DE102010020669A1

DE102010020669A1 - Vorrichtung zum Bremsen, Lenken und Fesstellen eines manuellen Rollstuhls

Info

Publication number: DE102010020669A1
Application number: DE102010020669A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Heimann Stefan; B.Sc. Getschmann Adrian; Univ.-Prof. Dr.-Ing. Augsburg Klaus
Original assignee: Technische Universitaet Ilmenau
Current assignee: Technische Universitaet Ilmenau
Priority date: 2010-05-11
Filing date: 2010-05-11
Publication date: 2011-11-17

Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Vorrichtung zum Bremsen, Lenken und Feststellen eines manuell betriebenen Rollstuhl bereitgestellt werden, die auf kleinstem Bauraum das Lenken und/oder Bremsen mittels eines Bedienhebels ermöglicht und in die außerdem eine Feststellbremse integrierbar ist, die sowohl durch den Benutzer als auch durch einen Begleiter betätigt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine eine Feststelleinheit (IV) umfassende Bedieneinheit (I), die über eine Übertragungseinheit (II) aus hydraulischen und/oder mechanischen Konstruktionselementen mit einer Wirkeinheit (III) gekoppelt ist, wobei die Wirkeinheit (III) mindestens zwei Radbremseinheiten, die einzeln oder gemeinsam aktiviert werden können umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bremsen, Lenken und Feststellen eines manuell angetriebenen Rollstuhls.
Der Rollstuhl ist ein Fahrzeug für Menschen, die aufgrund körperlicher Behinderung in der Fähigkeit zum Gehen beeinträchtigt sind. Von ersten einfachen Modellen ausgehend, hat sich inzwischen eine Vielfalt an Rollstuhltypen entwickelt, die sowohl nach Behinderungsmerkmalen als auch Anwendungszwecken differenziert sind. Die Art und Anordnung der Räder sowie deren Antrieb, die Sitzausführung und die Zusammenleg- bzw. Faltbarkeit sind unterschiedlich.
Nach der Art des Antriebes lassen sich die Rollstühle grundsätzlich in zwei Gruppen einteilen: zum einen die manuell angetriebenen und zum anderen die elektrisch angetriebenen Rollstühle. Zu den manuell angetriebenen Rollstühlen zählen dabei die Greifreifenrollstühle, die Handhebelrollstühle, die Schieberollstühle und die Trippelrollstühle.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Greifreifenrollstühle, bei denen der Rollstuhlfahrer zur Fortbewegung seine Arme benutzt.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungen für manuell betriebene Antriebe, die u. a. bei Rollstühlen eingesetzt werden können, bekannt. So z. B. wird in der US 4,586,723 A ein muskelkraftbetriebener Rollstuhl beschrieben, bei dem über einen Lenkhebel im Greifraum des Nutzers und ein Lenkgestänge die vorderen, nachlaufenden Stützrollen manuell um die Hochachse geschwenkt werden können. Durch Drehung an dem Lenkhebel kann der Nutzer somit eine Kurvenfahrt einleiten. Das System ist sehr aufwändig und bietet keine Bremsfunktion. Eine synchrone Steuerung der Lenkung und Bremsung mittels Verzögerung der Greifreifen durch den Nutzer ist folglich nicht möglich.
Aus der DE 10 2008 004 357 A1 ist weiterhin ein handbetätigbarer Linearantrieb bekannt, insbesondere für muskelkraftgetriebene Leichtfahrzeuge. Dabei bietet der Linearantrieb neben der reinen Antriebsfunktion des Fahrzeuges auch eine Lenkfunktion, in dem ein Handgriff am Triebgestänge um eine Achse A gedreht wird. Die Erfindung ist speziell auf linearangetriebene Fahrzeuge ausgerichtet, sodass kein weiterer Bremshebel erforderlich ist. Eine Lenkfunktion durch selektive Radbremsbetätigung ist prinzipbedingt nicht während einer Abbremsung des manuellen Rollstuhls möglich. Es kann nur jeweils eine Bremse selektiv angesteuert werden.
Die DE 69 626 399 T2 beschreibt ein Steuerungs- und Bremskontrollsystem für Fahrzeuge, bei dem über ein Lenkrad sowohl Lenk- als auch Bremsvorgänge vorgenommen werden können. Dabei erfolgt die Lenkbetätigung auf herkömmliche Art und Weise, d. h. durch eine Drehung. Zur Erteilung eines Bremsbefehls muss dabei das Lenkrad nach vorn gedrückt werden. Die Erfindung ist dabei auf fremdkraftbetriebene Fahrzeuge ausgerichtet und nicht auf manuell angetriebene Rollstühle. Für letztere wäre dieses System ungeeignet, weil ein Lenkrad das Ein- und Aussteigen erschweren bzw. einen komplizierten Schwenkmechanismus nach sich ziehen würde.
Schließlich ist aus DE 476 445 A eine Einhebelsteuerung für mehrere Kontroller, Bremsen, Kupplung o. dgl. bekannt. Dabei kann ein Hebel in zwei Ebenen ausgelenkt werden. Durch die Auslenkung des Hebels in der einen Ebene wird eine bestimmte Steuerung, mit der Bewegung in einer anderen Ebene eine zweite Steuerung grundsätzlich verschiedener Art durchgeführt. Die Erfindung beschreibt eine Möglichkeit, zwei verschiedene Systeme wie Bremsen, Kupplungen usw. mit einem Hebel zu steuern. Die Einhebelsteuerung beschreibt jedoch keine Möglichkeit, zwei Systeme (beispielsweise zwei Radbremsen) mit einem Hebel so zu steuern, dass entweder beide Systeme gleichzeitig angesprochen werden oder nur ein einzelnes. Darüber hinaus ist die Erfindung rein mechanisch und somit nicht für hydraulische Bremssysteme ausgelegt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden und ein Steuerungs- und Kontrollsystem für einen manuell betriebenen Rollstuhl bereitzustellen, welches auf kleinstem Bauraum das Lenken und/oder Bremsen mittels eines Bedienhebels ermöglicht. Daneben soll weiterhin eine Feststellbremse in die Bedieneinheit integriert werden, die sowohl durch den Benutzer als auch durch einen Begleiter betätigt werden kann.
Erfindungsgemäß gelingt die Lösung dieser Aufgabe mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches. Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 – Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit hydraulischer Kraftübertragung
2 – Prinzipdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit hydraulischer Kraftübertragung
3 – Prinzipdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit hydraulischer Kraftübertragung
4 – Prinzipdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit hydraulischer Kraftübertragung
5 – Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mechanischer Kraftübertragung
6 – Prinzipdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mechanischer Kraftübertragung
7 – Prinzipdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mechanischer Kraftübertragung
8 – Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit deaktivierter Feststellbremse (a) und aktivierter Feststellbremse (b)
9 – Prinzipdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit deaktivierter Feststellbremse (a) und aktivierter Feststellbremse (b)
10 – Prinzipdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit deaktivierter Feststellbremse (a) und aktivierter Feststellbremse (b) Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht allgemein aus einer Bedieneinheit (I), einer Übertragungseinheit (II) und einer Wirkeinheit (III).
Die Bedieneinheit (I) besteht aus mindestens einem Bedienhebel, der im Greifraum des Armes des Benutzers in Sitzposition befestigt ist und über verschiedene physikalische Kopplungsprinzipe jeweils mit den Radbremsen auf der linken und rechten Seite des Rollstuhls verbunden ist. Durch ein Heranziehen des Bedienhebels zum Körper oder ein Wegdrücken des Bedienhebels vom Körper des Benutzers werden die Radbremsen auf beiden Seiten des Rollstuhls angesteuert (aktuiert). An beiden Radbremsen des Rollstuhls wird ein äquivalentes Bremsmoment erzeugt und eine geradlinige Verzögerung des Rollstuhls (Abbremsen) erreicht. Durch eine Dreh- oder Schwenkbewegung des Bedienhebels ist es mit der erfindungsgemäßen Lösung möglich, die beiden Radbremsen selektiv anzusteuern und somit ungleiche Bremsmomente an beiden Radbremsen zu erzeugen, was zu einer Lenkbewegung des Rollstuhls führt.
Weiterhin umfasst die Bedieneinheit (I) der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Feststellbremseinheit (IV), die ein sicheres Abstellen des Rollstuhls gewährleistet, ein sicheres Ein- und Aussteigen ermöglicht und vom Benutzer, aber auch von einem Begleiter betätigt werden kann.
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Lösung anhand von einzelnen Ausführungsbeispielen beschrieben. Die in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele sind durch eine hydraulische Kopplung der Bedieneinheit (I) und der Wirkeinheit (III) charakterisiert.
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit hydraulischer Kraftübertragung dargestellt. Durch eine Schwenkbewegung des Bedienhebels (1) in der xy-Ebene um das gestellfeste Drehgelenk (11) wird über einen Zwischenhebel mit doppelseitigem Kugelgelenk (9) ein Hauptbremszylinder (8) in der zur x-Richtung parallelen Achse b betätigt und mit einer Kraft beaufschlagt. Durch die hydraulische Kopplung des Hauptbremszylinders (8) mit den jeweiligen Radbremszylindern (2) und (4) über eine Hydraulikleitung (7) wird der folglich entstehende hydraulische Druck jeweils auf den rechten und linken Radbremszylinder (2) und (4) übertragen, wodurch die Radbremszylinderkolben an die Bremsscheiben (3) und (5) an der jeweiligen Seite des Rollstuhls angelegt werden und eine Spannkraft hervorrufen. Diese Spannkraft erzeugt dann in Verbindung mit dem sich einstellenden Reibwert zwischen den Bremsbelägen (nicht näher dargestellt) und den Bremsscheiben (3) und (5) ein gleichmäßig aufgeteiltes Bremsmoment an den Rädern. Wird nun während des Bremsvorganges Bedienhebel (1) zusätzlich in der yz-Ebene um die Drehachse BB' geschwenkt, erfolgt eine Übertragung der Schwenkbewegung über den Verbindungshebel mit Mitnehmergabel (12) auf den Hebel (14). Dieser ist über Drehachse AA' ebenfalls schwenkbar in der yz-Ebene gelagert. Am Ende von Hebel (14) greift ein Mitnehmernocken (15) in eine zahnstangenähnliche Kontur ein und überträgt die Schwenkbewegung in eine zur z-Richtung parallelen Verschiebebewegung des Ventilkolbens (10). Durch diese Verschiebebewegung des Ventilkolbens (10) wird entweder der rechte oder linke Hydraulikzufluss über die Hydraulikleitung (7) vom Hauptbremszylinder (8) zum Radbremszylinder (2) oder (4) unterbrochen und der sich dort vorher einstellende hydraulische Druck gehalten. Nun kann durch eine weitere überlagernde Schwenkbewegung des Bedienhebels (1) in der xy-Ebene um das gestellfeste Drehgelenk (11) der Bremsdruck im nicht abgetrennten Hydraulikkreis reguliert werden. Somit ergeben sich je nach Betätigungsrichtung variierende Bremsmomente und folglich eine Fahrtrichtungsänderung bzw. Lenkbewegung am Rollstuhl.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit hydraulischer Kraftübertragung dargestellt. Durch eine Schwenkbewegung des Bedienhebels (1) um das gestellfeste Kugelgelenk (17) in der xy-Ebene wird über eine Bremsstange (13) ein Kugelelement (16) gegen die verdrehsicher gelagerten Kolben der Hauptbremszylinder (8A) und (8B) und somit in Richtung d und c parallel zur x-Richtung verschoben. Die dem Druckraum abgewandten Seiten der Kolben der Hauptbremszylinder (8A) und (8B) weisen jeweils eine Schrägung auf. Durch Schwenkung des Bedienhebels (1) und alleinige Kraftaufbringung in Parallelität zur xy-Ebene wird über den linken und rechten Radbremszylinder (2) und (4) ein gleichmäßiges Bremsmoment an den Rädern beidseitig des Rollstuhls erreicht. Besteht der Wunsch nach einer Richtungsänderung, was über ein ungleiches Bremsmoment an beiden Rädern einzustellen ist, ist der Bedienhebel (1) zusätzlich in der yz-Ebene um das Kugelgelenk (17) zu schwenken. Durch diese Schwenkbewegung verbunden mit der Schrägung des Kolbens im Kontaktbereich zwischen den Kolben der Hauptbremszylinder (8A) und (8B) und dem Kugelelement (16) erfolgt eine zusätzlich Kraft- und somit Druckbeaufschlagung jeweils eines Kolbens. Das Übersetzungsverhältnis und somit auch die Feinfühligkeit der Bedienung kann dabei über den Grad der Schrägung eingestellt werden.
In 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit hydraulischer Kraftübertragung dargestellt. Durch eine Schwenkbewegung des Bedienhebels (1) um das gestellfeste Doppeldrehgelenk (20) in der xy-Ebene wird über die Bremsstange (13) ein erstes Lenkelement (19) gleichzeitig gegen die Zwischenhebel mit doppelseitigem Kugelgelenk (9) gedrückt. Diese Schwenkbewegung wird somit in eine translatorische Verschiebung e und f der Kolben der beiden Hauptbremszylinder (8A) und (8B) umgewandelt. Wie bereits vorgehend erläutert, erfolgt durch die Verschiebung der Kolben bzw. deren Kraftbeaufschlagung eine hydraulische Druckerzeugung und somit die Erzeugung eines Bremsmomentes durch die Radbremszylindereinheit. Besteht nun der Wunsch nach einer Fahrtrichtungsänderung, die wiederum prinzipbedingt durch Variation der Bremsmomente realisierbar ist, wird die Schwenkbewegung in xy-Richtung zusätzlich durch eine Drehbewegung um die Achse CC' des gestellfesten Doppeldrehgelenks (20) überlagert. Diese Drehbewegung bzw. die Erzeugung eines Drehmomentes führt folglich zur Kraftbeaufschlagung z. B. am rechten Hauptbremszylinder (8B) und gleichzeitig zur Kraftminderung am linken Hauptbremszylinder (8A) – oder umgekehrt. Dadurch steigt folglich der hydraulische Druck im rechten Radbremszylinder (2), wogegen er im linken Radbremszylinder (4) sinkt, wodurch letztlich ungleiche Bremsmomente und folglich eine Fahrtrichtungsänderung realisiert werden kann.
In 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit hydraulischer Kraftübertragung dargestellt. Durch eine Schwenkbewegung des Bedienhebels (1) in der xz-Ebene um das gestellfeste Kugelgelenk (17) wird das am Ende der Bremsstange (13) befindliche Kontaktelement (23) gegen einen Waagebalken (22) gedrückt, wobei das Kontaktelement (23) solange mittig am Waagebalken (22) angreift, wie die Schwenkbewegung des Bedienhebels (1) parallel zur xz-Achse erfolgt. Durch den Waagebalken (22) wird die Kraft gleichmäßig auf die beiden Hauptbremszylinder (8A) und (8B) übertragen, womit ein gleichmäßiger hydraulischer Druck für die jeweiligen Radbremszylinder aufgebaut wird. Somit kann eine geradlinige Verzögerung des Rollstuhls erreicht werden. Besteht der Wunsch nach einer Fahrtrichtungsänderung, so kann der Rollstuhlbenutzer der Schwenkbewegung des Bedienhebels (1) in der xz-Ebene eine weitere Schwenkbewegung in der yz-Ebene überlagern. Die Folge ist, dass durch diese Auslenkung in der yz-Ebene das Kontaktelement (23) auf dem Waagebalken (22) in y-Richtung verschoben wird und somit beispielsweise näher am Schubgelenk (21) angreift. Diese Verschiebung zieht eine unterschiedliche Kraftverteilung entsprechend der physikalischen Gesetzmäßigkeiten nach sich und bewirkt eine stärkere Kraftbeaufschlagung z. B. des linken Hauptbremszylinders (8A), womit gleichzeitig an dieser Seite ein höherer hydraulischer Druck und somit ein höherer Radbremszylinderdruck realisiert wird. Der höhere Radbremszylinderdruck führt an dem betreffenden Rad zu einem höheren Bremsmoment im Vergleich zum anderen Rad, womit der Rollstuhl seine Fahrtrichtungsänderung zu der Seite mit dem höheren Bremsmoment vollzieht. Besteht ein Fahrtrichtungsänderungswunsch zur anderen Seite hin, hat der Benutzer lediglich den Bedienhebel (1) in yz-Ebene zur anderen Seite zu schwenken. Das Kontaktelement (23) wandert nun in Richtung Drehgelenk (44), welches einen Schwenkfreiheitsgrad aufweist, und die Kraftbeaufschlagung am rechten Hauptbremszylinder (8B) ist höher als am linken Hauptbremszylinder (8A). Folglich steigt der hydraulische Druck am rechten Radbremszylinder (2) und somit das Bremsmoment an diesem Rad.
Durch eine vorzugsweise konkave Ausgestaltung des Waagebalkens (22) kann außerdem die Spurstabilität bei einem Bremswunsch mit geradliniger Verzögerung (in Längsrichtung) optimiert werden: Bei einer Schwenkbewegung des Bedienhebels (1) in xz-Ebene wird das Kontaktelement (23) durch die einwirkende Normalkraft zwischen Waagebalken (22) und Kontaktelement (23) und infolge der konkaven Ausformung des Waagebalkens (22) zentriert. Durch die Krümmung des Waagebalkens (22) kann somit letztendlich diese Zentrierwirkung ebenso wie die Feinfühligkeit der Lenkung beeinflusst werden.
Im Weiteren werden die in den 5 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert, bei denen die Bedieneinheit (I) und die Wirkeinheit (III) mechanisch gekoppelt sind.
In 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mechanischer Kraftübertragung dargestellt. Durch eine Schwenkbewegung des Bedienhebels (1) in der xz-Ebene um das gestellfeste Kugelgelenk (17) wird ein am Ende der Bremsstange (13) befindliches zweites Lenkelement (45) zwischen den beiden Umlenkrollen (24) in x-Richtung bewegt. Diese Auslenkung in x-Richtung bewirkt eine Positionsveränderung der beiden Bowdenzüge (25), die links- und rechtsseitig am Lenkelement (45) befestigt sind und über die Umlenkrollen (24) umgelenkt werden und an ein mechanisches Scheibenbremssystem (z. B. eine Fahrradbremse) angreifen und somit das Bremssystem letztlich aktuieren. Wird das Lenkelement (45) in x-Richtung bewegt, erfolgt ein Zustellen der Bremsbeläge an die Bremsscheiben und letztlich die Erzeugung eines Bremsmomentes. Erfolgt anschließend eine Bewegung des Lenkelements (45) in die entgegengesetzte Richtung werden die Bremsen wieder gelöst. Besteht der Wunsch nach einer Fahrtrichtungsänderung, so kann der Rollstuhlbenutzer der Schwenkbewegung des Bedienhebels (1) in der xz-Ebene eine weitere Schwenkbewegung des Bedienhebels (1) in der yz-Ebene überlagern. Die Folge ist, dass durch diese Auslenkung in yz-Ebene das Lenkelement (45) zwischen den Umlenkrollen (24) in y-Richtung verschoben wird. Dadurch wird eine Scheibenbremse mit einer höheren Spannkraft beaufschlagt, die andere dagegen erfährt eine Spannkraftminderung. Somit entsteht an der Seite mit der höheren Betätigungskraft ein höheres Bremsmoment. Der Rollstuhl ändert seine Fahrtrichtung hin zu der Seite mit dem höheren Radbremsmoment.
In 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mechanischer Kraftübertragung dargestellt. An einer Bowdenzugscheibe (29) sind diametral zwei Bowdenzüge (25) befestigt, die mit ihrem anderen Ende jeweils mit dem mechanischen Scheibenbremssystems verbunden sind. Die Bowdenzugscheibe (29) ist drehbar um die z-Achse in einem Schlitten (30) gelagert, der selbst einen translatorischen Freiheitsgrad in x-Richtung aufweist. Senkrecht zur Verbindungslinie zwischen den beiden Befestigungspunkten der Bowdenzüge (25) an der Bowdenzugscheibe (29) ist an dieser ein Drehschubgelenk 46 fest montiert. Mit dem Drehschubgelenk (46) wird eine Höhenausgleichsbewegung k gewährleistet. Durch Schwenken des Bedienhebels (1) in der xz-Ebene um das gestellfeste Kugelgelenk (17) wird das am Ende der Bremsstange (13) fest montierte Koppelelement mit halbschalenförmigen Ende (34) in x-Richtung bewegt. Diese Bewegung wird über das Drehschubgelenk (46) auf die Bowdenzugscheibe (29) übertragen und über die Bowdenzüge (25) auf das mechanische Scheibenbremssystem. Durch die Schwenkbewegung des Bedienhebels (1) vollzieht das halbschalenförmige Ende des Koppelementes (34) eine Kurvenbahn, d. h. neben einer Veränderung der x-Koordinate ergibt sich auch eine Veränderung der z-Koordinate. Diese Längenänderung in z-Richtung wird durch das Drehschubgelenk (46) ausgeglichen. Besteht der Wunsch nach einer Fahrtrichtungsänderung, so kann der Benutzer der Schwenkbewegung des Bedienhebels (1) in der xz-Ebene eine weitere Schwenkbewegung des Bedienhebels (1) in der yz-Ebene überlagern. Die Folge ist, dass durch diese Auslenkung in der yz-Ebene die Bowdenzugscheibe um die Achse F gedreht wird und eine Seite des mechanischen Scheibenbremsssystems mit einer höheren Kraft beaufschlagt (Zuspannkrafterhöhung) wird, wogegen auf der anderen Seite des mechanischen Scheibenbremsssystems die Kraft vermindert (Zuspannkraftverminderung) wird. Dies führt zu einer Erhöhung des Bremsmomentes auf der einen und zu einer Verminderung des Bremsmomentes auf der anderen Seite. Der Rollstuhl ändert seine Fahrtrichtung hin zu der Seite mit dem höheren Radbremsmoment.
In 7 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit mechanischer Kraftübertragung dargestellt. Ein Bowdenzughalter (33) ist drehbar über ein Drehgelenk (44) an der Bremsstange (13) gelagert. Die Bremsstange (13) ist wiederum drehbar in der Achse GG' am gestellfesten Drehgelenk (11a) gelagert. Durch eine Schwenkbewegung des Bedienhebels (1) in der xz-Ebene um das gestellfeste Drehgelenk (11b) wird der am Ende der Bremsstange (13) montierte Bowdenzughalter (33) ausgelenkt, an dem diametral zwei Bowdenzüge (25) befestigt sind, die mit ihren zweiten Enden jeweils an den mechanischen Spannkrafthebeln des mechanischen Scheibenbremssystems angreifen. Durch die Auslenkung der Bremsstange (13) erfolgt somit die Erzeugung der Spannkraft der Bremse. Besteht der Wunsch nach einer Fahrtrichtungsänderung während des Bremsvorganges, ist der Bedienhebel (1) in der yz-Ebene um das gestellfeste Drehgelenk (11b) zu schwenken, also eine zusätzliche Schwenkbewegung zu überlagern. Im Bowdenzughalter (33) ist eine Nut (32) vorgesehen, in die das kugelförmige Ende einer am Bedienhebel (1) befestigten Lenkstange (31) eingreift und den Bowdenzughalter (33) um die Achse I, parallel zur z-Achse, verdreht. Die Drehung des Bowdenzughalters (33) führt zur Spannkraftbeaufschlagung der einen mechanischen Scheibenbremse und zur Verringerung der Spannkraft der anderen mechanischen Scheibenbremse. Dies führt zu einer Erhöhung des Bremsmomentes auf der einen und zu einer Verminderung des Bremsmomentes auf der anderen Seite. Der Rollstuhl ändert seine Fahrtrichtung hin zu der Seite mit dem höheren Radbremsmoment. Besteht der Wunsch einer Fahrtrichtungsänderung ohne Bremsapplikation, führt die Drehung des Bowdenzughalters (33) zu einer einseitigen Zuspannkrafterzeugung der mechanischen Scheibenbremsen.
Allen diesen beschriebenen Ausführungsbeispielen ist gemein, dass durch geeignete Ansteuerung der im System genutzten Bremselemente eine Verzögerung des manuellen Rollstuhls entweder über ein Ziehen des Bedienhebels (1), d. h. hin zum Körper des Benutzers, oder über ein Drücken des Bedienhebels (1), weg vom Körper des Benutzers, realisiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung umfasst selbstverständlich auch alle denkbaren hydraulischen und/oder mechanischen Kopplungsmechanismen zwischen einer Bedien- und einer Wirkeinheit, die nach dem oben beschriebenen Prinzipien arbeiten und den in den Zeichnungen dargestellten und oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ähnlich sind.
Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung verschiedene Ausführungsformen einer Feststelleinheit (IV) für einen manuell angetriebenen Rollstuhl, die in die Bedieneinheit (I) integriert ist und sowohl vom Rollstuhlbenutzer selbst als auch von einer Begleitperson bedient werden kann.
Zur Realisierung der Feststellfunktion, müssen bei einer hydraulischen Kopplung der Bedien- und der Wirkeinheit die ausgelenkten Hauptbremszylinder grundsätzlich an einer Rückbewegung gehindert werden. Dazu befindet sich in dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Feststelleinheit (IV) an der Bremsstange (13) ein Hakenelement (47), welches durch eine Feder (37) in einer bestimmten Position gehalten wird, sodass bei einer Betätigung des Bedienhebels (1) in x-Richtung das Hakenelement (47) nicht mit einem gestellfesten Haken (36) in Berührung kommt. Zur Aktivierung der Feststellfunktion muss der Bedienhebel (1) in x-Richtung gedrückt und ein an der Bremsstange (13) oder dem Bedienhebel (1) befindliches Betätigungselement (35) in y-Richtung ausgelenkt werden, sodass das Hakenelement (47) mit dem gestellfesten Haken (36) eine formschlüssige Verbindung eingeht. Hierdurch wird die Bremsstange (13) an einer weiteren Bewegung gehindert und folglich eine Feststellfunktion realisiert. 8a zeigt hierbei die beschriebene Feststelleinheit im deaktivierten und 8b im aktivierten Zustand.
In 9 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für eine derartige Feststelleinheit (IV) dargestellt (9a – deaktivierter Zustand, 9b – aktivierter Zustand). Bei Betätigung des Bedienhebels (1) in x-Richtung wird auch der im Bedienhebel befindliche Stößel (38) samt Hakenelement (47) ausgelenkt, sodass letzteres in Deckung mit der gestellfesten Aussparung (40) kommt. Wird nun das Betätigungselement (35) in dieser Position gedrückt, wird der Stößel (38) durch Zusammendrücken der Feder (37) in die gestellfeste Aussparung (40) geführt. Folglich wird ein Formschluss zwischen Stößel (38) und gestellfester Aussparung (40) und damit die Feststellfunktion mit Hilfe von integrierten Rückstellfedern erzielt. Damit der Stößel (38) nicht bei jeder Betätigung des Bedienhebels (1) arretiert wird, hält die Feder (37) den Stößel (38) in einer Position, in der er sich frei bewegen kann.
In 10 ist ein drittes Ausführungsbeispiel für eine Feststelleinheit (IV) dargestellt (10a – deaktivierter Zustand, 10b – aktivierter Zstand). Durch Auslenkung eines zusätzlichen Feststellhebels (41) im Griffbereich des Benutzers in x-Richtung wird die Drehbewegung mittels Schubkurbelgetriebe (43) in eine lineare Bewegung eines Druckelements (42) umgewandelt. Dabei fungiert das Schubkurbelgetriebe (43) wie ein einen Totpunkt überschreitender Hebel, sodass das Druckelement (42) nach einer Betätigung des Feststellhebels (41) an einer weiteren Bewegung gehindert wird. Infolge der Linearbewegung des Druckelements (42) drückt dieser gegen die Bremsstange (13) und führt zu seiner Auslenkung und Feststellung in dieser Position. Der Vorteil dieser Variante ist, dass die Feststellfunktion nicht unmittelbar über den Bedienhebel (1) realisiert wird und somit eine erhöhte Sicherheit gewährleistet werden kann.
Bezugszeichenliste

I: Bedieneinheit
II: Übertragungseinheit
III: Wirkeinheit
IV: Feststelleinheit
1: Bedienhebel
2: linker Radbremszylinder
3: Bremsscheibe Links
4: rechter Radbremszylinder
5: Bremsscheibe rechts
7: Hydraulikleitung
8: Hauptbremszylinder
8A: linker Hauptbremszylinder
8B: rechter Hauptbremszylinder
9: Zwischenhebel mit doppelseitigem Kugelgelenk
10: Ventilkolben
11: gestellfestes Drehgelenk
12: Verbindungshebel mit Mitnehmergabel
13: Bremsstange
14: Hebel
15: Mitnehmernocken
16: Kugelelement
17: gestellfestes Kugelgelenk
19: erstes Lenkelement
20: gestellfestes Doppeldrehgelenk
21: Schubgelenk
22: Waagebalken
23: Kontaktelement
24: Umlenkrolle
25: Bowdenzug
29: Bowdenzugscheibe
30: Schlitten mit Lagerung der Bowdenzugscheibe
31: Lenkstange mit kugelförmigen Ende
32: Nut im Bowdenzughalter
33: Bowdenzughalter
34: Koppelelement mit halbschalenförmigen Ende
35: Betätigungselement
36: gestellfester Haken
37: Federelemente
38: Stößel
40: gestellfeste Aussparung
41: Feststellhebel
42: Druckelement
43: Schubkurbelgetriebe
44: Drehgelenk
45: zweites Lenkelement
46: Drehschubgelenk
47: Hakenelement
DR: Drehrichtung
RK: Rückstellkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4586723 A [0005]
DE 102008004357 A1 [0006]
DE 69626399 T2 [0007]
DE 476445 A [0008]

Claims

Vorrichtung zum Bremsen, Lenken und Feststellen eines manuellen Rollstuhls umfassend eine Bedieneinheit (I), eine Übertragungseinheit (II) und eine Wirkeinheit (III) dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit (I) einen dreh- und/oder schwenkbar gelagerten Bedienhebel (1) und eine Feststelleinheit (IV) im Griffbereich eines Rollstuhlbenutzers umfasst und die Übertragungseinheit (II) aus hydraulischen und/oder mechanischen Konstruktionselementen besteht und zur gleichmäßigen und/oder selektiven Übertragung von Kraftmomenten auf die Wirkeinheit (III) ausgelegt ist, wobei die Wirkeinheit (III) mindestens zwei Radbremseinheiten, die einzeln oder gemeinsam aktiviert werden können, umfasst, wobei die erste Radbremseinheit an einem linksseitigen Rollstuhlrad und die zweite Radbremseinheit an einem rechtsseitigen Rollstuhlrad befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheit (II) eine mechanische Getriebeeinheit zur Übertragung der Schwenkbewegungen des Bedienhebels (1) auf den Kolben eines hydraulischen Hauptbremszylinder (8) mit einer geteilten Austrittsöffnung umfasst, wobei die erste Teilaustrittsöffnung des Hauptbremszylinders (8) mit der hydraulischen Radbremseinheit an einem linken Rollstuhlrad und die zweite Teilaustrittsöffnung des Hauptbremszylinders (8) mit der hydraulischen Radbremseinheit an einem rechten Rollstuhlrad über einen gemeinsamen Behälter verbunden sind, in dem ein Ventilkolben (10) zwischen jeweils zwei Ein- und Austrittsöffnungen verschiebbar gelagert ist, wobei die Länge des Ventilkolbens (10) kleiner als der Abstand der Ein- und Austrittsöffnungen des gemeinsamen Behälters ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheit (II) zwei paarweise nebeneinander angeordnete Hauptbremszylinder (8A) und (8B) umfasst, bei denen die druckraumabgewandten Seiten der Kolben zueinandergewandte abfallende Schrägen aufweisen, in die ein Kugelelement (16) eingreift, welches über eine Bremsstange (13) und ein gestellfestes Kugelgelenk (17) mit dem Bedienhebel (1) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheit (II) zwei Hauptbremszylinder (8A) und (8B) umfasst, deren Kolben über Zwischenhebel mit doppelseitigem Kugelgelenk (9) jeweils mit der rechten und linken Seite eines am unteren Ende der Bremsstange (13) befestigten starren Lenkelementes (19) fest verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheit (II) zwei Hauptbremszylinder (8A) und (8B) umfasst, wobei der Kolben des ersten Hauptbremszylinders über ein Schubgelenk (21) und der Kolben des zweiten Hauptbremszylinders über ein Drehgelenk (44) mit den äußeren Enden eines Waagebalkens (22), gegen den ein am unteren Ende der Bremsstange (13) befindliches Kontaktelement (23) drückt, verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Waagebalken (22) zumindest im Kontaktbereich mit dem Kontaktelement (23) eine konkave Form aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheit (II) ein am unteren Ende der Bremsstange (13) befestigtes Lenkelement (45) umfasst, an dessen linker und rechter Seite jeweils ein Bowdenzug (25) befestigt ist, die über eine rechte bzw. eine linke Umlenkrolle (24) mit einer rechten bzw. linken mechanischen Scheibenbremse verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheit (II) eine Bowdenzugscheibe (29) umfasst, die über einen Schlitten (30) parallel zur Bewegungsachse des Rollstuhls verschiebbar und um ihren Mittelpunkt drehbar gelagert ist und an deren Umfang ein linker und ein rechter Bowdenzug (25) befestigt ist, wobei die Verbindungslinie zwischen den zwei Bowdenzugbefestigungspunkten senkrecht zur Verbindungsstelle eines Zwischenhebels mit der Bowdenzugscheibe ist, der über ein Drehschubgelenk (46) mit dem halbschalenförmigen Ende eines Koppelelementes (34), welches an der Bremsstange (13) fest montiert ist, verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheit (II) einen dreh- und schwenkbar gelagerten Bowdenzughalter (33) am Ende der Bremsstange (13) umfasst, in dem seitlich jeweils ein Bowdenzug (25) befestigt ist und der an seinem äußeren Umfang eine Nut (32) aufweist, in die das kugelförmige Ende einer Lenkstange (31) eingreift, die mit der Bremsstange (13) fest verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinheit (IV) ein Betätigungselement (35), Federelemente (37) und Mittel zum Arretieren der Bremsstange (13) umfasst, wobei das Betätigungselement (35) direkt am oder in den Bedienhebel (1) oder der Bremsstange (13) integriert oder befestigt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinheit (IV) einen Feststellhebel (41), ein einen Totpunkt überschreitendes Schubkurbelgetriebe (43) und einen Druckelement (42) zur Arretierung der Bremsstange (13) umfasst, wobei der Feststellhebel (41) nicht am Bedienhebel (1) oder an der Bremsstange (13) befestigt ist.