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Die
Erfindung betrifft eine Übertragungsanordnung
für ein
Rad, insbesondere ein Rollstuhlrad, zur Übertragung einer elektrischen
Größe von einer radseitigen
Einrichtung an eine fahrzeugkörperseitige
Einrichtung oder umgekehrt.
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An
Rollstuhlrädern
sind häufig
Greifringe befestigt, welche zum einen dazu dienen, den Rollstuhl manuell
anzutreiben. Zum anderen können
die Greifringe mit einem Signalgeber zusammenwirken, der erfasst,
mit welcher Kraft und in welcher Richtung an dem Greifring angegriffen
wird. Der Signalgeber kann mit einem Hilfsantrieb in Verbindung
stehen, der den Benutzer bei der Fortbewegung des Rollstuhls in
Abhängigkeit
von der vom Signalgeber erfassten Kraft unterstützt.
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Wenn
nun jedoch der Signalgeber an dem Rollstuhlrad, insbesondere im
Bereich des Greifrings, angeordnet ist und der Antrieb fahrzeugkörperseitig
angeordnet ist, muss eine Signalübertragung von
dem radseitigen Signalgeber an den fahrzeugkörperseitigen Antrieb oder eine
Antriebssteuerung erfolgen. Weiterhin ist es denkbar, dass eine
Energieversorgung, beispielsweise eine Batterie oder ein Akku, an
dem Fahrzeugkörper
angeordnet ist und ein Radnabenmotor radseitig angeordnet ist. In
diesem Fall muss die Energieversorgung von der Fahrzeugkörperseite
an die Radseite erfolgen. Erschwerend kommt hinzu, dass Rollstühle in der
Regel so ausgeführt
sind, dass die Rollstuhlräder
abnehmbar sind, um den Rollstuhl besser transportieren zu können. Eine
elektrische Verbindung zwischen Rollstuhlrad und Fahrzeugkörper muss
dabei entweder gelöst werden,
oder es muss ein sehr langes Kabel vorgesehen werden, welches wiederum
bei zusammengebautem Rollstuhl verstaut werden muss.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Übertragungsanordnung zur Übertragung
einer elektrischen Größe anzugeben,
mit der die oben genannten Nachteile überwunden werden.
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Gelöst wird
diese Aufgabe erfindungsgemäß durch
eine Übertragungsanordnung
für ein
Rad, insbesondere ein Rollstuhlrad, zur Übertragung einer elektrischen
Größe von einer
radseitigen Einrichtung an eine fahrzeugkörperseitige Einrichtung oder
umgekehrt, umfassend eine Radnabe und eine die Radnabe durchgreifende
Steckachse, wobei in der Steckachse zumindest eine Übertragungsleitung
geführt
ist.
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Eine
radseitige Einrichtung kann beispielsweise ein Signalgeber sein,
dessen Ausgangssignal – gegebenenfalls
nach einer Signalverarbeitung – über die Übertragungsanordnung
an einen fahrzeugkörperseitigen
Antrieb oder eine fahrzeugkörperseitige
Antriebssteuerung übergeben
wird. Als elektrische Größe wird
somit ein Signal übergeben.
Weiterhin kann die radseitige Einrichtung beispielsweise ein radseitiger
Antrieb sein. In diesem Fall wird von einer fahrzeugkörperseitigen
Energieversorgung als fahrzeugkörperseitiger
Einrichtung Energie über
die Übertragungsanordnung
an den radseitigen Antrieb übertragen.
Als elektrische Größe wird
in diesem Fall Strom oder Spannung übertragen.
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Zur
mechanischen Befestigung eines Rads an einem Fahrzeugkörper, insbesondere
Fahrzeuggestell, z. B. Rollstuhlrad an einem Rollstuhlgestell, ist
es bereits gebräuchlich,
Steckachsen zu verwenden. Mittels Steckachsen kann ein Rad besonders einfach
an einem Fahrzeugkörper
angebracht und auch wieder demontiert werden. Die erfindungsgemäße Lösung schlägt vor,
diese für
einen Benutzer bekannte Lösung
zur mechanischen Befestigung beizubehalten und sie zusätzlich zur Übertragung
einer elektrischen Größe zu adaptieren.
Erfindungsgemäß ist die
Steckachse vorzugsweise als Hohlzylinder ausgebildet, wobei innerhalb
des Hohlzylinders die zumindest eine Übertragungsleitung geführt ist.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die
zumindest eine Übertragungsleitung
in einem Stecker endet, der bei montiertem Rad in einen fahrzeugkörperseitigen
Stecker eingesteckt ist. Dies hat den Vorteil, dass gleichzeitig
mit der Montage des Rads an dem Fahrzeug die elektrische Verbindung
hergestellt wird, da beim Einstecken der Steckachse auch die beiden Stecker
ineinander gesteckt werden. Für
die elektrische Verbindung ist somit keine zusätzliche Positionierung und
Ausrichtung des Rollstuhlrads bei der Montage erforderlich. Es erfolgt
somit eine radial positionsfreie elektrische Verbindung. Auch ist
kein weiterer zusätzlicher
Handgriff erforderlich, um die elektrische Verbindung herzustellen.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn im Bereich der Radnabe zumindest ein Schleifkontakt
zur Übergabe
der elektrischen Größe an die
zumindest eine Übertragungsleitung
bzw. umgekehrt vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme ist eine Übertragung
der elektrischen Größe bei rotierendem
Rad möglich.
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Eine
besonders klein bauende Ausgestaltung ergibt sich, wenn auf der
Steckachse ein elektrisch leitfähiger
Ring angeordnet ist, der mit einer Übertragungsleitung verbunden
ist und an dem ein Kontaktelement gleitet. Vorzugsweise ist der
elektrisch leitfähige
Ring drehfest auf der Steckachse angeordnet. Durch den elektrisch
leitfähigen
Ring wird somit beispielsweise ein Signal eines Signalgebers aufgenommen
und über
die Übertragungsleitung
an die Fahrzeugkörperseite übertragen.
Das Kontaktelement kann beispielsweise als Kohlebürste ausgebildet
sein. Der elektrisch leitfähige
Ring kann beispielsweise aus Kupfer, Messing oder Bronze ausgebildet
sein.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn auf der Steckachse mehrere elektrisch leitfähige Ringe,
die zueinander elektrisch isoliert sind, angeordnet sind, die mit
jeweils einer Übertragungsleitung
verbunden sind und an denen jeweils ein Kontaktelement gleitet. Dadurch
ist es möglich,
beispielsweise mehrere Sensorsignale über die Steckverbindung zwischen
Rad und Fahrzeugkörper
zu übertragen.
Insbesondere können
somit Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung des
Rades anzeigende Signale übertragen
werden. Wenn die Steckachse selbst aus einem elektrisch leitfähigen Material
ausgebildet ist, kann eine Hülse aus
elektrisch isolierendem Material auf der Steckachse angeordnet sein
und auf dieser Hülse
können wiederum
die Ringe angeordnet sein. Zwischen den leitfähigen Ringen kann die Hülse einen
radialen, umlaufenden Steg aufweisen, der die benachbarten leitfähigen Ringe
in axialer Richtung zueinander elektrisch isoliert.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung kann radseitig eine Platine vorgesehen
sein, die mit der radseitigen Einrichtung und zumindest einem Kontaktelement
verbunden ist. Auf der Platine kann eine Signalbearbeitung oder
-verarbeitung durchgeführt
werden. Insbesondere kann die Signalanzahl reduziert werden, sodass über die
Steckachse nur noch wenige Signale übertragen werden müssen.
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Die
Platine kann in einem radseitigen Gehäuse angeordnet sein. Dadurch
ist die Platine vor äußeren Einflüssen geschützt. Das
Gehäuse
kann einen abnehmbaren Deckel aufweisen, wodurch die Wartung erleichtert
wird. Insbesondere kann das Gehäuse
an der Radnabe angeordnet sein.
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Die
Radnabe kann zumindest eine Öffnung aufweisen,
die ein Kontaktelement radial durchsetzt, wobei der zugeordnete
leitfähige
Ring innerhalb der Nabe angeordnet ist. Durch die Öffnung in
der Radnabe kann das Kontaktelement geführt und positioniert werden.
Wenn der leitfähige
Ring innerhalb der Radnabe angeordnet ist, ist er gegen Schmutz
und Wasser geschützt.
Vorzugsweise ist das Gehäuse
im Bereich der Öffnung
angeordnet, sodass das Kontaktelement sowohl durch das Gehäuse als
auch durch die Radnabe vor Schmutz und Wasser geschützt ist. Dadurch
wird eine zuverlässige Übertragung
der elektrischen Größe sichergestellt.
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Weitere
Vorteile ergeben sich, wenn die Nabe axial auf der Steckachse fixiert
ist. Dadurch wird sichergestellt, dass die leitfähigen Ringe stets dem ihnen
zugeordneten Kontaktelement gegenüberliegend angeordnet sind.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Steckachse bei montiertem Rad drehfest
angeordnet ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass auch die Übertragungsleitung,
die innerhalb der Steckachse verläuft, nicht verdreht wird, sodass
eine Beschädigung
der Übertragungsleitung
verhindert wird. Die Radnabe ist vorzugsweise über ein oder mehrere Lager,
insbesondere Kugellager, drehbar auf der Steckachse gelagert.
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Übertragungsanordnung kann vorgesehen
sein, dass die Steckachse einen lösbaren Verriegelungsmechanismus
aufweist, wobei der Verriegelungsmechanismus ein gegen eine Rückstellkraft
in der Steckachse axial bewegliches Steuerelement aufweist. Über den
Verriegelungsmechanismus kann die Steckachse insbesondere in einer
Hülse des
Fahrzeugkörpers
verriegelt werden, sodass das Rad zuverlässig an dem Fahrzeugkörper befestigt
ist. Dadurch, dass der Verriegelungsmechanismus ein gegen eine Rückstellkraft
bewegliches Steuerelement aufweist, wird sichergestellt, dass ein
Verriegelungselement, welches mit dem Steuerelement zusammenwirkt,
aufgrund der Rückstellkraft
automatisch in eine Verriegelungsstellung bewegt wird.
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Vorteilhafterweise
weist das Steuerelement zumindest eine Ausnehmung für eine Übertragungsleitung
auf. Dadurch kann die Übertragungsleitung an
dem Steuerelement bis zum Stecker vorbeigeführt werden. Das Steuerelement
ist vorzugsweise drehfest in der Steckachse angeordnet. Somit wird
vermieden, dass das Steuerelement die Übertragungsleitung innerhalb
der Steckachse verdreht. Überdies wird
dadurch sichergestellt, dass die Übertragungsleitung stets in
der dafür
vorgesehenen Ausnehmung verläuft.
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Das
Steuerelement kann zumindest eine Steuerkontur für ein die Verriegelung mit
dem Fahrzeug herstellendes Verriegelungselement, insbesondere eine
Kugel, aufweisen. Die Steuerkontur ist vorzugsweise so ausgebildet,
dass das Verriegelungselement stets geführt wird, unabhängig davon,
ob sich das Steuerelement in einer Verriegelungs- oder in einer Freigabeposition befindet.
Zu diesem Zweck kann die Steuerkontur zweistufig oder rampenförmig ausgeführt sein.
In einer ersten Stufe wird das Verriegelungselement nach außen gedrückt, sodass
eine Verriegelungsposition eingenommen wird, in einer zweiten Stufe
ist das Verriegelungselement zurückgezogen,
sodass das Rad vom Fahrzeugkörper
abgenommen werden kann. Vorzugsweise sind zwei gegenüberliegende
Kugeln und entsprechend zwei sich am Steuerelement gegenüberliegende
Steuerkurven vorgesehen. Dadurch wird die Verriegelung verbessert.
Das Steuerelement kann eine zylindrische Grundform aufweisen.
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In
den Rahmen der Erfindung fällt
außerdem ein
Rad, insbesondere ein Rollstuhlrad, mit einer erfindungsgemäßen Übertragungsanordnung.
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Außerdem fällt in den
Rahmen der Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Rollstuhl, mit
einer erfindungsgemäßen Übertragungsanordnung.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung,
anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten
zeigt, sowie aus den Ansprüchen.
Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu
verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten
deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale
können
je einzeln für
sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten
der Erfindung verwirklicht sein.
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In
der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Rollstuhlrads ohne Speichen;
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2 eine
perspektivische Darstellung einer Übertragungsanordnung ohne fahrzeugkörperseitige Hülse;
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3 eine
Längsschnittdarstellung
durch die Anordnung der 2;
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4 eine
Schnittdarstellung gemäß der Linie
IV-IV der 3;
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5 eine
perspektivische Darstellung einer Übertragungsanordnung;
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6 eine
Längsschnittdarstellung
der Anordnung gemäß 5;
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7 eine
Schnittdarstellung gemäß der Linie
VII-VII der 6;
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8 eine
perspektivische Darstellung eines Steuerelements.
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1 zeigt
ein Rollstuhlrad 10 mit einer Felge 11, die Bestandteil
eines Laufrads ist, und einem Greifreifen 12. Die Felge 11 und
der Greifreifen 12 sind konzentrisch zu einer Nabe 13 angeordnet.
Der Greifreifen 12 ist über
Verbindungsanordnungen 15 bis 20 mit dem Laufrad,
insbesondere der Felge 11, verbunden. Über den Greifreifen 12 kann
das Rollstuhlrad 10 manuell durch einen Benutzer angetrieben
werden. Die von einem Benutzer an dem Greifreifen 12 eingebrachte
Kraft kann durch eine Sensorik, die in eine der Verbindungsanordnungen 15 bis 20 integriert
ist, erfasst werden. Entsprechend der eingebrachten Kraft kann ein
hier nicht dargestellter (Hilfs-)Antrieb angesteuert werden, um
einen Benutzer bei der Fortbewegung des Rollstuhls zu unterstützen.
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Die 2 zeigt
eine Übertragungsanordnung 30.
Diese umfasst die Radnabe 13 sowie eine Steckachse 31.
Die Steckachse 31 durchgreift die Radnabe 13.
Die Radnabe 13 ist drehbar auf der Steckachse 31 angeordnet.
Die Steckachse 31 kann in eine später noch zu beschreibende Hülse eines Fahrzeugkörpers eingesteckt
werden. Dort kann die Steckachse 31 verriegelt werden,
indem ein Verriegelungselement durch die Öffnung 32 hindurch
in eine entsprechende Aufnahme der fahrzeugkörperseitigen Hülse greift
bzw. die Hülse
hintergreift. Das Verriegelungselement kann durch die Öffnung 32 zurückgezogen
werden, sodass die Steckachse 31 aus der Hülse abgezogen
werden kann und somit ein Rollstuhlrad 10 von einem Rollstuhl
abgenommen werden kann. Auf der Radnabe 13 sitzt ein Gehäuse 33,
welchem ein Kabel über
eine Kabelzuführung 34 zugeführt werden
kann.
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Die 3 zeigt
eine Längsschnittdarstellung der Übertragungsanordnung 30 der 2. Über die Kabelzuführung 34 kann
ein hier nicht dargestelltes Kabel dem Gehäuse 33 zugeführt werden
und an eine Platine 35 geleitet werden. Auf der Platine 35 kann
eine Signalverarbeitung durchgeführt
werden. Das über
die Kabelzuführung 34 zugeführte Kabel kann
sich zu einer radseitigen Einrichtung, beispielsweise einem Signalgeber,
erstrecken.
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Die
Platine 35 ist elektrisch leitend mit Kontaktelementen 36, 37 verbunden.
Die Kontaktelemente 36, 37 durchragen zum einen
das Gehäuse 33 und
zum anderen die Radnabe 13. Sie stehen mit in der Radnabe 13 angeordneten
elektrisch leitfähigen Ringen 38, 39 in Gleitkontakt.
Um einen ständigen Gleitkontakt
sicherzustellen, stützen
sich die Kontaktelemente 36, 37 über Federelemente 40, 41 an
der Platine 35 ab.
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Die
elektrisch leitfähigen
Ringe 38, 39 sind auf einer elektrisch isolierenden
Hülse 42 angeordnet,
die wiederum auf der Steckachse 31 angeordnet ist. Die
Hülse 42 weist
einen radialen Steg 43 auf, der die elektrisch leitfähigen Ringe 38, 39 in
axialer Richtung elektrisch gegeneinander isoliert.
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Die
elektrisch leitfähigen
Ringe 38, 39 sind jeweils mit einer Übertragungsleitung 44, 45 elektrisch
leitend verbunden. Die Übertragungsleitungen 44, 45 erstrecken
sich in der hohlzylindrisch ausgebildeten Steckachse 31 bis
zu einem Stecker 46, der ebenfalls in der Steckachse 31 angeordnet
ist. Über den
Stecker 46 kann ein elektrischer Kontakt zu einem entsprechenden
fahrzeugkörperseitigen
Stecker hergestellt werden.
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Die
Hülse 42 und
die elektrisch leitfähigen Ringe 38, 39 sind
drehfest auf der Steckachse 31 angeordnet. Dadurch kann
sichergestellt werden, dass sich die Lage der Übertragungsleitungen 44, 45,
die mit den Ringen 38, 39 verbunden sind, im Betrieb nicht ändert.
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Innerhalb
der Steckachse 31 erstreckt sich ein Steuerelement 47,
welches an einem Ende einen Druckknopf bzw. Aktuator 48 aufweist.
Durch Drücken
des Aktuators 48 kann ein Verriegelungselement durch die Öffnung 32 zurückgezogen
werden.
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Der
Vollständigkeit
halber sei erwähnt,
dass die Radnabe 13 über
Kugellager 49, 50 auf der Steckachse 31 gelagert
und relativ zu dieser drehbar angeordnet ist. An der Steckachse 31 sind
ringförmige
Ausnehmungen 51, 52 vorgesehen, die Sicherungsringe
aufnehmen können,
um die Radnabe 13 axial auf der Steckachse 31 zu
fixieren.
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Die 4 zeigt
eine Schnittdarstellung gemäß der Linie
IV-IV der 3. Die Schnittlinie ist durch
den vorderen Teil des Steuerelements 47 gelegt. Hier ist
zu erkennen, dass das Steuerelement 47 gegenüberliegende
Ausnehmungen 60, 61 für die Übertragungsleitungen 44, 45 aufweist.
Weiterhin sind Steuerkonturen 62, 63 vorgesehen,
durch welche Verriegelungselemente gesteuert werden.
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In
der 5 ist die Übertragungsanordnung 30 mit
einer fahrzeugkörperseitigen
Hülse 70 gezeigt.
Die Hülse 70 ist
ortsfest am Fahrzeugkörper, insbesondere
Rollstuhlgestell bzw. -rahmen, befestigt. Die Steckachse 31 ist
in die Hülse 70 bei
montiertem Rad eingesteckt. Aus der Hülse 70 ragt der Anschluss 71 eines
fahrzeugkörperseitigen
Steckers.
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Die
Darstellung der 6 entspricht im Wesentlichen
der der 3 mit dem Unterschied, dass nun
auch die Hülse 70 dargestellt
ist. Die Hülse 70 weist
einen Stecker 72 auf, in den der Stecker 46 eingesteckt
ist. Eine elektrische Verbindung zwischen den radseitigen Übertragungsanordnungsteilen
und den fahrzeugkörperseitigen Übertragungsanordnungsteilen
kann somit einfach durch eine axiale Bewegung der Steckachse 31 erfolgen.
Insbesondere wird bei Herstellen der mechanischen Verbindung des
Rollstuhlrads mit dem restlichen Rollstuhl automatisch auch eine
elektrische Verbindung hergestellt.
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In
der 7 ist eine Schnittdarstellung gemäß der Fig.
VII-VII der 6 dargestellt. Dabei ist zu
erkennen, dass die Hülse 70 sich
im Bereich des vorderen Teils des Steuerelements 47 erstreckt,
sodass dort eine Verriegelung erfolgen kann.
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Die 8 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Steuerelements 47'. In der Grundform
ist es zylinderförmig.
Es weist Ausnehmungen 60, 61 für die Übertragungsleitungen 44, 45 auf.
Die Steuerkonturen 62, 63 weisen zwei Stufen 80, 81 auf,
die über
eine Schräge 82 miteinander
verbunden sind. Eine Kugel als Verriegelungselement sitzt in einer verriegelnden
Stellung auf der Stufe 80 und in der zurückgezogenen,
entriegelten Stellung auf der Stufe 81.
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Eine
Gewindestange kann in das Innengewinde 83 eingeschraubt
werden und die Verbindung zu einem Betätigungsmechanismus für den Verriegelungsmechanismus
herstellen. Das Steuerelement 47' entspricht dem vorderen Ende des
Steuerelements 47.