轮椅的制作方法

专利名称：轮椅的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轮椅。
背景技术：
行走功能受限的人必须依赖轮椅。轮椅是不再可能行走远距离或根本不能行走的 人所需要的。但这两类人还保持一定的余力来使自己在需要时独立地、无需外援地从轮椅 转移到例如床上或别的坐位上。为此，他们必须把轮椅尽可能靠近相应的家具，然后，他们 从轮椅移到该家具时，轮椅当然仍停留在该病人离开轮椅时的原处。
这有时是很麻烦的。 当一残疾人从轮椅上转移到他的汽车上后同样会出现类似的问题。接着他必须借 助类似吊车之类的工具把轮椅装入汽车。 用于这种目的的轮椅由一重量尽可能轻的轮椅框架组成，该框架带有一座位面和 一靠背，在这种轮椅框架上装有两个可同轴旋转的大转动轮。这两个轮子的轴大致位于靠 背的延长线内，而在膝盖窝的下方，该框架上设置有两个小支承轮。该支承轮是被动转向 的。 大转动轮同时起驱动装置的作用。为此，每个轮的外侧都配置一握环 (Greifring)，该握环与该轮抗扭地连接。使用者用手握住该环并由此开动和操纵他的轮 椅。 这类轮椅完全是被动的。 除了这类被动的手动轮椅外，在实践中还提出有自行式的轮椅。后者配有一类似 于汽车用的底盘。转向轮和运行轮具有大致相同的尺寸并与轮椅相比是相当小的。
此外，轮椅带有一电驱动系统和重型蓄电池，以便开动轮椅连带使用者。

发明内容
本发明的目的是在上述前提下提出一种被动的、在使用者离开后可运动的轮椅。
根据本发明，这个目的是通过一种轮椅来实现的。该轮椅包括
—轮椅框架； 能够旋转地支承在轮椅框架上的轮子，其中至少两个用于手动操动；
—座位面；
—靠背； —电气的驱动装置，属于该驱动装置的有一电能存储器和至少一个电动机，以便 驱动所述轮子中的至少一个，其中驱动装置是这样确定尺寸的，即由至少一个被驱动的轮 子所输出的用于推动轮椅的力小于推动坐着人的轮椅所需的力；并且
—用于遥控驱动装置的遥控装置，属于该遥控装置的是一位于轮椅上的遥控接收 器。 根据本发明的被动轮椅具有一轮椅框架，该框架配置一座位面和一靠背。两个大 轮可旋转地支承在该轮椅框架上。这两个轮子用于人工即通过轮椅使用者的手开动轮椅。 为此，这两个轮具有一般的握环。 此外，根据本发明的轮椅配有至少一个附加的支承轮，该支承轮设置在座位面的 前边的区域中。 为了在需要时使用者可从其离开轮椅的任何一点或使用者重新回到这个位置时 开动轮椅，本发明的轮椅配置一电驱动装置。属于这个电驱动装置的，有一电蓄能器(可再 充电的蓄电池)以及至少一台电动机。该电动机通过一遥控装置来控制。为此，该轮椅配 有该遥控装置的接收器，该接收器的输出端至少与一台电动机连接。 根据一种解决方案，该驱动装置为了移动轮椅而在被驱动的轮子上作用一力，此 力小于推动坐有个人的轮椅所需的力。这样，就能确保轮椅在任何情况下都不会因为某种 误操作而在一平面上不希望地开动。一旦使用者坐到轮椅上后，轮椅始终是被动的轮椅。轮 椅产生的滚动阻力起制动力作用，只要轮椅位于一平面上，驱动装置就不可能克服该制动 力。 根据另一种解决方案，在该轮和驱动电动机之间设置一离合装置，该离合装置只 有在轮椅空着时才处于连接状态。 一旦使用者坐上后，该离合装置就转入分离状态，这种离 合装置最好是结构上连接的离合装置。此外，这个方案具有这样的优点，即如果使用者用轮 椅行驶时，使用者不必开电动机。 在这种情况下，作为附加的措施，驱动装置也可在轮上产生一不足以使被坐着的 轮椅在一平面上运动的力。 第三方案是在到驱动电动机的馈电线上设置电开关，这种电开关根据轮椅是被坐 着还是空着自动地接通或断开。这样，就强制地保证在使用者坐到轮椅上时避免轮椅由于 误操作而产生任何不希望的行驶运动。 像上面那样确定尺寸的驱动装置也可在这里使用。 就这点而言，驱动装置的很小的尺寸在使用很小的电蓄能器就可实施所需的行驶 运动的程度上是有利的。所以由于电蓄能器和驱动装置引起的附加重量不妨碍轮椅的使用 便利性。 很明显，全部三个方案可相互组合以达到一极安全的方案。 轮椅最好装备一种传感器，以便识别轮椅是否被坐着或空着。上述开关或结构上 连接的离合器借助该传感器操作。 在活动支承的座位面内构成一种很简单的传感器，通过该座位面可强制实现操作 该离合器或该开关所需的运动。 如果每个轮子配置一台驱动电动机，则轮椅的整个驱动装置和转向装置都变得很
简单。通过相应电动机的停止或转动可使轮椅在没有被坐着状态下自由行驶和转向。当电
动机在反方向旋转时，轮椅也可转向使用者在手动操作时本来的位置上。 如果每台电动机通过两个继电器与电蓄能器连接，则可在遥控工作时达到很高的
安全性。每个继电器有一运动触点和两个固定触点。这样就可使电动机在停止-运行状态内全相地与蓄能器断开。即使在一触点烧结时，总是可通过别的触点断开电动机电流。此 外，这种方案可进行自诊断，因为在触点烧结的情况下电动机只可能有一种旋转方向，从而 使用者可立即识别出一种危险的故障状态。


附图示出了本发明的一种实施例，其中 图1表示根据本发明的轮椅的侧视图； 图2表示轮椅的一运行轮的电驱动装置的示意图； 图3表示根据本发明的轮椅的简化原理方框图。
具体实施例方式
图1表示一种被动轮椅1的侧视图。属于轮椅1的，有一做成管子框架的车架2。 在管子框架2上固定有两个轴向平行的大运行轮3以及两个前转向轮4。由于是侧视图，另 外两个与轮3和4对应的轮被该可看见的轮3、4遮盖，它们具有相同的结构。
两个相互平行延伸的水平支撑5构成一支座，用于在其间展开一座位面，例如张 紧的一布幅。水平支撑5过渡成一倾斜延伸的支撑6，在其下端部处固定一踏板垫7。支撑 5的向后的一端与一垂直的背部支撑8连接。在该背部支撑的自由端上固定有一把手9作 为辅助人员的推动手柄。使用一支撑ll进行加固，该支撑同时作为扶手使用。支撑ll一 端与背部支撑8连接，并且在其前端处则向下弯曲。 一轮叉12可旋转地位于其下端，支承 轮4支承在该轮叉中而可相对于一水平轴线旋转。轮叉12可围绕一垂直轴线旋转，以保证 支承轮4的可转向性。 另一支撑13连接着支撑6和背部支撑8的下端。在支撑5和13之间，在背部支 撑8上设置有用于轮3的看不见的刚性轴。 在轮椅l的另一侧分别有一个对应于支撑5、6、8、11、13平行延伸的支撑，其中这 些支撑相互的距离在面向观察者的一侧和背向观察者的一侧相当于坐在轮椅1上的一个 人的宽度。 最后，还有一未示出的靠背在所述两个背部支撑8之间延伸。 运行轮3具有一中心轮毂14、轮辐15从该轮毂径向向外引到一轮辋16，在轮辋16 上，按公知的方式设置一充气轮胎17。 在轮3的外侧，在其轮毂4上共装有3个径向延伸的支撑18，这些支撑在其自由端 部处与一握环19连接。该握环19位于到轮胎17和到轮辋16的距离内，并可被使用者方 便地按公知的方式用手握住，以便推动轮子3旋转并由此带动轮椅1。 此外，轮椅1可具有一般的和公知的机构和结构细节，以便可按公知的方式进行折叠。 上述的轮椅1早已按公知的方式为使用者所用。使用者坐在位于支撑5之间的座 位面上的两个坐位扶手11之间的位置上，并把他的双脚放到脚踏垫7上。轮椅1可由另一 人推动，也可由使用者自己推动。为此，使用者可用手分别握住位于两侧的握环19并推动 两个轮子3。使用者通过使两个轮子3以不同的速度旋转，可按公知的方式对轮椅l进行转 向。
图2表示用于遥控空轮椅1运动的附加装置的示意图。图2未按比例尺画出，只为方便理解之用。无须进行详细的结构说明，因为本领域技术人员对这种结构转换是不难理解的。 图2表示朝两个轮子3之一的内侧看去的视图。示出两个轮子3之一已足够，因为相关的说明同样适用于另一个轮子。 —蜗轮21同轴抗扭地装在面向管子框架2的轮毂14内侧上。蜗轮21和轮毂14
被一根刚性轴22松动地、可旋转地支承着，该轴固定在背部支撑8上。图中未示出通常所
用的滚珠轴承以及在轴22上轴向锁紧用的紧固件，因为它们对于理解本发明是不需要的。 此外，轮毂14的直径是縮小示出的，以便清楚表示主要部分。 —位于轴22高度上的横臂23从背部支撑8伸出。横臂23向后延伸。在横臂23上支承一单臂杆24，该杆可绕一根轴25旋转。单臂杆24托住、即刚性
固定一电动机26，在其输出轴或电枢轴27上抗扭地装有一种单头或多头的蜗杆28。该蜗
杆28的齿部设计成可按一般的方式与蜗轮21啮合。 电动机26是一种具有额定电源电压、例如为12伏或24伏的永磁直流电动机。
在到轴25的距离内，在单臂杆24上连接一根连杆29，该连杆将杆24与轮椅1的座位面31耦联起来。蜗杆28和连杆29在杆24上的铰接点相对于轴25在直径上对置。
所示的座位面31可以是例如一幅张紧在相互平行的支撑32之间的布。支撑32用其前端支承在33处，可在水平支撑5之间摆动。管形的座位支撑32借助于一压縮弹簧34向上进行预紧。这里，方向的概念指的是正常使用状态。 图2表示卸载或空着的位置。在这个状态内，弹簧34可使与它对应的座位支撑32围绕旋转点33向上摆动。通过连杆29可把摆动运动传递到杆24上，于是该杆同样用其后端向上翻转。由于电动机26布置在杆24上，它这样旋转，使得蜗杆28与蜗轮21啮合。所以电动机26与轮3产生一种形状配合的传动连接。 在使用者坐入到轮椅1中时，其体重压到位于两侧的座位支撑32上，克服弹簧34的作用向下一直压到未示出的止动件为止。从而在轮椅1两侧把设置在那里的杆24向下压。这在图2所示情况中表示沿顺时针方向产生摆动运动。通过这种顺时针方向的摆动运动，使蜗杆28与蜗轮21脱离啮合。 由于蜗杆28相对于摆动轴25位于连杆29在杆24上的铰接点的对面，所以该蜗杆像座位支撑32那样，相对于垂直线沿着相反的方向运动。 通过这种布置方式可保证，在坐上轮椅1的情况下使得轮3和电动机26之间的传
动连接中断。 由连杆29、杆24和电动机26所组成的单元在图1中被轮毂14遮盖，所以在该处看不见。为清楚起见，图2中的轮毂14在直径上被明显縮小。 如果电动机26加载额定电压时，蜗杆28和蜗轮21提供的减速不足以使轮椅1产生足够低的速度，则电动机26也可设计成变速电动机。在这种情况下，轴27不是电枢轴，而是变速器输出轴。 图3表示根据本发明的轮椅1的电动机26的控制原理电路图。 在图3中，所述两个轮子3对应的电动机分别用26r表示右侧，而用261表示左侧，
以示区别。
电动机26r用其电接头36r和37r连接在两个分开的继电器40r和41r的运动触点38r和39r上。此外，继电器40r配有两个固定触点42r和43r，而固定触点44r和45r则属于继电器41r。固定触点42r. . . 45r与一可再充电的蓄电池47的端子连接。
电动机261按类似方式与所属的继电器401和411连接，它们以相同的方式构成，所以这里使用一附加有l的相同的附图标记。无需重新说明。 每个继电器40r 、 4lr 、 401和411都配有控制用的电磁线圈。其中，继电器40r的电磁线圈用48r和49r表示，继电器41r的电磁线圈用50r和51r表示，继电器401的电磁线圈用481和491表示，继电器411的电磁线圈用501和511表示。这些电磁线圈48r. . . 511位于一装在轮椅1的遥控接收器51的输出端上，该接收器通过一天线52来接收无线电信号。例如通过电磁线圈48r的激励来使运动触点39r向上运动。通过电磁线圈49r的激励使运动触点39r向下运动。在无电流的电磁线圈48r、49r中，该运动触点保持在两个固定触点42r、43r之间的无电流的中间位置。同理适用于另外两个继电器。
固定在轮椅上的遥控接收器51的这些无线电信号来自一便携式手动发射机53，该发射机具有两个控制杆54和55。这两个控制杆54和55与开关对应，并在松开时弹回到定中心的中间位置中。 将图示装置的动作原理说明如下 如前所述，在使用者离开轮椅1后，由蜗杆28和蜗轮21所组成的蜗轮蜗杆传动装置进行啮合。于是在两个轮子3上在轮子3和电动机26之间建立传动连接。
控制杆54对应右轮3，而控制杆55则对应左轮。在两个控制杆54和55位于定中心的中间位置中时，手动发射机53最好不发射高频信号。所以接收器51也收不到接收信号，这导致继电器线圈48r. . . 591不通电流。全部运动触点38r、39r以及381和391位于定中心的中间位置中，在这个位置内，这些运动触点不与任何一固定触点发生电接触。两台电动机26r和261保持无电流并因此处于停止状态。 当从这个位置出发、使用者例如向前操动控制杆55时，则引起轮椅1的左轮3在前进方向开动。手动发射机53发出一相应的高频信号，接收器51通过它的天线52接收该信号。遥控接收器51处理收到的信号，并给所述电磁线圈481和501这样施加电流，例如使运动触点381与固定触点451发生接触，而运动触点391则移到运动触点421。这样，电动机26以所需的极性连接蓄电池47，而电动机261则在轮椅1的前进方向内使对应的轮子3进行旋转。 同理，当使用者向前操动右轮3的控制杆54时也可达到相同的效果。在这里，发出的高频信号也由遥控接收器51进行处理，并使所属的电磁线圈48r和50r所述两个运动触点39r和38r进行相应的运动。 由于两台电动机连接在同一电压源47上，当两根控制杆54和55向前运动时，这两台电动机以相同的转速旋转，而轮椅1则直接向前行驶。如果使用者松开这两根控制杆之一，则相应的电动机停止，而轮椅则围绕停止的轮子3进行曲线行驶。如果在反方向操动这两根控制杆，则轮椅1就地旋转，因为一运行轮3向后而另一运行轮则向前转动。
如果两根控制杆54和55被使用者对着自己拉动，则轮椅1产生向后运动。
从说明中可知，这两台电动机26r、261中的任一台都可能有三种状态该电动机或者以额定转速在相当于前进运动的旋转方向内旋转，或者它以额定转速在相当于向后运动的旋转方向内旋转，或者它处于停止状态。由于蜗轮蜗杆传动装置21、28，所以轮椅1即使在停止状态也是完全制动的。 在根据本发明的轮椅1的情况下，使用者可通过遥控装置借助于便携式手动发射机53指挥它的轮椅1从他离开它的空间位置移到另一位置，或在需要时从该处取回该轮椅。 电动机26的额定转速以及对于轮子3的变速比是这样选择的，即在该额定转速下，轮椅l的速度是可控制的。必须根据经验确定自己认为合适的速度。此外，必须这样选择速度，即由于电动机26的突然的接通或断开轮椅1不会由于起动的轮子3而翻转。
此外，两台电动机26r和261的总动功率是这样选定的即由它们在轮子3上产生的驱动力小于由被人坐着的轮椅l的滚动阻力所引起的力。这样就可把整个驱动装置设计得很小巧。因而不需要特别大的电能存储器47。驱动系统保持很轻巧。
此外，驱动系统的小巧的尺寸还有这样的优点，即在机械离合器发生故障以及附加电气故障时，轮椅1不会发生意外的不希望的开动。 继电器40r、41r、401和411的所示的电路保证了一触点烧结时电动机电流总是可通过另一继电器的另一组触点进行切断。所以确保了在一触点烧结时的高度安全性。
在适当选择布置在电动机26和轮子3之间的传动装置时，也存在总是保持传动连接的可能性。在这种情况中，出于安全考虑，作为传感器用的活动座位面31是与开关相耦联的，这些开关电气地位于到相应电动机26r或261的馈电线内。这些开关在图3中在60处示意示出一次。 本发明的原理也适用于助步车或盥洗室座椅。 在所示实施例中，蜗杆传动装置21、28可作为形状配合连接的离合器使用。也可设想让该传动装置总是可以保持耦联，并作为替换而在电动机26和蜗杆28之间使用一轴向可移动的爪形离合器。 轮椅配有一遥控装置，以便使用者无需他人帮助就可移动或取回轮椅。为此所需的电驱动装置在安全上必须多方面考虑，以免在被坐着轮椅的情况下由于无意中启动驱动装置而危及安全。
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权利要求
轮椅(1)，包括一轮椅框架(2)；能够旋转地支承在轮椅框架(2)上的轮子(3、4)，其中至少两个用于手动操动；一座位面(31)；一靠背；一电气的驱动装置(26、47)，属于该驱动装置的有一电能存储器(47)和至少一个电动机(26)，以便驱动所述轮子(3、4)中的至少一个，其中驱动装置(26、47)是这样确定尺寸的，即由至少一个被驱动的轮子(3、4)所输出的用于推动轮椅(1)的力小于推动坐着人的轮椅(1)所需的力；并且一用于遥控驱动装置(26、47)的遥控装置(40、41、51)，属于该遥控装置的是一位于轮椅(1)上的遥控接收器(51)。
2. 按权利要求l所述的轮椅，其特征在于，该轮椅具有一能够控制的离合装置(21、 28)，该离合装置以传动装置的形式位于电动机(26)和被驱动的轮子(3)之间，并在有人坐 着轮椅(1)时处于分离状态，而在空着的轮椅(1)时处于啮合状态。
3. 按权利要求l所述的轮椅，其特征在于，该轮椅具有一可控制的电开关装置(60)，该 开关装置电气地位于电动机(26)和蓄能装置(47)之间，并在有人坐着轮椅(1)时处于断 开状态，而在空着的轮椅(1)时处于接通状态。
4. 按权利要求l所述的轮椅，其特征在于，该轮椅具有一传感器(31)，该传感器用于探 测轮椅(1)是有人坐着还是空着的。
5. 按权利要求4所述的轮椅，其特征在于，传感器(31)用于控制离合装置(21、28)或 开关装置(60)。
6. 按权利要求4所述的轮椅，其特征在于，传感器(31)由活动支承的座位面构成。
7. 按权利要求4所述的轮椅，其特征在于，传感器(31)用于接通或断开遥控接收器 (51)。
8. 按权利要求l所述的轮椅，其特征在于，座椅面(31)与离合装置(21、28)的一操动 机构(24)连接，以便控制该离合装置。
9. 按权利要求l所述的轮椅，其特征在于，支承面(31)是活动支承着的，并与开关装置 (60)的一操动机构相连接，以便控制开关装置(60)。
10. 按权利要求l所述的轮椅，其特征在于，存在两台电动机(26)，其中一台配给一轮 子(3)，另一台则配给另一轮子(4)。
11. 按权利要求l所述的轮椅，其特征在于，每台电动机(26)的遥控装置(40、41、51) 具有三种开关状态在第一开关状态内，到相应电动机(26)的电流是断开的，在第二开关 状态内，到相应电动机(26)的电流用一种极性接通，而在第三状态内用相反的极性接通。
12. 按权利要求ll所述的轮椅，其特征在于，每台电动机(26)的遥控装置(40、41、51) 含有两个继电器(40、41)，其中每个继电器都有一运动触点(38、39)，该运动触点能够有选 择地与两个固定触点(42、43、44、45)之一发生电接触。
13. 助步车，具有一按前述权利要求1至12中任一项所述的驱动系统。
14. 盥洗室座椅，具有一按前述权利要求1至12中任一项所述的驱动系统。
全文摘要
本发明涉及一种轮椅，该轮椅配有一遥控装置，以便使用者无需他人帮助就能移动或取走该轮椅。为此所需的电驱动装置在安全上进行了多方面的考虑，以免在占用轮椅的情况下由于无意中启动该驱动装置而危及安全。
文档编号A61G5/04GK101732141SQ200910220859
公开日2010年6月16日 申请日期2006年1月24日 优先权日2005年2月11日
发明者汉斯-彼得·巴塞尔特 申请人:汉斯-彼得·巴塞尔特