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Es
handelt sich Rollstuhl mit Treppensteigfunktion mittels Raupenkette
oder dergleichen, basierend auf
GB
693,983 . Die später
veröffentlichten Modifikationen
von diesem Patent betreffen alle die Gestaltung der Hinterradschwinge
und sind ein Zeichen, dass damals die optimale Lösung noch nicht gefunden wurde.
Ein weiterer Lösungsvorschlag
mit soll hier vorgestellt werden.
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Allgemeine Problemstellung
und Stand der Technik
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Lasten-
oder Rollstuhltransporter, die mittels Gleisketten Treppen überwinden
sind bekannt und in vielen Patenten beschrieben. Daraus sind in
der Praxis sehr sichere Treppensteiger entstanden. Der erste käufliche
Treppensteiger, mit dem ein Rollstuhlfahrer selbständig, also
ohne Hilfsperson Treppen befahren konnte, basierte auf einer Raupenkette.
(Sani-Trans® Selbstfahrerraupe).
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Die
später
entwickelten "wheel-over -wheel-drive" Treppensteiger wie
das Scalamobil haben den Raupen in der Variante mit Hilfsperson
in vieler Hinsicht den Rang abgelaufen, weil sie leichter und kompakter
sind. Dafür
werden größere Sicherheitsrisiken
und ein erhöhter
konstruktiver Aufwand in Kauf genommen. Die käuflichen Treppensteiger mit
Raupenketten sind dafür
ausgelegt, dass der Fahrer die großen Rollstuhlhinterräder nicht
abnehmen muss. Daraus resultiert eine hohe Schwerpunktlage. Damit
der Fahrer auf der Treppe sicher steht und nicht umkippt, muss die
Treppensteigeinheit schwer sein, um den Gesamtschwerpunkt abzusenken.
Sie besitzt meist ein Gewicht ab 40 kg, was das Handling und den
mobilen Einsatz erschwert und ein Wettbewerbsnachteil zu den "wheel-over -wheel-drive" Treppensteigern
darstellt. Dieser Nachteil trifft auch auf die Sani-Trans® Selbstfahrerraupe
zu.
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Ein
sehr überzeugender
Rollstuhl mit Raupenkette und tiefer Schwerpunktlage wurde bereits 1949
von Johannsen unter
GB 693,983 geoffenbart. Hier
müssen
beim Treppenfahren die Hinterräder weggeschwenkt
werden. Er ist auch Grundlage dieses Erfindungsvorschlages. Die
Raupenketten verlaufen etwa entlang der Tangentialebene durch Rallstuhlvorderräder und
Sitzhinterkante und ermöglichen
eine tiefe Schwerpunktlage auf der Treppe. Durch die tiefe Schwerpunktlage
liegt der Fahrer sehr kippsicher auf der Treppe, so dass das Gewicht
des Treppensteigmoduls nicht mehr zur Sicherung benötigt wird
und das Treppensteigmodul leichter und kompakter sein kann.
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Darauf
basierende Rollstühle
mit Gleiskette und verstellbaren Hinterrädern sind geoffenbart in
DE 38 27 607 C2 von
Dieter Henkes, 1988. Modifikationen sind beschrieben von Johann
W. Ziegler, "Überlegungen über verschiedene.
Ideen zur Bewältigung von
Stufentreppen mit Rollstühlen", Forschungsinstitut
Orthopädietechnik,
Wien, 1983, Seite 124–128.
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Erfindungsvorschläge vom Autor
dieses Patentantrages betreffend Treppensteiger mit Raupenkette
sind geoffenbart unter GM 200 19 804.1 von 2000 und unter
DE 103 44 524.2 . Bei den
meisten auf
GB 693,983 basierenden
Patenten befinden sich am Ende der Hebel kleine Hilfsräder. Bei
DE 103 44 524.2 befindet
sich an den Hebeln die gewohnten großen Rollstuhlräder. Diese
können
wie gewohnt zum Fahren in der Ebene verwendet werden und müssen beim
Treppensteigen nicht abgenommen werden. Dafür lassen sich bei diesem Modell,
wenn der Rollstuhl nicht breiter bauen soll als normal, die gebräuchlichen
Steckachsenbefestigungen nicht verwenden. Dies erschwert das Handling
beim Einpacken in den PKW.
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Alle
auf
GB 683,983 basierenden
Systeme benötigt
für den Übergang
zwischen Treppe und Ebene zwei verschwenkbare oder sonstwie verstellbare
Hebel, hier Hinterradschwinge genannt. An diesen befinden sich die
Hinterräder.
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Um
en hier vorgestellten Erfindungsvorschlag gegen den Stand der Technik
abzugrenzen, wird hier zunächst
die Hinterradschwinge von
GB 683,983 beschrieben.
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Es
wird hier der Bewegungsablauf beschrieben, wie er sich beim Blick
auf die, vom Fahrer aus gesehen, linke Rollstuhlseite darstellt.
Vorsicht, die Zeichnungen des genannten Patentes zeigen aber die
Sicht auf die rechte Rollstuhlseite.
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Die
Hinterradschwingen befinden sich rechts und links am Rollstuhl mit
Drehachse etwa 10 cm entfernt von der Sitzhinterkante. Beide sind
miteinander über
die Drehachse verbunden. Sie tragen am Ende die Hinterräder. Zum
Fahren in der Ebene zeigt die Hebelachse senkrecht nach unten, der
Hebel ist etwa lotrecht. Am Unteren Ende der Treppe beim Treppeneinstieg
wird der Hebel so verschwenkt, dass die Hebelachse etwa in der Ebene
der Raupenketten liegt ("8
Uhr-Position").
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(Beim
Blick auf die linke Seite des Rollstuhles handelt es sich um eine
Verschwenkung im Uhrzeigersinn, hier Vorwärtsdrehrichtung genannt.)
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Dann
beginnt die Treppenauffahrt, nachdem die Hinterradschwingen in dieser "8 Uhr-Position" arretiert wurden.
Am oberen Ende der Treppe wird der Rollstuhl von der Bedienperson
angehoben, so dass die die Hebel, immer bezogen auf den Blick auf
die linke Rollstuhlseite, im Gegenuhrzeigersinn wieder in die lotrechte
Position ("6 Uhr-Position") zurückschwenken.
Dort werden sie wieder arretiert.
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Beim
Treppenherabfahren an der Oberkante der Treppe werden die Hinterradschwingen
aus der lotrechten Position in eine hintere obere Position ("2 Uhr-Uhr-Position") verschwenkt. Beim
Blick auf die linke Seite des Rollstuhles handelt es sich um eine Verschwenkung
im Gegenuhrzeigersinn, hier Vorwärtsdrehrichtung
genannt.
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Der
Hebel stößt dabei
in der Patentzeichnung des
GB
683,983 an die Achse der Räder an, welche die Raupenketten
tragen. In dieser "2
Uhr-Position" werden
die Hebel zum Treppenherabfahren arretiert. Am unteren Treppenende
hebt die Bedienperson den Rollstuhl laut Beschreibung wieder an,
so dass die Hebel nach dem Lösen
der Arretierung im Uhrzeigersinn wieder in die lotrechte "6-Uhr-Position" drehen können. Hierzu
und um die Bedienkräfte
zu verringern ist eine rückstellende
pneumatisch gedämpfte
Feder vorgesehen.
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Das
Bewegungsausmaß des
Hebels, dass sich aus den Zeichnungen und dem Text ergibt, ist etwa
200°. Eine
Drehung um 360° oder
mehr war nicht beschrieben worden und bei einem Rollstuhl gemäß Patentzeichnung
auch nicht möglich.
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Beim
Patent
DE 38 27 607
C2 führt
der Hebel keine Drehbewegung aus, nur eine Verschiebung.
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Ziffer 1
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Der
Schutzanspruch erstreckt sich auf einen Rollstuhl mit Treppensteigfunktion
oder auf ein Anbauteil, welches an einem Rollstuhlrahmen befestigt werden
kann und eine Treppensteigfunktion ermöglicht.
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Der
Treppensteigmechanismus sei eine oder mehrere Raupenketten oder
dergleichen wie zum Beispiel Förderschnecken.
Der Rollstuhl besitze einen Rahmen, eine Sitzfläche und eine Lehnenfläche. Wo
sich die Ebenen durch beide Flächen
schneiden, sei die Sitzhinterkante.
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Am
Rollstuhlrahmen oder am Rahmen des Treppensteigmechanismus befinden
sich, drehbar gelagert, zwei Hinterradschwingen. Die Drehachsen der
genannten Hinterradschwingen verlaufen etwa parallel zur Sitzhinterkante
und sind höchstens
15 cm davon entfernt.
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Beide
Hinterradschwingen sind drehfest miteinander verbunden. Sie besitzen
eine Längsachse, die
etwa rechtwinklig zu ihrer Drehachse steht. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
handelt es sich bei beiden Hinterradschwingen um einen U-förmigen Hebel,
wobei die Schwingen die Schenkel des U's darstellen und die Drehachse das Mittelstück des U's. An den äußeren Enden
der Schenkel befinden sich Räder
als Rollmittel auf dem Untergrund.
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Kennzeichnend
ist, dass die genannten Hinterradschwingen frei um ihre Drehachse
drehen können
und dass das Bewegungsausmaß 360° überschreitet.
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Beim
Herabfahren einer Treppe geschieht folgendes:
(Bewegungsrichtung
und Hebelpositionen sind beschrieben, wie sie sich in Seitenansicht
darstellen, mit Blick auf die linke Rollstuhlseite.)
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Die
Fahrposition der Hinterradschwinge zum Fahren in der Ebene ist bevorzugt
lotrecht, so dass sich der Drehpunkt des Hebels etwa senkrecht über der
Drehachse des kleinen Hinterrades befindet. Diese Position wird
analog zur Stellung des Stundenzeigers "6 Uhr-Position" genannt. Aus dieser Position wird die
Hinterradschwinge im Gegenuhrzeigersinn etwa in eine "5 Uhr-Position" verschwenkt. Dann kann
an den oberen Treppenabsatz herangefahren werden, so dass die Vorderräder die
erste Stufenkante überfahren
und die Raupenketten aufsetzen. Dann wird die Hinterradschwinge
weiter im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, während die Raupenketten die Treppe
beginnen herabzufahren. Beide Vorgänge sind bevorzugt koordiniert
in einer Weise, dass der Rollstuhlrahmen seine Neigung etwa konstant
hält und
nicht kippt. Dies kann über
einen Neigungssensor oder eine Arbeitsverbindung mit fest eingestelltem
Getriebeverhältnis
zwischen Raupenkettenantrieb und Hinterrad-Schwingenantrieb geschehen. Hat
die Hinterradschwinge etwa eine Position zwischen der "2 Uhr-Position" und der "9 Uhr-Position" erreicht, wird sie
nicht mehr angetrieben. Sie stoppt, während die Raupe fährt, bis
sie den unteren Treppenabsatz erreicht hat. Dann stoppt die Raupe
und die Hinterradschwinge wird weiter im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt,
bis die kleinen Hinterräder
auf der Ebene des unteren Treppenabsatzes aufsetzen und bleibt in
der "6 Uhr-Position" stehen. Hier kann der
Fahrer wieder in der Ebene weiterfahren. Kennzeichnend ist, dass
die Hinterradschwinge während des
beschriebenen Treppensteigvorganges eine volle Drehung ausgeführt hat.
Wird nun eine weitere Treppe herabgefahren, führt die Hinterradschwinge eine
weitere volle Drehung im Gegenuhrzeigersinn aus.
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Analog
ist der Vorgang beim Herauffahren: Der Rollstuhl wird, mit Hinterradschwinge
bevorzugt in der "6
Uhr-Position", rückwärts an die
Treppe herangefahren, bis die Hinterräder die unterste Stufe berühren. Dann
wird Sie im Uhrzeigersinn verschwenkt, bis die Raupenketten auf
der Treppe aufsetzen. Sie stoppt etwa in einer Position zwischen
der "9 Uhr-Position" und der "2 Uhr-Position", während der
Raupenkettenantrieb arbeitet, bis der Rollstuhl den oberen Treppenabsatz
erreicht hat. Dann wird die Hinterradschwinge weiter im Uhrzeigersinn
verschwenkt, bis die kleinen Hinterräder auf den oberen Treppenabsatz
aufsetzen. Dann werden Raupenkette und Hinterradschwinge gemeinsam
im Uhrzeigersinn angetrieben, bis der Rollstuhl auf dem oberen Treppenabsatz
steht und die Hinterradschwinge in "6 Uhr-Position" stehen bleibt. Während des beschriebenen Treppenhochfahrens
hat sich die Hinterradschwinge eine volle Drehung im Uhrzeigersinn
gedreht. Alles beschrieben aus Seitenansicht mit Blick auf die linke Seite.
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Die Änderung
im Vergleich zu
GB 683,983 scheint
nur geringfügig
zu sein, in der Praxis hat sie aber enorme Auswirkungen: Die Vorrichtung
kann ohne Hilfsperson vom Fahrer allein bedient werden. Die Hinterradschwinge
kann für
jede Fahrposition in die jeweils günstigste Position verschwenkt
werden.
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Beide
Hinterradschwingen sind bevorzugt mittels selbsthemmender Getriebe
angetrieben, wobei sich der Antrieb bevorzugt auf das ganze Bewegungsausmaß erstreckt.
Alternativ kann der Antrieb aus einem oder zwei Spindelhubgetrieben
bestehen, welche über
Exzenter die Hinterradschwingen antreiben.
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Ziffer 2
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Rollstuhl,
wie unter Ziffer 1 beschrieben mit folgenden weiteren Eigenschaften:
An
den Hinterradschwingen befinden sich noch Ausleger, die am Unteren
Ende der Treppe in die Treppenstufen eingreifen und in dieser Phase
die Kippsicherheit des Rollstuhles erhöhen.
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Die
Hinterradschwingen besitzen eine Längsachse, etwa senkrecht zur
Drehachse. Das proximale Ende der Längsachse geht über in die Drehachse.
Am distalen Ende befinden sich Räder als
Rollmittel auf dem Untergrund. Der Ausleger geht etwa von der Längsachse
aus in Richtung Vorwärtsdrehrichtung.
In "6-Uhr " Position der Hinterradschwinge
zeigen diese vom Fahrer aus gesehen etwa nach Rückwärts.
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Die äußere Kontur
des Auslegers (in Richtung distal) entspricht etwa einem Kreisbogen
analog zum Außenrand
eines Tortenstückes.
Der Mittelpunkt des Kreisbogens bzw. analog der Torte befindet sich etwa
im Drehpunkt der Hinterradschwingen.
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Ziffer 3
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Rollstuhl,
wie unter Ziffer 2 beschrieben mit folgenden weiteren Eigenschaften:
Der
Radius des Kreisbogens ist etwa folgendermaßen bestimmt: (Länge der
Längsachse
plus Radius des Hinterrades minus etwa Stufenhöhe)
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Ziffer 4
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Rollstuhl,
wie unter Ziffer 2 oder 3 beschrieben mit folgenden weiteren Eigenschaften:
Die
Außenkontur
des Flügels
orientiert sich an ihrer distalen Seite (Seite, die vom Drehpunkt
wegzeigt) an der Kreisbogenform, es sind aber noch kleine (1–6 cm große) Ausschnitte
vorgenommen, die eine Treppenförmige
Kontur erzeugen. Verschieden hohe Stufen greifen beim Herauffahren
mit ihrer Kante in verschiedene Teile des gebildeten Treppchens
ein.
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Ziffer 5.
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Treppensteigende
Vorrichtung als Anbauteil an einen Rollstuhlrahmen oder integriert
in einen Rollstuhlrahmen, wie in Ziffer 1 oder 2 beschrieben mit
folgenden weiteren Eigenschaften:
Wobei zwischen Raupenkettenantrieb
und Hinterradschwingenantrieb eine auskuppelbare Arbeitsverbindung
besteht, bevorzugt mittels Kettengetriebe. Die Drehrichtung von
Raupenkettenantriebsrad und Hinterradschwinge sei bei bestehender
Arbeitsverbindung gleichsinnig.
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Dadurch
wird die Hinterradschwinge vom Raupenkettenantrieb mit angetrieben,
was einen Antriebsmotor und eine elektronische Koordinierung beider
Antriebe, beispielsweise mittels Neigungssensor, einspart. Die Arbeitsverbindung
ist während
des Treppensteigens, bevorzugt, wenn sich die Hinterradschwinge
zwischen "4 Uhr-Position" und "11 Uhr-Position" befindet, zu beenden.
Dies geschieht bevorzugt über
eine mechanische Kupplung. In dieser Position wird bevorzugt die
Raupenkette alleine angetrieben.
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Zeichnungen
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Alle
Zeichnungen sind in Seitenansicht mit Blick auf die linke Rollstuhlseite.
(Die linke Seite vom Fahrer aus gesehen)
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1 Zeigt
ein Ausführungsbeispiel
nach Schutzanspruch 4 in Seitenansicht mit Blick auf die linke Seite,
wobei Rollstuhlrahmen und Treppensteigelement getrennt sind. Der
Fahrer kann nun rückwärts auf
das Treppensteigelement fahren und es selbständig unter dem Rollstuhl befestigen.
(Siehe dazu auch 5) Der Rollstuhl besitzt also
nicht nur die kleinen Hilfsräder
(10), sondern auch große,
abnehmbare Räder
(23)
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2 Zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines Treppensteigelementes in einer Form, wie es günstig im
KFZ transprotiert werden kann. (nach Schutzanspruch 4) in Seitenansicht.
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3 Zeigt
die Vorrichtung nach Schutzanspruch 4 an der oberen Treppenkante,
beim Einfahren von oben oder beim Herausfahren nach oben. Die großen Räder (23)
befinden sich in einer Ablage vorne und das Gewicht des Fahrers
liegt zu 80% auf Hilfsrad (22) und zu 20% auf der Raupe
(5). Um diese Gewichtsverteilung zu bewirken, sind neben
den Hilfs-Hinterrädern
(10) bei diesem Ausführungsbeispiel
noch weitere Hilfs-Hinterräder 22 vorgesehen.
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4 zeigt
nur den Rollstuhlrahmen.
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5 Zeigt
den Rollstuhlrahmen mit angebautem Treppensteiger, wie er am Rahmen
mitgeführt
werden kann, ohne zu stören.
Die Räder
(10) dienen dabei als Kippschutz.
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6 Zeigt
die Hinterradschwinge (7) in "6 Uhr-Position". Die großen Hinterräder werden nun vom Boden abgehoben
und können
entfernt werden. Hilfsräder 10 und 22 sind
bevorzugt manuell angetrieben, so daß der Fahrer sich dann auch
fortbewegen kann.
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7 Die
Hinterräder
sind im Vergleich zu 6 abgenommen, der Fahrer ist
rückwärts an eine Treppe,
hier Stufenhöhe
18 cm, herangefahren.
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8 Im
Vergleich zu 7 ist die Hinterradschwinge
(7) im Uhrzeigersinn verschwenkt worden (In der Beschreibung
wird diese Drehrichtung Vorwärtsdrehrichtung
genannt, die umgekehrte Drehrichtung wäre die Rückwärtsdrehrichtung) und zieht
nun den Rollstuhl ohne Kippgefahr in die Treppe. Zur Anpassung an
verschiedene Stufengeometrien dienen die stufenförmige Kontur (15)
des Auslegers (12) an der Hinterradschwinge (7).
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9 – der Fahrer
befindet sich schon fast in der Treppe.
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10 Die
Raupenkette 5, gelagert am Rahmen (6) der treppensteigenden
Vorrichtung wird nun angetrieben und fährt den Fahrer hoch. Durch
die niedrige Schwerpunktlage entsteht genügend Kippsicherheit, auch bei
geringem Gewicht der treppensteigenden Vorrichtung. Die Achse des
Hebels zeigt hier in "9
Uhr-Position"
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11 Am
oberen Treppenabsatz angekommen, wird Hinterradschwinge (7)
nun so weit im Uhrzeigersinn (Vorwärtsdrehrichtung) verschwenkt,
bis Hilfsrad (22) auf den oberen Treppenabsatz aufsetzt.
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12 Nun
wird Hinterradschwinge (7) in Vorwärtsdrehrichtung, hier im Uhrzeigersinn
angetrieben und gleichzeitig fährt
die Raupe weiter nach oben, bis sie die Treppe verlassen kann.
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Die
Geschwindigkeiten beider Bewegungen werden nach Schutzanspruch 5
in einer Weise koordiniert, daß die
Neigung des Rollstuhles im Bezug zur Horizontalen gleich bleibt.
Dies kann über
eine Arbeitsverbindung (19) geschehen oder gesteuert durch
einen Neigungssensor.
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Die
nächste
Situation nach der in 12 beschreibenen ist in 3 beschrieben,
dann käme
die Situation wie in 6 beschrieben, dann die Situation
wie in 5 beschrieben. Damit wäre eine Treppe bewältigt. Beim
Herabfahren würde
der Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ablaufen, wobei sich Hinterradschwinge
(7) dann eine volle Drehung in Rückwärtsdrehrichtung drehen würde.