CN215171987U - 一种齿轮传动机构及应用其的轮椅 - Google Patents

Abstract

一种齿轮传动机构及应用其的轮椅，包括滑轨和镂空滑框，所述滑轨可自镂空滑框中穿过，所述滑轨上沿长度方向布置有前限位块和后限位块，所述前限位块和后限位块之间设置有齿轮，所述前限位块和后限位块一侧连接有齿轮固定块，所述齿轮固定块中穿有传动轴，将所述齿轮与伺服电机连接在一起，所述镂空滑框中间为空，用于放置滑轨，所述镂空滑框内侧顶面设有齿条，所述齿条与齿轮啮合在一起。本齿轮传动机构，结构简单，成本低，同时提升了传动机构的自动化程度，大大提高了传动的稳定性、便捷性和精确度，同时延长了传动机构的使用寿命，更易于意外损坏后的维修。

Description

一种齿轮传动机构及应用其的轮椅

技术领域

本实用新型涉及齿轮传动技术领域，具体涉及一种齿轮传动机构及应用其的轮椅。

背景技术

齿轮是一种常见的用于传动的机构，目前90％以上的机械传动使用的齿轮传动，是齿轮机械接触啮合的传动。具有传动效率高、转矩密度大等优点。轮椅上也多采用齿轮机构来传动。虽然经过长时间的齿轮技术参数的优化，机械齿轮以及运用机械齿轮进行传动已经非常成熟。但这种机械传动依然存在振动、噪声、磨损、发热，以及润滑油易吸入粉尘等问题，需要长期维护和保养，才能使齿轮固定连接，稳定传动。同时如果轮椅上的齿条直接地来回移动，容易造成重心不稳致使轮椅翻倒，加重了安全隐患。

随着机械工程技术的发展，人们对传动系统的要求也越来越高。现有技术中，通过采取选用高性能材料、对齿轮进行精密加工完成对齿轮的修形，以及通过改变齿条表面的结构来提高稳定性，使齿轮机械的传动性能有了很大的提高，但是依旧存在一些不足。中国发明专利文献CN 105321222 A提供了一种传动齿轮结构，它包括机座和转轴，转轴的一端设置为连接杆；转轴的一端套设有第一传动齿轮，转轴的另一端设有第二传动齿轮和第三传动齿轮；第二传动齿轮上开设有与连接杆直径大小相同的穿孔，第二传动齿轮通过穿孔套设在连接杆上；第三传动齿轮上设置有凸块，凸块上开设有与连接杆直径大小相同限位腔；第三传动齿轮通过限位腔与连接杆的端面连接。这一发明能够减少外部干扰，使传动比较稳定。

但是，该技术方案仍然存在不足，通过凸块和限位腔限制传动终止，不够敏锐的同时也增大了摩擦，长期以此连接，极有可能出现限位不准，传动不稳定的特点。

此外，关于轮椅因重心不稳造成的事故层出不穷，而当前的齿条传动机构又无法既稳定又灵敏还能调节重心、保持平衡，因此研究一种可应用于轮椅上的新型齿轮传动机构的技术方案意义重大。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种齿轮传动机构，结构简单，成本低，同时提升了传动机构的自动化程度，大大提高了传动的稳定性、便捷性和精确度，同时延长了传动机构的使用寿命，更易于意外损坏后的维修。

本实用新型技术方案如下：

一种齿轮传动机构，包括滑轨和镂空滑框，所述滑轨可自镂空滑框中穿过，所述滑轨上沿长度方向布置有前限位块和后限位块，所述前限位块和后限位块之间设置有齿轮，所述前限位块和后限位块一侧连接有齿轮固定块，所述齿轮固定块中穿有传动轴，将所述齿轮与伺服电机连接在一起，所述镂空滑框中间为空，用于放置滑轨，所述镂空滑框内侧顶面设有齿条，所述齿条与齿轮啮合在一起。通过伺服电机控制齿轮转动，齿轮转动驱动齿条滑动，继而实现镂空滑框沿滑轨方向移动，自动化程度高，且稳定性好。

进一步的，所述镂空滑框沿长度方向的前后两端分别设有前封口和后封口，所述前封口和后封口的开口尺寸能够容纳滑轨穿过。

优选的，所述前封口和后封口的开口尺寸相同，所述前限位块和后限位块的尺寸也相同，便于加工制作。

进一步的，所述前限位块和后限位块外侧朝向封口一端均设有压力传感器，且所述压力传感器高度高于前封口和后封口的最高点。当镂空滑框前封口到达前限位块处时，压力传感器会产生感应，伺服电机停止运行，齿轮停止传动。

如上所述的齿轮传动机构，所述镂空滑框至少在朝向伺服电机一侧设有开槽，便于传动轴伸出。

如上所述的齿轮传动机构，所述前限位块、后限位块和齿轮固定块结构均为L型，底部朝外设置，并分别通过螺栓固定在滑轨上。所述齿轮固定块的方向与滑轨方向平行。

进一步的，所述滑轨形状为工字型，上部横块宽度小于下部横块宽度，上部横块及竖筋插入镂空滑框内，所述镂空滑框在滑轨下部横块上方滑动。

一种轮椅，应用上述齿轮传动机构，包括轮椅底座，所述轮椅底座位于车轮上部，包括底座上层和底座下层，所述齿轮传动机构的镂空滑框与底座上层连接，滑轨与底座下层连接。通过伺服电机驱动齿轮转动，可使轮椅底座上层相对底座下层滑动。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型齿轮传动机构，通过结合齿轮齿条传动、压力传感器以及限位块，结构简单，成本低，同时提升了传动机构的自动化程度，大大提高了传动的稳定性、便捷性和精确度，同时延长了传动机构的使用寿命，更易于意外损坏后的维修。

2、本实用新型齿轮传动机构，通过工字型滑轨和特制镂空滑框连接传动，性能优异，很好地将滑框固定在了工字形滑轨上，并可应用于轮椅中，将轮椅底座上层与下层很好的连接在一起，大大节省了传动机构的空间占位，同时使轮椅可以通过底座滑动进行重心调节，从而适应多种地形的行进。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。

在附图中：

图1为本实施例1中齿轮传动机构的结构示意图；

图2为本实施例1中滑轨上方限位块及齿轮固定块的安装示意图；

图3为本实施例2中应用了齿轮传动机构的轮椅的结构示意图；

图4为本实施例2中轮椅过台阶时前驱动轮先登上台阶的示意图；

图5为本实施例2中轮椅过台阶时齿轮传动机构驱动轮椅底座上层向前滑动的结构示意图；

图6为本实施例2中轮椅过台阶时后驱动轮登上台阶的示意图；

图7为本实施例2中轮椅过台阶时从动轮收缩状态图；

图8为本实施例2中轮椅完全上到台阶上的状态示意图；

图中各附图标记所代表的组件为：

1、滑轨，2、镂空滑框，3、前限位块，4、后限位块，5、螺栓，6、转子连接孔，7、齿轮固定块，8、齿轮，9、齿条，10、压力传感器，11、伺服电机，12、单片机，13、微型计算机，14、控制器，15、前封口，16、后封口，17、轮椅底座，1701、底座上层，1702、底座下层，18、轮椅退托，1801、蜗杆机构，1802、前驱动桥，1803、压力传感器，19、齿轮传动机构，20、人机交互面板，21、操纵杆，22、后驱动轮伸缩臂，2201、后驱动轮，23、从动轮伸缩臂，2301、从动轮，2302、超声波传感器，24、履带机构。

具体实施方式

下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。

本实用新型中提及的方位“前后”、“左右”等，仅用来表达相对的位置关系，而不受实际应用中任何具体方向参照的约束。

实施例

参见图1，图1是本实施例中齿轮传动机构的结构示意图，包括工字型滑轨1和镂空滑框2，所述滑轨1可自镂空滑框2中穿过，所述滑轨1上沿长度方向布置有前限位块3和后限位块4，所述前限位块3和后限位块4平行布置，且均垂直于滑轨1长度方向，在前限位块3和后限位块4之间设置有齿轮8，所述前限位块3和后限位块4一侧连接有齿轮固定块7，所述齿轮固定块7上部设有转子连接孔6，其中穿有传动轴，将所述齿轮8与镂空滑框2外侧的伺服电机11连接在一起，所述镂空滑框2中间为空，前后两侧和下部开口，用于放置滑轨1，所述镂空滑框2内侧中心位置的顶面设有齿条9，所述齿条9与齿轮8啮合在一起。通过伺服电机11控制齿轮8转动，齿轮8转动驱动齿条9滑动，继而实现镂空滑框2沿滑轨1方向移动，自动化程度高，且稳定性好。

进一步的，所述镂空滑框2沿长度方向的前后两端分别设有前封口15和后封口16，所述前封口15和后封口16的开口尺寸能够容纳滑轨1穿过。

优选的，所述前封口15和后封口16的开口尺寸相同，所述前限位块3和后限位块4的尺寸也相同，便于加工制作。

下面结合图2，所述前限位块3和后限位块4外侧朝向封口一端均设有压力传感器10，且所述压力传感器10高度高于前封口15和后封口16的最高点。当镂空滑框2前封口15到达前限位块3处时，压力传感器10会产生感应，伺服电机11停止运行，齿轮8停止传动。

在本实施例中，所述镂空滑框2在朝向伺服电机11一侧设有开槽，便于传动轴伸出与伺服电机11连接。

在本实施例中，所述前限位块3、后限位块4和齿轮固定块7结构均为L型，底部朝外设置，并分别通过螺栓5固定在滑轨1上，参见图2。所述齿轮固定块7的方向与滑轨1方向平行。

进一步的，工字型滑轨1的上部横块宽度小于下部横块宽度，上部横块及竖筋插入镂空滑框2内，所述镂空滑框2在滑轨1下部横块上方滑动。

在本实施例中，所述压力传感器10与PLC控制单元连接，所述PLC控制单元与伺服电机11相连，通过压力传感器10信号控制伺服电机11开启或关闭。

具体的，本实用新型齿轮传动机构的工作原理为：

当使用者启动伺服电机11的时候，齿轮8带动齿条9纵向向前传动，从而带动镂空滑框2在工字型滑轨1上纵向向前运动，当镂空滑框后封口16到达后限位块4处时，压力传感器10产生感应，伺服电机11停止运行齿轮8停止传动。

当使用者再一次启动伺服电机11的时候，齿轮8带动齿条9纵向向后传动，从而带动镂空滑框2在工字型滑轨1上纵向向后运动，当镂空滑框前封口15到达前限位块3处时，压力传感器10产生感应，伺服电机11停止运行，齿轮8停止传动。

实施例2

参见图3，本实施例中将实施例1的齿轮传动机构应用于轮椅中，所述轮椅包括轮椅底座17、车轮、扶手、靠背、操作杆及人机交互面板等常规设置，所述轮椅底座17位于车轮上部，包括底座上层1701和底座下层1702，所述齿轮传动机构的镂空滑框2与底座上层1701连接，滑轨1与底座下层1702连接。在底座下层1702上表面设有单片机12、微型计算机13和控制器14。所述微型计算机13通过单片机12与压力传感器10电性连接。所述微型计算机13与控制器14电性连接，所述控制器14与伺服电机11电性连接。通过控制伺服电机11驱动齿轮8转动，可使轮椅底座17上层相对底座下层1702前后滑动。

下面结合图4-图8来介绍轮椅如何利用齿轮传动机构19来登上台阶的。

参见图4，当乘坐者需要上台阶时，首先由轮椅从动轮伸缩臂23上的超声波传感器2302对台阶高度进行检测，随后控制轮椅腿托18角度变化，控制轮椅腿托18内的蜗杆机构1801自动伸缩至前驱动轮1802位于台阶上且着地。

参见图5，当前驱动轮处的压力传感器1803产生感应后，控制轮椅底座17上的齿轮传动机构19向前传动轮椅底座上层1701及其以上机构调节重心，防止轮椅因重心不稳而倾翻，随后后驱动轮伸缩臂22自动收缩至其底部的后驱动轮2201底部与台阶上表面平齐，然后由前驱动轮1802驱动轮椅行进。

参见图6和图7，当轮椅从动轮伸缩臂23底部的从动轮2301处的超声波传感器2302感应到台阶与从动轮2301距离足够小时，从动轮伸缩臂23自动收缩至从动轮2301底部与台阶上表面平齐，若乘坐者体重过轻担心轮椅向后倾翻，则可以控制轮椅底座上的履带机构24着落到台阶上，前驱动轮1802和后驱动轮2201驱动轮椅前进。

参见图8，随后轮椅行进至从动轮伸缩臂23底部的从动轮2301到达台阶上表面的时候，底座17上的齿轮传动机构19向后传动使底座上层1701及其以上机构恢复至原始状态，随后自动调节轮椅至适宜高度，从而实现上台阶功能。

类似地，下台阶时将轮椅各伸缩臂和轮椅腿托18的蜗杆机构1801收缩，然后依次伸长着地同时向前行进即可实现下台阶功能。

本实施例未提及的其他特征，均可与实施例1相同，不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或增减替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种齿轮传动机构，其特征在于，包括滑轨(1)和镂空滑框(2)，所述滑轨(1)可自镂空滑框(2)中穿过，所述滑轨(1)上沿长度方向布置有前限位块(3)和后限位块(4)，所述前限位块(3)和后限位块(4)之间设置有齿轮(8)，所述前限位块(3)和后限位块(4)一侧连接有齿轮固定块(7)，所述齿轮固定块(7)中穿有传动轴，将所述齿轮(8)与伺服电机(11)连接在一起，所述镂空滑框(2)中间为空，用于放置滑轨(1)，所述镂空滑框(2)内侧顶面设有齿条(9)，所述齿条(9)与齿轮(8)啮合在一起。

2.根据权利要求1所述的一种齿轮传动机构，其特征在于，所述镂空滑框(2)沿长度方向的前后两端分别设有前封口(15)和后封口(16)，所述前封口(15)和后封口(16)的开口尺寸能够容纳滑轨(1)穿过。

3.根据权利要求2所述的一种齿轮传动机构，其特征在于，所述前封口(15)和后封口(16)的开口尺寸相同。

4.根据权利要求3所述的一种齿轮传动机构，其特征在于，所述前限位块(3)和后限位块(4)的尺寸相同。

5.根据权利要求4所述的一种齿轮传动机构，其特征在于，所述前限位块(3)和后限位块(4)外侧朝向封口一端均设有压力传感器(10)。

6.根据权利要求5所述的一种齿轮传动机构，其特征在于，所述压力传感器(10)高度高于前封口(15)和后封口(16)的最高点。

7.根据权利要求1所述的一种齿轮传动机构，其特征在于，所述镂空滑框(2)至少在朝向伺服电机(11)一侧设有开槽。

8.根据权利要求1所述的一种齿轮传动机构，其特征在于，所述前限位块(3)、后限位块(4)和齿轮固定块(7)结构均为L型，底部通过螺栓(5)固定在滑轨(1)上。

9.根据权利要求1所述的一种齿轮传动机构，其特征在于，所述滑轨(1)形状为工字型，上部插入镂空滑框(2)内。

10.一种轮椅，应用权利要求1-9任一项所述的齿轮传动机构，其特征在于，包括轮椅底座(17)，所述轮椅底座(17)位于车轮上部，包括底座上层(1701)和底座下层(1702)，所述齿轮传动机构的镂空滑框(2)与底座上层(1701)连接，滑轨(1)与底座下层(1702)连接。

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