SE521863C2

SE521863C2 - Länkhjul

Info

Publication number: SE521863C2
Application number: SE0003574A
Authority: SE
Inventors: Yasukuni Watanabe; Takeharu Shizume
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Priority date: 1999-02-08
Filing date: 2000-10-04
Publication date: 2003-12-16
Also published as: KR20010042525A; SE0003574L; SE0003574D0; TW448110B; DE10080424T1; CN1180944C; KR100383370B1; US6568030B1; CN1293625A; WO2000046046A1

Description

...s-- 10 15 20 '25 30 521 863 Beskrivning av uppfinningen För att lösa de ovannämnda problemen har den föreliggande uppﬁnningen gjorts och kännetecknas så att, hos ett länkhjul som uppbär ett hjul via en länkstång genom användande av ett fäste att fästas på en rullstol eller liknande, en ände av länkstång- en är förbunden med en rotationsaxel hos fästet genom en gummidel som vrids och deformeras som ett resultat av länkstângens svängningsrörelser och där också länk- stången och fästet är förbundna med en hydraulisk dämpare som dämpar länkstång- ens svängande rörelse, varvid gummidelen, avsedd för att ansluta hjulet och fästet, vrids och defonneras beroende på en last hos rullstolen, en lutning hos länkstången fastställs och länkstångens svängningsrörelse som ett resultat av vertikala rörelser hos hjulet dämpas av den hydrauliska dämparen.

Såsom beskrivits ovan, beroende på en vridfjäderkarakteristik hos gummibuss- ningen och en stötabsorberande karakteristik hos den hydrauliska dämparen, är det möjligt att absorbera och omgående dämpa en anbringad stöt som är resultatet av en svängning eller en förändring hos vägytan under färd.

Eﬁersom den tidigare nämnda länkstången består av en variabel länkstång, vars längd varierar då en last anbringad på rullstolen varierar, är det alltid möjligt att handskas med en variation i egenfrekvens hos rullstolen genom att länkstångens längd ändras. Således kan rullstolens svängning undertryckas eller rullstolens ställ- ning alltid hållas konstant.

Vidare består den tidigare nämnda variabla länkstången av en stödcylinder, en rörlig axel som är glidbart infogad i stödcylindem, positioneringshål anordnade vid stöd- cylindern och den rörliga axeln, och positioneringstappar för att justera en longitudi- nell position hos den rörliga axeln.

Det ﬁnns två hävannar anslutna mellan fästet och länkstången för att ﬁxera hjulet vid en förutbestämd position, och en av hävarrnarna är, vid en sidoände av en sek- nuav... 10 15 20 '~ﬁ 'ß v a”. . . i 521 863 3 tion anslutande båda hävarmarna, försedd med en återhållande mekanism som har en klo för låsning av relativa positioner av dessa två hävarmar. Således kan en svängning hos rullstolen undertryckas, t.ex. när hjärtrnassage ges till en sjuk person i en rullstol så kan den utföras effektivt.

Det är anordnat så att en viskös hydraulisk manövreríngsvätska, t.ex. silikonolja, ifylls som en hydraulisk manövreringsvätska för den hydrauliska dämparen, och ett tryck hos silikonoljan stöder en last som skall anbringas på fästet. Således kompri- merar och även krymper den hydrauliska dämparen silikonolj an beroende på den last som anbringas på rullstolens ram, varvid en lutning av länkstången fastställs.

Om en tung last anbringas på ramen, kommer trycket att stiga brant beroende på kompressionskarakteristiken hos silikonoljan som resulterar från krympningen av den hydrauliska dämparen, varvid en nedtryckning av länkhjulet kan undertryckas och rörelser hos länkstången kan säkras. Om ett kompressionsfórhållande hos sili- konolj an ändras, kommer en tryckpåbyggnadskurva hos den hydrauliska dämparen att variera och dämpningskarakteristika av alla slag kan uppnås.

Eftersom silikonolj an har en kompressionsfórrnåga som är högre än den hos en hyd- raulisk manövreringsvätska använd för vanlig hydraulisk utrustning, är det ej nöd- vändigt att installera en gaskammare eller liknande i den hydrauliska dämparen, varigenom strukturen kan förenklas. Vidare är silikonolj an elastisk och kan således uppbära en last som skall anbringas på rullstolens ram, varigenom det är möjligt att eliminera gummibussningen.

Den ovannämnda hydrauliska dämparen består av ett dämparrör som är anslutet till den ena av fästet och länkstången som beskrivits ovan, en kolvstång som är ansluten till den andra av fästet och länkstången, en kolv som är ansluten till kolvstången och som delar insidan av dämparröret i två oljekammare, och ett utrymme som bildas mellan dämparröret och kolven och förbinder de tidigare nämnda två oljekarnrarna.

Således expanderas och dras den hydrauliska dämparen samman efter en stöt an- bringad från en vägyta till hjulet, och det viskösa motståndet hos silikonoljan, som .-.a_ 10 15 20 J?25 liff: 30 *S21 863 4 passerar utrymmet, stiger brant i överensstämmelse med manöverhastigheten, var- igenom en svängning hos länkstången effektivt dämpas.

Eftersom den hydrauliska dämparen utför både en fjäderfunktion för att uppbära en last som anbringas på rullstolens ram och en dämparfunktion av att dämpa en sväng- ning hos länkstången, kan antalet delar hos länkhjulet minskas, och länkhjulet kan således miniatyriseras.

Eﬂersom en cylindrisk del, avsedd att gripa in i kolvstången, och en skivforrnig del, i vilken det ovannämnda utrymmet är bildat för att avdela den skivforrniga delen från dämparröret, är utfonnade vid kolven, kan kolvens storlek lätt ändras utan att man modiﬁerar utförandet av kolvstången eller liknande. Genom att ändra storleken hos kolven och sålunda ändra kubikvolymen hos silikonolj an som skall fyllas i den hydrauliska dämparen, är det möjligt att ändra dämpningskarakteristiken för den hydrauliska dämparen.

Kort ﬁggrbeskrivning Fig. l är en sidovy som visar ett forsta utföringsexempel enligt den föreliggande uppﬁnningen.

Fig. 2 är en frontvy som visar den första utföringsfonnen på liknande sätt.

Fig. 3 är en snittvy av en gummibussning längs linjen A-A i ﬁg. 1 på liknande sätt.

Fig. 4 är en snittvy som visar en hydraulisk dämpare på liknande sätt.

Fig. 5 är ett karakteristikdiagram som visar ett förhållande mellan ett slag hos den hydrauliska dämparen och en last på liknande sätt.

Fig. 6 är en snittvy av en hydraulisk dämpare som visar en tredje utföringsfonn.

Fig. 7 är en sidovy som visar en fjärde utföringsforrn.

Fig. 8 är ett karakteristikdiagram som visar ett förhållande mellan vridmoment och vridvinkel hos en typisk gummibussning. 10 15 20 25 ::::_f30 521 865 5 Föredragen uttöringsfonn av uppfinningen Utföringsforrner av den föreliggande uppñnningen kommer att beskrivas nedan med hänvisning till de bifogade ritningarna.

Såsom visas i Fig. 1, består ett länkhjul av ett fäste 2, som är förbundet med en ram hos en rullstol eller liknande, en länkstång 3 som är roterbart uppburen av fästet 2, och ett hjul 4 som är roterbart uppburet av en spetsdel av länkstången 3. Hjulet 4 är roterbart uppburet av en bult 6, som är förbunden med spetsdelen hos länkstången 3 via ett lager som ej är visat på ritningama.

Såsom visas i F ig. 2, har fästet 2 ett U-forrnat tvärsnitt och är förbundet med rull- stolens ram genom en bult 5, som tränger igenom en övre del av tvärsnittet genom ett lager som ej är visat på ritningarna. Det är anordnat så att fästet 2 roterar runt en vertikal axel (i riktning höger och vänster) och hjulet 4 är riktat mot färdriktningen.

Länkstången 3 stöds av fästet med hjälp av en bult 10 och är roterbar runt en hori- sontell axel (i vertikal riktning) när en gummibussning 8 vrids.

Fig. 3 visar detaljer av gummibussningen 8, vilken anbringar vridande elastisk kraft på länkstången 3. Gummibussningen 8 består av en extern cylinder 8a, en intem cy- linder 8b, och ett gummimaterial Se, vilket är anordnat mellan den externa cylindern 8a och den interna cylindern 8b.

Exempelvis är gummimaterialet 8c förbundet genom vulkanisering till den externa cylindern 8a och den interna cylindem 8b, och den interna cylindem 8b, som är in- förd i en rotationsaxel hos länkstången 3, ansluts till fästet 2 genom bulten 10.

Beroende på vertikala rörelser hos hjulet 4 lutar länkstången 3, och gummimaterialet 80 hos gummibussningen 8 vrids och absorberar därigenom en stöt som är ett resul- tat av de vertikala rörelsema hos hjulet 4. 10 15 20 . .. n. ... t - - I-a .. . .- a 521 863 Det är anordnat på så sätt att en hydraulisk dämpare 20 av typen med en stång är anordnad mellan fästet 2 och länkstången 3, och den hydrauliska dämparen 20 ex- panderar och dras samman som ett resultat av svängningar hos länkstången 3.

Såsom visas i Fig. 4, består den hydrauliska dämparen 20 av ett dämparrör 21 som är anslutet till fästet 2 via en tapp 25, en kolvstång 22 som är ansluten till länkstång- en 3 via en tapp 26 och är i ingrepp med den hydrauliska dämparen 20, samt en kolv 23 som är ansluten till kolvstången 22.

En skruvdel 21a är anordnad på en inre yta vid öppningsänden hos dämparröret 21, en cylindrisk änddel 29 är vriden i ingrepp med skruvdelen 21a, och kolvstången 22 är glidbart anordnad på insidan av änddelen 29. En tätningsring är anordnad mellan änddelen 29 och kolvstången 22 för att fórsegla insidan av dämparröret 21.

Kolven 23 delar insidan av dämparröret 21 i två oljekammare 27 och 28, och olje- karnmaren 27 är vidare indelad i en oljefórdämning 27a och en gaskammare 27b. Ett ringfonnigt utrymme 24, som förbinder var och en av oljekamrama 27 och 28, är utformad mellan dämparröret 21 och kolven 23. En yttre periferiyta hos kolven 23 är ej alls i kontakt med en inre periferiyta hos dämparröret 21.

I det följande kommer en beskrivning av funktionen att ges.

Såsom beskrivits ovan, beroende på en variation i last anbringad på ramen hos rull- stolen eller liknande, t. ex. variation i vikt hos patienter som sitter i rullstolen eller varierande ojämnhet i vägytan, svänger länkstången 3 kring rotationsaxeln och gummibussningen 8 vrids.

För att i ett sådant fall dämpa svängningsrörelse hos rullstolen som kan uppkomma som resultat av en svängning hos hjulet 4 anbringad under färd, expanderas och sammandras gummibussningen 8 och den hydrauliska dämparen 20, anordnad mel- ~~~-... 10 15 20 in 25 ::::: 30 521 863 7 lan fästet 2 och länkstången 3, och absorberar därvid en svängning eller en stöt som är ett resultat av oj ämnheter i vägytan eller lastning av rullstolen med en materia som skall transporteras.

För övrigt kan det tas i beaktande att respektive egenfrekvenser skiljer sig beroende på variation i last som anbringas på rullstolen, och således är det ej tillräckligt att den hydrauliska dämparen 20 endast har en förutbestämd elastisk karakteristik För att stabilisera en dämpningseffekt.

Egenfrekvensen ”f” hos rullstolen uttrycks genom följande formel: f = 1/21: x/K/M Här är ”K” en vridíjäderkonstant hos gummibussningen 8 och ”M” är vikten hos rullstolen.

När sålunda rullstolens vikt varierar, ändras egenfrekvensen, och när en ställning hos rullstolen ändras, ändras också en vridvinkel hos gummibussningen 8.

Detta beror på att vridtj äderkarakteristiken hos gummibussningen 8 vanligtvis är icke-linjär, såsom visas i Fig. 5, och således, ju mera vikten på rullstolen 20 ökar, desto större blir vridvinkeln, men desto mindre blir en vertikal last (desto mindre blir ﬁäderkonstanten K).

Om sålunda karakteristiken utnyttjas även om rullstolens vikt varierar, kommer vridíj äderkarakteristiken hos gummibussningen 8 att variera enligt en ändring av vikten, och således kommer rullstolen att uppbäras elastiskt och egenfrekvensen kommer att variera, varigenom resonansfenomenet undertrycks.

Närmast följande kommer en andra utföringsform av den föreliggande uppfinningen att beskrivas, i vilken en viskös hydraulisk manövreringsvätska, t.ex. silikonolj a, ..... 10 15 20 j-ß :IIII 30 521 863 8 ifylls som en hydraulisk rnanövreiingsvätska i dämparröret 21 hos den hydrauliska dämparen 20.

Silikonolj a är en syntetisk olja med dimetylpolysiloxanstruktur, och när ett tryck mottas, ökar silikonolj ans viskositet snabbt och den uppvisar mycket hög kompres- sionsfónnåga järnfört med organisk olja. Eftersom kompressionsförmågan hos sili- konoljan är hög, är det inte nödvändigt att tillhandahålla en gaskannnare eller lik- nande i den hydrauliska dämparen 20, varigenom strukturen kan förenklas.

I samband med krympningen av den hydrauliska dämparen 20 komprimeras kubik- volymen hos silikonoljan i dämparröret 21 av en del av kolvstången 22, som införs i dämparröret 21, varigenom trycket i dämparröret 21 stiger. Således, som visas med en heldragen linje i F ig. 5, ökar en last stödd av den hydrauliska dämparen 20 i ett stationärt läge i enlighet med ett slag (mängd krympning) och en ökande grad av lasten till slaget ökar i enlighet med ett kompressionsförhållande.

När den hydrauliska dämparen 20 krymper, ger silikonoljan som passerar det ring- formiga utrymmet 24 ett skjuvningsmotstånd och ett visköst motstånd, och lasten stödd av den hydrauliska dämparen 20 blir större än ett värde hos den statiska ka- rakteristiken. andra sidan, när den hydrauliska dämparen 20 expanderar, ger sili- konolj an som passerar det ringfonniga utrymmet 24 skjuvningsmotståndet och det viskösa motståndet, och lasten som stöds av den hydrauliska dämparen 20 blir mindre än ett värde hos den statiska karakteristiken.

Strukturen är såsom beskrivits ovan, och den hydrauliska dämparen 20 krymper och pressar samman silikonolj an i enlighet med lasten som anbringas på rullstolsramen, varvid en lutning av länkstången 3 fastställs. Om lasten anbringad på rullstolens ram är stor, kommer en nedpressning av länkhjulet att undeitryckas när trycket hos sili- konolj an snabbt stiger tillsammans med krympningen av den hydrauliska dämparen 20. Således kan rörelser hos länkstången 3 säkras. 10 15 20 nal. - . nu* . . . . ï521 863 9 Den hydrauliska dämparen 20 expanderas och dras samman i enlighet med en stöt, som anbringas till hjulet 4 från vägytan, och det viskösa moståndet hos silikonoljan, som passerar det ringformiga utrymmet 24, uppkommer i enlighet med manövre- ringshastigheten, varvid en svängning av länkstången 3 effektivt dämpas.

Eftersom sålunda den hydrauliska dämparen 20 utför både en ﬁäderfunktion som uppbär lasten som anbringas på rullstolens ram och en dämparfurildion som skall dämpa en svängning av länkstången 3, kan gummibussningen elimineras, kan anta- let delar hos länkhjulet minskas och länkhjulet kan miniatyriseras.

Enligt en tredje utföringsform, som visas i Fig. 4, är det anordnat så att änddelen 29 är i vridet ingrepp med skruvdelen 2la installerad på en inneryta hos dämpar-röret 21. Följaktligen kan kapaciteten hos insidan av oljekammaren ändras genom att änddelen 29 förs fram eller tillbaka, och i fallet med den hydrauliska dämparen 20, i vilken silikonolja fylls, kan ett kompressionsförhållande hos silikonoljan ändras så- som tillfallet kräver.

Närmast följ ande kommer en fjärde utföringsforrn som visas i F ig. 6 att beskrivas.

För övrigt har samma hänvisningsbeteckningar givits de komponenter som är iden- tiska med komponenter i de ovan beskrivna utföringsfonnerna.

En kolv 34 har en skivformig del 31 som är riktad mot en inre yta hos dämparröret 21 tvärs över det ringformiga utrymmet 24, och en cylindrisk del 32 som är i in- grepp med kolvstången 22 och förbunden med kolvstången 22 med hjälp av en mutter 33.

I detta fall är kolven 34 miniatyriserad jämfört med kolven 23, som visas i Fig. 4.

Kubikvolymen hos silikonoljan som fylls i den hydrauliska dämparen 20 ökar med en minskad del av kubikvolymen hos kolven 34, och dämpningskraften som ges av den hydrauliska dämparen 20 ökar. ha... 10 15 20 "ﬁ :iir 30 521 863 10 Vidare, genom att forma kolven 34 som har en storlek i axiell riktning som är iden- tisk med den hos kolven 23 visad i Fig. 4, är det möjligt att byta ut kolven 34 mot kolven 23 utan att modiﬁera utformningen av kolvstången 22 eller liknande, varige- nom dämpningskarakteristiken hos den hydrauliska dämparen 20 lätt kan ändras.

En femte utforingsforrn visad i Fig. 7 kännetecknas av att längden hos länkstången 3 varieras. Länkstången 3 består av en stödcylinder 1 la, som är ansluten kring en ro- tationsaxel hos fästet 2 via gummibussningen 8, och en rörlig axel 11b som är glid- bart utformad längs insidan hos stödcylindem lla. Länkstångens 3 längd kan juste- ras med en positioneringstapp 12 som tränger igenom ett ﬂertal positioneringshål anordnade vid stödcylindern lla resp. den rörliga axeln 1 lb. Vidare stöder en axel 25, anordnad vid en spets av den rörliga axeln 11b, hjulet 4 på sådant sätt att hjulet 4 kan rotera fritt.

Vidare är en låsmekanism 30, som begränsar en inställningsvinkel hos länkstången 3 till en förutbestämd vinkel, anordnad mellan fästet 2 och länkstången 3. I denna utföringsforrn bildar två hävarmar 13 och 14, anslutna till fästet 2 och länkstången 3, en vinkel 6, och en uppåtriktad rörelse hos hjulet förhindras av en klodel 15, som är installerad vid en ände hos en av hävarmama 13 och 14 på den sida som hävar- men är ansluten till den andra hävarmen, för att styra vinkeln 9.

Sålunda gör den rörliga axeln 11b det möjligt for stödcylindern lla att glida, och den rörliga axeln 11b och stödcylindem 1 la ﬁxeras med hjälp av positioneringstap- pen 12, som tränger igenom positioneringshålen anordnade vid stödcylindem lla resp. vid den rörliga axeln llb. Således kan länkstångens 3 längd varieras, varvid vridvinkeln hos länkstången 3 varierar.

Med andra ord, om lastfórhållandena är desamma, ju längre länkstången 3 är, desto mjukare är vridﬁ äderkarakteristiken hos gummibussningen 8. Däremot, ju kortare länkstången 3 är, desto hårdare är vridtjäderkarakteristiken hos gummibussningen 8. an... 10 15 20 ¿'ﬁ Ûïßo 521 863 11 Sålunda, genom att ändra längden hos länkstången 3, kan vridtj äderkarakteristiken ändras, och genom att kombinera vridtjäderkarakteristiken hos gummibussningen 8 med längden hos länkstången 3, kan egenfrekvensen hos rullstolen eller liknande mer noggrant hållas konstant. Å andra sidan varierar höjden för rullstolens ställning i enlighet med förändringen av lasten, men det är också möjligt att stabilisera rullstolens läge genom att justera längden hos länkstången 3.

Mer specifikt, såsom visas i Fig. 8, vrids i allmänhet gummibussningen 8 när en last anbringad på rullstolen ökar, varvid rotationsaxeln hos hjulet 4 förskjuts till läget för ”punkt 25” ”. Emellertid, genom att förlänga länkstången 3 till positionen för ”punkt 26” för att hantera ändringen i lasten och kombinera vridíj äderkarakteristiken hos gummibussningen 8 med längden hos länkstången 3, är det möjligt att placera hjulet 4 vid läget för ”punkt 26' ”, vars vertikala riktning är densamma som för rotations- axeln.

Sålunda, genom att stabilisera rullstolens ställning, kan ett läge för tyngdpunkten stabiliseras, en konstant slagmängd kan säkerställas, och stabiliserad färd och en komfortabel resa kan säkerställas.

Vidare är låsmekanismen 30 anordnad mellan fästet 2 och länkstången 3. I ordinärt läge formar hävarrnama 13 och 14 utformningar med tvära böjar, och vinkeln 6 bil- dad av de två hävarmama 13 och 14 ändras så att rörelsen hos hjulet 4 skall kunna hanteras. Vidare, för att ﬁxera hjulet 4 i ett förutbestämt läge, är vinkeln 6 satt till l80° eller mer, och genom att få klodelen 15 anordnad vid ena hävarmen 14 att komma i kontakt med den andra hävarmen 13, är vinkeln 6 ﬁxerad och hjulet 4 be- gränsat till det förutbestämda läget. På grund av en sådan sammansättning kan för- skjutningen av hjulet 4 undertryckas och en skakning hos rullstolen kan förhindras, t.ex. när hjärtmassage ges till en sjuk person i rullstolen. 521 863 12 Industriell tillämpbarhet Såsom beskrivits ovan kan länkhjulet med en stötabsorberande mekanism enligt den föreliggande uppfinningen absorbera en svängning eller en stöt resulterande från 5 ojämnhet i vägytan eller pålastriing av en materia som skall transporteras, och såle- des är det lämpligt för en rullstol för sjuka eller en vagn for transport av bagage. . < . . . ,

Claims

is21 äss /5 Patentkrav

1. l. Ett länkhjul som uppbär ett hjul via en länkstång genom användning av ett fäste avsett att fästas vid en rullstol eller liknande, vari en ände av länkstången är förbunden med en rotationsaxel hos fästet via en gummidel som vrids och deformeras som ett resultat av länkstångens svängande rörelse, och länkstången och fästet är förbundna av en hydraulisk dämpare som dämpar länkstångens svängande rörelse, vari länkstångens (3) längd är möjlig att justera mellan rotationscentrum för länkstångens (3) svängningsrörelse och rotationscentrum hos hjulet (4) hos rullstolen.

2. Ett länkhjul enligt krav 1, vari länkstången innefattar: en stödcylinder; en rörlig axel som är glidbart insatt i stödcylindern; positioneringshål som är anordnade vid stödcylindern och den rörliga axeln; och en positioneringstapp för justering av en longitudinell position hos den rörliga axeln.

3. Ett länkhjul enligt krav l, vari två hävarmar är anslutna mellan fästet och länk- stången för att fixera hjulet i ett förutbestämt läge och varvid en av hävarmarna, vid en sidoänddel av en del för anslutning av hävarmarna, är utrustad med en hindrande mekanism som har en klodel för låsning av relativa positioner hos dessa två hävarmar.

4. Ett länkhjul enligt krav 1, vari den hydrauliska dämparen fylls med en viskös hydraulisk manövreringsvätska som hydraulisk manövreringsvätska och där ett tryck hos den viskösa hydrauliska manövreringsvätskan uppbär en last anbringad på fästet.

5. Ett länkhjul enligt krav 4, vari den viskösa hydrauliska manövreringsvätskan är silikonolja. 521 863 /1/

6. Ett länkhjul enligt krav 4, vari den hydrauliska dämparen innefattar: ett dämparrör som är anslutet till den ena av fästet och länkstången; en kolvstång som är ansluten till den andra av fästet och länkstången; en kolv som är ansluten till kolvstàngen och delar en insida av dämparröret i två oljekamrar; och ett utrymme som är bildat mellan dämparröret och kolven och som förbinder de två olj ekamrarna.

7. Ett länkhjul enligt krav 6, vari en cylindrisk del är i ingrepp med kolvstången och skivformig del med utrymmet format mellan dämparröret, och där den cylindriska delen och den skivformiga delen är anordnade vid kolven.

8. Ett länkhjul enligt krav 4, vari ett kompressionsförhållande hos den viskösa hydrauliska manövreringsvätskan kan varieras.

9. Ett länkhjul enligt krav 1, vari länkstången (3) är justerbar för att bibehålla höjden för en ställning hos rullstolen eller liknande, när en förändring av lasten sker.