本发明涉及轮椅，尤其涉及一种适用于轮椅的换挡式助行装置、轮椅及其使用方法。
背景技术：
1、传统轮椅在应对坡路等复杂地形时大多显得力不从心；上坡时，使用者需要消耗大量体力来推动轮椅，且容易发生轮椅后溜的风险；下坡时，轮椅又容易因惯性而出现速度过快、难以控制的情况，这不仅给残疾人的出行带来了极大的不便，也增加了轮椅的安全隐患。因此，如何对传统轮椅进行改造与升级，使其更好地适应上坡、下坡等各种地形，成为当前亟待解决的问题之一。
2、公开号为cn110711085a的专利公开了一种适用于轮椅的旋钮式换挡杠杆驱动装置及轮椅。该专利通过旋钮控制杆和棘轮驱动机构，利用杠杆原理将手臂的平推力转化为棘轮的旋转力，驱动简单、省力高效；通过旋钮控制杆上的旋钮可切换旋钮控制杆驱动力的方向，从而改变棘轮的受力方向，便于操控轮椅的行进方向，并且通过弹性复位元件可使旋钮自动复位。但是，该专利仅局限于轮椅在平路地形的工作情况，没有充分考虑上坡和下坡时的工作情形，轮椅容易在上坡时发生后溜，以及下坡时速度过快难以控制，从而无法保证轮椅使用过程的安全性。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提出了一种适用于轮椅的换挡式助行装置、轮椅及其使用方法，可切换不同的行驶挡位，使轮椅可以更好地适应上坡、下坡及平路多元化工作场景，兼顾安全性与便捷性的同时，达到了省力、助行的效果。
2、本发明的技术方案是这样实现的：
3、第一方面，本发明提供了一种适用于轮椅的换挡式助行装置，包括：
4、箱体；
5、棘轮组件，位于箱体内，包括轮轴、转动齿轮、内棘轮及棘轮齿圈，轮轴水平转动设置于箱体内，其两端延伸出箱体外部用于和车轮固定连接，转动齿轮和内棘轮固定设置于轮轴上，棘轮齿圈套设转轴上，可沿轮轴平移以连接或脱离内棘轮；
6、蓄能组件，位于箱体内部远离棘轮组件的一侧，包括发条舱、扭力发条、转轴及第一齿轮组，所述发条舱固定设置于箱体内，扭力发条收容于发条舱中，转轴一端与箱体转动连接，另一端与扭力发条固定连接，第一齿轮组固定设置于转轴上；
7、释能组件，位于棘轮组件和蓄能组件之间，包括固定轴、第二齿轮组及第一弹性件，固定轴可沿其轴向方向在箱体内水平移动，第二齿轮组转动设置于固定轴上，第一弹性件水平位于固定轴的一端与箱体侧壁之间，且固定轴与第一弹性件相连接的一端还用于和轮椅的刹车线固定连接；
8、传递组件，包括第一传递齿轮和第二传递齿轮，第一传递齿轮用于建立转动齿轮和第二齿轮组之间传动连接，第二传递齿轮用于建立第二齿轮组和第一齿轮组之间传动连接；
9、驱动组件，包括挡杆、基座、第一连杆和第二连杆，基座固定设置于箱体上，挡杆的底端与基座铰连接，第一连杆和第二连杆的同一端均与挡杆的中部转动连接，第一连杆的另一端与棘轮齿圈铰连接，用于在挡杆作用下驱使棘轮齿圈沿轮轴水平移动，第二连杆的另一端与固定轴远离第一弹性件的一端铰连接，用于在挡杆作用下驱使固定轴及第二齿轮组水平移动。
10、在上述技术方案的基础上，优选的，所述第一齿轮组包括固定设置于转轴上的第一蓄能齿轮及第二蓄能齿轮，所述第二蓄能齿轮位于转轴靠近发条舱的一端；
11、第二传递齿轮的一端与箱体内壁转动连接，另一端与第一蓄能齿轮啮合连接；
12、第一传递齿轮与转动齿轮啮合连接，第一传递齿轮朝向内棘轮的一端固定设置有第三传递齿轮，第一传递齿轮和第三传递齿轮的中心轴上固定设置有与箱体两内侧壁转动连接的转动轴；
13、第二齿轮组包括顺次固定设置于固定轴上的第一释能齿轮、第二释能齿轮及第三释能齿轮，第一释能齿轮位于固定轴靠近第一弹性件的一端，第一释能齿轮用于和第一传递齿轮及第二传递齿轮啮合连接，第二释能齿轮用于和第三传递齿轮啮合连接，第三释能齿轮用于和第二蓄能齿轮啮合连接。
14、进一步，优选的，第二释能齿轮及第三释能齿轮的总长度小于第二传递齿轮到第二蓄能齿轮之间的间距，第三传递齿轮到第二蓄能齿轮之间的水平间距大于第二释能齿轮的厚度。
15、在上述技术方案的基础上，优选的，所述内棘轮包括轮套及若干均匀布置在轮套外周面的棘爪，所述轮套外表面沿其轴向方向开设有安装槽，所述棘爪的一端与安装槽长度方向一侧转动连接，棘爪与安装槽之间设置有第二弹性件，用于驱使棘爪的另一端向安装槽外侧张开，所述箱体内还固定设置有滑台，所述棘轮齿圈滑动设置于滑台上，棘轮齿圈的内壁均匀开设有若干内齿槽，所述内齿槽的轮廓与棘爪张开后的外轮廓相适配。
16、在上述技术方案的基础上，优选的，所述发条舱内周壁均匀设置有多个凹槽，所述扭力发条的卷绕中心端与转轴一端固定连接，扭力发条的卷绕外侧端与凹槽相连接。
17、在上述技术方案的基础上，优选的，所述箱体一侧内壁水平固定设置有导向套，第一弹性件位于导向套中，所述固定轴的一端插设于导向套中，导向套对应的箱体侧壁开设有供刹车线穿过的通孔，箱体另一侧内壁水平固定设置有支撑板，所述固定轴的另一端滑动设置于支撑板上，且固定轴的该端延伸出箱体外侧与第二连杆远离挡杆的一端水平铰连接。
18、在上述技术方案的基础上，优选的，所述驱动组件还包括挡位固定板，所述挡位固定板用于和轮椅主体固定连接，挡位固定板表面开设有供挡杆活动穿过的滑槽，所述滑槽的长度方向和轮轴传动方向相同，滑槽沿其长度方向顺次设置有用于和挡杆相连接第一止动槽、第二止动槽及第三止动槽，第三止动槽朝向轮轴的一侧，第一止动槽、第二止动槽及第三止动槽分别对应下坡、空挡及上坡。
19、进一步，优选的，所述箱体侧壁水平开设有条形通槽，所述条形通槽用于供第一连杆活动穿过，挡杆远离基座的一端固定设置有手柄。
20、第二方面，本发明公开了一种轮椅，包括轮椅主体及设置于轮椅主体两侧的车轮，轮椅主体上还设置有与车轮相连接的刹车装置，还包括安装在轮椅主体上的换挡式助行装置，所述轮轴的两端分别与车轮固定连接，轮椅主体的推手处还设置有手刹，所述手刹的刹车线与固定轴靠近第一弹性件的一端固定连接。
21、第三方面，本发明公开了一种轮椅的使用方法，包括步骤如下：
22、s1、当轮椅需要上坡时，拨动挡杆，使第一连杆驱使棘轮齿圈水平移动，并与内棘轮连接，车轮爬坡过程中，内棘轮和棘轮齿圈相互配合，使轮轴朝单一方向转动，轮椅只能单向运动，防止溜坡；
23、s2、当轮椅需要下坡时，拨动挡杆，使第二连杆驱使释能组件朝第一弹性件方向平移，并通过拉动手刹，使刹车线驱使固定轴压缩第一弹性件，实现转动齿轮、第一传递齿轮、第二齿轮组、第二传递齿轮及第一齿轮组之间依次啮合连接，此时扭力发条收紧，将轮轴旋转的动能转为扭力发条的势能进行储存，在能量转换过程中，降低轮椅速度；
24、s3、当轮椅到达坡底时，松开手刹，释能组件在第一弹性件的作用下回弹，此时，转动齿轮、第一传递齿轮、第二齿轮组及第一齿轮组依次啮合连接，在扭力发条的作用下，势能释放，转变为转轴的旋转动能，进而通过齿轮之间的传动将动能传递至轮轴，推动轮椅在平路上继续行驶一段距离；
25、s4、当轮椅在平路上移动时，拨动挡杆，使棘轮齿圈与内棘轮脱离连接，同时使释能组件和第二传递齿轮断开连接，则实现轮椅在不同方向推行。
26、本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
27、(1)本发明通过搭载棘轮机构，可以防止轮椅在上坡时发生溜车，兼顾安全性的同时，达到了省力便捷的效果。通过蓄能组件、释能组件及传递组件，并适时调整齿轮之间的啮合方式，可实现扭力发条在下坡时的蓄能与坡后平路的释能，不仅有利于降低轮椅在下坡时的速度，而且实现了能量的二次回收再利用，达到了省力助行的效果；采用换挡式设计，可切换不同的行驶挡位，使轮椅可以更好地适应上坡、下坡、平路等多元化工作场景，提高了轮椅的使用安全性和操作便捷性。
28、(2)换挡式助行装置在下坡时通过推动挡杆和拉紧手刹，将轮轴的旋转动能传递至第一蓄能齿轮并对扭力发条进行收紧蓄能，减缓轮椅速度以确保安全；下坡完成后，松开手刹，在第一弹性件的作用下，固定轴及第二齿轮组复位，使第二释能齿轮与第三传递齿轮啮合，扭力发条释放能量，通过齿轮传动系统驱动轮轴持续前进，实现轮椅在平路上的省力助行效果，兼顾能量的高效利用和行驶的稳定性。
29、(3)通过设置挡位固定板和滑槽，使挡杆能够在不同挡位间切换，实现轮椅在下坡、空挡及上坡状态下的不同驱动效果。
1.一种适用于轮椅的换挡式助行装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的适用于轮椅的换挡式助行装置，其特征在于：所述第一齿轮组(34)包括固定设置于转轴(33)上的第一蓄能齿轮(341)及第二蓄能齿轮(342)，所述第二蓄能齿轮(342)位于转轴(33)靠近发条舱(31)的一端；
3.如权利要求2所述的适用于轮椅的换挡式助行装置，其特征在于：第二释能齿轮(422)及第三释能齿轮(423)的总长度小于第二传递齿轮(52)到第二蓄能齿轮(342)之间的间距，第三传递齿轮(53)到第二蓄能齿轮(342)之间的水平间距大于第二释能齿轮(422)的厚度。
4.如权利要求1所述的适用于轮椅的换挡式助行装置，其特征在于：所述内棘轮(23)包括轮套(231)及若干均匀布置在轮套(231)外周面的棘爪(232)，所述轮套(231)外表面沿其轴向方向开设有安装槽(2310)，所述棘爪(232)的一端与安装槽(2310)长度方向一侧转动连接，棘爪(232)与安装槽(2310)之间设置有第二弹性件(233)，用于驱使棘爪(232)的另一端向安装槽(2310)外侧张开，所述箱体(1)内还固定设置有滑台(25)，所述棘轮齿圈(24)滑动设置于滑台(25)上，棘轮齿圈(24)的内壁均匀开设有若干内齿槽(241)，所述内齿槽(241)的轮廓与棘爪(232)张开后的外轮廓相适配。
5.如权利要求1所述的适用于轮椅的换挡式助行装置，其特征在于：所述发条舱(31)内周壁均匀设置有多个凹槽(311)，所述扭力发条(32)的卷绕中心端与转轴(33)一端固定连接，扭力发条(32)的卷绕外侧端与凹槽(311)相连接。
6.如权利要求1所述的适用于轮椅的换挡式助行装置，其特征在于：所述箱体(1)一侧内壁水平固定设置有导向套(11)，第一弹性件(43)位于导向套(11)中，所述固定轴(41)的一端插设于导向套(11)中，导向套(11)对应的箱体(1)侧壁开设有供刹车线(731)穿过的通孔(13)，箱体(1)另一侧内壁水平固定设置有支撑板(12)，所述固定轴(41)的另一端滑动设置于支撑板(12)上，且固定轴(41)的该端延伸出箱体(1)外侧与第二连杆(64)远离挡杆(61)的一端水平铰连接。
7.如权利要求6所述的适用于轮椅的换挡式助行装置，其特征在于：所述驱动组件(6)还包括挡位固定板(65)，所述挡位固定板(65)用于和轮椅主体(7)固定连接，挡位固定板(65)表面开设有供挡杆(61)活动穿过的滑槽(651)，所述滑槽(651)的长度方向和轮轴(21)传动方向相同，滑槽(651)沿其长度方向顺次设置有用于和挡杆(61)相连接第一止动槽(652)、第二止动槽(653)及第三止动槽(654)，第三止动槽(654)朝向轮轴(21)的一侧，第一止动槽(652)、第二止动槽(653)及第三止动槽(654)分别对应下坡、空挡及上坡。
8.如权利要求7所述的适用于轮椅的换挡式助行装置，其特征在于：所述箱体(1)侧壁水平开设有条形通槽(14)，所述条形通槽(14)用于供第一连杆(63)活动穿过，挡杆(61)远离基座(62)的一端固定设置有手柄(611)。
9.一种轮椅，包括轮椅主体(7)及设置于轮椅主体(7)两侧的车轮(72)，轮椅主体(7)上还设置有与车轮(72)相连接的刹车装置(71)，其特征在于，还包括安装在轮椅主体(7)上的如权利要求1至8任一项所述的适用于轮椅的换挡式助行装置，所述轮轴(21)的两端分别与车轮(72)固定连接，轮椅主体(7)的推手处还设置有手刹(73)，所述手刹(73)的刹车线(731)与固定轴(41)靠近第一弹性件(43)的一端固定连接。
10.一种如权利要求9所述的轮椅的使用方法，其特征在于，包括步骤如下：
