DE19944797C2 - Hilfsantriebsvorrichtung für Selbstfahrer-Rollstühle - Google Patents

Abstract

Eine Antriebsvorrichtung für Selbstfahrerrollstühle mit einem Rollstuhlgestell und zwei Laufrädern, wobei jedes Laufrad eine Antriebseinheit aufweist, die einen Elektromotor umfaßt, ist dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Laufrad im Bereich der Radnabe (11) ein Hauptschalter (100) zum Ein- und Ausschalten der Antriebseinheit und ein Betätigungselement (200) zum Betätigen des Hauptschalters (100) vorgesehen sind, das das Betätigungselement (200) eine in betriebsbereiten Zustand von der Außenseite des Laufrades berührbare Betätigungsfläche (210) und einen von der Außenseite der Radnabe (11) weg in das Innere der Radnabe (11) gerichteten Betätigungsstößel (220) aufweist sowie dadurch, dass die im betriebsbereiten Zustand von der Außenseite des Laufrades berührbare Betätigungsfläche (210) größer ist als eine hierzu parallele Schnittfläche des Betätigungsstößels (220).

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfsantriebsvorrichtung für Selbstfahrer-Rollstühle mit zwei lösbar an dem Rollstuhlgestell befestigbaren und mit Greifringen versehenen Laufrädern, die jeweils eine Antriebseinheit mit einem Elektromotor und zugehöriger Stromversorgung und Elektronik aufweisen, wobei die Antriebseinheiten vollständig im Bereich der Radnaben angeordnet sind.

Eine derartige Hilfsantriebsvorrichtung ist in der DE 195 27 680 A1 offenbart. Die Position eines Hauptschalters zum Ein- und Ausschalten der Antriebseinheit wird in dieser Druckschrift nicht angesprochen. Üblicherweise ist bei elektrisch angetriebenen Rollstühlen ein zentraler Hauptschalter vorgesehen. Ein derartiger Hauptschalter als Bestandteil eines Bedienungsbords ist beispielsweise in der DE 41 27 257 A1 offenbart.

Aus der EP 0 790 049 A2 ist ein Rollstuhl bekannt, bei dem eine Gummikappe mit einem Drückelement und ein Betätigungsstößel zur Entriegelung einer Steckachse vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine gattungsgemäße Hilfsantriebsvorrichtung für Selbstfahrer- Rollstühle so auszubilden, dass ein kompakter und kostengünstig zu fertigender Aufbau bei guter Bedienbarkeit sichergestellt ist.

Die Lösung der aus diesem technischen Problem resultierenden Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß sind an jedem Laufrad im Bereich der Radnabe ein Hauptschalter zum Ein- und Ausschalten der Antriebseinheit und ein Betätigungselement zum Betätigen des Hauptschalters vorgesehen, wobei das Betätigungselement eine Betätigungsfläche aufweist, die im betriebsbereiten Zustand der Antriebsvorrichtung von der Außenseite des Laufrades her berührbar ist, sowie einen Betätigungsstößel, der sich von der Außenseite der Radnabe weg in das Innere der Radnabe erstreckt, und wobei die im betriebsbereiten Zustand von der Außenseite des Laufrades berührbare Betätigungsfläche größer ist als eine zu dieser Betätigungsfläche parallele Schnittfläche des Betätigungsstößels.

Das Betätigungselement ist in eine zur Stromversorgung der Antriebseinheit dienende Akkumulatoranordnung eingesetzt ist und die Akkumulatoranordnung kann zusammen mit dem Betätigungselement von der Radnabe entfernt werden kann, wobei der Hauptschalter im Inneren der Radnabe verbleibt.

Es besteht somit die Möglichkeit, ein an der Außenseite der Radnabe vorgesehenes Schaltelement bereitzustellen, das eine einfache Bedienbarkeit gewährleistet, den Hauptschalter selbst geschützt im Inneren der Radnabe anzuordnen, so dass er vor Beschädigung oder gar Zerstörung geschützt ist und die bauliche Anordnung sich unkompliziert gestaltet, und die betriebliche Koppelung von Schaltelement und Hauptschalter so auszugestalten, dass sie konstruktiv einfach und kostengünstig herzustellen ist, dass die Akkumulatoranordnung einfach aus der Radnabe entnommen werden kann und ebenso einfach sowie ohne die Gefahr einer Beschädigung des Hauptschalters wieder in die Radnabe einsetzbar ist.

Der Begriff des Hauptschalters im Sinne dieser Erfindung umfaßt nicht nur einen Schalter im eigentlichen Sinne, dass heißt eine Einrichtung, die einen Stromkreis schließt oder unterbricht, sondern auch eine Vorrichtung zur Ansteuerung einer solchen Einrichtung, beispielsweise einen Taster, der bei Betätigung ein Signal erzeugt, auf das hin ein Relais einen Stromkreis schließt oder unterbricht.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass für die Bedienperson, die in der Regel der Rollstuhlfahrer selbst ist, eine große und somit leicht betätigbare Betätigungsfläche zum Ein- und Ausschalten der Antriebsvorrichtung zur Verfügung steht. Trotz dieser großen Betätigungsfläche kann der Schaltmechanismus an sich klein gehalten werden und handelsüblichen elektrischen Schaltern entsprechen. Durch die Bereitstellung eines Betätigungsstößels in Verbindung mit der Betätigungsfläche kann unter Beibehaltung der Vorteile einer von der Außenseite der Radnabe optimalen Zugänglichkeit der Betätigungsfläche der Hauptschalter selbst in das Innere der Radnabe verlegt werden, so dass ein kompakter Aufbau der Antriebseinheit ermöglicht wird. Das erfindungsgemäße Betätigungselement gewährleistet eine gute Bedienbarkeit und stellt zudem eine schützende Abdeckung für den Hauptschalter dar. Schließlich zählt zu den Vorteilen des innenliegenden Hauptschalters, dass dieser nicht von außen beschädigt oder gar zerstört werden kann, da er sich nicht an einer Außenfläche befindet, dass die gesamte Anordnung einfach zusammengefügt werden kann und problemlos zu handhaben ist und dass die gesamte Anordnung einschließlich des Betätigungselements kostengünstig herzustellen ist.

Vorzugsweise ist das Betätigungselement an einem rotierenden Teil der Radnabe angebracht. Dieser rotierende Teil der Radnabe kann vorzugsweise die zur Stromversorgung der Antriebseinheit dienende Akkumulatoranordnung sein, die von der Außenseite der Radnabe mittig in diese eingesetzt werden kann. Die Akkumulatoranordnung kann dann zusammen mit dem Betätigungselement von der Radnabe entfernt werden, wobei der Hauptschalter im Inneren der Radnabe verbleibt.

Der Hauptschalter kann stationär im Inneren der Radnabe angeordnet sein. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Hauptschalter jedoch auch zu den rotierenden Komponenten der Radnabe gehören. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die ganze Antriebseinheit in der Radnabe angeordnet ist und, abgesehen von dem Stator des Elektromotors, alle wesentlichen Bauteile der Antriebseinheit einschließlich der zur Stromversorgung der Antriebseinheit dienende Akkumulatoranordnung und einer elektronischen Steuereinrichtung mit dem Laufrad mitrotieren.

Die Betätigungsfläche und der Betätigungsstößel sind vorzugsweise betrieblich so miteinander verbunden, dass ein Druck auf die Betätigungsfläche eine Verschiebung des Betätigungsstößels in das Innere der Radnabe bewirkt, die zu einer Betätigung des Hauptschalters führt. Hierdurch kann ein handelsüblicher Druckschalter als Hauptschalter verwendet werden und die Betätigung dieses Hauptschalters, d. h. das Ein- und Ausschalten, läßt sich durch Druck auf die große und somit gut zugängliche Betätigungsfläche denkbar einfach durchführen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein mechanischer Anschlag vorgesehen, der eine Verschiebung des Betätigungsstößels in Richtung auf den Hauptschalter begrenzt. Hierdurch wird ein Beschädigen oder gar Zerstören des Hauptschalters verhindert, das auftreten könnte, wenn eine übermäßige Kraft auf die Betätigungsfläche einwirkt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Betätigungsfläche die Oberseite einer elastischen verformbaren Membrane. Diese Membrane dient einerseits als Bewegungsträger für den Stößel und sorgt gleichzeitig für eine Abdichtung der unterhalb der Membrane und im Inneren der Nabe liegenden Bauelemente. Vorzugsweise ist die Membrane im betriebsbereiten Zustand der Antriebsvorrichtung zur Außenseite der Nabe bzw. des Laufrades hin gewölbt. Die Wölbungsgeometrie der Membrane bestimmt die Hubgröße des Betätigungsstößels. Durch die Wölbung der Membrane ergibt sich eine nach außen gewölbte und entsprechend vorstehende Betätigungsfläche, die leicht ertastbar ist. Auf der Innenseite der Membrane sind vorzugsweise Rückstellrippen angeformt. Neben der Auswahl des Materials der Membrane sowie deren Stärke kann über die Auslegung der Rückstellrippen Einfluß auf das Verhältnis zwischen Betätigungsweg und Betätigungskraft genommen werden, so dass mit zunehmendem Eindrücken der Membrane durch Erhöhung der Spannung innerhalb der Membrane und der Rückstellrippen auch die Betätigungskraft zunimmt. Zudem kann durch die Rückstellrippen ein Überschnappen der Membrane verhindert werden.

Der Betätigungsstößel und die elastisch verformbare Membrane sind vorzugsweise materialeinheitlich ausgebildet. Das Betätigungselement mit der Membrane, dem Betätigungsstößel, dem Anschlag und den Rückstellrippen ist vorzugsweise als einteiliges Kunststoffteil ausgebildet.

Die Befestigung des Betätigungselements in der Nabe erfolgt vorzugsweise durch den rastenden Eingriff in einer entsprechenden Ausnehmung der Nabe, wobei durch elastische Verformung des Betätigungselements eine Vorspannung zwischen einer Auflagefläche und einer Anzugsfläche des Betätigungselements erzeugt wird, die das Betätigungselement hält. Zusätzlich kann eine weitere Haltefläche vorgesehen sein, die im betriebsbereiten Auslegungszustand einen geringen Abstand zu einer entsprechenden Gegenfläche einhält. Sollte aufgrund von baulichen Toleranzen, Materialveränderungen oder sonstigen Umständen der Eingriff durch die Auflagefläche und die Anzugsfläche nicht ausreichen, um das Betätigungselement in der Nabe zu halten, würde diese zusätzliche Haltefläche ein Herausfallen des Betätigungselements aus seinem Sitz in der Nabe verhindern. Der Abstand zwischen der Auflagefläche und der Anzugsfläche ist größer als der Abstand zwischen der Auflagefläche und der zusätzlichen Haltefläche. Ein relativ großer Abstand zwischen Auflagefläche und Anzugsfläche ermöglicht es, einen Werkstoff mit relativ geringer Elastizität zu verwenden. Ein kleiner Abstand zwischen der Auflagefläche und der zusätzlichen Haltefläche erlaubt größere Schwindungstoleranzen in der Herstellung.

Der Betätigungsstößel ist vorzugsweise zumindest über einen Teil seines Betätigungsweges durch eine Führung geführt. Hierdurch wird sichergestellt, dass unabhängig von der Richtung der Krafteinleitung auf die Betätigungsfläche der Betätigungsstößel zuverlässig und ordnungsgemäß den Haupschalter betätigt.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist als Betätigungselement anstelle der elastischen Membrane eine Anordnung vorgesehen, die eine Feder und einen Stößelmechanismus aufweist. Hierdurch kann ebenfalls eine außenliegende Betätigungsfläche bereitgestellt werden, die bei Druck einen Betätigungsstößel nach innen verschiebt und den Hauptschalter betätigt, wobei sie selbsttätig wieder in ihre Ausgangslage zurückkehrt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, wobei

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Betätigungselement sowie angrenzender Teile einer Radnabe gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt und

Fig. 2 eine perpektivische Ansicht eines Teils einer Radnabe mit einer Ausführungsform des Betätigungselements ist.

Fig. 2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Teil einer Radnabe 11. Dieser Teil der Radnabe 11 ist eine zur Stromversorgung der Antriebseinheit dienende Akkumulatoranordnung und Bestandteil eines Laufrades (nicht gezeigt) für einen Selbstfahrer-Rollstuhl (nicht gezeigt). In die Nabe integriert ist eine einen Elektromotor aufweisende Antriebseinheit (nicht gezeigt).

Die nicht dargestellte Antriebseinheit kann vollständig im Bereich der Radnabe 11 angeordnet sein. Jede Antriebseinheit kann eine separate Stromquelle aufweisen, die als Bestandteil der Antriebseinheit ebenfalls vollständig im Bereich der Radnabe angeordnet ist.

Jedes Laufrad ist mit einem Greifring ausgerüstet, über den das Laufrad manuell antreibbar ist. Die Antriebseinheit wird in Abhängigkeit von einer manuell in den Greifring eingeleiteten Kraft angesteuert. Hierdurch kann die Antriebsvorrichtung den manuellen Antrieb unterstützen.

Konzentrisch zur Drehachse D (siehe Fig. 1) ist auf der Außenseite der Radnabe 11 eine Betätigungsfläche 210 vorgesehen. Im betriebsbereiten Zustand, d. h. dann, wenn das Laufrad mit der Radnabe 11 an dem Selbstfahrer- Rollstuhl befestigt ist, befindet sich die Betätigungsfläche 210 auf der von dem Rollstuhl abgewandten Seite der Radnabe 11.

Fig. 1 stellt eine Schnittansicht eines zentralen Teils der Radnabe 11 längs deren Drehachse D dar, wobei der Umfangsbereich der Radnabe 11 sowie der im montierten Zustand dem Rollstuhl zugewandte Teil der Radnabe 11 aus Gründen der Einfachheit weggelassen sind.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Betätigungsfläche 210 die Außenseite einer elastisch verformbaren Membrane 211. Ein konzentrisch zur Drehachse D angeordneter Betätigungsstößel 220 ist materialeinheitlich mit der Membrane 211 ausgebildet. Die Membrane 211 und der Betätigungsstößel 220 bilden die wesentlichen Elemente eines einstückigen Betätigungselements 200, das zudem einen Umfangssteg 240 mit einer Anzugsfläche 231 und einer Haltefläche 232, eine ringförmige Auflagefläche 230, einen Anschlag 215 und mehrere Rückstellrippen 221 aufweist.

Das Betätigungselement 200 ist aus einem elastischen Werkstoff, vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt. Der Umfangssteg 240 weist an seinem Außenumfang eine Nut 241 mit trapezförmigem Querschnitt und eine Nut 242 mit rechteckigem Querschnitt auf. Die trapezförmige Nut 241 dient zur Bereitstellung einer Anzugsfläche 231 und die rechteckige Nut 242 dient zur Bereitstellung einer Haltefläche 232. Die Membrane 211 ist in radialer Richtung um ein gewisses Maß über den Umfangssteg 240 hinaus verlängert, so dass auf der der Betätigungsfläche 211 gegenüberliegenden Seite eine ringförmige Auflagefläche 230 bereitgestellt wird. Das Betätigungselement 200 ist so in ein entsprechend ausgebildetes Halteelement 250 eingesetzt, dass die Auflagefläche 230 und die Anzugsfläche 231 rastend mit entsprechenden Gegenflächen, die in dem Halteelement 250 ausgebildet sind, in Eingriff gelangen. Durch die aufgrund des elastischen Werkstoffs des Betätigungselements mögliche Vorspannung bei diesem rastenden Eingriff gewährleistet das Betätigungselement 200 eine Abdichtung der Radnabe 11.

Im Auslegungszustand besteht ein geringer Spalt zwischen der Haltefläche 231 und der dieser gegenüberliegenden Fläche des Halteelements 250. Die Haltefläche 231 dient als zusätzliche Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes Herauswandern des Betätigungselements 200.

Die Membrane 211 ist zur Außenseite der Radnabe 11 hin gewölbt. Auf der Innenseite sind mehrere Rückstellrippen 221 ausgebildet, die einerseits in Verbindung mit der Auswahl der Werkstoffs der Membrane und deren Dimensionierung das Kraft-Weg-Verhältnis bei der Betätigung des Betätigungselements 200 bestimmen und zudem ein Überschnappen der Membrane nach innen verhindern.

Der Betätigungsstößel 220 reicht in seiner Ruhelage bis an eine Führung 105 heran, die durch eine entsprechende Bohrung im Inneren der Radnabe 11 bereitgestellt wird. Ebenfalls konzentrisch zu Drehachse D der Radnabe 11 ist ein als Druckschalter ausgeführter Hauptschalter 100 angeordnet, der dem Einschalten und Ausschalten der Antriebseinheit der Antriebsvorrichtung dient.

Zum Ein- oder Ausschalten der Antriebseinheit übt eine Bedienperson einen Druck auf die Betätigungsfläche 210 aus, wodurch sich die Membrane 211 verformt und den Betätigungsstößel 220 parallel zur Drehachse D der Radnabe 11 in das Innere der Radnabe 11 verschiebt. Hierdurch gelangt der Betätigungsstößel 220 zunächst in Anlage mit dem Hauptschalter 100 und betätigt diesen bei weiterem Einschieben des Betätigungsstößels 220. Beim Loslassen der Membrane 211 schnappt diese aufgrund ihrer Eigenelastizität sowie unterstützt durch die Rückstellrippen 221 in ihre Ausgangslage zurück. Nachdem die Antriebseinheit auf die vorstehend geschilderte Art und Weise eingeschaltet wurde, kann sie durch abermaliges Drücken des Betätigungselements wieder ausgeschaltet werden.

Claims (19)

1. Antriebsvorrichtung für Selbstfahrer-Rollstühle mit einem Rollstuhlgestell und zwei Laufrädern, wobei jedes Laufrad eine Antriebseinheit aufweist, die einen Elektromotor umfasst,
wobei an jedem Laufrad im Bereich der Radnabe (11) ein Hauptschalter (100) zum Ein- und Ausschalten der Antriebseinheit und ein Betätigungselement (200) zum Betätigen des Hauptschalters (100) vorgesehen sind,
das Betätigungselement (200) eine im betriebsbereiten Zustand von der Aussenseite des Laufrades berührbare Betätigungsfläche (210) und einen von der Aussenseite der Radnabe (11) weg in das Innere der Radnabe (11) gerichteten Betätigungsstössel (220) aufweist,
die im betriebsbereiten Zustand von der Aussenseite des Laufrades berührbare Betätigungsfläche (210) größer ist als eine hierzu parallele Schnittfläche des Betätigungsstössels (220),
das Betätigungselement (200) in eine zur Stromversorgung der Antriebseinheit dienende Akkumulatoranordnung (11) eingesetzt ist und
die Akkumulatoranordnung (11) zusammen mit dem Betätigungselement (200) von der Radnabe entfernt werden kann, wobei der Hauptschalter (100) im Inneren der Radnabe verbleibt.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (200) an einem rotierenden Teil der Radnabe (11) angebracht ist.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptschalter (100) an einem rotierenden Teil der Radnabe (11) im Inneren der Radnabe (11) angebracht ist.

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptschalter (100) stationär im Inneren der Radnabe (11) angeordnet ist.

5. Antriebsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsfläche (210) und der Betätigungsstössel (220) betrieblich so miteinander verbunden sind, dass ein Druck auf die Betätigungsfläche (210) eine Verschiebung des Betätigungsstössels (220) in das Innere der Radnabe (11) bewirkt, die zu einer Betätigung des Hauptschalters (100) führt.

6. Antriebsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein mechanischer Anschlag (215) vorgesehen ist, der eine Verschiebung des Betätigungsstössels (220) in Richtung auf den Hauptschalter (100) begrenzt.

7. Antriebsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsfläche (210) die Oberseite einer elastisch verformbaren Membrane (211) ist.

8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrane (211) im betriebsbereiten Zustand zur Aussenseite des Laufrades hin gewölbt ist.

9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Rückstellrippen (221) an der Membrane (211) angeformt sind.

10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsstössel (220) und die elastisch verformbare Membrane (211) materialeinheitlich ausgebildet sind.

11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (200) eine Auflagefläche (230) und eine Anzugsfläche (231) aufweist, die im betriebsbereiten Zustand mit entsprechenden Gegenflächen in Eingriff sind, um das Betätigungselement zu halten.

12. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (200) eine zusätzlich Haltefläche (232) aufweist, die im betriebsbereiten Auslegungszustand einen geringen Abstand zu einer entsprechenden Gegenfläche einhält.

13. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Auflagefläche (230) und der Anzugsfläche (231) größer ist als der Abstand zwichen der Auflagefläche (230) und der zusätzlichen Haltefläche (232).

14. Antriebsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsstössel (220) zumindest über einen Teil seines Betätigungsweges durch eine Führung (105) verläuft.

15. Antriebsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs­ einheit vollständig im Bereich der Radnabe (11) angeordnet ist.

16. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jede Antriebseinheit eine separate Stromquelle aufweist, die als Bestandteil der Antriebseinheit vollständig im Bereich der Radnabe (11) angeordnet ist.

17. Antriebsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Laufrad einen Greifring aufweist, über den das Laufrad manuell antreibbar ist.

18. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit in Abhängigkeit von einer manuell in den Greifring eingeleiteten Kraft ansteuerbar ist.

19. Antriebsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (220) und der Hauptschalter (100) koaxial zu der Drehachse des Laufrades angeordnet ist.