專利名稱：一種新型輪-履復合式電動輪椅的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型電動輪椅，特別是一種可實現輪式行走與履帶行走方式切換且具有爬樓梯功能的新型輪-履復合式電 動輪椅。
背景技術：
隨著人口老齡化的發展，老年人的絕對數量和占社會總人口的比重越來越大。許多老年人到一定年齡后會出現腿腳力量減弱或行走功能退化，對其在出行和上下樓梯等方面造成困難。從滿足這部分老年人的出行和上下樓梯的要求出發，迫切需要開發能夠幫助這些老年人出行和上下樓梯的輔助裝置或設備。同時考慮老年人的出行和上下樓梯的需要，國內已有一些具有爬樓梯功能的不同電動輪椅結構，包括行星輪式爬樓梯機構、履帶式爬樓梯機構和、輪-履復合式爬樓梯機構。其中，輪-履復合式爬樓梯機構通過切換其行走方式來分別實現在平地上的輪式行走和爬樓梯時的履帶式行走，在兼顧行走功率消耗和爬樓梯安全性方面具有一定優勢。專利申請號為200910154542. 3的發明專利“電動爬樓輪椅車”采用輪-履復合式爬樓梯機構，并且通過一套變姿態機構來實現輪式行走和履帶式行走功能的切換，但未考慮在怕樓梯上乘坐者姿態和重心位置調整以及在下樓梯過程中由平臺過渡到樓梯時履帶式底盤有可能發生的快速翻轉問題，影響其在怕樓梯過程中的穩定性。進一步開發適用于家庭使用的具有結構簡單實用、操作方便且穩定性高的新型輪-履復合式電動輪椅仍然非常必要。
發明內容
本發明所解決的技術問題在于提供一種可實現輪式行走與履帶行走方式切換且具有爬樓梯功能的新型輪-履復合式電動輪椅。實現本發明目的的技術解決方案為一種新型輪-履復合式電動輪椅，包括第一側板、第一履帶輪、前支撐桿、前輪、第一銷軸、第一轉板、小齒輪、前輪軸、大齒輪、傳動軸、聯軸器、主履帶、第二履帶輪、副履帶、第三履帶輪、空心軸、長軸、電機座、底板、固定板、后輪、后輪軸、第二轉板、第二銷軸、后支撐桿、從動軸、第二側板、第一橫板、支架、第一轉軸、第一電動伸縮桿、第二電動伸縮桿、第二轉軸座、第二轉軸、椅子、第三轉軸、第三轉軸座、第四轉軸座、第五轉軸座、控制盒、扶手、第四轉軸、第五轉軸、第四履帶輪、電機及減速器、第二橫板；第一側板的數量為兩個且對稱分布在電動輪椅兩側，該兩個第一側板之間設置兩個固定板，每個固定板的兩端固連在不同的第一側板上，所述兩個第一側板的下沿固連底板，上述兩個第一側板與底板、兩個固定板一起構成框型結構；電機及減速器的數量為兩個且對稱分布，其分別固定安裝于與底板相固連的兩個電機座上，每個電機及減速器的輸出軸通過對應的聯軸器與對應的傳動軸相固連，該傳動軸貫穿第一側板并在電機及減速器的驅動下相對第一側板轉動，傳動軸上固連第一履帶輪和大齒輪，其中大齒輪位于第一履帶輪的外側；第一轉板的數量為兩個且對稱分布，每個第一轉板套在相應的傳動軸上并能繞其轉動，所述第一轉板位于相應的大齒輪的外側；前輪軸的數量為兩個，每個前輪軸貫穿相應的第一轉板且能相對其轉動，每個前輪軸的一端固定安裝有一個小齒輪且該小齒輪與大齒輪相嚙合，每個前輪軸的另一端固定套有相應的前輪；前支撐桿的數量為兩個，每個前支撐桿的下端均通過對應的第一銷軸與對應的第一轉板連接，并能拉動對應的第一轉板繞相應的傳動軸轉動，同時該第一轉板帶動相應的小齒輪繞著大齒輪轉動，兩個前支撐桿的上端均套在第五轉軸上并能相對轉動，該第五轉軸的兩端分別貫穿對應的第五轉軸座，所述兩個第五轉軸座均固連于椅子的底面；支架的數量為兩個且對稱分布，每個支架的下部均與相應的第一側板上表面相固連，每個支架的上部均套在第二轉軸上并能相對轉動，該第二轉軸的兩端分別貫穿對應的第二轉軸座，所述兩個第二轉軸座均固連于椅子的底面；兩個支架之間設置有第一轉軸，第 一電動伸縮桿的尾部套在第一轉軸上且能相對其轉動，該第一電動伸縮桿的伸出端套在第四轉軸上并能相對其轉動，所述第四轉軸的兩端分別貫穿對應的第四轉軸座，所述兩個第四轉軸座均固連于椅子的底面；長軸貫穿對稱分布的兩個空心軸并可相對其轉動，每個空心軸均先后貫穿與其對應的第二側板和第一側板并能相對上述兩個側板轉動，每個空心軸上還套有一個第三履帶輪，該第三履帶輪設置在對應的第二側板和第一側板之間且固連在空心軸上；第二履帶輪的數量為兩個，每個第二履帶輪均套在相應空心軸的外側并與其相固連，所述第二履帶輪通過相應的主履帶與第一履帶輪相嚙合；從動軸的數量為兩個，每個從動軸均貫穿相應的第二側板并能相對其轉動，每個從動軸的外側均固連一個第四履帶輪，所述第四履帶輪通過相應的副履帶與相應的第三履帶輪相嚙合；兩個第二側板之間固定安裝第一橫板和第二橫板，第二電動伸縮桿的尾部套在第一橫板中部凸起的支桿上并能相對轉動，所述第二電動伸縮桿的伸出端套在第二轉軸上并能繞其轉動；第二轉板的數量為兩個且對稱分布，每個第二轉板均空套在長軸的一端，每個第二轉板上均設置一個后輪軸，該后輪軸上套有相應的后輪并能相對其轉動；后支撐桿的數量為兩個，每個后支撐桿的下端均通過相應的第二銷軸與相應的第二轉板連接，每個后支撐桿的上端空套在第三轉軸的一端，所述第三轉軸的兩端分別貫穿對應的第三轉軸座，該第三轉軸座固連于椅子的靠背反面；椅子的兩側分別固定安裝有一個扶手，其中一個扶手上固定安裝有對各電機進行控制的控制盒。本發明與現有技術相比，其顯著優點為1)本發明的具有爬樓梯功能的新型電動輪椅在平地和爬樓梯過程中分別采用輪式行走和履帶行走兩種行走方式，能由乘坐者控制兩種行走方式之間的切換且切換機構簡單實用且操作方便；2)本發明的具有爬樓梯功能的新型電動輪椅在切換為履帶行走方式時自動控制椅面傾斜來調整乘坐者的重心高度；在下樓梯時可通過把副履帶壓在樓梯臺階上來防止底盤發生快速翻轉，保證爬樓梯過程安全性和舒適性；3)本發明的具有爬樓梯功能的新型電動輪椅地面適用性強，結構緊湊且實用，操作方便可靠，爬樓梯安全性高，發展前景廣闊。下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
圖I為本發明一種新型輪-履復合式電動輪椅的三維結構圖。圖2為本發明一種新型輪-履復合式電動輪椅的底盤結構圖。圖3為本發明一種新型輪-履復合式電動輪椅的履帶行走結構示意圖。
具體實施例方式結合圖I，本發明的一種新型輪-履復合式電動輪椅，包括第一側板I、第一履帶輪
2、前支撐桿3、前輪4、第一銷軸5、第一轉板6、小齒輪7、前輪軸8、大齒輪9、傳動軸10、聯軸器11、主履帶12、第二履帶輪13、副履帶14、第三履帶輪15、空心軸16、長軸17、電機座 18、底板19、固定板20、后輪21、后輪軸22、第二轉板23、第二銷軸24、后支撐桿25、從動軸26、第二側板27、第一橫板28、支架29、第一轉軸30、第一電動伸縮桿31、第二電動伸縮桿32、第二轉軸座33、第二轉軸34、椅子35、第三轉軸36、第三轉軸座37、第四轉軸座38、第五轉軸座39、控制盒40、扶手41、第四轉軸42、第五轉軸43、第四履帶輪44、電機及減速器45、第二橫板46 ；第一側板I的數量為兩個且對稱分布在電動輪椅兩側，該兩個第一側板I之間設置兩個固定板20,每個固定板20的兩端固連在不同的第一側板I上，所述兩個第一側板I的下沿固連底板19，上述兩個第一側板I與底板19、兩個固定板20 —起構成框型結構；電機及減速器45的數量為兩個且對稱分布，其分別固定安裝于與底板19相固連的兩個電機座18上，每個電機及減速器45的輸出軸通過對應的聯軸器11與對應的傳動軸10相固連，該傳動軸10貫穿第一側板I并在電機及減速器45的驅動下相對第一側板I轉動，傳動軸10上固連第一履帶輪2和大齒輪9，其中大齒輪9位于第一履帶輪2的外側；第一轉板6的數量為兩個且對稱分布，每個第一轉板6套在相應的傳動軸10上并能繞其轉動，所述第一轉板6位于相應的大齒輪9的外側；前輪軸8的數量為兩個，每個前輪軸8貫穿相應的第一轉板6且能相對其轉動，每個前輪軸8的一端固定安裝有一個小齒輪7且該小齒輪7與大齒輪9相嚙合，每個前輪軸8的另一端固定套有相應的前輪4 ；前支撐桿3的數量為兩個，每個前支撐桿3的下端均通過對應的第一銷軸5與對應的第一轉板6連接，并能拉動對應的第一轉板6繞相應的傳動軸10轉動，同時該第一轉板6帶動相應的小齒輪7繞著大齒輪9轉動，兩個前支撐桿3的上端均套在第五轉軸43上并能相對轉動，該第五轉軸43的兩端分別貫穿對應的第五轉軸座39，所述兩個第五轉軸座39均固連于椅子35的底面；支架29的數量為兩個且對稱分布，每個支架29的下部均與相應的第一側板I上表面相固連，每個支架29的上部均套在第二轉軸34上并能相對轉動，該第二轉軸34的兩端分別貫穿對應的第二轉軸座33，所述兩個第二轉軸座33均固連于椅子35的底面；兩個支架29之間設置有第一轉軸30，第一電動伸縮桿31的尾部套在第一轉軸30上且能相對其轉動，該第一電動伸縮桿31的伸出端套在第四轉軸42上并能相對其轉動，所述第四轉軸42的兩端分別貫穿對應的第四轉軸座38，所述兩個第四轉軸座38均固連于椅子35的底面；長軸17貫穿對稱分布的兩個空心軸16并可相對其轉動，每個空心軸16均先后貫穿與其對應的第二側板27和第一側板I并能相對上述兩個側板轉動，每個空心軸16上還套有一個第三履帶輪15，該第三履帶輪15設置在對應的第二側板27和第一側板I之間且固連在空心軸16上；第二履帶輪13的數量為兩個，每個第二履帶輪13均套在相應空心軸16的外側并與其相固連，所述第二履帶輪13通過相應的主履帶12與第一履帶輪2相嚙合；從動軸26的數量為兩個，每個從動軸26均貫穿相應的第二側板27并能相對其轉動，每個從動軸26的外側均固連一個第四履帶輪44，所述第四履帶輪44通過相應的副履帶14與相應的第三履帶輪15相嚙合；兩個第二側板27之間固定安裝第一橫板28和第二橫板46，第二電動伸縮桿32的尾部套在第一橫板28中部凸起的支桿上并能相對轉動，所述第二電動伸縮桿32的伸出端套在第二轉軸34上并能繞其轉動；第二轉板23的數量為兩個且對稱分布，每個第二轉板23均空套在長軸17的一端，每個第二轉板23上均設置一個后輪軸22，該后輪軸22上套有相應的后輪21并能相對其轉動；后支撐桿25的數量為兩個，每個后支撐桿25的下端均通過相應的第二銷軸24與相應的第二轉板23連接，每個后支撐桿25的上端空套在第三轉軸36的一端，所述第三轉
軸36的兩端分別貫穿對應的第三轉軸座37，該第三轉軸座37固連于椅子35的靠背反面；椅子35的兩側分別固定安裝有一個扶手41，其中一個扶手41上固定安裝有對各電機進行控制的控制盒40。結合圖I、圖2和圖3，本發明的一種新型輪_履復合式電動輪椅可實現輪式行走方式和履帶式行走方式的切換，其工作原理如下所述。切換到輪式行走方式的過程與驅動原理結合圖I和圖2，當電動輪椅為履帶式行走方式時，當乘坐者通過控制盒40發出切換指令，第一電動伸縮桿31收縮至最短，拉動第四轉軸42并帶動椅子35返回到椅子面保持水平的狀態；椅子35在轉動過程中通過第五轉軸43帶動兩個前支撐桿3同時向下運動，從而通過對應的第一銷軸5推動相應的第一轉板6、小齒輪7和前輪4 一起繞相應的前輪軸8向下轉動120°，使兩個前輪4著地而兩個第一履帶輪2脫離地面。與此同時，椅子35在轉動過程中通過第三轉軸36帶動兩個后支撐桿25同時向上運動，從而通過第二銷軸24帶動相應的第二轉板23和后輪21 —起繞長軸17向下轉動90°，使兩個第二轉板23上的后輪21均著地而兩個第二履帶輪13脫離地面。當兩個前輪4和兩個后輪21同時著地后會抬高電動輪椅使得其一對主履帶12和一對副履帶14脫離地面，此時再由乘坐者通過控制盒40控制每個電機及減速器45轉動并通過相應的聯軸器11將動力傳給相應的傳動軸10，從而驅動相應的大齒輪9轉動，帶動與其嚙合的小齒輪7和相應的前輪4 一起轉動，從而驅動電動輪椅以輪式行走方式在地面上行進。此時，電動輪椅的轉向、前進和后退通過分別控制兩個電機及減速器45的輸出速度的大小和方向來實現。切換到履帶式行走方式的過程與驅動原理當電動輪椅為輪式行走方式時，當乘坐者通過控制盒40發出切換指令，第一電動伸縮桿31申長至最長，拉動第四轉軸42和椅子35轉動讓乘坐者處于后仰的姿態，為履帶式行走方式下的爬樓梯功能做好準備；同時椅子35在轉動過程中通過第五轉軸43帶動兩個前支撐桿3同時向上運動,從而通過第一銷軸5推動相應的第一轉板6、小齒輪7和前輪4一起繞相應的前輪軸8向上轉動120°，使前輪4的高度上升直到其脫離地面，而第一履帶輪2和主履帶12的一端著地。與此同時，椅子35在轉動過程中通過第三轉軸36帶動兩個后支撐桿25同時向下運動，從而通過第二銷軸24帶動相應的第二轉板23和后輪21 —起繞長軸17向上轉動90°，使每個第二轉板23上的后輪21的高度上升直到其脫離地面，而第二履帶輪13和主履帶12的另一端著地。由此，兩個前輪4和兩個后輪21均脫離地面，電動輪椅高度下降使得一對主履帶12完全接觸地面。此時再由乘坐者通過控制盒40控制每個電機及減速器45轉動并通過相應的聯軸器11將動力傳給相應的傳動軸10，從而驅動相應的第一履帶輪2通過相應的主履帶12帶動相應的第二履帶輪13和相應的第三履帶輪15—起轉動。由于主履帶12與地面完全接觸，通過履帶與地面的摩擦力驅動電動輪椅以履帶行走方式開始爬樓梯，在爬樓梯的過程中通過主履帶12與樓梯臺階處的摩擦力和履帶外齒受到臺階尖角處的作用力而推動電動輪椅在樓梯上爬行。 此外，在爬上樓梯的過程中，通過控制第二電動伸縮桿32的伸出長度來調整副履帶14與主履帶12的夾角，輔助電動輪椅來爬上樓梯；在下樓梯過程中，同樣通過控制第二電動伸縮桿32的伸出長度來調整副履帶14與主履帶12的夾角，保證其副履帶與樓梯臺階的接觸狀態從而防止電動輪椅在由平臺過渡到樓梯這一過程中發生向下翻倒的情況。由此，通過對副履帶14姿態的動態控制，來提高電動輪椅在爬上樓梯和下樓梯過程中的平穩性和安全性。電動輪椅的副履帶14的姿態調整過程如下當第二電動伸縮桿32根據控制 盒40的控制命令來伸長或縮短時，帶動與之相連接的第一橫板28和副履帶14及其傳動機構一起繞長軸17轉動，從而調整副履帶14與主履帶12的夾角，在爬上樓梯過程中引導電動輪椅爬上首個樓梯臺階，在下樓梯過程中通過副履帶14與樓梯面的接觸來輔助電動輪椅穩定爬下樓梯臺階。當整個電動輪椅都位于樓梯斜面上時，副履帶14與主履帶12夾角調整為180°且同時與樓梯臺階接觸，相當于增加履帶長度從而提高電動輪椅在樓梯上行走時的穩定性和安全性。
權利要求
1.一種新型輪-履復合式電動輪椅，其特征在于，包括第一側板[I]、第一履帶輪[2]、前支撐桿[3]、前輪[4]、第一銷軸[5]、第一轉板[6]、小齒輪[7]、前輪軸[8]、大齒輪[9]、傳動軸[10]、聯軸器[11]、主履帶[12]、第二履帶輪[13]、副履帶[14]、第三履帶輪[15]、空心軸[16]、長軸[17]、電機座[18]、底板[19]、固定板[20]、后輪[2小后輪軸[22]、第二 轉板[23]、第二銷軸[24]、后支撐桿[25]、從動軸[26]、第二側板[27]、第一橫板[28]、支架[29]、第一轉軸[30]、第一電動伸縮桿[31]、第二電動伸縮桿[32]、第二轉軸座[33]、第二轉軸[34]、椅子[35]、第三轉軸[36]、第三轉軸座[37]、第四轉軸座[38]、第五轉軸座[39]、控制盒[40]、扶手[41]、第四轉軸[42]、第五轉軸[43]、第四履帶輪[44]、電機及減速器[45]、第二橫板[46]； 第一側板[I]的數量為兩個且對稱分布在電動輪椅兩側，該兩個第一側板[I]之間設置兩個固定板[20]，每個固定板[20]的兩端固連在不同的第一側板[I]上，所述兩個第一側板[I]的下沿固連底板[19]，上述兩個第一側板[I]與底板[19]、兩個固定板[20] —起構成框型結構； 電機及減速器[45]的數量為兩個且對稱分布，其分別固定安裝于與底板[19]相固連的兩個電機座[18]上，每個電機及減速器[45]的輸出軸通過對應的聯軸器[11]與對應的傳動軸[10]相固連，該傳動軸[10]貫穿第一側板[I]并在電機及減速器[45]的驅動下相對第一側板[I]轉動，傳動軸[10]上固連第一履帶輪[2]和大齒輪[9]，其中大齒輪[9]位于第一履帶輪[2]的外側；第一轉板[6]的數量為兩個且對稱分布，每個第一轉板[6]套在相應的傳動軸[10]上并能繞其轉動，所述第一轉板[6]位于相應的大齒輪[9]的外側；前輪軸[8]的數量為兩個，每個前輪軸[8]貫穿相應的第一轉板[6]且能相對其轉動，每個前輪軸[8]的一端固定安裝有一個小齒輪[7]且該小齒輪[7]與大齒輪[9]相嚙合，每個前輪軸[8]的另一端固定套有相應的前輪[4]； 前支撐桿[3]的數量為兩個，每個前支撐桿[3]的下端均通過對應的第一銷軸[5]與對應的第一轉板[6]連接，并能拉動對應的第一轉板[6]繞相應的傳動軸[10]轉動，同時該第一轉板[6]帶動相應的小齒輪[7]繞著大齒輪[9]轉動，兩個前支撐桿[3]的上端均套在第五轉軸[43]上并能相對轉動，該第五轉軸[43]的兩端分別貫穿對應的第五轉軸座[39]，所述兩個第五轉軸座[39]均固連于椅子[35]的底面； 支架[29]的數量為兩個且對稱分布，每個支架[29]的下部均與相應的第一側板[I]上表面相固連，每個支架[29]的上部均套在第二轉軸[34]上并能相對轉動，該第二轉軸[34]的兩端分別貫穿對應的第二轉軸座[33]，所述兩個第二轉軸座[33]均固連于椅子[35]的底面；兩個支架[29]之間設置有第一轉軸[30]，第一電動伸縮桿[31]的尾部套在第一轉軸[30]上且能相對其轉動，該第一電動伸縮桿[31]的伸出端套在第四轉軸[42]上并能相對其轉動，所述第四轉軸[42]的兩端分別貫穿對應的第四轉軸座[38]，所述兩個第四轉軸座[38]均固連于椅子[35]的底面； 長軸[17]貫穿對稱分布的兩個空心軸[16]并可相對其轉動，每個空心軸[16]均先后貫穿與其對應的第二側板[27]和第一側板[I]并能相對上述兩個側板轉動，每個空心軸[16]上還套有一個第三履帶輪[15]，該第三履帶輪[15]設置在對應的第二側板[27]和第一側板[I]之間且固連在空心軸[16]上；第二履帶輪[13]的數量為兩個，每個第二履帶輪[13]均套在相應空心軸[16]的外側并與其相固連，所述第二履帶輪[13]通過相應的主履帶[12]與第一履帶輪[2]相嚙合； 從動軸[26]的數量為兩個，每個從動軸[26]均貫穿相應的第二側板[27]并能相對其轉動，每個從動軸[26]的外側均固連一個第四履帶輪[44]，所述第四履帶輪[44]通過相應的副 履帶[14]與相應的第三履帶輪[15]相嚙合；兩個第二側板[27]之間固定安裝第一橫板[28]和第二橫板[46]，第二電動伸縮桿[32]的尾部套在第一橫板[28]中部凸起的支桿上并能相對轉動，所述第二電動伸縮桿[32]的伸出端套在第二轉軸[34]上并能繞其轉動； 第二轉板[23]的數量為兩個且對稱分布，每個第二轉板[23]均空套在長軸[17]的一端，每個第二轉板[23]上均設置一個后輪軸[22]，該后輪軸[22]上套有相應的后輪[21]并能相對其轉動；后支撐桿[25]的數量為兩個，每個后支撐桿[25]的下端均通過相應的第二銷軸[24]與相應的第二轉板[23]連接，每個后支撐桿[25]的上端空套在第三轉軸[36]的一端，所述第三轉軸[36]的兩端分別貫穿對應的第三轉軸座[37]，該第三轉軸座[37]固連于椅子[35]的靠背反面； 椅子[35]的兩側分別固定安裝有一個扶手[41]，其中一個扶手[41]上固定安裝有對各電機進行控制的控制盒[40]。
全文摘要
本發明公開了一種新型輪-履復合式電動輪椅，包括第一側板、第一履帶輪、前支撐桿、前輪、第一銷軸、第一轉板、小齒輪、前輪軸、大齒輪、傳動軸、聯軸器、主履帶、第二履帶輪、副履帶、第三履帶輪、空心軸、長軸、電機座、底板、固定板、后輪、后輪軸、第二轉板、第二銷軸、后支撐桿、從動軸、第二側板、第一橫板、支架、第一轉軸、第一電動伸縮桿、第二電動伸縮桿、第二轉軸座、第二轉軸、椅子、第三轉軸、第三轉軸座、第四轉軸座、第五轉軸座；本發明的具有爬樓梯功能的新型電動輪椅在平地和爬樓梯過程中分別采用輪式行走和履帶行走兩種行走方式，能由乘坐者控制兩種行走方式之間的切換且切換機構簡單實用且操作方便。
文檔編號A61G5/06GK102895077SQ20121042607
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月31日 優先權日2012年10月31日
發明者陶衛軍, 柯楠 申請人:陶衛軍, 柯楠