一种用于轮椅车的自平衡装置

本发明属于轮椅车技术领域，尤其是涉及一种用于轮椅车的自平衡装置。

背景技术：

轮椅车作为肢体伤残者和老年人等行动不便人群不可或缺的代步工具。普通轮椅车一般由上部座椅和下部具有行进功能的底盘两部分组成。在轮椅车的行驶过程中，总会遇到经过上下坡道、坑洼等路况，对于老年人和肢体伤残者来说，路面的颠簸感和人体重心失衡会导致乘坐轮椅时的不适感，甚至造成翻车事故。

目前，现有的助老助残轮椅车不具备根据路面坡道倾斜和坑洼情况能够自动维持座板处于水平状态的自平衡装置，而应用其他技术领域中的自平衡装置，其结构复杂、加工困难、成本高昂等问题，并且有些自平衡装置从机构运动层面分析，难以实现自平衡运动功能。

因此，为了解决上述技术问题，需要设计一种能够实现轮椅车的自平衡功能的装置。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构简单、制造简单、生产成本低、适用于不同类型的轮椅车、具有自平衡功能的用于轮椅车的自平衡装置。

本发明的技术方案如下：

一种用于轮椅车的自平衡装置，包括：底板、与轮椅车的座椅固装的载物板、用于推动载物板的推动机构和受驱动的用于带动载物板翻转的翻转机构；

所述推动机构安装在载物板的下方，所述推动机构包括直线电机、受驱动的伸缩杆和用于推动翻转机构旋转的十字万向节，所述直线电机包括两个，两个直线电机对称设置在载物板的下方，两个所述直线电机输出轴的投影与翻转机构的回转中心投影的连线之间的夹角为90°，每个所述直线电机通过电机座竖直安装在底板上，所述直线电机的输出轴与伸缩套筒连接以使伸缩杆伸缩运动，所述伸缩杆的顶端与十字万向节的一端固装，所述十字万向节的另一端与载物板固装，在伸缩杆的驱动下，十字万向节推动载物板翻转；

所述翻转机构包括立柱、支撑轴和关节轴承，所述立柱竖直安装在所述底板上，所述立柱的底部固装在底板上，所述立柱的顶部形成有螺纹孔，所述支撑轴的两端安装有固定块，所述固定块的顶端与载物板固装，以使支撑轴水平安装在载物板的下方，所述关节轴承转动安装在支撑轴的外部，且该关节轴承位于载物板的下方，所述关节轴承的外侧形成有一螺杆，所述螺杆伸入至立柱的螺纹孔内与立柱固装，在推动机构的推动下推动载物板，载物板沿支撑轴旋转而实现翻转。

在上述技术方案中，所述十字万向节包括第一固定架、十字连接块和第二固定架，所述第一固定架与伸缩杆的顶端固装，所述第一固定架的顶面与所述十字连接块的对立两侧面铰接，所述第二固定架与十字连接块的相邻两侧面铰接，且该第二固定架设置在第一固定架的上方，所述第二固定架的顶面与载物板固装，在直线电机的驱动下伸缩杆伸缩以带动第二固定架绕十字连接块的铰接处转动，以推动载物板。

在上述技术方案中，所述第一固定架的顶部两侧对称形成有两个凸耳，所述十字连接块的两个对立侧面形成圆柱状凸台，每个所述凸耳上开设有连接孔，紧固螺钉通过第一固定架上的连接孔与十字连接块的对立侧面铰接，所述第一固定架的中心开设有一通孔，所述第一固定架的下部开设有一销孔，所述伸缩杆的顶端穿过第一固定架的通孔，并通过销轴穿过销孔与第一固定架固装，所述第二固定架的底部两侧对称形成有两个凸耳，每个凸耳上开设有连接孔，所述第二固定架通过连接孔与十字连接块的对立两侧面铰接。

在上述技术方案中，两个所述固定块对称安装在所述载物板的底部两端，所述固定块的顶部与载物板固装。

在上述技术方案中，每个所述固定块上开设有一安装孔，所述支撑轴穿过该安装孔与固定块连接。

在上述技术方案中，所述关节轴承包括轴承内圈、轴承衬套和轴承外圈，所述轴承内圈套装在支撑轴的外侧，所述轴承内圈的外侧通过轴承衬套与轴承外圈转动连接，所述螺杆设置在轴承外圈的外部。

在上述技术方案中，所述轴承内圈的外表面为不完全球面，所述轴承衬套的内表面为不完全球面，以使轴承内圈在轴承衬套内旋转。

在上述技术方案中，所述立柱安装在载物板的中部下方，两个直线电机对称设置在立柱的两侧。

在上述技术方案中，所述底板安装在轮椅车的底盘或轮椅车的框架上，所述载物板安装在轮椅车的座椅下方。

在上述技术方案中，所述固定块的下部形成有开槽，所述固定块的一侧安装有一锁紧螺钉以用于锁紧支撑轴在固定块上的位置。

在上述技术方案中，所述底板有安装座，所述电机座通过销轴安装在所述安装座上。

在上述技术方案中，所述底板上有法兰盘，所述立柱的底部安装在法兰盘上，所述法兰盘通过螺钉与底板固装。

本发明具有的优点和积极效果是：

1.本发明中通过伸缩电机推动与载物板固装的第二固定架绕十字连接块旋转，调节载物板在一定空间范围内旋转，保证载物板处于安全稳定的水平状态。

2.载物板与轮椅车的座板固装，实现对现有的轮椅车进行改进，通过标准件替代球面等难加工的结构，使其结构简单、体积小、大大降低制造难度和成本，且能够保证座椅的平衡，适用范围广。

附图说明

图1是本发明的自平衡装置的结构示意图；

图2是本发明中十字万向节的结构示意图；

图3是本发明中关节轴承的爆炸图。

图中：

1、底板2、安装座3、销轴

4、电机座5、直线电机6、伸缩杆

7、紧固螺钉8、第一固定架9、十字连接块

10、第二固定架11、固定块12、载物板

13、螺钉14、支撑轴15、轴承外圈

16、轴承衬套17、轴承内圈18、锁紧螺钉

19、立柱20、法兰盘

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，决不限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1-2所示，本发明的一种用于轮椅车的自平衡装置，包括：底板1、与轮椅车的座椅固装的载物板12、用于推动载物板12的推动机构和受驱动的用于带动载物板12翻转的翻转机构；

所述推动机构安装在载物板12的下方，所述推动机构包括直线电机5(型号为yh-axxxyyy-z，移动行程为50mm)、受直线电机驱动伸缩的伸缩杆6和用于推动翻转机构旋转的十字万向节，所述直线电机包括两个，且该两个直线电机对称设置在载物板的下方，两个直线电机输出轴的投影与翻转机构的回转中心投影的连接之间的夹角为90°，每个所述直线电机5通过电机座4竖直安装在底板1上(两个电机座的销轴相对于翻转机构的回转中心轴线呈90°设置)，所述直线电机5的输出轴与伸缩杆6连接以使伸缩杆6伸缩运动，所述伸缩杆的输出端(伸缩杆的顶端)与十字万向节的一端固装，所述十字万向节的另一端与载物板12固装，在伸缩杆6的驱动下，十字万向节推动载物板12翻转；

所述翻转机构包括立柱19、支撑轴14和关节轴承，所述立柱19竖直安装在所述底板1上，所述立柱19的底部固装在底板1上，所述立柱19的顶部形成有螺纹孔，所述支撑轴14的两端安装有固定块11，所述固定块11的顶端与载物板12固装，以使支撑轴14水平安装在载物板12的下方，所述关节轴承转动安装在支撑轴14的外部，且该关节轴承位于载物板12的下方，所述关节轴承的外侧形成有一螺杆，所述螺杆伸入至立柱19的螺纹孔内与立柱19固装，所述推动机构运行而推动载物板12，使载物板12沿支撑轴14旋转而实现翻转。

进一步地说，所述十字万向节包括第一固定架8、十字连接块9和第二固定架10，所述第一固定架8与伸缩杆6的顶端固装，所述第一固定架8与的顶面与所述十字连接块9的对立两侧面铰接，所述第二固定架10与十字连接块9的相邻两侧面铰接，且该第二固定架10设置在第一固定架8的上方，所述第二固定架10的顶面与载物板12固装，在直线电机5的驱动下伸缩杆6伸缩以带动第二固定架10绕十字连接块9的铰接处转动，以推动载物板12。

进一步地说，所述第一固定架8的顶部两侧对称形成有两个凸耳，所述十字连接块9的两个对立侧面形成圆柱状凸台，每个所述凸耳上开设有连接孔，紧固螺钉7通过第一固定架上的连接孔与十字连接块9的对立侧面铰接，所述第一固定架8的中心开设有一通孔，所述第一固定架8的下部开设有一销孔，所述伸缩杆6的顶端穿过第一固定架8的通孔，并通过销轴3穿过销孔与第一固定架8固装，所述第二固定架10的底部两侧对称形成有两个凸耳，每个凸耳上开设有连接孔，所述第二固定架10通过连接孔与十字连接块9的对立两侧面铰接。

进一步地说，两个所述固定块11对称安装在所述载物板12的底部两端，每个固定块11的顶端通过螺钉与载物板12固装。

进一步地说，每个所述固定块11上开设有一安装孔，所述支撑轴14穿过该安装孔与固定块11连接。

进一步地说，所述关节轴承(型号为as30tk)包括轴承内圈17、轴承衬套和轴承外圈15，所述轴承内圈17套装在支撑轴14的外侧，所述轴承内圈17的外侧通过轴承衬套16与轴承外圈15转动连接，所述螺杆设置在轴承外圈15的外部。

进一步地说，所述轴承内圈17的外表面为不完全球面，所述轴承衬套16的内表面为不完全球面，以使轴承内圈17在轴承衬套16内旋转(其中，轴承内圈在轴承衬套内的上下旋转角度为±13°)。

进一步地说，所述立柱19安装在载物板12的中部下方，两个直线电机5对称设置在立柱19的两侧。

进一步地说，所述底板1安装在轮椅车的底盘或轮椅车的框架上，所述载物板12安装在轮椅车的座椅下方。

进一步地说，所述固定块11的下部形成有开槽，所述固定块11的一侧安装有一锁紧螺钉20以用于锁紧支撑轴14在固定块11上的位置。

进一步地说，所述底板1有安装座2，所述电机座4通过销轴3安装在所述安装座2上。

进一步地说，所述底板1上有法兰盘20，所述立柱19的底部安装在法兰盘20上，所述法兰盘20通过螺钉13与底板1固装。

本发明的自平衡装置的工作原理如下：

当底板1表面的公法线相对于重力产生角度时(即立柱19处于非竖直状态时)，驱动直线电机5运行，分为以下三种调整情况：

(1)两个直线电机同步运行使伸缩杆6伸缩时，使两个伸缩杆6同步驱动第二固定架绕十字连接块旋转，同时推动载物板的底部使载物板绕支撑柱的轴心前后翻转；

(2)两个直线电机中的其中一个直线电机运行，一个伸缩杆推动一个第二固定架绕十字连接块旋转，推动载物板的底部一端，通过轴承内圈在轴承衬套内翻转，使载物板在水平方向上上下翻转；

(3)两个直线电机异步运行使两个伸缩杆异步伸缩时，通过两个伸缩杆分别异步驱动第二固定架绕十字连接块旋转，以分别异步推动载物板的底部两端，使载物板绕轴承内圈的球心空间翻转。

两个直线电机分别驱动伸缩杆6伸缩运动，而推动载物板12在空间内翻转，以调整载物板12始终处于与重力方向垂直(即水平状态)。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。