CN219501380U - 棘轮机构以及轮椅辅助装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了棘轮机构以及包括该机构的轮椅辅助装置。该棘轮机构包括棘轮、棘爪和摆杆，棘轮包括内棘轮和外棘轮，棘爪包括内棘爪和外棘爪，内棘爪和内棘轮配合，外棘爪和外棘轮配合；摆杆包括主动杆和从动杆，主动杆的一端部与从动杆的一端部铰接，主动杆的另一端设置有内棘爪，内棘爪包括第一内棘爪和第二内棘爪，从动杆的另一端设置有外棘爪；内棘爪运动至第一内棘爪抓住内棘轮时，棘轮只能朝第一内棘爪所在方向转动；内棘爪运动至第二内棘爪抓住内棘轮时，外棘爪抓住外棘轮，棘轮停住不动。辅助装置安装于轮椅后轮处，棘轮以后轮的轴为传动轴，可以通过操作摆杆，实现对棘轮的控制从而实现对后轮的控制，最终实现轮椅的制动和防滑功能。

Description

棘轮机构以及轮椅辅助装置

技术领域

本实用新型涉及棘轮机构，尤其涉及一种使用该机构帮助轮椅运动的轮椅辅助装置。

背景技术

如图1所示的传统轮椅，缺少防倒退防溜坡等辅助装置：当轮椅上坡时，有时会因为做工太小导致动能不足而滑倒，停在原地时也可能会因为地面不平或者意外碰撞导致轮椅受到影响。现在市面上也有功能繁杂多样的轮椅，相较于传统轮椅过于笨重，对于使用者来说可能会出现理解问题从而操作失误，产生安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供棘轮机构以及使用这种棘轮机构的轮椅辅助装置，在传统轮椅的基础上，增加辅助制动功能和防滑功能，提高轮椅的安全性。

根据本实用新型的一个方面，提供棘轮机构，包括棘轮、棘爪和摆杆，

所述棘轮包括内棘轮和外棘轮，所述内棘轮和所述外棘轮同轴固定设置，所述内棘轮和所述外棘轮均为外啮合式棘轮，所述棘爪包括内棘爪和外棘爪，所述摆杆包括主动杆和从动杆，所述主动杆的一端部与所述从动杆的一端部铰接；

所述主动杆的另一端部固定设置有所述内棘爪，所述内棘爪和所述内棘轮配合；所述内棘爪包括第一内棘爪和第二内棘爪，所述第一内棘爪和所述第二内棘爪关于所述主动杆所在直线对称；所述从动杆的另一端部设置有所述外棘爪；所述外棘爪和所述外棘轮配合；

操作所述摆杆时，所述主动杆和所述从动杆一起运动，所述主动杆带动所述内棘轮运动，所述从动杆带动所述外棘爪运动；常规状态下，所述摆杆位于初始位置，所述第一内棘爪、所述第二内棘爪和所述外棘爪均被释放，所述棘轮可自由转动；所述内棘爪运动至所述第一内棘爪抓住所述内棘轮时，所述第二内棘爪和所述外棘爪被释放，所述棘轮只能朝第一内棘爪所在方向转动；所述内棘爪运动至所述第二内棘爪抓住所述内棘轮时，所述第一内棘爪被释放，所述外棘爪抓住所述外棘轮，所述棘轮停住不动。

为辅助轮椅运动设计了上述棘轮机构，该棘轮机构通过调整摆杆使得内外棘轮及双向内棘爪、外棘轮之间的配合呈现出了三种状态，将该棘轮机构用于轮椅即可适用三种不同情况，从而辅助轮椅制动和防滑。

进一步地，所述主动杆与所述内棘爪的连接处设置有第二轴孔；所述外棘爪一端设置有第三轴孔，中部设置有滑槽，另一端与所述外棘轮配合；滑槽整体呈弧形，所述从动杆的端部被限制于所述滑槽，并能在所述滑槽内运动；第二轴孔和第三轴孔处均设置转轴。由此提供一种较为合理的内棘爪和外棘爪的具体设置方式，使得上述棘轮机构更加顺滑。

进一步地，所述内棘轮和所述内棘爪对应设置有两组，且两组关于所述外棘轮对称。对称结构可以使得该棘轮机构更加稳定。

进一步地，所述内棘轮的棘齿和齿槽的截面均为梯形；所述外棘轮的棘齿为扇形，齿槽为方形。由此提供一种棘轮的具体形状。

本实用新型还公开了一种轮椅辅助装置，所述辅助装置安装于轮椅的后轮处，包括权利要求-所述的棘轮机构和设置于所述棘轮外部的外壳，所述内棘爪和所述外棘爪分别通过转轴设置于所述外壳上，所述外壳固定设置于轮椅的轮椅架，所述棘轮和所述后轮同轴设置且固定连接，所述棘轮以所述后轮的轴为传动轴；以轮椅前进方向为主方向，所述内棘爪相对于所述外棘爪位于主方向。

由此，该辅助装置可以通过操作摆杆激活棘轮机构，实现对轮椅后轮的控制，从而实现轮椅的制动和防滑功能，增强该轮椅在日常使用中的安全性。

附图说明

图1是传统轮椅的结构示意图；

图2是棘轮机构的一种实施例的结构示意图；

图3是图2的侧视图；

图4是图2在常规状态下的主视图；

图5是图2在防滑状态下的主视图；

图6是图2在制动状态下的主视图；

图7是使用图2的棘轮机构的轮椅辅助装置的结构示意图；

图8是图6的实际应用的主视图。

具体实施方式

下面结合附图说明，对本实用新型做进一步详细说明。

如图2、图3所示，本实用新型公开了一种棘轮机构，该棘轮机构包括棘轮1、棘爪2和摆杆3。棘轮1包括同轴且一体化固定设置的两个内棘轮11和一个外棘轮12，内棘轮11直径小于外棘轮12直径，两个内棘轮11将外棘轮12夹在中间，并且关于外棘轮12对称，在棘轮1的轴心处设置有第一轴孔13。内棘轮11和外棘轮12均为外啮合式棘轮，内棘轮11的棘齿和齿槽的主视图截面均为梯形；外棘轮12的棘齿的主视图截面为扇形，齿槽的主视图截面为方形。

棘爪2包括内棘爪21和外棘爪22，外棘爪22和外棘轮12配合，内棘爪21为双向内棘爪21，并和内棘轮11配合，每个内棘轮11对应设置一组双向内棘爪21。摆杆3包括两根主动杆31和一根从动杆32，两根主动杆31的一端部与从动杆32的一端部铰接，并且从动杆32的端部夹在两根主动杆31之间。

每根主动杆31的另一端部延伸且固定设置有一组双向内棘爪21，内棘爪21包括第一内棘爪211和第二内棘爪212，第一内棘爪211和第二内棘爪212关于主动杆31所在直线对称，主动杆31与内棘爪21的连接处设置有第二轴孔33。从动杆32的另一端部设置有外棘爪22，外棘爪22一端设置有第三轴孔222，中部设置有滑槽221，滑槽211的主视图截面整体呈弧形，两端为半圆形，外棘爪22另一端的主视图截面呈方形，用于与外棘轮12的齿槽配合。从动杆32未与主动杆31铰接的端部为圆柱，该圆柱被限制于滑槽221中，仅能在滑槽221中运动。

在该棘轮机构中，第一轴孔13、第二轴孔33和第三轴孔222的位置保持相对固定，操作摆杆3时，即可实现：主动杆31和从动杆32一起运动，主动杆31带动内棘轮11运动，从动杆32的端部在滑槽221内运动并带动外棘爪22转动。

如图4所示，常规状态下，棘轮机构关闭，摆杆3位于初始位置，第一内棘爪211、第二内棘爪212和外棘爪22均被释放，此时棘轮1可自由转动。

沿图4中A方向推动摆杆3，使得内棘爪21转动至第一内棘爪211抓住内棘轮11时，第二内棘爪212和外棘爪22被释放，如图5所示。此时第一内棘爪211抵住内棘轮11的棘齿，消除了内棘轮11沿图中顺时针方向转动的可能性，使得内棘轮11只存在沿图中逆时针方向转动的可能性，即整体棘轮1只能朝第一内棘爪211所在方向转动。

沿图4中B方向推动摆杆3，使得内棘爪21转动至第二内棘爪212抓住内棘轮11时，第一内棘爪211被释放，同时外棘爪22的另一端抓住外棘轮12，如图6所示。此时第二内棘爪212抵住内棘轮11的棘齿，消除了内棘轮11沿图中逆时针方向转动的可能性，使得内棘轮11只存在沿图中顺时针方向转动的可能性；外棘爪22的一端插入外棘轮12的齿槽中，锁住外棘轮12；即整体棘轮1在第二内棘爪212和外棘爪22的共同限制下，停住不动。

本实用新型还公开一种使用上述棘轮机构的轮椅辅助装置，如图7所示，辅助装置包括棘轮机构和设置于棘轮1外部的外壳4，外壳4用于保护棘轮1并为整个棘轮机构做支撑。外壳4的主体部分与棘轮1同轴，且在该轴位置处设置有轴孔，外壳4的边缘部分分别设置有转轴通过第二轴孔33和第三轴孔222，即内棘爪21和外棘爪22均设置于所述外壳4上。如图8所示，不改变原有传统轮椅的结构，辅助装置安装于轮椅后轮5处，从轮椅的轮椅架伸出固定杆，外壳4固定设置于该固定杆。后轮5的轴穿过外壳4的轴孔与棘轮1的第一轴孔13使用焊接方式固定连接，使得棘轮1以后轮5的轴为传动轴，棘轮1和后轮5同步运动。以轮椅前进方向为主方向，即图8中A方向，内棘爪21相对于外棘爪22位于主方向，即主动杆31相对于从动杆32位于主方向。由此可以通过操作摆杆3实现棘轮机构的激活或关闭，从而实现对轮椅后轮5的运动的限制，实现辅助装置对轮椅的上坡防滑功能和辅助制动功能。

轮椅安装该辅助装置后，辅助装置关闭时，结合图4，棘轮1无限制，可跟随轮椅后轮5自由运动。需要启用防滑或制动功能时，只需通过操作摆杆3激活棘轮机构。

上坡防滑功能的说明：假设轮椅沿图8中A方向上坡，朝A方向推动摆杆3后，激活辅助装置。结合图5，此时第一内棘爪211抓住内棘轮11且外棘爪22被释放，后轮5跟随棘轮1仅能沿图中逆时针方向转动，因此在轮椅的上坡过程中，轮椅的滑倒或后退倾向能被辅助装置消除，这样使用者就可以及时调整位置，重新上坡。

辅助制动功能的说明：假设轮椅沿图8中A方向为原运动方向，朝B方向推动摆杆3后，激活辅助装置。结合图6，此时外棘爪22抓住外棘轮12,第二内棘爪212也会抓住正在向前转动的内棘轮11，在内棘爪21和外棘爪22的双重限制下，轮椅不会继续滑动，并且在当前位置停止。

棘轮1和棘爪2在辅助制动的过程中会受到很大的磨损，这很容易导致棘爪2的磨损或断裂，因此对于棘轮1和棘爪2，要选择具有高韧性和耐磨性的材料，可以使用301系列不锈钢，它在延展性、耐磨性和疲劳度方面都优于传统不锈钢。辅助装置在轮椅的一侧增加了重量，这可能会导致方向滑向一边。这个问题可以通过尽量减少辅助装置的重量来解决，例如用聚合物或碳纤维制作外壳4，外壳4两侧采用镂空结构。棘轮1在运行过程中往往会产生很大的噪音，可以通过如下两种方式解决，一是使用适量的润滑液来减少摩擦振动，二是将棘轮1的表面打磨光滑，从而减少摩擦面，降低振动频率。

还可以在轮椅的后轮5的轴和轮椅架之间设置液压减震器，当轮椅及减震器受到振动时，油流经两个腔室的阻尼孔，产生阻尼效果。液压减震器对密封性要求较高,否则在高强度工作时可能出现漏油现象,导致减震效果下降。对于特定的液压油，可以根据应用场景和摩擦强度来选择，如果摩擦频率较高，可以使用L-HM抗磨液压油，并使用具有高耐磨性的奥氏体不锈钢制造缸体。

综上，本实用新型公开了一种棘轮机构，并且将该棘轮机构应用于轮椅形成轮椅辅助装置，用于实现轮椅的制动和防滑功能。该辅助装置安装简单，操作方便，更提高了轮椅使用者在日常生活中的安全性。

以上所述仅是本实用新型的一种实施方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.棘轮机构，包括棘轮(1)、棘爪(2)和摆杆(3)，其特征在于：

所述棘轮(1)包括内棘轮(11)和外棘轮(12)，所述内棘轮(11)和所述外棘轮(12)同轴固定设置，所述内棘轮(11)和所述外棘轮(12)均为外啮合式棘轮，所述棘爪(2)包括内棘爪(21)和外棘爪(22)，所述摆杆(3)包括主动杆(31)和从动杆(32)，所述主动杆(31)的一端部与所述从动杆(32)的一端部铰接；

所述主动杆(31)的另一端部固定设置有所述内棘爪(21)，所述内棘爪(21)和所述内棘轮(11)配合；所述内棘爪(21)包括第一内棘爪(211)和第二内棘爪(212)，所述第一内棘爪(211)和所述第二内棘爪(212)关于所述主动杆(31)所在直线对称；所述从动杆(32)的另一端部设置有所述外棘爪(22)；所述外棘爪(22)和所述外棘轮(12)配合；

操作所述摆杆(3)时，所述主动杆(31)和所述从动杆(32)一起运动，所述主动杆(31)带动所述内棘轮(11)运动，所述从动杆(32)带动所述外棘爪(22)运动；常规状态下，所述摆杆(3)位于初始位置，所述第一内棘爪(211)、所述第二内棘爪(212)和所述外棘爪(22)均被释放，所述棘轮(1)可自由转动；所述内棘爪(21)运动至所述第一内棘爪(211)抓住所述内棘轮(11)时，所述第二内棘爪(212)和所述外棘爪(22)被释放，所述棘轮(1)只能朝第一内棘爪(211)所在方向转动；所述内棘爪(21)运动至所述第二内棘爪(212)抓住所述内棘轮(11)时，所述第一内棘爪(211)被释放，所述外棘爪(22)抓住所述外棘轮(12)，所述棘轮(1)停住不动。

2.根据权利要求1所述的棘轮机构，其特征在于：所述主动杆(31)与所述内棘爪(21)的连接处设置有第二轴孔(33)；所述外棘爪(22)一端设置有第三轴孔(222)，中部设置有滑槽(221)，另一端与所述外棘轮(12)配合；滑槽(221)整体呈弧形，所述从动杆(32)的端部被限制于所述滑槽(221)，并能在所述滑槽(221)内运动；第二轴孔(33)和第三轴孔(222)处均设置转轴。

3.根据权利要求2所述的棘轮机构，其特征在于：所述内棘轮(11)和所述内棘爪(21)对应设置有两组，且两组关于所述外棘轮(12)对称。

4.根据权利要求3所述的棘轮机构，其特征在于：所述内棘轮(11)的棘齿和齿槽的截面均为梯形；所述外棘轮(12)的棘齿为扇形，齿槽为方形。

5.轮椅辅助装置，所述辅助装置安装于轮椅的后轮(5)处，其特征在于：包括权利要求1-4任一项所述的棘轮机构和设置于所述棘轮(1)外部的外壳(4)，所述内棘爪(21)和所述外棘爪(22)分别通过转轴设置于所述外壳(4)上，所述外壳(4)固定设置于轮椅的轮椅架，所述棘轮(1)和所述后轮(5)同轴设置且固定连接，所述棘轮(1)以所述后轮(5)的轴为传动轴；以轮椅前进方向为主方向，所述内棘爪(21)相对于所述外棘爪(22)位于主方向。