CH712566B1 - Arbeitseinrichtung. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Arbeitseinrichtung, zum Beispiel in Form eines Rollstuhls, bei der eine Kippbewegung in eine Drehbewegung gewandelt wird, um ein Rad oder eine Welle zu drehen oder um eine Hubbewegung zu erzeugen. Die Arbeitseinrichtung umfasst hierzu einen Rahmen mit einer darin geführten Welle oder Radachse und einem Sitz, dessen Sitzfläche eine Wirkungsfläches (2), die entlang und oberhalb der Radachses (3) oder Welle kippfähig angeordnet ist, wobei die Wirkungsfläche (2) mittels Übertragungselementen (7, 12) mit der Radachse (3) oder Welle gekoppelt ist, wobei die Wirkungsfläche über angelenkte Hebel oder Zahnradantriebe mit der Radachse oder Welle verbunden ist, so dass die Radachse oder Welle durch die Kippbewegung der Wirkungsfläche in eine drehende Bewegung wandelbar ist.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Arbeitseinrichtung, bei der eine Kippbewegung in eine Drehbewegung gewandelt wird, um ein Rad oder eine Welle zu drehen oder um eine Hubbewegung zu erzeugen.

[0002] Zur Erzeugung von Energie aus der Bewegung von Wasserwellen wurde in der WO 2011130864 A1 vorgeschlagen, die durch Wasserwellen erzeugte Auf- und Abbewegung eines schwimmfähigen Körpers zu nutzen. Hierzu soll der schwimmfähige Körper über ein Seil mit einem Gegengewicht verbunden sein, wobei das Seil mindestens eine Gegenrolle teilweise umschlingt und diese infolge der Auf- und Abbewegung des Körpers in eine drehende Bewegung gleichbleibender Richtung versetzt. Um diese Drehbewegung zur Energieerzeugung zu nutzen, ist die Umlenkrolle mit einem Generator verbunden. Für einen Rollstuhl ist in der WO 2014000115 A1 offenbart, den Rollstuhl mit einer zusätzlichen Hilfsantriebseinrichtung zu versehen, die auch eine Bewegung des Rollstuhls ohne Einsatz der Hände ermöglicht. Hierzu weist ein üblicher Rollstuhl einen entlang der Radachse der Antriebsräder in Richtung der Antriebsräder kippfähigen Sitz auf, der über Hebelgelenke mit der Radwelle der Antriebsräder verbunden ist. Die Kippachse des Sitzes befindet sich mittig zwischen den Antriebsrädern oberhalb der Radachse.

[0003] Erfolgt die Kippbewegung senkrecht zur Radachse der Antriebsräder, so kann auch die Sitzlehne kippfähig ausgebildet sein, ähnlich zu Handhebeln von Handhebeldraisinen oder Holländern mit Hebelgelenken oder Kurbelschwingen. In der DE 3201310 A1 ist zum Beispiel eine Antriebseinrichtung für Fahrräder mit Hebelgelenken beschrieben, bei der an beiden Seiten des Fahrrades eine solche Antriebseinrichtung montiert ist um beim treten der Pedale einen Totpunkt zu meiden. In jedem Fall erfolgt die Betätigung der Hebelgelenke oder Kurbelschwingen ausschliesslich durch Hand- oder Beinbewegungen.

[0004] Der vorbeschriebene Stand der Technik ist auf den jeweiligen Anwendungsfall bezogen und nicht auf andere Anwendungen übertragbar.

[0005] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile des Standes der Technik zu meiden und eine Arbeitseinrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, eine Kippbewegung in eine Drehbewegung zu wandeln, um ein Rad oder eine Welle zu drehen oder um eine Hubbewegung zu erzeugen.

[0006] Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0007] Eine erfindungsgemässe Arbeitseinrichtung, bei der eine Kippbewegung in eine Drehbewegung gewandelt wird, um ein Rad oder eine Welle zu drehen oder um eine Hubbewegung zu erzeugen, umfassend einen Rahmen mit einer darin geführten Welle oder Radachse und einem Sitz, dessen Sitzfläche eine Wirkungsfläche ist, die entlang und oberhalb der Radachse oder Welle kippfähig angeordnet ist, wobei die Wirkungsfläche mittels Übertragungselementen mit der Radachse oder Welle gekoppelt ist, wobei die Wirkungsfläche über angelenkte Hebel oder Zahnradantriebe mit der Radachse oder Welle verbunden ist, so dass die Radachse oder Welle durch die Kippbewegung der Wirkungsfläche in eine drehende Bewegung wandelbar ist.

[0008] Die mit der erfindungsgemässen Arbeitseinrichtung erzeugte Drehbewegung eines Rades oder einer Welle kann somit zum Beispiel zur Drehung der Antriebsräder eines Rollstuhls, eines Skate- oder Waveboards oder zum Antrieb eines Generators zur Erzeugung von Elektroenergie verwendet werden. Ebenso kann eine Drehbewegung in eine Hubbewegung gewandelt werden, zum Beispiel bei Pumpen, Linearförderern oder anderen Transportmitteln.

[0009] Mittels der Erfindung kann zum Beispiel ein Rollstuhl allein durch eine Kippbewegung des Sitzes quer zur Fahrtrichtung bewegt werden, so dass die Hände z. B. für ein Ballspiel oder eine andere Betätigung frei bleiben, resp. gar handikapierte Hände kein Problem darstellen. Ein solcher Rollstuhl ist aber auch zum rückwärts fahren geeignet. Die Beweglichkeit des Rollstuhlfahrers wird damit erheblich erweitert.

[0010] Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

[0011] Es ist weiterhin möglich, den erfindungsgemäss kippfähigen Sitz und Antrieb auch auf Fahrräder zu übertragen. Hierbei würde durch Kippbewegungen des Sitzes ein zusätzlicher, auf das Hinterrad wirkender Antrieb geschaffen, unter Beibehaltung des Pedal- und Kettenantriebs. Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die Fig. 1: eine erfindungsgemässe Arbeitseinrichtung, Fig. 2: die Arbeitseinrichtung nach Fig. 1 in Seitenansicht, Fig. 3: die Arbeitseinrichtung in einer zweiten Ausführungsform und Fig. 4: die Arbeitseinrichtung in einer dritten Ausführungsform.

[0012] Die erfindungsgemässe Arbeitseinrichtung wird zunächst am Beispiel eines Rollstuhls näher erläutert. Ein nicht explizit dargestellter, herkömmlicher Rollstuhl umfasst einen, nicht weiter dargestellten Stuhlrahmen mit einer Wirkungsfläche in Form eines Sitzes (Fig. 1) zwischen zwei grossen Antriebsrädern, die auf einer Antriebsachse, der Radachse 3, angeordnet sind, sowie übliche kleinere Hilfsräder und Fussstützen vor diesen. Die Antriebsräder sind auf ihrer Aussenseite mit einem Antriebsring versehen, der wiederum mit der Radfelge verbunden ist (Fig. 3). Die Antriebsringe sind mit den Händen der sitzenden Person drehbar, was eine eigenständige Fortbewegung ohne Drittpersonen ermöglicht. Zusätzlich können aussen an den Radachsen der Antriebsräder Antriebshebel angeordnet sein, die um diese Radachsen hin und her geschwenkt werden können oder als Kurbelschwingen ausgebildet sind. Die Antriebshebel reichen über den Radius des Antriebsrades hinaus und sind mit einem Handgriff versehen.

[0013] Erfindungsgemäss ist der Sitz bevorzugt in Form eines Kreisabschnitts ausgebildet, dessen gerundeter Bereich 8 der Radachse 3 zugewandt ist, während der ebene Bereich die Sitzfläche 2 bildet. Die Sitzfläche 2 ist zur Radachse 3 kippfähig auf einem Schwenklager oberhalb der Radachse 3 angeordnet. An den, dem jeweiligen Antriebsrad gegenüberliegenden Aussenbereichen 6 der Sitzfläche 2 ist ein Hebel 7 angelenkt, der gelenkig mit einem Kettenrad 12 auf der Radachse 3 verbunden ist (Fig. 2). Das Kettenrad 12 dreht sich mit der Radachse 3 und wird teilweise von einer Radkette 13 umschlungen. Bis hin zur Sitzfläche 2 ist die Arbeitseinrichtung von einer flexiblen Kapsel 1 umhüllt und schützt diese gegen äussere Einflüsse sowie den Rollstuhlnutzer vor unbeabsichtigten Eingriffen.

[0014] Neigt sich ein Aussenbereich 6 des Sitzes um dessen Drehpunkt 15 infolge einer, von der Gewichtskraft F der fahrenden Person ausgelösten Kippbewegung der Sitzfläche 2 in Richtung eines Antriebsrades nach unten, drückt sie dabei den angelenkten Hebel 7 nach unten und bewirkt eine Drehung des gegenüberliegenden Kettenrades 12 und damit der Radachse 3, wie auch der Antriebsräder. Gleichzeitig wird der andere Hebel 7 nach oben gezogen.

[0015] Durch eine nachfolgende Kippbewegung der Sitzfläche 2 in die andere Richtung wird der andere Hebel 7 nach unten gedrückt und bewirkt eine weitergehende Drehung der Radachse 3.

[0016] In einer anderen Ausführungsform ist der gerundete Bereich 8 der Wirkungsfläche bzw. des Sitzes mit einem Zahnprofil in Form eines Zahnradsegments 4 versehen, das mit einem, mittig (auf Höhe des Drehpunkts 15) auf der Radachse 3 fest angeordneten Zahnrad 5 korrespondiert. Die Hubbegrenzung der Kippbewegung erfolgt in dieser Ausführungsform mittels Federn oder Hubzylindern 14 (Fig. 3).

[0017] In einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemässen Arbeitseinrichtung rollt der gerundete Bereich 8 der Wirkungsfläche bzw. des Sitzes während einer Kippbewegung auf einer Unterplatte 10 ab (Fig. 4), die der Radachse 3 zugewandt und im Ruhezustand des Sitzes parallel zur Sitzfläche 2 angeordnet ist. Bei Ausführung einer Kippbewegung rollt der gerundete Bereich 8 auf der Unterplatte 10 ab. Die Führung des Sitzes wird dabei durch zwei halbiert birnen- oder keulenförmige Elemente erreicht, die mit ihrer geraden Fläche auf der Unterseite der Sitzfläche 2 angeordnet sind und anstelle der Hebel 7 vorgesehen sind. Die halbiert birnen- oder keulenförmigen Elemente sind entgegengesetzt und beabstandet parallel zueinander angeordnet. Die verdickten Bereiche 9 der halbiert birnen- oder keulenförmigen Elemente sind zudem in entsprechenden Ausnehmungen 11 der Unterplatte 10 geführt, sobald eine Kippbewegung erfolgt.

[0018] Diese dritte Ausführungsform zeichnet sich durch eine geringere Anzahl beweglicher Bestandteile aus.

[0019] In den beschriebenen Ausführungsformen ist der Hub der Kippbewegung bevorzugt auf ca. 3cm begrenzt. Aufgrund der üblichen Sitzbreite ist eine Hebelwirkung der ausgeübten Kraft von ca. 1:5 erzielbar.

[0020] Anstelle der Gewichtskraft einer Person kann auch eine andere Kraft an der Wirkungsfläche angreifen und die Radachse 3 als Welle eines Generators ausgebildet oder Teil derselben sein und der Stromerzeugung dienen. Ebenso kann die Bewegungswandlung für ein Fördern oder Transportieren etc. genutzt werden.

Liste der Bezugszeichen

[0021] 1 Kapsel 2 Sitzfläche 3 Radachse 4 Zahnradsegment 5 Zahnrad 6 Aussenbereich 7 Hebel 8 Bereich 9 Bereich 10 Unterplatte 11 Ausnehmung 12 Kettenrad 13 Fahrradkette 14 Feder oder Hubzylinder 15 Drehpunkt F Gewicht

Claims (8)

1. Arbeitseinrichtung, bei der eine Kippbewegung in eine Drehbewegung gewandelt werden kann, um ein Rad oder eine Welle zu drehen oder um eine Hubbewegung zu erzeugen, umfassend einen Rahmen mit einer darin geführten Welle oder Radachse und einem Sitz, dessen Sitzfläche (2) eine Wirkungsfläche ist, die entlang und oberhalb der Radachse oder Welle kippfähig angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkungsfläche mittels Übertragungselementen mit der Radachse (3) oder Welle gekoppelt ist, wobei die Wirkungsfläche über angelenkte Hebel oder Zahnradantriebe mit der Radachse oder Welle verbunden ist, so dass die Radachse (3) oder Welle durch die Kippbewegung der Wirkungsfläche in eine drehende Bewegung versetzbar ist.

2. Arbeitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Rollstuhl ausgebildet ist, wobei die Wirkungsfläche als Sitzfläche (2) eines Sitzes des Rollstuhls ausgebildet ist, und dass der Sitz entlang und oberhalb der Radachse (3) kippfähig angeordnet ist.

3. Arbeitseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzsfläche, in Richtung der Radachse (3) gesehen, oder der Bereich des Sitzes unterhalb der Sitzfläche (2), in Richtung der Kippachse gesehen, kreisbogenförmig ausgebildet ist.

4. Arbeitseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der kreisbogenförmige Bereich (9) als Zahnradantrieb mit einem Zahnradsegment (4) versehen ist, dass mit einem, mittig auf der Radachse (3) angeordneten Zahnrad (5) korrespondiert.

5. Arbeitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hub der Kippbewegung der Sitzfläche (2) mittels Einstellelementen, wie zum Beispiel Federn oder Hubzylinder (14) begrenzbar ist.

6. Arbeitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an Aussenbereichen (6) der Sitzfläche (2) jeweils ein Hebel (7) angelenkt ist, der gelenkig mit der Radachse (3) verbunden ist.

7. Arbeitseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebel (7) halbiert keulen- oder birnenförmig ausgebildet sind.

8. Arbeitseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der kreisbogenförmige Bereich (9) der Sitzfläche auf einer Unterplatte (10), die parallel zur Sitzfläche befindlich ist, aufliegt und wahrend der Kippbewegung abrollen kann und dass die verdickten Bereiche (8) der Hebel (7) in Ausnehmungen (11) der Unterplatte (10) geführt sind.