DE19802403A1 - Motorisch angetriebenes Fahrzeug mit bremsbaren, kugelgelagerten Laufrollen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft motorisch angetriebene Fahrzeuge, die auf kugelgelagerten Laufrollen laufen, insbesondere elektrisch angetriebene Krankenfahrstühle (Rollstühle), bei denen kugelge­ lagerte Laufrollen als Räder dienen.

Elektrisch betriebene Rollstühle dienen vielfach als Hilfe für ältere oder gehbehinderte Personen. Solche Rollstühle sollen in jeder Richtung beweglich sein, wie in Fig. 7 und 8 beispiels­ weise an einem Rollstuhl dargestellt ist.

Wie hieraus ersichtlich, sind an einem Rollstuhl 90 am unteren Teil eines Hauptkörpers 91 vier Radanordnungen 92 angebracht. Jede Radanordnung 92 enthält dabei eine an der Unterseite des Rollstuhlhauptkörpers 91 drehbar angebrachte Richtungswechse­ lachse 92a, eine am unteren Teil der Richtungswechselachse 92a befestigte Basis 92b, eine von der Basis 92b nach unten ragende Radhalterung 92c, ein von der Radhalterung 92c getragenes Rad 92d, und einen an der Basis 92b angebrachten Antriebsmotor 92e für den Drehantrieb des Rades 92d. Zum Ändern der Ausrichtung der Radanordnungen 92 werden die Richtungswechselachsen 92a mit Hilfe eines Richtungswechselmotors 93 gedreht. Der Rollstuhl 90 ist damit in jeder Richtung beweglich.

Bei Rollstühlen wie dem vorstehend beschriebenen Rollstuhl 90 und ähnlichen Fahrzeugen für ältere und behinderte Personen ist ein vom Antriebsmotor unabhängiger Richtungswechselmotor vorge­ sehen.

Es wäre in dieser Hinsicht eine Kostenminderung möglich, wenn bei einem Rollstuhl der Fahrantrieb und ein Richtungswechsel mit Hilfe eines einzigen Motors bewirkt werden könnte.

Wenn ferner bei einem üblichen Fahrzeug wie etwa dem vorbe­ schriebenen Rollstuhl 90 die Richtung geändert werden soll, ist es aus konstruktiven Gründen erforderlich, das Fahrzeug vor­ übergehend anzuhalten und die Richtung der Räder zu ändern. Da­ durch tritt eine Zeitverzögerung zwischen dem Vorgang der Rich­ tungsänderung und dem Zeitpunkt auf, an dem die Richtung tat­ sächlich geändert wird. Dies besagt, daß bei derartigen bekann­ ten Fahrzeugen die Ansprechempfindlichkeit der Steuerung beim Richtungswechsel gering ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Fahrzeug für Gehbehinderte den Fahrantrieb dahingehend auszubilden, daß er in einer zweiten Funktion als Antrieb beim Wechseln der Fahrtrichtung dienen kann. Weiterhin soll auch die Ansprechemp­ findlichkeit der Steuerung in einem derartigen Fahrzeug verbes­ sert werden.

Die Aufgabe wird durch die Ansprüche 1, 7 oder 10 gelöst. Die übrigen Ansprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen zum Gegen­ stand.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug ist sowohl innen als auch im Freien einsetzbar und weist in einer bevorzugten Ausführungs­ form folgende Bauteile auf: einen Fahrzeughauptkörper mit einem eingebauten Achsantrieb, mindestens drei nach unten gerichtete, drehbar am Boden des Fahrzeughauptkörpers angebrachte Antrieb­ sachsen, wenigstens drei Drehbasen, die jeweils am Boden einer Antriebsachse zu gemeinsamer Drehung befestigt sind, und wenig­ stens eine kugelgelagerte Laufkugel an jeder der Drehbasen, wo­ bei die Laufkugeln auf dem Fußboden oder Untergrund laufen. Die kugelgelagerten Laufkugeln sind mit Bremseinrichtungen ausge­ stattet.

Jede kugelgelagerte Laufkugel ist in allen Richtung beweglich, wenn die Bremseinrichtung gelöst ist. Wenn daher der Antrieb bei nicht in Eingriff befindlicher Bremse läuft, wird jede der Drehbasen in Drehung um die Antriebsachsen versetzt, und eine Bewegung der Drehbasen gegenüber dem Fußboden bzw. Untergrund durch die wechselweise Gegendrehung der kugelgelagerten Laufku­ geln unterbunden, d. h. die Laufkugeln führen nur eine Drehbewe­ gung und keine Linearbewegung aus. Das Fahrzeug bewegt sich demzufolge nicht auf dem Boden bzw. Untergrund, d. h. es befin­ det sich in einem stationären Bewegungszustand.

Eine Ortsveränderung des Fahrzeugs wird durch eine Betätigung der Bremseinrichtungen dahingehend bewirkt, daß nur bestimmte kugelgelagerte Laufkugeln abgebremst werden, die sich in bezug auf die Drehung der Drehbasen in einer bestimmten Position be­ finden. Diejenigen kugelgelagerten Laufkugeln, deren zugehörige Bremseinrichtung aktiviert worden ist, erhalten damit eine vor­ übergehende Mitnahmereibung, da die Bremskraft in Normalrich­ tung auf den Boden übertragen wird und demzufolge eine Haftrei­ bung zwischen den gebremsten Laufkugeln und dem Boden erzeugt wird. Die tangentialen Komponenten der Winkelbeschleunigung je­ der Drehbasis (nachfolgend nur als Tangentialbeschleunigung be­ zeichnet) sind damit in den gebremsten kugelgelagerten Laufku­ geln vorübergehend in eine bestimmte Richtung gerichtet und wirken der Haftreibung entgegen. Obwohl während der Zeitspanne, in der die Bremseinrichtungen aktiviert sind, die gegenwärtigen Winkelbeschleunigungen der Drehbasen etwas abseits der objekti­ ven Richtung wirken, da die Bremseinrichtungen nur vorüberge­ hend aktiviert werden, wenn die kugelgelagerten Laufkugeln die vorgegebene Stellung passieren, wirkt die Fortbewegungskraft generell in einer Richtung. Die in der bestimmten Position be­ findlichen kugelgelagerten Laufkugeln werden selektiv derart abgebremst, daß infolge der Tangentialbeschleunigungen der Drehbasen eine resultierende Kraft in einer gewünschten Rich­ tung auftritt, die eine Bewegung des Fahrzeugs bewirkt. Das Fahrzeug ist auf diese Weise in jede Richtung lenkbar sowie drehbar, indem eine Kombination von Laufkugeln in geeigneten Positionen an jeder Drehbasis und den Drehbasen untereinander abgebremst wird.

Der die Drehbasen beaufschlagende Antrieb ist somit gleichzei­ tig ein Fahr- und ein Richtungsänderungsantrieb. Ein Verändern der Bremspositionen an den kugelgelagerten Laufkugeln ermög­ licht es, sowohl die Bewegungsrichtung als auch die Ausrichtung des Fahrzeugs mit einer guten Ansprechempfindlichkeit zu verän­ dern.

Um die Fahrstabilität und die Lenkbarkeit des Fahrzeugs zu ver­ bessern, sollte vorzugsweise die Anzahl der Drehbasen sowie auch der an jeder Drehbasis befindlichen kugelgelagerten Lauf­ kugeln erhöht werden.

In einer weiteren Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Fahrzeug einen mit den Antriebsachsen verbundenen Achsantriebs­ zug auf, der die Antriebskraft von dem Achsantrieb auf die An­ triebsachsen derart überträgt, daß wenigstens zwei Antriebsach­ sen in einer Richtung rotieren, während mindestens eine weitere Antriebsachse in der entgegengesetzten Richtung rotiert.

Wenn die Bremseinrichtungen genau dann aktiviert werden könn­ ten, wenn die kugelgelagerten Laufkugeln sich in derart vorge­ gebenen Positionen befinden, daß die Fortbewegungskräfte aus­ schließlich die resultierenden Kräfte in der vorgesehenen Rich­ tung wären, infolge der Tangentialbeschleunigungen der Drehba­ sen zum Zeitpunkt der Aktivierung der Bremseinrichtungen, dann führe das Fahrzeug mit einer idealen Richtungsstabilität. Prak­ tisch muß die Aktivierung der Bremseinrichtungen sich jedoch über eine kurze Zeitspanne erstrecken, während der die Winkel­ beschleunigungen der Drehbasen nicht ständig gleichgerichtet sind, wodurch die Fahrstabilität herabgesetzt wird.

Da erfindungsgemäß die Drehbasen über den Antriebszug derart angetrieben werden, daß wenigstens zwei sich gegenläufig dre­ hen, führen die radialen Komponenten der Winkelbeschleunigungen in den gegenläufigen Drehbasen dazu, daß sie sich gegenseitig aufheben. Dementsprechend wird eine Minderung in der Fahrstabi­ lität unterdrückt.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist ein Fahr­ zeug für Boden und Untergrund folgende Bauteile auf: einen Hauptkörper mit einem eingebauten Achsantrieb, wenigstens eine im Boden des Hauptkörpers drehbar eingebaute, nach unten ver­ laufende Antriebsachse, wenigstens eine am unteren Ende der An­ triebsachse befestigte, mit dieser drehbare Drehbasis, und we­ nigstens drei kugelgelagerte Laufkugeln, die jeweils mit einer Bremseinrichtung versehen und an einer Drehbasis angebracht sind, wobei die Laufkugeln auf dem Boden bzw. Untergrund ablau­ fen.

Die Bremseinrichtungen werden hierbei derart betätigt, daß sie nur diejenige kugelgelagerte Laufkugel bzw. Laufkugeln abbrem­ sen, die sich hinsichtlich der Drehung der Drehbasis bzw. Dreh­ basen in einer vorgegebenen Stellung befinden. Damit wird die in der vorgegebenen Stellung befindliche kugelgelagerte Laufku­ gel bzw. Laufkugeln derart abgebremst, daß infolge der Tangen­ tialbeschleunigung der Drehbasis bzw. Drehbasen eine resultie­ rende Kraft in einer vorgesehenen Richtung auftritt und ein Fahren des Fahrzeugs bewirkt.

Das Fahrzeug ist dadurch lenkbar, daß die Stellung bzw. Stel­ lungen der Laufkugel bzw. Laufkugeln an der gebremsten Drehba­ sis bzw. den gebremsten Drehbasen geändert werden.

Sofern das erfindungsgemäße Fahrzeug mit mehreren Drehbasen ausgestattet ist, können durch geeignete Einstellung der Brems­ aktivierungs-Positionen an den kugelgelagerten Laufkugeln der Drehbasen die resultierenden Kräfte der Drehbasis dazu dienen, das Fahrzeug sowohl vorwärts zu fahren als auch seine Fahrt­ richtung zu ändern.

Bei dem derart aufgebauten Fahrzeug dient der die Drehbasen be­ tätigende Antrieb gleichzeitig zum Fahren als auch zum Ändern der Richtung, und ein Wechseln der Bremsstellungen an den ku­ gelgelagerten Laufkugeln ermöglicht es, sowohl die Fahrtrich­ tung des Fahrzeugs als auch dessen Ausrichtung mit guter An­ sprechgenauigkeit zu ändern.

In einer weiteren Ausführungsform ist die kugelgelagerte Lauf­ kugel der vorherigen Ausführungsformen in der Ebene des Boden oder Untergrundes gegenüber diesem bewegbar und weist einen Laufkugel-Hauptkörper, eine große Kugel, mehrere kleine Kugeln und eine Bremseinrichtung auf. Die große Kugel läuft auf dem Boden ab. Der kleinere Durchmesser der kleinen Kugeln bezieht sich auf die große Kugel, und die kleinen Kugeln laufen in An­ lage an dem Laufkugel-Hauptkörper auf der Außenfläche der gro­ ßen Kugel, deren Rotation folgend, ab. Die Bremseinrichtung kann die Rollbewegung der kleinen Kugeln beeinflussen.

In der kugelgelagerten Laufkugel wird die große Kugel in dem Laufkugel-Hauptkörper von den kleinen Kugeln gehalten, durch deren Bewegung sich die große Kugel frei gegenüber dem Laufku­ gel-Hauptkörper drehen kann. Die große Kugel kann sich deshalb nicht ohne eine entsprechende Bewegung der kleinen Kugeln dre­ hen. Die derart ausgebildete kugelgelagerte Laufkugel weist ei­ ne Bremseinrichtung auf, die bei ihrer Betätigung die Rollbewe­ gung der kleinen Kugeln beeinflußt. Die kugelgelagerte Laufku­ gel kann somit gebremst werden, indem die Bremseinrichtung zum Beeinflussen der Bewegung der kleinen Kugeln in Eingriff ge­ bracht wird.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die Aktivierung der Bremseinrichtung an jeder kugelgelagerten Laufkugel in der Wei­ se steuerbar, daß das Fahrzeug gelenkt oder seine Fahrtrichtung umgekehrt werden kann.

Dabei erfolgt beispielsweise die Betätigung der Steuereinrich­ tung zum Aktivieren der Bremseinrichtung in dem Moment, in dem sich die kugelgelagerten Laufkugeln in der vorgegebenen Positi­ on befinden, von Hand, oder die Betätigungssteuerung kann mit Hilfe von Luftdruck o. dgl. mit einer Einrichtung erfolgen, die einen an den Bremselementen der Laufkugeln befestigten Magnet aufweist. Mit einer derartigen Steuerung der Bremsbetätigung kann das Fahrzeug durch einfache Bedienungsvorgänge gefahren werden.

Für eine genauere Steuerung des Fahrzeugs, wenn komplexe Steu­ erelemente kombiniert sind, wie etwa die Geschwindigkeit des Antriebs und die Zeitsteuerung der aktuellen Abläufe in den Bremseinrichtungen der Kugeln oder die Gruppenbildung von Bremsaktivierungsstellungen, kann der Aktivierungsmechanismus mit Hilfe einer Folgesteuerung oder eines Computers gesteuert bzw. geregelt werden.

Erfindungsgemäß kann ferner ein wie vorstehend aufgebautes Fahrzeug als ein elektrisch betriebener Krankenfahrstuhl oder Rollstuhl ausgebildet sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben, in welcher durchgehend gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Rollstuhls, wobei der Antrieb und zugehörige Bauteile durch gestrichelte Linien angedeutet sind,

Fig. 2 eine Ansicht des Hauptkörpers des Rollstuhls von unten im stationären Bewegungszustand,

Fig. 3 einen Horizontalschnitt der Rollstuhlunterseite in der Linie III-III von Fig. 1 in Richtung der Pfeile gesehen,

Fig. 4 eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung einer kugelge­ lagerten Laufkugel und einer Bremsanordnung, wobei zuge­ hörige Betätigungs- und Befestigungsteile gestrichelt dargestellt sind,

Fig. 5 eine Ansicht von unten auf den Bremsregler im von der Bremsanordnung abgenommenen Zustand,

Fig. 6 einen Schnitt durch den Bremsregler in der Linie VI-VI der Fig. 5, in Richtung der Pfeile gesehen,

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht eines herkömmlichen Rollstuhls, dessen Antrieb durch gestrichelte Linien an­ gedeutet ist,

Fig. 8 eine Ansicht der Unterseite des in Fig. 5 dargestellten herkömmlichen Rollstuhls.

Die Fig. 1 bis 6 zeigen die wesentlichen, zum Antrieb gehörigen Bauteile eines elektrisch angetriebenen Rollstuhls 30 in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Der Rollstuhl 30 dient in erster Linie als Krankenfahrzeug zum Einsatz in Innenräumen. Seine wesentlichen Bauteile sind ein Hauptkörper 31 mit einem Sitz 31a, ein Antriebsmotor 32, drei Drehbasen 37, 38, 39, ku­ gelgelagerte Laufkugeln 1, von denen jeweils acht an jeder Drehbasis 37, 38, 39 angebracht sind, sowie eine Steuerungsein­ richtung 40 mit einem Bedienungsfeld 41.

Unter dem Sitz 31a befindet sich auf der Oberseite des Haupt­ körpers 31 der Antriebsmotor 32, der aus einer Batterie 33 mit elektrischer Energie versorgt wird, sowie ein Getriebegehäuse 34, das eine Ausgangswelle mit einer daran befestigten Riemen­ scheibe 35 aufweist.

Die Drehkraft des Motors 32 wird in das Getriebegehäuse 34 ein­ geleitet, in welchem die Drehzahl herabgesetzt und über die Ausgangswelle mit der Riemenscheibe 35 abgegeben wird. Die Drehkraft wird dann von der Riemenscheibe 35 über Riemen 36a, 36b und 36c auf die nachfolgend näher beschriebenen Drehbasen 37, 38, 39 übertragen.

Die Drehbasen 37, 38, 39 sind scheibenförmig ausgebildet und haben an der Oberseite vom Mittelpunkt nach oben weisende Dreh­ achsen 37a, 38a, 39a. Die axial mittleren Teile der Drehachsen 37a, 38a, 39a werden über Lager frei drehbar in dem Hauptkörper 31 gehalten. Die oberen Teile der Drehachsen 37a, 38a, 39a wer­ den von den Riemen 36a, 36b und 36c zur Drehung mit der Riemen­ scheibe 35 angetrieben. Die acht kugelgelagerten Laufkugeln 1 sind an der Unterseite jeder Drehbase 37, 38, 39 in gleichen Umfangsabständen angebracht, wie aus Fig. 2 ersichtlich.

Die kugelgelagerten Laufkugeln 1 sind gemäß Fig. 4 in Kontakt mit einem Fußboden 9 und können sich auf diesem frei in jeder Richtung bewegen. Jede kugelgelagerte Laufkugel 1 hat ihre ei­ gene Bremseinrichtung, deren Aktivierung und Deaktivierung durch die Auf- oder Abwärtsbewegung der Stange 24 einer Brems­ einrichtung 20 erfolgt, die noch näher beschrieben wird. Auch der Aufbau einer kugelgelagerten Laufkugel 1 wird weiter unten noch im einzelnen beschrieben.

Die Steuerungseinrichtung 40 enthält neben dem Bedienungsfeld 41 im wesentlichen Bremsaktivierungsnocken 42a bis 42l sowie hin- und herbewegbare Schieber 43a bis 43l (von denen nur ein Schieber 43a zusammen mit einem Nocken 42a dargestellt ist). Das Bedienungsfeld 41 ist mit dem Hauptkörper 31 verbunden und derart angeordnet, daß es von einem auf dem Sitz 31a sitzenden Benutzer betätigt werden kann. Auf dem Bedienungsfeld 41 befin­ den sich ein Schalter für den Antriebsmotor 32, ein Einstellhe­ bel für eine Umkehrsteuerung, sowie ein Betätigungsfeld für ei­ ne Folgesteuerung, die jeden der Schieber 43a bis 43l ansteu­ ert.

Wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, sind die Schieber 43a bis 43l in zwölf zugeordnete Öffnungen 31b eingesetzt und an dem Haupt­ körper 31 festgelegt. Die mit den Schiebern 43a bis 43l verbun­ denen Bremsaktivierungsnocken 42a bis 42l liegen somit gleich­ falls in den Öffnungen 31b, in denen die Unterseiten der Bremsaktivierungsnocken 42a bis 42l durch die Schieber 43a bis 43l so weit abgesenkt werden können, wie es durch die gestri­ chelten Linien in Fig. 4 dargestellt ist.

Die hin- und hergehenden Schieber 43a bis 43l verschieben die Bremsaktivierungsnocken 42a bis 42l in Abhängigkeit von einem Steuersignal von dem Bedienungsfeld 41 auf- und abwärts. Die Schieber 43a bis 43l werden im vorliegenden Fall von elektrisch aktivierten Kugelzylindern gebildet, jedoch können auch andere Anordnungen wie z. B. Druckluft aus einem kleinen Kompressor oder Elektromagnete verwendet werden.

Nachfolgend wird der Aufbau der kugelgelagerten Laufkugeln 1 genauer beschrieben.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weist jede kugelgelagerte Laufkugel 1 einen Laufkugelhauptkörper 2, eine große Kugel 5, mehrere kleine Kugeln 6 und eine Bremseinrichtung 20 auf. Der Laufku­ gelhauptkörper 2 hat als wesentliche Bestandteile ein Gehäuse 3, einen umgekehrten Sitz 4, eine Aufnahme 10 für die kleinen Kugeln und eine Halterung 11 für die große Kugel.

Das Gehäuse 3 ist kastenförmig mit einem offenen unteren Ende und einer Oberseite, die mit mehreren Stift-Durchgangsöffnungen 3a versehen ist. Am Außenumfang der Kastenoberseite sind mehre­ re Befestigungsrippen 3b ausgebildet, die an den Drehbasen 37, 38, 39 durch Schrauben befestigt sind.

Der umgekehrte Sitz 4 liegt in dem Gehäuse 3 und ist darin mit einem an seiner oberen Seite ausgebildeten Befestigungsstift 4a festgelegt. Der untere Teil des umgekehrten Sitzes 4 ist als Lagerbecher 4b mit einer gekrümmten Abrollfläche 4c ausgebil­ det. Der Abstand zwischen dem äußeren Umfangsrand des Lagerbe­ chers 4b und der gegenüberliegenden inneren Umfangsfläche des Gehäuses 3 ist so dimensioniert, daß die unten noch erläuterten kleinen Kugeln 6 durchtreten können, so daß dieser Abstand un­ gefähr dem Durchmesser der kleinen Kugeln 6 entspricht. Die Ab­ rollfläche 4c hat von der unten noch erläuterten großen Kugel 5 durchgehend einen gleichbleibenden Abstand, der dem Durchmesser der kleinen Kugeln 6 entspricht.

Die in die offene Unterseite des Gehäuse 3 eingesetzte große Kugel 5 läuft auf der Fußbodenfläche 9. Nach oben wird die gro­ ße Kugel 5 über die kleinen Kugeln 6 an dem umgekehrten Sitz 4 abgestützt.

Die kleinen Kugeln 6 haben einen kleineren Durchmesser als die große Kugel 5 und liegen zwischen der großen Kugel 5 und dem umgekehrten Sitz 4, zwischen der Aufnahme 10 für die kleinen Kugeln und dem Rand des umgekehrten Sitzes 4, und in einem Auf­ nahmeraum 2a, der von der äußeren, konvexen Oberfläche des um­ gekehrten Sitzes 4, der gegenüberliegenden inneren Umfangsflä­ che des Gehäuses 3 und der noch zu beschreibenden Bremseinrich­ tung 20 gebildet wird. Die kleinen Kugeln 6 sind dabei derart in dem Aufnahmeraum 2a aufgenommen, daß ein gewisser Freiraum verbleibt.

Die Bremseinrichtung 20 hat einen Regulator 22, der in dem Ge­ häuse 3 auf einem Schaft 4d des umgekehrten Sitzes 4 sitzt und gegenüber der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 3 und dem Schaft 4d vertikal verschoben werden kann. Ferner weist die Bremseinrichtung 20 eine von dem Regulator 22 vorstehende ring­ förmige Reihe 21 von Stiften und eine Haltescheibe 23 auf, an der die Stifte der Reihe 21 befestigt sind, ferner eine Stange 24, die eine Nockenrolle 25 trägt und vom Mittelpunkt der Ober­ seite der Haltescheibe 23 nach oben ragt. Am oberen Ende der Stange 24 ist die Nockenrolle 25 derart angebracht, daß sie in der Umlaufrichtung der Drehbasen 37, 38, 39 frei ablaufen kann.

Die Stifte der Reihe 21 ragen von der Oberseite des Regulators 22 nach oben und durchsetzen die in dem Gehäuse 3 ausgebildeten Stift-Durchgangsöffnungen 3a. Die Stiftreihe 21, die Halte­ scheibe 23 und die Stange 24 sitzen in Öffnungen 37b, 38b, 39b, die jeweils in den Drehbasen 37, 38, 39 ausgebildet sind.

Wie ferner in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, hat der Regulator 22 die Form einer Schale, deren dem Lagerbecher 4b gegenüber­ liegende und dessen Umrißform folgende Fläche eine Bremsfläche 22a bildet, die bei einer Aktivierung der Bremseinrichtung 20 gegen die angrenzenden kleinen Kugeln 6 gelegt wird. Die Brems­ fläche 22a kann bei Bedarf mit Bremsrippen 26 ausgestattet sein.

Als nächstes wird die Arbeitsweise der kugelgelagerten Laufku­ gel 1 anhand der in Fig. 4 bezeichneten Bauteile erläutert.

Wenn sich der hin- und hergehende Schieber 43a am oberen Ende seiner Bewegung befindet, nimmt der Bremsaktivierungsnocken 42a die in Fig. 4 strichpunktiert dargestellte Lage ein, wobei das Ende der Stange 24 mit der punktiert dargestellten Lage des Bremsaktivierungsnockens 42a ausgerichtet ist, die dieser ein­ nimmt, wenn der Schieber 43a sich in seiner unteren Stellung befindet. Die Bremseinrichtung 20 befindet sich dabei in der inaktivierten Stellung, in der sich die kleinen Kugeln 6 frei in dem Aufnahmeraum 2a bewegen können.

Wenn hierbei die Drehbasen 37, 38, 39 in Bewegung versetzt wer­ den, ist die kugelgelagerte Laufkugel 1 infolge der Rotation der in dem Laufkugelhauptkörper 2 gehaltenen großen Kugel 5 frei auf dem Boden 9 beweglich. Bei der Drehung der großen Ku­ gel 5 rollen alle an der Außenfläche der großen Kugel 5 anlie­ genden kleinen Kugeln 6 an der Rollfläche 4c des umgekehrten Sitzes 4 ab. Dabei werden die kleinen Kugeln 6 in der Richtung, in welcher die große Kugel 5 umläuft, in den Zwischenraum zwi­ schen der Aufnahme 10 und dem umgekehrten Sitz 4 getrieben und danach in einen Teil des Aufnahmeraums 2a. Gleichzeitig werden kleine Kugeln 6 aus dem Aufnahmeraum 2a in den Raum zwischen der großen Kugel 5 und dem umgekehrten Sitz 4 in der Richtung zurückgeführt, in welcher sich die kugelgelagerte Laufkugel 1 bei der Drehung der großen Kugel 5 bewegt. Die große Kugel 5 kann sich somit unter ständiger Drehung gegenüber dem Laufku­ gelhauptkörper 2 in allen Richtungen bewegen, was besagt, daß sich die kugelgelagerte Laufkugel 1 bei einer Rotation der Drehbasen 37, 38, 39 ständig gegenüber dem Boden 9 bewegt.

Befindet sich dagegen der Schieber 43a am unteren Ende seines Bewegungsweges, dann wird der Bremsaktivierungsnocken 42a in die in Fig. 4 gestrichelt dargestellte Lage gebracht. Da sich dabei die kugelgelagerte Laufkugel 1 infolge der Rotation der Drehbasis 37 (in der Darstellung der Fig. 4) dreht, kommt die Nockenrolle 25 an der Stange 24 in Rollkontakt mit dem Bremsak­ tivierungsnocken 42a, was zur Folge hat, daß die Bremseinrich­ tung 20 senkrecht nach unten bewegt wird. Die Bremseinrichtung 20 bewegt sich dabei gegenüber der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 3 und dem Schaft 4d des umgekehrten Sitzes 4 abwärts, wodurch die Bremsfläche 22a der Bremseinrichtung 20 gegen die kleinen Kugeln 6 gedrückt wird, die in dem Moment an der äuße­ ren, konvexen Fläche des umgekehrten Sitzes 4 unter der Brems­ fläche 22a anliegen. Dadurch wird die Bewegung der kleinen Ku­ geln 6 in dem Aufnahmeraum 2a gestoppt, und gleichzeitig wird auch die Bewegung der kleinen Kugeln 6 zwischen dem Rand des umgekehrten Sitzes 4 und der Aufnahme 10 für die kleinen Kugeln 6 sowie auch zwischen der Rollfläche 4c des umgekehrten Sitzes 4 und der großen Kugel 5 unterbunden. Infolge der durch den Kontakt der großen Kugel 5 mit den anliegenden kleinen Kugeln 6 erzeugten Reibung wird die große Kugel 5 gebremst und hält in der Drehung gegenüber der Bodenfläche 9 an. Gleichzeitig wird die Reibkraft zwischen der großen Kugel 5 und der Bodenfläche 9 verstärkt, weil die senkrecht auf den Boden 9 wirkende Kraft um die auf die Stange 24 wirkende Kraft zunimmt, wenn die an dem Bremsaktivierungsnocken 42a anliegende Nockenrolle 25 nach un­ ten gedrückt wird. Diese Kraft wird infolge der durch den Reib­ widerstand zwischen den kleinen Kugeln 6 und der großen Kugel 5 erzeugten starren Verbindung auf die Bodenfläche 9 übertragen.

Nunmehr wird die Fahrbewegung des Rollstuhls 30 erklärt.

Wie nachfolgend erläutert wird, muß das Fahrzeug, d. h. der Rollstuhl 30, mindestens dreifach abgestützt sein, wenn er ohne Eigendrehung gegenüber dem Boden bewegbar sein soll, wobei zwei der Drehbasen 37, 38, 39 in derselben Richtung rotieren, wäh­ rend die verbleibende dritte von dem Antrieb 32 in der gegen­ läufigen Richtung gedreht wird.

Die Drehbasis 37 ist, wie durch die Pfeile in Fig. 2 angezeigt, im Gegenuhrzeigersinn umlaufend in der Blickrichtung der Figur (auf die Fahrzeugunterseite) dargestellt, während die Drehbasen 38 und 39 im Uhrzeigersinn rotierend gezeigt sind. Die Drehge­ schwindigkeiten der drei Drehbasen 37, 38, 39 sind dabei gleich.

Wenn die Bremseinrichtungen 20 sich in der nicht aktivierten Stellung befinden, d. h. die Bremsaktivierungsnocken 42a bis 42l sich, wie bereits erwähnt, in der oberen Stellung befinden, dann wird die Relativbewegung zwischen dem Rollstuhl 30 auf den Drehbasen 37, 38, 39 und der Bodenfläche 9 durch die frei dreh­ baren kugelgelagerten Laufkugeln 1 kontinuierlich ausgeglichen, so daß sich der Rollstuhl 30 nicht gegenüber der Bodenfläche 9 bewegt. Das besagt, daß der Rollstuhl 30 sich in einer statio­ nären Bewegung oder einem Leerlaufzustand befindet.

Wenn der Rollstuhl in der Richtung D1 der Fig. 3 gefahren wer­ den soll (in Fig. 3 nach links), werden die Bremsaktivierungs­ nocken 42d, 42f und 42j durch Betätigung der zugehörigen Schie­ ber 43d, 43f und 43j mittels eines Kommandovorgangs von dem Be­ dienungsfeld 41 nach unten bewegt. Damit werden nur diejenigen drei kugelgelagerten Laufkugeln 1 nach unten gegen die Boden­ fläche 9 gedrückt, die sich gerade unter den Bremsaktivierungs­ nocken 42d, 42f und 42j befinden. Diese senkrecht gegen die Bo­ denfläche 9 gerichtete wesentliche Kraft erzeugt eine Haftrei­ bung zwischen den gebremsten kugelgelagerten Laufkugeln 1 und der Bodenfläche 9.

Die Tangentialkomponenten der Winkelbeschleunigung an den Dreh­ basen 37, 38, 39 sind dabei einheitlich in der Richtung D1 aus­ gerichtet, indem sie unter den Bremsaktivierungsnocken 42d, 42f und 42j der Haftreibung zwischen den gebremsten kugelgelagerten Laufkugeln 1 und der Bodenfläche 9 entgegenwirken und dadurch den Rollstuhl 30 in der Richtung D1 fahren. Die Fahrgeschwin­ digkeit des Fahrzeugs kann dabei durch den die Drehzahl des Mo­ tors 32 steuernden Inverter mittels einer Betätigung an dem Be­ dienungsfeld 41 geändert werden.

Soll der Rollstuhl 30 in der Richtung D2 fahren (in Fig. 3 nach oben), dann werden die Bremsaktivierungsnocken 42a, 42g und 42k durch Betätigung der Schieber 43a, 43g und 43k durch Betätigung des Bedienungsfeldes 41 zu einer Abwärtsbewegung veranlaßt.

Wenn der Rollstuhl 30 in der Richtung D3 fahren soll (in Fig. 3 nach rechts), werden die Bremsaktivierungsnocken 42b, 42h und 42l durch Betätigung des Bedienungsfeldes 41 zu einer Abwärts­ bewegung veranlaßt.

Wenn der Rollstuhl 30 in der Richtung D4 fahren soll (in Fig. 3 nach unten), werden die Bremsaktivierungsnocken 42c, 42e und 42i durch Betätigung des Bedienungsfeldes 41 zu einer Abwärts­ bewegung veranlaßt.

Der solchermaßen ausgebildete Rollstuhl 30 kann seine Fahrt­ richtung auf der Stelle ändern, indem die Bremsaktivierungsnoc­ ken 42a bis 42l durch eine Betätigung an dem Bedienungsfeld 41 auf- oder abbewegt werden.

Die Bremsbetätigungsteile 42a bis 42l haben in der Drehrichtung der Drehbasen 37, 38, 39 eine bestimmte Länge. Die Bremsein­ richtungen der kugelgelagerten Laufkugeln 1 werden deshalb wäh­ rend einer vorgegebenen Zeitspanne betätigt. Da somit Kräfte in anderen Richtungen als die vorgesehene Fahrtrichtung des Roll­ stuhls 30 ebenfalls unter den Bremsbetätigungsnocken 42a bis 42l der Drehbasen 37, 38, 39 über die kugelgelagerten Laufku­ geln 1 auf die Bodenfläche 9 aufgebracht werden, läßt die Fahrtgenauigkeit etwas nach. Die Drehrichtung der Drehbasis 37 ist jedoch entgegengesetzt zu der der Drehbasen 38 und 39. Des­ halb werden die von den kugelgelagerten Laufkugeln 1 an der Drehbasis 37 auf die Bodenfläche 9 aufgebrachten nicht-colline­ aren Kräfte in gewissem Umfang von den homologen nicht-colline­ aren Kräften ausgeglichen, die von den an den Drehbasen 38 und 39 befestigten kugelgelagerten Laufkugeln 1 auf die Bodenfläche 9 aufgebracht werden. Dementsprechend wird eine ausreichende Fahrstabilität sichergestellt.

Ferner kann auf einfache Weise auf engem Raum eine Wendung aus­ geführt werden, da die Ausrichtung des Rollstuhls 30 an einer beliebigen Stelle folgendermaßen beliebig geändert werden kann. Wenn beispielsweise der in Richtung D1 in Fig. 3 ausgerichtete Rollstuhl 30 in die Richtung D4 gerichtet werden soll, werden die Bremsbetätigungsteile 42e, 42f, 42k und 42l nach unten be­ tätigt. Dadurch bewegt sich die Drehbasis 38, an der die kugel­ gelagerten Laufkugeln 1 unter den Bremsaktivierungsnocken 42e und 42f befestigt sind, sowohl in die Richtung D1 als auch in die Richtung D4 gegenüber der Bodenfläche 9, und die Drehbasis 39, an der die kugelgelagerten Laufkugeln 1 unter den Bremsak­ tivierungsnocken 42k und 42l befestigt sind, bewegt sich sowohl in die Richtungen D2 als auch in die Richtung D3 gegenüber der Bodenfläche 9. Dadurch dreht sich der Rollstuhl 30 in der Dreh­ richtung R1 in Fig. 3.

In der vorbeschriebenen Weise kann der Rollstuhl 30 seine Fahrtrichtung in jede beliebige Richtung abändern.

Zusammengefaßt weist ein auf einer Bodenfläche 9 fahrender Rollstuhl 30 einen Hauptkörper 31, einen Antriebsmotor 32, drei Drehbasen 37, 38, 39 und mehrere kugelgelagerte Laufkugeln 1 auf. Der Antriebsmotor 32 ist in den Hauptkörper 31 eingebaut. Jede der Drehbasen 37, 38, 39 wird von dem Antriebsmotor 32 über Antriebsachsen 37a, 38a, 39a in Rotation versetzt. Die ku­ gelgelagerten Laufkugeln 1 weisen jeweils eine Bremseinrichtung 20 auf und sind an jeder der Drehbasen 37, 38, 39 angebracht, an denen sie auf der Bodenfläche 9 ablaufen.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen möglich.

Claims (10)

1. Fahrzeug zum Fahren auf Fußböden und anderem Untergrund, ge­ kennzeichnet durch:
einen Fahrzeug-Hauptkörper (31),
einen in dem Hauptkörper (31) angeordneten Achsantrieb (32),
mindestens drei Antriebsachsen (37a, 38a, 39a), die drehbar im Boden des Hauptkörpers (31) zur Bodenfläche (9) hinweisend an­ geordnet und durch den Achsantrieb (32) antreibbar sind,
mindestens drei Drehbasen (37, 38, 39), die am unteren Ende der Antriebsachsen (37a, 38a, 39a) befestigt sind und mit diesen umlaufen, und
mindestens eine an jeder der Drehbasen (37, 38, 39) angebrach­ te, mit einer Bremseinrichtung (20) versehene kugelgelagerte Laufkugel (1), wobei jede der kugelgelagerten Laufkugeln auf dem Boden bzw. Untergrund (9) ablaufen kann.

2. Fahrzeug (30) nach Anspruch 1, bei dem die kugelgelagerten Laufkugeln (1) sich in der Ebene der Bodenfläche (9) dieser ge­ genüber bewegen können, gekennzeichnet durch kugelgelagerte Laufkugeln (1) mit:
einem Laufkugel-Hauptkörper (2),
einer auf dem Untergrund (9) laufenden, in dem Laufkugel-Haupt­ körper gehaltenen großen Kugel (5),
mehreren kleinen Kugeln (6), die einen kleineren Durchmesser als die große Kugel (5) aufweisen und am oberen Bereich der großen Kugel (5) abrollen können, wobei sie der Rollbewegung der auf der Bodenfläche (9) abrollenden großen Kugel (5) fol­ gen, welche in einer Halterung (11) des Laufkugel-Hauptkörpers (2) drehbar ist, und
einer Bremseinrichtung (20) im oberen Teil des Laufkugel-Haupt­ körpers (2) zum Beeinflussen der Rollbewegung der kleinen Kugeln (6).

3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen mit den Antriebsachsen (37a, 38a, 39a) verbundenen Antriebszug, welcher die Antriebskraft von dem Antrieb (32) derart auf die Antriebsachsen überträgt, daß wenigstens zwei von ihnen sich gegenläufig drehen.

4. Fahrzeug nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine mit den Bremseinrichtungen (20) verbundene Steuerungseinrichtung zur selektiven Betätigung der Bremseinrichtungen in der Weise, daß das Fahrzeug (30) in jede Richtung lenkbar und seine Fahrtrich­ tung umkehrbar ist.

5. Fahrzeug nach Anspruch 3, bei dem die kugelgelagerten Lauf­ kugeln (1) sich in der Ebene der Bodenfläche (9) dieser gegen­ über bewegen können, gekennzeichnet durch kugelgelagerte Lauf­ kugeln (1) mit:
einem Laufkugel-Hauptkörper (2),
einer auf dem Untergrund (9) laufenden, in dem Laufkugel-Haupt­ körper (2) gehaltenen großen Kugel (5),
mehreren kleinen Kugeln (6), die einen kleineren Durchmesser als die große Kugel (5) aufweisen und am oberen Bereich der großen Kugel (5) abrollen können, wobei sie der Rollbewegung der auf der Bodenfläche (9) abrollenden großen Kugel (5) fol­ gen, welche in einer Halterung (11) des Laufkugel-Hauptkörpers (2) drehbar ist, und
einer Bremseinrichtung (20) im oberen Teil des Laufkugel-Haupt­ körpers (2) zum Beeinflussen der Rollbewegung der kleinen Ku­ geln (6)

6. Fahrzeug nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine mit den Bremseinrichtungen (20) verbundene Steuerungseinrichtung zur selektiven Betätigung der Bremseinrichtungen in der Weise, daß das Fahrzeug (30) in jede Richtung lenkbar und seine Fahrtrich­ tung umkehrbar ist.

7. Fahrzeug zum Fahren auf Fußböden und anderem Untergrund, ge­ kennzeichnet durch:
einen Fahrzeug-Hauptkörper (31),
einen in dem Hauptkörper (31) angeordneten Achsantrieb (32),
mindestens eine Antriebsachse (37a), die drehbar im Boden des Hauptkörpers (31) zur Bodenfläche (9) hinweisend angeordnet und durch den Achsantrieb (32) antreibbar ist,
mindestens eine Drehbasis (37), die am unteren Ende der An­ triebsachsen (37a) befestigt ist und mit diesen umläuft, und
mindestens drei kugelgelagerte Laufkugeln (1), die jeweils mit einer Bremseinrichtung (20) versehen und an der Drehbasis (37) angebracht sind, wobei jede der kugelgelagerten Laufkugeln (1) auf dem Boden bzw. Untergrund (9) ablaufen kann.

8. Fahrzeug nach Anspruch 7, bei dem die kugelgelagerten Lauf­ kugeln (1) sich in der Ebene der Bodenfläche (9) dieser gegen­ über bewegen können, gekennzeichnet durch kugelgelagerte Lauf­ kugeln (1) mit:
einem Laufkugel-Hauptkörper (2),
einer auf dem Untergrund (9) laufenden, in dem Laufkugel-Haupt­ körper gehaltenen großen Kugel (5),
mehreren kleinen Kugeln (6), die einen kleineren Durchmesser als die große Kugel (5) aufweisen und am oberen Bereich der großen Kugel (5) abrollen können, wobei sie der Rollbewegung der auf der Bodenfläche (9) abrollenden großen Kugel (5) fol­ gen, welche in einer Halterung (11) des Laufkugel-Hauptkörpers (2) drehbar ist, und
einer Bremseinrichtung (20) im oberen Teil des Laufkugel-Haupt­ körpers (2) zum Beeinflussen der Rollbewegung der kleinen Ku­ geln (6)

9. Fahrzeug nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine mit den Bremseinrichtungen (20) verbundene Steuerungseinrichtung zur selektiven Betätigung der Bremseinrichtungen in der Weise, daß das Fahrzeug (30) in jede Richtung lenkbar und seine Fahrtrich­ tung umkehrbar ist.

10. Fahrzeug, gekennzeichnet durch:
wenigstens drei an der Unterseite eines Fahrzeughauptkörpers (31) gehaltene Drehbasen (37, 38, 39),
eine Einrichtung zum selektiven synchronen Drehen der Drehbasen (37, 38, 39),
wenigstens eine an jeder der Drehbasen radial auswärts befe­ stigte kugelgelagerte Laufkugel (1), wobei jeder der kugelgela­ gerten Laufkugeln (1) eine Bremseinrichtung (20) zugeordnet ist, die mit kleinen Kugeln (6) der kugelgelagerten Laufkugeln (1) in Eingriff kommen kann,
mehrere Bremsaktivierungsnocken (42a bis 42l), die jeweils in dem Hauptkörper (31) an einer radial auswärts gelegenen Stelle einer zugehörigen Drehbasis angeordnet sind, um wahlweise in Eingriff mit einer der Bremseinrichtungen (20) zu kommen und die Drehung der kugelgelagerten Laufkugel (1) zu unterbinden.