DE19748877A1 - Elektrischer Rollstuhlantrieb mit Vorrichtungen für Treppensteigen zum Anbau an Rollstühle normaler Bauart - Google Patents

Description

Elektrischer Rollstuhlantrieb mit Vorrichtungen für Treppensteigen zum Anbau an Rollstühle normaler Bauart.

Die meisten der in Betrieb befindlichen Rollstühle normaler Bauart werden vom Behinderten manuell mittels Greifreifen bewegt und damit in und außerhalb von Gebäuden optimale Wendigkeit erzielt. Die Überwindung von Steigungen und Treppen ist auf diese Art jedoch nicht möglich.

Als Alternativen sind bekannt

• a) spezielle Elektro-Rollstühle mit elektrischem Antrieb, die dem Behinderten zwar die selbständige Fortbewegung auch auf Straßen usw. über Steigungen und größere Entfernungen, nicht aber die Überwindung von Treppen ermöglichen,
• b) Rollstuhl-Sonderkonstruktionen, die für Fortbewegung einschließlich Treppensteigen entwickelt wurden,
• c) Zusatzaggregate zum Einbau in Rollstühle normaler Bauart, wobei es sich um elektrische Antriebe für die Fortbewegung handelt und um im jeweiligen Bedarfsfall an den Rollstuhl anbaubare Vorrichtungen, mit deren Hilfe eine dritte Person den Rollstuhl samt Behindertem über Treppen befördern kann.

Eine befriedigende Lösung sind diese Alternativen insofern nicht, als es einerseits im Interesse des Behinderten liegt, seinen vorhandenen Rollstuhl normaler Bauart weiter wie gewohnt auch mittels Greifreifen benützen zu können, in diesen Rollstuhl aber andererseits bisher nur das Aggregat für Fahrbetrieb integriert werden kann, während die relativ schwere Vorrichtung für Treppensteigen separat mitgeführt und durch eine Begleitperson im jeweiligen Bedarfsfall an- bzw. abgebaut werden muß.

Es stellt sich somit die Aufgabe, einen in Rollstühle normaler Bauart integrierbaren, zu- und abschaltbaren Antrieb zu entwickeln, der dem Rollstuhlfahrer das Fahren mit Elektroantrieb sowohl innerhalb von Gebäuden als auch außerhalb auf Straßen über größere Entfernungen wie auch das Überwinden von Treppen sowohl mit Hilfe einer Begleitperson als auch ohne Hilfe Dritter erlaubt, ohne die Wendigkeit des Rollstuhls oder seine Bedienung allein mittels Greifreifen zu beeinträchtigen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen an Rollstühle normaler Bauart anbaubaren, für Fahren und Treppensteigen zuschaltbaren, für die Handhabung mit Greifreifen abschaltbaren Antrieb, bei dem die großen, mit Greifreifen versehenen Rollstuhlräder (im folgenden als Antriebsräder bezeichnet) durch je einen Elektromotor mit nachgeschaltetem Getriebe über einen mit der Antriebsradfelge verbundenen Zahnkranz großen Durchmessers mit Innenverzahnung angetrieben werden (wobei im gewöhnlichen Fahrbetrieb der Rollstuhl in bekannter Weise mit einem Knüppelschalter manöveriert wird), und zum Treppensteigen jedes Antriebsrad ringsum mit zahlreichen, neben dem Gummireifen des Antriebsrades konzentrisch zur Radachse aus- und einfahrbaren Nocken versehen ist, die in zum Treppensteigen ausgefahrenem Zustand auf die Oberseite der Treppenstufen greifen und zusammen mit dem im Zwischenraum zwischen den Nocken freiliegenden und in Preßkontakt mit den Stufenkanten kommenden Gummireifen den Rollstuhl von Stufe zu Stufe emporheben und ihm einen sicheren Stand auf der Treppe vermitteln, wobei beim Treppensteigen mit Unterstützung durch eine Begleitperson der Rollstuhl an nach oben in zweckmäßige Position ausgezogenen Handgriffen von der Begleitperson geführt wird, während zum Treppensteigen ohne Mithilfe Dritter vor Beginn der Treppenpassage zur Verlagerung des Schwerpunkts von Rollstuhl und Behindertem in einen kippsicheren Bereich die Antriebsräder am Rollstuhl nach vorne verlagert und der Rollstuhl auf der Treppe durch Stützraupen, vor und nach der Treppenpassage durch Hilfslenkrollen in einer in der elektrischen Steuerung zu definierenden Schräglage abgestützt wird und die Steuerung durch Abtastung der Treppe und Überwachung der räumlichen Lage des Rollstuhls mit geeigneten Mitteln Steuerungsimpulse für den der jeweiligen Situation angemessenen Antrieb der Antriebsräder erhält.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel des Antriebs beschrieben und durch Zeichnungen erläutert.

Der Antrieb ist auf der dem Rollstuhlrahmen zugewandten Seite der Antriebsräder angebaut. Auf Fig. 1 ist Elektromotor 1 mit Schneckenwelle 18 des selbsthemmenden Schneckengetriebes 2 gekoppelt. Auf der Gegenseite ist die Schneckenwelle aus dem Getriebegehäuse hinausgeführt und fest verbunden mit Kegelrad 3, durch welches Kegelrad 4 und das mit diesem auf einer gemeinsamen Welle befestigte Stirnrad 5 angetrieben wird. Diese gemeinsame Welle ist am Schneckengetriebe und an Stützarm 6 gelagert, der bei 7 zur Abstützung des Antriebs am Rollstuhlrahmen in axialer Richtung lose, in vertikaler Richtung satt anliegt. Auf die Schneckenradwelle ist Stirnrad 8 aufgesetzt, das die untersetzte Antriebsleistung für Treppensteigen überträgt, während Stirnrad 5 die nicht untersetzte, direkte Antriebsleistung für den Fahrbetrieb überträgt. Zur Übertragung der Antriebsleistung auf den mit Antriebsradfelge 10 verbundenen Zahnkranz 9 ist auf einer mit Stützarm 6 fest verbundenen Achse Stirnradritzel 11, an welches das Kettenrad 15 angebaut ist, drehbar gelagert. Diese Achse dient zugleich als Drehpunkt für das eine Ende von Schwinge 12, an deren anderem Ende ein zweites, an das Kettenrad 14 angebautes Stirnradritzel 13 auf einer mit Schwinge 12 fest verbundene Achse drehbar gelagert ist. Über die Kettenräder 14 und 15 läuft die Antriebskette 16. Durch Schwenken der Schwinge 12 mit dem am Schneckengetriebe gelagerten Schalthebel 19 kann Stirnradritzel 13 mit Stirnrad 8 oder mit Stirnrad 5 in Zahneingriff oder in Mittelstellung = Leerlauf gebracht werden, wobei der jeweilige Schaltzustand in Raste 20 mechanisch verriegelt wird. Durch die an Raste 20 angebrachten Endschalter 31, 67 und 69 wird der jeweilige Schaltzustand zugleich elektrisch verriegelt, damit der Antriebsmotor nur bei beidseitig gleicher Schaltstellung eingeschaltet werden kann. In Leerlaufstellung kann der Rollstuhl mit seinen Greifreifen manuell manöveriert werden. Gegenüber von Stirnradritzel 11 ist auf Stützarm 6 die Gegenrolle 17 gelagert, die in einer Nut auf dem Außenumfang von Zahnkranz 9 läuft. Die Lagerung der Gegenrolle und die Achse von Ritzel 11 sind durch die Versteifungsrippe 9°zu einer biegesteifen Einheit verbunden und bilden dadurch einen in seiner Position zu Zahnkranz 9 unveränderlichen, starren Antriebskopf, der bei ungenauem oder schwankenden Lauf der Antriebsräder (die sich wegen ihres großen Durchmessers bei extremer seitlicher Belastung verformen können oder bei gebrauchten Rollstühlen, an die der Antrieb nachträglich angebaut wird, sich schon verformt haben) durch die in der Nut des Zahnkranzes laufende Gegenrolle dem Radlauf nachgeführt wird und optimalen Zahneingriff zwischen Stirnradritzel 11 und Zahnkranz 9 gewährleistet. Stützarm 6 kann dadurch relativ schwach, sich dem Radlauf anpaßbar, dimensioniert werden und er braucht am Rollstuhlrahmen 92 nur in vertikaler Richtung abgestützt zu werden. Da der Antrieb an Zahnkranz 9 nahe dem Außenumfang des Antriebsrades angreift, wird die Radkonstruktion insbesondere beim Treppensteigen entlastet.

Beim Ausbau des Antriebs zum Treppensteigen ohne Mithilfe Dritter wird der Schwerpunkt des beladenen Rollstuhls hinter die Achsen der Antriebsräder verlagert. Dazu werden Antriebsrad, Elektromotor und Schneckengetriebe am Support 22 befestigt und eine Gewindestange 23, die in den Lagerböcken 24 unverdrehbar gelagert ist, mit diesen Lagerböcken an Führungsbahn 21 (Fig. 5) angebaut. Zwischen zwei am Support oder an den daran angebauten Antriebskomponenten befestigten Mitnehmern 26 wird das in seiner Nabenbohrung mit Gewinde versehene und auf Gewindestange 23 aufgedrehte Stirnrad 25 so gelagert, daß durch die Drehung des Stirnrades die Mitnehmer und damit der Support entlang der Gewindestange bis zu einem der den Antrieb ausschaltenden Endschalter 95 verschoben werden (Fig. 5). Mit Schneckenwelle 18 ist zum Antrieb des Stirnrades 25 ein Stirnrad 27 fest verbunden. Ein an Schwenkhebel 29 gelagertes Stirnrad 28 kann zum Zahneingriff mit den Stirnrädern 25 und 27 eingeschwenkt und dadurch der Antrieb des die Supportverschiebung bewirkenden Stirnrades 25 eingeschaltet werden. Damit die Supportverschiebung nur erfolgen kann, wenn der Antrieb der Antriebsräder abgeschaltet ist, wird Schwenkhebel 29 durch Sperre 30 blockiert, die durch Elektromagnet 32 erst gelöst werden kann, wenn durch Raste 20 in Leerlaufstellung Endschalter 31 gedrückt wird.

Drehzahl und Drehrichtung der Antriebsmotoren werden mittels eines vom Behinderten zu bedienenden Knüppelschalters über elektronische Steuerglieder geregelt (wie dies für elektrisch betriebene Rollstühle üblich und bekannt ist) und damit die Fahrtrichtung, die Fahrgeschwindig­ keit, die Lenkung und die Motorbremse gesteuert.

Zum Treppensteigen wird jedes Antriebsrad ringsum mit zahlreichen, konzentrisch zur Radnabe und unmittelbar neben der Gummibereifung 34 des Antriebsrades aus- und einfahrbaren Nocken 33 ausgestattet. Der durch die Spitzen der ausgefahrenen Nocken gebildete Radius entspricht knapp dem Außendurchmesser der Gummibereifung, so daß bei Belastung das Rad auf den Spitzen der ausgefahrenen Nocken läuft und der Gummireifen nur leichte Bodenberührung hat. Der von den eingefahrenem Nocken gebildete Durchmesser entspricht etwa demjenigen der Antriebsradfelge 10. Anzahl und Form der Nocken werden so gewählt, daß der Gummireifen im lichten Abstand zwischen je zwei ausgefahrenen Nocken soviel freiliegt, daß beim Passieren einer Treppe an dieser Stelle ein Presskontakt zwischen dem Gummireifen 34 und der zwischen den zwei Nocken hineinragenden Treppenstufenkante 36 entsteht. Wenn die Antriebsräder mit ausgefahrenen Nocken der Treppe zurollen und die Kante einer Treppenstufe erreichen, greift einer der Nocken beim weiteren Abrollen jedes Antriebsrades hinter der Stufenkante 36 auf die Oberseite der Treppenstufe und hebt den Rollstuhl empor. Dabei gibt der Nocken in Verbindung mit dem im lichten Abstand zum folgenden Nocken freiliegenden und in Presskontakt mit der Stufenkante gekommenen Gummireifen dem Antriebsrad einen sicheren Halt auf der Stufe. In gleicher Weise erfolgt die Weiterbewegung von Stufe zu Stufe. Durch das selbst­ hemmende Schneckengetriebe vermitteln so die Antriebsräder dem Rollstuhl an jeder beliebigen Stelle der Treppe einen sicheren Stand.

Bei dem in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Nocken 33 durch eine Schwenkbewegung aus- und einfahrbar. Die Nocken sind in ein aus den Blechronden 35 und 37 gebildetes, nahe ihrem Außendurchmesser durch die Schwenkachse der Nocken bildende Distanzhülsen 38 und Schrauben 39, nahe ihrem Innendurchmesser durch die Führung für den Schaltring 43 bildende Distanzhülsen 40 und die Schrauben 41 verbundenes Gehäuse eingebaut, wobei mit den Schrauben 41 zugleich der Zahnkranz 9 an dem Gehäuse befestigt ist. Das Gehäuse mit Außendurchmesser entsprechend demjenigen der Antriebsradfelge 10 ist mit dieser durch eine Anzahl Verbindungswinkel 42 verbunden.

Das stabförmige, auszufahrende Teil der Nocken, die in eingefahrenem Zustand entlang dem Außenumfang des Gehäuses eine ringsumlaufende, lückenlose Reihe bilden, ist an der Spitze gerundet und an der Basis mit einer der Aufnahme der Schwenkachse dienenden Bohrung versehen. Mit dieser Basis ist ein Schwenkhebel 46 verbunden, der im Bogen nach unten unter die gerundete Spitze des folgenden eingefahrenen Nocken so verläuft, daß sich diese Spitze lückenlos in den Bogen einfügt. Dieser Schwenkhebel ist als zweischenklige Gabel ausgebildet, um zwischen den beiden Schenkeln den Schaltring 43 aufnehmen zu können, der aus einer Blechronde besteht, die quer zu ihrer Breite mit Langlöchern 44 versehen ist. Quer durch die Gabeln der Schwenkhebel und die Langlöcher des Schaltrings sind die Schaltbolzen 45 durchgeführt, durch welche die Nocken beim Verschieben des Schaltrings aus- oder eingefahren werden. Zum Verschieben des Schaltrings hat dieser an seinem Innendurchmesser an einer Stelle eine Verbreiterung 47, die mit einem Langloch 48 versehen ist, in das der am Schalthebel 49 befindliche Bolzen 50 eingreift. An der gleichen Stelle hat auch die Blechronde 35 an ihrem Innendurchmesser eine Verbreiterung 51, an der die eine Seite der Lagerbuchse 53 für die Schaltwelle 52 befestigt ist, während die andere Seite der Lagerbuchse mit der Verlängerung 58 eines der Verbindungswinkel 42 verbunden ist. Auf der Schaltwelle, durch die der mit ihr verbundene Schalthebel 49 bewegt wird und die vorne mit dem Vierkant 54 endet, ist die Arretierscheibe 57 befestigt, über die der mit Blattfeder 56 belastete Arretierbolzen 55 die jeweilige Schaltstellung fixiert. Zur Verschiebung des Schaltrings wird über Schaltwelle 52 mittels des Schlüssels 59 mit Innenvierkant der Schalthebel 49 um ca. 200 Grad verdreht, wobei durch den im Langloch 48 auf- und abgleitenden Bolzen 50 der Schaltring entlang seinem Radius verschoben und die Nocken aus- oder eingefahren werden, indem die Schaltbolzen 45 in den Langlöchern 44 auf- und abgleiten. Durch den Verdrehungsradius der Schaltwelle befindet sich Bolzen 50 in seinen Endlagen unterhalb der Nullinie, so daß sich der Schalthebel bei Belastung nicht zurückdrehen kann und dadurch die Schaltstellung bei ausgefahrenen Nocken unter Last fixiert ist.

Zum Aus- oder Einfahren der Nocken muß das Antriebsrad von dem auf ihm ruhenden Gewicht des Behinderten entlastet und der Antrieb auf Leerlauf geschaltet werden. Für die Entlastung der Antriebsräder sind entlang der beiden Rahmenrohre der Rollstuhlrückenlehne mit diesen verbundene, in Fig. 4 dargestellte Führungsrohre 64 angebracht, in denen sowohl nach unten als auch nach oben verschiebbare und mit einem Feststeller 65 in der gewünschten Position feststellbare Haltestäbe 60 eingebaut sind. Durch Verschieben eines Haltestabes bis zum Fußboden und dann noch weiter mit einem am Führungsrohr angebauten Hebel 61, der mit Schlaufe 62 in Haken 63 am oberen Ende des Haltestabes eingehängt wird, wird das Antriebsrad geringfügig angehoben. Wenn das Antriebsrad angehoben ist, kann es manuell auf eine Position gedreht werden, auf der mit Schlüssel 59 die Nocken aus- oder eingefahren werden können. Damit eine Begleitperson den Rollstuhl samt Behindertem über die Treppe führen kann, sind die Haltestäbe an ihrem oberen Ende als Handgriffe 66 ausgebildet, in welche Schalter zum Schalten der Antriebsmotoren integriert sind. Nach Ausfahren der Nocken werden die Haltestäbe wieder in die Führungsrohre zurückgezogen, an den Handgriffen auf zweckmäßige Höhe nach oben ausgezogenen und mit dem Feststeller fixiert. Die Begleitperson kann nun an den Handgriffen den Schwerpunkt des Rollstuhls mit Behindertem auf die Antriebsräder ausbalancieren und ihn nach Betätigung der Schalter während des Aufstiegs über die Treppe im Gleichgewicht halten.

Zum Treppensteigen werden die Getriebe des Antriebs auf Treppensteigen umgeschaltet und die Nocken an den Antriebsrädern ausgefahren. Die beiden Antriebsräder sollen eine Stufe stets gleichzeitig besteigen. Um dies sicherzustellen, werden geeignete Sensoren angebracht, die der Steuerung die nötigen Signale geben. Es wird die waagerechte Position der Radachsen und damit des Rollstuhls durch einen Sensor (z. B. einen Schalter mit Quecksilberröhren) überwacht, der bei etwa auftretender Schieflage den Motor für das eine Antriebsrad so lange ausschaltet, bis durch den Lauf des andern Antriebsrades die Schieflage behoben ist. Jedem der beiden Antriebsräder werden Sensoren für Aufwärts- und Abwärtssteigen zugeordnet, welche die Stufenkante abtasten (z. B. durch Tastfühler betätigte Endschalter). Wenn der Sensor des einen Antriebsrades die Stufenkante erfaßt, während das zweite Antriebsrad noch von der Stufenkante entfernt ist, setzt die Steuerung den Antrieb des einen Antriebsrades so lange aus, bis auch der Sensor des zweiten Antriebsrades die Stufenkante erkennt. Auch das den Motoren abgeforderte Drehmoment kann Steuerungsimpulse geben in der Weise, daß der eine Motor abgeschaltet wird, wenn er das zum Besteigen der Stufe erforderliche Drehmoment aufzubauen beginnt, während der andere Motor noch mit geringem Drehmoment auskommt, weil das betreffende Antriebsrad die Stufe noch nicht erreicht hat.

In dieser Ausbaustufe sind für den Behinderten die Funktionen verfügbar, für die bei Rollstühlen normaler Bauart bisher zwei getrennte Zusatzaggregate erforderlich sind, nämlich ein integrierbarer elektrischer Fahrantrieb und eine separate Vorrichtung zum Anbau an den Rollstuhl bei Bedarf für das Treppensteigen mit Hilfe einer Begleitperson.

Zum Treppensteigen ohne Begleitperson ist die Schwerpunktverlagerung des Rollstuhls samt Behindertem in einen kippsicheren Bereich erforderlich sowie die Abstützung des Rollstuhls auf der schiefen Ebene der Treppe in einer definierten, ebenfalls der Kippsicherheit des Rollstuhls dienenden Schräglage zur Treppe hin. Hierzu wird der bisherige Ausbau des Antriebs ergänzt durch die nachstehend beschriebenen Komponenten sowie durch Anpassung von Steuerung und Sensoren.

Zur Schwerpunktverlagerung werden die Antriebsräder entlastet durch Ausfahren der im folgenden beschriebenen Hilfslenkrollen und soweit nach vorn in Richtung zu den Fußstützen des Rollstuhls verschoben, daß der Schwerpunkt des mit dem Behinderten und den Antriebsaggregaten belasteten Rollstuhls hinter den Achsen der Antriebsräder liegt. Durch diese Verlagerung der Antriebsräder wird zusätzlich eine kompakte Bauweise des im folgenden beschriebenen Stützraupensystems ermöglicht, indem von den nach vorne verlagerten Antriebsrädern ein stufenloser Übergang auf die nahe dem Rollstuhlrahmen gelagerten Stützraupen möglich ist.

Zur Verlagerung der Antriebsräder wird jedes Antriebsrad samt Antrieb in einem Support 22 gelagert, der wie in Fig. 5 dargestellt in einer von der normalen Radlagerung 70 horizontal nach vorne verlaufenden Führungsbahn 21 verschiebbar und in den Endlagen arretierbar ist. Die Verschiebung erfolgt durch den Elektromotor 1 über Gewindespindel 23, wie in der Beschreibung des Radantriebs erläutert. An den Endpunkten der Verschiebestrecke wird der Support in Konuspassungen 68 arretiert und ist in diesen Positionen durch Gewindespindel 23 verriegelt.

Der Abstützung des Rollstuhls dient ein an der Rückseite der Rollstuhl­ lehne 79 unterhalb der Handgriffe einhängbares und wieder aushängbares Stützaggregat, in welchem in einem in Fig. 6 dargestellten rechteckigen, aus zwei Längsseiten 71 und aus den Schmalseiten 80 und 83 gebildeten Aggregatrahmen zwei Stützraupen 72 mit Streben 84, zwei Hilfslenkrollen 73 mit Verstellantrieb sowie Sensoren für die Abtastung der Treppenstufen zusammengefaßt sind. Das relativ leichte Stützaggregat kann in eingehängtem Zustand vom Rollstuhl mitgeführt werden, ohne daß dessen Funktionen beeinträchtigt werden.

Die in Fig. 7 dargestellten Stützraupen 72 bestehen je aus einer Schiene 74 aus U-Profil mit langen Schenkeln, an deren Anfang und Ende als Umlenkscheibe je eine Zahnriemenscheibe 75 und 76 zwischen den Profilschenkeln so gelagert ist, daß ein Teil ihres Durchmessers das Profil der Schiene an seiner offenen Seite sowie die Schiene an ihrem Anfang und Ende überragt. Über diese Zahnriemenscheiben ist ein beidseitig gezahnter Zahnriemen 77 gespannt, der auf der offenen Seite des U-Profils durch eine Anzahl von Stützrollen 78 abgestützt wird, die ebenfalls zwischen den Schenkeln des U-Profils gelagert und über die Distanz zwischen den Zahnriemenscheiben verteilt sind. Dadurch ergibt der Zahnriemen eine stabile Lauffläche zur Auflage auf den Stufenkanten der Treppe für die Abstützung des Rollstuhls, wobei die Stützrollen leichten Lauf des die Lauffläche bildenden Zahnriemens sichern, um Kraftverluste durch Gleitreibung, wie sie bei Unterstützung der Lauffläche durch eine Schiene auftreten würden, zu vermeiden. Durch entsprechende Lagerung der Stützrollen erhält diese Lauffläche eine leicht zur Treppe hin gewölbte Form. Dadurch wird die Überbrückung des Stufenabstandes erleichtert, indem durch den auf einer Stufenkante aufliegenden Gipfelpunkt der gewölbten Lauffläche der vordere Bereich der Stützraupe vor dem Übergang auf die nächste Stufe etwas angehoben und das Anstoßen der vorderen Umlenkscheibe an die Vorderfläche der Stufe vermieden wird. Die Länge jeder Stützraupe ist so bemessen, daß sie mindestens zwei Treppenstufen überbrückt.

Die Stützraupen sind innerhalb des Aggregatrahmens neben jeder der beiden vertikalen Rahmenlängsseiten 71 und parallel zu diesen so angeordnet, daß bei eingehängtem Aggregatrahmen ihre Laufflächen von der Rollstuhllehne 79 abgewandt sind. Im Bereich der unteren Schmalseite 80 des Aggregatrahmens ist das eine Ende jeder Stützraupe mit der Achse 81 ihrer Zahnriemen­ scheibe gelagert und auf dieser Achse im Aggregatrahmen schwenkbar gegen die Rollstuhllehne hin oder von der Rollstuhllehne weg in Richtung zum Fußboden, wobei die Lauffläche der abgeschwenkten Stützraupe sich dem Radius des Antriebsrades anfügt. Etwa in der Mitte ihrer Länge sind die Schienen der beiden Stützraupen durch ein horizontales Distanzrohr 82 zu einer Einheit fest verbunden. Die Stützraupen können nun wahlweise zur Treppe abgeschwenkt oder in Ruhelage hinter die Rollstuhllehne geschwenkt werden. Die Schwenkbewegung zur Treppe hin kann z. B. durch Lösen einer Sperrklinke, durch welche die Stützraupen in ihrer Ruhelage im Aggregat­ rahmen fixiert sind, mittels eines Schnurzuges durch den Behinderten von seinem Sitz aus erfolgen, so daß die Stützraupen durch ihr Eigengewicht oder mit Unterstützung durch eine Feder nach hinten abschwenken. Mit einem weiteren Schnurzug können die abgeschwenkten Stützraupen in die Ruhelage zurückgeholt werden, wo sie in der Sperrklinke wieder einrasten.

An der oberen Schmalseite 83 des Aggregatrahmens sind parallel zu jeder der aufgeschwenkten Stützraupen und direkt neben jeder Stützraupe vertikal verlaufende Streben 84 mit ihrem oberen Ende so gelagert, daß sie ebenfalls von der Rollstuhllehne weg und zur Rollstuhllehne hin schwenkbar sind. Ihre Länge ist so bemessen, daß sie an der Stelle, an der sich das Distanzrohr 82 der aufgeschwenkten Stützraupen befindet, dieses unterqueren. An dieser Stelle sind die Streben, wie in Fig. 8 dargestellt, mit je einem das Distanzrohr langlochartig, mit begrenztem freiem Weg nach unten, einschließenden Bügel 85 und mit Sperrklinken 86 versehen. Innerhalb der durch diese Bügel gebildeten Langlöcher kann das Distanzrohr auf einem durch je einen Endanschlag 87 begrenzten Weg gleiten. Wenn nun die Stützraupen zur Treppe hin abgeschwenkt werden, werden durch das in den Bügeln eingeschlossene Distanzrohr auch die Streben von der Rückenlehne weg nach außen geschwenkt. Dabei gleitet das Distanzrohr innerhalb der Bügel 85 bis zu den Endanschlägen und wird dort durch die Sperrklinken 86 verriegelt, so daß damit, wie in Fig 9 dargestellt, auch die Stellung der Stützraupen verriegelt ist in dem Winkel, in dem sie auf der Treppe aufliegen sollen. Über die verriegelten Streben wird zugleich Lastmoment von den auf der Treppe aufliegenden Stützraupen über den Aggregatrahmen auf den oberen Bereich der Rollstuhllehne übertragen, so daß die auf der Treppe abzustützende Last gleichmäßig auf den Rollstuhlrahmen verteilt ist.

Unterhalb der Lagerung der Stützraupen sind an der unteren Schmalseite 80 des Aggregatrahmens zwei Hilfslenkrollen 73, wie in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellt, so gelagert, daß sie nach oben zur Rollstuhllehne hin und nach unten zum Fußboden hin schwenkbar sind. Diese Hilfslenkrollen dienen zur Entlastung der Antriebsräder bei der Prozedur der Schwerpunkt­ verlagerung und des Ausfahrens der Nocken sowie dazu, den Rollstuhl vor und nach der Treppe abzustützen und manöverierfähig zu machen, solange die Stützraupen nicht auf der Treppe aufliegen. Die Hilfslenkrollen sind in die untere Stirnseite von kurzen, vertikalen Vierkantrohren 88 eingesetzt. Jedes dieser Vierkantrohre ist oben und unten in Drehpunkten mit den Wippen 89 verbunden, deren Breite an ihrem Anfang durch die Breite des Vierkantrohres bestimmt ist und sich V-förmig gegen ihr Ende vergrößert, wo sie schwenkbar bei der unteren Schmalseite 80 des Aggregat­ rahmens, je zwei übereinander, so gelagert sind, daß die Vierkantrohre in der vorgesehenen Abstützposition senkrecht zum Fußboden stehen. Die V-förmige Ausführung der Wippen vermittelt den Hilfslenkrollen die erforderliche Stabilität gegen seitliche Beanspruchung. Zur Ausführung der Schwenkbewegungen wird jeder Hilfslenkrolle eine durch ein elektrisch angetriebenes Schneckengetriebe und eine gemeinsame Antriebswelle 93 über Stirnräder 94 vertikal verschiebbare Zahnstange 95 zugeordnet. Die Zahnstangen sind durch je eine Schubstange 91 gelenkig mit den beiden obenliegenden Wippen 89 verbunden und samt Antrieb im freien Raum innerhalb des Aggregatrahmens eingebaut. In Ruhestellung werden die Hilfslenkrollen gegen die Rollstuhllehne in den Aggregatrahmen aufgeschwenkt, für die Passage der Treppe auf eine Position oberhalb der Lauffläche der Stützraupen, um deren Lauf nicht zu behindern. Die hierfür und für die Radentlastung und Abstützung festgelegte Ausfahrstrecke der Hilfslenkrollen ist in der Steuerung zu definieren.

Die Zahnung der Lauffläche der Stützraupen soll das Abrollen der Stützraupen über die Stufenkanten begünstigen und bremsendes Gleiten treppauf ausschließen. In die unteren Riemenscheiben 75 der Stützraupen können für Treppauf rückwärts sperrende Freilaufnaben sowie Bremsen für Treppab eingebaut werden, die z. B. über Bowdenzug vom Behinderten geschaltet werden können. Durch die Haftung der Zahnung der Lauffläche an den Stufenkanten würde der Freilauf Treppauf ein etwaiges Zurückrollen der Stützraupen erschweren. Nach Ausschalten der Freiläufe könnten Treppab zusätzlich zu der Bremswirkung der Antriebsmotoren die Stützraupen manuell vom Behinderten gebremst werden.

Soll eine Treppe überwunden werden, fährt der Behinderte mit dem Rollstuhl rückwärts nahe an die erste Stufe heran. Er schwenkt die Stützraupen ab, entlastet die Räder durch Ausfahren der Hilfslenkrollen auf deren Radentlastungsposition, fährt an den Antriebsrädern die Nocken aus, und verschiebt zur Schwerpunktverlagerung die Antriebsräder zum vorderen Endpunkt. Er schaltet nun den Radantrieb auf die Schaltstellung für Treppensteigen, wodurch gleichzeitig durch die Steuerung die Hilfslenkrollen so weit auf Abstützungsposition eingefahren werden, daß die Antriebsräder wieder Bodenkontakt haben und der Rollstuhl die in der Steuerung definierte Schräglage einnimmt. Der Rollstuhl rollt nun auf den Hilfslenkrollen und den Antriebsrädern vollends zur ersten Treppenstufe. Wenn der Sensor des einen Antriebsrades die Treppenstufe erkennt, schaltet die Steuerung den Antrieb auf dieser Seite ab, bis auch der Sensor des andern Antriebsrades die Stufe erfaßt hat. Sobald die Sensoren beider Antriebsräder der Steuerung die Treppenstufe melden, werden Treppauf durch die Steuerung die Hilfslenkrollen eingefahren, dadurch die Stützraupen auf die Stufenkanten abgesenkt und der Rollstuhl durch die Antriebsräder, abgestützt durch die über die Stufenkanten abrollenden Stützraupen, treppauf bewegt. In Fig. 10 sind diese Situationen dargestellt.

Oder es werden Treppab, während die Antriebsräder den Abstieg beginnen, die Hilfslenkrollen zur Erhaltung der definierten Schräglage durch die Steuerung sukzessive eingefahren, bis die Stützraupen auf den Stufenkanten aufliegen und die Hilfslenkrollen an der ersten Stufe ganz eingefahren sind. Dabei ist die Steuerung so programmiert, daß der Behinderte bei Antriebsschaltstellung Treppensteigen den Rollstuhl nur vor und nach der Treppe mit dem Knüppelschalter manövrieren kann, auf der Treppe jedoch nur die Steuerimpulse der Sensoren wirksam sind, während die Steuerleitung zum Knüppelschalter unterbrochen ist.

Wenn die Sensoren das Ende der Treppe signalisieren, werden die Hilfslenkrollen kontinuierlich wieder ausgefahren, um die definierte Schräglage des Rollstuhls zu erhalten. Zum Übergang auf normalen Fahrbetrieb entlastet der Behinderte die Antriebsräder durch Ausfahren der Hilfslenkrollen auf Radentlastungsposition, wodurch der Rollstuhl aus seiner Schräglage aufgerichtet wird, fährt die Nocken ein, hebt durch Verschiebung der Antriebsräder zum hinteren Endpunkt 70 die Schwerpunkt­ verlagerung auf, fährt die Hilfslenkrollen ein und schwenkt die Stützraupen in ihre Ruhelage auf.

Dieser unkompliziert aufgebaute Rollstuhlantrieb läßt sich in einfachen und damit kostengünstigen Konstruktionen für die Herstellung umsetzen, weil die Funktionen Fahren und Treppensteigen in einem Gerät vereinigt sind. Gerade dies bringt auch für den Behinderten den wesentlichen Vorteil, daß für ihn beide Funktionen jederzeit verfügbar sind. Er ist unterwegs, ob allein oder in Begleitung, nicht auf eine Basis angewiesen, an der sein Treppensteig-Gerät in Bereitschaft gehalten ist. Sein bisher durch Treppen, Steigungen und Entfernungen gravierend eingeengter Aktionsradius wird entscheidend erweitert, ohne daß die gewohnte Wendigkeit seines Rollstuhls und dessen Bewegung mit den Greifreifen eingeschränkt werden. Bei Nachrüstung von Rollstühlen vereinfacht sich auch die Prozedur mit dem Kostenträger, weil für beide Funktionen nur ein anstatt bisher zwei Komponenten beschafft werden müssen, so daß der finanzielle Aufwand weit geringer ausfällt. Zudem kann der Antrieb je nach Bedarf zunächst nur als Fahrantrieb eingebaut werden, wobei die spätere Nachrüstung für Treppensteigen mit Begleitung oder für Treppensteigen auch ohne Begleitung jederzeit möglich ist.

Claims (12)

1. Elektrischer Rollstuhlantrieb mit Vorrichtungen für Treppensteigen zum Anbau an Rollstühle normaler Bauart, bei dem jedes der beiden großen, mit Greifreifen versehenen Rollstuhlräder (im folgenden als Antriebsräder bezeichnet), angetrieben wird durch einen Elektromotor (1) und ein Getriebe über einen mit der Antriebsradfelge verbundenen Zahnkranz (9) großen Durchmessers mit Innenverzahnung und einen Antriebskopf, welcher aus einem in dem Zahnkranz laufenden Stirnradritzel (11) und einer mit diesem zu einer steifen Einheit verbundenen, gegenüber dem Stirnradritzel auf dem Außenumfang des Zahnkranzes laufenden, den Zahneingriff zwischen Stirnradritzel und Zahnkranz sichernden Gegenrolle (17) gebildet wird, und jedes Antriebsrad an seinem ganzen Umfang mit in gleichem Abstand zueinander angeordneten Nocken (33) versehen ist, die für Treppensteigen neben dem Gummireifen des Antriebsrades konzentrisch zur Radachse ausfahrbar und für horizontale Fortbewegung wieder einfahrbar und so angeordnet sind, daß auf einer Treppe bei ausgefahrenen Nocken der im Zwischenraum zwischen den einzelnen Nocken freiliegende Gummireifen (34) in Preßkontakt mit der zwischen zwei einander folgenden Nocken hineinragenden Stufenkante (36) kommen kann.

2. Rollstuhlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb über ein selbsthemmendes Schneckengetriebe (2) erfolgt, wobei die untersetzte Antriebsleistung zum Treppensteigen von der Schneckenradwelle und die direkte Antriebsleistung zum Fahrbetrieb von der Schneckenwelle abgenommen wird, welche über einen auf die Schneckenradwelle oder auf die Schneckenwelle oder auf eine dazwischenliegende Leerlaufposition einschwenkbaren Rollenketten- oder Zahnriemenantrieb (16) mit dem den Zahnkranz (9) antreibenden Antriebskopf verbunden ist, wobei die Schaltstellung mechanisch und elektrisch durch eine Schaltraste (20) und mit Endschaltern verriegelt ist und der Antrieb durch einen Stützarm (6) am Rollstuhlrahmen abgestützt ist.

3. Rollstuhlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Zahnkranzes (9) mit einer ringsum laufenden Nut versehen ist, welche der darin laufenden Gegenrolle (17) des Antriebskopfes als Spurkranz dient und bei schwankendem Lauf des Antriebsrades den Antriebskopf dem Radlauf nachführt.

4. Rollstuhlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt des beladenen Rollstuhls zum Treppensteigen ohne Hilfe Dritter in einen kippsicheren Bereich hinter den Achsen der Antriebsräder verlagert wird, indem die Antriebsräder in Richtung zu den Fußstützen des Rollstuhls verschoben werden, wofür jedes Antriebsrad samt den zugehörigen Antriebskomponenten an einem Support (22) gelagert wird, welcher auf einer horizontalen Führungsbahn (21) in Richtung zu den Fußstützen des Rollstuhls verschiebbar und in seinen Endlagen in Konuspassungen (68) fixiert ist.

5. Rollstuhlantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des Support (22) auf der Führungsbahn (21) durch den Rollstuhlantrieb erfolgt, indem ein in seiner Nabenbohrung mit Gewinde versehenes, mit dem Support (22) durch Mitnehmer (26) verbundenes, auf einer entlang der Führungsbahn (21) unverdrehbar gelagerten Gewindespindel (23)) angeordnetes Stirnrad (25) durch Koppelung mit der Welle des Rollstuhlantriebs angetrieben wird und den Support (22) verschiebt, wobei durch elektrische und mechanische Verriegelungen die Koppelung nur in Leerlaufposition möglich ist.

6. Rollstuhlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen, an ihrer Spitze abgerundeten Nocken (33) in an ihrer Basis angebrachten Bohrungen auf als Schwenkachsen dienenden Schrauben (38, 39) schwenkbar und im Bereich ihrer Bohrungen mit Schwenkhebeln (46) verbunden sind, und die Nocken samt Schwenkhebeln an der dem Rollstuhl­ rahmen zugewandten Seite jedes Antriebsrades in einem ringförmigen, an der Antriebsradfelge (10) befestigten, etwa dem Durchmesser der Antriebsrad­ felge entsprechenden Gehäuse gelagert und über einen in dessen Radius verschiebbaren und arretierbaren Schaltring (43) aus- und einschwenkbar sind, wobei die nahe dem Außendurchmesser der Gehäuseteile (35, 37) als Schwenkachsen der Nocken angeordneten Schrauben (38, 39) die Gehäuseteile an ihrem Außenumfang verbinden, während die an ihrem Innendurchmesser angeordneten Schrauben (40, 41) der Verbindung der Gehäuseteile an ihrem Innenumfang, der Befestigung des Zahnkranzes (9) an dem mit der Antriebsradfelge (10) verbundenen Gehäuse und der Führung des Schaltringes (43) dienen, welcher durch einen mit einem Schlüssel (59) verdrehbaren Schalthebel (49) verschoben und von diesem Schalthebel durch dessen Verdrehung um 200 Grad anstatt nur 180 Grad in seiner Position gesichert wird.

7. Rollstuhlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Rahmenrohre der Rollstuhlrückenlehne Führungsrohre (64) befestigt sind, in denen nach oben und nach unten verschiebbare Haltestäbe (60) gelagert sind, die zum Verschieben nach oben an ihrem oberen Ende als Handgriffe (66) mit integrierten Schaltern für das Schalten des Antriebs ausgebildet und mit Feststellern in beliebiger Position feststellbar sind, und die bei Verschieben nach unten bis auf den Fußboden nach Einhängen der Schlaufen (62) in an den Handgriffen angebrachte Haken (63) mit an den Führungsrohren angebauten Hebeln (61) noch weiter nach unten verschoben werden können, wobei die Antriebsräder angehoben werden.

8. Rollstuhlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rückseite der Rollstuhlrückenlehne ein ein- und aushängbares Zusatz­ aggregat mit in einem Aggregatrahmen zusammengefaßten Abstützkomponenten und Mitteln zum Abtasten der Treppe für Treppensteigen ohne Mithilfe Dritter angeordnet ist, welches am Rollstuhl ohne Beeinträchtigung seiner Funktionen mitgeführt werden kann.

9. Rollstuhlantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstützkomponenten dienen zwei mit ihrer Länge zwei Treppenstufen überbrückende Stützraupen (72), die durch ein Distanzrohr (82) horizontal miteinander verbunden und aus einer Ruhelage hinter der Rollstuhl­ rückenlehne auf die Treppe abschwenkbar sind, und deren leicht zur Treppe hin gewölbte, durch Stützrollen (78) abgestützte Laufflächen aus doppelseitig gezahnten, je über zwei Zahnriemenscheiben (75, 76) als Umlenkrollen laufenden Zahnriemen (77) gebildet wird, ferner zwei den Schwenkweg der Stützraupen mit das Distanzrohr (82) der Stützraupen langlochartig einschließenden Bügeln (85) durch Endanschläge (87) begrenzende Streben (84), wobei die Stützraupen in dieser Position durch Sperrklinken (86) arretiert und Lastmoment von den Stützraupen auf die Rollstuhlrückenlehne übertragen wird, ferner zwei zum Fußboden abschwenkbare Hilfslenkrollen (73), deren jede in die Stirnseite eines vertikal stehenden, kurzen Stabes (88) eingebaut ist, an welchem auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten seines oberem und unteren Endes der Anfang je einer Wippe (89) angelenkt ist, die sich gegen ihr am Aggregatrahmen angelenktes Ende verbreitert, wobei die Wippen so am Aggregatrahmen gelagert sind, daß die Hilfslenkrolle (73) und der Stab (38) in der für die Abstützung des Rollstuhls vorgesehenen Position senkrecht zum Fußboden stehen, wobei zwei durch ein Schneckengetriebe über eine Welle (93) und zwei Stirnradritzel (94) vertikal verschiebbare Zahnstangen (95), die mit Schubstangen (91) an zwei der Wippen (89) angelenkt sind, die Schwenkung der Hilfslenkrollen bewirken.

10. Rollstuhlantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Nabe der einen Zahnriemenscheibe einer Stützraupe ein abschaltbarer, in einer Richtung sperrender Freilauf und eine zuschaltbare, manuell bedienbare Bremse eingebaut sind.

11. Rollstuhlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Treppensteigen Sensoren, welche die räumliche Lage des Rollstuhls erkennen, den Antrieb der Antriebsräder so steuern, daß bei auftretender axialer Schieflage des Rollstuhls der Antrieb des einen Antriebsrades so lange ausgeschaltet wird, bis die Schieflage durch den Lauf des anderen Antriebsrades ausgeglichen ist.

12. Rollstuhlantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Treppensteigen das den Antriebsmotoren der Antriebsräder abgeforderte Drehmoment Steuerungsimpulse an die Antriebssteuerung gibt, damit der eine Antriebsmotor ausgeschaltet wird, wenn er das zum Besteigen einer Treppenstufe erforderliche Drehmoment aufzubauen beginnt, während der andere Antriebsmotor noch mit geringem Drehmoment auskommt, weil das betreffende Antriebsrad die Treppenstufe noch nicht erreicht hat, und beide Antriebsmotoren eingeschaltet sind, wenn ihnen etwa ein gleiches Drehmoment abgefordert wird.