ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ МЕХАНИЗМ ПРИВОДА ИНВАЛИДНОГО КРЕСЛА-КОЛЯСКИ Российский патент 1998 года по МПК A61G5/04 

Изобретение относится к транспортным средствам для инвалидов и может быть использовано для перемещения инвалида на улице, а также в стационарных больницах и домах престарелых.

Известны исполнительные механизмы привода инвалидного кресла-коляски, состоящие из двух механизмов, включающих аккумулятор, двигатель, редуктор и пульт управления (авт. св. SU 1630822 A1, кл. A 61 G 5/04, БИ N 8, 1991).

Недостаток известного исполнительного механизма заключается в том, что он не обеспечивает безопасность инвалида во время эксплуатации кресла-коляски из-за отсутствия двух ручных механизмов для передачи мускульных усилий инвалида на колеса и из-за возможности самопроизвольного движения при отсутствии управляющего воздействия в виде мускульного усилия или сигнала управления в режиме подъема или спуска по наклонным поверхностям. Кроме того, известные исполнительные механизмы привода имеют большие массогабаритные показатели.

Цель изобретения - повышение безопасности за счет введения дополнительных двух ручных механизмов для передачи мускульных усилий на колеса и обеспечения самоторможения кресла-коляски при отсутствии управляющего воздействия в виде мускульного усилия или сигнала управления на электропривод, а также уменьшение массогабаритных показателей.

На фиг. 1 изображено кресло-коляска с исполнительными механизмами; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 3 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 4 - муфта самоторможения исполнительного механизма, поперечный разрез; на фиг. 5 - фиксаторы опорного кольца редуктора и опорного кольца муфты самоторможения.

Исполнительные механизмы привода 1 расположены соосно с ведущими колесами инвалидного кресла-коляски 2. Исполнительные механизмы представляют собой устройства, которые включают в себя электрический двигатель, редуктор и муфту самоторможения.

Электродвигатель состоит из ротора 3 с полым валом 4 и магнитопроводов статора 5.

Редуктор привода выполнен на базе волновой передачи и состоит из дискового волнообразователя 6 с полым валом, гибкого зубчатого колеса 7, жесткого зубчатого колеса 8 и зубчатой волновой муфты 9. Вал волнообразователя 6 является входным звеном редуктора, жесткое колесо 8 - выходным, гибкое колесо 7 - промежуточным звеном, а волновая зубчатая муфта 9 соединена с опорным диском 10, установленным с возможностью вращения относительно цилиндрического выступа 11 корпуса двигателя.

Муфта самоторможения состоит из двух ведущих валов 12 и 13, ведомого вала 14, тормозного опорного кольца 15 и установленных внутри его двух тормозных дисков 16. Тормозные диски 16 имеют по две диаметрально расположенные секторные прорези 17 и одну осевую прорезь 18, а валы 12, 13 и 14 выступы: ведущие валы 12 и 13 в виде вилок, а ведомый вал 14 - выступ с параллельными лысками. Внутри прорезей 17 расположены выступы ведущих валов 12 и 13, а внутри осевой прорези 18 - выступ полого ведомого вала 14. При этом вилочный выступ ведущего вала 12 имеет меньший диаметр и расположен внутри вилочного выступа ведущего вала 13.

Между параллельными лысками выходного вала 14 и параллельными поверхностями прорезей 18 в дисках 16, а также между вилками ведущих валов 12, 13 и секторными прорезями 17 в дисках 16 имеются зазоры. Наличие этих зазоров обеспечивает концентричное расположение дисков 16.

Электродвигатель, редуктор и муфта самоторможения расположены в одном корпусе 19 и соединены следующим образом: вал 4 ротора электродвигателя соединен с валом дискового волнообразователя 6; жесткое зубчатое колесо 8 - с ведущим валом муфты 12, а ведущий вал муфты 13 - с осью 20 обода 21 ручного привода. Ведомый выходной вал 14 муфты соединен с колесом 22. Ось 20 обода ручного привода проходит внутри выходного вала 14 (ведомого вала муфты, являющейся осью колеса), который в свою очередь проходит внутри вала 4 ротора электродвигателя и вала волнообразователя 6 волнового редуктора.

Опорное кольцо 15 муфты установлено на опорном диске 23 с возможностью вращения относительно цилиндрического выступа 24 корпуса 19 механизма.

Опорные диски 10 и 23 снабжены зубчатыми колесами 25 и 26 механизмов стопорения, выполненных в виде однопружинных фиксаторов 27 и 28. Фиксатор 28 установлен на оси 29 с некоторым угловым лифтом относительно фиксатора 27. Кроме того, на ось 29 установлен рычаг 30 поочередного поворота фиксаторов 27 и 28.

Рычаг 30 своим цилиндрическим пальцем взаимодействует с подпружиненным пружиной 31 поворотным плоским ступенчатым кулачком 32. Кулачок 32 соединен с фиксируемой поворотной рукояткой тяговым тросом 33. Рукоятка расположена рядом с подлокотником кресла-коляски (на фиг. 1 - 5 не показана).

Корпус 19 исполнительного механизма жестко крепится к раме кресла-коляски 2 планками и накладками, охватывающими трубы рамы кресла-коляски.

Исполнительный механизм привода инвалидной кресла-коляски работает следующим образом.

В режиме электромобиля при наличии сигала управления на электродвигатель зубчатые колеса 25 и 26 заторможены фиксаторами 27 и 28.

Ротор 3 электродвигателя вращается совместно с волнообразователем 6 волнового редуктора. Волнообразователь 6 осуществляет передеформацию гибкого колеса 7, под действием которой вращается жесткое колесо 8 с ведущим валом муфты 12 в том же направлении, что и волнообразователь 6. Вилочный выступ ведущего вала 12 муфты давит своими торцевыми поверхностями на тормозные диски, заставляя их сходиться радиально к центру, отводя тормозные фрикционные поверхности дисков 16 от опорного кольца 15. При моменте на ведущем валу 12 муфты больше момента трения между тормозными дисками 16 и опорным кольцом 15 тормозные диски 16 вращаются совместно с выходным валом 14 и колесом кресла-коляски 22.

В режиме передвижения кресла-коляски от приложенных мускульных усилий к ободу ручного привода опорный диск муфты 23 заторможен фиксатором 28.

Усилие от обода ручного привода передается на ведущий вал 13 муфты. Вилочный выступ ведущего вала 13, расположенный в секторных прорезях 17, действует аналогично выступам вала 12 в режиме электромобиля, но имеет больший диаметр, что обуславливает меньшее требуемое усилие на преодоление трения между тормозными дисками 16 и опорным кольцом 15. В результате обод ручного привода 21, его ось 20, ведущий вал 13 муфты и тормозные диски 16 вращаются совместно с выходным валом 14 и колесом кресла-коляски 22.

В режиме нахождения кресла-коляски на наклонной поверхности подъем или спуск при отсутствии управляющих воздействий в виде сигнала управления на электропривод или мускульного усилия на обод ручного привода движение кресла невозможно, так как ведущие колеса застопорены. Это обусловлено тем, что колесо жестко соединено с выходным валом 14 исполнительного механизма (ведомым валом муфты), выступ вала 14 с параллельными лысками расположен с зазором в осевых прорезях 18 торцевых дисков 16, и возникающий момент на колесах кресла-коляски передается на плоские поверхности осевой проточки. Выступы вала 14, перемещаясь в зазорах осевых прорезей 18, раздвигают тормозные диски 16, прижимая их фрикционные поверхности к внутренней поверхности опорного кольца 15, и тем самым затормаживают вал 14 и обеспечивают исключение самопроизвольного движения.

В режиме передвижения кресла-коляски с помощью обслуживающего персонала фиксаторами 27 и 28 переводятся в крайнее положение и освобождают от стопорения опорные диски 10 и 23 редуктора и муфты. В результате колеса кресла-коляски имеют свободное вращение с ведущими валами 12 и 13 муфты, тормозными дисками 16 и опорными дисками 10 и 23, так как волновой редуктор и муфта самоторможения отсоединяются от рамы кресла-коляски.

Таким образом, введение ручных механизмов и муфты самоторможения по указанной схеме позволяет увеличить безопасность инвалида во всех режимах его самостоятельного передвижения, а также исключить затраты мускульных сил и электроэнергии аккумулятора на удержание кресла-коляски на любой наклонной поверхности, в том числе на лестничных пролетах, а также при отказе электропривода или выхода из строя аккумулятора.

Реализация схемы с использованием муфты самоторможения, ротора электродвигателя с печатной обмоткой и волновой передачи, в которых объединены ротор электродвигателя с волнообразователем, а жесткое колесо - с ведущим валом муфты, позволяет создать компактную конструкцию с уменьшенными массогабаритными показателями.

Изобретение относится к транспортным средствам для перемещения инвалидов на улице, в стационарных больницах и домах престарелых. Исполнительный механизм состоит из двух электрических приводов, включающих аккумулятор, двигатель-редуктор и пульт управления. Приводы расположены соосно с ведущими колесами кресла-коляски и представляют собой устройства, включающие кроме электродвигателя и редуктора фрикционную муфту самоторможения, выполненную из двух ведущих валов, одного ведомого, тормозных дисков и опорного кольца. Электродвигатель и редуктор выполнены с центральным сквозным отверстием, при этом ось обода ручного привода проходит внутри оси колеса кресла-коляски, а ведомый вал муфты - внутри двигателя и редуктора. Имеются два ручных механизма для передачи мускульных усилий на колеса, например, с помощью ободов захвата. Опорные кольца муфты и редуктора установлены на опорах вращения и снабжены механизмами стопорения, в виде зубчатого колеса с фиксатором. Выходной вал редуктора соединен с одним ведомым валом муфты, а другой ведущий вал муфты соединен с ободом ручного привода. В результате введение ручных механизмов и муфты самоторможения по указанной схеме позволяет увеличить безопасность инвалидов во всех режимах его самостоятельного передвижения, а также исключить затраты мускульных сил, электроэнергии аккумулятора на удержание кресла-коляски на любой наклонной поверхности, в том числе на лестничных пролетах, при отказе электропровода или выхода из строя аккумулятора. Уменьшаются также массогабаритные показатели конструкции. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Исполнительный механизм привода инвалидного кресла-коляски, состоящий из двух электрических приводов, включающих аккумулятор, двигатель, редуктор и пульт управления, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен двумя ручными механизмами для передачи мускульных усилий на колеса, например с помощью ободов захвата и функциональной муфтой самоторможения, выполненной из ведущих и ведомого валов, опорного кольца и дисков, размещенных с возможностью взаимодействия с опорным кольцом и двумя ведущими валами и одним ведомым, а электродвигатель и редуктор выполнены с центральным сквозным отверстием, расположены соосно с муфтой и соединены следующим образом: ротор электродвигателя соединен с входным валом редуктора, выходной вал редуктора соединен с одним ведущим валом муфты, а другой ведущий вал муфты соединен с ободом ручного привода, ведомый вал муфты соединен с осью колеса, при этом ось обода проходит внутри оси колеса, а ведомый вал муфты - внутри двигателя и редуктора, кроме того, опорные кольца муфты и редуктора установлены на опорах вращения и снабжены механизмами стопорения, например, в виде зубчатого колеса с фиксатором. 2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что в качестве электродвигателя использован электродвигатель с дисковой печатной обмоткой ротора, а в качестве редуктора - волновая передача, при этом электродвигатель, редуктор и муфта выполнены в одном корпусе так, что ротор объединен с волнообразователем волнового редуктора, а жесткое колесо волнового редуктора объединены с одним ведущим валом муфты.