WO2009036735A1 - Rollstuhl - Google Patents

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WO2009036735A1
WO2009036735A1 PCT/DE2008/001488 DE2008001488W WO2009036735A1 WO 2009036735 A1 WO2009036735 A1 WO 2009036735A1 DE 2008001488 W DE2008001488 W DE 2008001488W WO 2009036735 A1 WO2009036735 A1 WO 2009036735A1
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WO
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wheelchair
drive
torque
steerable wheel
steerable
Prior art date
Application number
PCT/DE2008/001488
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English (en)
French (fr)
Inventor
Brian Höhn
Oliver Kretschmer
Thomas Brendel
Original Assignee
Otto Bock Healthcare Ip Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Otto Bock Healthcare Ip Gmbh & Co. Kg filed Critical Otto Bock Healthcare Ip Gmbh & Co. Kg
Publication of WO2009036735A1 publication Critical patent/WO2009036735A1/de

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/10Parts, details or accessories
    • A61G5/14Standing-up or sitting-down aids
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/04Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven
    • A61G5/041Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven having a specific drive-type
    • A61G5/045Rear wheel drive
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/10Parts, details or accessories
    • A61G5/1051Arrangements for steering
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61GTRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G7/00Beds specially adapted for nursing; Devices for lifting patients or disabled persons
    • A61G7/05Parts, details or accessories of beds
    • A61G7/0528Steering or braking devices for castor wheels

Definitions

  • the invention relates to a wheelchair with at least one steerable wheel, by means of which the wheelchair is steerable, and a drive for changing a steering angle between a running direction of the steerable wheel and a frame of the wheelchair.
  • Such wheelchairs are known for example from DE 37 24 161 and serve physically disabled persons to move on. Due to their disability, people are usually unable to repair damage to their wheelchair themselves. Accidents and malfunctions of wheelchairs must therefore be avoided as completely as possible.
  • a disadvantage of known wheelchairs is that their steering system, with which the wheelchair is steered, relatively often fails. The prior art attempts to circumvent the problem by making the drive more stable. The disadvantage of this, however, is that the wheelchair becomes heavier.
  • the invention has for its object to overcome disadvantages in the prior art.
  • the invention solves the problem by a generic wheelchair in which the at least one steerable wheel is connected to the drive via a torque-limiting coupling device.
  • An advantage of the invention is that the drive is not loaded with arbitrarily high torques. This makes it smaller and lighter, which saves weight. Another advantage is that the wheelchair buster, since even large torques acting on the steerable wheel, can not lead to damage to the drive. Failures due to overloading the drive are thus largely excluded.
  • the drive due to the coupling device can be mounted spaced from the steerable wheel. This is advantageous for example in so-called stools.
  • armchairs In addition to a sitting position in which the patient sits, armchairs have a standing position in which the patient is largely upright. In this position, the center of gravity of the overall system of user and wheelchair is shifted very far forward with respect to the direction of travel. It is therefore advantageous to relocate heavy components, such as the drive, as far back as possible in order to avoid tilting of the standing chair in the standing position.
  • Another advantage is that standard motors can be used for the drive, since no increased demands on their resistance to high torques are required.
  • a wheelchair is understood to mean, in particular, an electric wheelchair, has an electric motor as traction motor, and in which the drive for the steerable wheel is likewise embodied as an electric drive.
  • the invention it is also possible to provide the invention on purely mechanical wheelchairs. In this case, prevents the torque limiting coupling device that impulsive forces on the steerable wheel does not penetrate a handle that serves as a drive for the steerable wheel and therefore can also be referred to as a control handle.
  • a torque-limiting coupling device is understood to mean, in particular, any device which non-rotatably couples the drive with the steerable wheel, provided that a torque to be transmitted is below a predetermined slip-through torque, and the rotationally fixed connection between see the steerable wheel and the drive picks up when the slipping torque is exceeded.
  • the torque-limiting coupling device has a steering pulley which is rotatably connected to the steerable wheel, a drive pulley which is rotatably connected to the drive, and a belt which connects the steering pulley wheel with the drive belt.
  • a steering pulley which is rotatably connected to the steerable wheel
  • a drive pulley which is rotatably connected to the drive
  • a belt which connects the steering pulley wheel with the drive belt.
  • the steerable wheel and the steering belt pulley are arranged on an axle.
  • the drive pulley is mounted on an output shaft of the drive.
  • Such belt drives have the advantage of being particularly simple, so that an average user can carry out minor repairs himself. Another advantage is that belt drives wear little and are inexpensive to produce.
  • the belt is a toothed belt. If too much force is applied to the steering belt pulley, the timing belt slips around one or more teeth and then securely engages the steering belt pulley again. It is possible to design the toothed belt together with the belt pulleys in such a way that the toothed belt slips on the steering pulley if the torque is too high or that it slips on the drive belt pulley.
  • the steering belt pulley and / or the drive belt wheel have recesses which are designed to engage through teeth of the toothed belt. These recesses may be inclined at their flanks so as to facilitate slipping.
  • the drive comprises a servomotor, in particular a DC motor and a transmission.
  • a servomotor in particular a DC motor and a transmission.
  • Such DC motors can be easily connected to the electrical system of an electric wheelchair. It is possible to dispense with the transmission when the drive pulley has a significantly smaller diameter than the steering pulley.
  • the servo motor has a maximum load torque beyond which the servomotor becomes nonfunctional with a predetermined probability of, for example, more than 10%.
  • the torque-limiting coupling device is designed such that torques can be transmitted below a slip-through torque and torques above the slip-through torque can not be transmitted. It is preferably provided that the slip-through torque is smaller than the maximum load torque.
  • the maximum load torque is determined, for example, in preliminary tests by applying different torques to the drive and determining when the drive becomes inoperative. From such series of measurements, the maximum load torque is determined in a manner known from the prior art, in which a failure of the drive occurs with the predetermined probability. Subsequently, the coupling device is designed so that its slip-torque is below the determined maximum load torque.
  • a steering angle detection device is preferably provided, which is arranged for detecting the steering angle between the frame of the wheelchair and the running direction of the steerable wheel.
  • This steering angle detection device preferably comprises an angle sensor which is designed to measure a magnetic field of a magnet, which is non-rotatably coupled to the wheel axle on which the steerable wheel is suspended. This wheel axle runs substantially vertically in the operating position of the wheelchair. Alternatively, it is possible to detect the steering angle, for example, optically.
  • FIG. 1a shows a wheelchair according to the invention in the form of a standing chair in a sitting position
  • FIG. 1b shows the wheelchair according to FIG. 1a in a standing position
  • Figure 1c is a schematic representation of a steerable wheel, which is deflected by a steering angle ⁇ from a straight ahead position and
  • Figure 2 is a detail view of the steerable wheel together with drive and
  • Figure 1a shows a wheelchair 10 used by a user 12 in a sitting position.
  • the wheelchair 10 has two rear wheels 14, of which only one can be seen, and two steerable wheels 16 in the form of front wheels, of which only one can be seen.
  • the rear wheels 14 and the steerable wheels 16 are interconnected by a frame 18.
  • the frame 18 also carries a seat 20 of the wheelchair 10.
  • Figure 1b shows the wheelchair 10 in a standing position in which the user 12 is placed in a substantially upright position.
  • the steerable wheel 16 visible in FIG. 1a is rotatable about a driving axis F, which extends essentially horizontally. Perpendicular to the driving axis F extends a wheel axle R, which extends substantially vertically in the operating position of the wheelchair 10 and about which the steerable wheel 16 is pivotable.
  • the wheelchair 10 has a wheelchair longitudinal axis L which points in a running direction D of the steerable wheels 16 when the wheelchair 10 is traveling straight ahead.
  • the running direction D of the steerable wheels 16 corresponds to a direction of travel of the wheelchair 10.
  • Figure 1c shows the case that the wheelchair 10 is turning.
  • the running direction D of the steerable wheel 16 deviates from the wheelchair longitudinal axis L by a steering angle ⁇ .
  • the driving axis F of the steerable wheel 16 is perpendicular to the wheelchair longitudinal axis L if and only if the wheelchair is traveling straight ahead and the steering angle ⁇ is equal to zero.
  • a deflection of the driving axle 16 from this position corresponds to the steering angle ⁇ .
  • FIG. 2 shows the steerable wheel 16, which is rotatably mounted about the driving axis F by means of a steering shaft 22.
  • the steering shaft 22 is mounted in two ball bearings 24.1, 24.2 on the frame 18 and has at a the steerable wheel 16 remote from a steering pulley 26 which is rotatably connected to the steering shaft 22.
  • a steering pulley 26 engages a toothed belt 28 which meshes with a drive pulley 30.
  • the drive pulley 30 is connected to an output shaft 32 of a servomotor 34 in the form of a DC electric motor.
  • the servomotor 34 is configured to withstand external torques below a maximum load torque M max .
  • the output shaft 32 simultaneously represents the output shaft of a transmission 36, which is part of the servomotor 34.
  • the servo motor 34 is rigidly connected to the frame 18, for example screwed.
  • a magnet 40 Adjacent to the steering pulley 26 and the steerable wheel 16, a magnet 40 is mounted on an end face 38 of the steering shaft 22, the orientation of which is detected relative to the frame 18 by an angle sensor 42.
  • the angle sensor 42 is in communication with a not shown electrical control. In the operation of the wheelchair 10, the angle sensor 42 detects continuously the size of the steering angle ⁇ (cf. FIG. 1c), and compares this with a predetermined target steering angle ⁇ s O ⁇ , which is specified by the electrical control. The electrical control in turn detects the desired steering angle ⁇ S ⁇ ⁇ from an e- b Dahl not shown input device, such as a joystick, for the user 12.
  • the wheelchair 10 shown in Figure 1a has two steerable wheels, both of which are the same and constructed as described above and are driven independently of the non-submitted electrical control.
  • Reference number list is the same and constructed as described above and are driven independently of the non-submitted electrical control.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rollstuhl mit mindestens einem lenkbaren Rad (16), mittels dem der Rollstuhl (10) lenkbar ist, und einem Antrieb (34) zum Verändern eines Lenkwinkels (α) zwischen einer Laufrichtung (D) des lenkbaren Rads (16) und einer Rollstuhllängsachse (L) des Rollstuhls (10). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das lenkbare Rad (16) über eine Drehmoment begrenzende Koppeleinrichtung (26, 28, 30) mit dem Antrieb (34) verbunden ist.

Description

Rollstuhl
Die Erfindung betrifft einen Rollstuhl mit mindestens einem lenkbaren Rad, mittels dem der Rollstuhl lenkbar ist, und einem Antrieb zum Verändern eines Lenkwinkels zwischen einer Laufrichtung des lenkbaren Rades und einem Gestell des Rollstuhles.
Derartige Rollstühle sind beispielsweise aus der DE 37 24 161 bekannt und dienen körperbehinderten Personen dazu, sich fortzubewegen. Aufgrund ihrer Behinderung sind die Personen in der Regel nicht in der Lage, Schäden an ihrem Rollstuhl selbst zu beheben. Unfälle und Funktionsstörungen von Rollstühlen müssen daher möglichst vollständig vermieden werden. Nachteilig an bekannten Rollstühlen ist, dass ihr Lenksystem, mit dem der Rollstuhl gelenkt wird, relativ häufig ausfällt. Im Stand der Technik wird versucht, das Problem dadurch zu umgehen, dass der Antrieb stabiler ausgelegt wird. Nachteilig hieran ist jedoch, dass der Rollstuhl dadurch schwerer wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile im Stand der Technik zu überwinden. Die Erfindung löst das Problem durch einen gattungsgemäßen Rollstuhl, bei dem das mindestens eine lenkbare Rad über eine drehmomentbegrenzende Koppeleinrichtung mit dem Antrieb verbunden ist.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass der Antrieb nicht mit beliebig hohen Drehmomenten belastet wird. Dadurch kann er kleiner und leichter ausgelegt wer- den, was Gewicht spart. Vorteilhaft ist zudem, dass der Rollstuhl dadurch ro- buster wird, da auch große Drehmomente, die auf das lenkbare Rad wirken, nicht zu einem Schaden am Antrieb führen können. Ausfälle durch Überlastung des Antriebs sind damit weitgehend ausgeschlossen.
Es ist ein weiterer Vorteil, dass der Antrieb aufgrund der Koppeleinrichtung vom lenkbaren Rad beabstandet angebracht werden kann. Das ist beispielsweise bei so genannten Stehstühlen vorteilhaft. Stehstühle besitzen neben einer Sitzstellung, in der der Patient sitzt, eine Stehstellung, in der der Patient weitgehend aufrecht steht. In dieser Position ist der Schwerpunkt des Gesamtsystems aus Benutzer und Rollstuhl sehr weit bezüglich der Fahrtrichtung nach vorne verlagert. Es ist daher vorteilhaft, schwere Komponenten, wie beispielsweise den Antrieb, möglichst weit nach hinten zu verlagern, um in der Stehstellung ein Kippen des Stehstuhls zu vermeiden.
Ein weiterer Vorteil ist es, dass für den Antrieb Standardmotoren verwendet werden können, da keine erhöhten Anforderungen an deren Widerstandskraft gegenüber hohen Drehmomenten erforderlich sind.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einem Rollstuhl insbe- sondere ein elektrischer Rollstuhl verstanden, einen Elektromotor als Fahrmotor besitzt und bei dem der Antrieb für das lenkbare Rad ebenfalls als Elektroan- trieb ausgebildet ist. Es ist jedoch auch möglich, die Erfindung an rein mechanischen Rollstühlen vorzusehen. In diesem Fall verhindert die das Drehmoment begrenzende Koppeleinrichtung, dass impulsartige Kräfte auf das lenkbare Rad nicht auf einen Handgriff durchschlagen, der als Antrieb für das lenkbare Rad dient und daher auch als Steuergriff bezeichnet werden kann.
Unter einer drehmomentbegrenzenden Koppeleinrichtung wird insbesondere jede Vorrichtung verstanden, die den Antrieb mit dem lenkbaren Rad drehfest koppelt, sofern ein zu übertragendes Drehmoment unterhalb eines vorgegebenen Durchrutsch-Drehmoments liegt, und die die drehfeste Verbindung zwi- sehen dem lenkbaren Rad und dem Antrieb aufhebt, wenn das Durchrutsch- Drehmoment überschritten wird.
Bevorzugt besitzt die drehmomentbegrenzende Koppeleinrichtung ein Lenk- Riemenrad, das mit dem lenkbaren Rad drehfest verbunden ist, ein Antriebs- Riemenrad, das mit dem Antrieb drehfest verbunden ist, und einen Riemen, der das Lenk-Riemenrad mit dem Antriebs-Riemen rad verbindet. Besonders günstig ist es, wenn das lenkbare Rad und das Lenk-Riemenrad auf einer Achse angeordnet sind. Entsprechend ist es günstig, wenn das Antriebs-Riemenrad auf einer Abtriebsachse des Antriebs montiert ist. Derartige Riemenantriebe haben den Vorteil, besonders einfach aufgebaut zu sein, so dass ein durchschnittlicher Benutzer kleinere Reparaturen selbst durchführen kann. Vorteilhaft ist zudem, dass Riemenantriebe wenig verschleißen und kostengünstig herstellbar sind.
Besonders bevorzugt ist der Riemen ein Zahnriemen. Kommt es zu einer zu großen Kraft auf das Lenk-Riemenrad, so rutscht der Zahnriemen um einen oder mehrere Zähne durch und greift danach wieder sicher in das Lenk- Riemenrad ein. Es ist möglich, den Zahnriemen nebst Riemenrädern so auszu- bilden, dass der Zahnriemen bei einem zu großen Drehmoment am Lenk- Riemenrad durchrutscht oder dass er am Antriebs-Riemenrad durchrutscht. So kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Lenk-Riemenrad und/oder das Antriebs-Riemenrad Ausnehmungen aufweist, die zum Eingreifen durch Zähne des Zahnriemens ausgebildet sind. Diese Aus- nehmungen können an ihren Flanken so geneigt sein, dass ein Durchrutschen erleichtert wird.
Bevorzugt umfasst der Antrieb einen Servomotor, insbesondere einen Gleichstrommotor und ein Getriebe. Derartige Gleichstrommotoren können leicht mit dem elektrischen System eines elektrischen Rollstuhls verbunden werden. Es ist möglich, auf das Getriebe zu verzichten, wenn das Antriebs-Riemenrad einen deutlich kleineren Durchmesser aufweist als das Lenk-Riemenrad. Der Servomotor besitzt ein Maximallast-Drehmoment, bei dessen Überschreiten der Servomotor mit einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit von beispielsweise mehr als 10% funktionsuntüchtig wird. Gleichzeitig ist die drehmomentbegren- zende Koppeleinrichtung so ausgebildet, dass Drehmomente unterhalb eines Durchrutsch-Drehmoments übertragbar und Drehmomente oberhalb des Durchrutsch-Drehmoments nicht übertragbar sind. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Durchrutsch-Drehmoment kleiner ist als das Maximallast-Drehmoment. Das Maximallast-Drehmoment wird beispielsweise in Vorversuchen ermittelt, indem auf den Antrieb verschiedene Drehmomente aufgebracht werden und ermittelt wird, wann der Antrieb funktionsuntüchtig wird. Aus derartigen Messreihen wird auf aus dem Stand der Technik bekannte Weise dasjenige Maximallast- Drehmoment ermittelt, bei dem mit der vorgegebenen Wahrscheinlichkeit ein Versagen des Antriebs eintritt. Anschließend wird die Koppeleinrichtung so ausgebildet, dass ihr Durchrutsch-Drehmoment unterhalb des ermittelten Maximallast-Drehmoments liegt.
Um nach einem Ereignis, bei dem die drehmomentbegrenzende Koppeleinrichtung durchgerutscht ist, ein sicheres Lenken des Rollstuhls zu gewährleisten, ist bevorzugt eine Lenkwinkelerfassungsvorrichtung vorgesehen, die angeordnet ist zum Erfassen des Lenkwinkels zwischen dem Gestell des Rollstuhls und der Laufrichtung des lenkbaren Rades. Diese Lenkwinkelerfassungsvorrichtung umfasst bevorzugt einen Winkelsensor, der ausgebildet ist, um ein magnetisches Feld eines Magneten zu messen, der mit Radachse drehfest gekoppelt ist, an der das lenkbare Rad aufgehängt ist. Diese Radachse verläuft in Betriebsstellung des Rollstuhls im Wesentlichen vertikal. Alternativ ist es möglich, den Lenkwinkel beispielsweise optisch zu erfassen. Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
Figur 1a einen erfindungsgemäßen Rollstuhl in Form eines Stehstuhls in einer Sitzposition,
Figur 1b den Rollstuhl nach Figur 1a in einer Stehposition,
Figur 1c eine schematische Darstellung eines lenkbaren Rads, das um ei- nen Lenkwinkel α aus einer Geradeausstellung ausgelenkt ist und
Figur 2 eine Detailansicht des lenkbaren Rades nebst Antrieb und
Koppeleinrichtung eines erfindungsgemäßen Rollstuhls.
Figur 1a zeigt einen Rollstuhl 10, der von einem Benutzer 12 benutzt wird, in einer Sitzstellung. Der Rollstuhl 10 besitzt zwei Hinterräder 14, von denen nur eines zu sehen ist, sowie zwei lenkbare Räder 16 in Form von Vorderrädern, von denen ebenfalls nur eines zu sehen ist. Die Hinterräder 14 und die lenkbaren Räder 16 sind durch ein Gestell 18 miteinander verbunden. Das Gestell 18 trägt zudem einen Sitz 20 des Rollstuhls 10. Figur 1b zeigt den Rollstuhl 10 in einer Stehposition, in der der Benutzer 12 in eine im Wesentlichen aufrechte Lage gebracht ist.
Das in Figur 1a sichtbare lenkbare Rad 16 ist um eine Fahrachse F, die im We- sentlichen horizontal verläuft, drehbar. Senkrecht zur Fahrachse F verläuft eine Radachse R, die in Betriebsstellung des Rollstuhls 10 im Wesentlichen vertikal verläuft und um die das lenkbare Rad 16 schwenkbar ist.
Der Rollstuhl 10 besitzt eine Rollstuhllängsachse L, die in eine Laufrichtung D der lenkbaren Räder 16 zeigt, wenn der Rollstuhl 10 genau geradeaus fährt. Die Laufrichtung D der lenkbaren Räder 16 entspricht einer Fahrtrichtung des Rollstuhls 10. Figur 1c zeigt den Fall, dass der Rollstuhl 10 eine Kurve fährt. In diesem Fall weicht die Laufrichtung D des lenkbaren Rads 16 von der Rollstuhllängsachse L um einen Lenkwinkel α ab. In anderen Worten steht die Fahrachse F des lenk- baren Rades 16 genau dann senkrecht zur Rollstuhllängsachse L, wenn der Rollstuhl geradeaus fährt und der Lenkwinkel α gleich null ist. Eine Auslenkung der Fahrachse 16 aus dieser Stellung entspricht dem Lenkwinkel α.
Figur 2 zeigt das lenkbare Rad 16, das mittels einer Lenkwelle 22 um die Fahr- achse F drehbar gelagert ist. Die Lenkwelle 22 ist in zwei Kugellagern 24.1 , 24.2 an dem Gestell 18 gelagert und weist an einem dem lenkbaren Rad 16 abgewandten Ende ein Lenk-Riemenrad 26 auf, das drehfest mit der Lenkwelle 22 verbunden ist. In das Lenk-Riemenrad 26 greift ein Zahnriemen 28, der mit einem Antriebs-Riemenrad 30 kämmt. Das Antriebs-Riemenrad 30 ist auf einer Abtriebswelle 32 eines Servomotors 34 in Form eines elektrischen Gleichstrommotors verbunden. Der Servomotor 34 ist ausgebildet, um externen Drehmomente unterhalb eines Maximallast-Drehmoments Mmax standzuhalten.
Oberhalb des Maximallast-Drehmoments Mmax treten mit höherer Wahrscheinlichkeit Schäden am Servomotor 34 auf.
Die Abtriebswelle 32 stellt dabei gleichzeitig die Abtriebswelle eines Getriebes 36 dar, das Teil des Servomotors 34 ist. Der Servomotor 34 ist starr mit dem Gestell 18 verbunden, beispielsweise verschraubt.
Benachbart zum Lenk-Riemenrad 26 und dem lenkbaren Rad 16 abgewandt ist an einer Stirnseite 38 der Lenkwelle 22 ein Magnet 40 angebracht, dessen Orientierung relativ zum Gestell 18 durch einen Winkelsensor 42 erfasst wird. Der Winkelsensor 42 steht in Verbindung mit einer nicht eingezeichneten elektrischen Steuerung. Beim Betrieb des Rollstuhls 10 erfasst der Winkelsensor 42 ständig die Größe des Lenkwinkel α (vgl. Figur 1c) und vergleicht diesen mit einem vorgegebenen Soll-Lenkwinkel αsOιι, der von der elektrischen Steuerung vorgegeben wird. Die elektrische Steuerung wiederum erfasst den Soll-Lenkwinkel αιι von einer e- benfalls nicht eingezeichneten Eingabevorrichtung, wie beispielsweise einem Joystick, für den Benutzer 12. Weicht der tatsächliche Lenkwinkel α von dem Soll-Lenkwinkel αsoii ab, so sendet die elektrische Steuerung elektrische Signale an den Servomotor 34, der daraufhin ein Steuer-Drehmoment Msteuer auf die Lenkwelle 22 aufbringt, so dass sich der Lenkwinkel α wie gewünscht ändert.
Kommt es zu einem Stör-Drehmoment Mstor auf das lenkbare Rad 16, beispielsweise dadurch, dass der Rollstuhl 10 unter einem Winkel von ungefähr 45° auf eine Bordsteinkante fährt, so pflanzt sich dieses Stör-Drehmoment Mstör über das Lenk-Riemenrad 26, den Zahnriemen 28 und das Antriebs-Riemenrad 30 fort, so dass am Servomotor 34 ebenfalls ein Drehmoment anliegt. Überschreitet das Stör-Drehmoment Mstor ein Durchrutsch-Drehmoment MRutsch , so hebt sich der Zahnriemen 28 vom Lenk-Riemenrad 26 ab und hebt die ansonsten drehstarre Verbindung zwischen dem Servomotor 34 und der Lenkwelle 22 auf. Das Stör-Drehmoment Mstör kann den Servomotor 34 damit nicht beschä- digen.
Durch die Einwirkung des Stör-Drehmoments Mstör auf das lenkbare Rad 16 kommt es zu einer Veränderung des Lenkwinkels α, der jedoch von der nicht eingezeichneten elektrischen Steuerung mittels des Servomotors 34 rasch aus- geglichen wird.
Der in Figur 1a gezeigte Rollstuhl 10 besitzt zwei lenkbare Räder, die beide gleich und wie oben beschrieben aufgebaut sind und unabhängig von der nicht eingereichten elektrischen Steuerung angesteuert werden. Bezugszeichen liste
10 Rollstuhl
12 Benutzer
14 Hinterrad
16 lenkbares Rad
18 Gestell
20 Sitz
22 Lenkwelle
24 Kugellager
26 Lenk-Riemenrad
28 Zahnriemen
30 Antriebs-Riemenrad
32 Abtriebswelle
34 Servomotor
36 Getriebe
38 Stirnseite
40 Magnet
42 Winkelsensor
R Radachse
F Fahrachse
L Rollstuhllängsachse
D Laufrichtung α Lenkwinkel
Mgtör Stör-Drehmoment
^Rutsch Durchrutsch-Drehmoment
M Maximallast-Drehmoments
Pl/be

Claims

Ansprüche
1. Rollstuhl mit
(a) mindestens einem lenkbaren Rad (16), mittels dem der Rollstuhl (10) lenkbar ist, und
(b) einem Antrieb (34) zum Verändern eines Lenkwinkels (α) zwischen einer Laufrichtung (D) des lenkbaren Rads (16) und einer Rollstuhllängsachse (L) des Rollstuhls (10), dadurch gekennzeichnet, dass (c) das lenkbare Rad (16) über eine Drehmoment begrenzende Koppeleinrichtung (26, 28, 30) mit dem Antrieb (34) verbunden ist.
2. Rollstuhl nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmoment begrenzende Koppeleinrichtung (26, 28, 30) (i) ein Lenk-Riemenrad (26), das mit dem lenkbaren Rad (16) drehfest verbunden ist,
(ii) ein Antriebs-Riemenrad (30), das mit dem Antrieb (34) drehfest verbunden ist, und
(iii) einen Riemen (28), der das Lenk-Riemenrad (26) mit dem Antriebs- Riemenrad (30) verbindet, umfasst.
3. Rollstuhl nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemen ein Zahnriemen (28) ist.
4. Rollstuhl nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein Servomotor (34) ist, der ein Getriebe (36) umfasst.
5. Rollstuhl nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Servomotor (34) ein Maximallast-Drehmoment (Mmax ) besitzt, bei dessen Überschreiten der Servomotor (34) mit einer vorgegebenen Wahrscheinlichkeit funktionsuntüchtig wird, - wobei die Drehmoment begrenzende Koppeleinrichtung (26, 28, 30) so ausgebildet ist, dass auf das lenkbare Rad (16) wirkende Drehmomente (Mstör ) unterhalb eines Durchrutsch-Drehmoments (MRutsch ) übertragbar und Drehmomente oberhalb des Durchrutsch- Drehmoments (MRutsch ) nicht übertragbar sind und - wobei das Durchrutsch-Drehmoment (MRutsch ) kleiner ist als das Maximallast-Drehmoment (Mmax ).
6. Rollstuhl nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Aufrichtrollstuhl (10) ist.
7. Rollstuhl nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei unabhängig voneinander lenkbare Räder (16) umfasst.
8. Rollstuhl nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass er eine Lenkwinkelerfassungsvorrichtung (40, 42) umfasst, die angeordnet ist zum Erfassen des Lenkwinkels (α) zwischen dem Gestell (18) des Rollstuhls (10) und der Laufrichtung (D) des lenkbaren Rads (16).
9. Rollstuhl nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass - das lenkbare Rad (16) an einer in Betriebsstellung des Rollstuhls
(10) vertikal verlaufenden Radachse (F) gelagert ist und die Lenkwinkelerfassungsvorrichtung (40, 42) einen Winkelsensor (42) umfasst, der ausgebildet ist, um ein magnetisches Feld eines Magneten (40) zu messen, wobei der Magnet (40) mit der Radachse (F) drehfest gekoppelt, insbesondere an der Radachse (F) befestigt, ist.
PCT/DE2008/001488 2007-09-19 2008-09-04 Rollstuhl WO2009036735A1 (de)

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DE102007045069.0 2007-09-19

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WO2009036735A1 true WO2009036735A1 (de) 2009-03-26

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