DE3536322C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Rollstuhl mit indi­ rekter Lenkung mittels zweier mit Einzelantriebsmoto­ ren versehener Laufräder und mindestens eines schwenk­ baren Stützrades, und mittels eines Steuerknüppels bedienbarer Steuereinrichtung für die Laufgeschwindig­ keit und die Laufrichtung sowie für die Lenkung des Rollstuhls durch unterschiedliche Steuerung der Ge­ schwindigkeiten beider Motoren.

Derartige Rollstühle sind bekannt (DE-Z: Biomedizinische Technik, Bd. 29, Nr. 5/1984, S. 95-103).

Die meisten mit Kraftantrieb versehenen bekannten Roll­ stühle weisen Antriebsmotoren für links und rechts auf, die mit den beiden großen links und rechts an dem Roll­ stuhl 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 Be­ schleunigung 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 Roll­ stuhl vorwärts laufen, im allgemeinen mit einer dem Bewegungsausmaß des Steuerknüppels proportionalen Ge­ schwindigkeit, 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 Ge­ radeauslauf erfordert normalerweise, daß die Motoren für links und rechts mit genau derselben Geschwindig­ keit umlaufen. Genau gleiche Umlaufgeschwindigkeiten lassen sich durch Tachometer-Rückkopplungsschaltungen erstellen, wobei ein Fehlersignal in Abhängigkeit von etwaigen Drehzahlunterschieden der Motoren für links und rechts erzeugt und dazu benutzt wird, den Unter­ schied jeweils auszugleichen.

Solche Regeleinrichtungen würden theoretisch den Gerade­ auslauf auf ebenem Gelände gewährleisten; im Falle ei­ nes Abweichens des Geländes von einer glatten ebenen Fläche könnte sich aber eine Wende des Rollstuhls er­ geben, 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 er­ gibt sich, daß das einfache Einhalten genau gleicher Ge­ schwindigkeiten des linken und rechten Laufrades nicht notwendigerweise einen Geradeauslauf des Rollstuhls auf unebenem Gelände gewährleistet.

Es ist zwar bereits eine elektrische Einrichtung vorge­ schlagen worden, die in Abhängigkeit von der Neigung des Rollstuhls auf dessen Fahrmotoren einwirkt. Hierbei wird jedoch nur die Gesamtneigung festgestellt (z.B. bei Steigungen oder schiefen Flächen) und die Einwirkung betrifft die Fahrgeschwindigkeit des Rollstuhls und nicht dessen Lenkung (DE-OS 33 04 708).

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

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekenn­ zeichneten Merkmale gelöst.

Möglichkeiten zur vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.

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

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Rollstuhls mit Kraftantrieb während der Fahrt längs eines Gehweges mit einer Fahr­ wegeinmündung,

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

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

Fig. 4 eine Seitenansicht eines an dem Roll­ stuhl angebrachten schwenkbaren Stützrades nebst Zubehörteilen mit Blickrichtung im Sinne des Pfeiles 4 von Fig. 2,

Fig. 5 eine Grundrißansicht des in Fig. 4 ge­ zeigten Stützrades und seiner Zubehörteile und

Fig. 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 wer­ den. Der Steuerknüppel 15 dient zum Einstellen der Lenkung sowie des Vorwärts- und Rückwärtslaufs des Rollstuhls.

In der Längsmitten-Symmetrieebene C.L. ist in der Mitte zwischen dem linken und rechten Laufrad 11 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 Stütz­ räder bei entsprechender Ausbildung gemäß der Erfin­ dung 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 Fahrwegein­ mündung 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 unbeab­ sichtigte 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 Fig. 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 ver­ meiden, daß der Rollstuhl dem durch die Pfeile angedeu­ teten, von der geraden abweichenden gekrümmten Lauf­ strecke folgt. Die Änderung der Relativgeschwindigkeiten der Laufräder ist allerdings nur im Bereich der Übergangs­ flächen B und D erforderlich. Wenn sich der Rollstuhl auf der in Fig. 2 mit A oder E bezeichneten waagerech­ ten 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 Gestell­ teil 19 des Rollstuhls gehalten. Solange der Rollstuhl sich geradeaus bewegt, bleibt das schwenkbare Stütz­ rad 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 Schwen­ kung des Stützrads 16 und einer Drehung seines Schaf­ tes 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 schwenk­ bare 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 Po­ tentiometerwiderstand 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 dazuge­ höriger Abgreiferarm 22 wiederum ist mit seinem einen Ende 23 an dem oberen Ende des Schwenkschaftes 17 des Stützrades befestigt. Das andere Ende des Abgreifer­ arms 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 Fahrt­ richtungsabweichung 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 Potentio­ meterwiderstands 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 Ab­ greiferarm 22 sich wie dargestellt in seiner Mittel­ lage befindet, werden 7,5 Volt an dem Widerstand ab­ gegriffen; 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. Da­ durch, daß die Bezugsspannung ebenso groß wie das Sig­ nal 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 vor­ handen. 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 Leitun­ gen 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 vervollstän­ digt, 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 be­ weglichen Schaltglieder 38 sind etwas verlängert, so daß eine Bewegung des Steuerknüppels über ein bestimm­ tes 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 Über­ gangsfläche B passiert, ergibt seine Richtungsabweichung, wie schon erwähnt, eine Schwenkung des Stützrades und eine Drehung seines Schwenkschaftes und damit gleich­ zeitig die Erzeugung eines Signals aus dem Differential­ verstärker 27. Die Polarität dieses Signals wird be­ stimmt 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 Mo­ tors gegenüber dem anderen im Sinne einer Zurückfüh­ rung des Rollstuhls in die geradlinige Fahrtrichtung. Wenn die geradlinige Fahrtrichtung erreicht ist, kehrt das schwenkbare Stützrad 16 in seine Mittellage zu­ rück und verkleinert das Rückkopplungs- oder Steuer­ signal aus dem Verstärker bis auf Null.

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

Wenn der Rollstuhl die entfernt gelegene Über­ gangsstelle 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, abge­ schaltet. 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 Fahrtrichtungs­ begradigung von Rollstühlen mit Kraftantrieb erheblich erleichtert und verbessert. Es wird ohne Rückkopp­ lungsregelungen mit Tachometer eine bessere Laufrich­ tungsberichtigung auf unebenem Gelände erreicht.

Auch ist die Anwendung und Ausführung der Erfin­ dung nicht etwa auf die hier im einzelnen beschriebene und dargestellte Ausführungsform eines Rollstuhls beschränkt. Zwar wurde eine gemeinschaftliche Beein­ flussung des linken und des rechten Antriebsmotors durch das Steuersignal zum Beschleunigen des einen und Verlangsamen des anderen Motors beschrieben; es ist jedoch auch möglich, einfach nur die Geschwindig­ keit mindestens des einen Motors mittels des Steuer­ signals zu beeinflussen.

Claims (6)

1. Rollstuhl mit indirekter Lenkung mittels zweier mit Einzelantriebsmotoren versehener Laufräder und min­ destens eines schwenkbaren Stützrades, und mittels eines Steuerknüppels bedienbarer Steuereinrichtung (35) für die Laufgeschwindigkeit und die Laufrich­ tung sowie für die Lenkung des Rollstuhls durch un­ terschiedliche Steuerung der Geschwindigkeiten beider Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollstuhl eine in Abhängigkeit von durch Bo­ denunebenheiten (B, D) während der Fahrt verursachten Schwenkbewegungen des Stützrades (16) ansprechende Einrichtung zur Erzeugung eines von Abweichungen des schwenkbaren Stützrades aus seiner Mittelstellung abhängigen Signals aufweist, dessen Polarität der Schwenkrichtung und dessen Größe dem Ausmaß der Schwenkbewegung des Stützrades entspricht, wobei das Signal einer weiteren Steuereinrichtung (30) zugeführt wird, welche dazu dient, die Geschwindig­ keit mindestens eines Einzelantriebsmotors (13; 14) im Sinne der Wiederherstellung der geraden oder der mittels des Steuerknüppels (15) eingestellten Laufrichtung zu ändern, und wobei das Signal bei Rückführung des schwenkbaren Stützrades in seine Mittelstellung wieder zum Verschwinden gebracht wird.

2. Rollstuhl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkschaft (17) des Stützrades (16) in der Mittenebene zwischen den beiden Laufrädern des Rollstuhls angeordnet ist.

3. Rollstuhl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in Abhängigkeit von einer Schwenk­ bewegung des Stützrades (16) ansprechende Einrich­ tung (30) beim Überschreiten eines bestimmten Schwenk­ winkels des Steuerknüppels (15) nach einer Richtung hin von der Steuereinrichtung (35) abtrennbar ist.

4. Rollstuhl nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zur Fahrtrichtungskorrektur die­ nende schwenkbare Stützrad (16) am hinteren Ende des Rollstuhl angebracht ist.

5. Rollstuhl nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein am vorderen Ende des Rollstuhls angebrachtes schwenkbares Stützrad (16) zur Steuerung der Fahrtrichtungskorrektur ausgebildet ist.

6. Rollstuhl nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Schwenk­ bewegung des Stützrades (16) ansprechende Einrich­ tung aus einem Potentiometer (20) mit beweglichem Abgriff (22) besteht, dessen Schwenkwinkel dem Schwenkwinkel des Stützrades entspricht.