动，同时拉力弹簧12作为曲柄滑块机构的动力输入，利用曲柄滑块机构在运动过程中力的分解效果不同，进而使滑块14受到一个较平稳的推力，减弱拉力弹簧12随行程变化弹力会产生较大变化的效应。曲柄滑块机构采用左右对称的结构，其左右两侧均包括一对呈倒V型分布的曲柄连杆一10和曲柄连杆二11，曲柄连杆一10的顶部与曲柄连杆二11的顶部铰接，曲柄连杆一10的底部分别固定在位于剪刀叉机构下部的左右两侧的滑块14上，两个滑块14之间贯穿有一根横轴；曲柄连杆二11的底部分别与椅身1后端的两根座椅腿铰接。曲柄滑块机构左右两侧的连杆在其顶部的铰接处通过一根轴杆贯穿为一体。该轴杆上套有拉力弹簧12，拉力弹簧12的底部固定在椅身1下部的平板上。椅身下部的平板上固定有剪刀叉下底座2，剪刀叉下底座2后端的左右两侧各固定有一个椅身，两个椅身之间贯穿有一根连接轴，连接轴与曲柄滑块机构顶部的轴杆之间通过拉力弹簧12连接。在拉力弹簧12的收缩过程中，利用曲柄滑块机构在运动过程中力的分解效果不同，进而输出一个较平稳的推力，并施加于滑块14上，使其沿滑轨15做水平运动，滑块14带动剪刀叉连杆一3和剪刀叉连杆二4相对转动，剪刀叉上底座5抬起，从而实现将水平运动转化为竖直运动的目的。

由于拉力弹簧12固连在曲柄连杆一10和曲柄连杆二11的转动副处，采用对称曲柄滑块的设计，拉力弹簧12作为动力输入，从而拉动曲柄连杆一10推动滑块14前进。当滑块14沿着滑轨15向前移动时，随着拉力弹簧12的距离缩短，拉力弹簧12的弹力减小，同时拉力弹簧12与曲柄连杆一10的夹角增大，拉力弹簧12分解在曲柄连杆一10上的力变小。但是，由于曲柄连杆一10与滑轨15的夹角减小，曲柄连杆一10分解在滑轨15上的力增大，即推动滑块14的分力在增大，因此在这三者的共同作用下，通过参数的选取，即可以使滑块14受到的推力变化不是很大，进而满足要求。

具体参数如图11所示，设曲柄连杆一10的长度为l_AB，设曲柄连杆二11的长度为l_BC,设拉力弹簧12产生的拉力为F_t，初始长度为l，劲度系数为k，设F_BC为F_t分解在曲柄连杆一10上的分力，设F为滑块14受到的阻力，设滑块14与滑轨15间的摩擦系数为μ，设D点的坐标为(x_D,y_D)，建立直角坐标系，各构件间的夹角如图11所示。

由运动学分析可知B点坐标为：x_B＝l_AB cosβ，y_B＝l_AB sinβ

C点坐标为：y_c＝0

则

则可得拉力弹簧12产生的拉力为：F_t＝k(l_BD-l)

假设转动副间的摩擦很小，且运动很缓慢，可视为静平衡状态，则：

因此，通过选取合适的初始参数，即曲柄连杆一10的长度l_AB，曲柄连杆二11的长度l_BC,拉力弹簧12的初始长度l，劲度系数k，D点的坐标为(x_D,y_D)，滑块14与滑轨15间的摩擦系数μ，就可以使滑块14受到的推力变化不是很大。

结合本发明的实际尺寸要求，要求在100mm的行程范围内输出一个近似为350N左右的推力，使用matlab编程，采用试凑法调整各项参数为l_AB＝130mm，l_BC＝165mm，y_D＝63mm，x_D＝155mm，l＝66mm，k＝4.7N/mm，μ＝0.1，可以得到滑块14的位移随曲柄连杆二11转角的变化曲线，如图12所示，及滑块14受力F随曲柄连杆二11转角变化曲线，如图13所示。

从图中可以看出，当曲柄连杆二11的转角在10°～60°之间时，滑块14的行程为291.5-185.6＝105.9mm，满足要求，滑块14受到的阻力F在346.4N～352.7N之间，若直接采用拉力弹簧12做输出，其输出的力的变化将达到105.9mm×4.7N/mm＝497.73N，可见该曲柄滑块机构能够满足本发明的要求。

如图1至图3所示，椅身1的上部设有座板7，座板7的前端与椅身1铰接，后端搭在椅身1上，座板7的左右两侧分别设有一根扶手8，扶手8的前端与椅身1的前端铰接，扶手8的后端通过释放杆9与椅身1下部连接。两根释放杆9的底部通过一根轴杆连接为一体，该轴杆上套有锁死钩13，锁死钩13的另一端套在椅身下部平板所固定的连接轴上。锁死钩13的一端与椅身1铰接，另一端与释放杆9铰接，从而对滑块14起到限位作用，释放杆9与扶手8铰接，扶手8与椅身1铰接，通过扶手8绕椅身1转动，进而带动释放杆9，从而抬起锁死钩13，释放滑块14。扶手8按下时将带动释放杆9，将锁死钩13拉起。

如图1所示，剪刀叉上底座5的顶部通过螺钉固定有滚轮6，滚轮6与座板7接触。座板7一端与椅身1铰接，另一端搭在椅身1上，剪刀叉上底座5上升时，带动滚轮6与座板7下底面发生相对滚动，使得座板7绕椅身1转动，从而可以让椅身1抬升。

具体工作过程为：

如图1所述的收起状态，使用者坐在椅子上时，椅子为收起状态，使用者想要站立时，只需要轻按扶手8使其绕椅身1转动一定角度，带动释放杆9抬起锁死钩13，释放滑块14，由于拉力弹簧12作用在曲柄连杆一10和曲柄连杆二11的铰接处，利用曲柄滑块机构在运动过程中力的分解效果不同，进而给滑块14在水平方向上输出一个较平稳的推力，使其沿滑轨15做水平运动，减弱拉力弹簧12随行程变化弹力会产生较大变化的效应，滑块14带动剪刀叉连杆一3与剪刀叉连杆二4相对转动，抬起剪刀叉上底座5，剪刀叉上底座5上表面的滚轮6与座板7发生相对转动，使得座板7绕椅身1转动一个角度，如图2中的升起状态所示，从而给使用者提供一个平稳的站立助力。

使用者坐下时的蓄能过程为：初始状态为图2的升起状态所示，使用者坐下，给座板7施加一个压力，使其绕椅身1转动，通过座板7与滑轮6之间的相对滚动，使得剪刀叉上底座5下移，剪刀叉连杆一3与剪刀叉连杆二4相对转动，剪刀叉连杆二4施加于滑块14的水平分力使其沿滑轨15水平右移，带动曲柄连杆一10和曲柄连杆二11发生相对转动，一端连于曲柄连杆一10和曲柄连杆二11铰接处的拉力弹簧12被拉伸，当座板7到达水平位置时，压下扶手8，带动释放杆9放下锁死钩13，将滑块14限位，从而实现将人体的位势能转化为弹簧的弹性势能并存储起来。

Claims (6)

1.一种老年人辅助站立椅，包括椅身和座板，其特征在于，所述的座板和椅身下部平板之间的空间内固定有剪刀叉机构，所述的剪刀叉机构呈对称分布，其左右两侧的上下两端各固定有一根滑轨，滑轨上设有滑块，剪刀叉机构的左右两侧还分别设有一对交叉分布的剪刀叉连杆，剪刀叉连杆的上下两端分别与滑块连接，所述的滑块上还连接有曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构的顶端与椅身之间连接有拉力弹簧；所述剪刀叉机构的顶部还固定有滚轮，所述的滚轮与座板接触。

2.根据权利要求1所述的老年人辅助站立椅，其特征在于，所述的剪刀叉机构包括剪刀叉下底座和剪刀叉上底座，剪刀叉下底座和剪刀叉上底座之间固定有剪刀叉连杆，所述的剪刀叉下底座固定在椅身下部的平板上。

3.根据权利要求2所述的老年人辅助站立椅，其特征在于，所述的剪刀叉连杆包括剪刀叉连杆一和剪刀叉连杆二，所述的剪刀叉连杆一的一端与剪刀叉下底座固定，另一端与剪刀叉机构顶部的滑块连接；所述剪刀叉连杆二的一端与剪刀叉上底座固定，另一端与剪刀叉机构下部的滑块连接。

4.根据权利要求2所述的老年人辅助站立椅，其特征在于，所述剪刀叉上底座的顶部固定有滚轮。

5.根据权利要求1所述的老年人辅助站立椅，其特征在于，所述座板的两侧设有扶手，所述扶手的一端与椅身上部铰接，另一端通过释放杆与椅身下部连接，所述释放杆的底部连接有锁死钩，所述的锁死钩固定在椅身下部的平板上。

6.根据权利要求1所述的老年人辅助站立椅，其特征在于，所述的曲柄滑块机构采用左右对称的结构，其左右两侧各设有一对呈V型分布的曲柄连杆一和曲柄连杆二，所述的曲柄连杆一的顶部与曲柄连杆二铰接，底部与剪刀叉机构下部的滑块固定；曲柄连杆二的底部与椅身后端铰接。