專利名稱：輪椅驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
下述發(fā)明一般涉及用于驅(qū)動地面車輛的裝置。更準確地說，本發(fā)明提出一種乘客推動的輪椅。
背景技術(shù)：
由乘客推動的輪椅通常需要椅子上的乘客抓住輪子鄰近邊沿的一部分并且通過在緊鄰輪椅輪子的圓周的弧形上移動手來推動輪椅。
然而，一些輪椅乘客，由于他們活動范圍的限制并不容易完成該運動，并且通常，必須借助其他裝置(例如通過電池供電)來推動輪椅。
本專利權(quán)人所擁有的某些早期專利，已經(jīng)認識到上述不足，采用備選裝置使輪椅乘客適應(yīng)使用了不同運動范圍的自推動輪椅。下列專利反映了專利權(quán)人先前的活動。
專利號 公告日發(fā)明人5,263,7291993年11月23日Watwood等人6,007,0821999年12月28日Watwood等人發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明記錄了專利權(quán)人正在進行的努力，以提供一個改進的操作裝置來允許輪椅乘客享受到改進了的輪椅運輸。
本發(fā)明具體地解決了驅(qū)動傳輸中的齒輪負荷，其在這之前阻止在某些情況下的輕易換檔，特別是當輪椅位于臺階附近或平衡處于斜坡上。
本發(fā)明使一個系統(tǒng)具有特性，該系統(tǒng)基本上不受齒輪負荷的影響，該齒輪負荷通常歸于這樣的例子，齒輪向前和向后嚙合的方向不受輪椅所處地形的影響可充分無阻礙進行。
本發(fā)明提供了一種工具，該工具與向前和向后的齒輪組被操作耦合在一起，借助于許多圓柱狀滾子來傳遞檔位(shifting)，每個滾子在齒輪鏈間提供驅(qū)動連接。許多滾子被偏置在與表示驅(qū)動方向的彈簧片壓力相對的兩個方向中的一個上。上述的多個滾子共同把負荷分散在滾子表面相對小的拱形上。結(jié)果是，只需做很少的工作就可以使許多滾子從第一個方向變到第二個方向，僅頂著彈簧壓片力就可使方向相反。而且也可能在滾子的第三個中間的方向定義了一個空檔位置。
工業(yè)應(yīng)用性通過對本發(fā)明的下列目的的討論來論證本發(fā)明的工業(yè)應(yīng)用性。
因此，本發(fā)明的目的是為地面車輛(例如輪椅)提供一個新的和新穎的驅(qū)動系統(tǒng)。
本發(fā)明的進一步目的是提供一種輪椅，其特征是使用安全、易于操作和其結(jié)構(gòu)有助于大量生產(chǎn)技術(shù)。
本發(fā)明的進一步目的是提供一種裝置，其特征是當輪椅處于斜坡或面對臺階(abutment)時可使齒輪系負荷最小化。
本發(fā)明的進一步目的是提供一種裝置，其特征是能夠容易地對現(xiàn)有的輪椅花樣翻新或者可成為新生產(chǎn)對象。
本發(fā)明的進一步目的是提供一種裝置，其特征是該設(shè)備在結(jié)構(gòu)上非常持久耐用和使用起來很可靠。
從第一個優(yōu)點來看，本發(fā)明的目的是提供一種輪椅驅(qū)動裝置，包括，下列部件的結(jié)合帶有手柄端和驅(qū)動端的拉桿臂、車輪、插入在拉桿臂和車輪之間的變速器(transmission)，該車輪包括使變速器偏置到向前或向后方向的裝置，該偏置裝置被連接到拉桿臂手柄端。
當結(jié)合附圖來考慮下面的具體說明，本發(fā)明的上述和其他目的會很清楚。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的傳動系統(tǒng)的分解部分的透視圖。
圖2A-2C是允許輕易變速的滾子裝置的詳細示圖。
圖3是與圖2有關(guān)的彈簧片的透視圖。
圖4是并入在輪子內(nèi)的部件的透視圖。
圖5是圖4中一部分的放大圖。
圖6是集成了裝置的輪椅的透視圖。
圖7是變速箱的透視圖。
圖8a是變速箱上一個柱狀體的正視圖。
圖8b是變速箱的正視圖。
圖9是輪椅的后視圖。
圖9a是取自圖9的透視圖。
圖10A-10C是圖2的替代圖。
圖11是進一步闡述本發(fā)明的透視圖。
圖12是圖11的俯視圖。
圖13闡述了圖10A-10C的一個變化。
具體實施例方式
參考附圖，其中相同的參考數(shù)字表明相同的零件，參考數(shù)字100指向依照本發(fā)明的車輪傳動裝置。
本發(fā)明的本質(zhì)上，拉桿臂33通過傳動裝置100與輪椅150(圖6)的每個車輪耦合，以使拉桿臂33沿箭頭“A”的弧形運動而使輪椅輪子110的相應(yīng)運動來推動輪椅150。另外，擋位片(paddle)41(圖1)通過變速箱2與一組齒輪4、10、11和23被操作耦合在一起，該變速箱2帶有許多滾子3，通過許多彈簧片5在滾子上施加壓力和產(chǎn)生向前或向后的嚙合來支撐其中的滾子3。
更確切地說，拉桿臂33包括一個上部端、一個下部端和中間部分。該下部端被基本上成型為圓盤形并通過許多螺絲36連接到拉桿基座32上。拉桿臂33的中間部分被形成為拉長的有點像圓柱形的元件并具有足夠厚度以防止彎曲，同時上部端是由兩半形成的夾子，其一半35a與中間部分集成在一起，其另一半35b依靠一對螺絲釘36適于固定在所集成的另一半上。柄夾35通過較低的把手球(handle ball)46支撐把手夾47，該把手球通過把手夾35在拉桿臂33上部摩擦地持住。通過把手球46鉸接在后來形成的槽中，把手球46允許把手夾47朝許多方向轉(zhuǎn)動，該槽位于把手夾35的兩半之間并且通過螺絲釘36固定在適當位置。
擋位保持器38從把手夾47中向上伸出并且具有一個軸部分，該軸部分按所示順序安裝楔形塊40，該楔形塊40位于固定帽(retaining cap)39和擋位彈簧片42之間，該擋位彈簧片42位于擋位片(paddle)41之下。接下來是鎖墊44，然后是擋位片固定器45，最后是擋位帽48。變速線49位于擋位保持器38中間并帶有一個向上伸出被連接到擋位片41的自由端，后面將對此做記一步介紹。線纜49的剩下部分從夾47、球46和臂33中伸出，進入驅(qū)動裝置100，連接到錐齒輪17。
拉桿基座32從外部看表現(xiàn)為通常的圓柱帶狀材料。該拉桿基座具有靠近圓盤形拉桿臂33下部端的閉合端壁(closed end wall)32a，以允許拉桿臂下部端連接到該處，并且包括中空的內(nèi)部。另外，拉桿基座32在其中空內(nèi)部大約2點和10點的位置支撐著一對制動墊34，下面將會對該墊的操作進行討論。置于制動墊間并位于12點位置的就是第一個縫32b。在拉桿基座32的最下方部分(例如六點鐘)是第二個縫32c。這兩條縫共同支撐著驅(qū)動桿1，如圖所示。驅(qū)動連桿1具有鉆孔1c，該鉆孔1c通過叉桿銷37釘在相對圖中所示的通過孔32d的六點鐘縫32c的最底端。驅(qū)動連桿1被中央地支撐在輪軸8上。置于驅(qū)動連桿1和拉桿基座32之間的是限定在輪軸8上的拉桿制動器9。更確切地說，輪軸8的一個自由端在其上具有大量螺紋并且拉桿制動器9的中間部分帶有從中穿過的孔9a。扳手螺母15把拉桿制動器9牢牢地固定在輪軸8的螺紋端旁。輪軸8允許拉桿制動器9的像描述的一樣運動。驅(qū)動連桿1兩邊的輪軸8上出現(xiàn)一對軸承7。以這樣所描述的裝置，借助其描述過的在拉桿基座32上的置于縫32b、c之間的自由端，驅(qū)動桿1可連同拉桿臂33自由運動。驅(qū)動桿1可移動的程度由拉桿制動器9和輪軸8上面的驅(qū)動連桿1之間的關(guān)系決定。例如，當驅(qū)動桿1與拉桿制動器9共同運動時，拉桿臂33的拱形運動可能停止。圖5示出驅(qū)動連桿1具有一個中部輪轂1a，該輪轂設(shè)置有一個升高的突起1b，然后是鄰近上部驅(qū)動連桿1d的槽口1c。拉桿制動器9包括帶有鎖銷球19b的鎖銷19，該鎖銷球由彈簧片和平頭螺絲19a偏置。球19b放在槽口1c中以提供驅(qū)動連桿的制動。拉桿制動器9和鎖銷19的目的是允許手動使用輪子110而拉桿臂33不會干擾抓住輪子110。當傳動裝置處于空檔時發(fā)生上面所描述的這些。
驅(qū)動連桿1的中間輪轂1a還用作為支撐區(qū)域以容納在其上的齒輪固定器18。齒輪固定器18支撐錐齒輪17以便露出錐齒輪的一部分。該錐齒輪17的尺寸可嚙合圓盤形變速箱2，該變速箱的外部同樣設(shè)置有與錐齒輪17可嚙合的齒2a。線纜49的遠離手柄47的那端在錐齒輪17的一端終止，在該處線纜49的旋轉(zhuǎn)會使錐齒輪17產(chǎn)生相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)。依靠錐齒輪17和變速變速箱上齒輪齒2a之間的嚙合連接，變速箱2可沿圓周的弧形移動。需要注意變速箱2是中空的。還需注意齒2最好不要限定在變速箱的整個圓盤部分2b上。
變速箱2(圖2、3、5、7和8)還包括多個彈簧支撐柱，其從遠離驅(qū)動連桿1的盤2b的一例伸出。柱2c之間彼此相互間隔，其間隔略大于置于其間的圓柱滾子銷(roller pin)軸承3的直徑。每個滾子3基本都是圓柱狀結(jié)構(gòu)，并且用作為置于兩柱2c之間的軸承。每個柱2c還支撐例如圖3中所示出的一個的彈簧片5。該彈簧片5被設(shè)定大小使一個彈簧片5能在牢固的嚙合中壓在每個柱2c上。每個柱2c都基本上是混合倒T形沙漏(例如圖2a)并且彈簧片5具有與倒T形零件2c稍微互補的輪廓，該零件2c位于變速箱2上緊鄰中空部分。也就是說，彈簧基底5d位于柱2c的下面2d，并且連接板5b縛在“T”形的邊2e上。另外，每個彈簧片5包括一對向外面張開的壁5a，該壁5a帶有的復(fù)合邊線，其在4個軸承表面5c上終止，以使兩個彈簧5沿著兩個柱2c之間的每個滾子3的環(huán)狀表面接觸并且共同作用。這樣，每個滾子3與兩個不同的彈簧5相接觸。每個彈簧也接觸兩個滾子3。滾子銷3依靠墊片6(圖1)被保持在變速箱2的適當位置上，該墊片6位于與驅(qū)動桿1相對的柱2的一個側(cè)面上。
除了墊片6固定滾子3于適當?shù)奈恢?，一個大的環(huán)狀齒輪4覆于變速變速箱2之上并接收旋轉(zhuǎn)運動作為變速箱2中的滾子定向的功能，因為其被彈簧5偏置并且依次受到錐齒輪17和變速變速箱2上的相應(yīng)齒輪2a的方向的影響。也就是說，在一個方向上(圖2a)，齒輪4向前嚙合，同時在相反方向上(圖2c)其反向嚙合，取決于滾子3相對于驅(qū)動桿1之上的凸輪盤50之間的接近度。凸輪盤50穿過變速箱2的中空部分并且凸輪頂端(points)52接觸滾子3。當頂端52接觸到滾子3時，該頂端位置(圖2A、2C)決定了驅(qū)動的方向。當滾子處于圖2B的空檔位置時，它被偏置用于不朝任一方向牽引并定義允許手動旋轉(zhuǎn)輪子110的空檔為常規(guī)。
在圖10A-10C中示出了圖2中的凸輪頂端52的另一個變化。在此只描述明顯不同的地方。圖2中兩個凸輪頂端52之間有一個滾子3過渡，圖10A-10C中可看到有兩個滾子3被移入(relegate)，一個對應(yīng)一對凸輪頂端52中的一個，每個凸輪頂端對應(yīng)一個滾子。
進一步說，凸輪頂端對52定位有插進其中的凸輪槽(cam pocket)52a，該槽52a可抓住兩個滾子3和彈簧片5還有柱2。彈簧片5和柱2把兩個滾子3分隔開。如圖10a所示，當正在“向前”時只有“右邊”看到的滾子在起作用；當“向后”時只有左邊看到的滾子(圖10)在起作用。圖10b示出沒有滾子起作用時的空檔情況。
通過變速箱2上形成的橋接2d分隔開相鄰的槽52a。圖10A-C中的變速箱柱2c被轉(zhuǎn)變?yōu)?與圖8A相比)彈簧5。隔離物50a把相鄰的滾子分隔在不同的槽中并且可以和環(huán)狀盤50集成在一起或分隔開。與圖2相比還應(yīng)注意到，在圖10A-10C中凸輪頂端52位于齒輪4之上，而不是在圖10A-10C中位于環(huán)形的凸輪盤50上，在圖10A-10C中凸輪頂端與滾子3相接觸。關(guān)于這些機器零件(例如滾子和凸輪)如何操作的詳細例子可在常規(guī)的離合器中找到。參看美國專利第3,476,226號和第6,044,944號。
圖13示出了圖2基礎(chǔ)上的進一步變化。注意到一個單個滾子3被置于槽52a中并且凸輪頂端52被定位于耦合到齒輪4的外部上。
在所有例子中，錐齒輪17的旋轉(zhuǎn)與齒2a共同作用使?jié)L子方向在向前、向后和空檔這些方向之間改變。錐齒輪17通過線纜49利用擋位片41進行旋轉(zhuǎn)。
當驅(qū)動連桿1旋轉(zhuǎn)時，它和拉桿制動器9如上文描述的共同作用。拉桿制動器9的自由端9c可支撐在螺栓12上的兩個齒輪10、11，并且與彈簧銷14釘在一起允許齒輪10、11可一起沿弧形運動。齒輪10被定向于與齒輪4嚙合。齒輪11被定向于與最后引出齒輪23嚙合，該齒輪23與齒輪4軸向?qū)R但被軸承7從中隔開。齒輪4、23套在輪軸8上。這種設(shè)置允許通過代替具有不同齒輪齒數(shù)比的齒輪的不同結(jié)合使齒輪改變并且支持與操作者力氣相關(guān)的不同組齒輪的安裝。這種設(shè)置還提供了增加的周期性傳動接觸，該傳動接觸在拉桿臂33在一次弧形路徑的運動中發(fā)生。
最后的引出齒輪23通過彈簧銷14被操作地耦合至有輻條的輪子24上。有輻條的輪子24具有許多徑向向外發(fā)射出的輻條。這些輻條優(yōu)選的是桿狀。帶有輻條的輪24的外周處于內(nèi)緣25范圍內(nèi)，該內(nèi)緣通過比輪子24上的桿狀輻條細些的金屬絲輻條操作地耦合至輪椅150上的輪子110。這樣，齒輪23的旋轉(zhuǎn)引起帶有輻條的輪子24的旋轉(zhuǎn)，接著引起內(nèi)緣25的旋轉(zhuǎn)。螺栓27固定輪子24于車轂22，該車轂22套在軸套16上，其依次連接到與扳手螺母15相對的輪軸8的一端。
內(nèi)部緣25帶有處于鄰近制動墊34的表面上的制動盤26?？梢钥闯?，制動墊34與制動盤26的接觸會阻礙輪子轉(zhuǎn)動。制動墊34借助拉桿臂33沿箭頭B的運動朝圓盤26移動。制動墊34處在形成于拉桿基座32上的槽32e中。圓盤26依靠螺栓29保持在緣25上。
輪椅150(圖6、9和9A)包括椅子152、靠背154、一對側(cè)面扶手156，該側(cè)面扶手156支撐椅子152與一對支撐靠背的垂直扶手158相互連接。這些扶手被支撐在由垂直的壓桿(struts)162形成的連接到水平壓桿164的框架柵。水平壓桿164和側(cè)面圍欄156終結(jié)于反向的U形正向向下定位的管160。輪腳170取決于水平方向壓桿164向前的部分。輪子(圖9A)通過間隔的、平行的水平支柱172安裝在框架柵上，該支柱172橫跨輪椅150每一側(cè)的垂直壓桿162。如圖所示，輪軸套16被栓在支柱172上并且通過一對卡式螺母(captive nut)16a支撐在每個輪上的傳動，該螺母16a跨在支柱172上。鎖銷252穿過軸套并且/或可選擇性地通過外側(cè)螺母16a增加安全性。
此外，從上文對本發(fā)明的描述，很明顯許多結(jié)構(gòu)上的修改和調(diào)整并未脫離本發(fā)明的范圍和相當?shù)囊饬x，正如上文闡述的和下文中權(quán)利要求所描述的。
權(quán)利要求
1.一種輪椅驅(qū)動機械裝置，其包括下面部件結(jié)合帶有手柄端和驅(qū)動端的拉桿臂，輪子，和變速器，其插入在所述拉桿臂和所述輪子間，該輪子包括使所述變速器偏置到向前或向后方向的偏置裝置，所述偏置裝置被連接到所述拉桿臂手柄端。
2.如權(quán)利要求1所述的機械裝置，其中所述偏置裝置包括從所述手柄端軸向伸出的變速片，所述變速片被操作地耦合到帶有一端終止于所述變速器的線纜上。
3.如權(quán)利要求2所述的機械裝置，其中所述變速器包括帶有多個齒輪齒的變速箱，該齒輪齒被置于所述變速變速箱的外部圓弧上，并且一個錐齒輪通過圓周的一段圓弧與所述變速箱的齒輪齒相嚙合來選擇向前、向后和空檔，所述錐齒輪可操作地連接到所述線纜。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中變速箱被支撐在輪軸上，該輪軸支撐連接到所述拉桿臂的驅(qū)動桿以傳遞從該處的運動，并且兩個以上的凸輪頂端被與所述變速箱相連的凸輪槽彼此隔開，滾子被支撐在所述凸輪槽中以移到所述凸輪頂端來提供向前或向后方向的驅(qū)動力。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，包括形成串狀的齒輪鏈以提供插入所述滾子和所述輪子間的機械優(yōu)勢。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述齒輪鏈包括耦合到帶有輻條的輪子上的引出齒輪，該帶有輻條的輪子位于被操作連接至所述輪子的內(nèi)緣內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述驅(qū)動桿包括接收拉桿制動器的槽口，當所述變速器處于空檔時，使所述拉桿制動器的尺寸能保持所述拉桿在由所述槽口所限定的位置上。
8.一種輪椅，包括下列部件的結(jié)合帶有非驅(qū)動輪子裝置的車架，由所述車架所支撐的椅子區(qū)域，拉桿裝置，連接至所述車架和所述拉桿裝置的驅(qū)動輪子，和位于所述拉桿裝置上的變速裝置和位于所述驅(qū)動輪子上的偏置裝置以引起向前和向后的運動。
9.如權(quán)利要求8所述的輪椅，其中所述偏置裝置包括從所述手柄端軸向伸出的變速片，所述變速片被操作地耦合到具有一端終止于所述驅(qū)動裝置的線纜上。
10.如權(quán)利要求9所述的輪椅，其中所述驅(qū)動裝置包括具有多個齒輪齒的變速箱，該齒輪齒被置于所述變速箱的外部圓弧上，并且一個錐齒輪通過圓周的一段圓弧與所述變速箱的齒輪齒相嚙合來選擇向前、向后和空檔，所述錐齒輪可操作連接到所述線纜。
11.如權(quán)利要求10所述的輪椅，其中變速箱被支撐在輪軸上，該輪軸支撐連接到所述拉桿臂的驅(qū)動桿以傳遞來自該處的運動，并且兩個以上的凸輪頂端被與所述變速箱相關(guān)的凸輪槽彼此隔開，滾子被支撐在所述凸輪槽中以移動到所述凸輪頂端來提供向前或向后方向的驅(qū)動力。
12.如權(quán)利要求11所述的輪椅，包括形成串狀的齒輪鏈以提供插入到所述滾子和所述輪子間的機械優(yōu)勢。
13.如權(quán)利要求12所述的輪椅，其中所述齒輪鏈包括耦合到帶有輻條的輪子上的引出齒輪，該帶有輻條的輪子位于被操作地連接到所述輪子的內(nèi)緣內(nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的輪椅，其中驅(qū)動桿包括接收拉桿制動器的槽口，當驅(qū)動裝置處于空檔時，使所述拉桿制動器的尺寸能保持所述拉桿位于所述槽口所限定的位置上。
15.一種輪椅方法，包括下列步驟在輪椅的至少一側(cè)的旋轉(zhuǎn)引入端和輪子之間提供變速器；包括提供向前、空檔和向后方向。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，包括提供兩個變速器，為輪椅的每一側(cè)各設(shè)置一個。
全文摘要
一種輪椅，其借助滾子機械裝置在向前和向后方向之間變速，該滾子裝置在一個方向上抓住而在相反方向上滑動，從而阻止緊固。該變速裝置由變速片的旋轉(zhuǎn)來初始化，該變速片位于遠離滾子裝置的拉桿臂的末端上。
文檔編號A61G5/02GK1720163SQ200380104735
公開日2006年1月11日 申請日期2003年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月2日
發(fā)明者布賴恩·M·瓦特伍德, 杜亞尼·德瓊, 埃羅爾·C·阿姆斯壯 申請人:布賴恩·M·瓦特伍德