用于承载车辆的电动辅助驱动装置附件的制作方法

专利名称：用于承载车辆的电动辅助驱动装置附件的制作方法
技术领域：
本发明涉及承载车辆用的一种电动辅助驱动装置附件，更特别地是用于那些设计成由人力驱动的承载车辆以及装有上述附件的承载车辆。这类承载车辆包括小车、手推车、三轮车、轮椅和人力车，等等。
为了便于说明，本发明仅以示例的方式藉助于它在轮椅上的应用来对其加以说明。
那些暂时或永远地丧失腿部功能的人所使用的轮椅有两种不同的型式一种是利用和椅子的后轮同心的手轮圈用手驱动的折叠式轮椅，另一种是由一个大的蓄电池供电的由电力驱动的所谓的动力椅。
虽然用手驱动的轮椅重量轻，而且成本也相对比较低，但是它只适合于那些臂膀和手全都能用的人。这些人的臂膀和手在轮椅走动的过程中是不能休息的。因此，所付出的体力劳动相当大，即使有护理人员的帮助，也大大地限制了可能的运行距离。
另一方面，动力椅是非常昂贵的，而且也很重(100公斤或以上)，并且不能折叠，如果要作长途旅行，还需要带有专用轮椅提升装置的搬运车。
现在已知有一种轻便的，基本上可以折叠的轮椅，它设有一可固定在椅子上的电力辅助驱动装置。但是，这种轮椅有两个严重的缺点，第一个缺点是，由于安装了驱动装置，椅子就不再能折叠。换句话说，要想将椅子折叠起来，就不得不从椅子的结构上拆掉辅助驱动装置，这一过程涉及松开螺丝，断开电线，同时还要断开控制驱动装置相对于地面的位置的钢丝绳。为了重新使用这个轮椅，就必须反过来进行这一过程。第二个缺点是，由于上述的辅助驱动装置装在轮椅的中间平面上，着地的驱动轮伸出轮椅的后部，这使经常需要的护理人员极不方便。建议的改进办法是，将辅助手柄固定到在轮椅背后现有的手柄上，由此使这些手柄再往后伸一些，从而使陪同人员增加他和轮椅的距离并避免和该装置的驱动轮的部分发生干涉。但是，这样做不仅增加了轮椅的折叠尺寸，而且还使陪同人员更加难于控制轮椅。
因此，本发明的一个目的是提供一种轮椅用的电动辅助驱动装置，这种轮椅可由至少具有一个臂膀和手的功能的残疾人使用，并且在辅助驱动装置安装在适当的位置上时也能折平。
本发明的另一个目的是为轮椅提供一个电动的辅助驱动装置，这种驱动装置装在轮椅的中间平面的侧面上，因此，不会与在展开轮椅并且不需要用电力驱动时推动轮椅的陪护人员，或在有动力时控制其运行的陪护人员发生干涉。
本发明的再一个目的是提供一种只用一个手臂和手就可以致动、转向和刹车的轮椅。
根据本发明，这些目的可以通过本发明所提供的一种用于承载车辆的电动辅助驱动装置附件而达到。这种电动的辅助驱动装置附件包括一个有减速装置并构成所述驱动装置的输入构件的电动机；一个适于接触地面并通过在接触时产生的摩擦驱动所述承载车辆的车轮，该车轮构成所述驱动装置的输出构件；所述输入构件和所述输出构件都装在一可固定在所述承载车辆上的公共安装构件上，设有可以使所述的公共安装构件有选择地处于所述输出构件和地面接触的第一位置，和所述输出构件升离地面的至少一个不接触的第二位置的装置。
现在参照下述说明性附图对本发明的某些较佳实施例加以介绍，以便对本发明有更充分的了解。
在特别详细的参阅附图时，应该强调的是，所表示的详细情况是通过示例的方式示出的，并仅用于对本发明的较佳实施例进行说明性的讨论。该详细情况出于使人确信本发明的原理和概念性各方面是最为有用的，并有助于很容易地理解而给出的。在这方面，不想更详细地示出本发明的结构细节，而只需要对本发明的基本部分有所了解。参照附图进行的说明可以使本领域中的技术人员明确地认识到本发明在实践中可如何具体化为几种形式。
在这些附图中

图1是按照本发明的驱动装置附件的侧视图2是图1中箭头A所示方向的附件视图；图3是按照本发明的附件的安装元件的分解透视图；图4示出了按照本发明的带有驱动装置附件的轮椅，在动力驱动时其摩擦轮接触地面；图5是与按照本发明的驱动装置一起作用的力的视图；以及图6示出了按照本发明的驱动装置附件的线路图。
现在参阅附图，在图1至4中示出了按照本发明的驱动装置附件，它包括一个电动机2，一个减速器4和一个驱动轮6，该驱动轮适于以一种在下面将进一步介绍的方式接触地面，并由此通过和地面的摩擦接触驱动轮椅。
电动机2是一个直流电动机，最好是永磁式的电动机，并且能在大约50％的过电压下运行一段相当长的时间。电动机是密封的，因此可以防止灰尘和其他磨粒的侵入。这可以允许使用很窄的气隙，从而使由锶铁氧体陶瓷磁铁形成的磁场具有相当高的磁通密度。在装配好电枢以后，用金刚石车削整流子，这样可以保证有最佳的同心度和较长的电刷寿命。电刷是银-石墨型的。所有这些特征的组合可以使电动机获得不寻常的约88％的高效率，它所产生的有效功率足以在坡度为20％的坡路上以大约每小时3公里的速度移动100公斤以上的负载。
比较高的电动机速度由减速器4以1∶36的比率降低，在本实施例中，减速器4具有一牢固地装在电动机轴(未示出)上的蜗杆8和一个蜗轮10，它们都装在一个剖分型的壳体12中，电动机2就牢固地装在该壳体的一部分上。蜗杆8的升角大到足以防止蜗杆机构自锁或不可倒转，在这种状态下，蜗杆(也就是电动机)可以驱动蜗轮，但不能被后者所驱动。这一事实所涉及的意义将在下面讨论。
从图2中可以清楚地看出。蜗轮10用键装在轴14上并从壳体12的一侧伸出，轴14装在安放在剖分式壳体12的中心部分16中的球轴承(未示出)上。超越离合器17的内座圈(未示出)牢固地用键固定在轴14的这个悬伸部分上，它的外座圈18则牢固地连接在轮盘19上，该轮盘19装有一个橡胶轮胎，其上有为了获得更好的道路附着作用的胎面花纹。
当在地面上运行而不用使电动机工作时，例如当轮椅沿一坡路向下运行时，插在轴14和驱动轮6之间的超越离合器17允许轮6自由地转动。在没有这样的超越离合器时，由于减速齿轮4的阻力不允许它以适应于轮椅的前进速度的速度转动，轮6会受阻于地面。
剖分式壳体也设有一个凸缘22，其上用安装螺钉24牢固地固定着电动机2。
接下去看到的是一个有多个孔28的管状支架26，选择其中的几对孔用螺钉30将下述这些组件装在支架26上电动机2，减速器4和驱动轮6。由于各个孔28之间的中心距是螺钉30之间的距离的几分之一，所以这些孔允许上述组件沿支架26固定在不同的地方，可以很明显地看出，这对于在轮椅上适当地安装驱动装置附件有重要的作用。
参看图3和4，可以很好地了解在轮椅上安装驱动装置附件的情况。
图3示出了一个带有一凸块34并有4个孔36的托架32。该托架32用螺钉38和螺母(未示出)紧固在轮椅的侧柱40中的一根上，如图4所示。根据使用者的有用的手臂和手来决定采用左侧立柱还是右侧立柱如果使用者可以移动他的右臂和手，那么就将驱动装置附件装在右侧立柱上；如果使用者的左臂和手具有使用功能，则采用左侧立柱。这样，可以看到，驱动装置附件没有装在轮椅的中间平面上，而是偏离开中心，这样就不会妨碍陪同人员推动或控制轮椅。
用一个枢轴44将叉状垫块42铰接在托架32的凸块34上。
轴套46牢固地连接在垫块42上，驱动装置的管状支架26就配装在轴套46内，并用锁销48固定(图4)。
图中还示出了一个在其下端牢固地固定在垫块42上的杆件50，其上端则连在可由一在使用者能方便地够到的范围内的杆件54致动的皮顿钢绳52上。在图4中的钢绳52是松弛的，并且驱动轮6放置在地面上。当向下转动杆件54时，钢绳52将沿箭头B所示的方向拉动杆件50，对它施加一个力矩，该力矩可以使垫块42绕枢轴44倾斜，并且也使管状支架26和垫块42一起倾斜，结果使驱动轮6升离地面。
到现在就可以看出，本发明的驱动装置附件，当以图3和4中所说明和表示的方式装在轮椅上时，可以在一第一位置和一第二位置之间像摆锤一样地摆动，在第一位置上，驱动轮6可以自由地落在地面上并和地面接触；在第二位置上，或在第二位置的范围内，使驱动轮6升离地面。显然，图4中所示的位置是动力驱动位置。正如已经指出的那样，由于驱动轮6仅靠其自重以及电动机2，减速器4等的重量(总共约3公斤)落在地面上，可能会提出这样的问题即是什么力提供了必要的地面附着，从而将100公斤的负载(使用者和轮椅)推上一个例如20％的坡路。图5给出了这个问题的答案，其中示出了产生作用的作用力。P代表悬挂点，在这种情况下是枢轴44的轴线；FT代表和地面平行的切向力，该力由驱动轮6产生并分解成向下作用在地面上的力FG和通过悬点P作用于轮椅上的力FS。可以看出，如果α角足够大(约70d即可产生最佳结果)，那么较小的切向力FT就可产生一个较大的作用于地面上的力FG，并产生必要的摩擦。
事实上，力FG将随着轮椅所遇到的阻力的增长而增加，并且从图5中可以很清楚地看出，如果仅能和椅子一起移动的悬点P不能以驱动轮椅6的运行速度向前移动，轮椅就只好靠加大角α去试图“超越”点P，从而又使分力FG和FS更进一步地加大。但是，从该配置的几何分析中可以明显地看出，α的增加只能靠使点P上升；换句话说，即只能靠使轮椅的后轮升离地面来实现。为了防止产生这种不希望出现的状态，角α绝不能加大到使后轮脱离地面的程度。这种防止措施靠一装在下框架管58的伸出部分57上的档块56来办到。当角α(图5)加大到超过一规定值时，可以调整挡块56，使之从伸出部分57延伸到这样一种程度，即由档块56防止减速器4的壳体12进一步向前移动。
防止上述情况产生的另外一种安全装置是可装在例如托架32(图3)上的一个微型开关MS(图6)，其安装位置能够当角α增大到超过其允许极限值时由拉杆50即可使之断开。
由图1和2中的点划线示出了再一种可能性，即在牢固地装在壳体12上的支架78上装一个滚轮76。当角α增大到超过极限值时，滚轮76即由于这个增大了的角α而和地面接触，从而使驱动轮6失去有效的地面接触。
图4中进一步地示出了一个最好固定在小脚轮64的叉架62上的操纵杆60，用于在动力驱动时控制方向。在操纵杆60的上端可以看到一个按钮66，它可由坐在轮椅上的人操纵以控制动力驱动；还有一个刹车手柄68，它可以使坐在轮椅上的人操纵自行车式的车闸70，使其作用于轮椅的后轮上。
因此可以看出，根据本发明的装有辅助驱动装置附件的轮椅可以仅由一个手臂和手来控制。除了有意的操纵以外，使操纵杆保持和不动也可以防止由于驱动轮6的偏心位置而造成的轮椅改变行动路线的倾向。
在陪同人员手柄74的附近设有为陪同人员设计的另一个按钮72。
蓄电池既可以是镍-镉式电池，也可以是干铅酸式电池，它们最好装在轮椅座的下面，也可装在任何其他的合适位置。
图6示出了根据本发明的附件的线路图。从图中可以看到一个由多个电池组成的蓄电池B，它有两组电池，通过一个3位开关S1，它既可以并联，产生额定电动机电压，从而产生一个较低的速度S；也可以串联，产生一个过电压，从而产生比较快的速度F。在肘节的中心位置，蓄电池是断开的。开关S1是蓄电池组件的一部分，并可以从座位的前面接近(见图4)。
从图中还可以看到一个继电器R，它可以由上述按钮66和72中的任何一个致动，从而给电动机2供电。要记住，减速齿轮机构4是可以反转的，即驱动轮6可以转动电动机2，然后电动机2可以作为发电机使用。驱动装置附件的这种特性可用于使轮椅的使用者沿向后的方向安全而缓慢地在坡路上向下滑行。当开关S2处于H位置时，利用二极管D1，或D1和D2，使发电机短路，以产生很强的制动作用；而当开关S2处于L位置，并且二极管D1和D2串联时，又可以产生一个比较适中的制动作用。从图中还可以看到上述的微型开关MS，它通常呈闭合状态，而当如上所述的那样使其致动时，即切断供给继电器R的电流，从而使电动机2停止运转。
还可以通过固定在轴14上的超越离合器17(图2)来控制轮椅沿向后的方向的滚动。
本领域中的技术人员可以很明显地看出，本发明并不局限于对上面所示出的实施例的详细介绍，在不偏离本发明的必要特征或精神的条件下，本发明也可以有另外的特殊实施形式。因此，本文中所述的实施例在所有方面可以被视为表述性的，而不是限制性的，本发明的范围由所附权利要求书，而不是上述的介绍来表明，因此，所有的在和权利要求书等同的意义和范围内的变更都要包括在本发明中。
权利要求
1.一种用于承载车辆的电动辅助驱动装置附件，包括一带有减速装置并构成所述驱动装置的输入构件的电动机；一适于接触地面并通过与地面的摩擦接触而驱动所述承载车辆的车轮，所述车轮构成所述驱动装置的输出构件；所述输入构件和所述输出构件都可装在所述承载车辆的一个公共的安装构件上，设有使所述的公共安装构件有选择地处于一使所述输出构件和地面接触的第一位置，和使所述输出构件抬离地面的至少一不接触的第二位置的装置，其特征为，所述输出构件位于远离所述承载车辆的中间平面的一个平面上。
2.如权利要求1所述的驱动装置附件，还包括用于将所述公共的安装构件可倾斜地装到所述承载车辆的一个结构件上的装置。
3.如权利要求2所述的驱动装置附件，其特征为，所述的用于可倾斜地固定所述公共的安装构件的装置包括一个固定的托架，其上铰接有一个适于支撑和夹紧所述的公共安装构件的构件。
4.如权利要求3所述的驱动装置附件，还包括一个固定地装在所述铰接构件上的一个杆件，当它由可被所述承载车辆的使用者操动的钢绳装置致动时适于对所述构件产生一个倾斜运动，从而使所述输出构件从所述位置中的一个位置移动到所述位置中的另一个位置。
5.如权利要求1所述的驱动装置附件，还包括仅用一个手臂和手就可操纵的操纵装置，当使用者的手使其不动时，该装置适用于防止易于由所述输出构件的所述位置偏离所述承载车辆的中间平面而引起的偏离一预定的路线。
6.如权利要求1所述的驱动装置附件，还包括可通过所述操纵装置操纵的制动装置。
7.如权利要求1所述的驱动装置附件，还包括适用于防止所述输入构件和所述输出构件相对于所述承载车辆移出一预定的极限的止动装置。
8.如权利要求1所述的驱动装置附件，其特征为，所述的车轮适于使所述电动机沿相反方向转动，从而使所述电动机变成一发电机。
9.如权利要求8所述的驱动装置附件，还包括电子线路装置，用于控制发电机的电流流向，从而在承载车辆沿向后的方向滑下坡面时控制发电机在承载车辆上的制动作用。
10.一种只要装有如权利要求1所述的驱动装置附件的承载车辆。
全文摘要
本发明提供了一种用于承载车辆的电动辅助驱动装置附件,它包括一有减速装置并构成该驱动装置的输入构件的电动机,一用于接触地面并通过与地面的摩擦接触驱动承载车辆的车轮,车轮构成驱动装置的输出构件,输入构件和输出构件都可装在承载车辆的一个公共安装构件上,设有可以使公共安装构件有选择地处于使输出构件与地面接触的第一位置和使输出构件抬离地面的至少有一个不接触的第二位置的装置,输出构件位于远离承载车辆的中间平面的一个平面上。
文档编号B62M7/00GK1184049SQ9611727
公开日1998年6月10日 申请日期1996年12月6日 优先权日1996年12月6日
发明者爱德华·马斯托夫, 耶海兹克尔·毛特纳 申请人:普鲁派尔两合公司