全自動液壓舉升步進式電動爬樓梯輪椅的制作方法
【專利摘要】本裝置可為失去下肢行走功能的病患獨立上下樓梯出行提供代步。技術要點是：簡易液壓動力系統同步驅動安裝于長方體座椅兩側滑軌上的，前后兩對高差可調的輕型液壓缸，使座椅部分垂直上升或下降；直流電機驅動齒條使液壓缸和座椅交替水平向前移動，實現爬樓動作。裝在座椅前部內側的兩個微型液壓缸在座椅移動到下一級臺階上時，前部能夠平穩可靠地支撐于前一級臺階上。U型鑲套式結構的座椅上層后部，靠滑軌可后移到坐便器上方并留出孔洞，使乘坐者能夠獨立上衛生間。輪椅低部中央安裝的液壓轉向機構，可使輪椅在狹小空間內原地任意轉向。
【專利說明】全自動液壓舉升步進式電動爬樓梯輪椅
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于一種新型爬樓梯輪椅。
【背景技術】
[0002]目前，國內市場上銷售的爬樓梯輪椅，多為星輪組件和履帶組件兩大運行方式組成，存在的主要不足是:在爬樓動作過程中座椅無法自己保持水平，星輪組件運轉過程中的支撐點與輪椅重心偏離，不能保持平衡，安全性較差，必須在他人的幫助操作下乘坐者才能上下樓梯，操作復雜。履帶組件和個別進口爬樓輪椅雖然實現了乘坐者自主操作上下樓的功能，但對樓梯要求苛刻，而且體積較大，且價格不菲，普通百姓難以承受。
【發明內容】
[0003]為了克服上述不足，本發明一是，采用簡單的液壓動力系統，同步驅動安裝于長方體輪椅兩側滑軌上的前后兩對初始位置高差可調的單作用輕型液壓缸，使座椅部分垂直上升(下降)，直流電機驅動附在滑軌上的齒條，帶動滑軌和輪椅主體交替水平向前移動，使輪椅在爬樓梯過程中座椅始終保持水平。其次是，利用裝在輪椅前部左右內側的兩個微型液壓缸做支撐 ，當輪椅移動到下一級臺階上時，前部懸空部分能夠可靠平穩地支撐于前一級臺階上，消除了不安全因素，真正實現了乘坐者獨立操作的愿望。三是，將輪椅上層后半部分座椅設計成U形鑲套式結構，驅動滑軌使液壓缸后移支撐起后部，保持輪椅平衡，利用座椅滑軌可使座椅活動部分后移30cm，到坐便器上方，并在中間留出一個(長*寬)22*16cm的孔洞，解決了乘坐者獨立上衛生間的問題。四是，在輪椅底部中央垂直向下安裝了一個短行程中型液壓缸，當輪椅在狹小空間運行，轉向不便時，啟動液壓系統，該液壓缸活塞向下伸出，裝在其頂部的三叉形支架支撐于地面，將輪椅整體平穩舉升離開地面2cm，點動按鈕使裝在三叉形支撐架上的驅動電機帶動位于該液壓缸下部的大齒輪轉動，可使輪椅任意角度原地轉向，極大地方便了使用。五是，合理安排座椅、滑桿、液壓缸掛架長度及配重，使滑桿平移時保持輪椅重心在兩端液壓缸支撐點以內，實驗證明載重達150公斤時，也不會出現向前或向后傾覆現象。六是，在座椅前后方向和左右方向安裝有水平控制傳感器，當座椅前后或左右傾斜高差超過2cm時，傳感器動作，整機動力部分立即斷電，同時也可按動扶手上的急停開關，使動力部分斷電，確保安全。
[0004]本裝置主要由七部分組成:(1)下面帶三個小輪(前I后2)的長方體輪椅。
(2)水平安裝在輪椅左右兩側的兩根內側帶驅動齒條的滑軌(3)垂直安裝于滑軌兩頭可調高度差為0-30cm的液壓缸。(4)安裝在輪椅前端內側的單作用微型液壓缸(左右各一個)；
[5]安裝在座椅艙內由直流電機驅動活塞的液壓動力缸及控制系統一套；(6)安裝在上層的后半部分可后移的鑲套式座椅；(7)垂直向下裝在輪椅底部中央的原地轉向舉升液壓缸及轉向驅動系統。
【專利附圖】
【附圖說明】[0005]圖1是本發明裝置的整體立體結構示意圖。I座箱2滑軌3前液壓缸4后液壓缸5后輪6鑲套式座椅7前部支撐液壓缸8座椅扶手9操控把10靠背11靠背扶手12可折疊腳踏板
圖2是本發明裝置的結構側視圖，左右機構完全對稱。I操控把2扶手3前輪圖3是本發明裝置的座箱底盤俯視圖。I轉向舵與操控把連接口 2前輪3底盤邊框4后橋差速器5后輪6原地轉向組件
圖4是本發明裝置的滑軌結構圖。I滑軌外框2滑軌縱切面3外緣帶凹槽軸承圖5是本發明裝置的滑桿結構圖。I滑桿2掛架連接孔3內側齒條圖6是本發明裝置的液壓缸掛架結構圖。I液壓缸掛架2緊固件3連接孔4緊固件連接孔
圖7是本發明裝置的前輪轉向機構結構圖。I前輪插2前輪3前輪主轉向舵(側視圖)4左轉向舵5主轉向舵6右轉向舵7回位彈簧8操控把左插孔9操控把右插孔
圖8是本發明裝置的操控把結構圖。I液晶顯示屏2操控把插桿(內裝電纜及插頭)3鍵盤4把手
圖9是本發明裝置的上層座椅滑軌結構圖。I座椅邊框2滑軌3滑軌側視圖4滑桿側視圖5滑桿縱切面6滑軌縱切面7外緣帶凹槽軸承
圖10是本發明裝置的上層座椅鑲套結構圖。I座椅面板2固定部分3可后移部分圖11是本發明裝置的齒條驅動部件結構圖。I滑軌2驅動齒輪3皮帶輪4減速電機圖12是本發明裝置的原地轉向部件結構圖1液壓缸2減速驅動齒輪3減速電機4三叉支架5轉向齒輪6供電滑環7電刷8液壓缸進油口 9活塞與支架連接軸承套
圖13是本發明裝置的液壓系統組件結構圖。I動力液壓缸2主減速電機3齒輪4螺紋活塞桿5緩沖缸6壓力表7支撐液壓缸8前舉升液壓缸9后舉升液壓缸10轉向液壓缸11電磁閥12調節閥
圖14是本發明裝置的全車電路原理方框圖。圖15是本發明裝置爬樓梯時的動作狀態示意圖。
【具體實施方式】
[0006]在平地上行走時，由輪椅后面的兩個(圖3中的5)小輪(直流電機驅動的后橋差速器)(圖3中的4)，驅動前進(或后退)，前面的一個(圖3中的2)小輪帶轉向裝置，通過萬向節與操控把(圖8中的2)連接。
[0007]當需要上樓梯時，輪椅后部正對樓梯，當輪椅后部限位傳感器接觸到第一級臺階邊緣時會自動停止，然后，啟動測量標桿自動進行臺階高度和踏步寬度測量，按照測得的數值，在手動模式下調節好后液壓缸高差，定位好平移距離限位傳感(本操作，同一棟樓只進行一次)。按上樓模式鍵，輸入臺階數，按啟動按鍵，上樓過程由程序控制完成以下動作:
[0008]先是由裝在軌道中間的(圖11中的2)微型齒輪驅動附有(圖11中的I)齒條的(圖5中的I)滑桿使前后兩對(圖1中的3和4)液壓缸(稱工作缸)同時向后移動到限定的距離后停止，接下來工作缸活塞受動力缸內液壓油的驅動，向下伸出(臺階高度+2cm)的距離，同時裝在座椅前端左右兩側的(圖1中的7)微型液壓缸(稱前部支撐缸)活塞伸出(臺階高度)的距離后停止，此時(圖1中的I)座椅部分整體垂直上升(臺階高度+2cm)的距離。然后，座椅在滑軌齒條齒輪的驅動下向后移動限定的距離后停止。然后，工作缸活塞在動力缸液壓油的作用下縮回，座椅部分下落到第一級臺階，由于前部支撐缸活塞在上第一級臺階伸出后電磁閥關閉，不能縮回，將座椅前部懸空部分支撐起來，使座椅部分在樓梯上平穩放(程序運行到最后一級臺階時支撐缸與工作缸活塞一起縮回)。重復工作缸和座椅的動作完成上樓任務。
[0009]當需要下樓梯時，進入下樓模式，此時紅外光電傳感器工作，輪椅正對樓梯前進，運行到第一個臺階邊緣時傳感器紅外線一旦離開樓梯邊緣，電路立即動作，關斷前進驅動電路，并聲光提示，此時輪椅停到下樓準確初始位置，(此時也可從(圖8)操控把上的(圖8中的I)小液晶屏看到，底部攝像頭傳來的紅色激光標示線的位置，應與樓梯棱角線重合)。輸入臺階數，然后按啟動(圖8中的3)按鍵，下樓工作按程序進行(動作過程同上樓相仿)。當需要爬不規則的樓梯時可在全手動模式下運行，完成上下樓動作。
由于在輪椅低部中央垂直向下安裝了一個(圖12中的I)短行程中型液壓缸，當輪椅在狹小空間運行，轉向不便時，可啟動液壓系統，該液壓缸活塞向下伸出，裝在其頂部的(圖3中的6)三叉形支架支撐于地面，將輪椅整體平穩舉升離開地面2cm，按動開關使裝在三叉形支撐架上的(圖12中的3)驅動電機工作，帶動位于該液壓缸中下部的(圖12中的5)大齒輪轉動，可以 使輪椅整體任意角度原地轉向，極大地方便了使用。
[0010]由于裝在滑軌后端的兩個液壓缸初始位置與前端液壓缸位置在(0-30)厘米的范圍內調節，可以使該輪椅跨越30cm以下的門檻路牙石等硬質障礙，兼容大部分非標準樓梯。
全自動液壓舉升步進式爬樓梯輪椅的先進性
乘坐者無需他人協助即可獨立操作該輪椅上下樓梯出行，該輪椅在所見到的同類產品中，械結構最簡單，操作最簡單，設有多重保護措施，安全可高。可以兼容臺階高度30cm以下的大部分樓梯，運行過程無震動，噪音小，造價低廉。
[0011]由于該輪椅采用一個帶動力的大液壓缸驅動數個小液壓缸的液壓系統，大液壓缸的活塞伸縮由小液壓缸的活塞伸縮量控制，工作缸均使用單作用活塞型輕型液壓缸，使用單通道電磁閥控制，使控制電路變得非常簡單可靠。由于工作為間歇性，使能源消耗降到最低。且液壓系統可靠性高，免維護。
[0012]該輪椅寬度只有55cm，可以順利出入現有的居民衛生間，在平路行駛或爬樓梯時，座椅均處于水平狀態。故將座椅上層后半部分設計成U形鑲套式，可以將座椅上層利用滑軌后移30cm.到坐便器上，極大地方便了殘疾人上衛生間。
[0013]由于在輪椅底部中央垂直向下安裝了一套原地轉向液壓裝置，該輪椅可在長寬I米的空間輕松掉頭轉向，消除了使用空間的限制。
[0014]如果是無自理能力的患者乘坐，護理人員可操作靠背扶手上的小鍵盤，完成上下樓梯動作，并可省去座椅前輪轉向機構和后輪電機驅動機構，平路上靠人力推行，降低成本。
[0015]座椅面距離地面55cm，同大多數床鋪高度相同，由于扶手為可拔插式，扶手去掉后患者可自主從輪椅上移動到床上，及大地減輕了護理人員的勞動強度。
【權利要求】
1.全自動液壓舉升步進式電動爬樓梯輪椅結構包括:(I)底部裝有三個小輪(前I后2)的長方體輪椅；(2)水平安裝于輪椅兩側的帶有驅動齒條的滑軌(左右各I套);(3)垂直安裝在滑桿兩端初始位置高差(即臺階高度)可調的單作用輕型液壓缸(前后各一個)；(4)安裝在輪椅前端內側的單作用微型液壓缸(左右各一個);(5)安裝在座椅艙內由直流電機驅動活塞的液壓動力缸及控制系統一套；(6)安裝在輪椅上層的嵌套式后半部分可后移的座椅。
2.(7)在輪椅底部中央垂直向下安裝了一套原地轉向液壓機構，使輪椅能在狹小空間內任意轉向。
3.根據權利要求1所述的全自動液壓舉升步進式爬樓梯輪椅，其特征在于:在爬樓動作時采用前后兩對高差可調的單作用液壓缸同步舉升(下降)輪椅主體部分，齒條驅動滑軌使輪椅主體部分水平移動至下一級臺階，同時靠輪椅前端內側的兩個微型液壓缸平穩可靠地支撐起前部于前一級臺階，實現了座椅始終保持水平，乘坐者無需他人幫助即可獨立操作上下樓梯的工作方式。
4.根據權利要求1所述的全自動液壓舉升步進式爬樓梯輪椅，其特征在于:采用螺旋式(或牽拉式)動力傳動方式作用在一個大液壓缸(簡稱:動力缸)活塞桿上，驅動大液壓缸活塞往返工作，使大液壓缸內的液壓油排出(或吸回)驅動小液壓缸(各單元工作缸)的活塞桿伸出(或縮回)，做為本裝置提供垂直方向動作動力的簡易密閉液壓動力系統。
5.根據權利要求1所述的全自動液壓舉升步進式爬樓梯輪椅，其特征在于:將座椅上層后半部分設計成U型鑲套式結構，并可利用座椅滑軌水平后移30cm，到坐式馬桶上方，使乘坐者能夠自主上衛生間。
6.根據權利要求1所述的全自動液壓舉升步進式爬樓梯輪椅，其特征在于:在輪椅底部中央垂直向下安裝了一個短行程中型液壓缸，當輪椅在狹小空間運行，轉向不便時，啟動液壓系統，該液壓缸活塞向下伸出，裝在其頂部的三叉形支架支撐于地面，將輪椅整體平穩舉升離開地面2cm，點動裝在三叉形支撐架上的驅動電機，帶動位于該液壓缸下部的大齒輪轉動，可使輪椅任意角度原地轉向，極大地方便了使用。
【文檔編號】A61G5/06GK103932848SQ201410166008
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月24日 優先權日:2014年4月24日
【發明者】鄭清榮 申請人:鄭清榮