CN1605769A - 用于电动轮椅驱动装置的齿轮电动机 - Google Patents

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Abstract

一种低成本且高性能的驱动电动轮椅用的齿轮电动机，其可以同时实现轻量、小型、静音、低振动的各种特征。在通过DC电动机(26)的动力驱动车轮轴(32)的电动轮椅(20)的驱动装置(24)中，将DC电动机(26)以及其电动机轴(26A)与车轮轴(32)成直角方向设置的同时，介于该电动机轴(26A)与上述车轮轴(32)之间，设置有具有双曲面小齿轮(34)以及双曲面齿轮(40)的双曲面减速机构。

Description

用于电动轮椅驱动装置的齿轮电动机
技术领域
本发明是关于一种用于电动轮椅驱动装置的齿轮电动机。
技术背景
近年来，随着道路和步行道的平整化，或者室内地板平整化的普及，除残疾人以外，对于伴随着老龄化、而步行变得日渐艰难的人们，以及在医院内行动的人们当中，电动轮椅的使用越来越广泛了。
使用电动轮椅的人们通过手动来驱动其车轮有很多困难。另外，也不能保证身旁肯定会有人员跟随。在这样的背景下，最近提出了很多通过电动机的动力来驱动其车轮轴的所谓的电动轮椅的方案(例如，参照专利文献1)。
图4中表示在专利文献1中所揭示的电动轮椅。
电动轮椅1具有：构成其骨架的构架2、安装在该构架2的前面(图4中的左侧)的辅助轮4、安装在构架2的后面(图4中的右侧)的驱动轮5、以及安装在构架2的前部上方的驾驶操作盘6。该轮椅1通过电池7以及电动机(图示省略)，可以对驱动轮5的车轮轴12进行驱动。该电动机的电动机轴(图示省略)被设置为与车轮轴12平行的状态，形成了借助于在图中未示出的平行轴齿轮机构向车轮轴12传递动力的结构。
专利文献1特开2000-70304号公报
发明内容
特别是考虑在医院以及家庭使用的情况下，要求电动轮椅的驱动装置具有低噪音。另外，要求其振动也要尽可能的小。进而，轻量，小型性也成为重要的要求因素。
可是，对于现有的电动轮椅的驱动装置，未必符合这样的条件。
本发明是考虑了这样的现状而开发的，作为其课题，是为了提供一种应用于电动轮椅驱动装置上的最佳的齿轮电动机，其可以实现低噪音、低振动、轻量、小型化等各特性。
本发明是用于电动轮椅驱动装置的齿轮电动机，该电动轮椅驱动装置具有电动机、以及使该电动机的回转减速的减速机，并且通过电动机的动力来驱动轮椅的车轮轴，上述减速机具有，通过上述电动机的电动机轴来回转的双曲面小齿轮、可以与该小齿轮啮合的双曲面齿轮、与该双曲面齿轮的轴心相平行设置的输出轴。通过其构成而解决了上述课题。
在本发明中，由于电动机的电动机轴可以设置在与轮椅的车轮轴成直角的方向上，因此具备有很好的小型(紧凑)性。
而且，由于介于电动机轴与车轮轴之间，设置了具有双曲面小齿轮以及双曲面齿轮的减速机构，所以可以同时实现回转轴在直角方向的变更和减速，而且，例如与锥齿轮等比较，由于可以得到较高的减速比，从而可以实现全体驱动装置的减速级数(例如从3级减少为2级)的减少。正是由于减速级数的减少，从而有助于实现齿轮电动机的轻量化以及小型化。
而且，对于双曲面减速机构，由于可以增大设定其啮合系数，因此也实现了低噪音、低振动化，而且，传动效率并不低，电池的电力消耗几乎也不会增加。
根据本发明，可以同时实现在电动轮椅中被要求的轻量、小型性、静音、以及低振动等各特征。
附图说明
图1表示使用本发明的电动轮椅驱动装置一例的主要结构(齿轮电动机部分)的一部分的截断正视图。
图2表示图1中沿着箭头所示II-II线的剖面图。
图3表示本驱动装置的整体示意图，(A)是平面图(B)是正视图。
图4表示现有的电动轮椅的整体结构的侧面图。
具体实施方式
下面，根据附图来详细地说明本发明的实施例。
图1表示使用本发明的电动轮椅驱动装置的主要结构(齿轮电动机部分)的一部分的截断正视图，图2为同一部分的纵剖面图，图3表示本驱动装置的整体的示意图，其中(A)为平面图、(B)为正视图。
通过参照图3对本驱动装置的全体概况构成进行说明。在图3表示电动轮椅20的一侧驱动轮22的驱动装置24。另外，由于另一侧驱动轮的驱动装置与这一侧是完全对称的，在图中省略。
如图3所示，本驱动装置24具有DC电动机26以及双曲面减速机28的双曲面齿轮电动机30。DC电动机26的电动机轴26A的轴心O1设置在与电动轮椅20的驱动轮22的车轮轴32的轴心O2成直角的方向上，形成了通过双曲面齿轮电动机30将其回转方向变换90度的结构。双曲线齿轮电动机30的输出轴(45)也兼作电动轮椅20的驱动轮22的车轮轴32。
通过参考图1和图2，在DC电动机26的电动机轴26A的前端，双曲面小齿轮34形成切齿。双曲面小齿轮34面对双曲线减速机28的外箱36的本体36A内部，与双曲面齿轮40相互啮合。双曲面小齿轮34的轴心(即电动机轴26A的轴心)O1，与安装在双曲面齿轮40的中间轴42的轴心O3之间相隔位移量为E1而由俯视的角度上相互交叉成直角。
在中间轴42上直接形成第二级的小齿轮44。第二级的小齿轮44与可以自由滑动地安装在输出轴45上的输出齿轮46相啮合。输出轴45通过轴承47、49与该中间轴42相平行(即与电动机轴26A成直角)地设置着，如上所述，并兼作电动轮椅20的驱动轮22的车轮轴32。在输出轴45的外周的一部分上形成阳花键轴(外齿轮)45A。另一方面，输出齿轮46可以自由滑动地安装在输出轴45上。该输出齿轮46上在本身的内周上形成与阳花键轴45可以相配合的阴花键轴46A。也就是说，输出齿轮46是与第二级小齿轮44相啮合的外齿轮，同时，也是与阳花键45A相啮合的内齿轮。
输出齿轮46在其外周的一部分具有环状的凹部46B，滑动件48的卡止部48A卡合在该凹部46B上。滑动件48可以沿着与输出轴45平行地另外设置的滑销50进行滑动。在该滑动件48的上述卡止部48A的反向(双曲面齿轮电动机30的上面)形成凸轮面48B。另一方面，在把手52的中心轴H1的周围，设置有与该把手一体回转的偏心凸轮轴54。销56在相隔从中心轴H1所规定的距离L2处嵌入在该偏心凸轮轴54中。即，销56伴随着把手52的回转可以相对于中心轴H1进行公转，通过该公转，从而可以按压滑动件48的凸轮面48B。由于滑动件48仅可能沿着滑销50进行移动，通过销56一侧来的按压力，从而在滑动件48的滑销50方向上可以得到驱动力(分力)。另外，滑动件48通过弹簧60向图的左方向(使输出齿轮46的阴花键46A与输出轴45的阳花键45A相结合的方向)常时施弹力。
把手52、偏心凸轮轴54、滑动件48、输出齿轮46的阴花键46A、以及输出轴45的阳花键45A构成了可以实现车轮轴32(输出轴45)和双曲面齿轮40之间的动力传递的连接与断开的离合机构62。
另一方面，双曲面减速机28的外箱36主要是由本体36A以及保护盖36B构成，经由密封环64通过安装螺栓66而形成一体。保护罩36B具有用于支撑双曲线减速机28内的各轴、即中间轴42、输出轴45、以及滑销50的支撑孔70、72、74，在外箱36的本体36A的一侧具有相对应的支撑孔76，78，80。中间轴42经由轴承82、83，输出轴45经由轴承48、49，滑销50直接地通过这些支撑孔70、72、74、76、78、80可以自由转动地被支撑着。在保护罩36B一侧被形成的支撑孔70、72、74的中心在同一虚拟平面S1上被排列着，而且，用于将该保护罩36B安装于本体36A一侧的上述安装螺栓66插入用的安装孔(参照本体36A一侧的对应孔68)，对于该虚拟平面S1分别对称地被形成。这是包括双曲面减速机28、其保护罩36B在内，对于电动轮椅20的左右任意的驱动轮22都可以使用的结构。
双曲面减速机28通过螺栓孔78左右对称地被装配到电动轮椅20的图中未示出的框架中，并且左右驱动轮22被安装在各自的输出轴45上。在输出轴45的前端形成的外螺纹45C是用于拧入固定驱动轮22用的螺母(图中略)的。也就是说，该双曲面减速机28的功能是作为“轴承箱”，该“轴承箱”以悬臂的状态支撑作为全体的电动轮椅20的驱动轮22。
另外，图示符号81是由螺栓81A、弹簧81B、滚珠81C形成的偏心凸轮轴54的定位机构，用于约束偏心凸轮轴54的中心轴H1方向上的动作。而且，符号82表示的是用于将DC电动机26连接在双曲面减速机28的外箱的本体36A上的螺栓。
下面对该实施例涉及的电动轮椅20的驱动装置24的作用进行说明。
DC电动机26的电动机轴26A回转时，在该电动机轴26A的前端形成的双曲面小齿轮34与其一体地回转。双曲面小齿轮34在回转时，被传递到与其相啮合的双曲线齿轮40，在中间轴42上直接切齿而形成的第2级小齿轮44进行回转。第2级小齿轮44的回转被传递到输出齿轮46。
这里，在通常使用时，由于把手52的位置在弹簧60的作用下将滑动件48定位在图2的实线的位置上，因此该输出齿轮46的阴花键46A与输出轴45的阳花键45A相啮合，输出齿轮46的回转也成为输出轴45(即车轮轴32)的回转，从而使驱动轮22回转。
另一方面，例如在家庭内移动的时候等，乘座人通过直接手动来使驱动轮22回转比由DC电动机来进行驱动还要方便。在这样的时候，车轮轴32(即输出轴45)经由第2级小齿轮44、双曲面齿轮40以及双曲面小齿轮34与电动机轴26A成为连接状态时，会产生大的驱动阻力。于是，在这种情况下，通过使把手52回转，而使偏心凸轮轴54的销56相对于中心轴H1进行公转。这样，通过该公转，滑动件48经由凸轮面48B从销56可以得到滑销50的轴线方向上的分力，滑动件48克服弹簧60的弹力在图2的右方向上滑动，经由其卡止部48A使输出齿轮46在图2中的右方向上滑动。其结果，输出齿轮46的阴花键46A与输出轴45的阳花键45A的啮合被解开，输出轴45(车轮轴32)从来自DC电动机26的动力传递系统被分出。因此，乘坐人通过该离合机构62的存在，可以简单地使驱动轮22回转。
而且，该离合机构62，对于在输出轴45上形成的阳花键45A，使具有阴花键46A的输出齿轮46沿着输出轴45滑动，由于作为进行该阳花键45A和阴花键46A的啮合、脱离的结构，离合机构62自身的结构简单，从而实现低成本。
进而，通过在与输出轴45平行配置的滑销50上可滑动的滑动件48来实现该输出齿轮46沿着输出轴45的滑动，因此能有效利用在空间上比较有裕量的车轮轴32上侧的空间，并能更大地确保车轮轴32下侧的空间。因而，能跨过较小的障碍物来驾驶，能提高行走的自由度。
而且，在该驱动装置24中，由于双曲面减速机28的输出轴45也兼用电动轮椅20的驱动轮22的车轮轴32，因此容易进行驱动轮22的安装拆卸，也容易进行维护。
进而，外箱36的保护罩36B上相对于本体36A的安装孔、与之相对应的本体36A一侧的对应孔68以及用于支撑减速机28的各轴42、45、50的支撑孔70、72、74、76、78、80，对于连接该支撑孔70、72、74、76、78、80各自的中心的虚拟平面而各自被形成对象，因此，对于左右驱动轮22各自的双曲面齿轮电动机可以兼用外箱36的保护罩36B。即，如图2所示，无论是对于在图的右侧中打开的本体36A，还是对于(用于另一侧的驱动轮22)左侧打开的本体(图示省略)，都可以使用同一保护罩36B。因此，能降低电动轮椅20整体的成本。
根据本发明，可以同时地实现在电动轮椅中被要求的轻量、小型、静音、低振动的各个特征，从而能提供低成本且高性能的用于驱动电动轮椅的齿轮电动机。
符号的说明
20电动轮椅  22驱动轴  24驱动装置  26 DC电动机
26A电动机轴  28双曲面减速机  30双曲面齿轮电动机
32车轮轴(输出轴)  34双曲面小齿轮  36外箱
36A本体  36B保护罩  40双曲面齿轮  42中间轴
44第2级小齿轮  45输出轴(车轮轴)  45A阳花键
46输出齿轮(内齿轮)  46A阴花键(外齿轮)  48滑动件
50滑销  52把手  54偏心凸轮轴  56销  60弹簧
70、72、74、76、78、80支撑孔

Claims (5)

1.一种用于电动轮椅驱动装置的齿轮电动机，该电动轮椅驱动装置具有电动机、以及使该电动机的回转减速的减速机，并通过电动机的动力来驱动轮椅的车轮轴，其特征在于，上述减速机具有：通过上述电动机的电动机轴来回转的双曲面小齿轮、可以与该双曲面小齿轮相啮合的双曲面齿轮、与该双曲面齿轮的轴心相平行设置的输出轴。
2.如权利要求1所述的用于电动轮椅驱动装置的齿轮电动机，其特征在于，在上述输出轴以及上述双曲面齿轮之间，具有可以使该输出轴和双曲面齿轮之间的动力传递连接与断开的离合机构。
3.如权利要求2所述的用于电动轮椅驱动装置的齿轮电动机，其特征在于，上述离合机构具有固定于上述输出轴上的外齿轮、可以自由滑动地插入该输出轴并可以与上述外齿轮啮合的内齿轮，并通过使该内齿轮沿着输出轴滑动，而使内齿轮与外齿轮啮合以及脱离。
4.如权利要求3所述的用于电动轮椅驱动装置的齿轮电动机，其特征在于，上述离合机构具有在与输出轴平行设置的滑销上可以滑动的滑动件，与该滑动件的滑销上的滑行连动从而使上述内齿轮沿着上述输出轴滑动。
5.如权利要求1～4任意一项所述的用于电动轮椅驱动装置的齿轮电动机，其特征在于，上述减速机具有外箱本体以及外箱保护罩，而且，在该外箱保护罩上形成的用于支撑减速机内各轴的支撑孔以及用于将该外箱保护罩安装于外箱本体上的安装孔，相对于将在该外箱保护罩上的用于支撑上述输出轴的支撑孔以及用于支撑双曲面齿轮的支撑孔的各中心连接起来的虚拟平面，形成各自对称的结构。
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