CN205163438U - 电动爬楼梯轮椅 - Google Patents

Abstract

本实用新型电动爬楼梯轮椅采用轮盘及套在其上的轮滑环组成的爬楼梯轮子，并利用电动驱动装置驱动轮盘相对轮滑环转动，既能在平地行走又能爬楼梯，结构非常简单。上下楼梯时，爬楼梯轮子的轮滑环与梯步的水平面和立面的相交线接触，利用电动驱动装置使固定在轮椅侧面架上的轮盘在轮滑环上绕其圆心转动，同时整个电动爬楼梯轮椅将以楼梯梯步的交点为支撑反向转动，其运动合成使电动爬楼梯轮椅基本作斜向上或斜向下的运动，电动爬楼梯轮椅不断上升或下降完成爬楼梯工作；由于整个运动过程相当于是沿斜面滑动，所以本实用新型电动爬楼梯轮椅具有优异的爬楼梯功能，运动平稳，无冲击，省力，使用方便且成本低等特点。

Description

电动爬楼梯轮椅

技术领域

本实用新型涉及具有爬楼梯功能的电动机具，尤其是涉及一种电动爬楼梯轮椅。

背景技术

目前我国的老年人、残疾人和病患者中有大量行动不便者，这些人构成了数量庞大的轮椅需求群体，巨大的需求促进了我国轮椅产业近年较快发展，电动轮椅及人力轮椅大量进入千家万户，提高了人们的生活品质。然而，不论是电动轮椅还是人力轮椅都遇到上楼梯的难题，而现今国内大多数人仍居住在没有电梯的多层楼房内，上下楼靠楼梯，在一定程度上制约了轮椅的推广。为此，轮椅具有爬楼梯功能成为亟待攻克的课题，相关厂家投入大量人力物力进行研发，目前有多款具有爬楼梯功能的电动轮椅面世，其中的电动星轮爬楼梯轮椅结构相对简单，但此类轮椅存在很大缺陷，运动不平稳、冲击大；而以国外进口技术生产的全轮式座位自平衡爬楼梯轮椅及活动支撑杆爬楼梯轮椅的爬楼梯技术较成熟，但价格昂贵。

发明内容

为了解决上述技术中的不足，本实用新型的目的是提供一种结构简单、运动平稳、冲击小且成本低的具有爬楼梯功能的电动爬楼梯轮椅。

为了描述方便，在下述说明中对三维空间中楼梯梯步的立面和水平面，可用二维平面视图中的楼梯梯步的垂直线和水平线来描述，换句话说这两种表述是等价的；同样三维空间中楼梯梯步的立面和水平面的阳角交线，和二维平面视图中楼梯梯步的垂直线和水平线的交点的表述等价，并称此交点为梯步的交点；三维空间中轮盘和轮滑环的各圆形面与二维平面视图中轮盘和轮滑环的各圆的两种表述等价。对轮滑环和车轮而言，其投影未指投影面的都是以车体的侧面架所在平面为投影面。

为了解决上述技术问题，本实用新型电动爬楼梯轮椅，包括轮椅架，车轮，刹车装置，及座靠；车轮有两个大车轮和两个小车轮，轮椅架包括两个相互平行的侧面架，每个侧面架上各安装有一个大车轮和一个小车轮，大车轮与侧面架平行，座靠用柔性的织物绷在轮椅架上形成；电动爬楼梯轮椅设置有爬楼梯装置，该装置包括爬楼梯轮子，电动驱动装置；爬楼梯轮子是轮椅的大车轮，包括轮盘，轮滑环；爬楼梯轮子上的诸圆为同心圆；轮盘为圆形，或为半圆孔的圆形，或为部分圆环形等结构；轮滑环是由两个对称的圆环形侧板，一个圆环形滑块组成的刚体；圆环形侧板投影为内外两个同心圆，内圆是内齿圈；轮滑环的投影与圆环形侧板的投影相同；圆环形滑块也为两个同心圆，其外圆的直径与圆环形侧板的外圆直径相等，其内圆的直径比轮盘的直径大，这样使圆环形滑块的内圆面与轮盘的圆面相接触的弧段长度较短，从而降低摩擦，并且轮盘的半径大于圆环形侧板的内圆半径，确保轮滑环套在轮盘上，使轮滑环的圆环形侧板受到轮盘约束，起到导向的作用；圆环形滑块的厚度大于轮盘对应处的厚度；圆环形滑块固连在两个圆环形侧板之间，圆环形滑块的外圆与圆环形侧板的外圆共圆面，构成轮滑环刚体；轮滑环的任一径向截面为“U”形，而“U”形的底边为圆环形滑块，两个侧边为两个圆环形侧板，形成一个环形槽；轮滑环套在轮盘之上，部分轮盘位于环形槽内，圆环形滑块的内圆与轮盘的外圆相适配，部分圆环形滑块的内圆面与轮盘的外圆面相接触，轮滑环上两个圆环形侧板的内侧面与轮盘的两面相适配；轮滑环与轮盘能相对作顺、逆时针转动。换句话说，轮滑环相对轮盘所作的顺时针转动，就是轮盘相对轮滑环的逆时针转动，反之亦然。

爬楼梯轮子的轮盘固连在轮椅侧面架外侧的后部，轮盘与侧面架为同一刚体；爬楼梯轮子的运动平面与轮椅架的侧面架平行，爬楼梯轮子的轮滑环的圆心高度高于拟攀爬最高梯步的高度；轮盘结构满足电动爬楼梯轮椅行走和爬楼梯工作时对整体的支撑。

电动驱动装置包括电机，齿轮，控制装置；电机固定连接在电动爬楼梯轮椅的侧面架上，与轮椅侧面架为同一刚体，齿轮与圆环形侧板的内齿圈啮合，电机正反转动带动齿轮相应转动，从而驱动爬楼梯轮子的轮滑环相对轮盘作顺、逆时针转动。

在爬楼梯轮子与楼梯相接触时，轮滑环与楼梯梯步的交点接触位置低于轮滑环的圆心，轮滑环不会在梯步的立面上滚动，而只能以该交点为支撑，并且轮滑环与梯步交点的接触位置在上下楼梯的过程中保持不变，在电机的作用下固定在轮椅侧面架上的轮盘绕轮滑环的圆心转动，同时整个电动爬楼梯轮椅又绕梯步交点反向转动，其运动合成的结果是斜向上或斜向下运动，从而完成上下楼梯。由于轮滑环上支撑轮盘的接触点到梯步的交点距离，和传统的轮椅轮子的轮轴到梯步的交点距离相比要小很多，因而在爬楼梯时阻力矩也要小很多，所以采用爬楼梯轮子的电动爬楼梯轮椅上下楼梯很省力。整个运动过程相当于是沿斜面滑动，运动平衡，无冲击。

作为本实用新型的电动爬楼梯轮椅的一种改进，爬楼梯轮子上组成轮滑环的圆环形侧板的投影为内外两个同心圆，内外圆均为光圆；轮盘为中心处有孔的圆形，或为半圆孔的圆形，或为部分圆环形结构，这样才不与花键轴相干涉；并在其中一个圆环形侧板的外侧固连一个传动端盖，该传动端盖的中心有一花键通孔；传动端盖的花键通孔中心与圆环形侧板的圆心重合。组成的这种爬楼梯轮子实际上是一个内圆为内齿圈的圆环形侧板上的内齿圈半径缩小的结果。

电动驱动装置包括电机，花键轴，控制装置；电机固定连接在电动爬楼梯轮椅的侧面架上，与轮椅侧面架为同一刚体，花键轴与传动端盖的花键通孔相适配，花键轴只传递扭矩；电机正反转动带动花键轴相应转动，从而驱动爬楼梯轮子的轮滑环相对轮盘作顺、逆时针转动；这使结构紧凑，传动链简单。

作为本实用新型电动爬楼梯轮椅的爬楼梯轮子的一种改进，爬楼梯轮子的轮滑环是由两个对称的圆环形侧板，至少六个滑轮组成的刚体；滑轮的宽度大于轮盘对应处的厚度；每个滑轮均匀地固连在两个圆环形侧板靠其外圆之间，构成轮滑环刚体；所有滑轮的外公切圆的直径与轮盘的直径相等，并且轮盘的半径大于圆环形侧板的内圆半径，而所有滑轮的内公切圆的直径小于或等于圆环形侧板的外圆直径，不影响轮滑环的外边缘为圆的形状；轮滑环套在轮盘之上，滑轮与轮盘圆面相接触，轮滑环上两个圆环形侧板的内侧面与轮盘的两面相适配；轮滑环与轮盘能相对作顺、逆时针转动。采用滑轮进一步减小了摩擦。

作为本实用新型电动爬楼梯轮椅的爬楼梯轮子的另一种改进，爬楼梯轮子的轮盘的圆面与轮滑环的圆环形滑块的内圆面之间均匀装有多个圆柱滚珠和滚珠保持架；轮盘外边缘为封闭的圆形结构；所有圆柱滚珠的外公切圆直径与轮盘直径相等，并且轮盘的半径大于圆环形侧板的内圆半径，而所有圆柱滚珠的内公切圆的直径与圆环形滑块内圆直径相等；轮滑环套在轮盘)之上，圆柱滚珠的外公切圆与轮盘圆相适配，圆柱滚珠与轮盘圆面相接触，圆柱滚珠的内公切圆与圆环形滑块的内圆相适配，圆柱滚珠与圆环形滑块的内圆面相接触；轮滑环上两个圆环形侧板的内侧面与轮盘的两面相适配；轮滑环与轮盘能相对作顺、逆时针转动。这是将上述两结构方案相结合，利用圆柱滚珠提高承载能力。

作为本实用新型电动爬楼梯轮椅的爬楼梯轮子的再一种改进，爬楼梯轮子的轮滑环外边缘设置有充气轮胎。减小震动，提高乘座舒适性。

本实用新型电动爬楼梯轮椅采用轮盘及套在其上的轮滑环组成的爬楼梯轮子，并利用电动驱动装置驱动轮盘相对轮滑环转动，既能在平地行走又能爬楼梯，结构非常简单。上下楼梯时，爬楼梯轮子的轮滑环与梯步的水平面和立面的相交线接触，利用电动驱动装置使固定在轮椅侧面架上的轮盘在轮滑环上绕其圆心转动，同时整个电动爬楼梯轮椅将以楼梯梯步的交点为支撑反向转动，其运动合成使电动爬楼梯轮椅基本作斜向上或斜向下的运动，电动爬楼梯轮椅不断上升或下降完成爬楼梯工作，从而具有爬楼梯功能；由于整个运动过程相当于是沿斜面滑动，所以运动平稳，无冲击，而且省力。

因此本实用新型电动爬楼梯轮椅具有优异的爬楼梯功能，运动平稳，无冲击，省力、使用方便且成本低等特点。

本实用新型电动爬楼梯轮椅可以折叠，占用空间小，还特别适合医疗救助时搬运病残者上下楼梯。

附图说明

下面结合附图和本实用新型的实施方式作进一步详细说明：

图1为由圆形轮盘和轮滑环（两个内圆为内齿圈的圆环形侧板和一个圆环形滑块构成）组成的爬楼梯轮子结构的二维(1a)和三维(1b)示意图。

图2为图1所示爬楼梯轮子的轮滑环三维结构(2a)、爬楼梯轮子三维结构的爆炸(2b)示意图。

图3为轮盘的三种三维结构示意图，其中：3a轮盘为圆形，3b轮盘为半圆孔的圆形，3c轮盘为部分圆环形。

图4为图3所示的三种轮盘结构与轮滑环（两个内圆为内齿圈的圆环形侧板和一个圆环形滑块构成）组成的三种爬楼梯轮子(分别对应4a、4b、4c)的三维示意图。

图5为轮盘在与圆环形侧板相配的位置设置四个周向导向滑轮的二维结构示意图。

图6为由圆形轮盘与轮滑环（两个内圆为内齿圈的圆环形侧板和多个滑轮构成）组成的爬楼梯轮子结构的二维(6a)和三维(6b)示意图。

图7为图6所示爬楼梯轮子的轮滑环三维结构(7a)、爬楼梯轮子三维结构的爆炸(7b)示意图。

图8为轮滑环（两个内圆为内齿圈的圆环形侧板和多个滑轮构成）与三种轮盘结构相组合而成的三种爬楼梯轮子(分别对应8a、8b、8c)的三维示意图。

图9为由圆形轮盘的圆面与轮滑环（两个内圆为内齿圈的圆环形侧板和一个圆环形滑块构成）的圆环形滑块的内圆面之间均匀装有多个圆柱滚珠和滚珠保持架组成的爬楼梯轮子的三维结构(9a)和三维结构的爆炸(9b)示意图。

图10为爬楼梯轮子的轮滑环（两个内外圆均为光圆的圆环形侧板和多个滑轮构成）的一个圆环形侧板中央外侧固连一个传动端盖的三维结构(10a)和三维结构爆炸(10b)示意图。

图11为由两个内外圆均为光圆的圆环形侧板和一个圆环形滑块构成的轮滑环，并且一个圆环形侧板中央外侧固连一个传动端盖，与轮盘组成的爬楼梯轮子的三维结构示意图。

图12为由两个内外圆均为光圆的圆环形侧板和多个滑轮构成的轮滑环，并且一个圆环形侧板中央外侧固连一个传动端盖，与半圆孔圆形的轮盘组成的爬楼梯轮子的三维结构(12a)、三维结构爆炸(12b)示意图。

图13为采用圆形轮盘固定连接在轮椅侧面架上的爬楼梯轮子(圆环形侧板的内圆为内齿圈)的电动爬楼梯轮椅结构的主视和右视示意图。

图14为采用半圆孔圆形的轮盘或部分圆环形的轮盘并固定连接在轮椅侧面架上的爬楼梯轮子(圆环形侧板的内圆为内齿圈)的电动爬楼梯轮椅结构示意图。

图15为采用两个内外圆均为光圆的圆环形侧板的轮滑环，并且一个圆环形侧板中央外侧固连一个传动端盖的爬楼梯轮子的电动爬楼梯轮椅结构的主视和右视示意图。

图16为采用半圆孔圆形的轮盘或部分圆环形的轮盘并固定连接在轮椅侧面架上的爬楼梯轮子(圆环形侧板的内外圆均为光圆)的电动爬楼梯轮椅结构(16a)，和在此基础上一个圆环形侧板中央外侧固连一个传动端盖的电动爬楼梯轮椅结构(16b)示意图。

图17为本实用新型电动爬楼梯轮椅（爬楼梯轮子的圆环形侧板的内圆为内齿圈）上楼梯示意图之一。

图18为本实用新型电动爬楼梯轮椅（爬楼梯轮子的圆环形侧板的内圆为内齿圈）上楼梯示意图之二。

图19为从图17位置运动到图18位置的运动模型示意图。

图20为本实用新型电动爬楼梯轮椅（爬楼梯轮子的圆环形侧板的内圆为内齿圈）上楼梯示意图之三。

图21为本实用新型电动爬楼梯轮椅（爬楼梯轮子的圆环形侧板的内圆为内齿圈）下楼梯示意图之一。

图22为本实用新型电动爬楼梯轮椅（爬楼梯轮子的圆环形侧板的内圆为内齿圈）下楼梯示意图之二。

图23为本实用新型电动爬楼梯轮椅（爬楼梯轮子的圆环形侧板的内圆为内齿圈）下楼梯示意图之三。

图24为本实用新型电动爬楼梯轮椅（爬楼梯轮子的一个圆环形侧板中央外侧固连一个传动端盖）爬楼梯示意图。

具体实施方式

本实用新型电动爬楼梯轮椅，包括轮椅架，车轮，刹车装置，及座靠等部分；车轮有两个大车轮和两个小车轮，轮椅架包括两个相互平行的侧面架，每个侧面架上各安装有一个大车轮和一个小车轮，大车轮与侧面架平行，座靠用柔性的织物绷在轮椅架上形成。

本实用新型电动爬楼梯轮椅设置有爬楼梯装置，该装置包括爬楼梯轮子，电动驱动装置。爬楼梯轮子是电动爬楼梯轮椅的大车轮。而组成爬楼梯轮子的轮盘31和轮滑环32有多种结构，这些不同结构丰富了本实用新型电动爬楼梯轮椅的安装方式和使用。下面分述如下。

一、本实用新型的爬楼梯轮子

1、爬楼梯轮子的轮滑环32由两个内圆为内齿圈的圆环形侧板33和一个圆环形滑块34构成。

图1、图2为本实用新型的爬楼梯轮子的结构示意，可以看出爬楼梯轮子包括轮盘31，轮滑环32；爬楼梯轮子上的诸圆为同心圆；轮盘31为圆形，或为半圆孔的圆形，或为部分圆环形的结构；轮滑环32是由两个对称的圆环形侧板33，和一个圆环形滑块34组成的刚体；圆环形侧板33投影为内外两个同心圆，内圆加工为内齿圈；圆环形滑块34也为两个同心圆，其外圆的直径与圆环形侧板33的外圆直径相等，其内圆的直径比轮盘31的直径大10mm，使圆环形滑块34的内圆面与轮盘31的圆面相接触的弧段较短，减小相互间的摩擦；并且轮盘31的半径大于圆环形侧板33的内圆半径，本实用新型优选轮盘31的半径大于圆环形侧板33的内圆半径30mm，从而轮盘31能对轮滑环32导向；圆环形滑块34的厚度比轮盘31对应处的厚度大2mm；圆环形滑块34与两个圆环形侧板33的对应处有螺栓孔，圆环形滑块34固连在两个圆环形侧板33之间，圆环形滑块34的外圆与圆环形侧板33的外圆共圆面，构成轮滑环32刚体，轮滑环32的投影与圆环形侧板33的投影相同；轮滑环32的任一径向截面为“U”形，而“U”形的底边为圆环形滑块34，两个侧边为两个圆环形侧板33，形成一个环形槽；轮滑环32套在轮盘31之上，部分轮盘31位于环形槽内，圆环形滑块34的内圆与轮盘31圆相适配，部分圆环形滑块34的内圆面与轮盘31圆面相接触，轮滑环32上两个圆环形侧板33的内侧面与轮盘31的两面相适配。轮滑环32与轮盘31能相对作顺、逆时针转动。

装配爬楼梯轮子时，在一个圆环形侧板33的中央放上轮盘31，再将圆环形滑块34套在轮盘31外面，使圆环形侧板33与圆环形滑块34的外圆对齐，也就是同圆心，同时对应的螺栓孔也对齐，然后将另一个圆环形侧板33盖上，每个螺栓穿过一个圆环形侧板33、圆环形滑块34、再一个圆环形侧板33，紧固每个螺栓使圆环形滑块34固连在两个圆环形侧板33之间，构成轮滑环32刚体，并且轮滑环32套在轮盘31之上，轮滑环32与轮盘31能相对作顺、逆时针转动。

图3为不同的轮盘结构示意。圆形的轮盘31是基本的结构形式，根据不同的需求还有其他结构形式，本实用新型选择三种，即基本的圆形轮盘31（图中3a图），半圆孔圆形的轮盘31（图中3b图），部分圆环形的轮盘31（图中3c图）。3b图与3c图所示的轮盘31主要满足只在工作区间承载负荷，而其他区间不能承载负荷，与3a图所示的轮盘31相比较，节约了材料，减轻了重量。

根据不同结构的轮盘31，与轮滑环32（两个内圆为内齿圈的圆环形侧板和一个圆环形滑块构成）组成三种不同轮盘31结构的爬楼梯轮子，如图4所示。

为了更好地对轮滑环32导向，可在轮盘31上与两个圆环形侧板相适配的位置设置周向导向轮40，如图5所示。

2、爬楼梯轮子的轮滑环32由两个内圆为内齿圈的圆环形侧板33和滑轮35构成。

作为本实用新型的爬楼梯轮子的一种改进，其结构如图6、图7所示。该爬楼梯轮子的轮滑环32是由两个对称的内圆为内齿圈的圆环形侧板33，至少六个滑轮35组成的刚体，本实用新型优选8个滑轮35；滑轮35的宽度略大于轮盘31对应处的厚度2mm；两个圆环形侧板33上均布有8个滑轮35的轴孔，每个滑轮35均匀地固连在两个圆环形侧板33靠其外圆之间，构成轮滑环32刚体；所有滑轮35的外公切圆的直径与轮盘31的直径相等，并且轮盘31的半径大于圆环形侧板33的内圆半径，而所有滑轮35的内公切圆的直径小于或等于圆环形侧板33的外圆直径，不改变轮滑环32的圆形外边缘；轮滑环32套在轮盘31之上，滑轮35与轮盘31圆面相接触，轮滑环32上两个圆环形侧板33的内侧面与轮盘31的两面相适配。

在装配该爬楼梯轮子时，在一个圆环形侧板33的中央放上轮盘31，再将每个滑轮35放在圆环形侧板33上的各个滑轮轴孔处，并与轮盘31外圆面接触，然后将另一个圆环形侧板33盖上，每根轴穿过一个圆环形侧板33、一个滑轮35、再一个圆环形侧板33，紧固每根轴上的螺母，使每个滑轮35固连在两个圆环形侧板33之间，构成轮滑环32刚体，并且轮滑环32套在轮盘31之上。轮滑环32与轮盘31能相对作顺、逆时针转动。

同样，这种结构的爬楼梯轮子，也因改进的轮滑环32（两个对称的内圆为内齿圈的圆环形侧板33，多个滑轮35组成）与三种不同轮盘31结构相组合形成三种不同的爬楼梯轮子形式，如图8所示。

3、爬楼梯轮子的轮盘31的圆面与轮滑环32（圆环形侧板33的内圆为内齿圈）的圆环形滑块34的内圆面之间装有圆柱滚珠36。

作为本实用新型的爬楼梯轮子的另一种改进，其结构如图9所示。爬楼梯轮子的轮盘31的圆面与轮滑环32的圆环形滑块34的内圆面之间均匀装有多个圆柱滚珠36和滚珠保持架，圆柱滚珠36的材料可以是金属，也可以是工程材料，本实用新型优选强度高，耐磨损，自润滑且质量轻的工程塑料制造的圆柱滚珠36；轮盘31外边缘为封闭的圆形结构；所有圆柱滚珠36的外公切圆直径与轮盘31直径相等，并且轮盘31的半径大于圆环形侧板33的内圆半径，而所有圆柱滚珠36的内公切圆的直径与圆环形滑块34内圆直径相等；轮滑环32套在轮盘31之上，圆柱滚珠36的外公切圆与轮盘31圆相适配，圆柱滚珠36与轮盘31圆面相接触，圆柱滚珠36的内公切圆与圆环形滑块34的内圆相适配，圆柱滚珠36与圆环形滑块34的内圆面相接触；轮滑环32上两个圆环形侧板33的内侧面与轮盘31的两面相适配。

在装配该爬楼梯轮子时，在一个圆环形侧板33的中央放上轮盘31，再将保持架上填满圆柱滚珠36的滚珠盘套在轮盘31外，圆柱滚珠36与轮盘31的外圆面相接触，又将圆环形滑块34套在填满圆柱滚珠36的滚珠盘外，圆环形滑块34的内圆面与圆柱滚珠36接触，调整圆环形滑块34位置，使圆环形滑块34的外圆与圆环形侧板33的外圆共圆，然后将另一个圆环形侧板33盖上，紧固每个螺栓使圆环形滑块34固连在两个圆环形侧板33之间，构成轮滑环32刚体；这样轮盘31就套在轮滑环32内，当然圆柱滚珠36也套在轮滑环32内，从而组成爬楼梯轮子。轮滑环32与轮盘31能相对作顺、逆时针转动。

显然，只有两种轮盘31结构满足这种爬楼梯轮子的需要，而部分圆环形的轮盘31是不能组成这种爬楼梯轮子的，因为部分圆环形没有封闭的圆，不能支撑圆柱滚珠36。另外一种形式的爬楼梯轮子的外形与本部分的第1部分所述爬楼梯轮子外形完全一样，故省略附图。

4、爬楼梯轮子的轮滑环32由两个内外圆均为光圆的圆环形侧板33和滑轮35构成，并且在一个圆环形侧板33中央的外侧固连一个传动端盖37。

作为本实用新型的爬楼梯轮子的再一种改进，爬楼梯轮子上组成轮滑环32的圆环形侧板33的投影为内外两个同心圆，内外圆均为光圆；轮盘31为中心处有孔的圆形，或为半圆孔的圆形，或为部分圆环形结构；并在其中一个圆环形侧板33中央的外侧固连一个传动端盖37，该传动端盖37的中心有一花键通孔；传动端盖37的花键通孔中心与圆环形侧板33的圆心重合；图10为一个圆环形侧板33中央的外侧固连一个传动端盖37的轮滑环32结构示意。

图11为由两个内外圆均为光圆的圆环形侧板33和一个圆环形滑块构34成的轮滑环32，并且一个圆环形侧板33中央外侧固连一个传动端盖37，与轮盘31组成的爬楼梯轮子的结构示意图。

图12为由两个内外圆均为光圆的圆环形侧板33和多个滑轮35构成的轮滑环32，并且一个圆环形侧板33中央外侧固连一个传动端盖37，与半圆孔圆形的轮盘31组成的爬楼梯轮子的结构示意图。

这种爬楼梯轮子实际上是内圆为内齿圈的圆环形侧板构成的爬楼梯轮子的一个圆环形侧板上的内齿圈半径缩小的结果，只是考虑到安装的方便，在外固连一个传动端盖37而保持原有结构；否则固定轮盘31的螺栓必须选择沉孔安装，而且爬楼梯轮子的组装还必须在轮椅车架上进行，增加了爬楼梯轮子组装的难度。

同样，因满足这种结构的轮盘31可以是中心处有孔的圆形，或是半圆孔的圆形，或是部分圆环的三种结构，所以也有这三种轮盘31组合的三种形式的爬楼梯轮子，只是本说明省略了部分结构附图。

5、爬楼梯轮子的轮滑环外边缘设置有充气轮胎。

在爬楼梯轮子的轮滑环32外边缘装配充气轮胎38，可有效减小震动。

二、本实用新型电动爬楼梯轮椅

1、采用内圆为内齿圈的圆环形侧板33的爬楼梯轮子的电动爬楼梯轮椅。

图13为本实用新型电动爬楼梯轮椅的结构示意，其爬楼梯轮子采用了内圆为内齿圈的圆环形侧板33。本实用新型选用普通轮椅为基础，在其上设置爬楼梯装置，爬楼梯装置包括爬楼梯轮子，电动驱动装置；用爬楼梯轮子取代安装在侧面架后部的大车轮，将爬楼梯轮子的轮盘31固连在轮椅侧面架外侧的后部，使轮盘31与轮椅侧面架为同一刚体；爬楼梯轮子的运动平面与轮椅架的侧面架平行，爬楼梯轮子的轮滑环32转动顺畅；轮盘31的圆心的安装高度高于拟攀爬最高梯步的高度，本实用新型电动爬楼梯轮椅优选拟攀爬最高梯步的高度为200mm（根据建筑规范，一般楼梯的高度不大于175mm，深度不小于260mm），因而选此数据可保证能攀爬绝大多数的楼梯。轮盘31安装要满足轮椅在直线行走和爬楼梯时对整个车体的支撑和对轮滑环32的导向，也就是在爬楼梯轮子的下半圆至少有一多半有轮盘31的实体，本实用新型采用的轮盘31（半圆孔圆形的轮盘，或部分圆环形的轮盘）几乎是半个圆的实体。

电动驱动装置主要有电机42，齿轮41，控制装置。齿轮41的安装位置可以在圆环形侧板33的内齿圈的内侧任意处，只要保证正常啮合，本实用新型优选在内齿圈的下半圆范围内，而电机42固连在相应的轮椅侧面架上。在轮盘31上靠近圆环形侧板33的内齿圈径向内侧开一通孔，选取齿轮41为双联齿轮，齿轮41的轴穿过该通孔，使双联齿轮41与两个圆环形侧板33上的内齿圈啮合；其实，也可选一个圆环形侧板33上的内圆为内齿圈，而另一个圆环形侧板33上的内圆为光圆，即只用一个齿轮41与一个内齿圈啮合，这样一方面结构更简单，特别是齿轮41轴的远端轴承座结构简单，安装更方便，另一方面此内齿圈靠轮椅侧面架，外侧的圆环形侧板33无内齿圈，使用更安全，可省齿圈防护罩；尽管这种选择在实际应用中更有益，但为了便于本实用新型方案的表述，仍选择了双联齿轮41与两个圆环形侧板33上的内齿圈啮合的方案。电机42固定连接在轮椅侧面架的相应位置上，保证正常驱动齿轮41（图示的齿轮与内齿圈的齿模数未按需求选取，仅示意而已，余同）。电机42驱动齿轮41时，电机42正、反转动带动齿轮41相应转动，从而驱动轮滑环32相对轮盘31作相对应的转动；电机42驱动齿轮41顺时针转动时使轮滑环32相对轮盘31顺时针转动，可视为轮盘31相对轮滑环32逆时针转动；齿轮41逆时针转动时使轮滑环32相对轮盘31逆时针转动，也是轮盘31相对轮滑环32顺时针转动。本实用新型的控制装置可在传统电动轮椅所用的普通控制器上改装，增设上下楼梯模式，只需与低速控制绑定即可。

图14为采用半圆孔圆形的轮盘或为部分圆环形的轮盘并固定连接在轮椅架上的爬楼梯轮子的电动爬楼梯轮椅结构示意。显示圆环形侧板33的内圆为内齿圈的爬楼梯轮子，无论轮盘31结构如何，只要将轮盘31固定连接在侧面车架上，均构成上述电动爬楼梯轮椅。

2、采用内外圆均为光圆的圆环形侧板33且一个圆环形侧板33上固连一个传动端盖37的爬楼梯轮子的电动爬楼梯轮椅。

作为本实用新型电动爬楼梯轮椅的一种改进，采用了两个内外圆均为光圆的圆环形侧板33且一个圆环形侧板33上固连一个传动端盖37的爬楼梯轮子，如图15所示。组成轮滑环32的圆环形侧板33的投影为内外两个同心圆，内外圆均为光圆；并在其中一个圆环形侧板33的外侧固连一个传动端盖37，该传动端盖37的中心有一花键通孔；传动端盖37的花键通孔中心与圆环形侧板33的圆心重合。

图16为采用半圆孔圆形的轮盘31或为部分圆环形的轮盘31并固定连接在轮椅侧面架上的爬楼梯轮子(圆环形侧板的内外圆均为光圆)的电动爬楼梯轮椅结构和在此基础上一个圆环形侧板33中央外侧固连一个传动端盖37的电动爬楼梯轮椅的结构示意。这实际是此种爬楼梯轮子在电动爬楼梯轮椅上的安装示意，首先将制作好而未装传动端盖37的爬楼梯轮子安装在电动爬楼梯轮椅上，把轮盘31固定连接到侧面架后部的外侧，使轮盘31与轮椅侧面架构成同一刚体；再将一个传动端盖37与外侧的圆环形侧板33固连，传动端盖37的花键孔中心与圆环形侧板33的圆心重合。适合这种爬楼梯轮子的所有轮盘31，其中心位置均无实体，满足花键轴43的工作和安装要求。

而本方案的电动驱动装置包括电机42，花键轴43，控制装置；花键轴43从爬楼梯轮子的中心穿过两个圆环形侧板33和轮盘31，花键轴43的轴心与圆环形侧板33的圆心、传动端盖37的花键孔中心重合，共轴线。花键轴43与传动端盖37的花键孔相适配，为间隙配合，在花键轴43与花键孔相配的轴向两端可设轴向定位轴承，选用止推轴承，以利于传动端盖37的定位和转动。并且花键轴43不承担径向载荷，只传递扭矩。电机42固定连接在电动爬楼梯轮椅的侧面架的相应位置上，与侧面架为同一刚体。电机42驱动花键轴43顺、逆时针转动，从而带动传动端盖37顺、逆时针转动，进而带动轮滑环32相对轮盘31顺、逆时针转动。

3、本实用新型电动爬楼梯轮椅的直线行走和爬楼梯过程。

本实用新型电动爬楼梯轮椅的直线行走，利用电机42带动齿轮41转动，或带动花键轴43转动，驱动轮滑环32转动，轮滑环32在地面上滚动，从而实现本实用新型电动爬楼梯轮椅的直线行走功能。

在进行直线行走时，需将设在电动爬楼梯轮椅的尾部的防倾翻滚轮放下，保证行走安全。而在爬楼梯时，需将防倾翻滚轮折叠收起。

电动爬楼梯轮椅在上下楼时整个车体需绕爬楼梯轮子中心旋转一个角度，重心后移，使电动爬楼梯轮椅与水平面的夹角为上下楼梯的角度。并在控制装置中设置上楼模式和下楼模式，实际是低速控制模式。在电机42的作用下实现爬楼梯功能。

本实用新型电动爬楼梯轮椅既可以直线行走又能爬楼梯，并且是只用爬楼梯轮子而无附加装置实现的，结构特别简单实用。

A、采用内圆为内齿圈的圆环形侧板33的爬楼梯轮子的电动爬楼梯轮椅爬楼梯过程。

图17—图20为本实用新型电动爬楼梯轮椅的上楼过程示意。在控制装置开启上楼模式，电动爬楼梯轮椅的把手在前而爬楼梯轮子在后，电动爬楼梯轮椅倒着走。当本实用新型电动爬楼梯轮椅的爬楼梯轮子的轮滑环32刚好与楼梯梯步相接触，轮滑环32的圆心在此梯步高度之上，该梯步的交点与低于圆心的轮滑环32的一点相接触，此时整个电动爬楼梯轮椅的支撑为前一个楼梯梯步的水平面，如图17所示。电机42带动齿轮41顺时针转动，齿轮41在圆环形侧板33的内齿圈上滚动，使轮盘31相对轮滑环32作逆时针转动，同时整个电动爬楼梯轮椅要绕楼梯梯步的交点作顺时针转动，正因为如此电动爬楼梯轮椅的支撑体就由前一个楼梯梯步的水平面转移为楼梯梯步的交点，即整个电动爬楼梯轮椅的支撑变为正在被攀爬的该楼梯梯步的交点，该点就是整个电动爬楼梯轮椅的支撑点，与其接触的轮滑环32上的对应点是被支撑点，该被支撑点在上楼过程中始终保持不变，轮滑环32只绕支撑点转动而不绕自已的圆心转动。在电机42通过齿轮41输出的驱动力的作用下轮盘31将绕轮滑环32的圆心作逆时针转动，带动电动爬楼梯轮椅车体绕轮滑环32的圆心逆时针转动，同时由于操作人的高度不变，因而在上楼过程中把手的高度基本不变，所以整个电动爬楼梯轮椅要绕楼梯梯步的交点（支撑点）作顺时针转动，其运动合成的结果是电动爬楼梯轮椅车体作斜向上升运动，使电动爬楼梯轮椅上升，相当于在斜面上向上滑动，这个“斜面”就是轮滑环32，犹如自带了一个能在其上滑动的“斜面”，所以轮滑环32既起了支撑电动爬楼梯轮椅车体的作用，在上楼过程中始终支撑着电动爬楼梯轮椅车体，又起了对电动爬楼梯轮椅车体绕轮滑环32的圆心转动的导向作用；在此过程中，被支撑点在轮滑环32上的相对位置不变是实现这一功能的原因，如图18所示。为了说明运动过程，制作了图19形象示意该过程，该图所示为从图17位置运动到图18位置的运动模型示意，先是在图17位置电机42通过齿轮41输出的驱动力的作用下电动爬楼梯轮椅车体绕轮滑环32的圆心逆时针转动（如图19的左图所示），同时由于操作人的高度不变，所以整个电动爬楼梯轮椅要绕楼梯梯步的交点（支撑点）作顺时针转动（如图19的右图所示）；实际运动中不会象图19显示的那样夸张，两点间的变化微小，是一个微小而连续的过程，其运动合成的结果是电动爬楼梯轮椅车体作斜向上升运动，使电动爬楼梯轮椅上升，相当于在斜面上向上滑动，图19仅是为了说明问题而选择了变化较大的两点来表达，这两点实际上是无数多个微小连续变化的积累结果。直到爬楼梯轮子刚好与该梯步的水平线相切，或轮滑环32又与上边一个楼梯梯步的交点相接触，被支撑点在轮滑环32上的相对位置才会改变，电动爬楼梯轮椅爬上该楼梯梯步，至此完成一个梯步的爬升，如图20所示。如此反复完成整个爬楼梯工作。在实际中可加长电动爬楼梯轮椅把手，操作更方便。

图21—图23为本实用新型电动爬楼梯轮椅的下楼过程示意，在控制装置开启下楼模式，在此过程中，电动爬楼梯轮椅的爬楼梯轮子在前而把手在后，电动爬楼梯轮椅正向前行。图21所示电动爬楼梯轮椅下楼的开始状态，爬楼梯轮子的过圆心的垂直平面刚好与楼梯梯步的立面重合，电动爬楼梯轮椅的支撑点为该梯步的交点，而爬楼梯轮子的轮滑环32上与之对应的点为被支撑点，下楼过程该被支撑点在轮滑环32的相对位置中始终保持不变，轮滑环32只绕支撑点转动而不绕自已的圆心转动；在电机42带动齿轮41逆时针转动作用下，齿轮41在圆环形侧板33的内齿圈上滚动，使轮盘31绕轮滑环32的圆心作顺时针转动，使电动爬楼梯轮椅车体绕轮滑环32的圆心顺时针转动，同时由于手把的高度在此过程中几乎不变，整个电动爬楼梯轮椅要绕楼梯梯步的交点（支撑点）作逆时针转动，其运动的合成使电动爬楼梯轮椅车体作斜向下行运动，相当于在斜面上向下滑动，在此过程中轮滑环32始终支撑着电动爬楼梯轮椅车体，使电动爬楼梯轮椅车体绕轮滑环32的圆心转动，如图22所示；直到爬楼梯轮子下降到与下一个梯步的平面接触，如图23所示，至此电动爬楼梯轮椅下完该楼梯梯步，完成一个梯步的下降。如此反复完成整个下楼过程。

B、采用内外圆均为光圆的圆环形侧板33且一个圆环形侧板33上固连一个传动端盖37的爬楼梯轮子的电动爬楼梯轮椅爬楼梯过程。

上楼梯过程：

在本实用新型电动爬楼梯轮椅的控制装置开启上楼模式，电动爬楼梯轮椅的把手在前而爬楼梯轮子在后，电动爬楼梯轮椅倒着走。当本实用新型电动爬楼梯轮椅的爬楼梯轮子的轮滑环32刚好与楼梯梯步相接触，轮滑环32的圆心在此梯步高度之上，该梯步的交点与低于圆心的轮滑环32的一点相接触，此时整个电动爬楼梯轮椅的支撑为前一个楼梯梯步的水平面。电机42欲带动花键轴43顺时针转动，花键轴43又通过与之适配的花键孔欲带动传动端盖37顺时针转动，进而欲带动轮滑环32顺时针转动，但是，由于轮滑环32与梯步相接触只绕交点（支撑点）转动而不绕自已的圆心转动，故使传动端盖37也不能转动，当然花键轴43也就不能转动，可是，在电机42的带动下轮滑环32与轮盘31之间的相对运动仍然存在，并不因轮滑环32不绕自已的圆心转动而消失，因而只能是轮盘31绕轮滑环32的圆心（也是花键轴43的轴心）相对轮滑环32作逆时针转动，当然电动爬楼梯轮椅车体也绕轮滑环32的圆心（也是花键轴43的轴心）作逆时针转动，同时整个电动爬楼梯轮椅要绕楼梯梯步的交点（支撑点）作顺时针转动；整个电动爬楼梯轮椅的支撑变为正在被攀爬的该楼梯梯步的交点，该点就是整个电动爬楼梯轮椅的支撑点，与其接触的轮滑环32上的对应点是被支撑点，该被支撑点上楼过程中始终保持不变，其运动合成的结果是电动爬楼梯轮椅车体作斜向上升运动，使电动爬楼梯轮椅上升，相当于在斜面上向上滑动，在此过程中轮滑环32始终支撑着电动爬楼梯轮椅车体，使电动爬楼梯轮椅车体绕轮滑环32的圆心转动，直到爬上该梯步。如此反复完成上楼梯过程。图24是电动爬楼梯轮椅上楼梯至某一位置的示意。

下楼梯过程：

在本实用新型电动爬楼梯轮椅的控制装置开启下楼模式，电动爬楼梯轮椅的把手在后而爬楼梯轮子在前后，电动爬楼梯轮椅正向前行。当电动爬楼梯轮椅下楼的开始状态时，爬楼梯轮子的过圆心的垂直平面刚好与楼梯梯步的立面重合，电动爬楼梯轮椅的支撑点为该梯步的交点，而爬楼梯轮子的轮滑环32上与之对应的点为被支撑点，该被支撑点在下楼过程中始终保持不变；电机42欲带动花键轴43逆时针转动，而轮滑环32只绕支撑点转动而不绕自已的圆心转动，从而传动端盖37也不能绕轮滑环32的圆心（也是花键轴43的轴心）转动，当然花键轴43也就不转动，同理，在电机42的带动下轮滑环32与轮盘31之间的相对运动仍然存在，因而只能是轮盘31绕轮滑环32的圆心相对轮滑环32作顺时针转动，当然电动爬楼梯轮椅车体也绕轮滑环32的圆心作顺时针转动，同时整个电动爬楼梯轮椅要绕楼梯梯步的交点（支撑点）作逆时针转动，其运动合成使电动爬楼梯轮椅车体作斜向下行运动；在此过程中轮滑环32始终支撑着电动爬楼梯轮椅车体，使电动爬楼梯轮椅车体绕轮滑环32的圆心转动，直到爬楼梯轮子下降到与下一个梯步的平面接触，至此电动爬楼梯轮椅下完该楼梯梯步，完成一个梯步的下降。如此反复完成整个下楼过程。图24也可视为电动爬楼梯轮椅下楼梯至某一位置的示意。

该电动爬楼梯轮椅省去了内齿圈，结构更紧凑，使用时不需防护罩，制造成本低，是一种优选方案。

本文已对本实用新型作了充分描述，在不背离本文提出的实用新型精神和范围情况下，可对本实用新型作一些修改和改进，这对一个具有普通技术水平的人来说是显而易见的，但均落入本实用新型保护范围。

Claims (5)

1.一种电动爬楼梯轮椅，包括轮椅架，车轮，刹车装置，及座靠；车轮有两个大车轮和两个小车轮，轮椅架包括两个相互平行的侧面架，每个侧面架上各安装有一个大车轮和一个小车轮，大车轮与侧面架平行，座靠用柔性的织物绷在轮椅架上形成；其特征在于：电动爬楼梯轮椅设置有爬楼梯装置，该装置包括爬楼梯轮子，电动驱动装置；爬楼梯轮子是轮椅的大车轮，包括轮盘(31)，轮滑环（32）；爬楼梯轮子上的诸圆为同心圆；轮盘(31)为圆形，或为半圆孔的圆形，或为部分圆环形结构；轮滑环（32）是由两个对称的圆环形侧板（33），一个圆环形滑块（34）组成的刚体；圆环形侧板（33）投影为内外两个同心圆，内圆是内齿圈；轮滑环（32）的投影与圆环形侧板（33）的投影相同；圆环形滑块（34）也为两个同心圆，其外圆的直径与圆环形侧板（33）的外圆直径相等，其内圆的直径比轮盘(31)的直径大，并且轮盘(31)的半径大于圆环形侧板（33）的内圆半径；圆环形滑块（34）的厚度大于轮盘(31)对应处的厚度；圆环形滑块（34）固连在两个圆环形侧板（33）之间，圆环形滑块（34）的外圆与圆环形侧板（33）的外圆共圆面，构成轮滑环（32）刚体；轮滑环（32）的任一径向截面为“U”形，而“U”形的底边为圆环形滑块（34），两个侧边为两个圆环形侧板（33），形成一个环形槽；轮滑环（32）套在轮盘(31)之上，部分轮盘(31)位于环形槽内，圆环形滑块（34）的内圆与轮盘(31)的外圆相适配，部分圆环形滑块（34）的内圆面与轮盘(31)的外圆面相接触，轮滑环（32）上两个圆环形侧板（33）的内侧面与轮盘(31)的两面相适配；轮滑环（32）与轮盘(31)能相对作顺、逆时针转动；

爬楼梯轮子的轮盘(31)固连在轮椅侧面架外侧的后部，轮盘(31)与侧面架为同一刚体；爬楼梯轮子的运动平面与轮椅架的侧面架平行，爬楼梯轮子的轮滑环（32）的圆心高度高于拟攀爬最高梯步的高度；轮盘(31)结构满足电动爬楼梯轮椅行走和爬楼梯工作时对整体的支撑；

电动驱动装置包括电机（42），齿轮（41），控制装置；电机（42）固定连接在爬楼梯轮椅的侧面架上，与轮椅侧面架为同一刚体，齿轮（41）与圆环形侧板（33）的内齿圈啮合，电机（42）正反转动带动齿轮（41）相应转动，从而驱动爬楼梯轮子的轮滑环（32）相对轮盘(31)作顺、逆时针转动。

2.根据权利要求1所述电动爬楼梯轮椅，其特征在于：爬楼梯轮子上组成轮滑环（32）的圆环形侧板（33）的投影为内外两个同心圆，内外圆均为光圆；轮盘(31)为中心处有孔的圆形，或为半圆孔的圆形，或为部分圆环形结构；并在其中一个圆环形侧板（33）的外侧固连一个传动端盖（37），该传动端盖（37）的中心有一花键通孔；传动端盖（37）的花键通孔中心与圆环形侧板（33）的圆心重合；

电动驱动装置包括电机（42），花键轴（43），控制装置；电机（42）固定连接在爬楼梯轮椅的侧面架上，与轮椅侧面架为同一刚体，花键轴（43）与传动端盖（37）的花键通孔相适配，花键轴（43）只传递扭矩；电机（42）正反转动带动花键轴（43）相应转动，从而驱动爬楼梯轮子的轮滑环（32）相对轮盘(31)作顺、逆时针转动；

3.根据权利要求1或权利要求2所述电动爬楼梯轮椅，其特征在于：爬楼梯轮子的轮滑环（32）是由两个对称的圆环形侧板（33），至少六个滑轮（35）组成的刚体；滑轮（35）的宽度大于轮盘(31)对应处的厚度；每个滑轮（35）均匀地固连在两个圆环形侧板（33）靠其外圆之间，构成轮滑环（32）刚体；所有滑轮（35）的外公切圆的直径与轮盘(31)的直径相等，并且轮盘(31)的半径大于圆环形侧板（33）的内圆半径，而所有滑轮（35）的内公切圆的直径小于或等于圆环形侧板（33）的外圆直径；轮滑环（32）套在轮盘(31)之上，滑轮（35）与轮盘(31)圆面相接触，轮滑环（32）上两个圆环形侧板（33）的内侧面与轮盘(31)的两面相适配；轮滑环（32）与轮盘(31)能相对作顺、逆时针转动。

4.根据权利要求1或权利要求2所述电动爬楼梯轮椅，其特征在于：爬楼梯轮子的轮盘(31)的圆面与轮滑环（32）的圆环形滑块（34）的内圆面之间均匀装有多个圆柱滚珠（36）和滚珠保持架；轮盘(31)外边缘为封闭的圆形结构；所有圆柱滚珠（36）的外公切圆直径与轮盘(31)直径相等，并且轮盘(31)的半径大于圆环形侧板（33）的内圆半径，而所有圆柱滚珠（36）的内公切圆的直径与圆环形滑块（34）内圆直径相等；轮滑环（32）套在轮盘(31)之上，圆柱滚珠（36）的外公切圆与轮盘(31)圆相适配，圆柱滚珠（36）与轮盘(31)圆面相接触，圆柱滚珠（36）的内公切圆与圆环形滑块（34）的内圆相适配，圆柱滚珠（36）与圆环形滑块（34）的内圆面相接触；轮滑环（32）上两个圆环形侧板（33）的内侧面与轮盘(31)的两面相适配；轮滑环（32）与轮盘(31)能相对作顺、逆时针转动。

5.根据权利要求1或权利要求2所述电动爬楼梯轮椅，其特征在于：爬楼梯轮子的轮滑环（32）外边缘设置有充气轮胎（38）。