CN112972140B - 填充球式爬楼梯轮椅 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种填充球式爬楼梯轮椅，属于医疗器械领域。包括坐垫，坐垫背部固定背板，坐垫下方固定架体，架体下部四周分别固定电机，电机的转轴同轴固定轮体，电机通过控制系统连接电源。在爬楼梯时轮面与楼梯有足够的接触面积，保证足够的摩擦力，有效避免打滑，保证病人的安全，平路和楼梯都可以行驶，不会影响正常通行。

Description

填充球式爬楼梯轮椅
技术领域
本发明涉及一种填充球式爬楼梯轮椅，属于医疗器械领域。
背景技术
轮椅是装有轮子可以帮助替代行走的椅子，分为电动和手动折叠轮椅。用于伤员、病员、残疾人居家康复、周转运输、就诊、外出活动的重要移动工具，轮椅它不仅满足肢体伤残者和行动不便人士的代步，更重要的是方便家属移动和照顾病员，使病员借助于轮椅进行身体锻炼和参与社会活动。轮椅为行动不便的病人提供了极大地方便，但是通常只能在平路上行驶，而在日常生活中无处不在的楼梯，普通的轮椅很难应对。
为了降低病患的劳累程度，现在市面上有非常多的电动轮椅可供选择。并且随着科技的发展，已经出现了可以爬楼梯、爬坡的电动轮椅(如公开号为CN106389027A的专利)。这种轮椅通常是通过履带与台阶接触，依靠履带与楼梯的摩擦力实现爬楼梯的效果。这种轮椅存在的问题也很明显：这种轮椅本身重心就较高，在爬楼梯时其为了伸出履带，那么重心还会进一步升高，病人轻微晃动身体就可能造成整体重心发生很大变化，极易造成轮椅后翻和侧翻，病人本身没有行动能力，一旦后翻后如果没有他人施救，病人就会发生生命危险。履带与楼梯的接触面积极小，履带与楼梯只是线接触，而不是面接触，摩擦力十分有限，履带容易打滑，危害病人的生命安全。也正因如此，虽然这种轮椅可以爬楼梯，但可靠性不佳，这也就是这种轮椅无法推广实施的原因。现在普遍使用的轮椅，即便是电动轮椅，在爬台阶时也是非常困难的，需要他人将其拉上去，非常的费力。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种填充球式爬楼梯轮椅，在爬楼梯时轮面与楼梯有足够的接触面积，保证足够的摩擦力，有效避免打滑，保证病人的安全，平路和楼梯都可以行驶，不会影响正常通行。
本发明所述的填充球式爬楼梯轮椅，包括坐垫，坐垫背部固定背板，坐垫下方固定架体，架体下部四周分别固定电机，电机的转轴同轴固定轮体，电机通过控制系统连接电源；
轮体包括两圆形支撑板，支撑板中心位置通过连接杆固定连接，支撑板外同轴设置环形的胎皮，胎皮两侧边分别与支撑板边缘密封固定连接，胎皮和两支撑板形成轮胎状，胎皮和两支撑板形成的密封空间内填充若干小球，小球不将所述的密封空间填充满。
工作原理及过程：
爬楼梯时，楼梯的直角凸起处挤压胎皮，胎皮凹陷，胎皮和两支撑板形成的密封空间被挤压，胎皮被楼梯挤压凹陷处的上部分与楼梯的台阶面是面接触，小球也相互挤压，直至所有小球挤压紧实，此时小球由于相互挤压，小球无法随意移动，胎皮整体被小球支撑住无法随意变形，那么轮体在滚动上行时胎皮与台阶面的接触处也就暂时不会变形，保证胎皮对台阶面有足够的压力，进而胎皮与台阶面有足够的摩擦力，能够保证轮体顺利安全的爬上楼梯，有效避免打滑。如果所述的密封空间内填充的气体或者液体均不能达到此效果，如果填充的气体那就跟普通的轮胎没有区别，气体和液体都具有非常强的流动性，胎皮变形时气体和液体会瞬间将压力传递给所有气体分子或者液体分子，无法将胎皮支撑住，那么轮体在滚动上行时胎皮与台阶面的接触处也会随之变形，胎皮对台阶面没有足够的压力，进而胎皮与台阶面就没有足够的摩擦力，换言之胎皮与台阶依然是线接触，这样依然无法起到防滑的作用。本申请中，小球既有一定的流动性，又具有一定的稳固性，在挤压至极限时能整体保证稳固，在受力位置变化时又能恢复流动性。
小球为空心球，这样一方面可以大大减轻整体重量，减小轮体的离心力，电机启动时的阻力小，能耗低，有效降低能耗和避免电机烧毁。
轮体的两支撑板之间设置环形液体囊，液体囊内侧面固定在连接杆外壁上，连接杆为空心管，连接杆和液体囊上均设置小孔，连接杆与液体囊通过小孔连通，连接杆内设置密封轴承，密封轴承外圈与连接杆内壁密封固定，密封轴承内圈密封固定油管，油管与油泵连接，油泵与油桶连接，油泵和油桶固定在架体上。当需要爬楼梯时，通过油泵从油桶内抽油，并将油液通过油管经过小孔送入液体囊，液体囊膨胀鼓起，进而将小球向四周顶出，小球将胎皮顶出，小球不将密封空间填充满。爬楼梯时，楼梯的直角凸起处挤压胎皮，胎皮凹陷，胎皮和两支撑板形成的密封空间被挤压，胎皮被楼梯挤压凹陷处的上部分与楼梯的台阶面是面接触，小球也相互挤压，直至所有小球挤压紧实，此时小球由于相互挤压，小球无法随意移动，胎皮整体被小球支撑住无法随意变形，那么轮体在滚动上行时胎皮与台阶面的接触处也就暂时不会变形，保证胎皮对台阶面有足够的压力，进而胎皮与台阶面有足够的摩擦力，能够保证轮体顺利安全的爬上楼梯，有效避免打滑。液体不能被压缩，因此胎皮在受到挤压时液体囊并不会产生凹陷变形，因此不会影响小球工作。
轮体内侧同轴设置行走轮，行走轮同轴固定在转轴上，行走轮的轮面位于胎皮的轮面与支撑板边缘之间。当需要在平路上行驶时，由于小球并不将胎皮填充满，胎皮与地面接触面积极大，摩擦力也极大，不仅能耗高，而且速度低。这样设置行走轮之后，当需要平路行驶时，通过油泵将液体囊内的油液抽回油桶，液体囊失去油液而变瘪，液体囊与两支撑板、胎皮形成的密封空间内形成负压，进而使得胎皮变瘪回缩，此时行走轮的轮面就突出于胎皮的轮面之外，进而只通过行走轮与地面接触，这样本申请就变成了正常的轮椅，可以在路面上正常行驶，大大降低能耗和电机的负荷。此外，油液被抽走后，轮体整体重量大大降低，而小球全部被胎皮挤压至两支撑板之间，这样一方面可以大大减轻整体重量，减小轮体的离心力，电机启动时的阻力小，能耗低，有效降低能耗和避免电机烧毁。
液体囊外侧壁不超出支撑板边缘。这样保证楼梯的直角边在挤压胎皮时不会挤压到液体囊，保证胎皮内有足够的小球，也就保证所有小球能够全部相互挤压紧靠，进而将胎皮的整体轮廓暂时固定。如果楼梯的直角边直接挤压到了液体囊，此时胎皮无法继续变形，而小球之间还没有充分接触，所有小球还没有相互挤压紧靠，进而将胎皮的整体轮廓就无法暂时固定，无法给胎皮与台阶面的接触处提供足够的压力，容易导致打滑的发生。
同侧的轮体对应的油管连接同一个油泵。这样可以降低生产成本。
小球表面涂覆带有铁粉的涂料，连接杆带有磁性。连接杆会吸附小球，这样液体囊内的油液被抽走时，小球与连接杆相互吸引，使得小球向中心集中，进一步降低轮体离心力，降低能耗。
轮体与行走轮之间设置离合器。当行走轮工作时，此时轮体不工作，通过离合器使得轮体与行走轮分离，轮体与行走轮没有了传动关系，行走轮转动而轮体不转动。这样可以降低能耗。
支撑板外边缘包有胶皮。如果轮椅速度过快，胎皮与台阶剧烈碰撞，有可能撞到支撑板，支撑板边缘会变形并起毛刺，毛刺与胎皮长时间摩擦会导致穿孔，胎皮就失去了密封作用。胶皮起到缓冲作用，避免支撑板的损伤。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：
本发明所述的填充球式爬楼梯轮椅，当需要爬楼梯时，通过油泵从油桶内抽油，并将油液通过油管经过小孔送入液体囊，液体囊膨胀鼓起，进而将小球向四周顶出，小球将胎皮顶出，小球不将密封空间填充满。爬楼梯时，楼梯的直角凸起处挤压胎皮，胎皮凹陷，胎皮和两支撑板形成的密封空间被挤压，胎皮被楼梯挤压凹陷处的上部分与楼梯的台阶面是面接触，小球也相互挤压，直至所有小球挤压紧实，此时小球由于相互挤压，小球无法随意移动，胎皮整体被小球支撑住无法随意变形，那么轮体在滚动上行时胎皮与台阶面的接触处也就暂时不会变形，保证胎皮对台阶面有足够的压力，进而胎皮与台阶面有足够的摩擦力，能够保证轮体顺利安全的爬上楼梯，有效避免打滑。在爬楼梯时轮面与楼梯有足够的接触面积，保证足够的摩擦力，有效避免打滑和后翻，保证病人的安全，轮胎在行走轮外侧，及轮距变大，有效避免侧翻，平路和楼梯都可以行驶，不会影响正常通行。
附图说明
图1是本发明实施例示意图(轮体工作)；
图2是图1所示实施例A-A截面示意图(轮体工作而行走轮不工作)；
图3是图1所示实施例A-A截面示意图(行走轮工作而轮体不工作)；
图4是图2所示实施例B部分局部放大图；
图5是图3所示实施例C部分局部放大图；
图6是图4所示实施例D-D截面示意图(此时轮体处于爬楼梯的工作状态)。
图中：1、背板；2、坐垫；3、架体；4、胎皮；5、油泵；6、支撑板；7、密封轴承；8、油管；9、油桶；10、小球；11、行走轮；12、液体囊；13、油液；14、小孔；15、连接杆；16、转轴；17、电机；18、楼梯。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
如图1-图6所示，本发明所述的填充球式爬楼梯轮椅，包括坐垫2，坐垫2背部固定背板1，坐垫2下方固定架体3，架体3下部四周分别固定电机17，电机17的转轴16同轴固定轮体，电机17通过控制系统连接电源；
轮体包括两圆形支撑板6，支撑板6中心位置通过连接杆15固定连接，支撑板6外同轴设置环形的胎皮4，胎皮4两侧边分别与支撑板6边缘密封固定连接，胎皮4和两支撑板6形成轮胎状，胎皮4和两支撑板6形成的密封空间内填充若干小球10，小球10不将所述的密封空间填充满。
工作原理及过程：
爬楼梯18时，楼梯18的直角凸起处挤压胎皮4，胎皮4凹陷，胎皮4和两支撑板6形成的密封空间被挤压，胎皮4被楼梯18挤压凹陷处的上部分与楼梯18的台阶面是面接触，小球10也相互挤压，直至所有小球10挤压紧实，此时小球10由于相互挤压，小球10无法随意移动，胎皮4整体被小球10支撑住无法随意变形，那么轮体在滚动上行时胎皮4与台阶面的接触处也就暂时不会变形，保证胎皮4对台阶面有足够的压力，进而胎皮4与台阶面有足够的摩擦力，能够保证轮体顺利安全的爬上楼梯18，有效避免打滑。如果所述的密封空间内填充的气体或者液体均不能达到此效果，如果填充的气体那就跟普通的轮胎没有区别，气体和液体都具有非常强的流动性，胎皮4变形时气体和液体会瞬间将压力传递给所有气体分子或者液体分子，无法将胎皮4支撑住，那么轮体在滚动上行时胎皮4与台阶面的接触处也会随之变形，胎皮4对台阶面没有足够的压力，进而胎皮4与台阶面就没有足够的摩擦力，换言之胎皮4与台阶依然是线接触，这样依然无法起到防滑的作用。本申请中，小球10既有一定的流动性，又具有一定的稳固性，在挤压至极限时能整体保证稳固，在受力位置变化时又能恢复流动性。
小球10为空心球，这样一方面可以大大减轻整体重量，减小轮体的离心力，电机17启动时的阻力小，能耗低，有效降低能耗和避免电机17烧毁。
轮体的两支撑板6之间设置环形液体囊12，液体囊12内侧面固定在连接杆15外壁上，连接杆15为空心管，连接杆15和液体囊12上均设置小孔14，连接杆15与液体囊12通过小孔14连通，连接杆15内设置密封轴承7，密封轴承7外圈与连接杆15内壁密封固定，密封轴承7内圈密封固定油管8，油管8与油泵5连接，油泵5与油桶9连接，油泵5和油桶9固定在架体3上。当需要爬楼梯18时，通过油泵5从油桶9内抽油，并将油液13通过油管8经过小孔14送入液体囊12，液体囊12膨胀鼓起，进而将小球10向四周顶出，小球10将胎皮4顶出，小球10不将密封空间填充满。爬楼梯18时，楼梯18的直角凸起处挤压胎皮4，胎皮4凹陷，胎皮4和两支撑板6形成的密封空间被挤压，胎皮4被楼梯18挤压凹陷处的上部分与楼梯18的台阶面是面接触，小球10也相互挤压，直至所有小球10挤压紧实，此时小球10由于相互挤压，小球10无法随意移动，胎皮4整体被小球10支撑住无法随意变形，那么轮体在滚动上行时胎皮4与台阶面的接触处也就暂时不会变形，保证胎皮4对台阶面有足够的压力，进而胎皮4与台阶面有足够的摩擦力，能够保证轮体顺利安全的爬上楼梯18，有效避免打滑。液体不能被压缩，因此胎皮4在受到挤压时液体囊12并不会产生凹陷变形，因此不会影响小球10工作。
轮体内侧同轴设置行走轮11，行走轮11同轴固定在转轴16上，行走轮11的轮面位于胎皮4的轮面与支撑板6边缘之间。当需要在平路上行驶时，由于小球10并不将胎皮4填充满，胎皮4与地面接触面积极大，摩擦力也极大，不仅能耗高，而且速度低。这样设置行走轮11之后，当需要平路行驶时，通过油泵5将液体囊12内的油液13抽回油桶9，液体囊12失去油液13而变瘪，液体囊12与两支撑板6、胎皮4形成的密封空间内形成负压，进而使得胎皮4变瘪回缩，此时行走轮11的轮面就突出于胎皮4的轮面之外，进而只通过行走轮11与地面接触，这样本申请就变成了正常的轮椅，可以在路面上正常行驶，大大降低能耗和电机17的负荷。此外，油液13被抽走后，轮体整体重量大大降低，而小球10全部被胎皮4挤压至两支撑板6之间，这样一方面可以大大减轻整体重量，减小轮体的离心力，电机17启动时的阻力小，能耗低，有效降低能耗和避免电机17烧毁。
液体囊12外侧壁不超出支撑板6边缘。这样保证楼梯18的直角边在挤压胎皮4时不会挤压到液体囊12，保证胎皮4内有足够的小球10，也就保证所有小球10能够全部相互挤压紧靠，进而将胎皮4的整体轮廓暂时固定。如果楼梯18的直角边直接挤压到了液体囊12，此时胎皮4无法继续变形，而小球10之间还没有充分接触，所有小球10还没有相互挤压紧靠，进而将胎皮4的整体轮廓就无法暂时固定，无法给胎皮4与台阶面的接触处提供足够的压力，容易导致打滑的发生。
同侧的轮体对应的油管8连接同一个油泵5。这样可以降低生产成本。
小球10表面涂覆带有铁粉的涂料，连接杆15带有磁性。连接杆15会吸附小球10，这样液体囊12内的油液13被抽走时，小球10与连接杆15相互吸引，使得小球10向中心集中，进一步降低轮体离心力，降低能耗。
轮体与行走轮11之间设置离合器。当行走轮11工作时，此时轮体不工作，通过离合器使得轮体与行走轮11分离，轮体与行走轮11没有了传动关系，行走轮11转动而轮体不转动。这样可以降低能耗。
支撑板6外边缘包有胶皮。如果轮椅速度过快，胎皮4与台阶剧烈碰撞，有可能撞到支撑板6，支撑板6边缘会变形并起毛刺，毛刺与胎皮4长时间摩擦会导致穿孔，胎皮4就失去了密封作用。胶皮起到缓冲作用，避免支撑板6的损伤。
可以参照上述详细说明对本装置进行这些或其它改变。尽管上述详细说明描述了本发明的特定的实施方式并描述了预期的最佳模式，不管在本文中上面的描述是如何详细，本系统可通过多种方式实施。尽管基于本地的支持装置的详细内容在其实施细节上可能有相当大的变化，但仍然被包含在本文公开的装置内。如上文所述，在描述本装置的特定特征或方面时使用的特定技术术语并不意味着该术语在本文中被重新定义以被限定为与术语相关联的特定的特性、特征或系统的方面。在一般情况下，在下面的权利要求中使用的术语不应该理解为限制本系统为说明书中所披露的具体实施方式，除非上面的详细说明部分明确定义了这些术语。因此，本系统的实际范围不仅包括披露的实施方式，而且包括权利要求覆盖的实施或实现本装置的所有等同方式。

Claims (6)

1.一种填充球式爬楼梯轮椅，其特征在于：包括坐垫(2)，坐垫(2)背部固定背板(1)，坐垫(2)下方固定架体(3)，架体(3)下部四周分别固定电机(17)，电机(17)的转轴(16)同轴固定轮体，电机(17)通过控制系统连接电源；
轮体包括两圆形支撑板(6)，支撑板(6)中心位置通过连接杆(15)固定连接，支撑板(6)外同轴设置环形的胎皮(4)，胎皮(4)两侧边分别与支撑板(6)边缘密封固定连接，胎皮(4)和两支撑板(6)形成轮胎状，胎皮(4)和两支撑板(6)形成的密封空间内填充若干小球(10)，小球(10)不将所述的密封空间填充满；
轮体的两支撑板(6)之间设置环形液体囊(12)，液体囊(12)内侧面固定在连接杆(15)外壁上，连接杆(15)为空心管，连接杆(15)和液体囊(12)上均设置小孔(14)，连接杆(15)与液体囊(12)通过小孔(14)连通，连接杆(15)内设置密封轴承(7)，密封轴承(7)外圈与连接杆(15)内壁密封固定，密封轴承(7)内圈密封固定油管(8)，油管(8)与油泵(5)连接，油泵(5)与油桶(9)连接，油泵(5)和油桶(9)固定在架体(3)上；
当需要爬楼梯(18)时，通过油泵(5)从油桶(9)内抽油，并将油液(13)通过油管(8)经过小孔(14)送入液体囊(12)，液体囊(12)膨胀鼓起，进而将小球(10)向四周顶出，小球(10)将胎皮(4)顶出，小球(10)不将密封空间填充满；
轮体内侧同轴设置行走轮(11)，行走轮(11)同轴固定在转轴(16)上，行走轮(11)的轮面位于胎皮(4)的轮面与支撑板(6)边缘之间；
当需要在平路上行驶时，通过油泵(5)将液体囊(12)内的油液(13)抽回油桶(9)，液体囊(12)失去油液(13)而变瘪，液体囊(12)与两支撑板(6)、胎皮(4)形成的密封空间内形成负压，进而使得胎皮(4)变瘪回缩，此时行走轮(11)的轮面就突出于胎皮(4)的轮面之外，进而只通过行走轮(11)与地面接触。
2.根据权利要求1 所述的填充球式爬楼梯轮椅，其特征在于：小球(10)为空心球。
3.根据权利要求1所述的填充球式爬楼梯轮椅，其特征在于：液体囊(12)外侧壁不超出支撑板(6)边缘。
4.根据权利要求1所述的填充球式爬楼梯轮椅，其特征在于：同侧的轮体对应的油管(8)连接同一个油泵(5)。
5.根据权利要求1所述的填充球式爬楼梯轮椅，其特征在于：小球(10)表面涂覆带有铁粉的涂料，连接杆(15)带有磁性。
6.根据权利要求1所述的填充球式爬楼梯轮椅，其特征在于：轮体与行走轮(11)之间设置离合器。
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