DE69107909T2

DE69107909T2 - Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug fortbewogen durch Muskelkraft, wie z.B. ein Rollstuhl.

Info

Publication number: DE69107909T2
Application number: DE69107909T
Authority: DE
Inventors: Anton Hendrik Beumer
Original assignee: Revab BV
Current assignee: Revab BV
Priority date: 1990-05-02
Filing date: 1991-05-01
Publication date: 1995-07-13
Anticipated expiration: 2011-05-02
Also published as: ATE119383T1; NL9001051A; EP0463651B1; DE69107909D1; US5167168A; EP0463651A1; JPH05192370A; DK0463651T3

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für ein durch Muskell angetreibenes Fahrzeug, wie beispielsweise einen Rollstuhl, der eine Antriebswelle aufweist, die mittels eines Hebels angetrieben wird und über wenigsten zwei Freilaufkupplungen an eine abtreibende Weile gekuppelt ist, die mit einer Radnabe des Fahrzeugs verbindbar ist.
Eine derartige Antriebsvorrichtung ist aus EP-A-0 136 705 bekannt. Dieser bekannte Antrieb ist zu einem beträchtlichen Teil in die Nabe eines Rollstuhlrades eingebaut und enthält zwei Antriebswellen, die beide mit einer Riemenscheibe ausgestattet sind. Diese Riemenscheiben können mittels eines Hebels angetrieben werden, wobei er zwei weitere Riemenscheiben an seinen unteren Ende trägt. Ein Paar der Riemenscheiben, von denen eine Riemenscheibe mit dem Hebel und die andere mit der Radnabe verbunden ist, dient dazu, die Radnabe während des Schubtaktes des Hebels anzutreiben, während das andere Paar der Riemenscheiben dazu dient, die Radnabe während des Zugtaktes des Hebels anzutreiben. Tatsächlich wird der Keilriemen kreuzweise um das zweite Paar der Riemenscheiben gewickelt, um die gewünschte Richtungsumkehr der Bewegung in dem Antriebssystem herzustellen.
Die zwei zu den Radnaben zugehörigen Riemenscheiben können über Freilaufkupplungen verbunden sein, die in der gleichen Rotationsrichtung mit einer in der Radnabe vorgesehenen Antriebsbuchse arbeiten, wobei die Antriebsbuchse über eine Getriebekupplung mit der Radnabe exakt verbunden ist.
Um den Rolistuhl in die Rückwärtsrichtung anzutreiben, ist eine dritte Freilaufkupplung vorgesehen, die in der anderen Drehrichtung der zwei vorher erwähnten Freilaufkupplungen wirksam ist und an die Radnabe über eine der mit der Radnabe verbundenen Riemenscheiben durch Schalten der Getriebekupplung in die Rückwärtsgangposition gekuppelt werden kann.
Ein Nachteil der bekannten Kupplung ist die Aufteilung der Antriebsvorrichtung, das zum Teil in der Radnabe und zum Teil am unteren Ende des Hebels angeordnei wobei beide Teile des Getriebes mittels Riemenscheiben miteinander gekuppelt
Das Vorliegen eines ungeschützten Keilriemens in einem Rollstuhl ist sowohl aus Gründen von Sicherheits- als auch Wirkungsgradgesichtspunkten unzulässig. Da ein beträchtlicher Teil des Antriebs in der Radnabe angebracht ist, ist das Getriebe ungeignet zur Montage als separate Antriebsvorrichtung in Rollstühlen mit den normalen konventionellen Radnaben.
Zum Antreiben des Rollstuhl in der Rückwärtsrichtung, ist nur die Zugbewegung des Hebels verfügbar und seine Schubbewegung ist ein toter Takt. Um einen Rollstuhl in der Rückwärtsrichtung während eines Zugtaktes anzutreiben, sollte eine zusätzliche Freilaufkupplung in der Antriebsvorrichtung enthalten sein.
Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt die vorher beschriebenen Nachteile dieser bekannten Antriebsvorrichtung zu überwinden. Daher ist die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet ist, wobei die Antriebswelle fest mit einem Antriebsrad gekuppelt ist, das mit zwei getrennten Zwischengetrieberädern in Eingriff steht, die über Freilaufkupplungen verbunden sind, die in der Gegendrehrichtung des einen oder des anderen zweier in Eingriff stehenden Umkehrgetrieberäder wirken, wobei das eine auch mit einem ersten an der abtreibenden Welle angebrachten abtreibenden Getrieberad in Eingriff steht.
Da die gesamte Antriebsvorrichtung in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet ist, die in einer relativ einfachen Weise mit der Nabe des Rollstuhlrads verbunden werden kann, kann die Antriebsvorrichtung viel leichter beispielsweise an das für einen vorgegebenen Rollstuhl gewünschte Übersetzungsverhältnis angepaßt werden Durch Verbinden der in Serie vorhandenen Freilaufkupplungen, kann ein und dasselbe abtreibende Getrieberad in der gleichen Richtung während sowohl des Schubtaktes als auch des Zugtaktes des Hebels angetrieben werden, wobei, beispielsweise während des Schubtaktes, der Antrieb über ein Umkehrgetrieberad erfolgt und während des Zugtaktes automatisch das anderes Umkehrgetrieberad eingreift. So erhält man zusätzlich eine einzige Antriebswelle, die direkt über den Hebel ohne Riemenübersetzung angetrieben werden kann.
Aus DE-A-3 932 538 ist eine Antriebsvorrichtung für einen Rollstuhl bekannt, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart ist, die zwei Getrieberäder und zwei Zwischengetrieberäder aufweist, die in einem Gehäuse zusammen mit zwei Einwegkupplungen in der Form kippbarer Schalträder angeordnet sind. Das Gehäuse ist nicht vollständig geschlossen, da seine eine Seitenwand eine Öffnung für eine Kurbelstange eines Kurbel/Kurbelstangengetriebes aufweist, wobei die Kurbel an der abtreibenden Welle angelenkt ist und über die Kurbelstange angetrieben wird, die an einen Hebel gekuppelt ist. Die Winkeldrehung der Kurbel wird in einem 1:1 Verhältnis auf ein Rad des Rollstuhls übertragen, was bedeutet, daß nur geringe Geschwindigkeiten möglich sind. Das offene Gehäuse macht den Betrieb der Getrieberäder in einem Ölbad unmöglich, und das Vorhandensein der Schalträder als Einwegkupplungen führt dazu, daß die Antriebsvorrichtung ziemlich laut ist.
Um den Rollstuhl in der Rückwärtsrichtung anzutreiben, ist ein zweites abtreibendes Getrieberad an der abtreibenden Welle vorgesehen, wobei das Getrieberad mit dem zweiten Umkehrgetrieberad in Eingriff steht.
Durch Vorsehen eines getrennten abtreibenden Getriebrades an der abtreibenden Welle für die Bewegung in die Rückwärtsrichtung, ist die Bewegung in die Rückwärtsrichtung während sowohl des Schub- als auch des Zugtaktes des Hebels möglich. Während dieser Bewegungen arbeiten die Umkehrgetrieberäder in exakt der gleichen Weise wie in der Vorwärtsrichtungen.
Für das Antreiben des Rollstuhls in der einen oder in der anderen Richtung, kann jedes der abtreibenden Getrieberäder mit der abtreibenden Welle mittels einer Reihe von Kugeln verbunden sein, wobei die Kugeln nach außen hin mittels einer axial gleitbaren Einrückwelle, die in der abtreibenden Welle angebracht ist und einen Schaltvorsprung aufweist, verschoben werden können.
Durch Schalten der Einrückwelle kann die zu einem abtreibenden Getrieberad zugehörige Reihe der Kugeln in Eingriff gebracht werden, und die Reihe der Kugeln für die andere abtreibende Welle bleibt außer Eingriff oder umgekehrt. Die Einrückwelle kann auch in eine neutrale Stellung gebracht werden, in welcher keine der in den abtreibenden Getrieberädern angeordneten Reihen der Kugeln mit dem zugehörigen abtreibenden Getrieberad gekuppelt sind.
Eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Antriebsvorrichtung wird nun mittels eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detaillierter beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Seitenaufrißansicht des erfindungsmäßen Rollstuhls.
Fig. 2 zeigt eine Teilhinteransicht des in Fig. 1 gezeigten Rollstuhls.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des Getriebes, das mit der Radnabe eines Rollstuhlrades gekuppelt ist.
Fig. 4 ist einen Querschnitt längs der Linie IV - IV der Fig. 3. Und
Fig. 5 ist einen Querschnitt längs der Linie V - V der Fig. 4.
Der in den Figuren 1 - 2 gezeigte Rollstuhl 1 weist zwei relativ große Hinterräder 2 und zwei kleinere schwenkbare Vorderräder 3 auf. Die Nabe 5 der Hinterräder ist mit einer Antriebsvorrichtung 4 verbunden, die eine Antriebswelle 7 enthält, die mittels eines Betätigungshebels 6 angetrieben werden kann. Der Hebel 6 dient auch zur Steuerung der zwei Vorderräder 3 über nicht dargestellte untere Seile. Am oberen Ende des Betätigungshebels 6 ist ein Schaltklinke 8 angeordnet zum Schalten der Einrückwelle der Antriebsvorrichtung in beispielsweise die Vorwärts-, Rückwärts- oder Neutralstellung.
Die Antriebsvorrichtung 4 ist in den Figuren 3 - 5 dargestellt. Das Getriebe 4 ist in einem Gehäuse bestehend aus zwei schalenförmige Gehäuseabschnitten 11, 12 angeordnet, die zusammengeschraubt sind. Der Gehäuseabschnitt 12 ist in einer im folgenden noch zu beschreibenden Weise mit der Radnabe 5 eines Hinterrades 2 verbunden.
Die Antriebswelle 7 der Antriebsvorrichtung befindet sich am Boden des Gehäuses 11, 12 und ist in Lagern 13 drehbar gelagert. An der Antriebswelle 7 ist ein Antnebsrad 14 angeordnet. Die gesamte Antriebsvorrichtung kann in einem Ölbad laufen, das mittels eines am Boden des Gehäuses vorgesehenen Stopfens 15 abgelassen werden kann. Das untere Ende des Betätigungshebels 6 ist in geeigneter Weise an den Teil der Antriebswelle 7, der aus dem Gehäuse 11, 12 hervorsteht, beispielsweise mittels eines Kurbelkeils gekuppelt.
Das Antriebsrad 14 steht jeweils mit zwei an Teilwellen 17, 17' angebrachten Zwischengetrieberädern 16, 16' in Eingriff.
Diese Teilwellen sind in den zwei Gehäusehälften mittels Lagern 18 drehbar gelagert. An die Zwischenwelle 17 ist über eine Einwegfreilaufkupplung 19 ein Umkehrgetrieberad 20 angebracht, das mit dem an der abtreibenden Welle 22 angebrachten Getrieberad 21 in Eingriff steht.
In ähnlicher Weise ist ein Umkehrgetrieberad 20' an der Zwischenwelle 17' (siehe Fig. 4) über eine Freilaufkupplung 19' angebracht, deren Eingriffsrichtung entgegengesetzt zu der Eingriffsrichtung der Kupplung 19 ist. Das Umkehrgetriebrad 20' steht sowohl mit dem Umkehrgetrieberad 20 als auch einem an der abtreibenden Welle 22 angebrachten Getrieberad 21' in Eingriff. Das Getrieberad 21 an der abtreibenden Welle 22 dient dazu, den Rollstuhl in Vorwärtsrichtung anzutreiben, wogegen das Getrieberad 21' an der abtreibenden Welle 22 dazu dient, den Rollstuhl in Rückwärtsrichtung anzutreiben.
Die abtreibende Welle 22 ist in dem Gehäuse 11, 12 mittels Lagern 29 drehbar gelagert. Die abtreibende Welle 22 ist hohl und in ihrem Inneren ist eine Einrückwelle 24 gleitbar angeordnet. Die Welle 24 enthält einen Schaltvorsprung, der eine der beiden in der abtreibenden Welle 22 vorgesehenen Reihen von Kugeln 23 in eine Auswärtsrichtung drücken kann, um dabei ein Kuppeln mit einem der abtreibenden Getrieberäder 21, 21' zu erreichen. Die Einrückwelle 24 ist am linken Ende mit einer Zugfeder 25 versehen, während eine Schaltkette 26 mit dem anderen Ende der Welle 24 verbunden ist. An der rechten Gehäusehälfte 11 ist eine Kettenführung 27 mittels einer Schraube 28 angebracht, damit die Kette 26 in der richtigen Stellung gehalten werden kann. Die Stellung des Schaltvorsprungs an der Welle 24 wird durch eine Klinke 8 an dem Betätigungshebel 6 gesteuert, wobei die Klinke die Kette 26 zu einem größeren oder geringeren Ausmaß gegen die Wirkung der Feder 25 nach außen ziehen kann. ln der in Fig. 3 gezeigten Position steht das abtreibende Getrieberad 21 in Eingriff, weil der Vorsprung an der Welle 24 die Reihe der Kugeln 23 gegen das Mittenloch in dem Getrieberad 21 nach außen gedrückt hat.
Die Antriebsvorrichtung 4 ist mit der Radnabe 5 über die Radachse 22 verbunden, deren Ende in der Nabenhülse 30 aufgenommen wird, die mittels eines Keils 32 mit der abtreibenden Welle 22 drehmäßig verbunden ist. Die Nabenhülse 30 wird axial gegen eine erhabene Kante der Radachse 22 mittels eines Bolzens 31 gepreßt. Die Nabenhülse 30 ist mit der Radnabe 5 so verbunden, um axial und drehmäßig festgelegt zu sein. In der Radnabe ist eine Bremsbacke an einer Bremswelle 33 vorgesehen, die in die Wand des Gehäuseabschnittes 12 geschraubt ist. Das andere Ende der Bremsbacke ist mit einem Antriebsnocken 35 verbunden, der zur Rotation in einer in die Wand des Gehäuseabschnittes 12 angebrachten Buchse 36 angelenkt ist. Der Nocken 35 ist rotierbar mittels einer Bremsstange 34, die an dem oberen Teil des Gehäuses 11, 12 hervorragt. Die Öffnung in der oberen Wand des Gehäuses ist mittels eines Ringes 37 und eines damit verbundenen Faltenbalgs 38 bedeckt.
Die Antriebsvorrichtung arbeitet, wie folgt:
Ist die Einrückwelle 24 in der Position, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, in der das abtreibende Getrieberad 21 mit der abtreibenden Welle 22 gekuppelt ist, wird ein vorwärts gerichteter Schubtakt des Betätigungshebels 6 die Antriebswelle 7 linksläufig in Fig. 4 antreiben. Das an die Zwischenwelle 17 angebrachte Zwischengetrieberad 16 dreht demgemäß rechtsläufig, wenn die Freilaufkupplung 19 wirksam ist, und folglich treibt das Getrieberad 20 rechtsläufig an. Das Getrieberad 20 ist mit dem abtreibenden Getrieberad 21 gekuppelt, das demnach linksläufig angetrieben wird, und daher wird auch die Radnabe 5 linksläufig angetrieben, d.h. in der Vorwärtsrichtung. In Fig. 4 ist die Kraftlinie während des Schubtaktes des Betätigungshebels 6 mit A bezeichnet.
Während dieses Schubtaktes wird das Zwischengetrieberad 16' an der Zwischenwelle 17' auch durch das Antriebsrad 14 angetrieben, aber die Freilaufkupplung 19' arbeitet in der Gegenrichtung zu der der Kupplung 19, so daß das Umkehrgetrieberad 20', das mit dem Getrieberad 20 in Eingriff steht, leer läuft.
Während des Zugtaktes des Betätigungshebels 6 werden die Antriebswelle 7 und daher das Antriebsrad 14 rechtsläufig angetrieben. Das Zwischengetrieberad 16 wird demgemäß linksläufig angetrieben, so daß die Freilaufkupplung 19 das Umkehrgetrieberad 20 nicht mitnimmt. Das Zwischengetrieberad 16' dreht ebenso linksläufig, und nimmt über die nun aktive Freilaufkupplung 19' das Umkehrgetrieberad 20' mit, und dreht dieses linksläufig. Das Umkehrgetrieberad 20' steht in Eingriff mit dem Umkehrgetrieberad 20 und dreht das letztere rechtsläufig, wobei das Umkehrgetrieberad 20 wieder das abtreibende Getrieberad 21 linksläufig antreiben wird, so daß das Hinterrad des Rollstuhls sich in Vorwärtsrichtung auch während des Zugtaktes bewegt. Das Kraftmuster, das aus dem Antrieb während des Zugtaktes des Betätigungshebels 6 resultiert, ist in Fig. 4 durch die Kraftlinie B gekennzeichnet.
Wenn die Einrückwelle 24 so verschoben ist, so daß der von ihr getragene Schaltvorsprung die Reihe der Kugeln 23 des Getrieberades 21' nach außen drückt, wird eine Verbindung zwischen dem abtreibenden Getrieberad 21' und der abtreibenden Welle 22 hergestellt. Der Rollstuhl wird genau in der gleichen Weise in der Vorwärtsrichtung angetrieben, wie es zuvor beschrieben wurde. Während des Schubtaktes des Betätigungshebels 6 wird das Getrieberad 21' über die zwei Umkehrgetrieberäder 20, 20' angetrieben, und während des Zugtaktes des Betätigungshebels 6 wird das Getrieberad 21' direkt über das Umkehrgetrieberad 20' angetrieben.

Claims

1. Antriebsvorrichtung (4) für ein durch Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug, wie beispielsweise einen Rollstuhl (1), die folgendes aufweist:

- einen mittels eines Hebels (6) angetriebenen Eingang, der über wenigsten zwei Freilaufkupplungen (19, 19') an eine abtreibende Welle (22), die mit einer Radnabe des Fahrzeuges verbindbar ist, gekuppelt ist,

- zwei getrennte Zwischengetrieberäder (16, 16'), die über Freilaufkupplungen verbunden sind, die in der Gegendrehrichtung des einen (20) oder des anderen (20') zweier in Eingriff stehender Wechselgetrieberäder wirken,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Eingang eine Antriebswelle (7) ist,

- die Antriebsvorrichtung (4) in einem geschlossenen Gehäuse (11, 12) angeordnet ist, welches durch die abtreibende Welle (22) an die Radnabe (5) des Fahrzeuges angeschlossen sein kann, wobei die Antriebswelle (7) starr mit einem mit den zwei Getrieberädern (16, 16') in Eingriff stehenden Antriebsrad (14) verbunden ist, und

- eines der zwei in Eingriff stehenden Umkehrgetrieberäder (20, 20') ebenso mit einem an der abtreibenden Welle (22) angebrachten ersten abtreibenden Getrieberad (21) in Eingriff steht.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites abtreibendes Getrieberad (21') an der abtreibenden Welle (22) vorhanden ist, wobei das Getrieberad (21') in Eingriff mit dem zweiten Umkehrgetrieberad (20') steht.

3. Antriebsvorrichtung nach den Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der abtreibenden Getrieberäder (21, 21') mit der abtreibenden Welle (22) mittels einer Reihe von Kugeln (23) verbunden sein kann, wobei die Kugeln nach außen hin mittels einer axial gleitbaren Einrückwelle (24), die in der abtreibenden Welle angebracht ist und einen Schaltvorsprung aufweist, verschoben werden können.

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrückwelle (24) an einem Ende mit einer Zugfeder (25) und an dem entgegengesetzten Ende mit einer Schaltkette (26) verbunden ist, die durch eine an dem Antriebshebel (6) vorgesehene Klinke (8) betätigt werden kann.

5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die abtreibende Welle (22) so angeordnet ist, daß sie mit der Radnabe (5) mittels einer Keilverbindung (32) verbunden werden kann.

6. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bremsbacke (33, 35) an der Wand (12) des Gehäuses (11, 12) der Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, welche der Nabe (5) gegenüberliegt, wobei die Bremsbacke (33, 35) gegen eine Wand der Nabe (5) mittels einer aus dem Gehäuse hervorstehenden Betätigungsstange (34) gedrückt werden kann.