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CN114404157A - 一种划摆运动式轮椅及操作方法 - Google Patents

一种划摆运动式轮椅及操作方法 Download PDF

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CN114404157A
CN114404157A CN202210054863.1A CN202210054863A CN114404157A CN 114404157 A CN114404157 A CN 114404157A CN 202210054863 A CN202210054863 A CN 202210054863A CN 114404157 A CN114404157 A CN 114404157A
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CN
China
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gear
wheelchair
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brake
central
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Withdrawn
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CN202210054863.1A
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胡建明
王海永
栾兆群
孙晓兵
蒋慧玲
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Tai'an Technology University Luosaier Sensor Technology Co ltd
Original Assignee
Tai'an Technology University Luosaier Sensor Technology Co ltd
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    • A61G5/00—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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Abstract

本发明公开了一种划摆运动式轮椅，包括由轮椅座架、两个车轮、中心轴、万向轮，构成的轮椅主体；其特征在于在两个车轮的内侧分别安装有齿轮箱，齿轮箱内设有定轴轮系；还包括划柄机构和刹车机构；人坐在轮椅上，两只手分别握住两侧的划柄，就像划船一样带动齿轮箱体绕中心轴转动一个角度，在定轴轮系作用下带动车轮前行；划柄返回时，棘爪脱离齿槽划柄空载回到原位，在惯性的作用下，轮椅将向前继续运动；因此不需要用劲握住轮轮缘和不需要松手来回变动手握位置，操作移动起来方便，而且对手不会造成伤害。

Description

一种划摆运动式轮椅及操作方法
技术领域
本发明涉及代步工具，尤其涉及轮椅。
背景技术
目前的轮椅各种各样，有电动式，有手动式，与本发明有关的技术是手动式轮椅。手动式轮椅一般供下肢残疾或下肢行动不便的人使用。在运动时，除了他人帮助推动外，主要依靠坐行人自己双手转动轮子向前进。例如，残疾人运动会上用来比赛的轮椅，是把转动两轮子作为动力的来源。这种靠转动轮子作为动力的轮椅，需要用劲握住轮轮缘向前转动，并不断松开手来回变动手握位置，很不方便，而且对手会造成伤害。这种不足是它的结构设计理念所致，很需要对它进行改进，改变这种手握轮缘转动的操作方式。
发明内容
本发明的目的，是克服现有手动轮椅的手握轮缘转动的操作方式的不足，提出一种划摆运动式轮椅，同时提出该轮椅的操作方法。
一种划摆运动式轮椅，包括由轮椅座架、两个车轮、中心轴、万向轮，构成的轮椅主体；其特征在于，在两个车轮的内侧分别安装有齿轮箱，齿轮箱内设有定轴轮系；上述的定轴轮系由齿轮箱体、行星齿轮架、中心齿轮、三个行星齿轮、内齿轮外棘轮、齿轮箱盖组成；定轴轮系的具体安装结构是，在齿轮箱体内，行星齿轮架通过键固定在中心轴上，中心齿轮通过轴承活动安装在中心轴上，三个行星齿轮通过行星齿轮轴均布安装在行星齿轮架上，三个行星齿轮外侧与浮动套在其上的内齿轮外棘轮啮合，三个行星齿轮的内侧和中心齿轮啮合，齿轮箱体的轴孔通过轴承支撑在中心齿轮凸出的外轮毂上，齿轮箱盖的轴孔靠轴承安装在行星齿轮架凸出的外轮毂上，并且齿轮箱盖和齿轮箱体周边用螺钉固接；所述的车轮用键固接在中心齿轮凸出的外轮毂上，使中心齿轮带动车轮一起绕中心轴自由转动；
由此看出，齿轮箱体和齿轮箱盖的组合体分别在轴承的支承下，可绕中心轴自由转动，行星齿轮架和中心轴固结不动，三个行星齿轮通过轴承可绕行星齿轮轴转动，内齿轮外棘轮套在三个行星齿轮外面相互啮合，三个行星齿轮的内侧和中心齿轮啮合，这个齿轮机构看似行星轮系，实为定轴轮系；
还包括划柄机构，划柄机构由划柄和棘爪组成，划柄靠螺钉固定在齿轮箱体上，并且处于适宜手拉划的位置，棘爪尾部用销轴铰接在齿轮箱体的内面上，棘爪尖部卡在内齿轮外棘轮的外棘齿上，划柄摆动时通过棘爪带动定轴轮系工作，最终带动车轮转动；
为了实现方便转弯，在定轴轮系上还安装有刹车机构，所述的刹车机构包括刹车带、刹车线、刹车柄和导向连接件；所述的刹车柄和导向导向连接件靠销轴铰接在划柄上，所述的刹车带一端靠销轴铰接在齿轮箱体的内圆面上，并紧贴内圆面半圈后，另一端从齿轮箱体内伸出来铰接在导向连接件上，刹车线一端连接导向连接件，另一端联接刹车柄，握紧刹车柄时可使刹车带抱紧内齿轮外棘轮产生制动；当需要拐弯时，操作一边的刹车手柄，使一边的车轮轻轻制动，实现转向。
在齿轮箱体的刹车带铰接处的敞口上设有封盖，防止泥尘进入。
本发明操作方法和工作原理是：人坐在轮椅上，两只手分别握住两侧的划柄，用力往上拉划，就像划船一样，就会带动齿轮箱体绕中心轴转动一个角度，同时在棘爪的作用下，内齿轮外棘轮也随之转动相同的角度，在内齿轮外棘轮、三个行星齿轮和中心齿轮的啮合下，带动车轮前行；划柄返回时，棘爪脱离齿槽划柄空载回到原位，在惯性的作用下，轮椅将向前继续运动，重复拉划动作，轮椅不停地向前运动；当需要拐弯时，停止一侧的拉划动作，操作一边的刹车手柄，使一边的车轮减慢或制动，实现转向。
本发明的积极效果：
1、这种划摆运动式轮椅只要两只手分别握住两侧的划柄，同时用力向上拉划即可实现行走，这个划摆动作就像划船一样，和人体的肢体动作习惯十分协调，不需要用劲握住轮轮缘和不需要松手来回变动手握位置，操作移动起来方便，而且对手不会造成伤害。
2、因为内齿轮外棘轮和三个行星齿轮、中心齿轮相互啮合看似行星轮系，实为定轴轮系，行星齿轮的功能只能是改变转动方向，不影响速比，当中心齿轮的齿数为Z1，内齿轮外棘轮的齿数为Z3,行星齿轮齿数为Z2,，这时传动比为：
Figure BDA0003476040770000031
当划柄转动α角度时，中心齿轮带动车轮转动角度为
Figure BDA0003476040770000032
从此式子可以看出，当手握划柄往后拉转动一个角度时，内齿轮外棘轮也随着转动了相同的角度，车轮往前转动i倍的角度；采用齿轮进行增速传动，在轮椅同样前进速度的条件下，划柄往推拉的频率减少，虽然初始时臂力增大、起步慢，但行进起来后，人不必那么拼命地忙活，只要克服了加速度行起来便十分轻松。
4、由于采用了棘轮传动机构，轮椅在上坡时不会向后退，防止倒退的危险。
5、因为两个轮子的传动系统是相对独立的，轻轻地制动一边的刹车柄，就会通过刹车线拉动导向连接件，再拉动刹车带向上提，刹车带就会在半圆上接触外棘轮产生摩擦，从而制动该轮减速，实现顺利转弯。相对于现有轮椅手抓住轮子制动，减少对手的摩擦伤害。
附图说明
图1是实施例的主视图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图2右侧部分的放大图，主要显示定轴轮系构造。
图例说明：1-内齿轮外棘轮，2-轴承A，3-行星齿轮，4-轴承B，5-中心轴，6-圆螺母，7-轴承C，8-车轮，9-键A，10-中心齿轮，11-轴承D，12-箱体，13-键B，14-轴承E，15-行星齿轮架，16-行星齿轮轴，17-箱盖，18-螺钉A，19螺钉B，20-承载轴套，21-万向轮，22-轮椅座架，23-刹轮柄，24刹车线，25-划柄，26-导向连接件，27-棘爪，28-封盖，29-刹车带。
具体实施方式
如图1、2、3所示，一种划摆运动式轮椅，包括轮椅座架22、车轮8、中心轴5、万向轮21，轮椅座架22的后底部通过承载轴套20、用螺钉19B固定在中心轴5上，两个万向轮21安装在轮椅座架22前底部，两个车轮8通过轴承C 7安装在中心轴5的两端上并由圆螺母6轴向紧固；还包括，在车轮8的内侧安装有齿轮箱，齿轮箱内设有定轴轮系；上述的定轴轮系由行星齿轮架15、中心齿轮10、三个行星齿轮3、三个行星齿轮轴16、内齿轮外棘轮1、组成；定轴轮系的具体结构是，行星齿轮架15通过键B13固定在中心轴5上，中心齿轮10通过轴承B 4安装在中心轴5上，三个行星齿轮轴16固接在行星齿轮架15的孔内，三个行星齿轮3通过轴承A 2安装在行星齿轮轴16上，三个行星齿轮3的内侧和中心齿轮10啮合，三个行星齿轮3外侧与浮动套在其上的内齿轮外棘轮1啮合；上述的中心齿轮10和行星齿轮架15均设有向外凸出的外轮毂，齿轮箱的箱体12和箱盖17分别通过轴承D11和轴承E14活动支撑在两个外轮毂上；所述的车轮8用键A 9固接在从箱体露出的中心齿轮10外轮毂上，中心齿轮10转动时带动车轮8一起转动；上述的齿轮箱盖17和齿轮箱体12用螺钉A18固接。
这就可以看出，中心齿轮10和车轮8在两个轴承C 7和轴承D11的支承下，可绕中心轴5转动，齿轮箱体12和齿轮箱盖17的组合体在轴承D11和轴承E14的支承下，可绕中心轴5自由转动，行星齿轮架15和中心轴5固结不动，三个行星齿轮3通过轴承A 2可绕行星齿轮轴16转动，内齿轮外棘轮1与三个行星齿轮啮合，三个行星齿轮3的内侧和中心齿轮10啮合，这个齿轮机构看似行星轮系，实为定轴轮系。
还包括划柄机构，划柄机构包括划柄25和棘爪27，划柄25靠螺钉固定在齿轮箱体12凸出的外轮毂上，并且固定在适宜手拉划的位置，棘爪27尾部用销轴铰接在齿轮箱体12的内圆柱面上，棘爪27尖部卡在内齿轮外棘轮1的外棘齿上，划柄25摆动时带动中心齿轮10转动。
还包括刹车机构，刹车机构由刹车带29、刹车线24、刹车柄23和导向连接件26组成；刹车带29一端靠销轴铰接在齿轮箱体12的内圆柱面上，并紧贴圆柱面半圈后，另一端从齿轮箱体12内伸出来铰接在导向连接件26上，连接件26靠销轴铰接在划柄25上，刹车线24一端连接导向连接件26，一端联接刹车柄23上，刹车柄23靠销轴铰接在划柄25上；握紧刹车柄23时可使刹车带29抱紧内齿轮外棘轮1产生制动。
在齿轮箱体12的刹车带29铰接处的敞口上设有封盖28，防止泥尘进入。
本发明操作方法运动工作原理是：人坐在轮椅上，两只手分别握住两侧的划柄25，用力往上拉划，就像划船一样，就会带动齿轮箱体12绕中心轴5转动一个角度，同时在棘爪27的作用下，内齿轮外棘轮1也随之转动相同的角度，在内齿轮外棘轮1、三个行星齿轮3和中心齿轮10的啮合下，带动车轮8前行；划柄返回时，棘爪脱离齿槽划柄空载回到原位，在惯性的作用下，轮椅将向前继续运动，重复这个划船动作，轮椅就会不停地向前运动；当需要拐弯时，停止一侧的拉划动作，操作一边的刹车手柄25，使一边的车轮减慢或制动，实现转向。

Claims (3)

1.一种划摆运动式轮椅，包括由轮椅座架、两个车轮、中心轴、万向轮，构成的轮椅主体；其特征在于，在两个车轮的内侧分别安装有齿轮箱，齿轮箱内设有定轴轮系；上述的定轴轮系由行星齿轮架、中心齿轮、三个行星齿轮、内齿轮外棘轮组成；所述的行星齿轮架固定连接在中心轴上，中心齿轮通过轴承活动安装在中心轴上，三个行星齿轮通过行星齿轮轴均布安装在行星齿轮架上，三个行星齿轮的内侧和中心齿轮啮合，三个行星齿轮外侧与浮动套在其上的内齿轮外棘轮啮合；上述的中心齿轮和行星齿轮架均设有向外凸出的外轮毂，齿轮箱的箱体和箱盖分别活动支撑在两个外轮毂上；所述的车轮固接在从箱体露出的中心齿轮外轮毂上，中心齿轮转动时带动车轮一起转动；
还包括划柄机构，机构由划柄和棘爪组成，划柄固定在齿轮箱体上，并且处于适宜手拉划的位置，棘爪尾部铰接在齿轮箱体的内面上，棘爪尖部卡在内齿轮外棘轮的外棘齿上，划柄摆动时通过棘爪带动定轴轮系工作，最终带动车轮转动；
还包括刹车机构，所述的刹车机构由刹车带、刹车线、刹车柄和导向连接件所组成；所述的刹车柄和导向连接件分别铰接在划柄上，所述的刹车带一端铰接在齿轮箱体的内圆面上，并紧贴内圆面半圈后，另一端从齿轮箱体内伸出来铰接在导向连接件上，刹车线一端连接导向连接件，另一端联接刹车柄，握紧刹车柄时可使刹车带抱紧内齿轮外棘轮产生制动。
2.一种如权利要求1所述的划摆运动式轮椅，其特征在于，齿轮箱的箱体和箱盖分别通过轴承活动支撑在两个外轮毂上；所述的车轮用键固接在从箱体露出的中心齿轮外轮毂上。
3.一种如权利要求1所述的划摆运动式轮椅的操作方法，其特征在于，人坐在轮椅上，两只手分别握住两侧的划柄，同时用力往上拉划，带动齿轮箱体转动一个角度，同时在棘爪的作用下，内齿轮外棘轮也随之转动相同的角度，在定轴轮系作用下，带动车轮前行；划柄返回时，棘爪脱离齿槽划柄空载回到原位，在惯性的作用下，轮椅将向前继续运动，重复拉划动作，轮椅不停地向前运动；当需要拐弯时，停止一侧的拉划动作，操作一边的刹车手柄，使一边的车轮减慢或制动，实现转向。
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