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1、(10)授权公告号 CN 102488590 B (45)授权公告日 2014.04.02 CN 102488590 B (21)申请号 201110377510.7 (22)申请日 2011.11.24 A61G 5/00(2006.01) A63B 23/035(2006.01) A63B 23/10(2006.01) (73)专利权人 田浩凌 地址 300221 天津市河西区景观花园 20-1-601 (72)发明人 田浩凌 刘明堃 (74)专利代理机构 天津翰林知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 12210 代理人 李济群 CN 202409303 U,2012.09.05, CN。
2、 2037338 U,1989.05.10, US 5145196 A,1992.09.08, CN 2420999 Y,2001.02.28, JP 2009-67111 A,2009.04.02, JP 2011-11025 A,2011.01.20, (54) 发明名称 一种脚踏轮椅 (57) 摘要 本发明涉及一种脚踏轮椅， 该脚踏轮椅基于 常规轮椅外形及主体框架结构、 刹车系统和转向 系统， 其特征在于还包括脚踏系统、 传动系统、 移 动系统和链条自动调节系统， 所述脚踏系统采用 自行车或者三轮车的中轴部分结构 ； 所述移动系 统包括滑动轨道、 轨道锁、 定滑轮组、 定滑轮支架 和限位。
3、器 ； 所述传动系统为两副链条串联的传动 系统， 包括前链条、 后链条、 前飞轮、 后飞轮、 车轮 飞轮、 中轴和后轴 ； 所述链条自动调节系统为后 链条的调链器， 包括张力轮、 轨道、 轨道滑轮组、 弹 簧滑轮和弹簧。本发明脚踏轮椅可以很方便地在 普通轮椅和脚踏轮椅之间互相转换。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 舒畅 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书5页 附图7页 (10)授权公告号 CN 102488590 B CN 102488590 B 1/1 页 2 1. 一种脚踏轮椅，。
4、 该脚踏轮椅基于常规轮椅外形及主体框架结构、 刹车系统和转向系 统设置而成， 其特征在于还包括脚踏系统、 传动系统、 移动系统和链条自动调节系统， 所述 脚踏系统采用自行车或者三轮车的中轴结构 ； 所述移动系统包括滑动轨道、 轨道锁、 定滑轮组、 定滑轮支架和限位器 ； 定滑轮支架与 坐垫下方轮椅主体框架部分焊接， 其前端与轨道锁焊接， 前后两端与定滑轮组用螺栓连接、 中间与限位器用螺栓连接 ； 定滑轮组由两个小滑轮组构成， 每个小滑轮组由一个滑轮组骨 架和 4 个小滑轮组成， 滑动轨道内壁套在定滑轮上可前后滑动， 轨道前端与前轴支架焊接， 轨道后端与中轴支架焊接 ； 所述传动系统为两副链条串。
5、联的传动系统， 包括前链条、 后链条、 前飞轮、 后飞轮、 车轮 飞轮、 中轴和后轴， 脚踏系统的轮盘经前链条与前飞轮连接， 前飞轮与后飞轮对称安装在中 轴的两端， 后飞轮再经后链条与车轮飞轮连接， 车轮飞轮安装在后轴上 ； 所述链条自动调节系统为后链条的调链器， 包括张力轮、 轨道、 轨道滑轮组、 弹簧滑轮 和弹簧， 轨道与轮椅坐垫下方的主体框架向下延伸的支架连接， 作为调节件的张力轮， 其链 轮轴、 支架与轨道滑轮组连接， 其轮齿与后链条连接， 并可沿轨道的下边缘移动， 弹簧上端 安装在轨道上端， 下端经过位于轨道下端的弹簧滑轮连接到轨道滑轮组的骨架下端。 2. 根据权利要求 1 所述的脚。
6、踏轮椅， 其特征在于还包括一个阻尼系统， 阻尼系统包括 阻尼轮和阻尼调节器总成， 阻尼调节器总成的一端与轮椅坐垫下方的主体框架连接， 另一 端与阻尼轮连接， 阻尼轮受阻尼调节器总成的压力弹簧控制， 可与所述中轴接触或脱离接 触。 权 利 要 求 书 CN 102488590 B 2 1/5 页 3 一种脚踏轮椅 技术领域 0001 本发明涉及康复器材， 具体是一种辅助人腿和脚活动及康复训练的脚踏轮椅。 背景技术 0002 中风后遗症患者及某些外伤患者 （以下简称患者） 常有一侧腿脚不能正常运动行 走的现象， 需要较长时间的康复锻炼， 才能好转甚至恢复健康。从康复医学角度讲， 患者蹬 三轮车或骑。
7、自行车运动是一种非常好的康复锻炼方式。 轮椅也是大多患者日常生活离不开 的 “伙伴” ， 但它是使用者通过手轮连接传动系统来驱动轮椅移动的， 没有腿、 脚康复锻炼功 能。 在申请人所知的范围内， 将轮椅与脚踏车功能结合、 或者具有脚踏车功能的轮椅尚未见 文献报道。 发明内容 0003 针对现有技术的不足， 本发明拟解决的技术问题是， 提供一种脚踏轮椅。 该脚踏轮 椅具有轮椅和脚踏车两用功能， 有助于下肢行动不便患者进行康复训练和自娱自乐活动， 且结构简单， 功能转换容易， 安全可靠， 适于医院和家庭使用。 0004 本发明解决所述技术问题的技术方案是， 设计一种脚踏轮椅， 该脚踏轮椅基于常 规。
8、轮椅外形及主体框架结构、 刹车系统和转向系统设置而成， 其特征在于还包括脚踏系统、 传动系统、 移动系统和链条自动调节系统 ； 0005 所述脚踏系统采用自行车或者三轮车的中轴结构 ； 0006 所述移动系统包括滑动轨道、 轨道锁、 定滑轮组、 定滑轮支架和限位器 ； 定滑轮支 架与坐垫下方轮椅主体框架部分焊接， 其前端与轨道锁焊接， 前后两端与定滑轮组用螺栓 连接、 中间与限位器用螺栓连接 ； 定滑轮组由两个小滑轮组构成， 每个小滑轮组由一个滑轮 组骨架和 4 个小滑轮组成， 滑动轨道内壁套在定滑轮上可前后滑动， 轨道前端与前轴支架 焊接， 轨道后端与中轴支架焊接 ； 0007 所述传动系统。
9、为两副链条串联的传动系统， 包括前链条、 后链条、 前飞轮、 后飞轮、 车轮飞轮、 中轴和后轴， 脚踏系统的轮盘经前链条与前飞轮连接， 前飞轮与后飞轮对称安装 在中轴的两端， 后飞轮再经后链条与车轮飞轮连接， 车轮飞轮安装在后轴上 ； 0008 所述链条自动调节系统为后链条的调链器， 包括张力轮、 轨道、 轨道滑轮组、 弹簧 滑轮和弹簧， 轨道与轮椅坐垫下方的主体框架向下延伸的支架连接， 作为调节件的张力轮， 其链轮轴、 支架与轨道滑轮组连接， 其轮齿与后链条连接， 并可沿轨道的下边缘移动， 弹簧 上端安装在轨道上端， 下端经过位于轨道下端的弹簧滑轮连接到轨道滑轮组的骨架下端。 0009 与现。
10、有技术相比， 本发明设计的脚踏轮椅具有轮椅和脚踏车两用功能， 可以不用 手臂而用健康一侧腿脚驱动轮椅运动， 代步或进行腿脚的康复训练， 构思新颖、 结构简单， 占用空间小， 安全可靠、 使用方便， 可以使患者坐在上面的感觉与普通轮椅一样， 感觉舒适， 心里踏实， 有助于提高患者康复质量和生活质量。 说 明 书 CN 102488590 B 3 2/5 页 4 附图说明 0010 图 1 为本发明脚踏轮椅一种实施例的三维整体结构示意图 ； 0011 图 2 为图 1 的侧视结构示意图 ； 0012 图 3 为常规轮椅的侧视结构示意图 ； 0013 图 4 为本发明脚踏轮椅一种实施例的移动系统结构。
11、示意图 ； 0014 图 5 为本发明脚踏轮椅一种实施例的脚踏系统、 传动系统和链条调节系统结构示 意图 ； 0015 图 6 为本发明脚踏轮椅一种实施例的两段链条串联的传动系统结构示意图 ； 0016 图7为本发明脚踏轮椅一种实施例的链条自动调节系统 （脚踏轮椅状态时） 结构示 意图 ； 0017 图 8 为本发明脚踏轮椅一种实施例的链条自动调节系统自动调节过程模拟示意 图 ； 0018 图9为本发明脚踏轮椅一种实施例的链条自动调节系统 （常规轮椅状时） 结构示意 图 ； 0019 图 10 为本发明脚踏轮椅一种实施例的健身阻尼系统结构示意图。 具体实施方式 0020 下面结合实施例及其附图。
12、进一步叙述本发明 ： 0021 本发明设计的脚踏轮椅 ( 参见图 1-10) 基于普通或常规轮椅， 包括刹车系统 5， 转 向系统 6 和轮椅主体框架 7， 其特征在于还包括脚踏系统 1， 移动系统 2， 传动系统 3 和链条 自动调节系统 4。 0022 所述的脚踏系统1主要由轮盘13、 大腿14、 脚蹬子15、 前轴12和前轴架11等构成 （参见图 5） ， 其结构与自行车或者三轮车的中轴部分结构一样， 其本身为现有技术。本发明 脚踏系统 1 的特征是在普通轮椅外形及整体结构基本保留的前提下具有移动性。 0023 一般而言， 将脚踏系统 1 的轮盘 13、 大腿 14、 脚蹬子 15 推到。
13、轮椅坐垫底下很容易， 但是麻烦的是传动链条问题， 传动链条的长度是根据轮盘与飞轮之间的距离确定的固定 值。 当轮盘要移动到轮椅坐垫下面， 其与飞轮的距离就缩短了约一半， 但链条长度是不能自 动缩短的， 此时的链条长度就多余了原长度的一半， 即相当于轮盘与飞轮距离 1 倍长度的 链条下垂， 并拖拉至地面， 利用现有技术如自行车拨链器等， 无法解决如此之长的链条下垂 问题。 本发明特点是将平时原本挂在轮盘与飞轮之间的一副传动链条改为两段串联的链条 传动系统， 降低了链条自动调节问题的难度， 通过调链器的作用， 可以使链条两端的飞轮在 链条长度不变的前提下， 保证可以进行相对距离大幅度变化的链条传动。
14、系统， 进而使脚踏 轮椅状态和普通轮椅状态之间可以非常方便的互相转换角色 （参见图 1、 2、 3） 。 0024 本发明设计了具有移动性的移动系统2， 可使脚踏系统1和与传动系统3中需要与 脚踏系统同步移动的部分， 按使用要求进行前后移动， 可方便的把脚踏系统 1 隐藏到轮椅 坐垫下方， 节省空间， 使用方便。所述的移动性是指在常规轮椅状态下， 可将脚踏系统 1 顺 利推进到轮椅坐垫底下， 而在脚踏轮椅状态下， 又可将脚踏系统 1 从轮椅坐垫底下方便地 拉出的功能。 0025 所述的移动系统 2 主要由滑动轨道 21、 定滑轮组 22、 轨道锁 23、 定滑轮支架 24 和 说 明 书 CN。
15、 102488590 B 4 3/5 页 5 限位器 25 等构成 （参见图 4） 。定滑轮支架 24 与轮椅主体框架部分焊接， 前端与轨道锁 23 焊接， 前后两端与定滑轮组 22 用螺栓连接、 中间与限位器 25 用螺栓连接。定滑轮组 22 由 两个小滑轮组构成， 每个小滑轮组由 4 个小滑轮和滑轮组骨架组成 （为表达清晰， 将两个小 滑轮组从滑动轨道21内平移出来至图7虚线框内） ， 并置于滑动轨道21的轨道内， 即滑动轨 道套在8个小定滑轮上， 可以在小定滑轮上前后滑动， 滑动轨道21采用轨道型材制作， 轨道 前端与前轴架 11 焊接， 带动脚踏系统移动 ； 轨道后端与中轴架 34 焊。
16、接， 带动中轴 331、 前飞 轮 321、 后飞轮 322、 前链条 311 和后链条 312 移动。当滑动轨道 21 滑动到需要的位置后， 轨道锁 23 将滑动轨道锁紧在该位置上， 这里所述 “需要的位置” 是指 ： 1. 将滑动轨道 21 从 轮椅框架内拉出来， 根据康复者身高、 腿长调节滑动轨道向前移至最佳位置， 向前的极限位 置是中轴架34碰到限位器25后端面 （参见图2的P1处） ， 锁住 ； 2.将滑动轨道21推进轮椅 框架内， 向后的极限位置是前轴架 15 碰到限位器 25 前端面 （参见图 3 的 P2 处） ， 锁住。移 动系统拉出轮椅后， 轮盘中心与坐垫前沿最大距离本实施。
17、例为425毫米， 适于身高1.7米的 腿较长的康复者 （对于身体更高的需求， 可放大设计尺寸） ， 调节行程从425毫米向下可以缩 短到适于所有腿较短的康复者。 0026 本发明传动系统 3 主要由前链条 311、 后链条 312、 前飞轮 321、 后飞轮 322、 车轮飞 轮 323、 中轴 331 和后轴 332 等构成 （参见图 5） 。所述中轴 331 采用现有技术的自行车后轴 结构 ； 所述后轴332采用现有技术的三轮车后轴组合， 包括后轴皮、 后轴棍、 轴承等。 车轮飞 轮 323 安装在后轴 332 上。当脚踏系统 1 从轮椅坐垫下拉出后锁定， 经使用者蹬动， 脚踏系 统 1 。
18、的轮盘 13 经前链条 311 依次带动前飞轮 321、 中轴 331 和后飞轮 322 转动， 后飞轮 322 又经过后链条 312 带动车轮飞轮 323 转动， 进而驱动后轴 332 转动， 使轮椅像三轮车一样向 前行进。 0027 本发明传动系统3与通常的三轮车轮盘经一副链条直接带动车轮飞轮323转动不 同， 本发明创新设计是 ： 将一副链条传动结构改为两幅链条串联的传动结构， 即轮盘经与其 连接的前链条 311 连接到前飞轮 321 上， 前飞轮 321 与后飞轮 322 对称安装在中轴 331 的 两端， 后飞轮322再经后链条312连接在车轮飞轮323上， 也就是前飞轮321、 后。
19、飞轮322和 中轴331作为中间过渡体， 构成两副链条串联的传动系统 （参见图6） 。 其特点是随着移动系 统 2 在轮椅内、 外的移动， 后链条 312 仅在轮椅内移动。前链条 311 因轮盘与前飞轮 321 的 距离在移动中是固定的， 因此就没有调节的问题。后链条 312 是挂在后飞轮 322 和车轮飞 轮 323 之上的， 车轮飞轮 323 的位置是固定的， 但后飞轮 322 与车轮飞轮 323 之间的距离是 在移动过程中有较大幅度变化的， 即连接后飞轮 322 和车轮飞轮 323 的后链条 312 长短是 动态变化的， 尽管如此， 由于一副链条分解为两幅链条后， 可调节的链条长度也减少。
20、了 50%， 因而降低了技术难度， 有利于解决传动系统 3 中的链条调节问题。 0028 本发明链条自动调节系统 4 是指在不改变链条长度尺寸的前提下， 保证链条连接 的两个飞轮之间的空间位置可以自动做较大幅度的移动。 所述链条自动调节系统是指后链 条的调链器,主要由张力轮41、 轨道42和弹簧43、 弹簧滑轮44和轨道滑轮组45等构成 （参 见图5， 为表达清晰， 图5中的轨道滑轮组45由轨道内平移至左边虚线框内） ， 轨道滑轮组45 与移动系统 2 中采用的滑轮组结构相同， 但在此作为动滑轮， 且只使用了 1 个组。轨道 42 与轮椅坐垫下方的主体框架向下延伸的支架连接， 作为调节件的张力。
21、轮 41， 其链轮轴、 支架 与轨道滑轮组 45 连接， 其轮齿与后链条 312 连接， 并可沿轨道 42 的下边缘移动， 弹簧 43 上 说 明 书 CN 102488590 B 5 4/5 页 6 端安装在轨道上端， 下端经过位于轨道 42 下端的弹簧滑轮 44， 连接到轨道滑轮组 45 下端。 当轨道 21 向后移动时， 后飞轮 322 与车轮飞轮 323 距离逐渐缩短， 围绕在后飞轮 322 与车 轮飞轮 323 上方部分的链条变短， 但是后链条 312 的长度是恒定的， 造成后飞轮 322 和车轮 飞轮 323 下方部分的链条相应的变长、 松弛、 下垂。解决该部分链条松弛的方法之一是。
22、在 两轮上方或下方之任一点上将链条拉直， 拉动的方向可以是任意的， 但有的地方对于拉动 的方向是有要求的， 本实施例向下拉动链条时， 链条最低点的位置距地高度始终不小于 150 毫米， 向前拉动链条限制在轮椅坐垫下方的主体框架内。 据此， 实施例设计的是向斜下方倾 斜 20 度的方向拉动链条。拉动的方法是采用调链器 4。其工作原理是张力轮 41 与围绕在 后飞轮 322 与车轮飞轮 323 下方部分的链条连接， 张力轮 41 在弹簧 43 收缩力的作用下， 沿 着轨道向斜下方移动， 链条也被张力轮 41 拉着向斜下方移动， 链条松弛多少， 弹簧 43 就自 动的将其拉紧多少， 当人力将移动系统。
23、 2 向前拉动时 （参见图 7） ， 后飞轮 322 从 A3 点移至 A1 点， 人力将链条带动张力轮 41 克服弹簧 43 的阻力， 使张力轮从 B3 点移至 B1 点。A1、 B1 点分别是移动系统 2 处于脚踏轮椅状态时， 后飞轮 322 和张力轮 41 所处的位置， 图 7 中虚 线部分分别表示移动前的后飞轮 322 和张力轮 41 所在位置的投影 （图 8、 9 虚线部分表达的 意思与此相同） 。 0029 当移动系统 2 向后移动、 转换为常规轮椅状态时 （参见图 8） ， 其过程中通过的一个 假设的参考位置 A2 点及张力轮 41 的位置 B2 点， 可见后飞轮 322 移至 。
24、A2 点时， 连接后飞轮 322和车轮飞轮323上方一段链条缩短了， 下方由后飞轮322至车轮飞轮323一段链条变成 后飞轮 322 与张力轮 41、 张力轮 41 与车轮飞轮 323 两段链条的组合， 同时也比原来的一段 链条变长了， 此时张力轮 41 受弹簧力的作用， 从 B1 点向斜下方移至 B2 点， 下方一段链条被 张力轮 41 自动拉紧。 0030 当移动系统2向后移动至最终位置， 即后飞轮322移动至A3点 （参见图7） ， 张力轮 41 向上移至 B3 点， 此时后飞轮 322 从车轮飞轮 323 前方移至车轮飞轮 323 的后方， 图 8 中 连接后飞轮 322 和车轮飞轮 。
25、323 侧上方的链条变成图 9 中在后飞轮 322 的侧下方， 连接后 飞轮 322 和张力轮 41 部分的链条仍在后飞轮 322 侧上方， 而且变长了。在后飞轮 322 移至 车轮飞轮 323 后方之后， 张力轮 41 就要克服弹簧力向斜上方移至 B3 点， 克服弹簧力来自于 推动移动系统向后的人力。后飞轮 322 无论停止在 A1 点、 还是停止在 A3 点时， 都要将轨道 锁 23 锁紧， 否则会受到弹簧 43 的干扰。 0031 本发明的进一步特征在于， 所述脚踏轮椅还包括一个阻尼系统 8， 即在所述轮椅原 有结构不变的情况下， 增加一个阻尼系统8， 包括阻尼轮81和阻尼调节器总成82。
26、。 阻尼调节 器总成 82 的一端与轮椅坐垫下方的主体框架连接， 另一端与阻尼轮 81 连接， 阻尼轮 81 受 阻尼调节器总成 82 的压力弹簧控制， 可与中轴 331 接触或脱离接触， 即可以在两种状态之 间转换 （参见图 10） 。其作用与现有技术的 “磁控脚踏车” 、“健身自行车” 类的健身器械的功 能一样， 但更适于平日使用轮椅的患者康复训练。当轮椅作为健身脚踏车在室内锻炼使用 时， 首先将后链条 312 摘掉， 通过调整阻尼调节器总成 82， 实施对阻尼轮 81 方向和压力 （压 力受阻尼调节器总成 82 的压力弹簧作用） 的调整， 将阻尼轮 81 与中轴 331 适当接触， 其压。
27、 力根据康复者的力量调节。此时， 踏动脚蹬子， 前链条 311 仅会带动前飞轮 321、 后飞轮 322 和中轴 331 转动， 由于后链条 312 已经摘掉， 后飞轮 322 只能空转， 车轮飞轮 323 不会转动， 轮椅也就原地不动， 但由于中轴 331 转动需要克服阻尼轮 81 与中轴 331 接触的摩擦力， 因 说 明 书 CN 102488590 B 6 5/5 页 7 而起到了健身脚踏车的作用。 当不使用健身脚踏车功能时， 调整阻尼调节器总成82， 使阻尼 轮 81 与中轴 331 脱离接触， 并挂上后链条 312， 即可回到常规脚踏轮椅状态。 0032 本发明刹车系统 5 采用现。
28、有技术， 具体结构与三轮车刹车系统相同。 0033 本发明转向系统 6 也采用现有技术。 0034 本发明的脚踏轮椅主体框架 7 与普通轮椅的框架结构、 形态、 几何尺寸基本相同 （参见图 1、 2、 3） 。 0035 本发明未述及部分适用于现有技术。 0036 本发明设计的脚踏轮椅基于普通轮椅基本结构， 或者说是在普通轮椅基础上改造 的， 是一种在普通轮椅和脚踏轮椅之间可以很方便地互相转换的代步及腿脚康复器械， 除 常规轮椅功能外， 使用者用健侧腿脚为主， 患侧腿脚为辅， 像蹬自行车或三轮车一样驱动轮 椅移动， 实现积极康复锻炼和健身的目的。 说 明 书 CN 102488590 B 7 1/7 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102488590 B 8 2/7 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 102488590 B 9 3/7 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102488590 B 10 4/7 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 102488590 B 11 5/7 页 12 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 102488590 B 12 6/7 页 13 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 102488590 B 13 7/7 页 14 图 10 说 明 书 附 图 CN 102488590 B 14 。