本发明涉及轮椅技术领域，具体涉及一种可调式电动爬梯轮椅。
背景技术：
轮椅是医学上康复的重要工具，它不仅是肢体伤残者或行动不便人士的代步工具，更重要的是能让上述患者借助于轮椅进行身体锻炼和参与社会活动。普通轮椅一般由轮椅架、车轮、刹车装置及座靠四部分组成。手摇轮椅在普通轮椅基础上，增加手摇装置；电动轮椅在普通轮椅基础上，增加电子助力系统，减轻了使用者的体力消耗；智能轮椅在电动轮椅的基础上，增加了定位移动、站立移动、遥控移动以及与互联网相关的功能，用于辅助进行社会活动。
随着我国人口的急剧增加、社会老年化的现象越老越严重，对轮椅的需求也越来越普遍。现有技术在平地或者坡度较小的情况下使用的轮椅技术已经很成熟，可是在楼梯情况下，例如：目前一些老旧的多层建筑仍未安装电梯，一些公共场所没有专门设置残疾人通道、只设置了供行人使用的楼梯，因此，目前针对轮椅技术的要求越来越高，尤其是用于爬楼梯的轮椅。
现有技术针对爬楼梯功能的轮椅，主要分为三大类，即：腿足式、行星轮式以及履带式；腿足式轮椅结构复杂、造价成本高，无法进行市场运用；单一的行星轮式轮椅运动起伏大、容易产生较大颠簸，稳定性差；履带式轮椅体积大、重量大，易损坏路面或楼梯，运动过程阻力矩较大，换向过程实现困难，造价成本高。可见，电动爬楼轮椅车虽然是广大残疾人和腿脚不便的老年人以及偏瘫病人所需要的，但是众多条件的约束导致爬楼梯轮椅难以普遍推广。因此，目前亟需设计一种高稳定性、高舒适性、切换快速准确、低成本、低重量的爬梯轮椅，从而满足肢体伤残者或行动不便人士的日常活动需求。
技术实现要素：
针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种可调式电动爬梯轮椅，该电动爬梯轮椅操作简单、重量轻、稳定性高，不会对楼梯或地面造成损伤，同时该电动爬梯时轮椅运动爬梯时整体平稳、不会产生较大颠簸，弹性幅度更大、乘坐感舒适。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种可调式电动爬梯轮椅，其特征在于：
包括座椅主体框架、主动轮结构、辅助轮结构以及驱动控制组件；所述主动轮结构分别固定安装所述座椅主体框架下端的两侧，所述辅助轮结构安装在所述座椅主体框架前端的两侧；
所述主动轮结构包括驱动电机、伸缩组件、变速箱组件、滑套组件、内轮盘以及外轮圈；
所述驱动电机固定安装在所述座椅主体框架下侧、其输出端与伸缩组件固定连接，所述伸缩组件包括伸缩杆、电动环形滑套、驱动齿轮、定位齿杆以及定位齿轮，所述伸缩杆包括细杆与粗杆，所述细杆一端与所述驱动电机输出端固定连接，所述细杆另一端与所述粗杆滑动连接且所述粗杆靠近所述细杆的一端端部固定连接一电动环形滑套，所述电动环形滑套套接在所述细杆外壁且与所述细杆外壁滑动连接，所述粗杆远离所述细杆的一端端部固定套接定位齿轮，所述定位齿轮靠近所述细杆一侧、所述粗杆表面设置光滑段，所述光滑段远离所述定位齿轮一侧、所述粗杆外壁依次套接定位齿杆与驱动齿轮，所述定位齿杆靠近所述光滑段、且所述定位齿杆通过轴承与所述粗杆套接（即定位齿杆与粗杆之间能发生相对转动）、所述驱动齿轮与所述粗杆固定套接；
所述内轮盘、滑套组件、外轮圈组成所述主动轮结构的主体框架，所述滑套组件包括固定套以及滑动套，所述固定套均匀设置在所述内轮盘外壁且与所述内轮盘固定连接，所述固定套远离所述内轮盘的一端与所述滑动套滑动连接，所述滑动套远离所述固定套的一端与所述外轮圈内壁固定连接，所述外轮圈为弧形轮圈、且若干外轮圈组成一个完整的圆形轮圈，外轮圈的数量与所述滑套组件一致；所述内轮盘中心位置相对于所述定位齿轮设置一齿轮孔，所述定位齿轮初始位置卡接在所述齿轮孔内，确保驱动电机转动带动伸缩杆转动、从而带动内轮盘以及外轮圈转动；
所述固定套内侧（即与所述定位齿杆同侧）固定设置变速箱组件，所述变速箱组件包括变速齿轮副、齿条以及推杆，所述变速齿轮副一端与所述定位齿杆远离所述粗杆的一端啮合（初始状态时）、另一端与所述齿条啮合，所述齿条与所述固定套内侧滑动连接，所述齿条远离所述内轮盘的一端固定设置一推杆，所述推杆远离所述齿条的一端与所述外轮圈内壁固定连接、且所述推杆外壁与所述滑动套内侧固定连接，通过推杆的运动带动滑动套相对于固定套的滑动。
作进一步优化，所述座椅主体框架由若干支撑杆组成，包括座椅框架本体、轮椅扶手、轮椅推动把手以及腿部放置板。
作进一步优化，所述轮椅扶手与轮椅推动把手上设置手动控制开关，所述手动控制开关与所述驱动控制组件电性连接。
作进一步优化，所述辅助轮结构为行星轮结构，包括轮架与滚轮，所述滚轮沿圆周均匀安装在所述轮架上，所述轮架通过轴承与所述座椅主体框架前端固定连接。
作进一步优化，所述辅助轮结构前端设置红外线传感器，所述红外线传感器与所述驱动控制组件电性连接。
作进一步优化，所述驱动控制组件包括电池与控制器组件，所述电池与控制器组件固定安装在所述座椅主体框架的背部，且所述驱动电机与所述电池与控制器组件电性连接。
作进一步优化，所述驱动电机输出端设置轴承与轴承座组件，保证驱动电机输出平稳、不会出现轴向跳动。
作进一步优化，所述驱动电机与所述内轮盘之间设置保护壳体，所述伸缩组件位于所述保护壳体内，避免外界杂质（如石头、生活垃圾）卡入伸缩组件中、导致整个运行机构卡滞。
作进一步优化，所述驱动电机输出端与所述细杆通过联轴器固定连接。
作进一步优化，所述电动环形滑套内壁均匀设置若干卡齿，所述细杆外壁对应所述卡齿设置若干滑槽、所述滑槽为沿细杆轴线方向的通槽，所述卡齿卡接在所述滑槽内，确保电动环形滑套与细杆滑动连接的同时跟随细杆一同转动、即电动环形滑套与细杆的相对运动仅为沿细杆轴线方向的平移。
优选的，所述滑槽为梯形结构、且所述梯形结构的短边靠近所述细杆外壁。
作进一步优化，所述电动环形滑套与所述驱动控制组件电性连接。
作进一步优化，所述驱动齿轮、定位齿杆以及定位齿轮的厚度均一致，所述光滑段的长度与所述定位齿轮的厚度一致。
作进一步优化，所述滑套组件为5～8个。
作进一步优化，所述固定套与滑动套均为“凹”字形结构。
作进一步优化，所述变速箱组件还包括变速箱壳体，用于保护变速齿轮副与齿条、避免卡齿。
作进一步优化，所述推杆、所述滑动套通过固定板及螺钉组件与所述外轮圈固定连接。
本发明具有如下技术效果：
本发明装置通过驱动电机与伸缩杆之间的转动以及定位齿轮与内轮盘之间的啮合，实现主动轮结构的转动、从而实现整个轮椅的前进后退，在此过程中，定位齿杆与变速箱组件啮合且定位齿杆与伸缩杆之间通过轴承套接（且驱动齿轮未与变速箱组件啮合、其独自转动），因此伸缩杆转动不会导致定位齿杆转动、进而不会产生变速箱组件运动、滑套组件不发生变化，主动轮结构始终保持完整的圆形；当电动环形滑套通电时、其推动伸缩杆伸长，此时驱动齿轮与变速箱组件啮合、光滑段位于内轮盘的齿轮孔中，因此，驱动电机转动不会导致内轮盘转动、其转动导致变速箱组件转动（保证主动轮结构伸缩与前进的过程独立、不会互相影响），从而导致推杆与滑动套运动、外轮圈外扩，进而增大主动轮结构的半径，实现平稳爬梯。
本发明结构能根据平地状态与爬梯状态进行不同的切换，从而保证平地与爬梯时均能平稳、有效的前进，安全性好、舒适性高；同时，本发明结构简单、重量轻，不会对地面造成严重损伤，爬梯过程中稳定性好，适用与各种路况下的肢体伤残者或行动不便人士的代步，实用性强。
附图说明
图1为本发明实施例中电动爬梯轮椅的整体结构示意图。
图2为本发明实施例中电动爬梯轮椅的侧视图。
图3为本发明实施例中电动爬梯轮椅的仰视图。
图4为本发明实施例中电动爬梯轮椅的主动轮结构的结构示意图。
图5为图4的a-a向剖视图。
图6为图4的b向视图。
图7为本发明实施例中电动爬梯轮椅的滑套组件伸缩后的展开图。
图8为本发明实施例中电动爬梯轮椅的伸缩组件的剖视图。
图9为图8的c-c向剖视图。
其中，1、座椅主体框架；11、座椅框架本体；12、轮椅扶手；13、轮椅推动把手；14、腿部放置板；2、主动轮结构；21、驱动电机；211、轴承与轴承座组件；22、伸缩组件；221伸缩杆；2210、光滑段；2211、细杆；22110、滑槽；2212、粗杆；222、电动环形滑套；2221、卡齿；223、驱动齿轮；224、定位齿杆；2241、轴承；225、定位齿轮；220、保护壳体；23、变速箱组件；231、变速齿轮副；232、齿条；233、推杆；230、变速箱壳体；24、滑套组件；241、固定套；242、滑动套；25、内轮盘；251、齿轮孔；26、外轮圈；260、固定板及螺钉组件；3、辅助轮结构；31、轮架；32、滚轮；4、驱动控制组件。
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。
实施例：
如图1～9所示，一种可调式电动爬梯轮椅，其特征在于：
包括座椅主体框架1、主动轮结构2、辅助轮结构3以及驱动控制组件4；主动轮结构2分别固定安装座椅主体框架1下端的两侧，辅助轮结构3安装在座椅主体框架1前端的两侧；座椅主体框架1由若干支撑杆组成，包括座椅框架本体11、轮椅扶手12、轮椅推动把手13以及腿部放置板14。轮椅扶手12与轮椅推动把手13上设置手动控制开关，手动控制开关与驱动控制组件4电性连接。
主动轮结构2包括驱动电机21、伸缩组件22、变速箱组件23、滑套组件24、内轮盘25以及外轮圈26；
驱动电机21固定安装在座椅主体框架1下侧、其输出端与伸缩组件22固定连接，驱动电机21输出端设置轴承与轴承座组件211，保证驱动电机21输出平稳、不会出现轴向跳动。伸缩组件22包括伸缩杆221、电动环形滑套222、驱动齿轮223、定位齿杆224以及定位齿轮225，伸缩杆221包括细杆2211与粗杆2212，细杆2211一端通过联轴器与驱动电机21输出端固定连接，细杆2211另一端与粗杆2212滑动连接且粗杆2212靠近细杆2211的一端端部固定连接一电动环形滑套222，电动环形滑套222套接在细杆2211外壁且与细杆2211外壁滑动连接，电动环形滑套222内壁均匀设置若干卡齿2221，细杆2211外壁对应卡齿2221设置若干滑槽22110、滑槽22110为沿细杆2211轴线方向的通槽，卡齿2221卡接在滑槽22110内，确保电动环形滑套222与细杆2211滑动连接的同时跟随细杆2211一同转动、即电动环形滑套222与细杆2211的相对运动仅为沿细杆2211轴线方向的平移；优选的，滑槽22110为梯形结构、且梯形结构的短边靠近细杆2211外壁；电动环形滑套222与驱动控制组件4电性连接。粗杆2212远离细杆2211的一端端部固定套接定位齿轮225，定位齿轮225靠近细杆2211一侧、粗杆2212表面设置光滑段2210，光滑段2210远离定位齿轮225一侧、粗杆2212外壁依次套接定位齿杆224与驱动齿轮223，定位齿杆224靠近光滑段2210、且定位齿杆224通过轴承2241与粗杆2212套接（即定位齿杆224与粗杆2212之间能发生相对转动）、驱动齿轮223与粗杆2212固定套接；驱动齿轮223、定位齿杆224以及定位齿轮225的厚度均一致，光滑段2210的长度与定位齿轮225的厚度一致。
内轮盘25、滑套组件24、外轮圈26组成主动轮结构2的主体框架，滑套组件24为5～8个、优选为6个，此时，定位齿杆也为“*”字形齿杆（参见图5）。滑套组件24包括固定套241以及滑动套242，固定套241与滑动套242均为“凹”字形结构。固定套241均匀设置在内轮盘25外壁且与内轮盘25固定连接，固定套241远离内轮盘25的一端与滑动套242滑动连接，滑动套242远离固定套241的一端与外轮圈26内壁固定连接，外轮圈26为弧形轮圈、且若干外轮圈26组成一个完整的圆形轮圈，外轮圈26的数量与滑套组件24一致；内轮盘25中心位置相对于定位齿轮225设置一齿轮孔251，定位齿轮225初始位置卡接在齿轮孔251内，确保驱动电机21转动带动伸缩杆221转动、从而带动内轮盘25以及外轮圈26转动；
固定套241内侧（即与定位齿杆224同侧）固定设置变速箱组件23，变速箱组件23包括变速齿轮副231、齿条232以及推杆233，变速齿轮副231一端与定位齿杆224远离粗杆2212的一端啮合（初始状态时）、另一端与齿条232啮合，齿条232与固定套241内侧滑动连接，齿条232远离内轮盘25的一端固定设置一推杆233，推杆233远离齿条232的一端与外轮圈26内壁固定连接、且推杆233外壁与滑动套242内侧固定连接，通过推杆233的运动带动滑动套242相对于固定套241的滑动。变速箱组件23还包括变速箱壳体230，用于保护变速齿轮副231与齿条232、避免卡齿。推杆233、滑动套242通过固定板及螺钉组件260与外轮圈26固定连接。
驱动电机21与内轮盘25之间设置保护壳体220，伸缩组件22位于保护壳体220内，避免外界杂质（如石头、生活垃圾）卡入伸缩组件22中、导致整个运行机构卡滞。
辅助轮结构3为行星轮结构，包括轮架31与滚轮32，滚轮32沿圆周均匀安装在轮架31上，轮架31通过轴承（采用本领域常规轮胎用轴承，本发明不做过多论述）与座椅主体框架1前端固定连接；辅助轮结构3前端设置红外线传感器（采用本领域常规红外线传感器，用于识别前方是平路还是楼梯，本发明不做过多论述），红外线传感器与驱动控制组件4电性连接。
驱动控制组件4包括电池与控制器组件，电池与控制器组件固定安装在座椅主体框架1的背部，且驱动电机21与电池与控制器组件电性连接。
工作原理：
工作时，驱动控制组件4控制驱动电机21转动，驱动电机21带动伸缩杆221转动，此时，电动环形滑套222、驱动齿轮223以及定位齿轮225跟随伸缩杆221一同转动，定位齿杆224由于是通过轴承2241与伸缩杆221套接，因此定位齿杆224不转动，变速箱组件23不产生运动、滑套组件24不产生变化，外轮圈26相互连接成一个完整的圆形（如图6所示）；驱动齿轮223在保护壳体220内转动且不与保护壳体220内壁接触，定位齿轮225转动带动内轮盘25转动，进而带动整个主动轮结构2转动，实现轮椅在平地上的前进、后退。
当红外线传感器检测到前方是楼梯时，驱动控制组件4首先中止驱动电机21的运行，然后控制电动环形滑套222相对于细杆2211滑动，从而带动粗杆2212相对于细杆2211滑动，光滑段2210卡入内轮盘25的齿轮孔251中、驱动齿轮223与变速齿轮副231啮合，恢复驱动电机21运转，驱动电机21转动带动伸缩杆221转动，此时，电动环形滑套222、驱动齿轮223以及定位齿轮225跟随伸缩杆221一同转动，驱动齿轮223转动带动变速齿轮副231转动，从而带动齿条232滑动、齿条232滑动带动推杆233移动，进而带动滑动套242相对于固定套241滑动，此时，外轮圈26展开（如图7所示）、主动轮结构2直径扩大；同时由于此时光滑段2210卡入齿轮孔251、因此伸缩杆221转动时主动轮结构2不会前行。然后驱动控制组件4控制驱动电机21中止运行、电动环形滑套222滑动回初始位置，定位齿杆224重新与变速齿轮副231啮合、定位齿轮225重新与齿轮孔251啮合，再停止电动环形滑套222滑动、驱动电机21转动，主动轮结构2推动轮椅前行。
在主动轮结构2对轮椅的推动下，辅助轮结构3的滚轮32交替与阶梯接触实现爬上台阶，此时由于主动轮结构2的直径增大、提高重心，同时扩大后的外轮圈26边缘卡在楼梯台阶上提供抬升力，使轮椅整体平稳爬升上台阶，实现轮椅的爬梯功能。
完成爬梯后，如上所述中止驱动电机21转动，启动电动环形滑套222滑动，然后启动驱动电机21反转，滑套组件24收缩，外轮圈26恢复为一个完整的圆形轮圈（如图6所示），然后电动环形滑套222回到初始位置，驱动电机21驱动继续前行。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
1.一种可调式电动爬梯轮椅，其特征在于：
包括座椅主体框架（1）、主动轮结构（2）、辅助轮结构（3）以及驱动控制组件（4）；所述主动轮结构（2）分别固定安装所述座椅主体框架（1）下端的两侧，所述辅助轮结构（3）安装在所述座椅主体框架（1）前端的两侧；
所述主动轮结构（2）包括驱动电机（21）、伸缩组件（22）、变速箱组件（23）、滑套组件（24）、内轮盘（25）以及外轮圈（26）；
所述驱动电机（21）固定安装在所述座椅主体框架（1）下侧、其输出端与伸缩组件（22）固定连接，所述伸缩组件（22）包括伸缩杆（221）、电动环形滑套（222）、驱动齿轮（223）、定位齿杆（224）以及定位齿轮（225），所述伸缩杆（221）包括细杆（2211）与粗杆（2212），所述细杆（2211）一端与所述驱动电机（21）输出端固定连接，所述细杆（2211）另一端与所述粗杆（2212）滑动连接且所述粗杆（2212）靠近所述细杆（2211）的一端端部固定连接一电动环形滑套（222），所述电动环形滑套（222）套接在所述细杆（2211）外壁且与所述细杆（2211）外壁滑动连接，所述粗杆（2212）远离所述细杆（2211）的一端端部固定套接定位齿轮（225），所述定位齿轮（225）靠近所述细杆（2211）一侧、所述粗杆（2212）表面设置光滑段（2210），所述光滑段（2210）远离所述定位齿轮（225）一侧、所述粗杆（2212）外壁依次套接定位齿杆（224）与驱动齿轮（223），所述定位齿杆（224）靠近所述光滑段（2210）、且所述定位齿杆（224）通过轴承（2241）与所述粗杆（2212）套接、所述驱动齿轮（223）与所述粗杆（2212）固定套接；
所述内轮盘（25）、滑套组件（24）、外轮圈（26）组成所述主动轮结构（2）的主体框架，所述滑套组件（24）包括固定套（241）以及滑动套（242），所述固定套（241）均匀设置在所述内轮盘（25）外壁且与所述内轮盘（25）固定连接，所述固定套（241）远离所述内轮盘（25）的一端与所述滑动套（242）滑动连接，所述滑动套（242）远离所述固定套（241）的一端与所述外轮圈（26）内壁固定连接，所述外轮圈（26）为弧形轮圈、且若干外轮圈（26）组成一个完整的圆形轮圈，外轮圈（26）的数量与所述滑套组件（24）一致；所述内轮盘（25）中心位置相对于所述定位齿轮（225）设置一齿轮孔（251），所述定位齿轮（225）初始位置卡接在所述齿轮孔（251）内；
所述固定套（241）内侧固定设置变速箱组件（23），所述变速箱组件（23）包括变速齿轮副（231）、齿条（232）以及推杆（233），所述变速齿轮副（231）一端与所述定位齿杆（224）远离所述粗杆（2212）的一端啮合、另一端与所述齿条（232）啮合，所述齿条（232）与所述固定套（241）内侧滑动连接，所述齿条（232）远离所述内轮盘（25）的一端固定设置一推杆（233），所述推杆（233）远离所述齿条（232）的一端与所述外轮圈（26）内壁固定连接、且所述推杆（233）外壁与所述滑动套（242）内侧固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种可调式电动爬梯轮椅，其特征在于：所述座椅主体框架（1）由若干支撑杆组成，包括座椅框架本体（11）、轮椅扶手（12）、轮椅推动把手（13）以及腿部放置板（14）。
3.根据权利要求2所述的一种可调式电动爬梯轮椅，其特征在于：所述轮椅扶手（12）与轮椅推动把手（13）上设置手动控制开关，所述手动控制开关可与所述驱动控制组件（4）电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种可调式电动爬梯轮椅，其特征在于：所述辅助轮结构（3）为行星轮结构，包括轮架（31）与滚轮（32），所述滚轮（32）沿圆周均匀安装在所述轮架（31）上，所述轮架（31）可通过轴承与所述座椅主体框架（1）前端固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种可调式电动爬梯轮椅，其特征在于：所述驱动控制组件（4）包括电池与控制器组件，所述电池与控制器组件固定安装在所述座椅主体框架（1）的背部，且所述驱动电机（21）与所述电池与控制器组件电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种可调式电动爬梯轮椅，其特征在于：所述驱动电机（21）输出端与所述细杆（2211）可通过联轴器固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种可调式电动爬梯轮椅，其特征在于：所述电动环形滑套（222）内壁均匀设置若干卡齿（2221），所述细杆（2211）外壁对应所述卡齿（2221）设置若干滑槽（22110）、所述滑槽（22110）为沿细杆（2211）轴线方向的通槽，所述卡齿（2221）卡接在所述滑槽（22110）内。
8.根据权利要求1所述的一种可调式电动爬梯轮椅，其特征在于：所述电动环形滑套（222）与所述驱动控制组件94电性连接。
9.根据权利要求1所述的一种可调式电动爬梯轮椅，其特征在于：所述变速箱组件（23）还包括变速箱壳体（230）。
10.根据权利要求1所述的一种可调式电动爬梯轮椅，其特征在于：所述推杆（233）、所述滑动套（242）可通过固定板及螺钉组件（260）与所述外轮圈（26）固定连接。
技术总结