DE20122356U1 - Treppensteigvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Treppensteigvorrichtung,
beispielsweise für
Rollstühle,
mit einer Griffeinheit, die einer Bedienperson die Handhabung der Treppensteigvorrichtung ermöglicht,
mit mindestens einem Steigelement (11, 12), das so ausgebildet ist, dass es mit dem jeweils nächstgelegenen Treppenabsatz einer Treppe in Berührung gelangen und die Treppensteigvorrichtung auf den nächstgelegenen Treppenabsatz heraufheben oder absenken kann, mit einem Antriebsmotor zum Antrieb des Steigelements (11, 12) und
mit einer Steuereinrichtung,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, den Betrieb des Steigelements (11, 12) so zu steuern, dass der Steigvorgang unterbrochen wird, wenn das Steigelement (11, 12) mit dem jeweils nächstgelegenen Treppenabsatz einer Treppe in Berührung gelangt ist.
mit einer Griffeinheit, die einer Bedienperson die Handhabung der Treppensteigvorrichtung ermöglicht,
mit mindestens einem Steigelement (11, 12), das so ausgebildet ist, dass es mit dem jeweils nächstgelegenen Treppenabsatz einer Treppe in Berührung gelangen und die Treppensteigvorrichtung auf den nächstgelegenen Treppenabsatz heraufheben oder absenken kann, mit einem Antriebsmotor zum Antrieb des Steigelements (11, 12) und
mit einer Steuereinrichtung,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, den Betrieb des Steigelements (11, 12) so zu steuern, dass der Steigvorgang unterbrochen wird, wenn das Steigelement (11, 12) mit dem jeweils nächstgelegenen Treppenabsatz einer Treppe in Berührung gelangt ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Treppensteigvorrichtung und insbesondere eine Treppensteigvorrichtung für Rollstühle.
- Aus der
DE 37 13 564 C2 ist eine motorisch betriebene Treppensteigvorrichtung bekannt, die dazu ausgelegt ist, einen Rollstuhl mit einer darin sitzenden Person durch eine Bedienperson hinauf oder hinab zu befördern. Hierbei muss die Bedienperson den sich aus der in dem Rollstuhl sitzenden Person, dem Rollstuhl und der Treppensteigvorrichtung ergebenden Gesamtschwerpunkt ständig ausbalancieren. Bei dem Steigvorgang erfolgt je nach verwendeter Antriebsvorrichtung ein periodischer Lastwechsel von Stufe zu Stufe, der ständige Korrekturen der Bedienperson erfordert. Würden derartige Korrekturen nicht korrekt durchgeführt, könnte es zu kritischen Situationen kommen, bei denen die Treppensteigvorrichtung zusammen mit dem Rollstuhl und dem Rollstuhlinsassen zu kippen drohen. - Die
DE 100 18 516 C1 schlägt für eine derartige Treppensteigvorrichtung im Hinblick auf die Kippgefahr eine Kippsicherung vor. - Die
DE 199 12 932 C1 schlägt für eine derartige Treppensteigvorrichtung zur Reduzierung von Lastwechselreaktionen vor, die Steigeinheit der Treppensteigvorrichtung zyklisch mit je nach Position der Steigelemente der Steigeinheit unterschiedlichen Antriebsgeschwindigkeiten zu betreiben. Hierzu wird die Antriebsgeschwindigkeit der Steigeinheit kurz vor dem Aufsetzen eines Steigelements auf dem nächstgelegenen Treppenabsatz gegenüber einer ersten vorbestimmten Antriebsgeschwindigkeit reduziert, so dass ein weiches Aufsetzen erreicht wird, und nach dem Aufsetzen auf dem nächstgelegenen Treppenabsatz wird die Antriebsgeschwindigkeit der Steigeinheit wieder auf die erste vorbestimmte Antriebsgeschwindigkeit erhöht. - Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, eine Treppensteigvorrichtung bereit zu stellen, die dazu in der Lage ist, die Möglichkeit des Entstehens einer Kippgefahr erheblich zu minimieren.
- Dieses technische Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch eine. Treppensteigvorrichtung, beispielsweise für Rollstühle, mit einer Griffeinheit, die einer Bedienperson die Handhabung der Treppensteigvorrichtung ermöglicht, mit mindestens einem Steigelement, das so ausgebildet ist, dass es mit dem jeweils nächstgelegenen Treppenabsatz einer Treppe in Berührung gelangen und die Treppensteigvorrichtung auf den nächstgelegenen Treppenabsatz herauf heben oder absenken kann, mit einem Antriebsmotor zum Antrieb des Steigelements und mit einer Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt ist, den Betrieb des Steigelements so zu steuern, dass der Steigvorgang unterbrochen wird, wenn das Steigelement mit dem jeweils nächstgelegenen Treppenabsatz bzw. der nächstgelegenen Stufe einer Treppe in Berührung gelangt ist.
- Der durch die Erfindung zu unterdrückende Lastwechsel setzt dann ein, wenn beim Steigvorgang ein Steigelement, beispielsweise ein Räderpaar, auf der nächstgelegenen Stufe aufsetzt und anschließend das andere Steigelement beziehungsweise Räderpaar abhebt. Durch diesen Vorgang ändert sich der Auflagepunkt der Treppensteigvorrichtung. Geht man beispielsweise davon aus, dass der sich aus der in einem Rollstuhl sitzenden Person, dem Rollstuhl und der Treppensteigvorrichtung ergebende Gesamtschwerpunkt über dem zunächst auf einer Treppenstufe aufliegenden Räderpaar liegt, so dass kein Kippmoment auftritt, so wird nach dem Aufsetzen des zweiten Räderpaars und Abheben des ersten Räderpaars plötzlich ein Kippmoment erzeugt, da bei unveränderter Schwerpunktlage ein veränderter Auflagepunkt gegeben ist.
- Als Reaktion auf dieses Kippmoment muss bei einer Treppensteigvorrichtung gemäß dem Stand der Technik die Bedienperson sofort ein Gegenmoment erzeugen, d. h. die Bedienperson muss. die Treppensteigvorrichtung an entsprechenden Haltegriffen zu sich heran ziehen oder von sich weg drücken. Die Lastwechselreaktion ist um so größer, je schwerer die in dem Rollstuhl sitzende Person ist. Zudem können bei ungünstigen Treppengeometrien, beispielsweise bei einer steilen oder stark gewendelten Treppe, ungeübte Personen ein Gefühl der Unsicherheit haben, wenn diese Lastwechselreaktion auftritt. Die Unsicherheit entsteht insbesondere aus der Angst, dass die Kompensationskraft der Bedienperson zum Kompensieren der Lastwechselreaktion möglicherweise nicht ausreichend sein könnte oder nicht zum richtigen Zeitpunkt erfolgt.
- Dieses Problem wird durch die erfindungsgemäße Treppensteigvorrichtung dadurch gelöst, dass die Kompensationskraft von der Bedienperson ohne Zeitdruck zunächst eingeleitet werden kann, bevor der Steigvorgang fortgeführt wird und die Lastwechselreaktion auftritt.
- Zu dem Zeitpunkt, in dem das Steigelement mit dem jeweils nächstgelegenen Treppenabsatz bzw. der nächstgelegenen Stufe einer Treppe in Berührung gelangt ist, befindet sich die aus der Treppensteigvorrichtung, der damit beförderten Vorrichtung, beispielsweise einem Rollstuhl, und einer gegebenenfalls in dem Rollstuhl sitzenden Person bestehende Einheit in einer stabilen Lage, da sie auf zwei aufeinanderfolgenden Treppenabsätzen beziehungsweise Stufen aufliegt. Solange sich der Gesamtschwerpunkt dieser aus der Treppensteigvorrichtung, der damit beförderten Vorrichtung, beispielsweise einem Rollstuhl, und einer gegebenenfalls in dem Rollstuhl sitzenden Person bestehenden Einheit zwischen diesen beiden Auflagepunkten befindet, kann die Treppensteigvorrichtung sogar von der Bedienperson losgelassen werden, ohne dass eine Kippgefahr bestünde. Wenn der Steigvorgang an dieser Stelle unterbrochen wird, hat die Bedienperson somit ohne jeglichen Zeitdruck die Möglichkeit, die für die sichere weitere Fortführung des Steigvorgangs erforderliche Schwerpunktverlagerung der aus der Treppensteigvorrichtung, der damit beförderten Vorrichtung, beispielsweise einem Rollstuhl, und einer gegebenenfalls in dem Rollstuhl sitzenden Person bestehenden Einheit zu bewirken.
- Das Fortführen des Steigvorgangs kann in Abhängigkeit von einem Wiederaufnahmesignal erfolgen. Dieses Wiederaufnahmesignal kann durch die Betätigung eines Steigschalters durch die Bedienperson erfolgen. Der Steigschalter kann im Bereich der Griffeinheit angebracht sein. Die Bedienperson hat somit die Möglichkeit, nach der Unterbrechung des Steigvorgangs aus einer stabilen Lage heraus die für die sichere Fortsetzung des Steigvorgangs erforderliche Schwerpunktverlagerung zu bewirken und anschließend durch Betätigung des Steigschalters das Fortführen des Steigvorgangs einzuleiten.
- Es besteht zudem die alternative Möglichkeit, das der Steigvorgang in Abhängigkeit von der Haltekraft der Bedienperson fortgesetzt wird. Hierzu weist die Treppensteigvorrichtung eine Sensoreinrichtung auf, die einen Haltekraftsensor aufweist, der dazu ausgelegt ist, die Haltekraft der Bedienperson zu erfassen. Das Wiederaufnahmesignal wird hierbei in Abhängigkeit von einem Signal des Haltekraftsensors ausgelöst. Es sind auch Kombinationen möglich, bei denen zur Fortsetzung des Steigvorgangs sowohl eine Betätigung des Steigschalters durch die Bedienperson als auch das Detektieren einer vorbestimmten Haltekraft erforderlich sind.
- Der Begriff des Detektierens einer vorbestimmten Haltekraft umfaßt hierbei wahlweise oder kumulativ einen Absolutwert der Haltekraft, eine Richtung der Haltekraft, eine Änderung des Absolutwertes oder der Richtung der Haltekraft oder einen bestimmten Haltekraftverlauf. Beispielsweise kann der aktuelle verlauf der Haltekraft über einen Steigzyklus für eine Stufe erfasst und mit einem abgespeicherten Verlauf der Haltekraft über einen Steigzyklus für eine Stufe verglichen werden.
- Die Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Treppensteigvorrichtung kann auch dazu ausgelegt sein, die Antriebsgeschwindigkeit des oder der Steigelemente in Abhängigkeit von der Haltekraft der Bedienperson so zu variieren, dass die Lastwechselreaktion beim Steigvorgang reduziert wird. Hierzu kann beispielsweise der aktuelle Verlauf der Haltekraft über einen Steigzyklus für eine Stufe erfasst und mit einem abgespeicherten typischen oder vorhergehenden Verlauf der Haltekraft über einen Steigzyklus für eine Stufe verglichen werden. An charakteristischen Stellen des Verlaufs der Haltekraft kann die Antriebsgeschwindigkeit des Steigelements geändert werden, wobei jeweils in Betracht gezogen wird, ob es sich. um eine Bewegung treppauf oder treppab handelt.
- Die Steuereinrichtung kann auch in Abhängigkeit anderer Betriebsparameter verändernd auf die Antriebsgeschwindigkeit des Steigelements einwirken, insbesondere in Abhängigkeit von Signalen eines Geschwindigkeitsensors; eines Stufenkantensensors, eines Positionssensors zum Detektieren der momentanen Position des Steigelements oder eines Neigungswinkelsensors, der die Neigung der Gesamtvorrichtung in Bezug auf die Vertikale misst.
- Um ein weiches Aufsetzen eines Steigelements zu gewährleisten, kann der Antriebsmotor zum Antrieb des Steigelements abgeschaltet oder die Leistung des Motors reduziert werden, bevor das Steigelement mit der nächstgelegenen Stufe in Berührung gelangt. Dies hat zur Folge, dass das Steigelement sanft und im Fall der Antriebslosigkeit allein durch die Schwerkraft und nur durch den Widerstand des Motors oder eines eventuellen Getriebes gebremst auf die Stufe absinkt.
- Die Steuereinrichtung kann zudem dazu ausgelegt sein, aktuelle Betriebsparameter beim Steigvorgang abzuspeichern insbesondere die Stufenhöhe und/oder die Stufentiefe. Es besteht zudem die Möglichkeit, die vorstehend erläuterten Funktionen wahlweise abzuschalten, so dass, beispielsweise für einen geübten Benutzer oder nach einer entsprechenden Einlernphase, ein Betrieb des Steigelements wahlweise auch unabhängig von der Haltekraft der Bedienperson möglich ist.
- Es kann zudem vorgesehen sein, Warnsignale bei Gefahrensituationen auszugeben. Dies kann insbesondere in Abhängigkeit von Signalen eines Haltekraftsensors, eines Geschwindigkeitssensors, eines Stufenkantensensors, eines Positionssensors zum Detektieren der momentanen Position des oder der Steigelemente oder eines Neigungswinkelsensors erfolgen. Des weiteren besteht die Möglichkeit, die Steuereinrichtung programmierbar zu gestalten, damit der Benutzer die Funktionen seinen individuellen Bedürfnissen anpassen kann.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der
-
1 eine Seitenansicht einer Treppensteigvorrichtung während des Treppaufsteigens kurz vor dem Aufsetzen eines Radpaares auf die nächstfolgende Stufe zeigt; -
2 eine Seitenansicht der Treppensteigvorrichtung gemäß1 während des Treppaufsteigens nach dem Aufsetzen eines Radpaares auf die nächstfolgende Stufe zeigt; -
3 eine Seitenansicht der Treppensteigvorrichtung gemäß1 während des Treppaufsteigens kurz nach dem Abheben eines Radpaares von der vorhergehenden Stufe zeigt; -
4 eine schematische Darstellung eines an einer Steigeinheit befestigten Haltesensors ist; -
5 eine Draufsicht auf den in4 dargestellten Haltekraftsensor ist und -
6 eine Seitenansicht des in4 dargestellten Haltekraftsensors ist. - Die
1 bis3 zeigen im Schnitt in schematischer Darstellung eine Treppensteigvorrichtung1 . Ein aus einem ersten Rad11 und einem zweiten Rad12 bestehendes erstes Räderpaar ist zusammen mit einem entsprechenden zweiten Räderpaar (nicht gezeigt) so ausgelegt, dass die Treppensteigvorrichtung eine Treppe hinauf und hinab bewegt werden kann. Hierzu können sich die Räder11 ,12 sowie die beiden entsprechenden nicht dargestellten Räder des zweiten Räderpaars nicht nur um ihre eigene Achse, sondern gleichzeitig um eine weitere Achse schwenken. Diese Art des Treppensteigmechanismus ist in derDE 199 12 932 C1 offenbart. Die zwei Räderpaare dienen als Steigelemente- und bilden zusammen mit einer Antriebseinrichtung eine Steigeinheit. - An der Treppensteigvorrichtung sind eine oder mehrere Griffstangen
20 befestigt, die in den1 bis3 lediglich mit ihrem unteren Teilstück dargestellt sind. An dem oberen, in den Figuren nicht dargestellten Teilstück sind Griffe montiert, mit denen die Steigvorrichtung während des Betriebs von einer Bedienperson gehalten und geführt werden kann. Im Bereich der Griffe ist ein Steigschalter (nicht gezeigt) vorgesehen, mit dem der Steigvorgang von der Bedienperson eingeleitet und nach einer Unterbrechung fortgesetzt werden kann. - An der Treppensteigvorrichtung
1 kann ein Rollstuhl (nicht gezeigt) befestigt werden, beispielsweise dadurch, dass die Steigvorrichtung von hinten unter den Rollstuhl gefahren und mit entsprechenden Haltevorrichtungen an dem Rollstuhl befestigt wird. Nach dem Befestigungsvorgang kann die Steigvorrichtung zusammen mit dem Rollstuhl an eine Treppe herangefahren werden und durch zyklisches Drehen und Verschwenken der Räder zusammen mit dem Rollstuhl und einer darin befindlichen Person eine Treppe hinauf oder hinab bewegt werden. - Die Treppensteigvorrichtung
1 verfügt über mehrere Sensoren, insbesondere über jeweils mindestens einen Haltekraftsensor100 , der dazu ausgelegt ist, die Haltekraft der Bedienperson zu erfassen, sowie einen Geschwindigkeitssensor, einen Stufenkantensensor, einen Positionssensor zum Detektieren der momentanen Position der Steigelemente11 ,12 und einen Neigungswinkelsensor sowie über eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt), die die Signale der Sensoren verarbeitet und die Antriebseinrichtung steuert. -
4 zeigt schematisch den Grundkörper80 der Steigeinheit der Treppensteigvorrichtung1 . Einzelheiten der Steigeinheit, insbesondere die Räderpaare und deren Antrieb sind zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen. Ein Haltekraftsensor100 ist mit seinem einen Ende101 an dem Grundkörper80 befestigt. Das gegenüberliegende Ende102 des Haltekraftsensors100 dient zur Aufnahme einer Greifstange20 . Wie insbesondere aus5 ersichtlich, weist der Haltekraftsensor100 eine Bohrung110 auf, die als erster Befestigungspunkt an dem Grundkörper80 dient. An dem Ende101 des Haltekraftsensors100 sind zwei Bohrungen111 ,112 vorgesehen, die wahlweise als zweiter Befestigungspunkt an dem Grundkörper80 genutzt werden können. - Zur Befestigung des Haltekraftsensors
100 wird dieser mit seiner Bohrung110 auf einen entsprechend dimensionierten Bolzen82 aufgesteckt, der an dem Grundkörper80 befestigt ist. Der Bolzen82 ist hinsichtlich der Bohrung110 so dimensioniert, dass der Haltekraftsensor100 sich in Bezug auf den Grundkörper80 um den Mittelpunkt des Bolzens82 drehen kann. Die vollständige Befestigung des Haltekraftsensors100 an der Steigeinheit80 erfolgt durch eine Schraube81 , die durch ein Langloch83 in dem Grundkörper80 der Steigeinheit wahlweise mit der Gewindebohrung111 oder112 am Ende101 des Haltekraftsensors100 verschraubt ist. Durch die Bereitstellung eines Langlochs83 in dem Grundkörper80 der Steigeinheit sowie die Bereitstellung zweier Gewindebohrungen111 und112 in dem Haltekraftsensor100 besteht die Möglichkeit, die Neigung der Griffeinheit zu verstellen. Die Befestigung zwischen dem Haltekraftsensor100 und dem Grundkörper80 der Steigeinheit erfolgt somit über zwei Befestigungspunkte, von denen einer, nämlich der durch die Bohrung110 hindurchgesteckte Bolzen82 , als Drehpunkt ausgelegt ist. - Zwischen den beiden Befestigungspunkten ist in dem Haltekraftsensor
100 eine im wesentlichen rechtwinklige und mit abgerundeten Ecken versehene Ausnehmung120 vorgesehen. Zu beiden Seiten der Ausnehmung120 sind Dehnmessstreifen121 ,122 vorgesehen, die über eine Brückenschaltung, beispielsweise eine Wheatstone-Brücke miteinander gekoppelt sind. - Wenn die Treppensteigvorrichtung
1 durch Einleitung einer im wesentlichen senkrecht zur Griffstange20 verlaufenden Kraft gekippt wird, bewirkt diese Kraft, dass im Bereich des Haltekraftsensors100 ein Biegemoment erzeugt wird. Dieses Biegemoment hat zur Folge, dass der Haltekraftsensor100 auf einer Seite der Ausnehmung120 gedehnt und auf der gegenüberliegenden Seite gestaucht wird. Die Ausnehmung120 sorgt somit für eine gezielte Verformung des in diesem Bereich als Federkörper ausgebildeten Haltekraftsensors100 . Die Verformung wird über die Dehnmessstreifen121 ,122 aufgenommen, die Signale der Dehnmessstreifen121 ,122 werden an die nicht gezeigte Steuereinrichtung weiter geleitet und dort verarbeitet. - Es versteht sich, dass an Stelle des in den Figuren dargestellten Haltekraftsensors andere Formen eines Haltekraftsensors verwendet werden können, beispielsweise ein T-förmiger Haltekraftsensor, der an seinen beiden kurzen freien Enden mit dem Grundkörper
80 der Steigeinheit verschraubt ist und dessen langes freies Ende zur Aufnahme einer Griffstange20 dient. - Es besteht zudem die Möglichkeit, den Haltekraftsensor an einer anderen Stelle der Treppensteigvorrichtung
1 vorzusehen, beispielsweise im Bereich der Stelle, an der die Treppensteigvorrichtung1 mit der zu befördernden Vorrichtung, beispielsweise einem Rollstuhl, verbunden ist. Bei der in4 dargestellten Treppensteigvorrichtung1 erfolgt die Verbindung zu einem Rollstuhl mittels eines jeweils seitlich an einer Bohrung202 angebrachten Bolzens (nicht gezeigt), der- über vier Schraublöcher203 an der Treppensteigvorrichtung1 verschraubt werden kann, sowie über eine Hakenvorrichtung (nicht gezeigt), die über ein Gestänge (nicht gezeigt) mit einer von neun Bohrungen201 in der Treppensteigvorrichtung1 befestigt werden kann. Abhängig von der Schwerpunktlage des Rollstuhl und der darin sitzenden Person werden dieser Bolzen sowie dieses Gestänge unterschiedlich stark und in unterschiedlichen Richtungen mit Kräften beaufschlagt. Diese Kräfte können gemessen werden, zum Beipiel über hieraus resultierende Biegespannungen, und diese Messergebnisse können für die Steuerung der Treppensteigvorrichtung verwendet werden. - Es versteht sich, dass Haltekraftsensoren an verschiedenen Stellen jeweils einzeln oder gemeinsam vorgesehen sein können und das die Steuerung sowohl die Signale eines als auch die Signale mehrerer Haltekraftsensoren verwenden kann.
- Es versteht sich zudem, dass an Stelle der Dehnmessstreifen oder zusätzlich hierzu andere Sensorsysteme verwendet werden können, beispielsweise induktive Systeme, optoelektronische Sensoren oder dergleichen. Es besteht zudem die Möglichkeit, neben den die Haltekraft detektierenden Sensoren solche Sensoren vorzusehen, die andere charakteristische Kenngrößen des Betriebs der Treppensteigvorrichtung erfassen, beispielsweise einen Neigungswinkelsensor, der den Neigungswinkel der Treppensteigvorrichtung detektiert, einen Beschleunigungssensor, einen Abstandssensor, der den Abstand oder das Vorhandensein einer unterhalb oder oberhalb der Treppensteigvorrichtung befindlichen Stufe oder eines Absatzes erfasst, einen Griffsensor, der erkennt, ob die Bedienperson die Griffeinheit hält und einen Positionssensor, der feststellt, in welcher Stellung sich die Räder
11 ,12 des ersten Räderpaars sowie die entsprechenden Räder des zweiten Räderpaars befinden. - Die Treppensteigvorrichtung
1 kann mit einem Rollstuhl verbunden werden und die aus Treppensteigvorrichtung1 , Rollstuhl und Rollstuhlinsassen bestehende Einheit kann bis an den Rand einer Treppe herangefahren werden. Hierbei schiebt die Bedienperson die Treppensteigvorrichtung mit dem daran befestigten Rollstuhl üblicherweise vor sich her. Bei Annäherung an das untere Ende einer Treppe wendet die Bedienperson die aus Treppensteigvorrichtung1 , Rollstuhl und Rollstuhlinsasse bestehende Einheit, so dass sie zwischen dieser Einheit und der Treppe steht und den Steigvorgang im Rückwärtsgehen durchführen kann. Diese Wendung. ist beim Annähern an den oberen Rand einer Treppe nicht erforderlich, da das Treppenabsteigen in Vorwärtsrichtung erfolgt. - In beiden Fällen ist jedoch ein Ankippen der Treppensteigvorrichtung erforderlich, bei dem die Bedienperson die Griffeinheit zu sich hinzieht, um die aus Treppensteigvorrichtung
1 , Rollstuhl und Rollstuhlinsassen bestehende Einheit in eine geneigte Lage zu bringen, die ein Aufsteigen oder Absteigen der Treppe ermöglicht. Die bei diesem Ankippen auftretenden Kräfte sowie Änderungen des Neigungswinkels und des Abstandes bestimmter Teile der Treppensteigvorrichtung von dem Boden werden durch die Sensoren erfasst, welche entsprechende Signale an die Steuereinrichtung abgeben. Anhand der Signale erkennt die Steuereinrichtung durch Vergleich mit gespeicherten typischen Signalverläufen beziehungsweise Grenzwerten den Ankippvorgang. - Wenn nach dem Steigvorgang das Treppenende erreicht ist, bringt die Bedienperson die aus der Treppensteigvorrichtung 1, dem Rollstuhl und dem Rollstuhlinsassen bestehende Einheit von der geneigten Lage wieder in die horizontale Lage.
- Der Steigvorgang selbst wird nahfolgend unter spezieller Betrachtung der erforderlichen Haltekräfte erläutert.
-
1 zeigt eine Seitenansicht der Treppensteigvorrichtung1 während des Treppaufsteigens kurz vor dem Aufsetzen eines Radpaares auf die nächstfolgende Stufe. Die Treppensteigvorrichtung1 wird hierbei von der Bedienperson an den Griffen (nicht gezeigt) so gehalten, dass sich der Gesamtschwerpunkt SP aus der in dem Rollstuhl sitzenden Person, dem Rollstuhl und der Treppensteigvorrichtung1 zwischen der Bedienperson und dem auf der unteren Treppenstufe aufliegenden Rad11 befindet, wie in1 durch den Pfeil SP dargestellt. Bei dieser Schwerpunktlage würde die Treppensteigvorrichtung mit dem Rollstuhl und der darin sitzenden Person somit ohne die Haltekraft der Bedienperson zu der Bedienperson hin kippen. Diese Gesamtschwerpunktlage ist jedoch im allgemeinen für eine Bedienperson besser zu handhaben als eine solche Gesamtschwerpunktlage, bei der die Treppensteigvorrichtung mit dem Rollstuhl und der darin sitzenden Person ohne die Haltekraft der Bedienperson von dieser weg treppabwärts kippen würde. Mit anderen Worten, es fällt der Bedienperson üblicherweise leichter, die Treppensteigvorrichtung von sich weg zu drücken als diese zu sich hinzuziehen. -
2 zeigt die Treppensteigvorrichtung1 in der nächsten Phase des Treppaufsteigens, nämlich zu dem Zeitpunkt, da das Rad12 gerade mit der nächstfolgenden Stufe in Berührung gelangt ist. Nimmt man hierbei eine unveränderte Lage des Gesamtschwerpunktes SP an, wie dies durch den Pfeil in2 dargestellt ist, so ergibt sich eine stabile Gesamtlage der Einheit aus Treppensteigvorrichtung1 , Rollstuhl und darin sitzender Person, da der Gesamtschwerpunkt SP zwischen den beiden Radpaaren11 ,12 liegt. Unter der Voraussetzung, dass sich die Schwerpunktlage nicht beispielsweise durch eine Bewegung der in dem Rollstuhl sitzenden Person verändert, könnte in dieser Phase die Treppensteigvorrichtung1 sogar von der Bedienperson losgelassen werden, ohne dass eine Kippgefahr bestünde: Würde bei der in2 dargestellten Lage des Gesamtschwerpunktes SP das Rad11 nicht mehr mit der unteren Stufe in Berührung stehen, entstünde ein Kippmoment, das treppabwärts gerichtet wäre und von der Bedienperson dadurch aufgefangen – werden müsste, dass diese die Treppensteigvorrichtung1 zu sich hinzieht. Diese Momentenlage würde dann auftreten, wenn die Steigbewegung fortgesetzt würde, ohne dass die Schwerpunktlage zunächst verändert würde. - Zur Vermeidung dieses unerwünschten Zustands muß daher bei der Fortführung des Steigvorgangs die Treppensteigvorrichtung zusammen mit dem Rollstuhl und der darin sitzenden Person zunächst treppaufwärts, d. h. in Richtung der Bedienperson gekippt werden, damit bei der Fortführung des Steigvorgangs, wie sie in
3 dargestellt ist, wiederum ein Kippmoment entsteht, das in Richtung der Bedienperson, d. h. treppaufwärts gerichtet ist. - Eine geübte Bedienperson kann die zuvor beschriebene Kompensation der Lastwechselreaktion bei einer gleichmäßigen Antriebsgeschwindigkeit der Steigeinheit beziehungsweise der einzelnen Steigelemente kompensieren. Die im nachfolgenden beschriebene Ausführungsform dient demgegenüber vorzugsweise für einen Betrieb durch Bedienpersonen, die in der Handhabung derartiger Vorrichtungen unsicher sind beziehungsweise für die Dauer einer Einlernphase.
- Das Grundprinzip dieser Ausführungsform besteht darin, dass der Steigvorgang in der stabilen Lage, wie sie in
2 dargestellt ist, unterbrochen und erst dann fortgesetzt wird, wenn bestimmte Voraussetzungen vorliegen. Im folgenden wird zunächst der Steigvorgang treppaufwärts anhand der1 ,2 und3 erläutert. - Wie in
1 dargestellt, wird das innere Radpaar12 auf die nächsthöhere Stufe angehoben und, wie in2 dargestellt, auf die Stufe abgesetzt. In dieser Phase wird der Steigprozess unterbrochen. Wie zuvor erläutert, ist in dieser Phase ein sicherer Stand durch eine Vierpunktauflage gegeben. Um den beim Anheben des äußeren Radpaares11 auftretenden Lastwechsel kompensieren zu können, drückt die Bedienperson, ausgehend von der in2 dargestellten Phase, die an den Haltestangen20 angebrachten Griffe (nicht gezeigt) zu sich herunter, bis der Gesamtschwerpunkt SP zwischen der Bedienperson und dem Auflagepunkt des inneren Radpaares12 liegt, wie in3 dargestellt. Die hierbei auftretenden Haltekräfte werden von dem Haltekraftsensor100 detektiert. - Insbesondere wird der Kraftverlauf gemessen, wobei zum Ankippen der Treppensteigvorrichtung
1 zunächst eine Kraft in Richtung des Pfeils A in2 und zur Stabilisierung der Lage gemäß3 eine Kraft in Richtung des Pfeiles B in3 erforderlich ist. Anhand dieses Kraftverlaufs erkennt die Steuervorrichtung, dass die Treppensteigvorrichtung1 eine sichere und für die Fortsetzung des Steigvorgangs geeignete Lage eingenommen hat. In dieser Lage kann nunmehr die. Bedienperson den Steigschalter betätigen, woraufhin ein Wiederaufnahmesignal an die Steuereinrichtung übermittelt wird und diese die Steigelemente11 ,12 so ansteuert, dass die Treppensteigvorrichtung1 den Steigvorgang fortsetzt. - Alternativ kann der Steigvorgang selbsttätig fortgesetzt werden, wenn der Haltekraftsensor
100 Signale an die Steuereinrichtung übermittelt, aus denen hervorgeht, dass die Treppensteigvorrichtung1 eine sichere und für die Fortsetzung des Steigvorgangs geeignete Lage eingenommen hat. Mit anderen Worten, ein an den Bediengriffen angeordneter Fahrschalter (nicht gezeigt), der zu Beginn des Steigvorgangs eingeschaltet wurde, bleibt während des gesamten Steigvorgangs eingeschaltet. Die Treppensteigvorrichtung unterbricht den Steigvorgang selbsttätig nach dem Aufsetzen eines Radpaares auf der nächstgelegenen Stufe und setzt den Steigvorgang erst dann fort, wenn aufgrund der detektierten Haltekraft das Einnehmen einer sicheren Lage erkannt wird. - Die Steuereinrichtung steuert so den Betrieb der als Steigelemente fungierenden Räder
11 ,12 in Abhängigkeit von der Haltekraft der Bedienperson. - Es besteht zudem die Möglichkeit, dass zwei Bedingungen vorliegen müssen, damit der Steigvorgang fortgesetzt wird, nämlich die Einnahme einer sicheren und für die Fortsetzung des Steigvorgangs geeigneten Lage und die Betätigung des Steigschalters. Es kann zudem eine Möglichkeit der Programmierung der Steuereinrichtung durch die Bedienperson vorgesehen sein, mittels derer verschiedene Betriebsmodi ausgewählt werden können.
- Der Steigvorgang treppabwärts verläuft in analoger Weise, wobei die Treppensteigvorrichtung
1 nacheinander die Stellungen gemäß3 ,2 und1 einnimmt. Grundsätzlich ist der Steigvorgang treppabwärts einfacher zu handhaben, da sich zwar der Betrag des Kippmomentes ändert, normalerweise jedoch nicht die Richtung des Kippmomentes, wie dies beim Steigvorgang treppaufwärts der Fall ist. Da beim Steigvorgang treppabwärts üblicherweise kein Wechsel von Zug auf Druckkraft auftritt, wird in diesem Fall der zur Steuerung des Steigvorgangs relevante Haltekraftverlauf anhand der Änderung des Betrages der Kraft ermittelt. Zudem kann das Abbremsen an der Stufenkante, die vorzugsweise durch einen entsprechenden Sensor detektiert wird, als Trigger für die Fortsetzung des Abwärtssteigvorgangs gewählt werden. - Sowohl für den Steigvorgang treppaufwärts als auch für denjenigen treppabwärts können Kennwerte in einem Speicher der Steuereinrichtung abgelegt werden. Es besteht zudem die Möglichkeit, zusätzlich zur Auswertung des Haltekraftverlaufes Signale eines Neigungswinkelsensors zur Steuerung heranzuziehen.
- Das Abbremsen der Radpaare kann auf verschiedene Weise erfolgen. Die Stufenhöhe kann durch einen Sensor detektiert und der Antrieb bei Erreichen der Stufenoberfläche abgeschaltet werden. Die einmal ermittelte Stufenhöhe kann in einem Speicher abgelegt und für den nächsten Steigzyklus verwendet werden.
- Eine weitere Möglichkeit des sanften Aufsetzens eines Radpaares auf eine Stufe besteht darin, den Antriebsmotor für den Antrieb der Radpaare an einer bestimmten Stelle des Steigzyklus vorübergehend stromlos zu schalten oder die Leistung zu reduzieren, bis ein Radpaar auf die nächste Stufe, bei völliger Stromlosigkeit nur infolge der Schwerkraft, abgesunken ist. Ein langsames Absinken ergibt sich dadurch, dass der Schwerkraft der Widerstand des Motors beziehungsweise eines Getriebes entgegenwirkt. Das Ende des Absinkvorgangs kann beispielsweise dadurch erkannt werden, dass ein Positionssensor, der die Momentanstellung der Räder
11 ,12 detektiert, keine Veränderung der Lage mehr feststellt. - Beim Erreichen der in
2 dargestellten Stellung können die Räder mechanisch oder über den Antriebsmotor abgebremst werden.
Claims (17)
- Treppensteigvorrichtung, beispielsweise für Rollstühle, mit einer Griffeinheit, die einer Bedienperson die Handhabung der Treppensteigvorrichtung ermöglicht, mit mindestens einem Steigelement (
11 ,12 ), das so ausgebildet ist, dass es mit dem jeweils nächstgelegenen Treppenabsatz einer Treppe in Berührung gelangen und die Treppensteigvorrichtung auf den nächstgelegenen Treppenabsatz heraufheben oder absenken kann, mit einem Antriebsmotor zum Antrieb des Steigelements (11 ,12 ) und mit einer Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, den Betrieb des Steigelements (11 ,12 ) so zu steuern, dass der Steigvorgang unterbrochen wird, wenn das Steigelement (11 ,12 ) mit dem jeweils nächstgelegenen Treppenabsatz einer Treppe in Berührung gelangt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, den Betrieb des Steigelements (
11 ,12 ) so zu steuern, dass der Steigvorgang in Abhängigkeit von einem Wiederaufnahmesignal fortgesetzt wird. - Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Steigschalter, der durch die Bedienperson betätigbar und dazu ausgelegt ist, das Wiederaufnahmesignal auszulösen.
- Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Sensoreinrichtung, die einen Haltekraftsensor (
100 ) aufweist, der dazu ausgelegt ist, die Haltekraft der Bedienperson zu erfassen, wobei das Wiederaufnahmesignal durch ein Signal des Haltekraftsensors (100 ) ausgelöst wird. - Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die Wiederaufnahme des Steigvorgangs dann einzuleiten, wenn eine vorbestimmte Veränderung des Wertes der Haltekraft detektiert wird.
- Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, den aktuellen Verlauf der Haltekraft über einen Steigzyklus für eine Stufe zu erfassen und mit einem abgespeicherten Verlauf der Haltekraft über einen Steigzyklus für eine Stufe zu vergleichen.
- Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, den aktuellen Verlauf der Haltekraft über einen Steigzyklus für eine Stufe zu erfassen und in Abhängigkeit davon, ob es sich um eine Bewegung treppauf oder treppab handelt, an charakteristischen Stellen des Verlaufs der Haltekraft verändernd auf die Antriebsgeschwindigkeit des Steigelements (
11 ,12 ) einzuwirken. - Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit anderer Betriebsparameter verändernd auf die Antriebsgeschwindigkeit des Steigelements (
11 ,12 ) einzuwirken, insbesondere in Abhängigkeit von Signalen eines Geschwindigkeitssensors, eines Stufenkantensensors, eines Positionssensors zum Detektieren der momentanen Position des Steigelements (11 ,12 ) oder eines Neigungswinkelsensors. - Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, den Antriebsmotor zum Antrieb des Steigelements (
11 ,12 ) abzuschalten oder seine Leistung zu reduzieren, bevor das Steigelement (11 ,12 ) mit einer Stufe in Berührung gelangt, so dass das Steigelement (11 ,12 ) antriebslos und nur in Folge der Schwerkraft auf die Stufe absinkt. - Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, aktuelle Betriebsparameter beim Steigvorgang abzuspeichern, insbesondere die Stufenhöhe und/oder die Stufentiefe.
- Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von Sensorsignalen, insbesondere in Abhängigkeit von Signalen eines Haltekraftsensors, eines Geschwindigkeitssensors, eines Stufenkantensensors, eines Positionssensors zum Detektieren der momentanen Position des Steigelements (
11 ,12 ) oder eines Neigungswinkelsensors, ein für die Bedienperson wahrnehmbares Warnsignal bereitzustellen. - Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung von der Bedienperson programmierbar ist.
- Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei als Steigelemente (
11 ,12 ) fungierende Laufradpaare aufweist, deren beide Laufräder um parallel zu ihrer Mittelachse verlaufende Wellen gegenüber der Trägereinheit (11 ,12 ) verschwenkbar gelagert sind. - Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekraftsensor (
100 ) im Bereich der Griffeinheit angeordnet ist. - Treppensteigvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Griffeinheit Handgriffe aufweist und der Haltekraftsensor dazu ausgelegt ist, die Haltekraft unmittelbar an den Handgriffen zu erfassen.
- Treppensteigvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekraftsensor (
100 ) dazu ausgelegt ist, die Haltekraft durch Erfassung eines Biegemoments zu erfassen. - Treppensteigvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekraftsensor (
100 ) im Bereich der Befestigungsmittel der Treppensteigvorrichtung mit der von der Treppensteigvorrichtung zu befördernden Vorrichtung angeordnet ist.
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