[发明专利]一种平稳型楼梯及平地行走电动轮椅

说明书

技术领域：

本发明涉及一种平稳型楼梯及平地行走电动轮椅，属于助残、助老机械领域。

背景技术：

现在市场上主要有两种爬楼式轮椅，分别为履带式及行星轮式轮椅。履带式轮椅运动平稳，但结构复杂、体积大，较笨重，对楼梯有损坏，能效较低，转弯困难。行星轮式轮椅体积较小，但运动不平稳，重心波动大，乘坐不舒适、美国的“iBOT”是目前星型式轮轮椅中性能指标最高的产品，但成本很高。

发明内容：

为了解决现有技术方案中履带式轮椅结构复杂、体积大、对楼梯有损坏、能效低等问题以及行星轮式轮椅运动不平稳、重心波动大、乘坐不舒适的问题，本发明所采用的技术方案是：一种平稳型楼梯及平地行走电动轮椅，由座椅、控制器、车架、前轮、类阿基米德螺旋线叶轮转换机构、可变型后轮、电机及前轮辅助小履带组成；类阿基米德螺旋线叶轮转换结构由行星轮机构、离合器及可伸缩支撑杆组成；行星轮机构由四个行星齿轮、太阳轮及行星架组成，与可变型后轮相联接；可变型后轮由四段可分别向轮缘外侧旋开的圆弧轮缘及弧形杆轮毂组成，四段圆弧轮缘构成一个完整的圆形后轮轮缘，每段圆弧轮缘与弧形杆轮毂组成一片轮叶，共有四个结构形式完全相同的轮叶；每段弧形杆轮毂与相应行星轮固定相联，并与行星架以铰链相联，可以绕行星架上的铰链支点转动，其转动角度由控制器进行调节，可变型后轮轮缘外层为空心橡胶。

本发明利用阿基米德螺线轮在爬楼时的运动特点，通过类阿基米德螺旋线叶轮转换机构将可变型后轮从圆形车轮变换为四叶轮，用轮缘圆弧来逼近阿基米德螺线，既基本保证了轮椅在爬楼时的平稳性，又保证了轮椅在平地行走时平稳性，与现有技术相比，结构简单，能效高，不损坏楼梯，运动平稳、乘坐舒适，具有较大的先进性。可广泛应用于残障人士及老人的日常家庭生活，以提高残障人士及老人的生活质量。

附图说明

图1：平稳型楼梯及平地行走电动轮椅结构示意图

图2：类阿基米德螺旋线叶轮及转换机构示意图

图3：类阿基米德螺旋线叶轮转换机构左视图

图4：可变型后轮结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明利用阿基米德螺线轮在爬楼时的运动特点，即阿基米德螺线轮在车轮以等角速度绕轮轴轴心旋转并以纯滚动实现水平方向匀速运动的同时，车轮轮轴轴心能够按照沿车轮径向等速率运动方式进行垂直方向的匀速运动，通过类阿基米德螺旋线叶轮转换机构将可变型后轮从圆形车轮变换为四叶轮，可变型车轮的四段轮缘圆弧在展开成四叶轮后相对于车轮轮轴中心点的轨迹曲线与阿基米德螺线极为类似，用轮缘圆弧来逼近阿基米德螺线误差很小，称之为类阿基米德螺线，这样既基本保证了轮椅在爬楼时的平稳性，又保证了轮椅在平地行走时平稳性，具有平稳实现平路行走和攀爬楼梯两种运动的功能。

一种平稳型楼梯及平地行走电动轮椅，由座椅(7)、控制器(8)、车架(6)、前轮(5)、类阿基米德螺旋线叶轮转换机构(2)、可变型后轮(1)、电机(9)及前轮辅助小履带组成；类阿基米德螺旋线叶轮转换机构(2)由行星轮机构(12、13、14、15)、离合器(16)及可伸缩支撑杆(3)组成；行星轮机构由四个行星齿轮(12、13、14、15)、太阳轮(11)及行星架(10)组成，与可变型后轮(1)相联接；可变型后轮由四段可分别向轮缘外侧旋开的圆弧轮缘(17、18、19、20)及弧形杆轮毂(21、22、23、24)组成，四段圆弧轮缘构成一个完整的圆形后轮轮缘，每段圆弧轮缘与弧形杆轮毂组成一片轮叶，共有四个结构形式完全相同的轮叶；每段弧形杆轮毂与相应行星轮固定相联，并与行星架以铰链相联，可以绕行星架上的铰链支点转动，其转动角度由控制器(16)进行调节，可变型后轮轮缘外层为空心橡胶。

在爬楼梯模式下，在可变型后轮(1)行走到距离楼梯踏步台阶一定距离的位置时，可伸缩支撑杆(3)向下伸出，将轮椅顶起，使轮椅可变型后轮(1)离开地面，类阿基米德螺旋线叶轮转换机构(2)通过离合器(16)控制行星轮系运动，驱动轮叶的弧形杆轮毂围绕行星架上的铰链支点向轮缘外侧方向转动，带动可变型后轮(1)向外旋开转换成四叶轮，通过控制轮缘圆弧向外旋开的角度，变换出不同的类阿基米德螺旋线，可以在一定范围调整类阿基米德螺旋线的曲率以适应不同楼梯尺寸的变化，实现轮椅在楼梯上的平稳行走；可变型后轮(1)由圆轮转换叶轮完毕后，可伸缩支撑杆(3)向上缩回，前轮辅助小履带(4)伸出与楼梯接触，作为一个辅助支点导引轮椅上楼，每片轮叶都有弧形杆轮毂与轮缘连接组成曲边三角形，增强轮叶在爬楼时的刚性以及增强载重能力。在转为平地行走时，可伸缩支撑杆(3)向下伸出，将轮椅顶起，使轮椅可变型后轮(1)离开地面，通过控制器(8)控制类阿基米德螺旋线叶轮转换结构(2)使弧形杆轮毂向轮缘内侧方向转动，将叶轮转变为圆轮，实现平地上平稳行走；可变型后轮(1)由叶轮转换圆轮完毕后，可伸缩支撑杆(3)向上缩回，前轮辅助小履带(4)缩回。可变型后轮(1)的轮缘外层为空心橡胶，可减少在轮椅行走时由路面不平所引起的振动。