DE69731296T2 - Anti-kippvorrichtung - Google Patents

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    • A61G2203/36—General characteristics of devices characterised by sensor means for motion

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen ausfahrbaren Anti-Kipp-Mechanismus, und insbesondere einen ausfahrbaren Anti-Kipp-Mechanismus zum Verhindern eines Umfallens eines rollstuhlartigen Fahrzeugs.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Fahrzeuge, entweder für einen Transport von Menschen oder für eine andere Verwendung vorgesehen, können eine schlechte Stabilität entweder aufgrund der Ausgestaltung, bei welcher eine inhärente Stabilität geopfert wird, um eine relative Mobilität zu erreichen, oder aufgrund der Natur ihrer Verwendung aufweisen. Viele derartige Fahrzeuge sind besonders empfindlich hinsichtlich eines Kippens, entweder aufgrund einer Kollision, eines mechanischen Fehlers, plötzlicher Wendemanöver, steiler Neigungen, oder einem Zusammentreffen mit einer Oberflächenunregelmäßigkeit, welche der Mechanismus nicht kompensieren kann. In der Tat kann jedes Personenfahrzeug kippen, wenn ausreichend schwere Oberflächenunregelmäßigkeiten auftreten. Unter diesen Umständen müssen der Fahrgast oder die Transportgüter des Fahrzeugs derart geschützt werden, dass eine Verletzung nicht von einem Vortrieb des Fahrgastes in Richtung des Bodens oder eines anderen harten Hindernis resultiert. Falls nicht für einen Schutz gesorgt wird, kann der Fahrgast eine Verletzung aufgrund eines Traumas oder einer Quetschung bzw. eines Bruches erleiden, falls das Fahrzeug, welches relativ massiv sein kann, umkippt oder aufgrund seiner Trägheit in ein festes Hindernis oder über den Insassen bewegt wird. Um den Insassen des Fahrzeugs vor einer Verletzung und das Fahrzeug vor einer Schädigung zu schützen, muss das Fahrzeug an einem Kippen gehindert werden.
  • Ein Verfahren, welches bei einem Rollstuhl angewendet worden ist, um ein Kippen unter den Bedingungen eines plötzlichen Anhaltens oder einer plötzlichen Beschleunigung zu verhindern, beinhaltet die Anordnung einer Rolle oder eines Rads vor der vorderen Achse oder hinter der hinteren Achse. Der Zweck der befestigten Rolle oder des befestigten Rads besteht darin, den Boden zu berühren und darauf zu rollen für den Fall, dass das Fahrzeug nach vorne oder nach hinten kippt, wodurch das Fahrzeug an einem Kippen gehindert wird. Das Vorhandensein eines befestigten Rads, welches vor den Rahmen des Kraftfahrzeugs verlängert ist, begrenzt die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs durch Verringern des Bodenabstands und beschränkt die Fähigkeit des Fahrzeugs, unregelmäßiges Terrain oder Hindernisse zu überqueren. Eine eingeschränkte Manövrierbarkeit ist insbesondere dann nachteilig, wenn es sich bei dem Fahrzeug um einen Rollstuhl handelt. Eine ähnliche Einschränkung entsteht bei einem befestigten Rad, welches hinter der hinteren Achse angeordnet ist, um eine nach hinten gerichtete Kippung des Fahrzeugs zu verhindern.
  • Ein weiterer Anti-Kipp-Mechanismus ist aus der Druckschrift WO 89/06117 bekannt, welche einen einachsigen Rollstuhl beschreibt, der durch einen Sensor, welcher auf eine Bewegung des Massenschwerpunkts um den Bodenkontakt des Rollstuhls herum anspricht, und durch einen Kontroller in Verbindung mit dem Sensor zum entweder Anlegen zusätzlicher Kräfte durch eine relative Bewegung zwischen dem Massenschwerpunkt und der Radachse oder zum Verändern der Impulskraft auf die Räder als Antwort auf eine sensierte Kippbewegung stabilisiert wird.
  • Ein weiterer Anti-Kipp-Mechanismus, welcher auf einen Rollstuhl angewendet worden ist, um das nach hinten gerichtete Kippen zu verhindern, beinhaltet zwei Räder, die hinter der hinteren Achse unterhalb des Fahrgestells des Rollstuhls auf federvorgespannten gelenkigen Trägern montiert sind.
  • Die Druckschrift WO 96/15752 beschreibt eine Rollstuhlanordnung, in welcher zusätzliche Räder vorgesehen sind, um es dem Rollstuhl zu ermöglichen, Hindernisse, wie beispielsweise Stufen oder Bürgersteige, zu erklimmen. Insbesondere ist wenigstens ein Hinterrad hinter den Haupträdern vorgesehen, welches in Kontakt mit dem Boden lediglich dann gebracht wird, wenn ein Hindernis befahren wird, was von dem Benutzer erfordert, ein Zurücklehnen des Rollstuhls zu verursachen.
  • Die Druckschrift WO-A-97 23 187 beschreibt einen Rollstuhl mit zusätzlichen Sicherheitsrädern hinter den Haupträdern, welche lediglich dann in Kontakt mit dem Boden gelangen, wenn der Rollstuhl nach hinten kippt. Diese Räder können elastisch montiert sein, um eine progressiv ansteigende Stabilisierungskraft zu schaffen, wenn sich das nach hinten gerichtete Umkippen vergrößert.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug mit einem Massenschwerpunkt und einer Fahrtrichtung geschaffen, wobei das Fahrzeug einen Rahmen und zwei Räder aufweist, die sich in seitlich beabstandeten Ebenen drehen, wobei das Fahrzeug auf den zwei Rädern getragen wird, welche einen Bodenkontakt für das Fahrzeug erzeugen, wobei das Fahrzeug bei Verwendung lediglich auf den zwei Rädern im Gleichgewicht gehalten werden kann, wobei das Fahrzeug aufweist:
    eine Strebe, welche auf eine derartige Weise mit dem Rahmen verbunden ist, dass eine Drehung der Strebe von einer eingezogenen Stellung in eine ausgefahrene Stellung um eine Achse möglich ist, wobei die Achse ein Bauteil besitzt, welches senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeuges angeordnet ist;
    ein Rad, welches an einem Ende der Strebe montiert ist;
    einen Sensor, welcher auf ein Moment des Massenschwerpunktes des Fahrzeugs um den Bodenkontakt herum anspricht;
    einen Aktuator für eine Drehung der Strebe von der eingezogenen Stellung in die ausgefahrene Stellung; und
    eine Steuereinheit, welche einen in Verbindung mit dem Sensor stehenden Mikroprozessor für eine Aktivierung des Aktuators als Antwort auf eine sensierte Kippbewegung aufweist.
  • Vorzugsweise ist ein Verbindungsmechanismus zum Bringen des an dem Ende der Strebe montierten Rads in Bodenkontakt vorgesehen. Der Verbindungsmechanismus kann durch ein ausfahrbares Teil ausgebildet sein, welches mit der Strebe gekoppelt ist, beispielsweise durch einen Arm, der in einer Hülse der Strebe aufgenommen ist. Der Sensor kann als Neigungsmesser ausgebildet sein.
  • Der im Folgenden beschriebene Anti-Kipp-Mechanismus weist vorteilhaft die Fähigkeit auf, ein Rad auszufahren, um das Umkippen eines Fahrzeugs zu verhindern. Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Anti-Kipp-Mechanismus zu schaffen, welcher nicht die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs behindert, wenn der Anti-Kipp-Mechanismus eingezogen und nicht ausgefahren ist. Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden zum Teil offensichtlich und zum Teil näher erläutert.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ausführlicher verstanden werden, wobei:
  • 1 eine Seitenansicht eines rollstuhlartigen Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei zwei Anti-Kipp-Mechanismen in einer eingezogenen Stellung illustriert sind;
  • 2 eine Seitenansicht des rollstuhlartigen Fahrzeugs aus 1 darstellt, wobei ein Anti-Kipp-Mechanismus in einer teilweise nach vorne gerichteten ausgefahrenen Stellung illustriert ist;
  • 3 eine Seitenansicht des rollstuhlartigen Fahrzeugs aus 1 darstellt, wobei ein Anti-Kipp-Mechanismus in einer teilweise nach vorne gerichteten ausgefahrenen und teilweise verlängerten Stellung illustriert ist;
  • 4 eine Seitenansicht des rollstuhlartigen Fahrzeugs aus 1 darstellt, wobei ein Anti-Kipp-Mechanismus in einer vollständig nach vorne gerichteten ausgefahrenen und vollständig verlängerten Position illustriert ist;
  • 5 eine vordere Perspektivansicht des rollstuhlartigen Fahrzeugs aus 1 darstellt, wobei ein Anti-Kipp-Mechanismus in einer nach vorne gerichteten vollständig ausgefahrenen und vollständig verlängerten Position illustriert ist;
  • 6 eine Seitenansicht des rollstuhlartigen Fahrzeugs aus 1 darstellt, wobei ein Anti-Kipp-Mechanismus in einer nach hinten gerichteten teilweise ausgefahrenen und teilweise verlängerten Position illustriert ist;
  • 7 eine Seitenansicht des rollstuhlartigen Fahrzeugs aus 1 darstellt, wobei ein Anti-Kipp-Mechanismus in einer nach hinten gerichteten vollständig ausgefahrenen und vollständig verlängerten Position illustriert ist; und wobei
  • 8 eine untere Perspektivansicht eines rollstuhlartigen Fahrzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei ein Anti-Kipp-Mechanismus in einer nach vorne gerichteten teilweise ausgefahrenen und teilweise verlängerten Position illustriert ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Im Folgenden wird Bezug genommen auf die 1 bis 4, wobei eine Seitenansicht eines rollstuhlartigen Fahrzeugs, welches im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, in fortschreitenden Schritten einer nach vorne gerichteten Kippbewegung dargestellt ist. Ein Beispiel eines derartigen Fahrzeugs ist in der Druckschrift WO 96/23478 beschrieben. Im Folgenden wird insbesondere auf 1 Bezug genommen, in welcher ein Fahrzeug 10 dargestellt ist, das von zwei seitlich angeordneten Rädern 12 getragen wird, welche einen Bodenkontakt für das Fahrzeug 10 schaffen. Der Anti-Kipp-Mechanismus, welcher Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ist in jeder der vorwärts gerichteten Anti-Kipp-Vorrichtungen enthalten, welche im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet sind, und ist an jedem der nach hinten gerichteten Anti-Kipp-Vorrichtungen enthalten, welche im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnet sind. In dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zwei nach vorne gerichtete Anti-Kipp-Vorrichtungen 6 und zwei nach hinten gerichtete Anti-Kipp-Vorrichtungen 8 an dem Fahrzeug 10 befestigt. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann eine geringere oder größere Anzahl an Anti-Kipp-Vorrichtungen vorgesehen werden. Streben 14 der Anti-Kipp-Vorrichtungen 6 und Streben 16 der Anti-Kipp-Vorrichtungen 8 sind an dem Fahrzeug 10 befestigt, um in einer Richtung um eine Achse drehbar zu sein, welche eine Vektorkomponente parallel zu der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs besitzt. In dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Streben 14 der Anti-Kipp-Vorrichtungen 6 und die Streben 16 der Anti-Kipp-Vorrichtungen 8 an dem Fahrzeug 10 befestigt, um ebenfalls in einer Richtung drehbar zu sein, welche senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs ist. Innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung und der beigefügten Patentansprüche können die Anti-Kipp-Vorrichtungen 6 auch vollständig in einer Richtung seitlich zu der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs arbeiten bzw. wirken.
  • In 1 sind die Streben 14 und 16 in einer eingezogenen Stellung dargestellt und erstrecken sich weder vor das Fahrzeug 10 noch hinter das Fahrzeug 10. Die eingezogene Stellung ist lediglich exemplarisch im Wesentlichen vertikal dargestellt und sie kann auch entweder vor oder hinter der dargestellten Position geneigt sein. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Streben 14 durch Aktuatoren 22 und 24 aktiv ausgefahren, wenn ein bevorstehendes Kippen des Fahrzeugs 10 sensiert wird und das Kippen auf andere Weise durch in dem Fahrzeug 10 zur Verfügung stehende Mittel nicht kompensiert werden kann. Lediglich beispielhaft können die Aktuatoren 23 und 24 die in einer Feder (nicht dargestellt) gespeicherte Energie verwenden und können ebenso irgendwelche auf diesem Gebiet bekannte Mittel zum Drehen der Streben 14 vor das umkippende Fahrzeug 10 verwenden. Das Erfassen bzw. die Sensierung des Umkippens wird durch eines der auf diesem Gebiet bekannten Mittel bewerkstelligt, wie beispielsweise ein Erfassen der Drehung der Räder 12 unter Bezugnahme auf das Fahrzeug 10 oder mittels eines Neigungsmessers (nicht dargestellt) oder eines anderen Sensors zum Erfassen eines Moments des Massenschwerpunkts um den Punkt 13 des Bodenkontakts herum. Als Antwort auf eine sensierte Kippbewegung aktiviert ein Kontroller, beispielsweise ein Mikroprozessor, die Aktuatoren 22 oder 24, um die Streben 14 oder 16 auszufahren. Die Räder 18 und 20 sind an den Streben 14 distal zu den Aktuatoren 22 und 24 bzw. an den den Aktuatoren 22 und 24 gegenüberliegenden Enden der Streben 14 derart befestigt, dass, wenn ein Kontakt mit dem Boden an einem Punkt vor den Rädern 12 hergestellt ist, dieser durch die Räder 18 erzeugt wird, und wenn ein Kontakt mit dem Boden an einem Punkt hinter den Rädern 12 hergestellt wird, dieser durch die Räder 20 erzeugt wird.
  • Im Folgenden wird Bezug genommen auf 2, welche ein Fahrzeug 10 in einem anfänglichen Schritt einer vorwärts gerichteten Kippbewegung zeigt. Als Antwort auf die vorwärts gerichtete Kippbewegung ist der Aktuator 22 in der Stellung dargestellt, in welcher er ein Ausfahren der Streben 14 durch ein Antreiben der Streben 14 in einer im Wesentlichen vorwärts gerichteten Drehung bereits begonnen hat. Ein weiteres Umkippen des Fahrzeugs 10 ist in 3 dargestellt, begleitet durch ein weiteres vorwärts gerichtetes Ausfahren der Strebe 14. Zusätzlich ist ein ausfahrbares bzw. verlängerbares Teil 30 aus einer Hülse 32 wird durch einen Verbindungsmechanismus (nicht dargestellt) herausgefahren worden, welches innerhalb der Strebe 14 aufgenommen ist. Das Herausfahren des verlängerbaren Teils 30 aus der Hülse 32 wird durch irgendwelche auf diesem Gebiet bekannte Mittel zum Herausfahren eines konzentrischen Teils bewerkstelligt, wie beispielsweise durch Verwenden von in einer Feder (nicht dargestellt) gespeicherten Energie. Das Herausfahren des verlängerbaren Teils 30 liefert einen Bodenkontakt des Rads 18 derart, dass das Fahrzeug 10 ein Rollen fortsetzen kann, und ein Umkippen wird dadurch verhindert. Nachdem das Rad 18 in Kontakt mit dem Boden gelangt ist, kann die Strebe 14 fortfahren, sich in Vorwärtsrichtung zu drehen. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden eine Vielzahl an ausfahrbaren bzw. verlängerbaren Teilen 30 und 34 sukzessive ausgefahren, wie in 4 dargestellt ist. Im Folgenden wird ferner Bezug genommen auf 4, in welcher die Strebe 14 in einer vollständig ausgefahrenen Position dargestellt ist, wobei eine weitere vorwärts gerichtete Drehung durch die Anlage 36 verhindert wird. Zusätzlich sind die ausfahrbaren Teile 30 und 34 vollständig ausgefahren dargestellt, derart, dass ein weiteres Umkippen des Fahrzeugs 10 verhindert wird. Im Folgenden wird Bezug genommen auf 5, wobei die vollständig ausgefahrene Position der Streben 14 in einer Vorderansicht zusammen mit vollständig ausgefahrenen verlängerbaren Teilen 30 und 34 dargestellt ist.
  • Im Folgenden wird Bezug genommen auf 6, in welcher das Fahrzeug 10 in einer nach hinten gerichteten Richtung kippend dargestellt ist, wobei die Strebe 16 sich in dem Vorgang eines nach hinten gerichteten Ausfahrens befindet und das ausfahrbare bzw. verlängerbare Teil 40 ausgefahren ist, um das Rad 20 in Bodenkontakt zu bringen, um ein Rollen des Rads 20 zu initiieren. Ein Ausfahren des ausfahrbaren Teils 40 schafft einen Bodenkontakt des Rads 20 derart, dass das Fahrzeug 10 fortfahren kann zu rollen, und ein Umkippen wird verhindert. Ein Antreiben des Aktuators 24 als Antwort auf eine Kippbewegung des Fahrzeugs 10 ist in einer Weise analog zu demjenigen, was unter Bezugnahme auf die Strebe 14 in Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben worden ist. In 7 ist die Strebe 16 vollständig ausgefahren dargestellt, wobei eine weitere Drehung durch die Anlage 42 verhindert wird. 8 illustriert ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das an einem rollstuhlartigen Fahrzeug implementiert ist, wobei Streben 14, ausfahrbare Teile 40 und Räder 20 dargestellt sind.
  • Die beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dienen lediglich einer exemplarischen Erläuterung und zahlreiche Veränderungen und Modifikationen sind für Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich. Alle derartigen Variationen und Modifikationen sollen in dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung enthalten sein, der durch die beiliegenden Patentansprüche definiert wird.

Claims (5)

  1. Fahrzeug mit einem Massenschwerpunkt und einer Fahrtrichtung, wobei das Fahrzeug einen Rahmen (10) und zwei Räder (12) aufweist, die sich in seitlich beabstandeten Ebenen drehen, wobei das Fahrzeug auf den zwei Rädern (12) getragen wird, welche einen Bodenkontakt für das Fahrzeug herstellen, wobei das Fahrzeug bei Verwendung lediglich auf den zwei Rädern (12) im Gleichgewicht gehalten werden kann, wobei das Fahrzeug aufweist: eine Strebe (16), welche auf eine derartige Weise mit dem Rahmen verbunden ist, daß eine Drehung der Strebe von einer eingezogenen Stellung in eine ausgefahrene Stellung um eine Achse möglich ist, wobei die Achse ein Bauteil besitzt, welches senkrecht zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordnet ist; ein Rad (18), welches an einem Ende der Strebe montiert ist; einen Sensor, welcher auf ein Moment des Massenschwerpunktes des Fahrzeugs um den Bodenkontakt herum anspricht; einen Aktuator für eine Drehung der Strebe von der eingezogenen Stellung in die ausgefahrene Stellung; und eine Steuereinheit, welche einen in Verbindung mit dem Sensor stehenden Mikroprozessor für eine Aktivierung des Aktuators als Antwort auf eine sensierte Kippbewegung aufweist.
  2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner einen Verbindungsmechanismus zum Bringen des an dem Ende der Strebe montierten Rads in Bodenkontakt aufweist.
  3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsmechanismus durch ein ausfahrbares Teil (30) ausgebildet wird, welches mit der Strebe gekoppelt ist.
  4. Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ausfahrbare Teil (30) als Arm ausgebildet ist, welcher in einer Hülse der Strebe aufnehmbar ist.
  5. Fahrzeug nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor als Neigungsmesser ausgebildet ist.
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