電動爬樓梯輪椅的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及具有爬樓梯功能的電動機具，尤其是涉及一種電動爬樓梯輪椅。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國的老年人、殘疾人和病患者中有大量行動不便者，這些人構(gòu)成了數(shù)量龐大的輪椅需求群體，巨大的需求促進了我國輪椅產(chǎn)業(yè)近年較快發(fā)展，電動輪椅及人力輪椅大量進入千家萬戶，提高了人們生活品質(zhì)。然而，不論是電動輪椅還是人力輪椅都遇到上樓梯的難題，而現(xiàn)今國內(nèi)大多數(shù)人仍居住在沒有電梯的多層樓房內(nèi)，上下樓靠樓梯，在一定程度上制約了輪椅的推廣。為此，輪椅具有爬樓梯功能成為亟待攻克的課題，相關(guān)廠家投入大量人力物力進行研發(fā)，目前有多款具有電動爬樓梯功能的輪椅面世，其中的電動星輪爬樓梯輪椅結(jié)構(gòu)相對簡單，但此類輪椅存在很大缺陷，運動不平穩(wěn)、沖擊大；而以國外進口技術(shù)生產(chǎn)的全輪式座位自平衡爬樓梯輪椅及活動支撐桿爬樓梯輪椅的爬樓梯技術(shù)較成熟，但價格昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)中的不足，本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、運動平穩(wěn)、沖擊小的具有爬樓梯功能的電動爬樓梯輪椅。
[0004]為了描述方便，在下述說明中對三維空間中樓梯梯步的立面和水平面，可用二維平面視圖中的樓梯梯步的垂直線和水平線來描述，換句話說這兩種表述是等價的；同樣三維空間中樓梯梯步的立面和水平面的陽角交線，和二維平面視圖中樓梯梯步的垂直線和水平線的交點的表述等價，并稱此交點為梯步的交點；三維空間中爬樓梯導(dǎo)滑板和爬樓梯滑靴的各圓弧形面與二維平面視圖中爬樓梯導(dǎo)滑板和爬樓梯滑靴的各圓弧的兩種表述等價。對爬樓梯滑靴和車輪而言，其投影未指投影面的都是以車體的側(cè)面所在平面為投影面。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型電動爬樓梯輪椅，包括輪椅架，車輪，剎車裝置，及座靠等部分；車輪有兩個大車輪和兩個小車輪，輪椅架包括兩個相互平行的側(cè)面架，每個側(cè)面架上各安裝有一個大車輪和一個小車輪，大車輪與側(cè)面架平行，座靠一般用柔性的織物繃在輪椅架上形成；電動爬樓梯輪椅設(shè)置有爬樓梯裝置，該裝置主要包括爬樓梯導(dǎo)滑裝置，電動驅(qū)動裝置；爬樓梯導(dǎo)滑裝置主要由爬樓梯導(dǎo)滑板和爬樓梯滑靴組成，爬樓梯導(dǎo)滑板的投影呈扇形，爬樓梯滑靴的投影為部分圓環(huán)形，爬樓梯導(dǎo)滑板和爬樓梯滑靴上的所有圓弧都是同心圓圓弧；爬樓梯滑靴由兩個相互平行且對稱的滑靴側(cè)板和一個滑靴弧塊組成的剛體，滑靴側(cè)板為部分圓環(huán)形，有大圓弧和小圓弧，該小圓弧為部分內(nèi)齒圈，滑靴弧塊也有大圓弧和小圓弧，滑靴側(cè)板的部分圓環(huán)形的大圓弧半徑與滑靴弧塊的大圓弧的半徑相等，爬樓梯滑靴的任一徑向截面為“U”形，且沿扇形的周向貫通，“U”形的兩邊為滑靴側(cè)板，“U”形的底邊為滑靴弧塊，并且每個滑靴側(cè)板的上邊，即小端的一側(cè)有一條沿周向貫通的圓弧形滑槽，爬樓梯滑靴上每個滑靴側(cè)板的圓弧形滑槽在內(nèi)側(cè)；滑靴弧塊的小圓弧的半徑略大于爬樓梯導(dǎo)滑板的扇形圓弧的半徑，滑靴弧塊的厚度略大于爬樓梯導(dǎo)滑板的厚度；爬樓梯導(dǎo)滑板的扇形的小端兩面各有一條外凸的圓弧形滑鍵，兩個圓弧形滑鍵對稱，此圓弧形滑鍵的小圓弧半徑略大于圓弧形滑槽的小圓弧的半徑，而圓弧形滑鍵的大圓弧半徑小于圓弧形滑槽的大圓弧的半徑，圓弧形滑鍵的高度與圓弧形滑槽的深度相等；爬樓梯滑靴套裝在爬樓梯導(dǎo)滑板上，爬樓梯滑靴上的滑靴弧塊的小圓弧與爬樓梯導(dǎo)滑板的扇形圓弧相接觸，爬樓梯滑靴上的每個滑靴側(cè)板的圓弧形滑槽與爬樓梯導(dǎo)滑板對應(yīng)側(cè)的圓弧形滑鍵相適配；
[0006]電動驅(qū)動裝置包括電機，齒輪，控制裝置；電機和齒輪固定連接在爬樓梯導(dǎo)滑板上，齒輪與爬樓梯滑靴的滑靴側(cè)板小圓弧的部分內(nèi)齒圈嚙合，電機正反轉(zhuǎn)動帶動齒輪轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動爬樓梯滑靴相對爬樓梯導(dǎo)滑板作順、逆時針滑動；電動驅(qū)動裝置的安裝位置應(yīng)保證爬樓梯滑靴與爬樓梯導(dǎo)滑板在工作范圍內(nèi)的相對順、逆時針滑動，齒輪與爬樓梯滑靴的滑靴側(cè)板小圓弧的部分內(nèi)齒圈正常嚙合；
[0007]爬樓梯導(dǎo)滑板固定在輪椅架的側(cè)面架的內(nèi)側(cè)上，或固定在輪椅架的側(cè)面架的外側(cè)上，即在大車輪與側(cè)面架之間；爬樓梯導(dǎo)滑板及其上的爬樓梯滑靴的運動平面與大車輪所在平面不在同一個平面但相互平行，爬樓梯滑靴在爬樓梯導(dǎo)滑板上滑動不與其他構(gòu)件相干涉；電動爬樓梯輪椅上組成爬樓梯裝置的兩組爬樓梯導(dǎo)滑板及其上的爬樓梯滑靴對稱；
[0008]爬樓梯導(dǎo)滑板扇形的圓心的安裝高度高于擬攀爬最高梯步的高度；電動爬樓梯輪椅與水平面的夾角為上下樓梯的角度時，爬樓梯導(dǎo)滑板扇形端點及爬樓梯滑靴的大圓弧端點的高度高于擬攀爬最高梯步的高度，爬樓梯滑靴與梯步的接觸點，和爬樓梯滑靴的投影與大車輪的投影的交點在水平方向的距離小于擬爬樓梯梯步的最小深度；爬樓梯滑靴的投影與大車輪的投影有一部分重疊，爬樓梯滑靴的大圓弧投影的一部分在大車輪的投影的外面，爬樓梯滑靴上與擬攀爬最高梯步的接觸點的投影在大車輪的投影的外面，并且爬樓梯滑靴的大圓弧上的工作段在大車輪的投影的外面，爬樓梯滑靴的大圓弧的最低點高于大車輪輪緣的最低點，爬樓梯滑靴的大圓弧的最低點位于大車輪的投影內(nèi)，且靠近爬樓梯滑靴的投影與大車輪的投影的交點，也靠近大車輪的最低點；這樣使爬樓梯滑靴的投影與大車輪的投影的交點與水平面的距離較小，從而爬樓梯輪椅通過大車輪能輕松越過。爬樓梯導(dǎo)滑板的扇形圓弧的弧長大于爬樓梯滑靴上對應(yīng)處圓弧的弧長，爬樓梯導(dǎo)滑板的扇形圓弧的弧長滿足爬樓梯滑靴滑動工作時的導(dǎo)滑與支撐。
[0009]本實用新型的爬樓梯輪椅上設(shè)置的爬樓梯裝置，使爬樓梯滑靴在電動驅(qū)動裝置的驅(qū)動下能在固連在輪椅的爬樓梯導(dǎo)滑板上滑動，同樣除爬樓梯滑靴外整個爬樓梯輪椅能在爬樓梯滑靴上滑動，這樣使得輪椅利用大車輪攀爬樓梯基本轉(zhuǎn)化為沿過樓梯交點的斜面的滑動。車輪攀爬樓梯阻力矩是作用在輪軸中心的車體重力與支點(樓梯交點)的垂直距離的乘積，而動力矩是作用在輪軸中心的外力與支點(樓梯交點)的垂直距離的乘積，隨著樓梯梯步的高度增加其阻力矩的力臂(支點的垂直距離)增加，而動力臂減小，所以要攀爬上梯步需要較大的力，如攀爬高度為100_的樓梯梯步，所需外力要大于整個輪椅的重力，星輪結(jié)構(gòu)的爬樓梯裝置的受力狀況與此類似。而利用爬樓梯裝置轉(zhuǎn)化為斜面的滑動，外力就主要克服車體的下滑分力和摩擦力，而樓梯的斜度一般在30度左右，所以本實用新型電動爬樓梯輪椅攀爬樓梯所需的外力要遠小于整個爬樓梯輪椅的重力，因而很省力。同時，這種滑動使爬樓梯輪椅攀爬樓梯更平穩(wěn)，沖擊更小。在上下樓梯時，爬樓梯輪椅車體的支撐體在爬樓梯滑靴與大車輪之間轉(zhuǎn)移，當(dāng)支撐體轉(zhuǎn)移到大車輪時，一方面在電動驅(qū)動裝置的驅(qū)動下爬樓梯滑靴復(fù)位，另一方面，由于轉(zhuǎn)移到大車輪上的被支撐點到水平面的距離很小，爬樓梯輪椅能很輕松地攀爬。
[0010]本實用新型的爬樓梯輪椅的一種改進，爬樓梯導(dǎo)滑裝置的爬樓梯滑靴由兩個相互平行且對稱的滑靴側(cè)板，至少兩個小滑輪和至少兩個大滑輪組成的剛體；爬樓梯滑靴的滑靴側(cè)板的小圓弧為部分內(nèi)齒圈，滑靴側(cè)板小端的厚度小于大端的厚度，其交接面為圓弧面，形成臺階，且臺階平面與滑靴側(cè)板平面平行，該滑靴側(cè)板上的臺階的圓弧半徑大于圓弧形滑鍵的大圓弧半徑，臺階的高度與圓弧形滑鍵的高度相等，臺階平面上至少固定有兩個小滑輪，其轉(zhuǎn)動平面與臺階平面平行，小滑輪的寬度與臺階的高度相等，小滑輪均布在臺階的平面上，各小滑輪的內(nèi)公切圓的圓心在滑靴側(cè)板部分圓環(huán)形的對稱線上，其內(nèi)公切圓圓心略微在各圓弧的同心圓圓心之上邊，內(nèi)公切圓半徑等于圓弧形滑鍵的小圓弧的半徑；至少有兩個大滑輪均勻固定在兩個滑靴側(cè)板的大端之間，大滑輪的寬度略大于爬樓梯導(dǎo)滑板的厚度，其轉(zhuǎn)動平面與滑靴側(cè)板平面平行，各大滑輪的外公切圓與其他圓弧的圓均為同心圓，該外公切圓半徑等于爬樓梯導(dǎo)滑板扇形圓弧的半徑，而內(nèi)公切圓半徑小于或等于滑靴側(cè)板的大圓半徑；爬樓梯裝置的爬樓梯滑靴套裝在爬樓梯導(dǎo)滑板上，爬樓梯滑靴上的大滑輪與爬樓梯導(dǎo)滑板的扇形圓弧相接觸，爬樓梯滑靴上的每個滑靴側(cè)板上的小滑輪與爬樓梯導(dǎo)滑板對應(yīng)側(cè)的圓弧形滑鍵的小圓弧相接觸，爬樓梯滑靴在電動驅(qū)動裝置的驅(qū)動下相對爬樓梯導(dǎo)滑板(31)能作順、逆時針滑動。換言之，爬樓梯滑靴相對爬樓梯導(dǎo)滑板所作的順時針滑動，就是爬樓梯導(dǎo)滑板相對爬樓梯滑靴的逆時針滑動，反之亦然。由于采用了滑輪使其摩擦阻力減小，進一步省力。
[0011]本實用新型電動爬樓梯輪椅的另一種改進是組成爬樓梯裝置的兩個爬樓梯導(dǎo)滑板構(gòu)成一個剛體，及其上的兩個爬樓梯滑靴也是一個剛體；兩個爬樓梯導(dǎo)滑板構(gòu)成的剛體固定連接在電動爬樓梯輪椅的兩個側(cè)面架之間的車架上，與電動爬樓梯輪椅的大車輪I的相對關(guān)系不變；兩個爬樓梯滑靴構(gòu)成的剛體套裝在兩個爬樓梯導(dǎo)滑板構(gòu)成的剛體上，其套裝關(guān)系不變。這樣進一步加強爬樓梯裝置的剛度，同時可采用一個或兩個電機驅(qū)動。
[0012]本實用新型電動爬樓梯輪椅采用爬樓梯導(dǎo)滑板及套在其上的爬樓梯滑靴的爬樓梯導(dǎo)滑裝置，并利用電動驅(qū)動裝置使爬樓梯導(dǎo)滑板相對爬樓梯滑靴滑動，結(jié)構(gòu)非常簡單。上下樓梯時，爬樓梯滑靴與梯步的水平面和立面的相交線接觸，利用固定在爬樓梯輪椅上的電動驅(qū)動裝置使爬樓梯導(dǎo)滑板在爬樓梯滑靴上滑動，同時整個爬樓梯輪椅將以樓梯梯步的交點為支撐轉(zhuǎn)動，其運動合成使爬樓梯輪椅基本作斜向上或斜向下的運動，并且輪椅車體的支撐體在爬樓梯滑靴與大車輪之間轉(zhuǎn)移，使爬樓梯輪椅不斷上升或下降完成爬樓梯工作，使其具有爬樓梯功能；由于本實用新型的爬樓梯滑靴與大車輪投影之間有部分重疊，保證了支撐體轉(zhuǎn)移的平穩(wěn)，極大地減小或避免了沖擊，爬樓梯過程中運動平穩(wěn)，省力，解決了電動星輪爬樓梯輪椅爬樓梯中存在的諸多問題。
[0013]因而本實用新型的電動爬樓梯輪椅具有優(yōu)異的爬樓梯功能，運動平穩(wěn)，沖擊小，結(jié)構(gòu)簡單，省力且使用方便等特點。