爬樓梯輪椅的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及具有爬樓梯功能的人力機(jī)具，尤其是涉及具有爬樓梯功能的輪椅。
【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(jìn)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(jìn)入千家萬戶，提高了生活品質(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(jìn)行研發(fā)，目前有多款具有爬樓梯功能的電動輪椅面世，但價(jià)格昂貴；而具有爬樓梯功能的人力輪椅開發(fā)很不理想，方案不少，但較成功的只有星輪結(jié)構(gòu)的爬樓梯輪椅，不過此類輪椅存在很大缺陷，運(yùn)動不平穩(wěn)、沖擊大，而且費(fèi)力，所以使用極少，無法推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型的目的是提供運(yùn)動平穩(wěn)、沖擊小且省力具有爬樓梯功能的爬樓梯輪椅。
[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(jià)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(diǎn)的表述等價(jià)，并稱此交點(diǎn)為梯步的交點(diǎn)；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(jià)。對爬樓梯滑靴和車輪而言，其投影未指投影面的都是以箱體或車體(架)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(shí)用新型的爬樓梯輪椅，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，座靠用柔性的織物繃在輪椅架上形成；爬樓梯輪椅設(shè)置有爬樓梯裝置，該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??；爬樓梯滑靴是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，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，所述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側(cè)各有一條外凸的圓弧形滑鍵，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)滑板的扇形圓弧相適配，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，爬樓梯滑靴與爬樓梯導(dǎo)滑板能相對作順、逆時針滑動。
[0006]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(yùn)動平面與大車輪所在平面不在同一平面但相互平行，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；所述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。
[0007]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；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(diǎn)及爬樓梯滑靴的大圓弧端點(diǎn)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(diǎn)，和爬樓梯滑靴的投影與大車輪的投影的交點(diǎn)在水平方向的距離小于擬爬樓梯梯步的最小深度，這樣就能攀爬在此范圍內(nèi)的樓梯；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，并且爬樓梯滑靴上與擬攀爬最高梯步的接觸點(diǎn)的投影在大車輪的投影的外面，爬樓梯滑靴的大圓弧上的工作段必須在大車輪的投影的外面，換句話說爬樓梯滑靴與梯步的接觸點(diǎn)至爬樓梯滑靴的投影與大車輪的投影的交點(diǎn)之間的弧段要在大車輪的投影的外面；爬樓梯滑靴的大圓弧的最低點(diǎn)高于大車輪輪緣的最低點(diǎn)，爬樓梯滑靴的大圓弧的最低點(diǎn)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(diǎn)，也靠近大車輪的最低點(diǎn)；這樣使爬樓梯滑靴的投影與大車輪的投影的交點(diǎn)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。本實(shí)用新型的爬樓梯輪椅上裝置的爬樓梯裝置，使爬樓梯滑靴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(diǎn)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(diǎn)(樓梯交點(diǎn))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(diǎn)(樓梯交點(diǎn))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(diǎn)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(shí)用新型的爬樓梯輪椅攀爬樓梯所需的外力要遠(yuǎn)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(diǎn)到水平面的距離很小，爬樓梯輪椅能很輕松地攀爬。
[0008]本實(shí)用新型的爬樓梯輪椅的一種改進(jìn)，爬樓梯滑靴是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，從而使各小滑輪的內(nèi)公切圓與圓弧形滑鍵的小圓弧之間有間隙，保證小滑輪與大滑輪不同時工作；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，其外公切圓半徑等于爬樓梯導(dǎo)滑板扇形圓弧的半徑；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)滑板的扇形圓弧面相接觸，爬樓梯滑靴上的每個滑靴側(cè)板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面相接觸；爬樓梯滑靴與爬樓梯導(dǎo)滑板能相對作順、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(jìn)一步省力。
[0009]本實(shí)用新型的爬樓梯輪椅的另一種改進(jìn)，爬樓梯裝置有一配重裝置，包括環(huán)形配重，柱形配重，導(dǎo)向管及兩根柔性繩；導(dǎo)向管由大導(dǎo)向管，變徑接頭和小導(dǎo)向管順序同軸線固定連接；變徑接頭為圓環(huán)柱塊，外徑與大導(dǎo)向管外徑相等，內(nèi)徑與小導(dǎo)向管內(nèi)徑相等；柱形配重的外徑略小于小導(dǎo)向管的內(nèi)徑，環(huán)形配重的外徑略小于大導(dǎo)向管的內(nèi)徑而大于變徑接頭的內(nèi)徑，其內(nèi)徑小于柱形配重的外徑；環(huán)形配重與柱形配重的重量之和大于爬樓梯滑靴的重量，柱形配重的重量小于爬樓梯滑靴的重量；工作狀態(tài)為大導(dǎo)向管在上而小導(dǎo)向管在下，環(huán)形配重裝于大導(dǎo)向管內(nèi)，柱形配重裝在環(huán)形配重的下方，每根柔性繩的一端與柱形配重的上表面中央相連接，另一端穿過環(huán)形配重的內(nèi)圓，出大導(dǎo)向管，再繞過固定在輪椅架的側(cè)面架上的導(dǎo)向輪，分別對稱地與爬樓梯滑靴的一個滑靴側(cè)板的端面相連接；平衡位置，環(huán)形配重的下表面與變徑接頭的上表面接觸，柱形配重的上表面與環(huán)形配重的下表面接觸，爬樓梯滑靴與柔性繩相連接的一端上揚(yáng)。爬樓梯滑靴在外力作用下順時針滑動將提起柱形配重和環(huán)形配重，撒去外力后，在柱形配重和環(huán)形配重的重力與爬樓梯滑靴的重力差作用下，柱形配重和環(huán)形配重下行至環(huán)形配重與變徑接頭接觸止，柔性繩牽引爬樓梯滑靴逆時針滑動復(fù)位；爬樓梯滑靴在外力作用下逆時針滑動，只有柱形配重下行，撒去外力后在爬樓梯滑靴與柱形配重的重力差作用下，爬樓梯滑靴順時針滑動，柔性繩牽引柱形配重上行至與柱形配重接觸止，爬樓梯滑靴復(fù)位。該配重裝置為爬樓梯滑靴提供了另一種復(fù)位方式，可有效縮短爬樓梯滑靴的周向尺寸。
[0010]本實(shí)用新型的爬樓梯輪椅的爬樓梯裝置的再一種改進(jìn)，爬樓梯導(dǎo)滑板的兩側(cè)靠近爬樓梯滑靴小端各固連一個護(hù)板，其投影的上中下為三個部位為圓弧，中間的圓弧半徑小于爬樓梯滑靴上滑靴側(cè)板小圓弧的半徑，下邊的圓弧半徑大于爬樓梯滑靴上滑靴側(cè)板小圓弧的半徑；徑向剖面為“Z”形，其高度略大于爬