CN217593315U - 带自动对准轮的行走框架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带自动对准轮的行走框架，包括被配置为在使用者走过表面时向其提供支持的行走框架主体、以及与该行走框架主体耦合的至少一个旋转式脚轮。旋转式脚轮包括被配置为与上述表面接触并在使用者推动行走框架走过表面时旋转的轮、以及可相对于行走框架主体而旋转以改变该轮相对于该行走框架主体的取向、并允许使用者在上述表面上以不同方向使该行走框架转向的轮支架。该行走框架还包括对准机构，被配置为在该轮支架旋转时向其施加偏置力，以将该轮相对于该行走框架主体偏置至预定的取向，其中，施加在该轮支架上的偏置力随着该轮支架旋转为远离该预定的取向而减小。

Description

带自动对准轮的行走框架

技术领域

本实用新型涉及一种行走框架，用于在使用者行走于表面时为其提供支持。更具体地说，本实用新型涉及一种具有对准机构的行走框架，用于将行走框架的轮偏向至预定取向。

背景技术

行走框架是一种移动辅助工具，供那些力量或稳定性下降而影响到行走或站立的人使用。在使用时，使用者握住行走框架的把手，行走框架的腿部与地面接合，为使用者提供支撑。典型的行走框架在每个腿部的端部都设有脚部，通常是橡胶的，以提供对地面的摩擦抓力。然而，虽然在使用者静止时很有用，但这种行走框架在使用者行走变得不稳定，因为使用者在地面上行走时必须抬起行走框架。使用者需要搬运的框架的额外重量以及由此产生的重心转移对于力量或稳定性下降的人来说是有问题的，而且在某些情况下可能进一步加剧这些问题。

现代行走框架通常有一个或多个脚轮固定在一些腿部的端部(例如前腿部)。这些脚轮使使用者能够将行走框架推过地面，而无需抬起它。脚轮可以是旋转式或非旋转式脚轮。

旋转式脚轮有利地允许使用者在行走时改变方向，同时保持行走架在地面上。当使用者转向时，旋转式脚轮会旋转到所需的方向。然而，旋转式脚轮有不期望地改变方向的倾向，并且有时，旋转式脚轮在行走框架向前运动时会不期望地摆动。这降低了使用者行走时的稳定性。

相比之下，非旋转式脚轮不会不期望地改变方向或摆动。然而，当使用者试图改变方向时，非旋转式脚轮不能转向，这意味着当使用者转向时，行走框架必须在空中被拿起并旋转。这在摩擦力较大的地板材料、特别是地毯上可以观察到。与带脚部的行走框架类似，这导致使用者需要搬运额外的重量和使用者重心的转移，导致转向时稳定性降低。

本实用新型解决了行走框架的上述问题。更具体地说，与旋转式脚轮相比，本实用新型提供了更好的稳定性，而与非旋转式脚轮相比，提供了更好的流动性和稳定性，特别是在转向时。

实用新型内容

根据本实用新型的一个方面，提供了一种行走框架。

行走框架包括行走框架主体，被配置为在使用者走过表面时向其提供支持；和与行走框架主体耦合的至少一个旋转式脚轮。至少一个旋转式脚轮包括轮，被配置为与该表面接触并在使用者推动该行走框架穿过该表面时旋转的轮；以及可相对于该行走框架主体旋转的轮支架，以改变该轮相对于该行走框架主体的取向，并允许使用者在该表面上以不同方向使该行走框架转向。该行走框架进一步包括对准机构，被配置为在该轮支架旋转时向其施加偏置力，以将该轮相对于该行走框架主体偏置至预定的取向。施加在该轮支架上的偏置力随着该轮支架旋转远离该预定的取向而减小。

有利地，向轮支架施加偏置力提供了自动对准的轮。偏置力使得轮保持为朝向预定的取向，直至使用者希望改变方向。就是说，当处于预定的取向时，旋转式脚轮可以表现得像非旋转式脚轮。这就在使用者在表面上行走时，减少了在运动过程中轮的摇晃或晃动，因此当使用者在与预定的取向相对应的方向上行走时，进一步为使用者提高了行走框架的稳定性。预定的取向可以对应于行走框架处于向前移动的方向上时轮的方向。

有利的是，当轮支架旋转离开预定的取向时，偏置力减小，即使轮在预定的取向上能够提高稳定性，也能轻松改变方向。换句话说，在预定的取向时，稳定性得到改善，但当使用者希望改变方向时，一旦他们施加初始力来转动轮，偏置力就会减小，从而使使用者能够轻松地将行走框架转向。因此，所要求保护的配置在例如前进方向上提供了更好的稳定性，对改变方向的阻力很低，当使用者希望转向时，进一步提高了稳定性。

轮可以是行走框架中使用的传统轮。或者，轮的直径可以大于行走框架中使用的传统轮的直径。例如，轮的直径可以是125毫米(而不是行走框架中经常使用的100毫米直径)。有利的是，使用较大直径的轮可以提高行走框架的稳定性。轮可以围绕垂直于轮支架旋转轴线的轴线旋转。轮可以围绕相对于轮支架的水平轴线旋转。轮支架可以围绕相对于行走框架主体的竖直轴线旋转。

可选地，该对准机构被配置为在该轮支架的预定的旋转范围内向该轮支架施加所述偏置力。

有利的是，预定的旋转范围提供了取向范围，使用者可以将轮支架旋转到所述取向上，并且在所述取向上，轮支架将凭借偏置力旋转回到预定的取向。当轮支架在预定的旋转范围内时，这就提供了自动对准功能。预定的旋转范围可以以预定的取向为中心。也就是说，预定的旋转范围可以包括轮支架从预定的取向沿逆时针方向的预定角度位移，和/或轮支架从预定的取向沿顺时针方向的预定角度位移。沿逆时针和顺时针方向的预定角度位移可以是相等的。

可选的是，轮支架的预定旋转范围小于360度。

预定的旋转范围可以是任何适当的范围，从而如果行走框架无意中稍微偏离预定的取向转向，轮支架就会自动对准。例如，预定的旋转范围可以是5度或更少、10度或更少、20度或更少、45度或更少或90度或更少。

可选地，对准机构被配置为在预定的旋转范围之外不对轮支架施加偏置力。

有利的是，通过在预定的旋转范围内提供偏置力，但在预定的旋转范围外不提供偏置力，对准机构仅在行走框架稍微偏离预定的取向时提供自动对准的功能，而在更故意地改变方向时基本上不提供阻力。换句话说，如果使用者不小心稍微偏离了预定的取向，偏置力就会确保轮支架返回到预定的取向。然而，如果使用者打算改变方向，在改变方向的过程中，偏置力就不再存在。这允许使用者自由而轻松地改变方向，而不需要付出可观的努力去克服大的偏置力来维持轮的取向不同于预定的取向。当轮支架再回到预定的旋转范围时，偏置力又回到了轮支架上，使其对准预定的取向。

可选地，对准机构包括多个磁铁，多个磁铁被配置为提供偏置力以将轮支架偏压到预定的取向。

可以理解的是，可以选择磁铁的强度和/或数量，以提供适当的特性(例如偏置力的大小和/或预定的旋转范围的大小)。

可选的是，对准机构包括与行走框架主体耦合的第一磁铁和与轮支架相联并被配置为随之旋转的第二磁铁，其中，轮支架和行走框架主体之间的相对旋转导致偏置力被施加到轮支架上。

换句话说，当轮支架从预定的取向旋转离开时，第一磁铁和第二磁铁之间的磁力作用提供了偏置力。第一磁铁和第二磁铁被间隙分开，以方便第一磁铁和第二磁铁之间的相对运动。间隙的尺寸可以被选择来控制第一磁铁和第二磁铁之间的磁力作用。

第一磁铁和第二磁铁可被视为构成第一对磁铁。对准机构可以包括多对磁铁。每对磁铁的配置方式可以与第一磁铁和第二磁铁的配置方式相同。有利的是，设置更多对磁铁可以提供多个预定的取向，轮支架被偏置到这些预定的取向上。例如，两对磁铁的存在将提供两个预定的取向。这两对磁铁可以隔开180度的角度，从而提供隔开180度角度的预定的取向。还可以提供更多对磁铁，以进一步提供更多的预定的取向。一般来说，N对磁铁的存在可以用来提供N个预定的取向。

可选地，当轮支架处于预定的取向时，第一磁铁和第二磁铁的相异磁极是对准的。

在这种情况下，“对准”是指相异的两个磁极彼此相邻，并布置在平衡状态，从而第一和第二磁铁之间的磁力就不会导致轮支架从预定的取向的进一步移动。可选的是，当轮支架处于预定的方向时，第一和第二磁铁是同轴的。

可选地，当轮支架处于预定的取向时，第一磁铁和第二磁铁是同轴的。

第一和第二磁铁是同轴的，这意味着第一磁铁的磁轴与第二磁铁的磁轴平行并重合。磁铁的磁轴被定义为在磁铁的两极之间延伸的轴线。第一和第二磁铁可以沿行走框架的竖直轴线同轴。第一和第二磁铁可沿与轮支架的旋转轴线平行的轴线同轴，该轴线也可选地偏离该轴线。

可选地，第一磁铁和第二磁铁在偏离轮支架的旋转轴线的位置分别与行走框架主体和轮支架耦合。

第一和第二磁铁的磁轴可以与轮支架的旋转轴线平行，并相对于其偏移。

可选的是，行走框架包括多个旋转式脚轮。

例如，行走框架可以包括两个、四个或六个旋转式脚轮。

可选的是，行走框架主体包括前腿部和后腿部，其中，每个前腿部耦合有旋转式脚轮，每个后腿部耦合有用于在表面上滑动的低摩擦滑动件。

例如，行走框架主体可以包括两个前腿部，所述两个前腿部的每个前腿部上都耦合有旋转式脚轮。行走框架主体可以包括两个后腿部，所述两个后腿部的每个后腿部上都耦合有低摩擦滑动件。低摩擦滑动件可包括或由低摩擦材料形成，如尼龙。尼龙可以是玻璃填充的(例如基本上10％-15％)。在其他布置中，低摩擦滑动件可以包括或由乙缩醛(聚甲醛或POM)或聚四氟乙烯(PTFE)形成。

替代地，行走框架主体可以包括与每个前腿部和每个后腿部相联的旋转式脚轮。一些或所有的旋转式脚轮可以包括对准机构。例如，每个前腿部可以包括有对准机构的旋转式脚轮，并且每个前腿部可以包括没有对准机构的旋转式脚轮。在进一步示例中，所有腿部都可以与具有对准机构的旋转式脚轮相耦合。

可选地，行走框架进一步包括制动器，制动器被配置为在致动时为使用者推动行走框架穿过表面提供更大的阻力。

制动器可与轮相耦合。在这样的实施例中，制动器可被配置为对轮的旋转提供更大的摩擦阻力。例如，制动器可以包括夹紧件，在致动时与轮接合。

作为替代或补充地，制动器可以与低摩擦滑动件相联。在这样的实施例中，制动器可以被配置为对低摩擦滑动件在表面上的滑动提供更大的摩擦阻力。例如，制动器可以包括(相对于其余低摩擦滑动件而言的)高摩擦部分，所述高摩擦部分可移动地与低摩擦滑动件滑动所在的表面接触和脱离。

附图说明

图1是行走框架的立体视图；

图2A是行走框架的旋转式脚轮的侧视图；

图2B是图2A的旋转式脚轮的部分的横截面视图；

图2C是示例性对准机构的示意图；

图3A是旋转式脚轮的立体视图，其中，轮支架处于第一取向上；

图3B是图3A的旋转式脚轮的立体视图，其中，轮支架处于第二取向上；

图3C是图3A的旋转式脚轮的立体视图，其中，轮支架处于第三取向上。

具体实施方式

图1示出示例性的行走框架100。行走框架100包括行走框架主体110。示例性行走框架主体110包括四个腿部112a-d，用于向行走框架主体110提供支撑。腿部112a-d被布置为界定行走框架100的四个角部。如图1所示，从俯视图看，行走框架100具有基本梯形的形状，每个腿部112a-d提供梯形的一个角部。可以理解的是，不同的形状也是可能的，例如正方形或长方形，而且在替代性布置方式中可以设有不同数量的腿部。

腿部112a-d可以包括行走框架100的前腿部112a、b，当行走框架100在使用时，前腿部可以是最前面的腿部。腿部112a-d可以包括行走框架100的后腿部112c、d，当行走框架100在使用时，后腿部可以是最后面的腿部。行走框架主体110可以包括把手114a、b。

在使用中，行走框架主体110以如下方式布置，即腿部112a-d朝向表面(例如地板)，并且把手114a、b被布置在腿部112a-d的上方，供使用者握住。当使用者在表面上行走时，行走框架100可以被使用者推过该表面。箭头F表示当使用者行走时，行走框架100被向前推的运动方向。

腿部112a-d的长度以及因此把手114a、b在表面以上的高度是可调整的，例如在调整点116可调整。可以使用本领域内已知的任何合适的长度调整机制。虽然图1中描绘了行走框架主体110的具体布置，但可以理解的是，本领域中已知有许多不同的行走框架主体的配置，可以取代行走框架主体110。

行走框架100进一步包括多个(在此情况下是两个)旋转式脚轮120a、b。旋转式脚轮120a与前腿部112a相联，旋转式脚轮120b与前腿部112b相联。行走框架100进一步包括多个(在本实施例中为两个)低摩擦滑动件140a、140b。低摩擦滑动件140a与后腿部112c相联，低摩擦滑动件140b与后腿部112d相联。低摩擦滑动件140a、b可被配置为在使用者推动行走框架100穿过表面时，在低摩擦滑动件140a、b和表面之间提供相对较低的摩擦阻力。在示例性布置中，低摩擦滑动件140a、b可包括尼龙，或由尼龙形成。在示例性布置中，低摩擦滑动件140a、b可包括或由带玻璃填充物的尼龙(例如带有基本上为10％-15％的玻璃填充物)形成。在其他布置中，低摩擦滑动件可以包括或由乙缩醛(聚甲醛或POM)或聚四氟乙烯(PTFE)形成。

转到图2A至图2C，将描述旋转式脚轮120a、b的结构。图2A具体描绘了旋转式脚轮120a，但可以理解的是，等同的结构特征适用于旋转式脚轮120b(或以其他布置方式耦合到行走框架的任何其他旋转式脚轮)。

旋转式脚轮120a包括轮122和轮支架124。轮122可以被安装到轮支架124上，例如通过穿过轮122和轮支架124的轴129。轮支架124有上翻的U形形状，轮122被放置在上翻的U形的两个分支之间。轴129从一个分支穿过轮122，再到另一个分支，将轮122与轮支架124耦合起来。

当使用者将行走框架100推过表面时，轮122可相对于轮支架124旋转。在图2A中描绘的示例性布置中，轮支架可围绕轴129旋转。

轮支架124可旋转地耦合到行走框架主体110上。在图2A的示例性布置中，轮支架124通过轴环126可旋转地耦合到行走框架主体110。

轴环126可以与行走框架主体110耦合，并相对于其可旋转地固定。在图2的示例性布置中，轴环126与腿部112a耦合，并相对于其可旋转地固定。轮支架124可旋转地耦合到轴环126，并被配置为相对于轴环126(以及因此相对于行走框架主体110)旋转。如图2B的横截面视图所示，有多个轴承128配置在轮支架124和轴环126之间，以促进它们之间的相对旋转。技术人员会明白，在替代性布置中可以使用替代的旋转机构。技术人员也会明白，在替代布置中，可以不提供轴环126，而轮支架124可以直接旋转地耦合到行走框架主体110。

轮支架124可围绕旋转轴线X旋转，该旋转轴线垂直于行走框架100移动所在的表面。轮支架124可相对于行走框架主体110旋转，以改变轮122相对于行走框架主体110的取向，并允许使用者在表面上以不同方向使行走框架100转向。可以理解的是，轮122和轮支架124的替代构造在本领域是已知的，可以应用于本文所述的行走框架100。

行走框架100可以包括对准机构130，该对准机构被配置为在轮支架124旋转时向其施加偏置力，以将轮122相对于行走框架主体110偏向至预定的取向。在所述的实施例中，预定的取向对应于相对于行走框架的前进方向。然而，可以理解的是，作为替代或补充，预定的取向可以对应于除向前以外的方向。

对准机构130包括多个磁铁。对准机构130包括与行走框架主体110相联的第一磁铁132a以及与轮支架124相联并配置为随其旋转的第二磁铁132b。

在图2A所示的示例性布置中，第一磁铁132a与轴环126耦合，如上所述，轴环又与行走框架主体110耦合。轴环126可以包括用于第一磁铁132a的壳体134，而轮支架124可以包括用于第二磁铁132b的壳体136。第一磁铁132a和第二磁铁132b被间隙138分开，以方便第一磁铁132a和第二磁铁132b之间的相对运动。技术人员可以理解，在替代性布置中，可以不设有轴环126，在这样的布置中，第一磁铁132a可以直接耦合到行走框架主体110。

图2C示出第一磁铁132a和第二磁铁132b的布置的特写示意图。第一磁铁132a和第二磁铁132b的取向是，它们各自的磁轴与旋转轴线X平行。在图1至图2C所示的布置中，第一磁铁132a和第二磁铁132b彼此对准，使它们是同轴的。也就是说，它们各自的磁轴是平行和重合的，这在图2C中可以看到。此外，它们被布置成对立的两极彼此对准。也就是说，第一块磁铁132a的南极S和第二块磁铁132b的北极N相互对准或指向对方。可以理解的是，第一磁铁132a和第二磁铁132b都可以翻转，以扭转其磁极的方向，并达到同等的效果。轮支架124的预定取向可以对应于第一磁铁132a和第二磁铁132b对准和/或同轴。

现在将参照图3A至图3C来描述当使用者通过行走框架100支撑地走过表面时对准机构130的使用。在图3A至图3C中的每个图，箭头D代表轮122的行进方向，即如果行走框架100被推动，旋转式脚轮120a将行进的方向。预定的取向O用虚线表示。当轮122处于预定的取向O时，方向D对应于前进方向。

图3A描绘了轮122处于预定的取向O的旋转式脚轮120a。第一磁铁132a(不可见但置于壳体134内)与第二磁铁132b对准。第一磁铁132a和第二磁铁132b之间的磁力作用提供了偏置力，使轮122保持在预定的取向O上，同时行走框架100沿方向D被推动。

在沿预定的取向O的理想运动期间，当使用者在表面上推动行走框架100以及因此推动轮122时，轮支架124可能无意中改变少量的方向。例如，这可能是由轮122撞击表面上的小障碍物、使用者的意外移动或轮支架124的自然摆动运动造成的。如果使用者打算继续向前行驶，这样的小幅运动可能是不期望的。有利的是，对准机构130被配置为将轮122偏向预定的取向O。这可以防止使用者因这些小幅运动而变得不稳定。

转到图3B，可以看到轮支架124已经围绕旋转轴线X顺时针旋转了一小段(例如10度)。行进方向D不再与预定的取向O对准。也就是说，第一磁铁132a和第二磁铁132b不再同轴对准。这种旋转可以落在预定的旋转范围内，在这个范围内，第一磁铁132a和第二磁铁132b仍然对彼此产生吸引的磁力。磁铁132a、b之间的吸引磁力提供了偏置力，由箭头B表示。偏置力B使轮122移回预定的取向O。因此，对准机构130提供了自动对准的功能，使轮122保持在预定的取向O。

如果使用者希望改变方向，使用者将推动行走框架100穿过表面以改变方向。这将对围绕旋转轴线X的轮支架123施加扭矩。在轻微的、意外的移动情况下，该扭矩不可能克服偏置力B。然而，在故意改变方向的过程中，使用者施加的扭矩将克服偏置力B，使轮122旋转更多，这可能超出磁铁132a、132b相互施加吸引力的预定的旋转范围。对使用者来说，所期望的是在故意改变方向时不要遇到可观的阻力，而且在将轮122保持在有利于改变方向的取向上时也不要遇到可观的阻力。有利的是，对准机构130被配置为在预定的旋转范围之外不对轮支架124施加偏置力B。照此，一旦轮122被旋转到预定的旋转范围之外的取向上，使用者就不需要施加大量的努力来克服偏置力。

转到图3C，可以看到轮支架124围绕旋转轴线X顺时针旋转的量比图3B中描绘的更大(例如45度)。行进的方向D与预定的取向O进一步偏离。旋转量足够大(即在预定的旋转范围之外)，以至于第一磁铁132a和第二磁铁132b不再对彼此施加吸引的磁力。因此，不再有导致轮122移回预定的取向O的偏置力。当轮122在预定的旋转范围之外时，轮122可以通过轮支架124的旋转自由地改变方向，而不需要使用者付出可观的努力。然而，当轮122回到预定的旋转范围内时，偏置力B又恢复了，并协助使用者将轮122对准预定的取向O。

可以理解的是，预定的旋转范围的大小(即磁铁132a、b相互施加吸引磁力的旋转范围)可通过下述方式选择，例如：调整磁铁132a、b的物理尺寸；调整磁铁132a、b的强度；和/或调整存在的磁铁数量。例如，磁铁132a、b被描绘为具有圆形横截面，但为了增加预定的旋转范围，磁铁132a、b可以被选择为具有矩形形状，跨越更大的角度距离。

Claims (11)

1.一种行走框架，其特征在于，该行走框架包括：

行走框架主体，被配置为在使用者走过表面时向该使用者提供支持；

与该行走框架主体耦合的至少一个旋转式脚轮，包括：

轮，被配置为与所述表面接触，并在使用者推动所述行走框架走过所述表面时旋转；

轮支架，其可相对于所述行走框架主体而旋转，以改变所述轮相对于所述行走框架主体的取向，并允许所述使用者在所述表面上以不同方向使所述行走框架转向；和

对准机构，被配置为在所述轮支架旋转时向其施加偏置力，以将所述轮相对于所述行走框架主体偏置至预定的取向，

其中，施加在所述轮支架上的偏置力随着所述轮支架旋转远离所述预定的取向而减小。

2.根据权利要求1所述的行走框架，其特征在于，所述对准机构被配置为在所述轮支架的预定的旋转范围内向所述轮支架施加所述偏置力。

3.根据权利要求2所述的行走框架，其特征在于，所述轮支架的预定的旋转范围小于360度。

4.根据权利要求2或3所述的行走框架，其特征在于，所述对准机构被配置为在所述预定的旋转范围之外不向所述轮支架施加偏置力。

5.根据权利要求1所述的行走框架，其特征在于，所述对准机构包括多个磁铁，所述多个磁铁被配置为提供所述偏置力以将该轮支架偏压到该预定的取向。

6.根据权利要求5所述的行走框架，其特征在于，所述对准机构包括与所述行走框架主体耦合的第一磁铁、以及与所述轮支架相联并配置为随之旋转的第二磁铁，

其中，所述轮支架和所述行走框架主体之间的相对旋转导致所述偏置力被施加到所述轮支架上。

7.根据权利要求6所述的行走框架，其特征在于，当所述轮支架处于所述预定的取向时，所述第一磁铁和所述第二磁铁的相异磁极是对准的。

8.根据权利要求6或7所述的行走框架，其特征在于，当所述轮支架处于所述预定的取向时，所述第一磁铁和所述第二磁铁是同轴的。

9.根据权利要求6或7所述的行走框架，其特征在于，所述第一磁铁和所述第二磁铁在偏离所述轮支架的旋转轴线的位置分别与所述行走框架主体和所述轮支架耦合。

10.根据权利要求1所述的行走框架，其特征在于，所述行走框架还包括多个旋转式脚轮。

11.根据权利要求10所述的行走框架，其特征在于，所述行走框架主体包括前腿部和后腿部，并且其中，每个前腿部耦合有旋转式脚轮，每个后腿部耦合有用于在表面上滑动的低摩擦滑动件。

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