一种基于凸轮连杆的马桶助力装置的制作方法

2021-01-15 11:01:27|

282|

起点商标网

本发明涉及马桶辅助装置技术领域，具体涉及一种基于凸轮连杆的马桶助力装置。

背景技术：

伴随时代的发展与进步，医疗水平不断改善，相对低的死亡率高出生率成为时代的主流，而随着老年人口数量逐年增加，人口老龄化越来越高且速度越来越快。据2010年全国第六次人口普查数据结果显示，截止2010年，中国60岁以上人口已达1.76亿，占总人口的13.26％，65岁以上人口达1.18亿，占总人口的比重超过8％。预测老年人口在2050年达到峰值，约为4.9亿，老龄化水平也达到峰值，约为29％，80岁以上老年人口将超过一亿，占老年人口的比重将达到26％。2050年——2100年，80岁以上老年人口占老年人口的比重将稳定在20％到30％之间。

相对应的人口老龄化带来一系列社会问题，主要表现在老年人数量上升对生活服务设施产生更多的需求。老年人骨骼的老化导致各个关节活动范围和角度都有限，灵活度下降、智能下降，记忆减退，并且各个器官都在全面衰退。由于老年多发的椎间盘突出、腰椎病，关节炎等骨关节病以及高血压等心脑血管疾病，常人眼中非常简单的上厕所对于他们来说可能是一种麻烦甚至危险。

老年人在如厕过程中存在不易起蹲、如厕不适和易摔倒等问题，然而目前国内市场面对老年人的产品为数不多，并且适应性差，满足不了老年人这方面的需求。我国老年人如厕辅助设施产品目前还处于刚刚起步阶段，如厕设施中便携式坐便椅处于前列。它能解决一部分问题，但也存在致命的缺点，即不易清洗。老年人如厕助力产品因其对卫浴条件环境要求较高，所以市场占有率相对较低。

从现有产品来看，老年人如厕辅助设施功能单一，存在使用不便、形式简陋、人机不舒适等问题。国外对于马桶助力装置的研究较为丰富，且起步早，最早可追溯到1956年。最初由直上直下一个自由度，到现在空间上下、角度两个自由度甚至更多自由度的发展，实现的结构有很多，主流的实现方式基本通过液压杆和连杆搭配的方式进行，并且也没有实现智能化，还有待优化设计及创新。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能实现智能化的马桶助力装置。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种基于凸轮连杆的马桶助力装置，包括马桶圈、语音识别模块、单片机、电机、马桶座和两个凸轮连杆。

所述语音识别模块、单片机和两个电机均固定在墙壁上，两个电机间隔分布在同一水平面上。

每个所述电机均连接有竖直的蜗杆，每个蜗杆均啮合有轴向水平的蜗轮。

所述凸轮连杆包括驱动杆、连杆ⅸ、连杆ⅴ、连杆ⅵ、连杆ⅶ、连杆ⅷ、连杆ⅱ、连杆ⅳ、连杆ⅲ、连杆ⅰ、凸轮、固定装置和滚子。

所述驱动杆的两端记为a端和b端，连杆ⅸ的两端记为c端和d端，连杆ⅴ的两端记为e端和f端，连杆ⅵ的两端记为g端和h端，连杆ⅶ的两端记为j端和k端，连杆ⅷ的两端记为l端和m端，连杆ⅱ的两端记为n端和p端，连杆ⅳ的两端记为q端和r端，连杆ⅲ的两端记为s端和t端，连杆ⅰ的两端记为u端和w端。

每个所述蜗轮均与驱动杆的a端连接，驱动杆的b端与连杆ⅶ的j端通过转动副连接。

每个所述蜗轮的下方均设置有凸轮，凸轮通过固定装置固定在墙壁上。

所述凸轮上设置有贯穿其板面的v形槽，v形槽的两个顶点分别记为a点和b点，最低点记为c点，a点靠近固定装置。

所述v形槽穿设有滚子，滚子连接在连杆ⅶ的中段上。

所述连杆ⅸ的c端和连杆ⅷ的l端通过转动副连接在固定装置上，连杆ⅸ的d端、连杆ⅴ的e端和连杆ⅵ的g端通过转动副连接，连杆ⅴ的f端、连杆ⅶ的k端、连杆ⅱ的n端和连杆ⅳ的q端通过转动副连接，连杆ⅷ的m端、连杆ⅳ的r端和连杆ⅲ的s端通过转动副连接，连杆ⅵ的h端、连杆ⅱ的p端和连杆ⅰ的u端通过转动副连接，连杆ⅲ的t端和连杆ⅰ的w端通过转动副连接。

所述连杆ⅰ固定在马桶圈的侧边缘，两个凸轮连杆上的连杆ⅰ相互平行。

所述马桶座设置在墙壁、马桶圈和两个凸轮连杆围成的空腔内，马桶座靠近墙壁的一端记为马桶座的后端，马桶座远离墙壁的一端记为马桶座的前端。所述马桶座上设置有水箱，水箱靠近马桶座的后端。

初始状态时，所述滚子位于v形槽的c点处，马桶圈扣合在马桶座上，连杆ⅰ的u端靠近马桶座的后端，连杆ⅰ的w端靠近马桶座的前端。

使用时，使用者向所述语音识别模块输入倾斜马桶圈的语音，语音识别模块将信号传递给单片机，单片机控制电机带动驱动杆的b端向上转动，滚子从v形槽的c点滑动至b点，连杆ⅴ、连杆ⅵ和连杆ⅱ形成的三角机构在连杆ⅶk端的推动下向上运动，连杆ⅰ的u端被顶起，从而马桶圈被倾斜的支撑在马桶座的前端。使用者的臀部靠在所述马桶圈上并发出放平马桶圈的语音，电机带动滚子从v形槽的b点返回至c点，马桶圈扣合在马桶座上供使用者方便。方便结束后，使用者再次输入倾斜所述马桶圈的语音，马桶圈再次在马桶座的前端倾斜，便于使用者起身。

需要进行清洗时，使用者先将装置调整到初始状态，再关闭电机并锁死，使用者将马桶圈靠近马桶座前端的一侧向上掀起，连杆ⅷ、连杆ⅳ和连杆ⅲ均向上转动，连杆ⅳ的q端推动连杆ⅶ的k端向墙壁靠近，滚子在连杆ⅶ的推动下从v形槽的c点向a点滑动，当滚子到达a点时，停止掀动马桶圈，竖立的马桶圈停靠在水箱上，使用者对马桶座以及马桶圈进行清洗。清洗完毕后，再手动将马桶圈恢复至初始状态。

进一步，所述电机为带减速器的步进电机。

进一步，所述蜗轮与驱动杆的a端采用键槽连接，当电机锁死时，驱动杆在键槽的作用下被锁死。

本发明的有益效果在于：

1.经过大量对使用者在坐立时臀部的运动曲线的拟合，所形成的助力式马桶圈的运动轨迹完全符合使用者在使用时臀部的运动轨迹，为使用者在坐立时提供更好的使用体验；

2.本发明可以通过语音控制助力式马桶圈的使用，大大减少了使用者的学习成本，使老人也能在没有监护人的帮助下单独如厕；

3.在需要清洗马桶时，本发明在电机锁死时可将助力式马桶盖手动立起靠近马桶水箱，方便清洗；

4.本发明为左右对称的一对助力机构，并且含有左右两个电机，在使用者坐立时提供足够的助力，解决使用者因腿部肌肉力度不足造成不变的问题；

5.本发明只需要安装在马桶背后的墙壁上，充分利用了墙壁上的空间，从而减少了本发明所占用的空间。

附图说明

图1为马桶圈在马桶座前端倾斜时的示意图；

图2为图1的右视图；

图3为马桶圈扣合在马桶座上的示意图；

图4为图3的右视图；

图5为马桶圈倚靠在水箱上的示意图；

图6为图5的右视图；

图7为凸轮的示意图。

图中：驱动杆1、连杆ⅸ2、连杆ⅴ3、连杆ⅵ4、连杆ⅶ5、连杆ⅷ6、连杆ⅱ7、连杆ⅳ8、连杆ⅲ9、连杆ⅰ10、马桶圈11、语音识别模块12、单片机13、电机14、墙壁15、蜗杆16、蜗轮17、凸轮18、v形槽1801、马桶座19、固定装置20、键槽21、滚子22和水箱23。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

本实施例公开了一种基于凸轮连杆的马桶助力装置，包括马桶圈11、语音识别模块12、单片机13、电机14、马桶座19和两个凸轮连杆。

所述语音识别模块12、单片机13和两个电机14均固定在墙壁15上，两个电机14间隔分布在同一水平面上。所述电机14为带减速器的步进电机。

每个所述电机14均连接有竖直的蜗杆16，每个蜗杆16均啮合有轴向水平的蜗轮17。

所述凸轮连杆为变胞机构，包括驱动杆1、连杆ⅸ2、连杆ⅴ3、连杆ⅵ4、连杆ⅶ5、连杆ⅷ6、连杆ⅱ7、连杆ⅳ8、连杆ⅲ9、连杆ⅰ10、凸轮18、固定装置20和滚子22。

所述驱动杆1的两端记为a端和b端，连杆ⅸ2的两端记为c端和d端，连杆ⅴ3的两端记为e端和f端，连杆ⅵ4的两端记为g端和h端，连杆ⅶ5的两端记为j端和k端，连杆ⅷ6的两端记为l端和m端，连杆ⅱ7的两端记为n端和p端，连杆ⅳ8的两端记为q端和r端，连杆ⅲ9的两端记为s端和t端，连杆ⅰ10的两端记为u端和w端。

每个所述蜗轮17均与驱动杆1的a端连接，驱动杆1的b端与连杆ⅶ5的j端通过转动副连接。所述蜗轮17与驱动杆1的a端采用键槽21连接。

每个所述蜗轮17的下方均设置有凸轮18，凸轮18通过固定装置20固定在墙壁15上。

所述凸轮18上设置有贯穿其板面的v形槽1801，v形槽1801的两个顶点分别记为a点和b点，最低点记为c点，a点靠近固定装置20。所述v形槽1801的轨道走向由人体坐立轨迹拟合而成。

所述v形槽1801穿设有滚子22，滚子22连接在连杆ⅶ5的中段上。

所述连杆ⅸ2的c端和连杆ⅷ6的l端通过转动副连接在固定装置20上，连杆ⅸ2的d端、连杆ⅴ3的e端和连杆ⅵ4的g端通过转动副连接，连杆ⅴ3的f端、连杆ⅶ5的k端、连杆ⅱ7的n端和连杆ⅳ8的q端通过转动副连接，连杆ⅷ6的m端、连杆ⅳ8的r端和连杆ⅲ9的s端通过转动副连接，连杆ⅵ4的h端、连杆ⅱ7的p端和连杆ⅰ10的u端通过转动副连接，连杆ⅲ9的t端和连杆ⅰ10的w端通过转动副连接。

所述连杆ⅰ10固定在马桶圈11的侧边缘，两个凸轮连杆上的连杆ⅰ10相互平行。

所述马桶座19设置在墙壁15、马桶圈11和两个凸轮连杆围成的空腔内，马桶座19靠近墙壁15的一端记为马桶座19的后端，马桶座19远离墙壁15的一端记为马桶座19的前端。所述马桶座19上设置有水箱23，水箱23靠近马桶座19的后端。

进一步，在本实施例中，为防止使用过程中凸轮连杆将使用者夹伤，可使用外壳将每个凸轮连杆罩住。

本实施例装置的工作原理为：所述电机14带动驱动杆1转动，通过滚子22与凸轮18连接的连杆ⅶ5运动确定，连杆ⅶ5、驱动杆1、连杆ⅴ3、连杆ⅸ2组成的四杆机构运动确定，连杆ⅴ3、连杆ⅵ4和连杆ⅱ7组成的三角形的运动轨迹确定，连杆ⅱ7和连杆ⅰ10的连接点的轨迹即为滚子22在凸轮18上的运动轨迹，因为连杆ⅷ6和连杆ⅳ8的长度确定，则连杆ⅸ2、连杆ⅷ6、连杆ⅳ8和连杆ⅴ3组成的四杆机构运动确定，又因为连杆ⅲ9和连杆ⅰ10的长度确定，则连杆ⅰ10、连杆ⅱ7、连杆ⅲ9和连杆ⅳ8组成的四杆机构运动确定，驱动杆1转动时，连杆机构的总自由度为一，即连杆ⅰ10的运动由滚子22在凸轮18上的运动轨迹确定。

参见图3或4，初始状态时，所述滚子22位于v形槽1801的c点处，马桶圈11扣合在马桶座19上，连杆ⅰ10的u端靠近马桶座19的后端，连杆ⅰ10的w端靠近马桶座19的前端。

参见图5或6，需要进行清洗时，使用者先将装置调整到初始状态，再关闭电机14并锁死，由于蜗轮17与驱动杆1的a端采用键槽21连接，当电机14锁死时，驱动杆1在键槽21的作用下也被锁死，可防止清洗过程被夹伤。使用者将所述马桶圈11靠近马桶座19前端的一侧向上掀起，连杆ⅷ6、连杆ⅳ8和连杆ⅲ9均向上转动，连杆ⅳ8的q端推动连杆ⅶ5的k端向墙壁15靠近，滚子22在连杆ⅶ5的推动下从v形槽1801的c点向a点滑动，当滚子22到达a点时，停止掀动马桶圈11，竖立的马桶圈11停靠在水箱23上，使用者对马桶座19以及马桶圈11进行清洗。清洗完毕后，再手动将马桶圈11恢复至初始状态。

实施例2：

本实施例公开了一种基于凸轮连杆的马桶助力装置，包括马桶圈11、语音识别模块12、单片机13、电机14、马桶座19和两个凸轮连杆。

所述语音识别模块12、单片机13和两个电机14均固定在墙壁15上，两个电机14间隔分布在同一水平面上。

每个所述电机14均连接有竖直的蜗杆16，每个蜗杆16均啮合有轴向水平的蜗轮17。

所述凸轮连杆包括驱动杆1、连杆ⅸ2、连杆ⅴ3、连杆ⅵ4、连杆ⅶ5、连杆ⅷ6、连杆ⅱ7、连杆ⅳ8、连杆ⅲ9、连杆ⅰ10、凸轮18、固定装置20和滚子22。

每个所述蜗轮17均与驱动杆1的a端连接，驱动杆1的b端与连杆ⅶ5的j端通过转动副连接。

每个所述蜗轮17的下方均设置有凸轮18，凸轮18通过固定装置20固定在墙壁15上。

所述凸轮18上设置有贯穿其板面的v形槽1801，v形槽1801的两个顶点分别记为a点和b点，最低点记为c点，a点靠近固定装置20。

所述v形槽1801穿设有滚子22，滚子22连接在连杆ⅶ5的中段上。

所述连杆ⅰ10固定在马桶圈11的侧边缘，两个凸轮连杆上的连杆ⅰ10相互平行。

参见图1或2，使用时，使用者向所述语音识别模块12输入倾斜马桶圈11的语音，语音识别模块12将信号传递给单片机13，单片机13控制电机14带动驱动杆1的b端向上转动，滚子22从v形槽1801的c点滑动至b点，连杆ⅴ3、连杆ⅵ4和连杆ⅱ7形成的三角机构在连杆ⅶ5k端的推动下向上运动，连杆ⅰ10的u端被顶起，从而马桶圈11被倾斜的支撑在马桶座19的前端。使用者的臀部靠在所述马桶圈11上并发出放平马桶圈11的语音，电机14带动滚子22从v形槽1801的b点返回至c点，马桶圈11扣合在马桶座19上供使用者方便。方便结束后，使用者再次输入倾斜所述马桶圈11的语音，马桶圈11再次在马桶座19的前端倾斜，便于使用者起身。参见图5或6，需要进行清洗时，使用者先将装置调整到初始状态，再关闭电机14并锁死，使用者将马桶圈11靠近马桶座19前端的一侧向上掀起，连杆ⅷ6、连杆ⅳ8和连杆ⅲ9均向上转动，连杆ⅳ8的q端推动连杆ⅶ5的k端向墙壁15靠近，滚子22在连杆ⅶ5的推动下从v形槽1801的c点向a点滑动，当滚子22到达a点时，停止掀动马桶圈11，竖立的马桶圈11停靠在水箱23上，使用者对马桶座19以及马桶圈11进行清洗。清洗完毕后，再手动将马桶圈11恢复至初始状态。

实施例3：

本实施例主要结构同实施例2，进一步，所述电机14为带减速器的步进电机。

实施例4：

本实施例主要结构同实施例2，进一步，参见图7，所述蜗轮17与驱动杆1的a端采用键槽21连接，当电机14锁死时，驱动杆1在键槽21的作用下被锁死，可防止人员清洗过程中手被夹伤。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击【在线咨询】或添加微信【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。