人力爬楼梯轮椅 |
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| 申请号 | CN201610259149.0 | 申请日 | 2016-04-25 | 公开(公告)号 | CN107303228A | 公开(公告)日 | 2017-10-31 |
| 申请人 | 杨祖成; | 发明人 | 杨祖成; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种人 力 爬 楼梯 轮椅 ，采用“L”形或扇形的爬楼梯 踏板 作为爬楼梯装置，结构非常简单。由于爬楼梯踏板的转动中心高于大 车轮 的轮轴高度，从而增加了动 力臂 的长度，更加省力。上下楼梯时，爬楼梯踏板与梯步的 水 平面和立面的相交线 接触 ，踏板以接触 位置 为 支撑 点转动，并且轮椅的支撑体在踏板与邻近大车轮之间转移，使轮椅不断上升或下降完成爬楼梯工作，使其具有爬楼梯功能并省力，解决了轮椅因动力臂较小而不能用人力爬楼梯的问题。同时由于本 发明人 力爬楼梯轮椅的踏板与大车轮之间有部分重叠，保证了支撑体转移的平稳，极大地减小或避免了冲击。因而本发明具有优异的爬楼梯功能，结构简单，省力，运动平稳，冲击小，使用方便等特点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种人力爬楼梯轮椅，包括轮椅架，车轮，刹车装置，及座靠；车轮有两个大车轮（1）和两个小车轮，轮椅架包括两个相互平行的侧面架，每个侧面架上各安装有一个大车轮（1）和一个小车轮，大车轮（1）与侧面架平行，座靠用柔性的织物绷在轮椅架上形成； |
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| 说明书全文 | 人力爬楼梯轮椅技术领域[0001]本发明涉及具有爬楼梯功能的轮椅，尤其是涉及具有利用人力爬楼梯功能的轮椅。 背景技术[0002] 目前我国的老年人、残疾人和病患者中有大量行动不便者，这些人构成了数量庞大的轮椅需求群体，巨大的需求促进了我国轮椅产业近年较快发展，电动轮椅及人力轮椅大量进入千家万户，提高了生活品质。然而，不论是电动轮椅还是人力轮椅都遇到上楼梯的难题，而现今国内大多数人仍居住在没有电梯的多层楼房内，上下楼靠楼梯，在一定程度上制约了轮椅的推广。目前有多款具有爬楼梯功能的电动轮椅面世，但价格昂贵；而具有爬楼梯功能的人力轮椅开发很不理想，虽然方案不少，但至今尚未开发出一种实用的人力爬楼梯轮椅，主要是这些人力爬楼梯轮椅方案存在很大缺陷，运动不平稳、冲击大，结构复杂且费力，所以无法推广。 发明内容[0003] 为了解决上述技术中的不足，本发明的目的是提供结构简单，省力且运动平稳、冲击小的人力爬楼梯轮椅。 [0004] 为了描述方便，在下述说明中对三维空间中楼梯梯步的立面和水平面，可用二维平面视图中的楼梯梯步的垂直线和水平线来描述，换句话说这两种表述是等价的；同样三维空间中楼梯梯步的立面和水平面的阳角交线，和二维平面视图中楼梯梯步的垂直线和水平线的交点的表述等价，并称此交点为梯步的交点；三维空间中爬楼梯踏板的圆弧形面与二维平面视图中爬楼梯踏板的圆弧形线的两种表述等价。对爬楼梯踏板和车轮而言，其投影未指投影面的都是以轮椅的侧面架所在平面为投影面。 [0005] 为了解决上述技术问题，本发明的人力爬楼梯轮椅，包括轮椅架，车轮，刹车装置，及座靠；车轮有两个大车轮和两个小车轮，轮椅架包括两个相互平行的侧面架，每个侧面架上各安装有一个大车轮和一个小车轮，大车轮与侧面架平行，座靠用柔性的织物绷在轮椅架上形成。 [0006] 爬楼梯装置由爬楼梯踏板组成，爬楼梯踏板能绕转轴转动且转动平面与车体的侧面所在平面平行，每个车体侧面上有一个爬楼梯踏板，两个侧面上的爬楼梯踏板对称。 [0007] 车体与水平面的夹角为上下楼梯的角度时，爬楼梯踏板的圆弧形线段的上端点的高度高于拟攀爬最高梯步的高度；爬楼梯踏板上装有配重，在自由状态下，踏板的一边上扬；爬楼梯踏板与邻近的车轮在投影面的投影有部分重叠，并且爬楼梯踏板的圆弧形线上的工作段在车轮的投影的外面；爬楼梯踏板和梯步的接触点，与邻近的车轮和爬楼梯踏板在投影面上的交点在水平方向的距离小于梯步的深度；这样保证了轮椅的支撑体在踏板与邻近的大车轮之间转移，从而为爬楼梯踏板自动复位创造了条件；爬楼梯踏板的圆弧形线上的最低点高于邻近车轮轮缘的最低点。 [0008] 组成爬楼梯装置的爬楼梯踏板为“L”形，一条边为支撑臂，该臂的自由端上有一轴孔，另一条边为圆弧形的踏臂，该圆弧形踏臂的圆心为轴孔的中心；该爬楼梯踏板通过支撑臂上的轴孔活动连接在轮椅侧面架上支座上的转轴上，位于轮椅侧面架的外侧，在大车轮与侧面架之间；轮椅侧面架支座上的转轴高度高于大车轮的轮轴的高度，大车轮的轮轴位于爬楼梯踏板支撑臂的左边，爬楼梯踏板的“L”形外凸侧指向轮椅后面，其内凹侧面向大车轮的轮轴；爬楼梯踏板工作时不与其他构件相干涉。这种“L”结构的爬楼梯踏板支撑臂既可以是上支撑臂也可以是下支撑臂，也就是大车轮的轮轴既可以位于爬楼梯踏板支撑臂的左边，也可以位于爬楼梯踏板支撑臂的右边，本结构为上支撑臂，即大车轮的轮轴位于爬楼梯踏板支撑臂的左边，相当于将“L”形的爬楼梯踏板倒扣在大车轮的轮轴的右边。为了使爬楼梯踏板的唯一的支撑臂上扬，在圆弧形的踏臂的自由端设置配重。同时因爬楼梯踏板活动连接在轮椅侧面架上的支座的高度高于大车轮的轮轴的高度，实际上增大了动力臂的长度，因而在上下楼梯时更省力。 [0009] 作为本发明的人力爬楼梯轮椅的一种改进，组成爬楼梯装置的爬楼梯踏板为“L”形，通过支撑臂上的轴孔活动连接在轮椅侧面架支座上的转轴上，在轮椅侧面架的内侧上；爬楼梯踏板工作时不与其他构件相干涉。 [0010] 作为本发明的人力爬楼梯轮椅的另一种改进，组成爬楼梯装置的爬楼梯踏板为扇形，其扇形平面内有一空腔，形成由两根支撑臂和一个圆弧形的踏臂组成的刚体；爬楼梯踏板活动连接在轮椅侧面架支座上的转轴上，位于轮椅侧面架的外侧，在大车轮与侧面架之间；轮椅侧面架支座的高度高于大车轮的轮轴的高度，大车轮的轮轴位于爬楼梯踏板空腔内；爬楼梯踏板工作时不与其他构件相干涉。由于大车轮的轮轴位于爬楼梯踏板的空腔内，并且空腔大小根据爬楼梯踏板的摆动幅度确定，使爬楼梯踏板工作时不与其他构件相干涉，尤其不会与大车轮的轮轴相干涉。 [0011] 本发明的人力爬楼梯轮椅采用“L”形或扇形的爬楼梯踏板作为爬楼梯装置，结构非常简单。由于爬楼梯踏板的转动中心高于大车轮的轮轴高度，从而增加了动力臂的长度，更加省力。上下楼梯时，爬楼梯踏板与梯步的水平面和立面的相交线接触，踏板以接触位置为支撑点转动，并且轮椅的支撑体在踏板与邻近大车轮之间转移，使轮椅不断上升或下降完成爬楼梯工作，使其具有爬楼梯功能并省力，解决了轮椅因动力臂较小而不能用人力爬楼梯的问题。同时由于本发明人力爬楼梯轮椅的踏板与大车轮之间有部分重叠，保证了支撑体转移的平稳，极大地减小或避免了冲击。 [0013] 下面结合附图和本发明的实施方式作进一步详细说明。 [0014] 图1为“L”形爬楼梯踏板的三维结构示意图。 [0015] 图2为“L”形爬楼梯踏板的二维主视示意图。 [0016] 图3为已安装“L”形爬楼梯踏板且尚未安装大车轮的人力爬楼梯轮椅的二维主视示意图。 [0017] 图4为爬楼梯装置由“L”形爬楼梯踏板组成的人力爬楼梯轮椅的二维主视示意图。 [0018] 图5为图4的右视示意图。 [0019] 图6为爬楼梯装置由“L”形爬楼梯踏板组成的人力爬楼梯轮椅上楼梯示意图之一。 [0020] 图7为爬楼梯装置由“L”形爬楼梯踏板组成的人力爬楼梯轮椅上楼梯示意图之二。 [0021] 图8为爬楼梯装置由“L”形爬楼梯踏板组成的人力爬楼梯轮椅上楼梯示意图之三。 [0022] 图9为爬楼梯装置由“L”形爬楼梯踏板组成的人力爬楼梯轮椅上楼梯示意图之四。 [0023] 图10为爬楼梯装置由“L”形爬楼梯踏板组成的人力爬楼梯轮椅下楼梯示意图之一。 [0024] 图11为爬楼梯装置由“L”形爬楼梯踏板组成的人力爬楼梯轮椅下楼梯示意图之二。 [0025] 图12为爬楼梯装置由“L”形爬楼梯踏板组成的人力爬楼梯轮椅下楼梯示意图之三。 [0026] 图13为爬楼梯装置由“L”形爬楼梯踏板组成的人力爬楼梯轮椅下楼梯示意图之四。 [0027] 图14为爬楼梯装置由“L”形爬楼梯踏板组成的人力爬楼梯轮椅下楼梯示意图之五。 具体实施方式[0028] 本发明的人力爬楼梯轮椅，包括轮椅架，车轮，刹车装置，及座靠；车轮有两个大车轮1和两个小车轮，轮椅架包括两个相互平行的侧面架，每个侧面架上各安装有一个大车轮1和一个小车轮，大车轮1与侧面架平行，座靠用柔性的织物绷在轮椅架上形成。 [0029] 从图1—图2可知，本发明的人力爬楼梯轮椅设置有爬楼梯装置，主要由爬楼梯踏板31组成。爬楼梯导踏板31的投影呈“L”形，本发明的爬楼梯踏板31选用比重轻，强度高，耐磨自润滑性能好的工程塑料制造。 [0030] 爬楼梯踏板31为“L”形，一条边为支撑臂，该臂的自由端上有一轴孔，另一条边为圆弧形的踏臂，该圆弧形踏臂的圆心为轴孔的中心；支撑臂的轴孔至踏臂的圆弧形边缘的距离大于大车轮1的半径，本发明以大车轮1的半径为305mm的轮椅为例，优选支撑臂的轴孔至踏臂的圆弧形边缘的距离为580mm，且圆弧形的踏臂的弧长为450 mm，支撑臂与踏臂的宽度为100 mm，厚度为30 mm，并在踏臂的自由端安装配重33，以保证支撑臂向上扬，满足上楼梯时支撑臂不与大车轮1的轮轴相干涉。 [0031] 如图3—图5所示，人力爬楼梯轮椅的爬楼梯踏板31通过支撑臂上的轴孔活动连接在轮椅侧面架支座上的转轴32上，位于轮椅侧面架的外侧，在大车轮1与侧面架之间，大车轮1的安装位置外移，使爬楼梯踏板31有安装位置；安装时先装爬楼梯踏板31，再安装大车轮1。轮椅侧面架支座上的转轴32的高度高于大车轮1的轮轴的高度，从而使爬楼梯踏板31作为支撑时，增大了动力臂，更为省力。大车轮1的轮轴位于爬楼梯踏板31支撑臂的左边，爬楼梯踏板31的“L”形外凸侧指向轮椅后面，其内凹侧面向大车轮1的轮轴；相当于将“L”形的爬楼梯踏板倒扣在大车轮的轮轴的右边。由于踏臂的自由端安装有配重33，支撑臂向右上扬，爬楼梯踏板31工作时不与其他构件相干涉。另外图4显示的本发明的人力爬楼梯轮椅结构，在示意图中为突出爬楼梯装置与轮椅的安装位置，避免大车轮1的相关线条的干扰，只画了几条钢丝，下面的几个图也采用了此种表达。 [0032] 爬楼梯踏板31能绕转轴转动且转动平面与大车轮1所在平面平行，每个侧面架上有一个爬楼梯踏板31，两个侧面架上的爬楼梯踏板31对称。 [0033] 爬楼梯踏板31通过支撑臂上的轴孔活动连接在轮椅侧面架支座上的转轴32上，支座上的转轴32的位置须满足：人力爬楼梯轮椅与水平面的夹角为上下楼梯的角度时，如图6所示，爬楼梯踏板31的圆弧形线段的上端点的高度高于拟攀爬最高梯步的高度，本发明的人力爬楼梯轮椅优选拟攀爬最高梯步的高度为200 mm；爬楼梯踏板31与邻近的大车轮1在投影面的投影有部分重叠，并且爬楼梯踏板31的圆弧形线上的工作段在大车轮1的投影的外面；爬楼梯踏板31与梯步的接触点，和爬楼梯踏板31的投影与大车轮1的投影的交点在水平方向的投影距离小于拟爬楼梯梯步的最小深度，本发明的人力爬楼梯轮椅优选此水平距离为200 mm（根据建筑规范，一般楼梯的高度不大于175mm，深度不小于260 mm），因而选此组数据可保证能攀爬绝大多数的楼梯。而且爬楼梯踏板31的投影与大车轮1的投影的交点和水平面的距离尽可能小，本发明优选此高度为40mm左右,一般轮椅越过40mm左右的梯是很轻松的。同时爬楼梯踏板31的圆弧形线上的最低点高于邻近大车轮1轮缘的最低点，爬楼梯踏板31的圆弧形线上的最低点位于大车轮1的投影内，且靠近爬楼梯踏板31的投影与大车轮1的投影的交点，也靠近大车轮1的最低点。另外，为了控制爬楼梯踏板31在工作时的摆动幅度并快速静止，设置相应的刹车装置，本发明的人力爬楼梯轮椅优选磁性刹车装置，在轮椅的侧面架上的下部安装磁铁，并在爬楼梯踏板31自然平衡状态下，在与侧面架上磁铁对应的圆弧形踏臂上安装导磁材料，如铁块。这样在保障了爬楼梯踏板31不与其他构件相干涉的前提下，能减小其几何尺寸。 [0034] 本发明的人力爬楼梯轮椅的一种改进是组成爬楼梯装置的爬楼梯踏板31为“L”形，并通过支撑臂上的轴孔活动连接在轮椅侧面架支座上的转轴32上，在轮椅侧面架的内侧上。由于可折叠轮椅在轮椅侧面架的内侧上装有两组十字支撑，其中一组安装在座位下面的最后边且有限位拉杆与轮椅后部的主立杆相连接，为此需将该组十字支撑移至座位下边的前部，为安装爬楼梯踏板31让出空间。一般这种结构的踏板安装在轮椅的座位下面，但考虑到进一步省力的需要也可将其安装在轮椅的座位上面，只是在侧面架与座位的侧杆之间要留出几十毫米的空隙，让爬楼梯踏板31的支撑臂穿过去，将其安装在位于座位上部的侧面架支座上的转轴32上。这种“L”形结构的爬楼梯踏板支撑臂是上支撑臂或是下支撑臂，也就是爬楼梯踏板的“L”形外凸侧指向轮椅后面，或指向轮椅前面。爬楼梯踏板（31）工作时不与其他构件相干涉。 [0035] 本发明的人力爬楼梯轮椅的一种改进是组成爬楼梯装置的爬楼梯踏板31为扇形，其扇形平面内有一空腔，形成由两根支撑臂和一个圆弧形的踏臂组成的刚体；爬楼梯踏板31活动连接在轮椅侧面架上支座上的转轴32上，位于轮椅侧面架的外侧，在大车轮1与侧面架之间；轮椅侧面架的支座上的转轴32的高度高于大车轮1的轮轴的高度，大车轮1的轮轴位于爬楼梯踏板31空腔内；爬楼梯踏板31工作时不与其他构件相干涉。实际上这种改进是本发明的基本型，即带空腔呈扇形的爬楼梯踏板31，是由两根支撑臂和一个圆弧形的踏臂组成的刚体。上述“L”形的爬楼梯踏板31都是这种踏板的特例，一个是去掉下支撑臂，成为支撑臂是上支撑臂的“L”形爬楼梯踏板31；而另一个去掉了上支撑臂，成为支撑臂是下支撑臂的“L”形爬楼梯踏板31。安装时，先装带有空腔的扇形爬楼梯踏板31，大车轮1的轮轴套在空腔内，再安装大车轮1。尽管这种带有空腔的扇形爬楼梯踏板31是本发明的基本型，但此型爬楼梯踏板31结构比较大，不是为本发明的重点，因而省去相关图示。 [0036] 图6—图9为本发明的人力爬楼梯轮椅的上楼过程示意，人力爬楼梯轮椅的把手2在前而大车轮1在后，人力爬楼梯轮椅倒着走。人力爬楼梯轮椅与水平面的夹角为上下楼梯的角度，当本发明的人力爬楼梯轮椅的爬楼梯装置的爬楼梯踏板31刚好与楼梯梯步相接触，爬楼梯踏板31的圆弧形线段的上端点在此梯步高度之上，该梯步的交点与圆弧形线段的上端点下边的圆弧的一点相接触，此时人力爬楼梯轮椅车体的支撑体是大车轮1，而整个人力爬楼梯轮椅的支撑为前一个楼梯梯步的水平面，如图6所示；此后在拖动牵引力的作用下，人力爬楼梯轮椅车体的支撑体变为爬楼梯踏板31，如图7所示，而整个人力爬楼梯轮椅的支撑为正在被攀爬的该楼梯梯步的交点，该点就是整个人力爬楼梯轮椅的支撑点，与其接触的爬楼梯踏板31的圆弧形上的对应点是被支撑点，在外力的作用下爬楼梯导踏板31将绕支撑点作顺时针转动，爬楼梯导踏板31的支撑臂自由端随之转动而上行，同时带动轮椅侧面架的支座上的转轴32上行，从而使轮椅本体也上行，在此过程中，被支撑点在爬楼梯踏板31上的相对位置不变；当爬楼梯踏板31绕支撑点转动使轮椅本体上行至爬楼梯踏板31弧形线上的被支撑点，与爬楼梯踏板31弧形线和大车轮1在投影面的投影交点重合的临界时，如图8所示，即被支撑点转动到爬楼梯踏板31弧形线与大车轮1在投影面的投影交点位置时，再稍加继续施力轮椅本体的支撑体就由爬楼梯踏板31变为大车轮1；此时，爬楼梯踏板31只受重力的作用，并在重力的作用下爬楼梯踏板31逆时针转动，直到恢复自由状态，实现爬楼梯踏板31的自动复位，在复位过程中磁性刹车使爬楼梯踏板31快速复位；与此同时被支撑点也由爬楼梯踏板31上与梯步支撑点的对应点转移至大车轮1上与梯步支撑点的对应点，在外力的作用下大车轮1将绕支撑点作顺时针转动，大车轮1的轮轴随之转动而上行，从而轮椅本体也上行，直到大车轮1刚好与该梯步的水平线相切，或爬楼梯踏板31再次与楼梯梯步相接触，人力爬楼梯轮椅爬上该楼梯梯步，至此完成一个梯步的爬升，如图9所示，如此反复完成整个爬楼梯工作。在实际中可加长人力爬楼梯轮椅把手2，操作更方便。 [0037] 图10—图14为本发明的人力爬楼梯轮椅的下楼过程示意，在此过程中，人力爬楼梯轮椅的大车轮1在前而把手2在后，人力爬楼梯轮椅正向前行。图10所示推动人力爬楼梯轮椅下楼的开始状态，大车轮1的过轮轴的垂直平面刚好与楼梯梯步的立面重合，人力爬楼梯轮椅的支撑点为该梯步的交点，而大车轮1上与之对应的点为被支撑点，在推力和重力的作用下大车轮1绕支撑点逆时针转动，大车轮1的轮轴转动而下降，使人力爬楼梯轮椅车体下行，在此过程中，被支撑点在大车轮1上的相对位置不变；图11所示是大车轮1绕支撑点转动使人力爬楼梯轮椅车体下行至大车轮1上的被支撑点，与大车轮1的投影和爬楼梯踏板31上圆弧形投影交点的位置重合时，处于人力爬楼梯轮椅车体的支撑体转移的临界，再给予外力作用，人力爬楼梯轮椅车体的支撑体就由大车轮1变为爬楼梯踏板31， 同时被支撑点也由大车轮1上与梯步支撑点的对应点转移至爬楼梯踏板31上与梯步支撑点的对应点，同时被支撑点也由大车轮1上与梯步支撑点的对应点转移至爬楼梯踏板31上与梯步支撑点的对应点，在外力的作用下爬楼梯踏板31将绕支撑点作逆时针转动，爬楼梯踏板31的转轴32随之转动而下行，从而轮椅本体也下行，如图12所示，在此过程中，被支撑点在爬楼梯踏板31上的相对位置不变，直到大车轮1下降到与下一个梯步的平面接触，如图13所示，支撑体再次转移为大车轮1，再稍微运动爬楼梯踏板31在重力的作用下顺时针转动，自动复位，如图14所示，至此人力爬楼梯轮椅下完该楼梯梯步，完成一个梯步的下降。如此反复完成整个下楼过程。 [0038] 作为对上述本发明人力爬楼梯轮椅的爬楼梯装置的改进，即“L”形爬楼梯踏板31安装在轮椅侧面架的内侧，及带内腔呈扇形的爬楼梯踏板31安装在轮椅侧面架与大车轮1之间的两种改进，其上下楼梯的实施例与上述实施类似，不再赘述。 |
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