DE202018006203U1 - Hilfsantriebsvorrichtung für einen Rollstuhl - Google Patents
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Abstract
Hilfsantriebsvorrichtung (100) für einen Rollstuhl (500), aufweisend:
einen Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper (120),
mindestens ein elektrisch antreibbares Antriebsrad (110), das an dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper (120) angeordnet ist,
eine wiederaufladbare Batterie (121), die als Stromquelle für das mindestens eine elektrisch antreibbare Antriebsrad (110) dient, und
einen Ankoppelungsmechanismus (300) zur Ankoppelung des Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörpers (120) an dem Rollstuhl (500), dadurch gekennzeichnet, dass
an dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper (120) eine Rückleuchte (122) angeordnet ist und
dass die wiederaufladbare Batterie (121) auch als Stromquelle für die Rückleuchte (122) dient.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Hilfsantriebsvorrichtung für einen Rollstuhl.
- Rollstühle können grundsätzlich in zwei Kategorien eingeteilt werden, nämlich einerseits Rollstühle, die in erster Linie für manuellen Antrieb ausgelegt sind, das heißt entweder durch die im Rollstuhl sitzende Person von Hand angetrieben werden, beispielsweise über Greifringe, die an großen Hinterrädern des Rollstuhls angebracht werden oder durch eine den Rollstuhl schiebende Hilfsperson, und andererseits solche Rollstühle, die von ihrer Konzeption her bereits für einen elektrischen Antrieb ausgelegt sind.
- Manuell antreibbare Rollstühle zeichnen sich in der Regel durch ein deutlich geringeres Gewicht aus als solche Rollstühle, bei denen ein elektrischer Antrieb fest verbaut ist. Zudem sind manuelle Rollstühle oftmals als sogenannte Faltrollstühle ausgeführt, die sich nicht nur aufgrund ihres geringeren Gewichts, sondern auch wegen ihrer im zusammengeklappten Zustand geringeren Abmessungen leicht transportieren lassen, beispielsweise im Kofferraum eines Personenkraftwagens.
- Manuell antreibbare Rollstühle haben dann, wenn der Antrieb durch die im Rollstuhl sitzende Person erfolgt, einen therapeutischen Effekt, da das Aufbringen der Antriebsleistung eine wertvolle körperliche Übung darstellen kann. Andererseits kommen Rollstuhlfahrer beim manuellen Antreiben eines Rollstuhls, insbesondere bei der Bewältigung von Steigungen, in unwegsamem Gelände oder auf längeren Wegstrecken, mitunter schnell an die Grenzen ihrer physischen Leistungsfähigkeit. Zudem kann ein fortgesetzter, langjähriger Gebrauch eines manuell angetriebenen Rollstuhls zu Verletzungen durch wiederholte hohe Belastung und zu vorzeitigen Verschleißerscheinungen in Muskeln, Sehnen und Gelenken führen. Aus diesen Gründen sind Hilfsantriebe für Rollstühle entwickelt worden, die, wenn an einem manuellen antreibbaren Rollstuhl nachträglich angebracht, den Benutzer bei der Fortbewegung dieses Rollstuhls unterstützen.
- Eine derartige Hilfsantriebsvorrichtung für einen Rollstuhl kann beispielsweise bereitgestellt werden durch Austausch der beiden großen Hinterräder des Rollstuhls durch solche Hinterräder, in die ein Nabenmotor integriert ist. Eine solche Hilfsantriebsvorrichtung für einen Rollstuhl ist beispielsweise in der
DE 197 48 201 C1 offenbart. - Die
US 2014/0262575 A1 - Durch die Verwendung einer Hilfsantriebsvorrichtung für einen Rollstuhl hat der Benutzer eine gegenüber rein manuellem Antrieb deutlich größere Reichweite bei Ausfahrten.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Fahrsicherheit einer Hilfsantriebsvorrichtung für einen Rollstuhl bei einer Fahrt mit elektromotorischem Antrieb zu erhöhen.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Hilfsantriebsvorrichtung für einen Rollstuhl mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Schutzansprüche. Es wird darauf hingewiesen, dass die in den Schutzansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale auch in beliebiger und technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und somit weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.
- Die infolge des elektromotorischen Antriebs gegenüber rein manuellem Antrieb deutlich größere Reichweite bei Ausfahrten hat zur Folge, dass der Rollstuhlfahrer eher Gefahr läuft, von einbrechender Dunkelheit überrascht zu werden. In einer solchen Situation ist es von großem sicherheitstechnischem Nutzen, wenn die Hilfsantriebsvorrichtung über eine Rückleuchte verfügt, für welche die wiederaufladbare Batterie, die als Stromquelle für das mindestens eine elektrisch antreibbare Antriebsrad der Hilfsantriebsvorrichtung dient, ebenfalls als Stromquelle dient. Aufgrund des erheblich höheren Energiebedarfs für den elektromotorischen Antrieb wird auf diese Weise sichergestellt, dass während der Fahrt immer ausreichend Energie für den Betrieb der Rückleuchte zur Verfügung steht.
- Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren besonders bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung zeigen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die gezeigten Ausführungsvarianten beschränkt. Insbesondere umfasst die Erfindung, soweit es technisch sinnvoll ist, beliebige Kombinationen der technischen Merkmale, die in den Ansprüchen aufgeführt oder in der Beschreibung als erfindungsrelevant beschrieben sind.
- Es versteht sich zudem, dass das in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren beschriebene technische Umfeld lediglich als Beispiel dient und die in den Schutzansprüchen definierte Erfindung nicht einschränkt.
- Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hilfsantriebsvorrichtung für einen Rollstuhl, die an eine Achse eines Rollstuhls angekoppelt ist, -
2 eine Seitenansicht der Hilfsantriebsvorrichtung gemäß1 , wobei Teile des Rollstuhls in der Darstellung weggelassen sind, -
3A eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hilfsantriebsvorrichtung für einen Rollstuhl, wobei sich das Antriebsrad der Hilfsantriebsvorrichtung in einer Geradeaus-Vorwärtsfahrt-Stellung befindet, -
3B eine weitere perspektivische, teilweise aufgeschnittene Darstellung der Hilfsantriebsvorrichtung gemäß3A , wobei sich das Antriebsrad der Hilfsantriebsvorrichtung in einer Kurven-Vorwärtsfahrt-Stellung befindet, -
4 eine Rückansicht der Hilfsantriebsvorrichtung gemäß3A ,3B , -
5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Hilfsantriebsvorrichtung gemäß3 , wobei sich das Antriebsrad der Hilfsantriebsvorrichtung in einer Geradeaus-Vorwärtsfahrt-Stellung befindet, -
6 eine Darstellung gemäß5 mit schematisch dargestelltem angekoppeltem Rollstuhl, wobei sich das Antriebsrad der Hilfsantriebsvorrichtung in einer Geradeaus-Vorwärtsfahrt-Stellung befindet, -
7 eine schematische Darstellung gemäß6 , wobei sich das Antriebsrad der Hilfsantriebsvorrichtung in einer Geradeaus-Rückwärtsfahrt-Stellung befindet, -
8 eine Ansicht der Hilfsantriebsvorrichtung gemäß3 von unten, wobei sich das Antriebsrad der Hilfsantriebsvorrichtung in einer Kurven-Rückwärtsfahrt-Stellung befindet, -
9 eine Ansicht der Hilfsantriebsvorrichtung gemäß3 von oben, wobei seitliche Rahmenelemente eines angekoppelten Rollstuhls schematisch gezeigt sind und sich das Antriebsrad der Hilfsantriebsvorrichtung in einer Kurven-Vorwärtsfahrt-Stellung befindet, -
10 eine teilweise geschnittene perspektivische Detaildarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hilfsantriebsvorrichtung für einen Rollstuhl, -
11 eine Detaildarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hilfsantriebsvorrichtung für einen Rollstuhl in einer ersten Anschlagstellung des Antriebsrades, -
12 eine Detaildarstellung der Ausführungsform der Hilfsantriebsvorrichtung gemäß11 in einer zweiten Anschlagstellung des Antriebsrades, -
13 eine perspektivische Frontansicht einer Ausführungsform eines Bediensatelliten, -
14 eine perspektivische Rückansicht des Bediensatelliten gemäß13 , -
15 eine Teilansicht des Bediensatelliten gemäß13 in einer ersten Verdrehstellung, -
16 eine Teilansicht des Bediensatelliten gemäß13 in einer zweiten Verdrehstellung, -
17 eine Teilansicht des Bediensatelliten gemäß13 von hinten mit abgenommenem Abdeckungselement, -
18 eine auseinandergezogene Darstellung des Bediensatelliten gemäß13 mit einem Rollstuhlmontageelement und einem Verriegelungselement, -
19 eine Ansicht der Bediensatellit-Montagefläche des Verriegelungselements gemäß18 , -
20 eine zusammengefügte Darstellung des Bediensatelliten gemäß13 mit dem Rollstuhlmontageelement und dem Verriegelungselement, -
21 eine auseinandergezogene Darstellung eines Umlenkmechanismus eines Bediensatellit-Montageschwenkteils, -
22 eine schematische Darstellung einer Freigabestellung von Rastnasen eines Bediensatellit-Montageschwenkteils, -
23 eine schematische Darstellung einer Raststellung von Rastnasen eines Bediensatellit-Montageschwenkteils, -
24 eine Seitenansicht eines Ankoppelungsmechanismus einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hilfsantriebsvorrichtung für einen Rollstuhl zusammen mit einem Rollstuhl-Verbindungselement in einer Ankoppel-Bereitschaftsstellung, -
25 eine Seitenansicht des Ankoppelungsmechanismus gemäß24 in einer Verriegelungs-Betriebsstellung, -
26 eine Seitenansicht des Ankoppelungsmechanismus gemäß24 und25 in einer Entriegelungsstellung, -
27 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Ankoppelungsmechanismus gemäß24 bis26 , -
28 eine rückwärtige Ansicht des Ankoppelungsmechanismus gemäß24 bis27 , -
29 eine Darstellung einer Bedienoberfläche eines Smartphones zur Einstellung einer Empfindlichkeit eines Dreh-Schaltrings eines Bediensatelliten und -
30 eine Darstellung einer Bedienoberfläche eines Smartphones zur Einstellung einer automatischen Anpassung der Kurvengeschwindigkeit in Abhängigkeit von einem Lenkwinkel eines Antriebsrades. - Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und des diesbezüglichen technischen Umfelds unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die nachfolgende Beschreibung beschreibt Ausführungsbeispiele der Erfindung und sollte nicht so verstanden werden, dass sie die vorliegende Erfindung einschränkt. Faktoren wie beispielsweise numerische Werte, Formen, Materialien, Komponenten, Positionen von Komponenten und die Weise, wie die Komponenten miteinander verbunden sind, sind lediglich illustrativ und nicht einschränkend. In den Zeichnungen sind aus Gründen der Übersicht und zur Verbesserung der Erkennbarkeit teilweise unterschiedliche Maßstäbe verwendet.
-
1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Ausführungsform einer Hilfsantriebsvorrichtung100 für einen Rollstuhl, die an eine Achse501 eines Rollstuhls500 angekoppelt ist. Die Achse501 ist in dem gezeigten Anwendungsfall die Verbindungsachse zwischen den beiden großen Hinterrädern502L , dem in Vorwärtsfahrtrichtung linken Hinterrad, und dem in Vorwärtsfahrtrichtung rechten Hinterrad502R . Wie bei manuell antreibbaren Rollstühlen üblich, sind an den beiden großen Hinterrädern502L ,502R Greifringe504 angebracht, über die der Rollstuhl manuell angetrieben und gelenkt werden kann. In ebenfalls üblicher Weise verfügt der Rollstuhl500 über zwei kleine, frei schwenkbare Vorderräder505 , die auch Castoren genannt werden.2 zeigt die Ausführungsform der Hilfsantriebsvorrichtung100 gemäß1 in einer seitlichen Darstellung, wobei Teile des Rollstuhls500 , insbesondere das in Vorwärtsfahrtrichtung rechte Hinterrad502R in dieser Darstellung weggelassen sind. - Die Hilfsantriebsvorrichtung
100 dient dazu, als unterstützender Hilfsantrieb für den grundsätzlich manuell antreibbaren Rollstuhl500 verwendet zu werden. Einzelheiten zur Funktion der Hilfsantriebsvorrichtung100 sowie zur Ankoppelung an den Rollstuhl500 und zum Aufbau eines diesbezüglichen Ankoppelungsmechanismus300 werden später detaillierter erläutert. - Grundaufbau der Hilfsantriebsvorrichtung 100
-
3A zeigt eine perspektivische Darstellung der Hilfsantriebsvorrichtung100 , wobei sich ein Antriebsrad110 der Hilfsantriebsvorrichtung100 in einer Geradeaus-Vorwärtsfahrt-Stellung befindet.3B zeigt die Hilfsantriebsvorrichtung100 gemäß3 in einem Betriebszustand, in dem sich das Antriebsrad110 in einer Kurven-Vorwärtsfahrt-Stellung befindet.4 zeigt die Hilfsantriebsvorrichtung100 in einer Rückansicht und5 zeigt sie in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht. - Die Hilfsantriebsvorrichtung
100 weist als Hauptkomponenten insbesondere ein Antriebsrad110 , einen Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper120 und den bereits erwähnten Ankoppelungsmechanismus300 auf. Zur Ansteuerung der Hilfsantriebsvorrichtung100 und zur Steuerung ihrer Funktionen durch einen Benutzer ist ein Bediensatellit200 vorgesehen. - Das Antriebsrad
110 weist als Antriebsmotor einen elektrischen Nabenmotor111 auf, beispielsweise einen bürstenlosen Gleichstrommotor mit oder ohne Getriebe, der in das Antriebsrad110 integriert ist. Die Reifendecke112 des Antriebsrades110 unterliegt naturgemäß Verschleiß. Eine leichte Auswechselbarkeit ist daher vorteilhaft. In der in den Figuren dargestellten Ausführungsform ist die Reifendecke mittig geteilt, formschlüssig mit dem rotierenden Teil des Antriebsmotors verbunden und mittels seitlicher Schrauben113 befestigt. Es versteht sich, dass dem Fachmann auch andere technische Möglichkeiten zur Verfügung stehen einschließlich kraftschlüssiger Verbindungen wie beispielsweise Kleben. - Der elektrische Nabenmotor
111 ist über einen Stromleiter elektrisch verbunden mit einem Haupt-Energiespeicher in Form einer wiederaufladbaren Haupt-Batterie121 , die in dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper120 untergebracht ist. Ebenfalls in dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper120 untergebracht sind Bauelemente eines Batteriemanagementsystems zum Management des Ladungszustands, insbesondere der Ladung- und Entladung der Haupt-Batterie121 , Bauteile einer Leistungs- und Steuerungselektronik, das heißt einer elektronischen Steuereinrichtung, zur Steuerung der Funktionen der Hilfsantriebsvorrichtung100 , insbesondere des elektrischen Nabenmotors111 , sowie weiterer elektrischer Komponenten der Hilfsantriebsvorrichtung100 , beispielsweise einer Rückleuchte124 , die durch LED-Elemente dargestellt werden kann und vorzugsweise an einer in Betriebsstellung rückwärtigen Fläche des Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörpers120 angebracht ist. - Auf der Rückseite des Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörpers
120 kann eine Rückleuchte122 angeordnet sein, beispielsweise in Form eines aufgeklebten Bandes mit LED Leuchtelementen, die von der wiederaufladbaren Haupt-Batterie121 mit Strom versorgt werden. An einer geeigneten Stelle des Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörpers120 können zudem ein Hauptschalter123 zum Umschalten der Hilfsantriebsvorrichtung100 zwischen einem ausgeschalteten Zustand und einem Bereitschaftszustand sowie eine am Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörpers120 angeordnete Grundkörper-Ladebuchse124 , beispielsweise in Form einer USB Steckbuchse, mit Verbindung insbesondere zu der wiederaufladbaren Haupt-Batterie121 vorgesehen sein. - Die Leistungs- und Steuerungselektronik ist zudem verbunden mit dem Bediensatellit
200 , der und dessen Funktionen sowie hierfür genutzte Sensoren später noch detaillierter beschrieben werden. - Die aus den
1 und2 ersichtliche Anbindung der Hilfsantriebsvorrichtung100 an die Achse501 des Rollstuhls500 , die ein Verschwenken der Hilfsantriebsvorrichtung100 in einer Ebene, die vertikal zur Achse501 liegt, ermöglicht, nicht jedoch ein Verschwenken in einer Ebene, in welcher die Achse501 liegt, bedingt, dass das Antriebsrad110 einen Lenkvorgang ermöglichen muss, wenn diesbezüglicher Seitenschlupf des Antriebsrades110 bei einer Kurvenfahrt des Rollstuhls vermieden werden soll. Bei einer Hilfsantriebsvorrichtung, wie sie in derUS 2014/0262575 A1 - Bei der Ausführungsform einer Hilfsantriebsvorrichtung
100 , wie sie in den beigefügten Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben wird, wird ein grundsätzlich anderer technischer Weg beschritten. Das Antriebsrad110 dieser Hilfsantriebsvorrichtung100 ist als solches lenkbar, das heißt, seine Laufrichtung kann im betriebsbereiten Zustand, das heißt, wenn die Hilfsantriebsvorrichtung100 an den Rollstuhl500 angekoppelt ist, in Bezug auf den Rollstuhl500 verschwenkt werden. Zur Bereitstellung dieser Lenkfunktion ist eine Lenkwelle130 vorgesehen, mit der das Antriebsrad110 verbunden ist. In der dargestellten Ausführungsform ist das Antriebsrad110 in einer Lenkgabel131 geführt, die drehfest mit der Lenkwelle130 verbunden ist. Es versteht sich für den Fachmann, dass diesem zur Anbindung des Antriebsrades110 an die Lenkwelle130 auch andere Mittel zur Verfügung stehen. - Die Lenkwelle
130 ist in dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper120 drehbar gelagert, und zwar so, dass sie über einen weiten Drehbereich ungehindert drehen kann. Vorzugsweise kann die Lenkwelle130 eine ungehinderte Drehung ausführen über einen Drehbereich von mindestens 360°, in einer speziellen Ausführungsform über einen Drehwinkel von beispielsweise 380°. Mit anderen Worten, die Lenkgabel131 und damit auch das in dieser gelagerte Antriebsrad110 sind frei verschwenkbar gegenüber dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper120 und damit auch, wenn dieser an den Rollstuhl500 angekoppelt ist, gegenüber dem Rollstuhl500 . - In einer bevorzugten Ausführungsform ist zum Betrieb der Hilfsantriebsvorrichtung
100 der Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper120 so an dem Rollstuhl500 angekoppelt, dass die Lenkwelle130 und das Antriebsrad110 , wenn es sich in Geradeausfahrtstellung befindet, in einer Ebene liegen, die mittig zwischen den Hinterrädern502R ,502L liegt. - In dieser bevorzugten Ausführungsform nimmt die Lenkwelle
130 dann, wenn die Hilfsantriebsvorrichtung100 an dem Rollstuhl500 betriebsbereit angekoppelt ist, eine Stellung ein, die idealerweise senkrecht zu einer Aufstandsfläche des Rollstuhls500 ist. Mit anderen Worten, wenn der Rollstuhl500 auf einer ebenen und horizontalen Fläche steht, so steht die Lenkwelle130 bei betriebsbereit an dem Rollstuhl angekoppelter Hilfsantriebsvorrichtung100 senkrecht zu dieser ebenen und horizontalen Fläche, das heißt vertikal (siehe6 ). Die Abweichung von dem idealen Fall der Vertikalen sollte vorzugsweise nicht größer sein als 5°, höchst vorzugsweise nicht größer als 3°. - Ein weiteres geometrisches Merkmal der vorteilhaften Ausführungsform gemäß
6 besteht darin, dass eine gedachte Linie durch die Drehachse des Antriebsrades110 und die axiale Mitte der Lenkwelle130 eine Neigung zur Lenkwelle, das heißt zur Mittelachse der Lenkwelle130 , von etwa 25° aufweist und vorzugsweise nicht mehr als 5°, höchst vorzugsweise nicht mehr als 3° von diesem Wert abweicht, und ein Nachlauf bereitgestellt wird, das heißt ein Abstand einer Senkrechten durch die Drehachse des Antriebsrades110 auf die horizontale Aufstandsfläche des Rollstuhls500 zu der Lenkwelle, der beispielsweise 60 mm beträgt und vorzugsweise nicht mehr als 20 mm, höchst vorzugsweise nicht mehr als 10 mm_von diesem Wert abweicht. Zudem liegt in der beschriebenen Ausführungsform die Aufstandsfläche des Antriebsrades110 in jeder Winkelstellung der Lenkwelle130 , in Vorwärtsfahrt-Richtung des Rollstuhls500 gesehen, hinter der Aufstandsfläche der Hinterräder502R ,502L . - Obwohl das Antriebsrad
110 durch die Lenkwelle130 frei schwenkbar ist, nimmt es im Betrieb, das heißt dann, wenn es durch den elektrischen Nabenmotor111 angetrieben den angekoppelten Rollstuhl500 antreibt, selbsttätig eine Stellung ein, die ein problemloses Lenken des Rollstuhls durch den Benutzer über die Greifringe504 ermöglicht. Das Antriebsrad richtet sich immer in die Richtung aus, die beispielsweise durch den diesbezüglichen manuellen Eingriff über die Greifringe504 auf die beiden Hinterrädern502R ,502L eingeleitet und damit vorgegeben wird. Dies schließt Geradeausfahrt vorwärts und rückwärts, Kurvenfahrt mit Kurven von beliebigen Kurvenradien und sogar ein Drehen des Rollstuhls auf der Stelle ein. - In Betracht zu ziehen ist, dass Hilfsantriebsvorrichtungen der hier in Rede stehenden Art an eine Vielzahl von Rollstühlen anbringbar sein müssen. Rollstühle ihrerseits werden den Körpermaßen des Benutzers angepasst. Dies hat unter anderem zur Folge, dass die Sitzhöhen der Rollstühle und insbesondere auch die Durchmesser der Hinterräder
502R ,502L variieren. Letzteres hat zur Folge, dass auch die Höhe einer die Hinterräder502R ,502L verbindenden Achsstange variiert. Marktübliche Rollstühle verwenden üblicherweise Hinterräder, deren Durchmesser beispielsweise22" ,24" ,25" und26" betragen. Entsprechend dieser handelsüblichen Abstufungen können daher zu Anpassung der Hilfsantriebsvorrichtung100 an eine gegebene Rollstuhlgeometrie, insbesondere im Hinblick auf die vorstehend erläuterten geometrischen Aspekte, unterschiedliche Längenvarianten der Lenkgabel131 bereitgehalten werden. Da medizinische Hilfsmittel in vielen Fällen mehrmals verwendet werden und im Laufe des Lebenszyklus an mehrere Rollstühle angebaut werden können, ist die hierdurch gegebene leichte Austauschbarkeit der anzupassenden Komponenten ein bedeutender wirtschaftlicher Faktor. - Lenkbewegung und Stromversorgung
- Wie vorstehend ausgeführt ist es vorteilhaft, wenn das Antriebsrad
110 jeden beliebige Schwenkstellung einnehmen kann, das heißt die Lenkwelle130 sich frei um 360°drehen kann. Dies schließt dann grundsätzlich die Möglichkeit ein, dass sich die Lenkwelle130 mehrfach hintereinander in gleicher Drehrichtung dreht. - Wie ebenfalls vorstehend ausgeführt, ist der elektrische Nabenmotor
110 über einen Stromleiter mit der wiederaufladbaren Haupt-Batterie121 verbunden, die in dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper120 angeordnet ist. Wenn dieser Stromleiter durch ein Kabel dargestellt wird, ist Sorge dafür zu tragen, dass nicht eine mehrfache Drehung der Lenkwelle130 in gleicher Richtung zu einem Aufwickeln des Kabels führt, das schließlich die Drehbarkeit der Lenkwelle130 hemmt und damit die Funktionsfähigkeit der Hilfsantriebsvorrichtung100 beeinträchtigt. - Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, eine Stromübertragung in dem Bereich, wo ein drehendes und ein feststehendes Bauteil überbrückt werden müssen, über einen Schleifring
118 vorzusehen. Eine derartige Möglichkeit ist in10 dargestellt. - Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen Anschlag für die Drehung der Lenkwelle
130 vorzusehen, der zwar eine Drehung von vorzugsweise mehr als 360° erlaubt, jedoch ein mehrfaches vollständiges Verdrehen verhindert. Eine solche Lösung ist in den11 und12 dargestellt. Ein mit der Lenkwelle130 drehfest verbundenes Anschlaggleitelement-Führungselement132 ist mit einem bogenförmigen Langloch133 versehen, in dem ein Anschlaggleitelement134 verschiebbar geführt ist. Bei einer Drehung der Lenkwelle130 in einer ersten Drehrichtung (siehe11 ) gelangt das Anschlaggleitelement134 in Anschlag mit einer ersten Seite135A eines, in Bezug auf den Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper120 , ortsfesten Anschlagelements135 , wobei es an einem ersten Ende des Langlochs133 anliegt. Bei einer Drehung der Lenkwelle130 in einer zur ersten Drehrichtung entgegengesetzten Richtung (siehe12 ) gelangt das Anschlaggleitelement134 ebenfalls in Anschlag mit einer zweiten Seite135B des Anschlagelements135 ; wobei es an einem zweiten Ende des Langlochs133 anliegt. - Durch die Verschiebbarkeit des Anschlaggleitelements
134 in dem Langloch133 kann bei geeigneter Wahl der Abmessungen der genannten Bauteile erreicht werden, dass die Lenkwelle130 über einen Drehbereich von beispielsweise 380° verdreht werden kann, bevor sie jeweils in Anschlag gelangt. Dies ermöglicht es, dass das Antriebsrad110 um mehr als 360° verschwenken kann, mithin alle für den Fahrbetrieb vorzugsweise bereitzustellenden Richtungen einnehmen kann, und dennoch eine mehrfache vollständige Umdrehung der Lenkwelle130 hintereinander in gleicher Richtung und damit ein Aufwickeln eines Stromkabels, das den Antriebsmotor111 mit der wiederaufladbaren Haupt-Batterie121 in dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper120 verbindet, verhindert wird. - Bewegungsbasiertes System und Bediensatellit
- In einer Ausführungsform kann die Hilfsantriebsvorrichtung
100 als rein bewegungsbasiertes System betrieben werden, das heißt als ein System, bei dem eine Bewegung, insbesondere des Antriebsrades110 , detektiert wird und diese Bewegung dann elektromotorisch unterstützt beziehungsweise verstärkt wird. Wird beispielsweise der Rollstuhl500 , an den die Hilfsantriebsvorrichtung100 angekoppelt ist, von dem Benutzter über die Greifringe504 an den Hinterrädern502R ,502L manuell in Richtung einer Vorwärtsfahrt angetrieben, erkennt die Leistungs- und Steuerungselektronik zur Steuerung der Funktionen der Hilfsantriebsvorrichtung100 diese Bewegung mittels entsprechender Sensoren, zu denen, ohne hierauf beschränkt zu sein, ein oder mehrere der nachfolgend genannten Sensoren, nämlich beispielsweise ein Drehratensensor, der die Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung des Antriebsrades110 detektiert, und/oder ein oder mehrere Beschleunigungssensoren, die Beschleunigungen in unterschiedlichen räumlichen Richtungen detektieren, einen Gyrosensor sowie weitere optische, kapazitive, induktive Sensoren, gehören können, gegebenenfalls auch ein Lenkwelle-Drehwinkelsensor105 (siehe3B) , der die Stellung der Lenkwelle130 detektiert, und steuert den Nabenmotor111 zur elektromotorischen Drehung in Vorwärtsrichtung an. - In einer anderen Ausführungsform erfolgt die Bedienung, obwohl diese Ausführungsform ebenfalls die vorstehend aufgelisteten Sensoren aufweisen kann, diese jedoch gegebenenfalls zusätzlich oder alternativ auch für andere Funktionen nutzt, über einen vom Benutzer zu betätigenden Bediensatellit
200 . Dessen Aufbau wird nachfolgend beschrieben. Eine Beschreibung Bedienfunktionen und Fahrt erfolgt anschließend. - Eine Ausführungsform des Bediensatelliten
200 ist in den13 bis20 dargestellt. Ein möglicher Anbringungsort an einem Rollstuhl500 ist aus2 ersichtlich. - Die
13 und14 zeigen in jeweils perspektivischer Darstellung eine Vorderansicht und eine Rückansicht einer Ausführungsform eines Bediensatelliten200 . Der Bediensatellit200 dient zur Steuerung der Hilfsantriebsvorrichtung100 und weist, insbesondere in seinem Inneren, die hierzu erforderlichen elektrischen und elektronischen Bauteile (nicht in den Figuren gezeigt) auf, die für die weitere Beschreibung dieser Ausführungsform im Folgenden unter dem Begriff Bediensatellit-Steuerungseinheit zusammengefasst werden. Die bidirektionale Kommunikation zwischen der Bediensatellit-Steuerungseinheit des Bediensatelliten200 und der Leistungs- und Steuerungselektronik zur Steuerung der Funktionen der Hilfsantriebsvorrichtung100 kann mittels Kabel, in den Figuren nicht dargestellt, oder kabellos, beispielsweise durch eine Bluetooth Anbindung, erfolgen. - Der Bediensatellit verfügt über ein Bediensatellit-Schaltteil
202 und ein Bediensatellit-Montageteil210 . - Das Bediensatellit-Montageteil
210 dient der Montage des Bediensatelliten200 an einem Rollstuhl500 . Hierzu kann es über eine Schnellverschlusseinrichtung mit einem Bediensatellit-Montageschwenkteil220 verrastet werden, indem ein Hinterschnitt201 des Bediensatellit-Montageteils210 in einen Fixierhaken222 des Bediensatellit-Montageschwenkteils220 eingehakt wird, das Bediensatellit-Montageteil210 dann in Anlage an das Bediensatellit-Montageschwenkteil220 gebracht wird, so dass ein an dem Bediensatellit-Montageteil210 vorgesehener Rasthaken211 mit federbelasteten Rastnasen221 an dem Bediensatellit-Montageschwenkteil220 verrasten (siehe, auch hinsichtlich der diesbezüglich vorgesehenen Anlaufschrägen, die18 bis20 ). Ein Lösen des Bediensatellit-Montageteils210 von dem Bediensatellit-Montageschwenkteil220 erfolgt in umgekehrter Reihenfolge, wobei die federbelasteten Rastnasen221 des Bediensatellit-Montageschwenkteils220 eingefahren, das heißt nach unten abgesenkt, werden können durch einen ebenfalls federbelasteten Ausklinkknopf223 , der über einen Umlenkmechanismus mit den federbelasteten Rastnasen221 des Bediensatellit-Montageschwenkteils220 verbunden ist. - Wie in den
21 bis23 gezeigt, sind die beiden Rastnasen221 an oberen Enden von jeweiligen Rastnasenstangen221A ausgebildet. Die Rastnasenstangen221A werden mittels einer jeweiligen Druckfeder225 in die in23 dargestellte Raststellung gedrückt und sind über Umlenkhebel226 mit einer Schubstange224 verbunden, die ihrerseits mit dem Ausklinkknopf223 verbunden ist. Wird nun, ausgehend von der Raststellung gemäß23 , der Ausklinkknopf gegen die Federwirkung der Druckfedern225 in Richtung auf das Gehäuse des Bediensatellit-Montageschwenkteils220 gedrückt, so bewegen sich die Rastnasenstangen221A in Folge der Umlenkhebel226 in Gegenrichtung der Schubstange224 und bewirken ein Absenken der Rastnasen221 , so dass das Bediensatellit-Montageschwenkteil220 freigegeben wird. Dieser Zustand einer Freigabestellung der Rastnasen221 ist in22 dargestellt. Lässt man den Ausklinkknopf223 los, so kehren die Rastnasen221 durch die Federkraft der Druckfedern225 wieder in ihre Raststellung gemäß23 zurück. - Das Bediensatellit-Montageschwenkteil
220 ist seinerseits mit einem Rollstuhl-Montageteil230 über eine Montageschraube231 verbindbar, wobei das Bediensatellit-Montageschwenkteil220 zu dem Rollstuhl-Montageteil230 eine frei bestimmbare Drehstellung einnehmen und in dieser über die Montageschraube231 fixiert werden kann. - Das Rollstuhl-Montageteil
230 ist mit einem Schraub-Klemm-Element232 versehen, das es ermöglicht, das Rollstuhl-Montageteil230 an einer geeigneten Stelle eines Rollstuhls500 an dessen Rahmenrohren zu befestigen. - Durch den beschriebenen Aufbau ergibt sich eine große Vielfalt möglicher Befestigungsstellen und Befestigungsstellungen für den Bediensatellit
200 an dem Rollstuhl500 , insbesondere auch an sowohl der rechten als auch der linken Seite des Rollstuhls, wodurch eine praxisgerechte Bedienung sowohl für Rechtshänder als auch für Linkshänder möglich ist. - Das Bediensatellit-Schaltteil
202 verfügt über Schaltelemente, mittels derer über entsprechende Betätigungsvorgänge die Ansteuerung der Hilfsantriebsvorrichtung100 bewirkt wird, und zwar insbesondere über einen Dreh-Schaltring203 , der am Außenumfang des Bediensatellit-Schaltteils202 angeordnet und mit Greifstegen208 versehen ist, und einen Druck-Schaltknopf204 , der innerhalb des Außenumfangs des Bediensatellit-Schaltteils202 und damit auch innerhalb des Außenumfangs des Druck-Schaltknopfs204 angeordnet, in Richtung der Drehachse des Dreh-Schaltrings203 betätigbar, großflächig ausgeführt und an der bei Montage am Rollstuhl500 nach außen gewandten Stirnseite des Bediensatellit-Schaltteils202 und damit auch des Druck-Schaltknopfs204 angeordnet ist. - Der Dreh-Schaltring
203 kann in beiden Umfangsrichtungen, im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn, beliebig weit gedreht werden. Ein diesbezüglicher Anschlag ist nicht vorgesehen. Allerdings ist der Dreh-Schaltring203 mit einer deutlich spürbaren Rastung versehen, die dem Benutzer beim Drehen ein taktiles und/oder auditives Betätigungsfeedback gibt. Mit anderen Worten, der Dreh-Schaltring203 kann beliebig weit, über beliebig viele Umdrehungen, in jeder Richtung gedreht werden. Der Winkelbereich von 360° einer vollen Umdrehung ist jedoch in eine bestimmte Anzahl von Teilbereichen unterteilt, so dass jedes Mal, wenn ein solcher Teilbereich überschritten wird, eine entsprechende Rastung spürbar und/oder hörbar ist. - Das Überschreiten eines solchen Teilbereiches löst ein Signal der Bediensatellit-Steuerungseinheit aus, das in seinen Eigenschaften programmierbar ist und an die Leistungs- und Steuerungselektronik zur Steuerung der Funktionen der Hilfsantriebsvorrichtung
100 übertragen wird, wobei auch die Drehrichtung der Betätigung den Inhalt des Signals beeinflusst. - Einzelheiten zu den Steuerfunktionen, die durch Betätigung des Bediensatelliten
200 mittels der Bediensatellit-Steuerungseinheit an die Leistungs- und Steuerungselektronik zur Steuerung der Funktionen der Hilfsantriebsvorrichtung100 übermittelt werden, werden weiter unten beschrieben. - Der Druck-Schaltknopf
204 kann federbelastet durch Druck betätigt werden. Seine Betätigung löst ebenfalls ein Signal der Bediensatellit-Steuerungseinheit aus, das an die Leistungs- und Steuerungselektronik zur Steuerung der Funktionen der Hilfsantriebsvorrichtung100 übertragen wird, wobei auch die Dauer der Betätigung den Inhalt des Signals beeinflussen kann. - Auf einer Außenseite des Bediensatelliten
200 , bei der gezeigten Ausführungsform auf dem Außenumfang des Bediensatellit-Schaltteils202 , ist eine Anzeigeeinrichtung205 , beispielsweise in Form einer LED-Anzeige, vorgesehen, die Informationen über Betriebszustände der Antriebsvorrichtung beziehungsweise Hilfsantriebsvorrichtung100 anzeigt und bei der gezeigten Ausführungsform beispielsweise sowohl über den Ladezustand der Haupt-Batterie121 in dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper120 informiert, beispielsweise durch einen Streifen von mehreren weißen LED Elementen205A , wobei die Anzahl der leuchtenden Elemente mit dem Ladezustand korrespondiert, sowie auch über den Ladezustand einer in dem Bediensatellit integrierten wiederaufladbaren Bediensatellit-Batterie (nicht gezeigt), beispielsweise ein einzelnes RGB LED Element205B , das über den Wechsel der Farbe den Ladezustand kommuniziert. - Die Anzeigeeinrichtung
205 ist so ausgeführt, dass ihre Anordnung auf dem Bediensatelliten200 einstellbar ist, das heißt, dass sie verändert werden kann. Dies ermöglicht es, die Ausrichtung der Anzeigeeinrichtung205 bezüglich ihrer Sichtbarkeit für eine im Rollstuhl500 sitzende Person einem jeweiligen Anbringungsort des Bediensatelliten200 an einem Rollstuhl500 anzupassen. Bei der gezeigten Ausführungsform wird dies beispielsweise durch den nachfolgend beschriebenen Ausbau erreicht. - An der bei Montage am Rollstuhl
500 nach innen gewandten Stirnseite des Bediensatellit-Schaltteils202 ist eine Abdeckung206 angeordnet, die von Hand durch Betätigung eines federnden Entriegelungselements209 entfernt und wieder angebracht werden kann (siehe14 und17 ). Das Abnehmen der Abdeckung206 ermöglicht Zugang zu drei Fixierschrauben207 , zu einer am Bediensatelliten200 angeordnete Adapter-Ladebuchse218 , beispielsweise in Form einer USB-Steckbuchse, und zu einem Koppelungs-Tastknopf (Pairing Button) 219. - Das Lösen der drei Fixierschrauben
207 ermöglicht ein Verdrehen des Außenumfangs des Bediensatellit-Schaltteils202 in Umfangsrichtung (siehe15 und16 ). Das anschließende Anziehen der drei Fixierschrauben207 fixiert den Außenumfang des Bediensatellit-Schaltteils202 in der neuen Stellung in Bezug auf das Bediensatellit-Montageteil210 . Hierdurch kann sichergestellt werden, dass sich, unabhängig davon, an welcher Stelle des Rollstuhls500 und in welcher Stellung zu diesem der Bediensatellit200 angebracht ist, die Anzeigeeinrichtung205 immer im Blickwinkel des Benutzers ist. - Über die Adapter-Ladebuchse
218 kann die Bediensatellit-Batterie des Bediensatelliten-200 geladen werden, auch während der Fahrt, wobei die Energie hierzu entweder durch eine separate Energiequelle oder durch Verbindung mit der an dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper120 vorgesehenen Grundkörper-Ladebuchse124 bereitgestellt werden kann. - Der Koppelungs-Tastknopf (Pairing Button)
219 dient der Herstellung einer Bluetooth-Verbindung mit der Leistungs- und Steuerungselektronik zur Steuerung der Funktionen der Hilfsantriebsvorrichtung100 in dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper120 . - Bedienfunktionen und Fahrt
- Nachfolgend wird beispielhaft die Bedienung der Hilfsantriebsvorrichtung
100 und die Fahrt eines mit dieser verbundenen Rollstuhls500 erläutert. Es versteht sich, dass vielerlei Abwandlungen hiervon dem Fachmann möglich sind. - Ausgehend von einem Ruhezustand, in dem die Hilfsantriebsvorrichtung
100 ausgeschaltet ist, wird durch Betätigung des Hauptschalters123 am Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper120 die Hilfsantriebsvorrichtung100 von dem ausgeschalteten Zustand in den Bereitschaftszustand versetzt. In diesem Bereitschaftszustand empfängt die Leistungs- und Steuerungselektronik zur Steuerung der Funktionen der Hilfsantriebsvorrichtung100 , die in dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper120 angeordnet ist, Signale von der Bediensatellit-Steuerungseinheit, die in dem Bediensatellit200 angeordnet ist. - Wenn in diesem Bereitschaftszustand der Hilfsantriebsvorrichtung
100 der Druck-Schaltknopf204 an dem Bediensatellit-Schaltteil202 des Bediensatelliten200 länger als ein diesbezüglicher Schwellenwert, der beispielsweise 3 Sekunden betragen kann, gedrückt wird, wird die Hilfsantriebsvorrichtung100 in einen Fahrbereitschaftszustand versetzt. Wird in diesem Fahrbereitschaftszustand der Dreh-Schaltring203 an dem Bediensatellit-Schaltteil202 des Bediensatelliten200 in einer ersten Richtung gedreht, beispielsweise in einer, von einem in dem Rollstuhl sitzenden Benutzer aus gesehen, Vorwärtsrichtung, empfängt die Leistungs- und Steuerungselektronik zur Steuerung der Funktionen der Hilfsantriebsvorrichtung100 entsprechende Signale von der Bediensatellit-Steuerungseinheit und steuert den Motor111 an, ein Drehmoment abzugeben, das ein Drehen des Antriebsrads110 bewirkt. - Das Drehen dieses Schaltelements, das heißt des Dreh-Schaltrings
203 , ist ein richtungsgebundener Betätigungsvorgang, der in Abhängigkeit von der Betätigungsrichtung eine dieser Betätigungsrichtung entsprechende Ansteuerung der Antriebsvorrichtung100 bewirkt, wobei der Zusammenhang zwischen der Betätigungsrichtung des Dreh-Schaltrings203 und der durch diese Drehung ausgelösten Ansteuerung der Antriebsvorrichtung beziehungsweise Hilfsantriebsvorrichtung100 veränderbar ist. - Die Drehrichtung des Dreh-Schaltrings
203 , die eine Vorwärtsfahrt einleitet, kann, beispielsweise durch eine entsprechende Programmierung, geändert werden. Dies bedeutet, dass unabhängig davon, ob der Bediensatellit an der linken oder rechten Seite eines Rollstuhls montiert ist, was beispielsweise in Abhängigkeit davon geschehen kann, ob der Nutzer Rechtshänder oder Linkshänder ist, eine Vorwärtsfahrt durch ein Vorwärtsdrehen eingeleitet wird, was eine intuitive Bedienung ermöglicht. Eine solche Programmierung, ebenso wie auch andere nutzerzugängliche Programmierungsmöglichkeiten, kann durch einen PC vorgenommen werden, jedoch auch über ein Smartphone mit Hilfe einer diesbezüglichen App, das heißt eines diesbezüglichen Anwenderprogramms, das dem Nutzer bereitgestellt wird. - Die Höhe des Drehmoments ist jeweils so bemessen, dass eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht wird. Die Höhe der Geschwindigkeit bemisst sich danach, um wie viele Rastungen der Dreh-Schaltring bewegt wurde.
- Mit anderen Worten, nach dem Einschalten in den Bereitschaftszustand durch Betätigung des Hauptschalters
123 und Einschalten des Fahrbereitschaftszustandes durch anhaltendes Drücken des Druck-Schaltknopfes204 kann der Benutzer eine Fahrt mittels der elektromotorischen Kraft der Hilfsantriebsvorrichtung dadurch aufnehmen, dass er den Dreh-Schaltring203 in Vorwärtsrichtung dreht. Die Fahrgeschwindigkeit stellt der Benutzer dadurch ein, wie weit er den Dreh-Schaltring203 , das heißt, wie viele Rastungen er hierbei überschreitet. - Das Verhältnis zwischen Rastung und Geschwindigkeit ist frei programmierbar, wobei lediglich eine Geschwindigkeitsobergrenze so vorgesehen sein kann, dass sie vom Benutzer nicht abänderbar ist. Das Verhältnis zwischen Rastung und Geschwindigkeit drückt sich darin aus, wie viele Rastungen überschritten werden müssen, um eine bestimmte Geschwindigkeitsänderung, das heißt eine Geschwindigkeitssteigerung oder Geschwindigkeitsreduzierung, zu bewirken. Diese Einstellbarkeit ermöglicht es, das Ansprechverhalten beziehungsweise die Empfindlichkeit des Dreh-Schaltrings
203 zu verändern und hierbei individuell an die Bedürfnisse unterschiedlicher Benutzergruppen und deren Behinderungsausprägung anzupassen. Dies ist insbesondere bei Benutzern mit eingeschränkt koordinativen Fähigkeiten der Arme und Hände von Vorteil, da die Einstellbewegungen dann gegebenenfalls grobmotorischer ausgeführt werden können. - Eine beispielhafte Einstellung kann so eingenommen sein, dass die Geschwindigkeitsobergrenze auf 12 km/h festgelegt und das Verhältnis zwischen Rastung und Geschwindigkeit so eingestellt sein, dass ein Überschreiten einer Rastung eine Geschwindigkeitssteigerung von 1 km/h bedeutet. Wenn unter diesen Bedingungen ein Benutzter aus dem Stand den Dreh-Schaltring
203 um eine Rastung nach vorne dreht, nimmt der Rollstuhl500 durch die elektromotorische Antriebskraft der Hilfsantriebsvorrichtung100 eine Fahrgeschwindigkeit von 1 km/h auf. Jede weitere Drehung des Dreh-Schaltrings203 nach vorne erhöht die Fahrgeschwindigkeit um weitere 1 km/h. Eine andere Einstellung könnte beispielsweise bewirken, dass pro Rastung die Geschwindigkeitsänderung nur 0,5 km/h beträgt. Wird die festgesetzte Höchstgeschwindigkeit erreicht, das heißt bei dem hier beschriebenen ersten Beispiel nach Überschreiten von 12 Rastungen, bei dem zweiten Beispiel nach 24 Rastungen, ist ein Weiterdrehen des Dreh-Schaltrings203 in Vorwärtsrichtung mechanisch zwar möglich, bleibt jedoch steuerungstechnisch ohne Auswirkungen. - Ein Rückdrehen des Dreh-Schaltrings
203 in Rückwärtsrichtung senkt in entsprechender Weise die Geschwindigkeit ab, das heißt pro Rastung um jeweils den eingestellten Geschwindigkeitswert. Ein Rückdrehen des Dreh-Schaltrings203 in Rückwärtsrichtung kann somit eine Geschwindigkeitsreduzierung und, nach einer entsprechenden Zahl von Rastungen, auch völliges Abstoppen, das heißt ein Beenden der Erzeugung von Antriebsmoment, bedingen. Auch in diesem Fall ist dann ein weiteres Rückwärtsdrehen mechanisch möglich, steuerungstechnisch jedoch ohne Auswirkungen. - Ein völliges Abstoppen ist auch dadurch möglich, dass der Druck-Schaltknopf
204 während der Fahrt gedrückt wird. Hierbei ist ein kurzzeitiges Drücken ausreichend. Das, auch nur kurzzeitige, Drücken des Druck-Schaltknopfes204 ermöglicht somit ein sofortiges Beenden der Erzeugung von Antriebsmoment. - Wenn in dem Fahrbereitschaftszustand der Hilfsantriebsvorrichtung
100 der Druck-Schaltknopf204 an dem Bediensatellit-Schaltteil202 des Bediensatelliten200 länger als ein diesbezüglicher Schwellenwert, der beispielsweise ebenfalls 3 Sekunden betragen kann, gedrückt wird, wird die Hilfsantriebsvorrichtung100 zurück in den Bereitschaftszustand versetzt. - Das Vorstehende beschreibt Grundzüge der Bedienung der Hilfsantriebsvorrichtung
100 mittels der diesbezüglichen elektrischen und elektronischen Komponenten wie Schaltern, Stellelementen und Programmierung. Nachfolgend wird die Bedienung und Fahrt mit einem Rollstuhl500 , an dem eine Ausführungsform der Hilfsantriebsvorrichtung100 angekoppelt ist, beschrieben. - Wie vorstehend erläutert, ist das Antriebsrad
110 über die Lenkwelle130 gelagert und frei schwenkbar. Kraft wird von der Hilfsantriebsvorrichtung100 grundsätzlich nur in Bezug auf Vortrieb entwickelt. Ein Lenken findet über die Greifringe504 an den Hinterrädern502R ,502L statt, indem bei einer beabsichtigten Kurvenfahrt das kurveninnere Hinterrad verzögert wird. Das frei schwenkbare Antriebsrad110 verhält sich dabei hinsichtlich seines Schwenkverhaltens, trotz der bereitgestellten Antriebskraft, wie ein freischwenkender Castor und richtet sich selbsttätig entsprechend aus. - Das frei schwenkbare Antriebsrad
110 führt, insbesondere im Gegensatz zu einem in Fahrtrichtung fest angeordneten Antriebsrad, zu einer überlegenen Wendigkeit und ermöglicht ein einfaches, mit wenig Kraftaufwand verbundenes Einleiten einer Kurvenfahrt. Da sich das Antriebrad110 immer selbstständig in die Richtung des Vektors derjenigen Kurve stellt, die durch beispielsweise manuell über einen der Greifringe504 eingeleitete einseitige Verzögerung durchfahren wird, wird eine motorische unterstützte Kurvenfahrt eingeleitet, die bei vollständiger Verzögerung eines Rollstuhlrades bis zum Drehen auf der Stelle führt und zudem eine Rückwärtsfahrt in einer Stellung des Antriebsrades ermöglicht die derjenigen bei Vorwärtsfahrt entgegen gerichtet ist. Die physikalischen Gegebenheiten, zu denen insbesondere das frei schwenkbare Antriebsrad, der Nachlauf und die mittigen Anbindung sowie Kraftwirkung des Antriebes hinter dem Aufstandspunkt der großen Rollstuhlräder zählen, ergeben ein äußerst wendiges und mit wenig Kraftaufwand beherrschbares Fahrverhalten. - Da das Lenken über die Greifringe
504 an den Hinterrädern502R ,502L stattfindet, ist der Anbringungsort des Bediensatelliten vorzugsweise so zu wählen, dass er aus einer Stellung, in der die Hand eines Benutzers an dem Greifring504 liegt, schnell und intuitiv erreichbar ist. - Bei allen Einstellungen, die benutzerseitig vorgenommen werden können, besteht, wie bereits weiter oben erwähnt, die Möglichkeit, dies durch ein Computerprogramm, beispielsweise eine Smartphone App oder eine PC Service-Applikation durchzuführen. Dies betrifft nicht nur die vorstehend beschriebenen Funktionsschritte, beispielsweise die Bedienungsempfindlichkeit des Dreh-Schaltrings
203 . Auch Ein- und Ausschaltvorgänge können vom Benutzer mittels eines Smartphones und einer diesbezüglichen App ausgeführt werden. Sollte, beispielsweise während der Fahrt auf öffentlichen Verkehrswegen bei einbrechender Dunkelheit, das Einschalten der Rückleuchte122 erforderlich werden und ein an dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper120 vorgesehener Schalter zum Einschalten der Rückleuchte122 für den im Rollstuhl sitzenden Benutzer nicht oder nur schwer erreichbar sein, kann der Benutzer dieses Einschalten bequem vom Rollstuhl500 aus mittels einer Smartphone App bewirken. Das Mitführen einer separaten Akkuleuchte für derartige Fälle ist somit nicht erforderlich. - Kurvengeschwind igkeitsbegrenzung
- Bei einer Hilfsantriebsvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art, die einen Rollstuhl elektromotorisch antreibt, besteht die Möglichkeit, die Fahrtgeschwindigkeit dann zu reduzieren, wenn eine Kurve durchfahren wird.
- Durch die Reduzierung der Antriebsleistung bei insbesondere engen Kurvenfahrten kann die Beherrschbarkeit des Rollstuhls verbessert werden, insbesondere für Rollstuhlfahrer mit höherer Querschnittslähmung und eingeschränkter Hand- und Fingerfunktion, denen die Kontrolle des Rollstuhls unter anspruchsvollen Fahrbedingungen erschwert ist. Insbesondere für solche Benutzergruppen kann eine Kurvengeschwindigkeitsbegrenzung beziehungsweise eine automatische Reduzierung der Kurvengeschwindigkeit ein Beitrag zu erhöhter Sicherheit sein.
- Auch unter anderen Aspekten kann gegebenenfalls eine bedarfsgerechte Rücknahme der Antriebsleistung, das heißt des Antriebsdrehmoments des Motors
111 des Antriebsrades110 , angezeigt sein. Beispielsweise bei einer Fahrt in beengten Umgebungsverhältnissen wie in Innenräumen, zum Beispiel beim Ausweichen von Möbeln oder Gegenständen, oder in stark frequentierten Fußgängerzonen sowie generell bei engen Kurvenradien, kann eine bedarfsgerechte Kurvengeschwindigkeitsbegrenzung eine zusätzliche Sicherheitsfunktion darstellen. - Zur Realisierung einer derartigen Kurvengeschwindigkeitsbegrenzung ist mindestens ein Sensor vorgesehen, mittels dessen eine Kurvenfahrt erkannt und eine Kurvengeschwindigkeit erfasst werden kann. In der dargestellten Ausführungsform nutzt die Leistungs- und Steuerungselektronik zur Steuerung der Funktionen der Hilfsantriebsvorrichtung
100 mehrere entsprechende Sensoren, zu denen ebenfalls, wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, ohne hierauf beschränkt zu sein, ein Lenkwelle-Drehwinkelsensor105 (siehe3B) , der die Stellung der Lenkwelle130 detektiert, ein Drehratensensor, der die Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung des Antriebsrades110 detektiert, mehrere Beschleunigungssensoren, die Beschleunigungen in unterschiedlichen räumlichen Richtungen detektieren, ein Gyrosensor sowie weitere optische, kapazitive und/oder induktive Sensoren gehören, und steuert den Nabenmotor111 so an, dass ein elektromotorisches Antriebsmoment lediglich in der der aktuellen Fahrtsituation angemessenen Weise erzeugt wird. - Beispielsweise kann ein Antriebsdrehmoment, das eine konstante Geradeausfahrt ergibt, in Abhängigkeit von einem detektierten Kurvenradius reduziert werden, wobei die Reduktion zunimmt, wenn der Kurvenradius kleiner wird und/oder die Kurvengeschwindigkeit zunimmt.
- Die diesbezüglichen Werte können beispielsweise in Kennfeldern abgelegt sein, deren Werte in praktischen Versuchen ermittelt werden. Ein Steuerungsprogramm der Leistungs- und Steuerungselektronik zur Steuerung der Funktionen der Hilfsantriebsvorrichtung
100 kann dann, basierend auf den aktuellen Sensorsignalen, bei der Berechnung auf ein derartiges Kennfeld zurückgreifen. Alternativ kann in dem Steuerungsprogramm eine Echtzeitberechnung auf der Basis dieser Sensorsignale erfolgen. - Wird beispielsweise der Lenkwelle-Drehwinkelsensor
105 , der die Stellung der Lenkwelle130 detektiert, als, neben einer Überwachung der Fahrgeschwindigkeit, eine der Haupteingangsgrößen für die Funktion der Kurvengeschwindigkeitsbegrenzung benutzt, so kann über diesen Sensor der Lenkwinkel des Antriebsrades110 permanent überwacht werden. - Zudem kann, über ein Computerprogramm und eine (externe) Schnittstelle, eine Einstellung vorgenommen werden, um welchen Betrag die Antriebsleistung beziehungsweise das Antriebsdrehmoment in Abhängigkeit vom Kurvenradius beziehungsweise des Lenkwinkels reduziert werden soll. Des Weiteren kann dann, wenn der Kurvenradius wieder zunimmt und/oder in Geradeausfahrt übergegangen wird, die Antriebsleistung beziehungsweise das Antriebsdrehmoment automatisch wieder erhöht werden.
- Ankoppelungsmechanismus (Aufbau)
- Die Ankoppelung der Hilfsantriebsvorrichtung
100 an den Rollstuhl500 muss eine sichere Koppelung gewährleisten. Zudem sollte das Ankoppeln und Abkoppeln leicht durchführbar sein und die Koppelung sollte vorzugsweise zum Überwinden von Hindernissen wie einem Bordstein ein sogenanntes Ankippen des Rollstuhls500 ermöglichen, das heißt ein Anheben der Vorderräder. Die nachfolgend unter Bezugnahme auf die24 bis28 beschriebene Ausführungsform eines Ankoppelungsmechanismus300 erfüllt all diese Anforderungen. - In der in den
24 bis28 gezeigten Ausführungsform ist der Ankoppelungsmechanismus300 als Baueinheit dargestellt, die einen Ankoppelungsmechanismus-Grundkörper320 aufweist, in dem Ankoppelnuten321 ausgebildet sind, der zur Lagerung von Funktionselementen des Ankoppelmechanismus300 dient, insbesondere eines Handgriffs310 mit damit verbundenem Kipphebel311 , und der an einer Stirnseite des Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörpers120 angebracht werden kann. - Es versteht sich jedoch für den Fachmann, dass die Funktionen des Ankoppelungsmechanismus-Grundkörpers
320 auch durch entsprechend ausgebildete Elemente des Hilfsantriebsmechanismus-Grundkörpers120 übernommen werden können, das heißt, dass der Ankoppelungsmechanismus-Grundkörper320 und der Hilfsantriebsmechanismus-Grundkörper120 materialeinheitlich ausgebildet sein können. - Die Ankoppelnuten
321 sind im Wesentlichen V-förmig ausgeführt, um ein leichtes Einführen eines vorzugsweise zylinderförmig ausgeführten Ankoppelstifts381 zu ermöglichen. Der Ankoppelstift381 ist eine Ausführungsform eines zum Bewirken der Ankopplung formschlüssig zu haltendes Bauteils. Es versteht sich, dass ein derartiges zum Bewirken der Ankopplung formschlüssig zu haltendes Bauteil auch andere Formen aufweisen und anders ausgebildet sein kann. Der in der vorliegenden Ausführungsform beschriebene Ankoppelstift381 kann zweigeteilt ausgeführt und zu beiden Seiten einer Ankoppelschelle380 angebracht sein, die abnehmbar an einer Achse501 eines Rollstuhls500 (siehe1 und2 ) angebracht werden kann. Sofern ein Rollstuhl nicht über eine derartige Achse verfügt, kann ein diesbezügliches Bauteil (nicht gezeigt), das die Haltefunktion der Achse für die Ankoppelschelle380 erfüllt, auch separat bereitgestellt und mit dem Rollstuhl verschraubt werden. - Der Kipphebel
311 , der fest und starr mit dem Handhebel310 verbunden ist, ist über einen Lagerstift312 in dem Ankoppelungsmechanismus-Grundkörper320 so gelagert, dass er über einen bestimmten Winkelbereich um die Mittelachse des Lagerstifts312 drehbar ist, und zwar insbesondere Lagen einnehmen kann zwischen einer in25 gezeigten Verriegelungs-Betriebsstellung und einer in26 gezeigten Entriegelungsstellung mit einer dazwischenliegenden und in24 gezeigten Ankoppel-Bereitschaftsstellung. - In dem Kipphebel
311 sind beidseitig Bohrung313 ausgebildet, die jeweils einen Betätigungsstift314 aufnehmen, der in betriebsbereit montiertem Zustand des Ankoppelmechanismus300 durch ein Kulissenfenster331 eines Verriegelungselements330 verläuft, welches seinerseits über einen Verriegelungselement-Lagerstift332 in dem Ankoppelungsmechanismus-Grundkörper320 gelagert und über eine Schenkelfeder338 im Uhrzeigersinn, bezogen auf die Darstellungsebene der24 bis26 , federbelastet ist. - Das Verriegelungselement
330 ist in dem Ankoppelungsmechanismus-Grundkörper320 bewegbar gelagert. Es ermöglicht in einer Verriegelungsstellung eine formschlüssige Verriegelung, in der die Hilfsantriebsvorrichtung100 mit dem Rollstuhl500 verkoppelt ist, und kann durch Betätigung des Handgriffs310 in eine Entriegelungsstellung gebracht werden, in der ein Abkoppeln der Hilfsantriebsvorrichtung100 von dem Rollstuhl500 möglich ist. Das Verriegelungselement330 ist so ausgebildet ist, das es federbelastet, in der dargestellten Ausführungsform über die Schenkelfeder338 , die Ankoppelnut321 ganz oder zumindest teilweise verschließen kann. Mit anderen Worten, das Verriegelungselement verhindert in der Verriegelungsstellung, dass ein in die Ankoppelnut321 eingeführter Ankoppelstift381 aus der Ankoppelnut321 austreten kann. -
28 zeigt in Verbindung mit27 den symmetrischen Aufbau des Ankoppelungsmechanismus300 mit zwei Verriegelungselementen330 und entsprechend zwei Schenkelfedern338 . Grundsätzlich ist die Bereitstellung eines Verriegelungselements330 und einer Schenkelfeder338 ausreichend. - Die in den Figuren gezeigte redundante Ausführung mit zwei Verriegelungselementen
330 und entsprechend zwei Schenkelfedern338 gewährleistet jedoch eine sogenannte Ein-Fehlersicherheit. - Ankoppelungsmechanismus (Ankoppelung und Abkoppelung)
- Die Funktionalität und das Zusammenwirken und sowie Details der Ausgestaltung der diesbezüglichen Elemente des Ankopplungsmechanismus
300 werden nachfolgend im Zusammenhang mit dem Vorgang der Ankoppelung und Abkoppelung einer Hilfsantriebsvorrichtung100 an eine Rollstuhl500 erläutert. - Zunächst wird eine Ankoppelschelle
380 angebracht, vorzugsweise mittig zwischen den Hinterrädern502R ,502L des Rollstuhls, an einer Achse501 eines Rollstuhls500 oder, falls der Rollstuhl500 keine derartige Achse501 aufweist, weil es sich beispielsweise um einen sogenannten Faltrollstuhl mit lateralem Faltmechanismus in Form von Kreuzstreben handelt, an einer entsprechenden Zusatzachse (nicht gezeigt), die für diesen Zweck bereitgestellt und an dem Rollstuhl befestigt werden kann. Die Befestigung der Ankoppelschelle380 kann durch einen Klemmmechanismus erzielt werden. - Von spezieller Bedeutung ist die Höhe über der Fahrbahn, das heißt der Höhenabstand in Bezug auf die Aufstandsebene der Räder des Rollstuhls, die der Ankoppelstift beziehungsweise, bei redundanter Ausführung mit zwei Verriegelungselementen
330 , die Ankoppelstifte dabei einnehmen. Diese Höhe beeinflusst die Fahrgeometrie der Hilfsantriebsvorrichtung100 und damit das Fahrverhalten, insbesondere die Stellung der Lenkwelle130 , die idealerweise senkrecht zu der Aufstandsfläche des Rollstuhls verlaufen sollte. Einfluss auf die Höhe nehmen insbesondere der Durchmesser der Hinterräder502R ,502L des Rollstuhls, die handelsüblich in Varianten von beispielsweise 24 Zoll (609,6 mm) oder 25 Zoll (635 mm) auf dem Markt sind, was in der Praxis, insbesondere in Abhängigkeit von der gewählten Bereifung zu effektiven Raddurchmessern von 595 mm bis 620 mm beziehungsweise 620 mm bis 645 mm führt, und der Anbringungsort einer Zusatzachse (nicht gezeigt). - Dem Fachmann stehen zahlreiche Möglichkeiten zu einer diesbezüglichen Einstellung zur Verfügung. Beispielsweise kann die Lenkgabel
131 in verschiedenen Längen bereitgestellt werden, es kann, im Sinne einer Variantenreduzierung, eine Gabel mit zwei oder mehr Lochpositionen verwendet werden oder eine geschlitzte Gabel, in die ein sogenannter „Flip-Chip“ eingesetzt werden kann, der zwei oder mehr Anbauhöhen ermöglicht. Zudem kann der Höhe der Befestigung beispielsweis auch durch Varianten der Ankoppelschelle380 Rechnung getragen und die korrekte Höhe des Ankoppelstifts381 mit einer Lehre eingestellt und geprüft werden. - Ist eine Ankoppelschelle
380 an einem Rollstuhl500 angebracht und ist der Ankoppelstift381 oder sind die Ankoppelstifte381 in der richtigen Höhe eingestellt, ist der Rollstuhl500 zur Ankoppelung der Hilfsantriebsvorrichtung100 bereit. Der Ankoppelungsmechanismus der Hilfsantriebsvorrichtung100 befindet sich dabei zunächst in der in24 . gezeigten Ankoppel-Bereitschaftsstellung. In dieser Ankoppel-Bereitschaftsstellung nimmt das Verriegelungselement330 , beaufschlagt von der Kraft der Schenkelfeder338 und begrenzt durch den Anschlag des Betätigungsstifts314 in einem Winkel des diesbezüglich entsprechend ausgebildeten Kulissenfensters331 , eine Endstellung ein bezüglich eines Verschwenkens um die Mittelachse des Verriegelungselement-Lagerstifts332 im Uhrzeigersinn, bezogen auf die Zeichenebene in den Darstellungen gemäß den24 bis26 , die auch für nachfolgende diesbezügliche Richtungsangaben den Bezug darstellt. - In dieser Ankoppel-Bereitschaftsstellung kann durch den Handgriff
310 kein weiteres Verschwenken des Verriegelungselements330 bewirkt werden. Der Handgriff310 nimmt daher gegenüber dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper eine insofern feste Lage ein, die es ermöglicht, dass die Hilfsantriebsvorrichtung100 mittels des Handgriffs100 angehoben und getragen werden kann, um sie so über dem Ankoppelstift381 zu platzieren, dass dieser bei einem Absenken der Hilfsantriebsvorrichtung100 in die Ankoppelnut321 eintritt und hierbei das Verriegelungselement330 durch Anlage an einer ersten Verriegelungselement-Anlauffläche333 entgegen der Federkraft der Schenkelfeder380 im Gegenuhrzeigersinn um die Mittelachse des Verriegelungselement-Lagerstifts332 verschwenkt, wobei dieses Verschwenken durch eine entsprechende Ausgestaltung des Kulissenfensters331 ermöglicht wird. - Bei vollständigem Eindringen des Ankoppelstifts
381 in die Ankoppelnut321 gelangt der Ankoppelstift381 in Anlage an einen dementsprechend ausgebildeten Boden der Ankoppelnut321 und gibt dabei das Verriegelungselement330 teilweise frei, so dass das Verriegelungselement infolge der Federkraft der Schenkelfeder380 im Uhrzeigersinn um die Mittelachse des Verriegelungselement-Lagerstifts332 so weit zurück verschwenkt, bis eine zweite Verriegelungselement-Anlauffläche334 in Anlage mit dem Ankoppelstift381 gelangt, wobei dieses Verschwenken durch eine entsprechende Ausgestaltung des Kulissenfensters331 ermöglicht wird. Hierdurch wird der Ankoppelstift381 formschlüssig in der Ankoppelnut321 gehalten und die Hilfsantriebsvorrichtung100 betriebsbereit und betriebssicher in der in25 gezeigten Verriegelungs-Betriebsstellung des Ankoppelungsmechanismus300 mit dem Rollstuhl500 verkoppelt, wobei ein Ankippen des Rollstuhls500 möglich ist. - Das Verriegelungselement so ausgebildet ist, das es beim Ankoppelvorgang, nämlich dann, wenn dieser abgeschlossen ist, federbelastet auf ein zum Bewirken der Ankopplung formschlüssig zu haltendes Bauteil auftrifft, das heißt in der hier beschriebenen Ausführungsform auf den Ankoppelstift
381 . Dieses Auftreffen erzeugt ein metallisches Geräusch. - Bei der vorliegenden Ausführungsform wird dieses Prinzip dadurch verwirklicht, dass nach Freigabe des Verriegelungselements
330 , wenn der Ankoppelstift381 die erste Verriegelungselement-Anlauffläche333 passiert hat, das Verriegelungselements330 unter der Wirkung der Schenkelfeder338 zurückschnappt, bis die zweite Verriegelungselement-Anlauffläche334 auf den Ankoppelstift381 auftrifft, wodurch ein metallisches Geräusch in Form eines Klickens oder Klackens erzeugt wird, das auf einfache Weise, ohne Bereitstellung zusätzlicher Bauteile, ein akustisches Feedback für den vollständigen und sicheren Ankopplungsprozess darstellt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Ankopplungsvorgang von einer in dem Rollstuhl sitzenden Person durchgeführt wird, die aus dieser Stellung heraus nicht oder nur schwer eine optische Prüfung vornehmen kann. - Das Zusammenspiel der Schenkelfeder
338 , des Verriegelungselements330 und seiner geometrischen Ausgestaltung, insbesondere hinsichtlich des Schwenkpunktes um die Mittelachse des Verriegelungselement-Lagerstifts332 , des Kulissenfensters331 und der beiden Verriegelungselement-Anlaufflächen333 und334 sowie der Ankoppelnut321 ermöglicht eine sichere, spielfreie, Toleranzen und Verschleiß ausgleichende Dreipunktlagerung des Ankoppelstifts381 . Insbesondere in Verbindung mit einem eine Lenkwelle130 aufweisenden Antriebssystem ist eine spielfreie Verbindung von Hilfsantriebsvorrichtung100 und Rollstuhl500 von besonderer Wichtigkeit. - Eine Tendenz des Ankoppelstifts
381 , sich nach unten, das heißt zur Öffnung der V-förmigen Ankoppelnut312 hin zu bewegen, bewirkt aufgrund der besagten geometrischen Ausgestaltung, insbesondere der Form und Orientierung der zweiten Verriegelungselement-Anlauffläche334 in Bezug auf den Verlauf der Ankoppelnut321 und die Lage des Schwenkpunktes des Verriegelungselements330 um die Mittelachse des Verriegelungselement-Lagerstifts332 , dass sich das Verschwenkmoment des Verriegelungselements330 um die Mittelachse des Verriegelungselement-Lagerstifts332 im Uhrzeigersinn erhöht und die Klemmkraft weiter gesteigert wird. Hierdurch wird die Sicherheit gegen ein unbeabsichtigtes Abkoppeln weiter erhöht. - Ein gewolltes und von der Bedienperson durchgeführtes Abkoppeln der Hilfsantriebsvorrichtung
100 von dem Rollstuhl500 wird dadurch bewirkt, dass der Handgriff310 des Ankoppelungsmechanismus300 nach oben gezogen und damit zusammen mit dem Kipphebel311 um die Mittelachse des Kipphebel-Lagerstifts312 im Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Dies bewirkt, dass der Betätigungsstift314 durch entsprechenden Eingriff in dem dementsprechend ausgestalteten Kulissenfenster331 des Verriegelungselements330 das Verriegelungselement330 um die Mittelachse des Verriegelungselement-Lagerstifts332 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, so dass die Ankoppelnut321 freigegeben wird. In der in26 dargestellten Entriegelungsstellung kann die Hilfsantriebsvorrichtung dann mittels des Handgriffs310 angehoben und von dem Rollstuhl500 abgekoppelt werden. Die Kraftrichtungen zum Lösen der Verriegelung und zum Anheben der Hilfsantriebsvorrichtung zum Abkoppeln von dem Rollstuhl500 mittels des Handgriffs310 sind praktisch identisch, so dass der Entriegelungs- und Abkoppelungsvorgang flüssig mit einer einfachen Handbewegung bewirkt werden kann. Mit anderen Worten, die Betätigung des Handgriffs310 , die das Verriegelungselement330 in die Entriegelungsstellung bewegt, weist die gleiche Kraftrichtung auf wie ein Tragen der Hilfsantriebsvorrichtung mittels des Handgriffs310 . - Beim Loslassen des Handgriffs
310 kehren dieser und das Verriegelungselement330 durch die Kraft der Schenkelfeder338 wieder in die Ankoppel-Bereitschaftsstellung gemäß24 zurück. - Anpassung und Einstellung des Bediensatelliten
- Im Zusammenhang mit der Erläuterung des Aufbaus und der Funktion des Bediensatelliten
200 sind einzelne Merkmale einschließlich der einstellbaren Rastempfindlichkeit bereits angesprochen worden. Eine zusammenfassende Darstellung dieser Thematik wird nachfolgend gegeben. - Die Rastung beim Drehen des Dreh-Schaltrings
203 stellt ein akustisch wahrnehmbares Rastgeräusch und ein taktiles Feedback über die Hand der Bedienperson bereit mittels eines entsprechend ausgewählten Encoders, wie er beispielsweise von der Firma ELMA als Encoder TypE33 bereitgestellt wird. - Softwareseitig kann bei einem derartigen Encoder die Empfindlichkeit des Rastweges des Dreh-Schaltrings
203 über ein Computerprogramm, beispielsweise über eine Smartphone App oder eine PC Service-Applikation, an die Bedürfnisse unterschiedlicher Benutzergruppen und deren Behinderungsausprägung individuell angepasst werden. So kann es wünschenswert sein, dass trotz großer Verstell Bewegung nur eine sehr geringe Geschwindigkeitsänderung erfolgt. Dies ist insbesondere bei Benutzern mit eingeschränkt koordinativen Fähigkeiten der Arme und Hände von Vorteil, da die Bewegungen grobmotorischer ausgeführt werden. Bei uneingeschränkter Feinmotorik und für geübte Benutzer kann es hingegen vorteilhaft sein, wenn bereits bei geringer Verstell Bewegung eine vergleichsweise große Geschwindigkeitsänderung erfolgt. Dies ist insbesondere bei Fahrten im Außenbereich sinnvoll, wo man schnell an seine Endgeschwindigkeit gelangen möchte. Beispielhafte Werte für ein „Rasten“ (bzw. einen Klick) können der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden.Geschwind igkeitsveränderung pro Rastung Eingestellte Empfindlichkeit: 0,1 km/h Niedrig 0,2 km/h 0,3 km/h 0,4 km/h 0,5 km/h 0,6 km/h 0,7 km/h 0,8 km/h 0,9 km/h Hoch 1,0 km/h -
29 zeigt eine Darstellung einer Bedienoberfläche eines Smartphones zur Einstellung der Empfindlichkeit des Dreh-Schaltrings203 des Bediensatelliten200 . Mittels eines elektronischen Schiebereglers kann die Empfindlichkeit zwischen niedrig und hoch verstellt werden. - Einstellung der automatischen Anpassung der Kurvengeschwindigkeit Wie im Zusammenhang mit der Beschreibung des Aufbaus der Hilfsantriebsvorrichtung
100 ausgeführt, kann an der Lenkwelle130 Hilfsantriebsvorrichtung100 ein Sensor angebracht sein, welcher permanent den Lenkwinkel des Antriebsrades110 überwacht. - Beispielsweise über ein Computerprogramm oder eine Smartphone App lässt sich dann einstellen, ab welchem Winkel die Antriebsleistung reduziert oder erhöht werden soll. Durch die Reduzierung der Antriebsleistung bei engen Kurvenfahrten, wird die Beherrschbarkeit und letztlich die Sicherheit erhöht, da die Kurvengeschwindigkeit automatisch reduziert wird. Besonders Rollstuhlfahrer mit höherer Querschnittslähmung und eingeschränkter Hand- und Fingerfunktion erhalten somit mehr Kontrolle über die Fahrleistung.
- In beengten Umgebungsverhältnissen wie in Innenräumen, beispielsweise beim Ausweichen von Möbeln oder Gegenständen oder in stark frequentierten Fußgängerzonen sowie generell bei engen Kurvenradien, stellt die Winkelüberwachung eine zusätzliche Sicherheitsfunktion dar, da die Antriebsleistung bedarfsgerecht zurückgenommen wird. Erreicht der Lenkwinkel wieder niedrigere Werte bis hin zur Geradeausfahrt, wird die Antriebsleistung wieder gesteigert.
- In einer weiteren Ausführungsform kann, als besondere Sicherheitsfunktion, der Antrieb auch vollständig abgeschaltet werden, sobald ein kritischer Lenkwinkel erreicht ist, beispielsweise dann, wenn ein Lenkwinkel von > 55° nach rechts oder links überschritten wird, was bei diesem Beispiel dann einen Gesamtschwenkbereich von in Summe 110° ergibt.
- Um eine Programmierung derartiger Fahreigenschaften vorzunehmen, wird die Hilfsantriebsvorrichtung
100 über ein Bluetooth Modul mit einem Endgerät, beispielsweise einem Computer oder Smartphone, gekoppelt. Auf dem Endgerät ist zuvor die entsprechende Softwareapplikation für den Zusatzantrieb installiert worden. Wahlweise kann die Hilfsantriebsvorrichtung100 auch über ein USB-Kabel mit einem Computer verbunden werden und so über die Kabelverbindung programmiert werden. -
30 zeigt beispielhaft eine Darstellung einer Bedienoberfläche eines Smartphones zur Einstellung der automatischen Anpassung der Kurvengeschwindigkeit in Abhängigkeit von einem Lenkwinkel eines Antriebsrades110 . Mittels eines elektronischen Schiebereglers kann die Winkelüberwachung ganz ausgeschaltet und bis zu einem Maximalwert von beispielsweise 110° eingestellt werden. - Es versteht sich, dass auf die gezeigte Weise auch andere Einstellungen und Ein- beziehungsweise Ausschaltvorgänge bewirkt werden können, beispielsweise das Ein- und Ausschalten der Rückleuchte
124 . Zudem können mit einer derartigen App Betriebsparameter wie zum Beispiel der Ladezustand der Haupt-Batterie121 und der Bediensatellit-Batterie auf dem Smartphone angezeigt werden. - Die Steuerungsfunktionen der beschriebenen Ausführungsformen machen Gebrauch von elektronischen Steuereinrichtungen, wobei diesbezügliche Bauteile insbesondere in dem Bediensatellit
200 , dem Hilfsantrieb-Grundkörper120 und dem Antriebsrad110 angeordnet sind. Diese Steuerungsfunktionen sind durch Schaltungen implementierbar, die mindestens eine integrierte Halbleiterschaltung, wie zum Beispiel mindestens einen Prozessor (z. B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU)), mindestens eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) und / oder mindestens ein feldprogrammierbares Gatter Array (FPGA), umfassen können. Mindestens ein Prozessor kann konfigurierbar sein, durch Lesen von Anweisungen von mindestens einem maschinenlesbaren, nicht transienten greifbaren Medium, um alle oder einen Teil der Steuerungsfunktionen ausführen zu können. Ein derartiges Medium kann mehrere Formen einnehmen, wie, aber nicht beschränkt auf, jede Art von magnetischen Medien, wie zum Beispiel eine Festplatte, jede Art von optischen Medien, wie zum Beispiel eine Compact Disc (CD) und eine Digital Video Disc (DVD), und jede Art von Halbleiterspeicher (d.h. Halbleiterschalter), wie zum Beispiel ein flüchtiger Speicher und nichtflüchtiger Speicher. - Bezugszeichenliste
-
- 100
- Hilfsantriebsvorrichtung
- 105
- Lenkwelle-Drehwinkelsenor
- 110
- Antriebsrad
- 111
- Nabenmotor
- 112
- Reifendecke
- 113
- Radschrauben
- 118
- Schleifring
- 120
- Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper
- 121
- Haupt-Batterie
- 122
- Rückleuchte
- 123
- Hauptschalter
- 124
- Grundkörper-Ladebuchse
- 130
- Lenkwelle
- 131
- Lenkgabel
- 132
- Anschlaggleitelement-Führungselement
- 133
- Langloch
- 134
- Anschlaggleitelement
- 135
- Anschlagelement
- 135A
- Erste Seite Anschlagelement
- 135B
- Zweite Seite Anschlagelement
- 200
- Bediensatellit
- 201
- Hinterschnitt
- 202
- Bediensatellit-Schaltteil
- 203
- Dreh-Schaltring
- 204
- Druck-Schaltknopf
- 205
- Anzeigeeinrichtung
- 205A
- LED-Elemente weiß
- 205B
- LED-Element RGB
- 206
- Abdeckung
- 207
- Fixierschraube
- 208
- Greifstege
- 209
- Entriegelungselement
- 210
- Bediensatellit-Montageteil
- 211
- Rasthaken
- 218
- Adapter-Ladebuchse
- 219
- Koppelungs-Tastknopf (Pairing Button)
- 220
- Bediensatellit-Montageschwenkteil
- 221
- Rastnasen
- 221 A
- Rastnasenstange
- 222
- Fixierhaken
- 223
- Ausklinkknopf
- 224
- Schubstange
- 225
- Druckfeder
- 226
- Umlenkhebel
- 230
- Rollstuhl-Montageteil
- 231
- Montageschraube
- 232
- Schraub-Klemm-Element
- 300
- Ankoppelungsmechanismus
- 310
- Handgriff
- 311
- Kipphebel
- 312
- Kipphebel-Lagerstift
- 313
- Betätigungsstiftaufnahmebohrung
- 314
- Betätigungsstift
- 320
- Ankoppelungsmechanismus-Grundkörper
- 321
- Ankoppelnut
- 330
- Verriegelungselement
- 331
- Kulissenfenster
- 332
- Verriegelungselement-Lagerstift
- 333
- erste Verriegelungselement-Anlauffläche
- 334
- zweite Verriegelungselement-Anlauffläche
- 338
- Schenkelfeder
- 380
- Ankoppelschelle
- 381
- Ankoppelstift
- 500
- Rollstuhl
- 501
- Achse
- 502L
- Linkes Hinterrad
- 502R
- Rechtes Hinterrad
- 504
- Greifring
- 505
- Vorderrad
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19748201 C1 [0005]
- US 2014/0262575 A1 [0006, 0023]
Claims (10)
- Hilfsantriebsvorrichtung (100) für einen Rollstuhl (500), aufweisend: einen Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper (120), mindestens ein elektrisch antreibbares Antriebsrad (110), das an dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper (120) angeordnet ist, eine wiederaufladbare Batterie (121), die als Stromquelle für das mindestens eine elektrisch antreibbare Antriebsrad (110) dient, und einen Ankoppelungsmechanismus (300) zur Ankoppelung des Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörpers (120) an dem Rollstuhl (500), dadurch gekennzeichnet, dass an dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper (120) eine Rückleuchte (122) angeordnet ist und dass die wiederaufladbare Batterie (121) auch als Stromquelle für die Rückleuchte (122) dient.
- Hilfsantriebsvorrichtung (100) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rückleuchte (122) ein oder mehrere LED Leuchtelemente aufweist, die in Form eines Bandes durch Kleben auf eine Außenseite des Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörpers (120) aufgebracht sind. - Hilfsantriebsvorrichtung (100) nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rückleuchte EIN geschaltet werden kann mittels eines an dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper (120) vorgesehenen Schalters oder mittels eines dem Benutzer zur Verfügung gestellten Computerprogramms in Form einer Smartphone App. - Hilfsantriebsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsfunktionen des elektrisch antreibbaren Antriebsrades (110) über einen an dem Rollstuhl (500) anbringbaren Bediensatellit (200) steuerbar sind, wobei der Bediensatellit (200) eine wiederaufladbare Bediensatellit-Batterie und vorzugsweise einen Druck-Schaltknopf (204) zur Steuerung von insbesondere den Funktionen EIN und AUS und einen Drehschaltring (204) zur Aufnahme der Fahrt und Wahl der Fahrtgeschwindigkeit aufweist.
- Hilfsantriebsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörpers (120) eine Grundkörper-USB Steckbuchse (124) mit Verbindung zu der wiederaufladbaren Batterie (121) vorgesehen.
- Hilfsantriebsvorrichtung (100) nach
Anspruch 5 , soweit dieser aufAnspruch 4 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bediensatellit (200) eine Adapter-USB-Steckbuchse (218) vorgesehen ist, über die die Bediensatellit-Batterie geladen werden kann, wobei die Energie hierzu entweder durch eine separate Energiequelle oder durch Verbindung mit der an dem Hilfsantriebsvorrichtung-Grundkörper (120) vorgesehenen Grundkörper-USB-Steckbuchse (124) bereitgestellt werden kann. - Hilfsantriebsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch antreibbare Antriebsrad (110) frei verschwenkbar an einer Lenkwelle (130) gelagert ist, wobei die Lenkwelle (130) so angeordnet ist, dass sich für das elektrisch antreibbare Antriebsrad (110) dann, wenn die Hilfsantriebsvorrichtung (100) betriebsbereit an einem Rollstuhl (500) angekoppelt ist, ein Nachlauf ergibt.
- Hilfsantriebsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Sensor (105) aufweist, mittels dessen bei Kurvenfahrt ein Kurvenradius ermittelt werden kann, und dass eine Leistungs- und Steuerungselektronik zur Steuerung der Funktionen der Hilfsantriebsvorrichtung (100) dahingehend ausgelegt ist, die Fahrtgeschwindigkeit in Abhängigkeit des Kurvenradius zu beeinflussen.
- Hilfsantriebsvorrichtung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ankoppelungsmechanismus (300) zur Ankoppelung der Hilfsantriebsvorrichtung (100) an dem Rollstuhl (500) ein federbelastetes Verriegelungselement (330) aufweist, das eine formschlüssige und über einen Handgriff (310) entriegelbare Ankoppelung an den Rollstuhl (500) ermöglicht.
- Hilfsantriebsvorrichtung (100) nach
Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (330) so ausgebildet ist, dass es in einer Verriegelungsstellung federbelastet an einem zum Bewirken der Ankopplung formschlüssig zu haltenden Bauteil (381) anliegt, und dass das zum Bewirken der Ankopplung formschlüssig zu haltende Bauteil (381) einen vorzugsweise zylinderförmig ausgeführten Ankoppelstifts (381) aufweist.
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-
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: RUEGER ABEL PATENTANWAELTE PARTGMBB, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: RUEGER ABEL PATENTANWAELTE PARTGMBB, DE |