DE3536322A1 - Rollstuhl mit kraftantrieb durch einzelantriebsmotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rollstuhl mit zwei mit Einzelantriebsmotoren versehenen Laufrädern und mittels eines Steuerknüppels bedienbarer Steuereinrichtung für die Laufgeschwindigkeit und die Laufrichtung sowie für die Lenkung des Rollstuhls durch unterschiedliche Steuerung der Geschwindigkeiten beider Motoren.

Die meisten mit Kraftantrieb versehenen Rollstühle weisen Antriebsmotoren für links und rechts auf, die mit den beiden großen links und rechts an dem Rollstuhl angeordneten Haupträdern, hier Laufräder genannt, verbunden sind. Zur Bedienung ist ein Steuerknüppel vorgesehen, der, wenn er nach links geschwenkt wird, eine Verlangsamung des linksseitigen Motors und eine Beschleunigung des rechtsseitigen Motors bewirkt, was eine Wende oder Lenkung des RollStuhls nach links zur Folge hat. Eine Schwenkung des Steuerknüppels nach rechts bewirkt eine Verlangsamung des rechtsseitigen und eine Beschleunigung des linksseitigen Motors, wodurch der Rollstuhl nach rechts gewendet bzw. gelenkt wird. Eine Bewegung des Steuerknüppels nach vorn läßt den Rollstuhl vorwärts laufen, im allgemeinen mit einer dem Bewegungsausmaß des Steuerknüppels proportionalen Geschwindigkeit, und eine Bewegung des Steuerknüppels nach hinten bewirkt eine Drehrichtungsumkehr der Motoren,

so daß der Rollstuhl rückwärts läuft.

Es ist erwünscht, daß der Rollstuhl bei seinem Lauf, wenn der Steuerknüppel eine Stellung in der mittleren Symmetrieebene einnimmt, d.h. weder nach links noch nach rechts geschwenkt ist, geradeaus läuft. Der Geradeauslauf erfordert normalerweise, daß die Motoren für links und rechts mit genau derselben Geschwindigkeit umlaufen. Genau gleiche Umlaufgeschwindigkeiten lassen sich durch Tachometer-Rückkopplungsschaltungen herstellen, wobei ein Fehlersignal in Abhängigkeit von etwaigen Drehzahlunterschieden der Motoren für links und rechts erzeugt und dazu benutzt wird, den Unterschied jeweils auszugleichen.

Solche Regeleinrichtungen würden theoretisch den Geradeauslauf auf ebenem Gelände gewährleisten; im Falle eines Abweichens des Geländes von einer glatten ebenen Fläche könnte sich aber eine Wende des Rollstuhls ergeben, auch wenn die großen Laufräder mit der gleichen Drehzahl umlaufen. Wenn z.B. eine waagerechte ebene Fläche in eine von links nach rechts geneigte Fläche übergeht, müßte das rechte Laufrad eine größere Drehzahl ausführen als das linke, während es den Übergang von der waagerechten Fläche in die geneigte Fläche passiert, um den Rollstuhl geradeaus laufen zu lassen. Daraus ergibt sich, daß das einfache Einhalten genau gleicher Geschwindigkeiten des linken und rechten Laufrads nicht

notwendigerweise einen Geradeauslauf des Rollstuhls auf unebenem Gelände gewährleistet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rollstuhl der eingangs angegebenen Gattung so auszugestalten, das der Einfluß von Bodenunebenheiten auf die gerade oder die mittels des Steuerknüppels eingestellte Laufrichtung möglichst weitgehend kompensiert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rollstuhl mindestens ein schwenkbares Stützrad und eine in Abhängigkeit von durch Bodenunebenheiten während der Fahrt verursachten Schwenkbewegungen des Stützrades ansprechende Einrichtung zur Beeinflussung der Einzelantriebsmotoren im Sinne der Wiederherstellung der geraden oder der mittels des Steuerknüppels eingestellten Laufrichtung aufweist.

Möglichkeiten zur vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

P i g. 1 eine perspektivische Darstellung eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Rollstuhls mit Kraftantrieb während der Fahrt längs eines Gehweges nach einer Fahrwegeinmündung,

F i g. 2 eine Rückansicht des Rollstuhls mit Blickrichtung des Pfeiles 2 von Fig. 1,

F i g. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 während des Laufs des Rollstuhls über eine geneigte Fläche im Bereich der Fahrwegeinmündung,

F i g. 4 eine Seitenansicht eines an dem Rollstuhl angebrachten schwenkbaren Stützrades nebst Zubehörteilen mit Blickrichtung im Sinne des Pfeiles 4 von Fig. 2,

F i g. 5 eine Grundrißansicht des in Fig. 4 gezeigten Stützrades und seiner Zubehörteile und

F i g. 6 ein vereinfachtes Schaltschema der auf Schwenkbewegungen des Stützrades ansprechenden Einrichtung und der Vorrichtung zur Einstellung der Laufrichtung mittels des Steuerknüppels.

In Fig. 1 ist der Rollstuhl mit 10 bezeichnet; 11 und 12 sind das linke und das rechte Laufrad, die von Einzelantriebsmotoren 13 bzw. 14 angetrieben werden. Der Steuerknüppel 15 dient zum Einstellen der Lenkung sowie des Vorwärts- und Rückwärtslaufs des RollStuhls.

In der Längsmitten-Symmetrieebene CL. ist in der Mitte zwischen dem linken und rechten Laufrad bzw. 12 und den dazugehörigen Einzelantriebsmotoren 13 bzw. 14 ein schwenkbares Stützrad 16 angeordnet, das auf dem Boden, über den der Rollstuhl 10 läuft,

abrollt. Es könnte auch eines der beiden am vorderen Ende des Rollstuhls angebrachten schwenkbaren Stützräder bei entsprechender Ausbildung gemäß der Erfindung benutzt werden; jedoch dürfte es vorzuziehen sein, ein, wie dargestellt, zentral in der Mitte zwischen den beiden Laufrädern angeordnetes Stützrad zu benutzen. Indessen wäre es auch möglich, das schwenkbare Stützrad noch mehr nach hinten am Rollstuhl versetzt anzuordnen. In Fig. 1 ist der Rollstuhl 10 auf der Oberfläche A eines Gehwegs dargestellt. Dieser Gehweg geht bei B in eine geneigte Fläche C über, welche eine Fahrwegeinmündung bildet. Die gegenüberliegende Seite der geneigten Fläche C geht bei D wiederum in eine ebene Fortsetzung E des Gehwegs über.

Bodenunebenheiten wie vorstehend beschrieben sind in der Regel dort anzutreffen, wo eine Fahrwegeinmündung, von der Straße herkommend, einen Gehweg kreuzt. Sie haben zur Folge, daß Rollstühle herkömmlicher Art eine unbeabsichtigte Wendung nach außen, zur Straße hin, ausführen, wie dies durch die Pfeile in Fig. 1 angedeutet ist. Eine solche Richtungsabweichung findet auch dann statt, wenn Mittel zur Gleichhaltung der Geschwindigkeiten des linken und des rechten Laufrades vorgesehen werden. Die gemäß Eig. 1 von links nach rechts verlaufende Bodenschräge bestimmt für das rechte Laufrad eine längere Laufstrecke als für das linke, wenn der Rollstuhl eine geradeaus

verlaufende Richtung einhalten soll. Es ist daher eine gewisse Beschleunigung des rechten Laufrads gegenüber dem linken oder eine gewisse Verlangsamung des linken Laufrads gegenüber dem rechten erforderlich, um zu vermeiden, daß der Rollstuhl dem durch die Pfeile angedeuteten, von der geraden abweichenden gekrümmten Laufstrecke folgt. Die änderung der Relativgeschwindigkeiten der Laufräder ist allerdings nur im Bereich der Übergangsflächen B und D erforderlich. Wenn sich der Rollstuhl auf der in Fig. 2 mit A oder E bezeichneten waagerechten ebenen Fläche oder vollständig auf der geneigten Fläche C befindet, wie in Fig. 3 dargestellt, so hält er eine gerade Fahrtstrecke ein, sofern sich die beiden Laufräder mit gleichen Geschwindigkeiten drehen. Fig. 4 zeigt das schwenkbare Stützrad 16 von der Seite gesehen. Der Schwenkschaft 17 wird in senkrechter Lage durch ein Lager 18 an einem Rahmen- oder Gestellteil 19 des Rollstuhls gehalten. Solange der Rollstuhl sich geradeaus bewegt, bleibt das schwenkbare Stützrad 16 zusammen mit seinem Schwenkschaft 17 in einer Mittelstellung. Jede Wende oder Richtungsabweichung des Rollstuhls, unabhängig von der Art und Weise in der sich die Laufräder drehen, führt zu einer Schwenkung des Stützrads 16 und einer Drehung seines Schaftes 17 in dem Lager 18. Durch Abfühlen dieser Drehung kann ein Signal gebildet werden, das dazu dient, den

Rollstuhl in die gerade Fahrtrichtung zurückzuführen. Sobald diese Richtung erreicht ist, kehrt das schwenkbare Stützrad nebst Schwenkschaft in die Mittelstellung zurück und das korrigierende Signal hört auf. Eine Art der Abfühleinrichtung zum Erzeugen eines Steuersignals in Abhängigkeit von einer Schwenkung des Stützrades bzw. einer Drehung seines Schwenkschaftes kann beispielsweise bestehen aus einem einfachen Potentiometerwiderstand und einem Abgreiferarm. In den Fig. 4 und 5 ist ein solcher Potentiometerwiderstand 20 gezeigt, der durch einen Haltearm 21 in einer festen Mittellage an dem Rollstuhl befestigt ist. Ein dazugehöriger Abgreiferarm 22 wiederum ist mit seinem einen Ende 2 3 an dem oberen Ende des Schwenkschaftes 17 des Stützrades befestigt. Das andere Ende des Abgreiferarms ist frei und dient als Abgreifkontakt an dem Potentiometerwiderstand 20.

Fig. 5 zeigt das Stützrad und den Abgreiferarm 22 im Grundriß. Eine Schwenkstellung des Stützrades 16 ist mit gestrichelten Linien bei 16' als Folge einer Fahrtrichtungsabweichung des Rollstuhls nach rechts gezeigt, wobei gleichzeitig der Abgreiferarm sich aus seiner Mittelstellung an dem Widerstand in die gestrichelt gezeichnete Lage 22' bewegt.

Wie Fig. 6 zeigt, ist das eine Ende des Potentiometerwiderstands 20 bei 24 mit Erde oder Masse ver-

bunden, während das andere Ende 25 an einer positiven Spannungsquelle mit z.B. +15 Volt- liegt. Wenn der Abgreiferarm 22 sich wie dargestellt in seiner Mittellage befindet, werden 7,5 Volt an dem Widerstand abgegriffen; dieses Signal wird über die Leitung 26 an einen ersten Eingang eines Differentialverstärkers 27 geleitet. Eine Bezugsspannung 28 ist mit dem zweiten Eingang des Differentialverstärkers verbunden. Dadurch, daß die Bezugsspannung ebenso groß wie das Signal auf der Leitung 26 gemacht wird, wenn sich der Abgreiferarm in der Mittelstellung befindet, werden die Eingangsgrößen des Differentialverstärkers gleich und es ist kein Ausgangs- oder Differenzsignal vorhanden. Bewegt sich der Abgreiferarm aber aus seiner Mittelstellung nach links oder nach rechts, so wird ein Fehlersignal am Ausgang des Differentialverstärkers gebildet.

Dieses Fehlersignal dient als Steuersignal und wird über die Leitung 29 einer Steuereinrichtung 30 zugeführt. Das Steuersignal 30 wird über die Leitungen 31 und 32 den Einzelantriebsmotoren 13 bzw. 14 zugeführt, wobei es zunächst die Eingänge von OR-Schaltungen 33 bzw. 34 durchläuft. Der jeweils zweite Eingang der OR-Schaltungen empfängt über Leitungen 36 und 37 Signale aus einer Steuereinrichtung 35, die mittels des Steuerknüppels 15 bedient wird.

Die Schaltung nach Fig. 6 wird dadurch vervollständigt, daß eine Vorrichtung zum Unwirksammachen der Steuereinrichtung 30 vorgesehen wird für den Fall, daß der Steuerknüppel 15 absichtlich nach links oder rechts bewegt wird, um den Rollstuhl willkürlich nach einer bestimmten Richtung zu lenken. Als solche Vorrichtung ist hier ein doppelpoliger Ausschalter 38 vorgesehen, der durch den Steuerknüppel 15 in die Aus-Stellung geführt werden kann, wie durch die strichpunktierte Linie 39 angedeutet. Die Schaltkontakte 40 der beweglichen Schaltglieder 38 sind etwas verlängert, so daß eine Bewegung des Steuerknüppels über ein bestimmtes Ausmaß erforderlich ist, um die Steuereinrichtung 30 von den Einzelantriebsmotoren für links und rechts zu trennen.

Es soll nun die Arbeitsweise der neuen Einrichtung an einem Rollstuhl gemäß der Erfindung beschrieben werden. Wenn der in Fig. 1 gezeigte Rollstuhl die Übergangsfläche B passiert, ergibt seine Richtungsabweichung, wie schon erwähnt, eine Schwenkung des Stützrades und eine Drehung seines Schwenkschaftes und damit gleichzeitig die Erzeugung eines Signals aus dem Differentialverstärker 27. Die Polarität dieses Signals wird bestimmt durch die Schwenkrichtung nach rechts oder nach links. Das Fehler- oder Steuersignal durchläuft die Steuereinrichtung 30 und die OR-Schaltungen der Einzel-

antriebsmotoren für links und rechts und bewirkt eine Änderung der relativen Geschwindigkeit des einen Motors gegenüber dem anderen im Sinne einer Zurückführung des Rollstuhls in die geradlinige Fahrtrichtung. Wenn die geradlinige Fahrtrichtung erreicht ist, kehrt das schwenkbare Stützrad 16 in seine Mittellage zurück und verkleinert das Rückkopplungs- oder Steuersignal aus dem Verstärker bis auf Null.

Die beschriebene Arbeitsweise der Laufrichtungsberichtigung geht sehr flink vor sich und es braucht nur eine sehr kleine Schwenkbewegung des Stützrades zu erfolgen. Mit anderen Worten, die Servo-Rückkopplungsschleife arbeitet mit einer sehr kurzen Ansprechzeit, so daß die mit dem Steuerknüppel eingestellte gerade Laufrichtung trotz etwaiger Bodenunebenheiten praktisch beibehalten wird.

Wenn der Rollstuhl die entfernt gelegene Übergangsstelle D erreicht, wird wiederum die dabei sich ergebende Richtungsabweichung des Rollstuhls sofort korrigiert. Naturgemäß wird der Benutzer oder die Benutzerin des Rollstuhls bei einer beabsichtigten Lenkung den Steuerknüppel wie üblich bedienen; dann wird der Fühlerstromkreis, wie beschrieben, abgeschaltet. Der Fühlerstromkreis arbeitet also nur, wenn der Steuerknüppel sich im wesentlichen in seiner Mittelstellung zwischen den Lenkrichtungen links und

rechts befindet.

Somit wird durch die Erfindung die Fahrtrichtungsbegradigung von Rollstühlen mit Kraftantrieb erheblich erleichtert und verbessert. Es wird ohne Rückkopplungsregelungen mit Tachometer eine bessere Laufrichtungsberichtigung auf unebenem Gelände erreicht.

Auch ist die Anwendung und Ausführung der Erfindung nicht etwa auf die hier im einzelnen beschriebene und dargestellte Ausführungsform eines Rollstuhls beschränkt. Zwar wurde eine gemeinschaftliche Beeinflussung des linken und des rechten Antriebsmotors durch das Steuersignal zum Beschleunigen des einen und Verlangsamen des anderen Motor beschrieben; es ist jedoch auch möglich, einfach nur die Geschwindigkeit mindestens des einen Motors mittels des Steuersignals zu beeinflussen.

- Leerseite -

Claims (7)

1. EVEREST & JENNINGS, INC.,

   Camarillo, Kalif. (V.St.A.)

   Rollstuhl mit Kraftantrieb durch Einzelantriebsmotoren.

   10

   Patentansprüche;

   (I·' Rollstuhl mit zwei mit Einzelantriebsmotoren versehenen Laufrädern und mittels eines Steuerknüppels bedienbarer Steuereinrichtung für die Laufgeschwindigkeit und die Laufrichtung sowie für die Lenkung des Rollstuhls durch unterschiedliche Steuerung der Geschwindigkeiten beider Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens ein schwenkbares Stützrad und eine in Abhängigkeit von durch Bodenunebenheiten während der Fahrt verursachten Schwenkbewegungen des Stützrades ansprechende Einrichtung zur Beeinflussung der Einzelantriebsmotoren im Sinne der Wiederherstellung der geraden oder der mittels des Steuerknüppels eingestellten Laufrichtung aufweist.
2. 2. Rollstuhl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkschaft des Stützrades in der Mittenebene zwischen den beiden Laufrädern des Rollstuhls angeordnet ist.
3. 3. Rollstuhl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Abhängigkeit von einer Schwenkbewegung des Stutzrades ansprechende Einrichtung beim Überschreiten eines bestimmten Schwenkwinkels des Steuerknüppels nach einer Richtung hin von der Steuereinrichtung abtrennbar ist.
4. 4. Rollstuhl nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Schwenkbewegungen des Stützrades ansprechende Einrichtung zur Erzeugung eines von Abweichungen des schwenkbaren Stützrades aus seiner Mittelstellung abhängigen Signals dient, dessen Polarität der Schwenkrichtung und dessen Größe dem Ausmaß der Schwenkbewegung des Stützrades entspricht, das einer Steuereinrichtung zugeführt wird, welche dazu dient, die Geschwindigkeit mindestens des einen Einzelantriebsmotors im Sinne der Fahrtrichtungswiederherstellung zu ändern, und das bei Rückführung des schwenkbaren Stützrades in seine Mittelstellung wieder zum Verschwinden gebracht wird.
5. 5. Rollstuhl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Fahrtrichtungskorrektur dienende schwenkbare Stützrad am hinteren Ende des

   Rollstuhls angebracht ist.
6. 6. Rollstuhl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein am vorderen Ende des Rollstuhls angebrachtes schwenkbares Stützrad zur Steuerung der Fahrtrichtungskorrektur ausgebildet ist.
7. 7. Rollstuhl nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Schwenkbewegung des Stützrades ansprechende Einrichtung aus einem Potentiometer mit beweglichem Abgriff besteht, dessen Schwenkwinkel dem Schwenkwinkel des Stützrades entspricht.