具有两个独立驱动臂的轮椅

技术领域

本发明涉及一种具有两个独立的驱动臂的轮椅，它包括座椅、两个大后轮和两个前小轮，其中所述小轮可绕竖直轴自由地转动，该轮椅还包括用于保持所列部件的公共框架，并且两个驱动臂在靠近小轮附接到框架的位置的低位置处通过相应的枢转轴承固定到框架，这些驱动臂延伸到足够高的高度，以便坐在轮椅中的人用手容易地保持它们的上端部并且使它们绕枢转轴承沿前后方向运动，并且两个大轮都配备有各自的制动器，所述制动器可通过所述驱动臂或位于驱动臂上的各自的制动手柄操作。

背景技术

轮椅被具有阻碍他们正常行走的不同疾病的对象使用，但这些人中的一部分具有健康或几乎健康的上身部分，并且他们需要使用他们的肌肉和手臂，并且在这种使用中他们需要驾驶他们自己的轮椅。他们或者不需要目前广泛普及的电气驱动器，或者仅在希望时使用这样的驱动器。

两个后大轮的存在是传统轮椅的典型特征，并且相应的手轮安装在这些大轮的外侧上，通过该手轮，轮椅可以由使用者的手移动和转向。转向可以通过两个小前轮围绕各自的垂直轴的自由轴承实现。

尽管这种传统设计相当简单且被广泛地使用，但其具有的缺点是，为使手轮移动，肩部应当沿向后方弯曲，从人体解剖学的观点来看该姿势是不健康的，并且其在肩关节上施加了过高的负载。因此，对于具有较高速度的手驱动装置，使用不同的设计，其中，通过所谓的“对接装置”，具有自身驱动系统的第一轮可以附接至轮椅。

公开文献WO 2014/03002中描述了一种解决方案，其中，类似于自行车车把的驱动构件通过推拉运动而沿前后方向运动，并且车把也可用于使车辆转向，推和拉阶段都用于驱动。在该解决方案中，从动轮具有绳索驱动的轮毂，在该轮毂的两侧布置有相应的卷绳筒，并且通过绳索的适当引导，确保了当向前推动把手时绳索在一侧驱动轮毂，而当向后拉动把手时在另一侧上的类似驱动确保驱动。在两侧具有各自卷绳筒的轮毂的另一特征在于，其使用了能使车辆向后移动的特殊锁定释放机构(这对于轮椅来说经常是必要的)。来自轮毂两侧的两个卷绳筒的转矩通过布置在轮毂中的相应飞轮传递到那里并传递到从动轮。专用锁定释放机构感测何时推动轮子向后移动，并自动释放锁定，否则由飞轮提供锁定以防止这种运动。在公开文献WO 2010/084363和WO 2012/001436A1中详细描述了绳索驱动器和轮毂的这种特殊设计，后一文献通过引用结合于此。

尽管上述驱动装置具有许多优点，但对于某些残疾人来说，确保这种驱动装置的前轮与轮椅的连接通常太困难，包括使用对接系统进行连接的问题，因为这需要体力和技巧。此外，第三轮、驱动系统、对接装置的存在都增加了要移动的总质量，因此，需要更高的能量来移动该增加的质量。

当残疾人必须用他/她的手臂进行拉动运动需要施加力时，则为了防止身体向前移动，应当提供合适的支承。不幸的是，在一些情况下，使用者的脚不能用于这种支承，并且这种主体的重量通常太低，使得存在的摩擦力不足以防止这种移位，因此，应当通过使用带子将身体束缚到轮椅的靠背或框架上。这种带是不舒适的，并且它们的使用不是优选的。

当通过注意肩关节而以健康的方式驾驶轮椅时，则应当确保在推动而不是在拉臂运动期间施加力，因为在推动时产生的反作用力将对象压到靠背，这可以提供抵抗这种力的足够支承。

还存在用于通过驱动臂来驱动轮椅的已知解决方案。文献CN103128822描述了一种驱动器，其中仅单个驱动臂设置在轮椅的一侧，该驱动臂通过包括链条的传动装置联接到两个后大轮的公共驱动轴并使该轴转动。转向通过转动前小轮进行，并且在此所述小轮不能绕它们各自的垂直轴自由转动。这种解决方案仅可在用户仅用一只手移动车辆的情况下使用。两个后大轮的公共驱动具有若干缺点，例如，其不能通过在大轮上使用手轮来实现常规的手动驱动。传统的手动驱动装置不能使用也因为前轮不能自由转动，即，它们不能跟随确定的大轮如何被驱动的方向。另一个缺点在于，该系统不能以可折叠的设计来实现。

在文献EP0352350A1的情况下，轮椅在两侧具有相应的驱动臂，并且相应的复杂传动装置驱动两个大轮。该设计提供了一种改变驱动方向的方式，根据调整的模式，驱动臂的运动使大轮向前或向后运动。这种解决方案的一个特殊之处在于，在此不可能实现大轮的传统手驱动装置。

在根据文献CN 201469542U的驱动器中，使用两个独立的驱动臂，其通过多级棘爪和棘轮机械地连接到布置在从动轮上的专用盘。驱动臂的位移沿所需方向驱动从动轮。这种解决方案不能实现大轮的传统手驱动装置，因为该机构阻碍大轮在相反方向上的自由运动。

发明内容

本发明的任务是提供一种用于轮椅的具有两个独立驱动臂的驱动器，该驱动器可以为每个大轮提供容易、安静的驱动，并允许通过安装在大轮上的手轮来常规地驱动轮椅，其中动力需求出现在驱动臂应当被向前推动时，而不是在其被拉动时。

为了解决任务集，已经认识到，前述的绳索驱动器应当在轮椅的两侧被独立地使用，因此在大轮上的轮毂上，不需要在两侧都使用各自的卷绳筒(绕绳筒)，并且即使在没有卷绳筒的一侧不存在飞轮(自由轮)和相关附件，允许向后运动的前述锁定释放机构也能起作用。除了这种差异之外，使用绳索传动是理想的，因为没有磨损、碰撞部件，驱动不需要任何润滑，并且可以在小体积和小重量的情况下实现。

根据本发明，轮椅具有两个独立的驱动臂，并且包括座位(座椅，座部)、两个后大轮和两个前小轮，其中小轮可以绕垂直/竖直轴自由转动，轮椅还包括用于保持所列部件的公共框架。根据本发明，所述两个驱动臂在靠近其中小轮附接到框架的部位的低位置处通过相应的枢转轴承(支承件)固定到框架，所述驱动臂延伸到足够高的高度，以便坐在轮椅中的人容易地用手保持它们的上端部分并且使它们绕相应的枢转轴承沿前后方向运动，所述大轮都装备有相应的制动器，该制动器可以由驱动臂或由定位在驱动臂上的相应制动器手柄来操作，相应的绳索连接到驱动臂的相应的下部部段上，所述两个大轮包括各自的轮毂，每个轮毂均配备有飞轮，相应的一个卷绳筒附接到每个轮毂的一个侧面，这些卷绳筒每个都设有弹簧偏压装置，由所述绳索形成并且包括预定圈(匝)数的绕线组(卷绕的绳索，缠绕的绳索)设置在各卷绳筒的罩壳(外皮，mantle)上，其中，卷绳筒在向前的方向上被拉动的预定位移长度将导致相关联的轮毂在向前的方向上的给定转动，因为如果卷绳筒沿向前的方向转动，飞轮将被锁定，并且使轮毂和大轮在该方向上移动，当卷绳筒在另一方向上转动时，飞轮将释放朝向大轮的连接，所述轮毂包括释放机构，所述释放机构当大轮在向后方向上移动时释放对飞轮的锁定，并且向后移动得以允许。

为使相应驱动器在轮筒上各自对称，相应的成对绕组以预定的圈数缠绕，绳索的端部固定到相关的卷绳筒上经过最外圈，并且它们的内端部被引向通过公共轴互连的相应的成对滑轮，离开滑轮的绳索分支在第三滑轮处结合，该第三滑轮固定到相关的驱动臂上，使滑轮互连的所述公共轴插入到在相关驱动臂上形成的凹槽中。

如果在驱动臂上在驱动臂的高度的约四分之一和三分之一之间设置多个间隔开的凹槽，并且所述公共轴可以根据使用者选择的传动比的需要插入所述凹槽中的任一个，则可以改变驱动器的传动定量。

如果相应的制动器保持件被附接到驱动臂的沿向后方向朝向大轮伸出的后侧，并且制动垫被附接到每个制动器保持件，以便在相关联的驱动臂的最靠后位置压到大轮上的橡胶轮胎上以制动该轮，则转向变得更简单。

为将驱动器附接到任何轮椅上，优选地，框架在其前部部分在两侧都包括相应的竖直支承柱，并且相应的支承组件可以通过可释放的连接并且以可调节的高度连接到所述竖直支承柱上，所述支承组件保持并且支承驱动臂的所述枢转轴承。

附图说明

现在将结合本发明的优选实施例来描述本发明，该描述参考附图进行。在附图中：

图1以局部视图示出设置有根据本发明的驱动器的轮椅的透视图；

图2是类似于图1的视图，其中为了更清楚地显示而省略了某些部件，在该图中大轮处于制动状态；

图3是类似于图2的示意图，示出了未被制动的轮椅；以及

图4与文献WO 2012/001436A1的图6相同。

具体实施方式

图1以透视图示出了轮椅10的一部分，其具有框架11、附接到框架两侧的相应的后大轮12、13、以及两个小前轮14。在图1中，仅能看到左茂轮，右前小轮的设计和向框架11的附接与图中所示的左前小轮相同。在框架的中央部分中设置有座位16，其具有合适的高度并且确保对残疾对象的舒适支承。所描述的部件使得轮椅的可折叠设计能以多种常规方式实现。鉴于已知并使用了大量轮椅设计的事实，已知的元件已经以象征性的方式示出，具有识别它们所需的细节。这就是为什么没有示出大轮12的所有链轮或者没有背部支承以及轮椅右侧的部分很少的原因。在根据本发明的驱动器的情况下，右侧和左侧上的部件是相同的，因此为了区别起见，右侧部件的附图标记用符号“'”与左侧的相应部件的附图标记区别开。

每个后大轮12、13保持各自的手轮17，该手轮以同心的位置固定到该后大轮上，该手轮具有较小的直径并在横向上与大轮向外间隔开，该手轮优选由具有光滑外表面的不锈钢管制成，并且具有能进行传统的手动驱动和转向轮椅10的任务。

在座位16的前面，脚踏板15设置在使用者的脚的高度处，它也由框架11保持。小轮14枢转地固定成允许绕各自的竖直轴自由转动，并且它们安装到框架11的相应的竖直的前侧支承柱，图1示出了左支承柱18。小轮14的水平枢轴的端部从两侧被竖直延伸的叉19的竖直分支保持，该叉具有竖直轴承，该竖直轴承具有附接到弯曲的杆或管的支承轴，所述弯曲的杆或管例如通过焊接固定到所述支承柱。

在图1中可以看到支承组件20，该支承组件以可释放的方式固定到支承柱18的下部部分上，其任务是保持根据本发明的驱动器的左驱动臂21的下端部，使得该臂可以围绕水平轴枢转地转动。在本说明书中，术语“左和右”涉及坐在座位16上的对象。下面将结合图2和3解释驱动器的设计，其中为了更好地说明，没有示出小轮和座位。

图2示出了框架11的左支承柱18和右支承柱18'，支承组件20'也设置在框架11的右侧以保持右驱动臂21'。在驱动臂21、21'上，在其高度的约四分之一至三分之一之间的位置处，设有各自的绳索引导装置22、22'，每个绳索引导装置包括一对安装在短的水平轴端部的牵引滑轮(带轮)23和一个布置在较高高度的滑轮24，其任务是合并来自滑轮23的绳索分支。在驱动臂21、21'的下部部段，设置有多个水平凹槽，这些凹槽以小的竖直距离一个在另一个之下地布置，使滑轮23互连的轴可以插入所述凹槽中的任意一个中，并且所述轴插入其中的凹槽在驱动臂的向前-向后运动期间保持该轴的高度。如果用手将滑轮23以及互连轴从保持槽中取出，则该轴可以插入到布置在其上方或下方的其它槽中的一个中，从而可以改变该轴与驱动臂21的枢转轴承25之间的距离。该距离的变化改变了当驱动臂21绕枢转轴承25向前和向后移动时滑轮23的前后移动的程度，并且这确定了驱动器的传动定量。

大轮12、13由固定到框架11上的相应安装支架26、26'保持，并且大轮12、13的相应轮毂30、30'固定到安装支架26、26'的端部。轮毂30、30'设置有各自的卷绳筒31、31'，它们的设计和将轮毂31、31'固定到框架上的方式与文献WO 2012/001436A1和文献WO 2010/084363A1的图7中所示的基本相同。与这种已知方案相比的实质区别在于，在该方案中，各自的卷绳筒布置在轮毂的两侧，并且单个轮由任一侧上的相应驱动器驱动；而在本例中，在大轮12上在内侧布置单个卷绳筒31，并且大轮12仅能由驱动臂21在左侧驱动。

驱动臂21、21'的交替(往复)运动通过相应的柔性绳索32、32'传递到卷绳筒31、31'。在每个卷绳筒的外罩上，优选在全部两侧上，设置有相应的绕线组，所述绕线组包括3或4圈并且沿相反的方向缠绕，相关联的绳索32或32'的端部在绕线组的最外圈的端部之后固定到卷绳筒31或31'的外边缘。卷绳筒上的绕线组的两个内部线围绕固定在相应驱动臂21、21'上的相应成对滑轮23、23'被引导，这些线在具有固定位置的滑轮24、24'处结合。这种双绳索布置的优点在于，作用在卷绳筒上的合成绳索力将总是位于两个绕线组之间的中央平面中，并且作用在相应成对滑轮23上的合成力也将位于所述滑轮之间的中央平面中。可以通过仅使用单个绕线组和仅使用单个滑轮来减小卷绳筒的横向宽度，但在这种情况下，力的中央平面将在操作期间卷绳筒的上下卷绕运动过程中随绕线组的宽度而变化。

此外，应注意，绳索32、32'通过布置在相关的卷绳筒31、31'内部的相应弹簧(在图中不可见)以预定的力偏压，因此绳索32、32'总是处于张力下，并且这种偏压在驱动臂21或21'已经到达其极限前端位置时也有助于使用者，然后这有助于驱动臂21、21'返回到其初始位置。

尽管有几个相似之处，但是在本发明的操作和在所参考的文献中公开的绳索驱动器的操作之间也存在显著的差异。在为残疾人设计并在WO2014/030022中公开的驱动器中，仅有单个从动轮，并且设有由使用者的双手保持的驱动把手，这也提供了使车辆转向的可能性，并且把手的推动和拉动都导致单个轮被驱动。与此相反，在根据本发明的解决方案中，驱动臂21可以仅驱动大轮12，并且在右侧驱动臂21'可以仅驱动大轮13，在驱动臂21、21'的往复前后运动中，仅可以驱动在一个方向上的运动，在示例性示例中为推动运动，即当驱动臂21被向前推动时。对于向后运动，不需要施加力，并且返回运动也由绳索的偏压来辅助。

除了上述情况之外，还存在另外的现象：为使卷绳筒31、31'的向后转动(其在偏压作用下发生)不会干扰从动轮的运动，在轮毂中使用飞轮。同时，在多次发生的情况下，使用者需要沿向后的方向移动轮椅10(或至少一个其大轮)。在这种运动中，飞轮被锁定，使得这种向后运动不可能。文献WO 2012/001436A1已经认识到这个问题，并在轮毂内部设置了附加飞轮，该附加飞轮释放先前用于驱动轮毂的飞轮。这种释放使得驱动轮能沿向后方向移动。为了更清楚地显示这种轮毂30的结构，图4与WO2012/001436A1中的图6相同，该图显示了连接到卷绳筒31的轮毂30的放大部分。在该剖视图中可以看到，卷绳筒31的中空内部提供了用于偏压弹簧2的空间，轮毂30具有柱形罩，该罩具有相应的轮缘，图中示出该轮缘3的边缘区域，并且该罩保持着大轮12的链轮(未示出)，由此大轮与轮毂30一起运动。轮毂30和卷绳筒31与中心轴4互连，通过该中心轴大轮可以安装到框架11上。轮毂30的内部包括轴承和由相互连接的部件制成的中心套筒5以及中空的内部支承件6和外部支承件7。第一飞轮8设置在这两个支承件6和7之间。此外，附加飞轮9设置在轮毂30的内部，该附加飞轮连接在中心套筒5和外部支承件7之间，并且还通过专用机构连接到轮毂30的外罩上。当卷绳筒31沿向前的方向转动时，第一飞轮8被锁定，并且转动运动被传递到轮毂30，该轮毂将使大轮12沿向前的方向旋转。当驱动臂21被拉回时，偏压弹簧2使卷绳筒31沿其他方向转动，并且通过该返回运动，第一飞轮8变松并且轮毂30将不跟随该返回旋转。当驱动臂21不移动但使用者或任何助手沿向后的方向移动轮椅10时，附加飞轮9被锁定，并且通过使用连接到其外环上的机构使外部支承件7和轮毂30之间的连接脱开，第一飞轮8的锁定不能防止轮毂30沿向后方向的旋转。所引用的文献包括对这种后轮毂的结构和操作的更详细描述。

在本发明中，可以使用这里提到的已知轮毂解决方案的大部分部件，但应当考虑到，在本发明的情况下，不需要在轮毂的另一侧设置第二卷绳筒以及第二卷绳筒和轮毂之间所需的部件。因此，可以以重量和数量减少的部件以较窄的设计来制造本发明所使用的轮毂，而主要功能—即沿向后方向转动大轮的可能性—保持不变。

在描述本发明的驱动器的操作方式之前，先参照图2和图3中仅在左侧示出的制动器保持件40和制动垫41。在图2中，驱动臂21处于其最靠后的制动位置，在该位置中，制动器保持件40将制动垫41压到大轮12上的橡胶轮胎43上，从而防止该大轮12的任何运动。图3示出了驱动器的不同自由位置，其中驱动臂21处于不同的(驱动)更向前的位置，制动垫41不接触橡胶轮胎43并且大轮12可以在不制动的情况下运动。

当然，大轮12的制动可以不仅以这种示例性的简单方式来解决，而是可以在驱动臂21、21'上布置传统的制动手柄42、42'，通过该制动手柄可以操作布置成制动大轮12或13的任何传统制动器。

轮椅10的驱动可以根据使用者的希望和需要以两种方式中的一种进行。通过使用手轮17，可以在任何时间使用传统的驱动，例如在房间中或在紧凑的地方，由此可以进行学习良好的操纵。当利用根据本发明的方案驱动轮椅10时，应当通过抓住相应的手柄(图中未示出)来推拉两个驱动臂21、21'，所述手柄通过推拉运动而在驱动臂21、21'的上端部上被推动。在该往复运动的推动阶段，使用者的力以向前的方向推动驱动臂21、21'，由此成对的滑轮23、23'也将向前移动，缠绕在卷绳筒31、31'上的绳索32、32'将被迫使相同程度地展开，并使轮毂转动且相应地沿向前方向移动大轮12、13。任何小程度的向前推动都将使大轮转动，使用者可以根据他/她的体力和情绪确定速度大小。在较陡的道路上，可以以适度的方式进行小的移动，但如果用户想要进行得更快，则可以以快速且大幅度的移动来获得更高的速度。通过沿着驱动臂21向上或向下移动使该对滑轮23互连的轴，可以改变传动比。

因为驱动力应该在推动阶段(当驱动臂21、21'向前移动时)施加，所以产生的反作用力将使用者推向座位的靠背，这是安全方向，因为如果反作用力沿相反(向前)方向作用，则该力将试图将使用者移出椅子，考虑到他/她的体重轻和可能的身体限制，这将难以由使用者抵消。当然，通过使用适当的方向反向机构，也可以解决当驱动臂21、21'被向后拉时绳索32向前移动的问题。这种方向反转机构例如在文献WO 2014/030022中举例说明。

为使轮椅10转向，第一种可能性是以不同的速度驱动两个大轮，但为了进行突然的弯曲，应当向后拉位于计划的弯曲之内的驱动臂，然后适当的制动垫41或41'将压靠于其后的轮胎43或43'并使轮停止。如果在另一外侧驱动大轮12或13，则轮椅10将围绕被制动的轮与地面的接触点作为转动中心转动。因此，根据本发明的解决方案还提供了有效的转向，并且由于其安静、清洁、重量轻并且能装配到现有轮椅上而不需要对其设计进行任何实质性的重新构造，因此其具有绳索驱动器的优点。