一种电动爬楼助步车的行进履带与行进轮切换及变速装置

技术领域

本发明涉及电动爬楼助步车技术领域，具体是一种电动爬楼助步车的行进履带与行进轮切换及变速装置。

背景技术

电动爬楼助步车又称为电动爬楼轮椅，现有的电动爬楼轮椅大多采用履带行进方式，其履带通常位于轮椅的下侧，在正常的路面行进时，履带一般呈收起状态；在爬楼时，乘坐者手动操作扶手上的功能按键(按钮)，使履带向下伸出一定距离，从而将轮椅的行进轮抬离地面，即切换成履带爬楼模式，爬楼的过程中需要乘坐者手动控制座椅的平衡。

此种电动爬楼轮椅在爬楼时，由于座椅抬升后远离地面，因此会造成很大的安全隐患，同时也给乘坐者造成较大的心理恐慌。

此外，由于此种电动爬楼轮椅的履带通常隐藏在行进轮的内侧，因此其宽度较窄，导致在爬楼时，车体易产生左右摇晃；并且，由于履带的长度较短，在爬楼的过程中通常最多只能接触到2至3个台阶，因此着力点较少，也会造成很大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺陷和不足，提供一种电动爬楼助步车的行进履带与行进轮切换及变速装置，具有正常行走和爬楼两种工作模式，且能够针对不同的两种工作模式提供相适应的运行速度，可供乘坐者自由切换工作模式和相应的运行速度，以满足老年人、残疾人等特殊群体安全上下楼和正常出行的需求；同时，在行进履带机构、翻转履带机构展平后，履带整体变宽，且至少可接触到4-5个台阶，能够明显增加着力点，使得电动爬楼助步车在爬楼的过程中更加平稳，不会出现左右摇晃，以避免安全隐患；此外，各行进机构和各传动机构之间能够相互独立运行，且互不影响。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电动爬楼助步车的行进履带与行进轮切换及变速装置，包括有分别安装在机架上的万向轮机构、行进履带机构、翻转履带机构、行进轮机构、行进电机和翻转电机，其特征在于：所述行进电机的输出轴上安装有随其一同转动且可沿其轴向内或向外移动的离合器，所述的离合器沿所述行进电机的输出轴的轴向向内移动时，通过快速传动机构驱动所述行进轮机构快速运行；离合器沿所述行进电机的输出轴的轴向向外移动时，通过慢速传动机构驱动所述行进履带机构慢速运行；

所述行进履带机构的后部与所述翻转履带机构的前部共用一个同步轮，所述的翻转电机驱动所述翻转履带机构在所述机架的后侧向上或向下翻转，翻转电机驱动所述翻转履带机构向上翻转时，所述的万向轮机构和行进轮机构一同贴地行走，所述行进履带机构和翻转履带机构均抬离地面；翻转电机驱动所述翻转履带机构向下翻转时，所述的行进履带机构和翻转履带机构一同贴地行走，所述万向轮机构和行进轮机构均抬离地面。

进一步的，所述的行进电机固定安装在所述机架的前部，行进电机的输出轴的外壁上沿其轴向设置有键槽。

进一步的，所述的离合器包括有套装在所述行进电机的输出轴上的环体，所述环体的内沿沿环体的轴向具有一体连接的键销，所述的键销插装在所述键槽内且可沿键槽向内或向外移动，所述的环体一方面可随所述行进电机的输出轴一同转动，另一方面通过相配合的所述键销和键槽沿所述行进电机的输出轴的轴向内或向外移动；所述环体的内、外侧分别对应具有一体连接的内齿圈和外齿圈。

进一步的，所述的快速传动机构包括有通过轴承转动安装在所述行进电机的输出轴上的快速传动链轮、带动所述行进轮机构的行进轮转动的行进轮传动链轮和连接所述快速传动链轮与行进轮传动链轮的第一链条，所述快速传动链轮位于所述离合器的内侧，快速传动链轮的外侧具有一体连接且可与所述内齿圈相啮合的第一齿圈。

进一步的，所述的慢速传动机构包括有通过轴承转动安装在所述行进电机的输出轴上的慢速传动链轮、固定安装在所述同步轮内侧的履带传动链轮的和连接所述慢速传动链轮与履带链轮的第二链条，所述的慢速传动链轮位于所述离合器的外侧，慢速传动链轮的内侧具有一体连接且可与所述外齿圈相啮合的第二齿圈。

进一步的，还包括有设置于所述机架后侧的中轴，所述中轴的一端转动安装有与其同轴的轴套，中轴的端部固定安装有中轴连接件，所述的行进轮传动链轮固定安装在所述轴套的内端，所述轴套的外端固定安装有齿圈座，所述齿圈座的外侧固定安装有齿圈。

进一步的，所述的同步轮转动安装在所述轴套上，并与轴套同轴设置。

进一步的，所述的行进轮机构包括有行进轮轴、行进轮连接件、齿轮和行进轮，所述的齿轮固定安装在所述行进轮连接件的内侧，并与所述齿圈相啮合，所述行进轮连接件固定安装在所述行进轮的内侧；所述行进轮轴的一端固定连接在所述中轴连接件的偏心位置，行进轮轴的另一端依次穿过所述齿轮和行进轮连接件的中心孔后，与所述的行进轮相转动连接。

进一步的，所述的翻转电机固定安装在所述机架的后部，翻转电机的输出轴上固定安装有主动齿轮，所述的中轴上固定安装有与所述主动齿轮相啮合的从动齿轮；所述翻转履带机构的支持架固定连接在所述中轴上，翻转履带机构的支持架后部的内侧安装有惰轮。

进一步的，本发明的使用方法为：

S1.启动所述翻转电机工作，翻转电机的输出轴向后转动，驱动所述翻转履带机构向上翻转，直至与水平方向的夹角为45°，同时驱动所述行进轮轴向下翻转，直至处于所述中轴连接件的偏心位置的最低点，使得所述的万向轮机构和行进轮机构一同贴地行走，并使得所述行进履带机构和翻转履带机构均抬离地面；

S2.操作离合器沿所述行进电机的输出轴的轴向向内移动，使得所述行进电机通过所述快速传动机构与所述行进轮机构相传动连接；

S3.启动所述行进电机工作，驱动所述离合器随其一同转动，进而通过所述快速传动机构驱动所述行进轮机构快速运行；

S4.再次启动所述翻转电机工作，翻转电机的输出轴向前转动，驱动所述翻转履带机构向下翻转，直至与所述行进履带机构相平齐，同时驱动所述行进轮轴向上翻转，直至处于所述中轴连接件的偏心位置的最高点，使得所述的行进履带机构和翻转履带机构一同贴地行走，并使得所述万向轮机构和行进轮机构均抬离地面；

S5.操作离合器沿所述行进电机的输出轴的轴向向外移动，使得所述行进电机通过所述慢速传动机构与所述行进履带机构相传动连接；

S6.再次启动所述行进电机工作，驱动所述离合器随其一同转动，进而通过所述慢速传动机构驱动所述行进履带机构慢速运行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用双履带机构、万向轮机构和行进轮机构，其中双履带机构包括行进履带机构和翻转履带机构，具有正常行走和爬楼两种工作模式，在翻转电机驱动翻转履带机构向上翻转时，万向轮机构和行进轮机构一同贴地行走，而行进履带机构和翻转履带机构均抬离地面，此时可切换为正常行走工作模式；在翻转电机驱动翻转履带机构向下翻转时，行进履带机构和翻转履带机构一同贴地行走，而万向轮机构和行进轮机构均抬离地面，此时可切换为爬楼工作模式，乘坐者可自由切换上述两种工作模式，操作、使用均十分方便，满足了老年人、残疾人等特殊群体安全上下楼和正常出行的需求。

2、本发明所采用的双履带机构共用一个同步轮，实现了同步运行，在正常沿地面行走的情形下，翻转电机可驱动翻转履带机构向上翻转至与水平方向的夹角为45°，不影响助步车的沿地面正常行走；在爬楼的情形下，翻转电机可驱动翻转履带机构向下翻转至与行进履带机构相平齐而展平，展平后履带整体变宽，且至少可接触到4-5个台阶，能够明显增加着力点，使得电动爬楼助步车在爬楼的过程中更加平稳，不会出现左右摇晃，避免了安全隐患。

3、本发明采用两套相互独立的传动机构，即快速传动机构和慢速传动机构，由行进电机分别对应驱动进行轮机构快速和双履带机构慢速运行，能够针对不同的两种工作模式提供相适应的运行速度，实现了变速，在满足上下楼和正常出行的需求的基础上，保证了安全。

4、本发明采用可随行进电机一同转动且可沿行进电机的轴向内或向外移动的离合器，通过控制离合器的向内或向外移动，实现行进电机与快速传动机构或慢速传动机构之间的连接，从而实现了快速运行与慢速运行之间的自由切换，操作、使用均十分方便，满足了乘坐者使用所需。

5、本发明所采用的中轴、中轴连接件和行进轮轴等一同组成行进轮的安装结构，并使得行进轮在轴向处于同步轮的偏心位置，在翻转电机驱动翻转履带机构向上或向下翻转的过程中，同步改变行进轮与同步轮的相对位置，切换万向轮机构和行进轮机构贴地行走或抬离地面，行进履带机构和翻转履带机构相应的抬离地面或贴地行走，实现了正常行走和爬楼两种工作模式的自由切换，且不会对双履带机构和行进轮机构的正常运行造成任何的干扰。

6、本发明所采用的轴套、齿圈座、齿圈、齿轮和行进轮连接件等一同组成介于行进轮与同步轮之间的独立传动机构，带动行进轮运行，使得行进轮机构与行进履带机构能够相互独立运行，且互不影响。

附图说明

图1为本发明结构示意图一。

图2为本发明结构示意图二。

图3为本发明结构示意图三。

图4为本发明中同步轮、行进轮及其传动部件的结构爆炸图。

图5为本发明中同步轮、行进轮及其传动部件的结构剖视图。

图6为本发明中行进电机、离合器、快速传动链轮、慢速传动链轮和推拉式电磁铁的结构爆炸图。

图7为本发明中推拉式电磁铁的安装结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-7，一种电动爬楼助步车的行进履带与行进轮切换及变速装置，包括有分别安装在机架1上的万向轮机构2、行进履带机构3、翻转履带机构4、行进轮机构5、行进电机6和翻转电机7，行进电机6的输出轴上安装有随其一同转动且可沿其轴向内或向外移动的离合器8，离合器8沿行进电机6的输出轴的轴向向内移动时，通过快速传动机构9驱动行进轮机构5快速运行；离合器8沿行进电机6的输出轴的轴向向外移动时，通过慢速传动机构10驱动行进履带机构3慢速运行；

行进履带机构3的后部与翻转履带机构4的前部共用一个同步轮11，翻转电机7驱动翻转履带机构4在机架1的后侧向上或向下翻转，翻转电机7驱动翻转履带机构4向上翻转时，万向轮机构2和行进轮机构3一同贴地行走，行进履带机构4和翻转履带机构5均抬离地面；翻转电机7驱动翻转履带机构4向下翻转时，行进履带机构4和翻转履带机构5一同贴地行走，万向轮机构2和行进轮机构3均抬离地面。

本发明中，行进电机6固定安装在机架1的前部，行进电机的输出轴的外壁上沿其轴向设置有键槽12。

本发明中，离合器8包括有套装在行进电机6的输出轴上的环体81，环体81的内沿沿环体81的轴向具有一体连接的键销(图中未示出)，键销插装在键槽12内且可沿键槽12向内或向外移动，环体81一方面可随行进电机6的输出轴一同转动，另一方面通过相配合的键销和键槽12沿行进电机6的输出轴的轴向内或向外移动；环体81的内、外侧分别对应具有一体连接的内齿圈82和外齿圈83。

由此，通过设置相插接的键槽12和键销，并通过键销沿键槽12向内或向外移动，能够实现离合器8沿行进电机6的输出轴的轴向内或向外移动。

本发明中，快速传动机构9包括有通过轴承转动安装在行进电机6的输出轴上的快速传动链轮91、带动行进轮机构5的行进轮51转动的行进轮传动链轮92和连接快速传动链轮91与行进轮传动链轮92的第一链条93，快速传动链轮91位于离合器8的内侧，快速传动链轮91的外侧具有一体连接且可与内齿圈82相啮合的第一齿圈94。

由此，通过离合器8沿行进电机6的输出轴的轴向向内移动，使得内齿圈82与第一齿圈94相啮合，进而连接离合器8和快速传动链轮91，从而能够实现由行进电机6通过快速传动机构9驱动行进轮机构5快速运行。

本发明中，慢速传动机构10包括有通过轴承转动安装在行进电机6的输出轴上的慢速传动链轮101、固定安装在同步轮11内侧的履带传动链轮102的和连接慢速传动链轮101与履带链轮102的第二链条103，慢速传动链轮101位于离合器8的外侧，慢速传动链轮101的内侧具有一体连接且可与外齿圈83相啮合的第二齿圈104。

由此，通过离合器8沿行进电机6的输出轴的轴向向外移动，使得外齿圈83与第二齿圈104相啮合，进而连接离合器8和慢速传动链轮101，从而能够实现由行进电机6通过慢速传动机构10驱动行进履带机构3慢速运行。

本发明还包括有设置于机架1后侧的中轴13，中轴13的一端转动安装有与其同轴的轴套14，中轴13的端部固定安装有中轴连接件15，行进轮传动链轮92固定安装在轴套14的内端，轴套14的外端固定安装有齿圈座16，齿圈座16的外侧固定安装有齿圈17。

本发明中，同步轮11转动安装在轴套14上，并与轴套14同轴设置。由此，实现了同步轮11的安装。

本发明中，行进轮机构5包括有行进轮轴52、行进轮连接件53、齿轮54和行进轮51，齿轮54固定安装在行进轮连接件53的内侧，并与齿圈17相啮合，行进轮连接件53固定安装在行进轮51的内侧；行进轮轴52的一端固定连接在中轴连接件15的偏心位置，行进轮轴52的另一端依次穿过齿轮54和行进轮连接件53的中心孔后，与行进轮51相转动连接。

由此，由中轴13、中轴连接件15和行进轮轴52等一同组成行进轮51的安装结构，并使得行进轮51在轴向处于同步轮11的偏心位置，在翻转电机7驱动翻转履带机构4向上或向下翻转的过程中，同步改变行进轮51与同步轮11的相对位置，切换万向轮机构2和行进轮机构5贴地行走或抬离地面，行进履带机构3和翻转履带机构4相应的抬离地面或贴地行走，实现了正常行走和爬楼两种工作模式的自由切换，且不会对双履带机构(行进履带机构3和翻转履带机构4)和行进轮机构5的正常运行造成任何的干扰。

此外，由轴套14、齿圈座16、齿圈17、齿轮54和行进轮连接件53等一同组成介于行进轮51与同步轮11之间的独立传动机构，带动行进轮51运行，使得行进轮机构5与行进履带机构3能够相互独立运行，且互不影响。

需要说明的是，为了便于安装和保持稳定，齿轮54通常通过轴承转动安装在行进轮轴52上。

本发明中，翻转电机7固定安装在机架1的后部，翻转电机7的输出轴上固定安装有主动齿轮18，中轴13上固定安装有与主动齿轮18相啮合的从动齿轮19；翻转履带机构4的支持架41固定连接在中轴13上，翻转履带机构4的支持架41后部的内侧安装有惰轮20。

由此，翻转电机7通过主动齿轮18和从动齿轮19驱动中轴13向前或向后转动，进而带动支持架41向上或向下翻转，从而带动翻转履带机构4向上或向下翻转。

需要说明的是，通过设置惰轮20，能够辅助翻转履带机构4沿楼梯或台阶行走，一方面能够起到导向的作用，另一方面能够增加翻转履带机构4沿楼梯或台阶行走过程中的稳定性。

以下结合附图对本发明作进一步的说明：

首先，启动翻转电机7工作，翻转电机7的输出轴向后转动，带动主动齿轮18与从动齿轮19进行相向转动，进而带动中轴13与翻转电机7的输出轴进行相向转动，从而带动翻转履带机构4向上翻转，直至与水平方向的夹角为45°，同时带动行进轮轴52向下翻转，直至处于中轴连接件15的偏心位置的最低点；此时，行进轮51贴地，而同步轮11抬离地面，从而使得万向轮机构2和行进轮机构5一同贴地行走，并使得行进履带机构3和翻转履带机构4均抬离地面。

接着，操作离合器8沿行进电机6的输出轴的轴向向内移动，使得内齿圈82与第一齿圈94相啮合，进而使得离合器8与快速传动链轮91相连接，从而使得行进电机6通过快速传动机构9与行进轮机构5相传动连接。

然后，启动行进电机6工作，驱动离合器8随其一同转动，进而通过快速传动机构9驱动行进轮机构5快速运行。

具体的，离合器8随行进电机6的输出轴转动，带动快速传动链轮91转动，通过第一链条93带动行进轮传动链轮92转动，带动轴套14转动，带动齿圈座16和齿圈17转动，进而带动齿轮54和行进轮连接件53转动，从而带动行进轮51转动。

此时，乘坐者所乘坐的助步车处于正常行走工作模式，即通过万向轮机构2和行进轮机构5沿地面行走，以满足正常出行所需。

再次启动翻转电机7工作，翻转电机7的输出轴向前转动，带动主动齿轮18与从动齿轮19进行背向转动，进而带动中轴13与翻转电机7的输出轴进行背向转动，从而带动翻转履带机构4向下翻转，直至与行进履带机构3相平齐，行进履带机构3和翻转履带机构4展平，同时带动行进轮轴52向上翻转，直至处于中轴连接件15的偏心位置的最高点；此时，同步轮11贴地，而行进轮51抬离地面，从而使得行进履带机构3和翻转履带机构4一同贴地行走，并使得万向轮机构2和行进轮机构5均抬离地面。

接着，操作离合器8沿行进电机6的输出轴的轴向向外移动，使得外齿圈83与第二齿圈104相啮合，进而使得离合器8与慢速传动链轮101相连接，从而使得行进电机6通过慢速传动机构10与行进履带机构3相传动连接。

然后，再次启动行进电机6工作，驱动离合器8随其一同转动，进而通过慢速传动机构10驱动行进履带机构3慢速运行。

具体的，离合器8随行进电机6的输出轴转动，带动慢速传动链轮101转动，通过第二链条103带动履带传动链轮102转动，从而带动同步轮11转动。

此时，乘坐者所乘坐的助步车处于爬楼工作模式，即通过展平后的行进履带机构3和翻转履带机构4沿楼梯或台阶行走，以满足爬楼所需。

需要说明的是，操作离合器8沿行进电机6的输出轴的轴向向内或向外移动，具体通过以下结构实现：

机架1上在慢速传动链轮101的外侧安装有推拉式电磁铁21，推拉式电磁铁21包括有固定连接在机架1上的盒体211，盒体211内设置有线圈212，盒体211的内侧，即在朝向慢速传动链轮101的一侧设有通孔(图中未示出)，通孔内安装有铁芯213，铁芯213一方面可沿通孔的孔壁向盒体211的内部移动或向盒体211的外部移动，另一方面与通孔的孔壁相转动配合，铁芯213的一端延伸至线圈212的内部，铁芯213的另一端从通孔内延伸至盒体211的外部，并固定连接有拨叉216，拨叉216的端部设有半圆形凹槽，拨叉216通过其端部的半圆形凹槽与离合器8的环体81的外沿相固定连接；铁芯213在靠近拨叉216的一端固定连接有限位环214，铁芯213的外部在盒体211的外壁与限位环214之间套装有弹簧215；此外，本发明电动爬楼助步车所配备的电源通过供电回路与线圈212电连接，并且，本发明电动爬楼助步车的一侧扶手上安装有串联在上述供电回路中的开关(图中未示出)。

正常情况下，弹簧215处于自然伸张状态，此时，内齿圈82与第一齿圈94相啮合，进而使得离合器8与快速传动链轮91相连接，从而使得行进电机6通过快速传动机构9与行进轮机构5相传动连接。

当乘坐者按动开关时，使得上述供电回路导通，线圈212得电产生磁场，使得铁芯213向外移动，即沿通孔的孔壁向盒体211的内部移动，进而拉动离合器8沿行进电机6的输出轴的轴向向外移动，使得外齿圈83与第二齿圈104相啮合，进而使得离合器8与慢速传动链轮101相连接，从而使得行进电机6通过慢速传动机构10与行进履带机构3相传动连接。在此过程中，弹簧215压缩蓄能。

当乘坐者再次按动开关时，使得上述供电回路断开，线圈212失电，弹簧215开始伸张并复位，使得铁芯213向内移动，即沿通孔的孔壁向盒体211的外部移动，进而推动离合器8沿行进电机6的输出轴的轴向向内移动，使得内齿圈82再次与第一齿圈94相啮合，进而使得离合器8再次与快速传动链轮91相连接，从而使得行进电机6通过快速传动机构9与行进轮机构5相传动连接。

由此，按照上述过程进行循环操作，即可实现操作离合器8沿行进电机6的输出轴的轴向向内或向外移动。

需要说明的是，本发明所采用的快速传动链轮91的直径均大于慢速传动链轮101和行进轮传动链轮92的直径，即直径较大的快速传动链轮91通过第一链条93带动直径较小的行进轮传动链轮92转动，由此实现由行进电机6的驱动行进轮机构5快速运行；而本发明所采用的慢速传动链轮101的直径均小于快速传动链轮91和履带链轮102的直径，即直径较小的慢速传动链轮101通过第二链条103带动直径较大的履带链轮102转动，由此实现由行进电机6的驱动行进履带机构3慢速运行。

相应的，履带链轮102的直径大于行进轮传动链轮92的直径。

需要说明的是，本发明所采用的行进履带机构3、翻转履带机构4、行进轮机构5、行进电机6和推拉式电磁铁21均有两个或两组，且均呈一左一右设置在机架1的两侧；相应的，快速传动机构9、慢速传动机构10以及其他的传动部件也均有两个或两组，且均呈一左一右设置在机架1的两侧。

需要说明的是，本发明所具有的爬楼工作模式，同样也适用于沿楼梯或台阶下行的情形，其原理和方法同上，在此不再赘叙。此外，本发明所采用的行进履带机构3和翻转履带机构4，除了可沿楼梯或台阶行走，同样也可沿地面行走，其原理和方法同上，在此也不再赘叙。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

故以上仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。