CN1293625A - 小脚轮 - Google Patents

Abstract

一种小脚轮,通过连杆3在安装于轮椅等的托架2支承车轮,其中,通过橡胶构件8连接上述连杆3的端部,该橡胶构件8随着连杆相对托架的回转轴进行摇动运动而产生扭转变形,而且,由衰减连杆3的摇动运动的液压缓冲器20接合连杆3和托架2。所以,可吸收振动和冲击。

Description

小脚轮

技术领域

本发明涉及一种轮椅等的小脚轮，特别是具有缓冲机构的小脚轮的改良。

技术背景

过去，作为具有缓冲机构的小脚轮，由连杆连接轮椅的车轮与本体，通过橡胶套筒在本体侧连接连杆，由负荷变动产生的车轮位移，使橡胶套筒扭转，吸收冲击，或是将上述连杆置换到液压缓冲器，使液压缓冲器具有连杆的功能和液压缓冲器的功能。

然而，在橡胶套筒的情形下，仅利用橡胶套筒的扭转易于使输入冲击后的衰减不充分，另外，在液压缓冲器的情形下，由于弹簧特性为一定，所以施加的负荷使液压缓冲器伸缩，车轮的位置变动大，路面的凹凸会导致共振现象。

本发明就是鉴于以上问题而作出的，其目的在于提供一种带缓冲机构的小脚轮，该小脚轮可与负荷变化产生的车身固有振动频率的变化相对应，另外，可使车身的姿势变化为一定。

发明的公开

为了解决上述问题，本发明的小脚轮，通过连杆将车轮支承于托架，该托架安装于轮椅等上，通过橡胶构件连接上述连杆的端部，该橡胶构件随着连杆相对托架的回转轴进行摇动运动而产生扭转变形，而且，由衰减连杆摇动运动的液压缓冲器接合连杆和托架，所以，相应于轮椅的负荷使连接车轮与托架的连杆的橡胶构件产生扭转变形，决定连杆的倾斜，另外，由液压缓冲器衰减车轮上下运动导致的连杆的摇动运动。

这样，可由橡胶套筒的扭簧特性和液压缓冲器的缓冲特性，相对行走中的振动和路面变形等带来的冲击力输入缓冲输入，而且可迅速地进行衰减。

另外，上述连杆由长度可变的连杆构成，所以，通过改变连杆的长度，即使施加在轮椅上的负荷变化，也可时常与轮椅的固有振动频率的变化相对应，抑制轮椅的振动，另外还可时常将轮椅的姿势保持为一定。

上述可变连杆由支承筒、可滑动地插入到该支承筒的可动轴、设于其上的定位孔、及调整可动轴长度位置的定位销构成。

为了将上述车轮固定在规定位置，由连接在托架与连杆之间的2根杠杆构成约束机构，其一方的杠杆在杠杆相互间的连接部侧端部具有用于约束2根杠杆相对位置的爪部，所以，可抑止车辆的摇动，例如，在对坐在轮椅上的病人进行心脏按摩时，可有效地进行。

将高粘度工作油，例如硅油，作为液压缓冲器的工作油封入，由上述硅油的压力支承施加在托架上的负荷，所以，相应于加在车身的负荷，液压缓冲器一边压缩硅油一边收缩，决定连杆的倾斜度。当在车身上施加大的负荷时，随着液压缓冲器收缩，由硅油的压缩特性使压力急速上升，抑制小脚轮陷入，可确保连杆的移动。当改变硅油的压缩比时，液压缓冲器的压力上升曲线也变化，可获得各种衰减特性。

硅油与一般的液压机器用工作油相比压缩率高，所以不需要在液压缓冲器的内部设置气室等，构造简单。由于硅油具有弹性力，所以有支承施加在车身上的负荷的功能，也可取消橡胶套筒。

上述液压缸具有缓冲器管、活塞杆、活塞、及间隙，该缓冲器管连接于上述托架或上述连杆的一方，该活塞杆连接于上述托架或上述连杆的另一方，该活塞与上述活塞杆接合并将上述缓冲器管内分成2个油室，该间隙围成在上述缓冲器管与上述活塞间并与上述2个油室连通，所以，车轮相应于从路面接受到输入使液压缓冲器进行伸缩动作，通过间隙的硅油的粘性阻力相应于动作速度急剧上升，有效地衰减连杆的摇动。

液压缓冲器由于具有支承施加在车身上的负荷的弹簧功能和使连杆的振动衰减的缓冲器功能，所以可削减小脚轮的部件数目，使其紧凑化。

由于在上述活塞形成圆筒部和圆盘部，该圆筒部嵌合安装于上述活塞杆，该圆盘部在与上述缓冲器管之间围成上述间隙，所以，不用改变活塞杆等的设计即可容易地改变活塞的大小。通过改变活塞的大小，改变充填到液压缓冲器的硅油的体积，即可改变液压缓冲器的衰减特性。

附图的简单说明

图1为示出本发明第1实施形式的侧面图。

图2为示出本发明第1实施形式的正面图。

图3为沿图1中A-A线的橡胶套筒的断面图。

图4为本发明第1实施形式的液压缓冲器的断面图。

图5为示出液压缓冲器的行程与负荷关系的特性图。

图6为示出第3实施形式的液压缓冲器的断面图。

图7为示出第4实施形式的侧面图。

图8为示出典型橡胶套筒的扭矩与扭转角的关系的特性图。

实施发明的最佳形式

下面根据附图说明本发明的实施形式。

如图1所示，小脚轮具有与轮椅等车身连接的托架2、可回转地支承于托架2的连杆3、可回转地支承于连杆3前端部的车轮4。车轮4通过图中未示出的轴承由连接于连杆3前端部的螺栓6可回转地支承。

如图2所示，托架2具有コ字形断面，由贯通其上部的螺栓5通过图中未示出的轴承连接到车身。托架2绕垂直轴(左右方向)回转，车轮4朝着前进方向。

连杆3由螺栓10支承于托架2，通过扭转橡胶套筒8，可绕水平轴(上下方向)回转。

图3示出在连杆3施加扭转弹性力的橡胶套筒8的详细情况，橡胶套筒8由外筒8a、内筒8b、及设于外筒8a与内筒8b之间的橡胶构件8c构成。

橡胶构件8c例如通过硫化连接的方式与外筒8a和内筒8b相连，插通到连杆3的回转轴的内筒8b由螺栓10连接于托架2。

随着车轮4的上下移动，连杆3倾斜，橡胶套筒8的橡胶构件8c扭转，吸收车轮4的上下移动带来的冲击。

在托架2与连杆3之间安装单杆式液压缓冲器20，缓冲器20随着连杆3的回转而进行伸缩。

如图4所示，液压缓冲器20具有缓冲器管21、活塞杆22、及活塞23，该缓冲器管21通过销25连接于托架2，该活塞杆22通过销26连接于连杆3并嵌合到缓冲器20，该活塞23连接到活塞杆22。

在缓冲器管21的开口端内面设置螺纹部21a，螺旋接合圆筒状的端部构件29，在端部构件29的内侧可滑动地嵌合活塞杆22。在端部构件29与活塞杆22之间安装密封圈，进行缓冲器管21内的密封。

活塞23将缓冲器管21内分成两个油室27、28，油室27又进一步分成油杯27a和气室27b。在缸管21与活塞23间围成连通各油室27、28的环状间隙24。活塞23的外周面相对缓冲器管21的内周面沿全周处于非接触状态。

下面说明其作用。

如上述那样，作用在轮椅等的本体的负荷变动，例如坐在轮椅上的患者体重差别和路面凹凸，使连杆3绕回转轴摇动，扭转橡胶套筒8。

在这样的场合，相对行走中的车轮4的振动输入，为了衰减轮椅的摇动运动，由橡胶套筒8和安装于托架2与连杆3之间的液压缓冲器20的伸缩作用，可吸收路面的凹凸和装载货物时的振动和冲击。

可是，加在轮椅上的负荷差别，使其各自的固有振动频率不同，只通过仅有规定弹性特性的液压缓冲器20，认为不能使衰减效果一定。

轮椅的固有频率f由下式表示。 $f=\frac{1}{2\mathrm{\Π}}\sqrt{K/M}$

其中，K为橡胶套筒8的扭簧常数，M为轮椅的重量。

因此，轮椅重量变化，使固有频率也变化，但轮椅姿势变化，使橡胶套筒8的扭转角也变化。

这是因为，如图4所示那样，通常橡胶套筒8的扭簧特性具有非线性，轮椅20的重量增加越多，扭转角越大，上下的负荷变小(弹簧常数K变小)。

因此，通过利用该特性，使得即使轮椅的重量变动，橡胶套筒8具有的扭簧特性也对应于重量的变动发生变化，弹性地支承轮椅，另外，其固有频率变化，抑制共振现象。

下面，作为本发明的第2实施形式，说明将高粘度工作油例如硅油充填到液压缓冲器20的缓冲器管21内作为工作油的实施例。

硅油为具有二甲基聚硅氧烷构造的合成油，当承受压力时，粘度急速增加，示出比有机系油高得多的压缩率。由于硅油的压缩率高，所以没有必要在液压缓冲器20的内部设置气室等，使构造简化。

随着液压缓冲器20收缩，缓冲器管21内的硅油受到压缩，其压缩量为活塞杆22侵入的体积量，缓冲器管21内的压力上升。这样，如图5中实线所示那样，液压缓冲器20在静止状态下支承的负荷相应于行程(收缩量)增大，该负荷相对行程的增加率相应于压缩比提高。

当液压缓冲器20进行收缩动作时，通过环状间隙24的硅油施加剪切和粘性阻力，液压缓冲器20的支承负荷增大到比静特性值更大的值。另一方面，当液压缓冲器20进行伸张动作时，通过环状间隙24的硅油施加剪切和粘性阻力，液压缓冲器20的支承负荷减少到比静特性值更小的值。

如上述那样构成，相应于加在车身上的负荷，液压缓冲器20一边压缩硅油一边收缩，决定连杆3的倾斜。在施加于车身的负荷大的场合，随着液压缓冲器20收缩，硅油的压力急剧上升，从而抑制小脚轮的陷入，确保连杆3的动作。

与车轮4从路面接受的输入力相应，液压缓冲器20进行伸缩动作，通过环状间隙24的硅油的粘性阻力，相应于工作速度产生，从而有效地衰减连杆3的摇动。

这样，液压缓冲器20获得支承施加于车身的负荷的弹簧功能和衰减连杆3振动的缓冲器功能，所以可取消橡胶套筒，减少小脚轮的部件个数，实现紧凑化。

作为第3实施形式，如图4所示，将端部构件29与设于缓冲器管21内面的螺纹部21a螺旋接合，所以，通过使端部构件29进退，可改变油室内的容积，在充填硅油的液压缓冲器20的场合，可根据需要改变硅油的压缩比。

下面，说明图6所示第4实施形式。与上述实施形式相同的构成部采用相同符号。

活塞34具有圆盘部31和圆筒部32，该圆盘部31与缓冲器管21的内周面相向并设有环状间隙24，该圆筒部32通过嵌合于活塞杆22的螺母33连接。

在该场合，活塞34比图4所示活塞23小型化。活塞34的体积减小时，充填于液压缓冲器20的硅油的体积增加相应的量，液压缓冲器20施加的衰减力增大。

活塞34通过圆筒部32将轴向尺寸形成为与图3所示活塞23相同，从而不改变活塞杆22等的设计，即可更换活塞34和23，可容易地改变液压缓冲器20的衰减特性。

图7示出第5实施形式，该连杆3以改变其长度为特征，由支承筒11a和可动轴11b形成，该支承筒11a通过橡胶套筒8连接于托架2的回转轴周围，该可动轴11b可沿支承筒11a内部滑动地形成。定位用销12贯通分别设于支承筒11a和可动轴11b的多个定位用孔，由该定位用销12可调节连杆3的长度。另外，可动轴11b前端的车轴25可自由回转地支承车轮4。

另外，在托架2与连杆3之间，设置将连杆3的安装角约束成规定角度的锁定机构30，在本实施形式中，2个杠杆13、14分别以一端连接于托架2和连杆3，在该2个杠杆13、14中任何一方的杠杆，于连接杠杆相互间的一侧端部设置爪部15，该爪部15限制该2个杠杆13、14形成的角度θ，并约束车轮上方的移动。

因此，采用可动轴11b，可相对支承筒11a滑动，在规定位置由贯通分别设置于支承筒11a和可动筒11b的定位孔的定位销12固定，所以，连杆3的长度可变，由此改变连杆3的扭转角度。

即，在负荷条件相同的场合，连杆3的长度越长，则橡胶套筒8的扭簧特性变得越柔软，越短则弹簧特性变得越硬。

因此，通过改变连杆3的长度，可改变扭簧特性，通过组合橡胶套筒8的扭簧特性和连杆3的长度，可以更良好的精度将轮椅等的固有振动频率保持为一定。

另外，当负荷变化时，轮椅的姿势高度产生变化，但通过调整连杆3的长度，也可将轮椅的姿势保持为一定。

即，如图8所示，通常车轮4的回转通过轮椅负荷的增加使橡胶套筒8扭转，移动到点25′的位置。然而，相应于移动的负荷，使连杆3伸张到点26的位置，通过组合橡胶套筒8的扭簧特性和连杆3的长度，可使车轮4的位置位于回转轴与高度方向相同的点26′的位置。

因此，通过使轮椅的姿势为一定，可使重心位置为一定，确保一定的行程量，保持行走稳定性和舒适性。

另外，在托架2与连杆3之间设置锁定机构30。在通常状态下，杠杆13、14形成く字，车轮4的移动通过2个杠杆13、14形成的角度θ变化而进行。为了将车轮4固定于规定位置，使角度θ为180度以上，通过使设于一方的杠杆14的爪部15与另一方的杠杆13接触而固定角度θ，将车轮4约束在规定位置。通过具有这样的构成，可约束车轮4的位移，可在对坐在轮椅上的病人进行心脏按摩时等防止摇动。产业上利用的可能性

如上述那样，本发明的具有缓冲机构的小脚轮由于可相对路面凹凸和装载货物时的冲击等吸收振动和冲击，所以对病人用轮椅和运送货物用台车有用。

Claims (11)

1．一种小脚轮，通过连杆在安装于轮椅等的托架支承车轮，其特征在于：通过橡胶构件连接上述连杆的端部，该橡胶构件随着连杆相对托架的回转轴进行摇动运动而产生扭转变形，而且，由衰减连杆摇动运动的液压缓冲器接合连杆和托架。

2．如权利要求1所述的小脚轮，其特征在于：上述连杆由长度可变的连杆构成。

3．如权利要求2所述的小脚轮，其特征在于：上述可变连杆具有支承筒、可滑动地插入到该支承筒的可动轴、设于其上的定位孔、及调整可动轴长度位置的定位销。

4．如权利要求1所述的小脚轮，其特征在于：具有约束机构，该约束机构为了将上述车轮固定在规定位置，由连接在托架与连杆之间的2根杠杆构成，一方的杠杆在杠杆相互间的连接部侧端部具有用于约束2根杠杆相对位置的爪部。

5．如权利要求1所述的小脚轮，其特征在于：上述液压缓冲器将高粘度工作油作为工作油封入，由上述高粘度工作油的压力支承加在托架上的负荷。

6．如权利要求5所述的小脚轮，其特征在于：上述高粘度工作油为硅油。

7．如权利要求5所述的小脚轮，其特征在于：上述液压缸具有缓冲器管、活塞杆、活塞、及间隙，该缓冲器管连接于上述托架或上述连杆的一方，该活塞杆连接于上述托架或上述连杆的另一方，该活塞与上述活塞杆接合并将上述缓冲器管内分成2个油室，该间隙围成在上述缓冲器管与上述活塞间并与上述2个油室连通。

8．如权利要求7所述的小脚轮，其特征在于：在上述活塞形成圆筒部和圆盘部，该圆筒部嵌合安装于上述活塞杆，该圆盘部在与上述缓冲器管之间围成上述间隙。

9．一种小脚轮，通过连杆在安装于轮椅等的托架支承车轮，其特征在于：具有伴随着上述连杆的回转进行伸缩作动的液压缓冲器，在上述液压缓冲器中封入高粘度工作油作为工作油，由上述高粘度工作油的压力支承施加在托架上的负荷。

10．如权利要求9所述的小脚轮，其特征在于：上述高粘度工作油为硅油。

11．如权利要求5或9所述的小脚轮，其特征在于：上述高粘度工作油的压缩比可变。

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