WO2018215110A1 - Rollstuhl mit wenigstens einem elektrischen hilfsantrieb - Google Patents

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WO2018215110A1
WO2018215110A1 PCT/EP2018/056591 EP2018056591W WO2018215110A1 WO 2018215110 A1 WO2018215110 A1 WO 2018215110A1 EP 2018056591 W EP2018056591 W EP 2018056591W WO 2018215110 A1 WO2018215110 A1 WO 2018215110A1
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WO
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wheelchair
drive
speed
auxiliary drive
wheelchair according
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/056591
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Inventor
Andreas BIEDERSTÄDT
Renato HOHMANN
Thomas Brendel
Heinrich Perk
Original Assignee
Otto Bock Mobility Solution Gmbh
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Publication date
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    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/04—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven
    • A61G5/041—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven having a specific drive-type
    • A61G5/045—Rear wheel drive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61G—TRANSPORT, PERSONAL CONVEYANCES, OR ACCOMMODATION SPECIALLY ADAPTED FOR PATIENTS OR DISABLED PERSONS; OPERATING TABLES OR CHAIRS; CHAIRS FOR DENTISTRY; FUNERAL DEVICES
    • A61G5/00—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/04—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs motor-driven
    • A61G5/048—Power-assistance activated by pushing on hand rim or on handlebar
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    • A61G5/1054—Large wheels, e.g. higher than the seat portion
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    • A61G5/00—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs
    • A61G5/10—Parts, details or accessories
    • A61G5/1089—Anti-tip devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption

Definitions

  • the invention relates to a wheelchair with a frame and at least two drive wheels which can be driven both manually by forces applied to them in successive successive startup phases and by means of an electrical auxiliary drive.
  • a wheelchair is known, for example, from WO 2013/006818.
  • the auxiliary drive is engaged when the user manually drives the drive wheels. For this purpose, the linear acceleration of the wheelchair or the angular acceleration of the drive wheels is determined. If a defined threshold for acceleration is exceeded, the system detects that a drive movement is taking place. If this threshold is undershot, the system recognizes that the user wishes to decelerate the wheelchair. Accordingly, the auxiliary drive is switched on or switched off.
  • the auxiliary drive consists of a drive wheel, which is arranged centrally under the seat of the wheelchair, so that a drive in straight drive and a rotational movement is excluded, which would have to compensate for the user.
  • the auxiliary drive can also be switched on deliberately by pressing a switch.
  • a wheelchair with auxiliary drive in which sensors are integrated in the seat, are detected by the movements of the person driving the wheelchair. In addition to the driver's position and orientation data, the position and orientation data of the wheelchair are also recorded.
  • the setpoint torque of the drive wheel is detected by the impressed forces on the grip ring. Based on the sensor information on the torque sensors between the gripping ring and the wheel or the human-machine interface and the simultaneously detected movement of the arms and / or the upper body, the sensors recognize the driver's intention to act and the muscle impedance is estimated.
  • the driver is assisted in the performance of his action, but without replacing his action or overrule. , ,
  • DE 10 2005 048 374 A1 discloses a wheelchair with an auxiliary drive, which is provided for keeping the driving speed constant.
  • a switch-on device for the auxiliary drive is provided.
  • EP 2 740 455 B1 describes a wheelchair with a sensor device for detecting the driving force manually introduced by the user. Depending on the driving force, the drive behavior of the drive motor is maintained after reaching a limit speed which corresponds to a predetermined limit speed of the wheelchair.
  • a wheelchair is described with an auxiliary drive, wherein the torque applied by the drive means not only in dependence on the initiated in the gripping rings of the drive wheels muscle of the user, but also by the detected inclination of the wheelchair in the direction of travel and thus chosen from the slope of the terrain.
  • the support provided by the drive means causes the wheelchair to travel a sufficient distance to allow the wheelchair user to grasp the gripping rings before the wheelchair comes to a standstill or even rolls back. Even when driving downhill, the muscular strength of the wheelchair user can be adequately supported so as not to allow the wheelchair to become too fast.
  • the drive device can be braked to reach a maximum speed of the wheelchair, the maximum speed can be adjusted.
  • the aforementioned wheelchairs have in common that the auxiliary drive is switched on when a limit speed is exceeded or exceeded in the drive wheels limit torque is exceeded. This recognizes that the driver needs assistance. Depending on how the limits are set, for the environment of the wheelchair user whose excessive demands more or less clearly visible, which is not necessarily desired by the wheelchair user.
  • the invention is therefore based on the object to improve the control of the auxiliary drive so that even a small power loss in manual , ,
  • Driving the drive wheels via the gripping rings by the user causes the auxiliary drive to be engaged to assist the wheelchair user as long as he needs assistance in driving the wheelchair.
  • the generic wheelchair is characterized in that for controlling the auxiliary drive, a plurality of successive time intervals between two startup phases and the speed profile of the wheelchair are evaluated as a function of time.
  • the acceleration of the wheelchair is determined and the auxiliary drive is switched on when the time intervals fall below a predetermined value and at the same time the acceleration falls below a predetermined value.
  • the limit of the time intervals may be 1.5 s and the limit value of the acceleration may be 2.5 ms -2 .
  • the requirements are essentially arbitrary and depend primarily on the constitution of the driver or his desire for propulsion support.
  • At least two time intervals are evaluated in an evaluation interval.
  • the speed at which the auxiliary drive is switched on is freely configurable and in particular the last measured speed is to be used. Due to the sharp increase in the ratio of speed change to time interval, the last measured speed can not be reached immediately. However, the force to be applied manually by the user is significantly lower, resulting in weak fluctuations in longer roll phases.
  • the speed, which was measured (reached) during a maximum of a thrust phase in the evaluation interval is not exceeded when the auxiliary drive is connected.
  • the speed of the wheelchair is kept constant by means of the control of the speed of the auxiliary drive. , ,
  • the function of a holding brake can be taken over by the auxiliary drive when the speed profile of each of the drive wheels is detected, and then, if all drive wheels below a predetermined speed to a stop, the auxiliary drive is switched so that the wheelchair at a standstill for a predetermined time interval remains. This time interval can be a few seconds long or take so long until this braking function is switched off.
  • an inclination sensor is preferably provided.
  • the auxiliary drive preferably consists of two each having an output shaft having, combined into one unit electric motors and each output shaft is connected at its free end to a drive axle or a wheel hub of each drive wheel.
  • the acceleration of the wheelchair is determined by measuring the rotational speed of at least one of the electric motors permanently connected to the drive axles or the wheel hubs.
  • Figure 1 the perspective view of a wheelchair
  • Figure 2 the arrangement of a first auxiliary drive between the drive wheels in a perspective exploded view
  • Figure 3 an exploded perspective view of the auxiliary drive
  • Figure 4 - a perspective view of an inserted into the wheelchair frame auxiliary drive
  • FIG. 5 shows a first speed-time diagram
  • Figure 6 - a second speed-time diagram.
  • the wheelchair consists essentially of the frame 3, on which the seat 5, the footrest 6 and the drive wheels 1, 2 and the steering wheels 7, 8 are mounted. Between the drive wheels 1, 2 of the auxiliary drive 4 is arranged, which consists of at least one electric motor 10, 20.
  • the accumulators for supplying energy to the electric motor or motors 10, 20 are provided at a suitable location in the frame 3. Outside, each of the drive wheels 1, 2 is provided with a gripping ring 1 .1 or 2.1, via which the wheelchair user introduces the driving forces to the drive wheels 1, 2.
  • a separate electric motor 10, 20 is provided for each drive wheel 1, 2, .
  • the control for the motors 10, 20 and the sensors required for this purpose can be integrated in the motor housing.
  • the electric motors 10, 20 are integrated into the axle tube 4.1 and not visible from the outside.
  • this embodiment also has the advantage that particularly small electric motors are used, resulting in weight reduction.
  • the output shafts 10.1, 20.1 are provided with an outer toothing 10.2, 20.2, which engages in an internal toothing 9.1 of the wheel hub 9.
  • the drive motors 10, 20 are permanently connected to the drive wheels 1, 2 and also run with when the auxiliary drive 4 is not switched on.
  • sensors, a controller, also not shown, the speed of the electric motors 10, 20 at any time determine what is necessary to switch on the auxiliary request 4 at the appropriate time, which is still to be explained.
  • the auxiliary drive 4 shown in Figure 4 with the two electric motors 10, 20 has a handle 30 and can be used if necessary in the wheelchair frame 3.
  • the control of the motors 10, 20 may be integrated in the housing.
  • To facilitate the onset of the auxiliary drive 4 are provided on the frame 3 upwardly open forks 3.1.
  • the provided on the axle tubes 4.1 coupling means 4.2 for connection to the frame 3 is formed as a partial circumferential projection having two lateral contact surfaces, which interact with contact surfaces 3.2 of the forks 3.1.
  • About the output shafts 10.1, 20.1 of the auxiliary drive 4 with the drive axle 1 a and the hub 9 of each drive wheel 1 .2 is connected.
  • This auxiliary drive 4 is described in detail in German Patent Application 10 2016 1 18 032.
  • Figures 5, 6 show a speed-time diagram in which the speed v of the wheelchair in km / h over the time (t) in seconds is plotted.
  • the wave-shaped curve results from the successive startup phases Si, Si + i, ... in which the wheelchair user manually acts on the handrims 1 .1, 2.1 and drives the wheelchair in batches.
  • the speed of the electric motors 10, 20 permanently connected to the drive wheels 1, 2 or their output shafts 10.1, 20.1 is determined.
  • the acceleration of the wheelchair (-) - - is determined in several startup phases S.
  • the time intervals Ti between two startup phases Si, S are determined.
  • the first time interval Ti between the first startup phase Si and the second startup phase S2 is greater than the time interval T2 between the second startup phase S2 and the third startup phase S3.
  • Ti is about 1, 35 s and T2 about 1, 0 s. If the time intervals T, a predetermined value x below, for example, less than 1 s and the acceleration of the
  • Wheelchair (-) falls below a predetermined value ⁇ , for example 2.5 ms -2 , the auxiliary drive 4 is switched on. This can be seen in the diagrams because the curve flattens. Characterized that the acceleration of the wheelchair e rm 'tte' t 'st>' st the switching on of the auxiliary drive 4 regardless of the Ge ⁇
  • the maximum speed v ma x, with which the auxiliary drive 4 is switched on, corresponds to the maximum speed v, which was determined during a start-up phase S.
  • the evaluation intervals amount to at least two startup phases Si, S 1 +1. It is also possible to evaluate three or more startup phases. From the curve in the diagram of Figure 5 it can be seen that the auxiliary drive 4 engages only supportive, so the wheelchair user continues to apply on the gripping rings 1 .1, 2.1 driving force.
  • the auxiliary drive 4 can also take over the function of a holding brake.
  • a tilt sensor 15 is arranged on the wheelchair, which is connected to the control of the auxiliary drive 4 and is detected by the, whether the wheelchair copes with a slope or a gradient or is on a level track. Also, the tilt sensor 15 could be integrated into the housing of the motors 10, 20.
  • the speed profile of each of the drive wheels 1, 2 is about the speed , , the motors 10, 20 determined. In FIGS. 5, 6 it can be seen that two curves are superimposed. Since the wheelchair is driving straight ahead, these curves are very close to each other.
  • the speed of the drive motors 10, 20 corresponds to the speed of the two drive wheels 1, 2.
  • the auxiliary drive 4 is switched so that the wheelchair for a predetermined time interval Z remains at a standstill or until the auxiliary drive 4 is turned off manually.
  • the time interval Z can continue until the wheelchair user again introduces driving forces into the grip rings 1 .1, 2.1.
  • the controller detects whether the wheelchair is going uphill or downhill and thus the direction of rotation of the drive motors 10, 20 is controlled accordingly.
  • the drive motors 10, 20 are driven in the direction of travel, when driving downhill against the direction of travel.

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Abstract

Ein Rollstuhl mit einem Rahmen und wenigstens zwei Antriebsrädern die sowohl manuell durch auf sie in nacheinander abfolgenden Anschubphasen eingeleitete Kräfte als auch mittels wenigstens eines elektrischen Hilfsantriebes antreibbar sind, zeichnet sich dadurch aus, das zur Steuerung des Hilfsantriebes eine Mehrzahl aufeinanderfolgender Zeitabstände zwischen zwei Anschubphasen und der Geschwindigkeitsverlauf des Rollstuhls als Funktion der Zeit ausgewertet werden.

Description

Rollstuhl mit wenigstens einem elektrischen Hilfsantrieb
Die Erfindung betrifft einen Rollstuhl mit einem Rahmen und wenigstens zwei Antriebsrädern, die sowohl manuell durch auf sie in nacheinander abfolgenden An- schubphasen eingeleitete Kräfte als auch mittels eines elektrischen Hilfsantriebes antreibbar sind.
Ein solcher Rollstuhl ist beispielsweise aus der WO 2013/006818 bekannt. Der Hilfsantrieb wird zugeschaltet, wenn der Benutzer die Antriebsräder manuell antreibt. Hierzu wird die lineare Beschleunigung des Rollstuhls oder die Winkelbeschleunigung der Antriebsräder ermittelt. Wird ein definierter Schwellwert für die Beschleunigung überschritten, erkennt das System, dass eine Antriebsbewegung erfolgt. Wird dieser Schwellwert unterschritten erkennt das System, dass der Benutzer den Rollstuhl abbremsen möchte. Entsprechend wird der Hilfsantrieb zugeschaltet bzw. abgeschaltet. Der Hilfsantrieb besteht aus einem Antriebsrad, das mittig unter dem Sitz des Rollstuhls angeordnet ist, sodass ein Antrieb in geradeaus Fahrt erfolgt und eine Drehbewegung ausgeschlossen wird, die der Benutzer ausgleichen müsste. Der Hilfsantrieb kann auch bewusst durch Betätigen eines Schalters zugeschaltet werden.
Aus der DE 10 2014 103 907 A1 ist ein Rollstuhl mit Hilfsantrieb bekannt, bei dem im Sitz Sensoren integriert sind, über die Bewegungen der den Rollstuhl fahrenden Person erkannt werden. Neben den Positions- und Orientierungsdaten des Fahrers werden auch Positions- und Orientierungsdaten des Rollstuhls erfasst. Das Soll-Drehmoment des Antriebsrades wird durch die eingeprägten Kräfte am Greifring erkannt. Aufgrund der Sensorinformationen an den Drehmoment-Sensoren zwischen Greifring und Rad bzw. der Mensch-Maschine-Schnittstelle und der zeitgleich erfassten Bewegung der Arme und/oder des Oberkörpers werden erkennt die Sensorik den Handlungswunsch des Fahrers und es wird die Muskelimpedanz geschätzt. Durch entsprechende Ansteuerung des Hilfsantriebes wird der Fahrer bei der Ausübung seiner Handlung unterstützt, ohne jedoch seine Handlungswirkung zu ersetzen oder zu überstimmen. . .
Die DE 10 2005 048 374 A1 offenbart einen Rollstuhl mit einem Hilfsantrieb, der zur Konstanthaltung der Fahrgeschwindigkeit vorgesehen ist. Hierzu ist eine Einschaltvorrichtung für den Hilfsantrieb vorgesehen.
Die EP 2 740 455 B1 beschreibt einen Rollstuhl mit einer Sensoreinrichtung zur Erfassung der vom Benutzer manuell eingeleiteten Antriebskraft. In Abhängigkeit der Antriebskraft wird das Antriebverhalten des Antriebmotors nach Erreichen einer Grenzdrehzahl, die einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit des Rollstuhls entspricht, gehalten.
In der DE 10 2012 103 136 B4 wird ein Rollstuhl mit einem Hilfsantrieb beschrieben, bei dem das von den Antriebseinrichtungen aufgebrachte Drehmoment nicht nur in Abhängigkeit von der in die Greifringe der Antriebsräder eingeleiteten Muskelkraft des Benutzers, sondern auch von der detektierten Neigung des Rollstuhls in Fahrtrichtung und damit von der Steigung des Geländes gewählt wird. Durch diese Ausgestaltung lassen sich Bergfahrten durch den Rollstuhl fahrbar ohne erhöhten Muskeleinsatz bewältigen. Die Unterstützung durch die Antriebseinrichtungen bewirkt, dass der Rollstuhl eine ausreichende Wegstrecke zurücklegt, um dem Rollstuhlfahrer ein Umgreifen an den Greifringen zu ermöglichen, bevor der Rollstuhl zum Stillstand kommt oder gar zurückrollt. Auch bei Bergabfahrten kann die Muskelkraft des Rollstuhlfahrers ausreichend unterstützt werden, um den Rollstuhl nicht zu schnell werden zulassen. Über die Steuereinrichtung kann die Antriebseinrichtung bis zum Erreichen einer Höchstgeschwindigkeit des Rollstuhls abgebremst werden, wobei die Höchstgeschwindigkeit einstellbar sein kann.
Den vorgenannten Rollstühlen gemeinsam ist, dass der Hilfsantrieb zugeschaltet wird, wenn eine Grenzgeschwindigkeit unterschritten oder ein in die Antriebsräder eingeleitetes Grenzmoment überschritten wird. Damit wird erkannt, dass der Fahrer Unterstützung benötigt. Je nachdem wie die Grenzwerte festgelegt sind, ist für die Umwelt des Rollstuhlfahrers dessen Überforderung mehr oder weniger deutlich erkennbar, was nicht unbedingt vom Rollstuhlfahrer gewünscht ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Steuerung des Hilfsantriebes so zu verbessern, dass schon ein geringer Leistungsabfall beim manuellen . .
Antreiben der Antriebsräder über die Greifringe durch den Benutzer dazu führt, dass der Hilfsantrieb zugeschaltet wird, um den Rollstuhlfahrer zu unterstützen, so lange er beim Antrieb des Rollstuhls Unterstützung benötigt.
Zur Problemlösung zeichnet sich der gattungsgemäße Rollstuhl dadurch aus, dass zur Steuerung des Hilfsantriebes eine Mehrzahl aufeinanderfolgender Zeitabstände zwischen zwei Anschubphasen und der Geschwindigkeitsverlauf des Rollstuhls als Funktion der Zeit ausgewertet werden.
Durch diese Ausgestaltung wird es dann möglich, dass während der Anschubphasen die Beschleunigung des Rollstuhls ermittelt wird und der Hilfsantrieb zugeschaltet wird, wenn die Zeitabständen einen vorgegebenen Wert unterschreiten und gleichzeitig die Beschleunigung einen vorgegebenen Wert unterschreitet. Der Grenzwert der Zeitabstände kann beispielsweise 1 ,5 s und der Grenzwert der Beschleunigung beispielsweise 2,5 ms-2 sein. Die Vorgaben sind im Grunde genommen beliebig und hängen in erster Linie von der Konstitution des Fahrers bzw. dessen Wunsch nach Antriebsunterstützung ab.
Vorzugsweise werden in einem Auswerteintervall mindestens zwei Zeitabstände ausgewertet. Insbesondere vorzugsweise drei, wobei die Geschwindigkeit, mit der der Hilfsantrieb zugeschaltet wird, frei konfigurierbar ist und insbesondere die zuletzt gemessene Geschwindigkeit verwendet werden soll. Dabei ist aufgrund des starken Anstiegs des Verhältnisses von Geschwindigkeitsänderung zu Zeitintervall die zuletzt gemessene Geschwindigkeit nicht sofort erreichbar. Die manuell aufzubringende Kraft durch den Benutzer ist jedoch deutlich geringer, woraus schwache Schwankungen bei längeren Rollphasen resultieren.
Vorzugsweise wird die Geschwindigkeit, die maximal während einer An- schubphase im Auswerteintervall gemessen (erreicht) wurde, bei der Zuschaltung des Hilfsantriebes nicht überschritten.
Vorzugsweise wird die Geschwindigkeit des Rollstuhls mittels der Steuerung der Geschwindigkeit des Hilfsantriebes konstant gehalten. . .
An Gefälle- und Steigungsstrecken kann vom Hilfsantrieb die Funktion einer Haltebremse übernommen werden, wenn der Geschwindigkeitsverlauf jedes der Antriebsräder detektiert wird, und dann, wenn alle Antriebsräder eine vorgegebene Geschwindigkeit bis zum Stillstand unterschreiten, der Hilfsantrieb so zugeschaltet wird, dass der Rollstuhl im Stillstand für ein vorgegebenes Zeitintervall verharrt. Dieses Zeitintervall kann wenige Sekunden lang sein oder auch so lange dauern, bis diese Bremsfunktion abgeschaltet wird. Die Geschwindigkeit kann beispielsweise Vmin = 1 km/h sein. Stillstand des Rollstuhls kann bereits dann detektiert werden, wenn die Geschwindigkeit (noch) nicht exakt 0 km/h ist, sondern im Bereich von Messungenauigkeiten und/oder Toleranzen davon abweicht.
Zur Erkennung von Steigungs- bzw. Gefällstrecken ist vorzugsweise ein Neigungssensor vorgesehen.
Der Hilfsantrieb besteht vorzugsweise aus zwei je eine Ausgangswelle aufweisende, zu einer Einheit zusammengefasste Elektromotoren und jede Ausgangswelle ist an ihrem freien Ende mit einer Antriebsachse bzw. einer Radnabe je eines Antriebsrades verbunden.
Vorzugsweise wird die Beschleunigung des Rollstuhls ermittelt, in dem die Drehzahl mindestens eines der permanent mit den Antriebsachsen bzw. den Radnaben verbundenen Elektromotoren gemessen.
. .
Mit Hilfe einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachfolgend näher beschrieben werden:
Es zeigen
Figur 1 - die perspektivische Darstellung eines Rollstuhls;
Figur 2 - die Anordnung eines ersten Hilfsantriebes zwischen den Antriebsrädern in perspektivischer Explosionsdarstellung;
Figur 3 - eine perspektivische Explosionsdarstellung des Hilfsantriebes;
Figur 4 - eine perspektivische Darstellung eines in den Rollstuhlrahmen eingesetzten Hilfsantriebes;
Figur 5 ein erstes Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm;
Figur 6 - ein zweites Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm.
Der Rollstuhl besteht im Wesentlichen aus dem Rahmen 3, an dem der Sitz 5, die Fußstütze 6 und die Antriebsräder 1 , 2 sowie die Lenkräder 7, 8 angebracht sind. Zwischen den Antriebsrädern 1 , 2 ist der Hilfsantrieb 4 angeordnet, der aus mindestens einem Elektromotor 10, 20 besteht. Die Akkumulatoren zur Energieversorgung des bzw. der Elektromotoren 10, 20 sind an geeigneter Stelle im Rahmen 3 vorgesehen. Außen ist jedes der Antriebsräder 1 , 2 mit einem Greifring 1 .1 bzw. 2.1 versehen, über den der Rollstuhlfahrer die Antriebskräfte auf die Antriebsräder 1 , 2 einleitet. Für jedes Antriebsrad 1 , 2 ist ein eigener Elektromotor 10, 20 vorgesehen. Die Steuerung für die Motoren 10, 20 und die dafür benötigte Sensorik kann in dem Motorengehäuse integriert sein.
Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Antriebseinheit sind die Elektromotoren 10, 20 in das Achsrohr 4.1 integriert und von außen nicht sichtbar. Dies hat den Vorteil, dass der Hilfsantrieb 4 für Dritte nicht sofort sichtbar ist und somit auch - - nicht ohne weiteres erkennbar ist, dass der Hilfsantrieb 4 zur Unterstützung zugeschaltet ist. Darüber hinaus hat diese Ausgestaltung auch den Vorteil, dass besonders kleine Elektromotoren Verwendung finden, was zur Gewichtsreduzierung führt.
Die Abtriebswellen 10.1 , 20.1 sind mit einer Außenverzahnung 10.2, 20.2 versehen, die in eine Innenverzahnung 9.1 der Radnabe 9 eingreift. Dadurch sind die Antriebsmotoren 10, 20 permanent mit den Antriebsrädern 1 , 2 verbunden und laufen auch dann mit, wenn der Hilfsantrieb 4 nicht zugeschaltet ist. Über nicht dargestellte Sensoren kann eine ebenfalls nicht dargestellte Steuerung die Drehzahl der Elektromotoren 10, 20 jederzeit ermitteln, was notwendig ist, um den Hilfsantrag 4 zur geeigneten Zeit zuzuschalten, was noch zu erläutern ist.
Der in Figur 4 dargestellte Hilfsantrieb 4 mit den beiden Elektromotoren 10, 20 weist einen Handgriff 30 auf und kann bei Bedarf in den Rollstuhlrahmen 3 eingesetzt werden. Die Steuerung der Motoren 10, 20 kann in deren Gehäuse integriert sein. Um das Einsetzen des Hilfsantriebes 4 zu erleichtern sind am Rahmen 3 nach oben offene Gabeln 3.1 vorgesehen. Das an den Achsrohren 4.1 vorgesehene Kopplungsmittel 4.2 zur Verbindung mit dem Rahmen 3 ist als teilweise umlaufender Vorsprung ausgebildet, der zwei seitliche Anlageflächen aufweist, die mit Anlageflächen 3.2 der Gabeln 3.1 zusammenwirken. Über die Ausgangswellen 10.1 , 20.1 wird der Hilfsantrieb 4 mit der Antriebsachse 1 a bzw. den Radnaben 9 jedes Antriebsrades 1 .2 verbunden. Dieser Hilfsantrieb 4 ist in der deutschen Patentanmeldung 10 2016 1 18 032 ausführlich beschrieben.
Anhand der Figuren 5 und 6 soll nachfolgend erläutert werden, wie das Zuschalten des Hilfsantriebes 4 erfolgt. Die Figuren 5, 6 zeigen ein Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm, in dem die Geschwindigkeit v des Rollstuhls in km/h über der Zeit (t) in Sekunden aufgetragen ist. Der wellenförmige Kurvenverlauf resultiert aus den aufeinanderfolgenden Anschubphasen Si, Si+i , ... in denen der Rollstuhlfahrer manuell auf die Greifringe 1 .1 , 2.1 einwirkt und den Rollstuhl schubweise antreibt. Zur Ermittlung der Geschwindigkeit v des Rollstuhls wird die Geschwindigkeit der permanent mit den Antriebsrädern 1 , 2 verbundenen Elektromotoren 10, 20 bzw. de- ren Abtriebswellen 10.1 , 20.1 ermittelt. Die Beschleunigung des Rollstuhles (— ) - - wird in mehreren Anschubphasen S, ermittelt. Gleichzeitig werden die Zeitabstände Ti zwischen zwei Anschubphasen Si, S ermittelt. In den Figuren 5 und 6 ist erkennbar, dass der erste Zeitabstand Ti zwischen der ersten Anschubphase Si und der zweiten Anschubphase S2 größer ist als der Zeitabstand T2 zwischen der zweiten Anschubphase S2 und der dritten Anschubphase S3. Ti beträgt etwa 1 ,35 s und T2 etwa 1 ,0 s. Wenn die Zeitabstände T, einen vorgegebenen Wert x unterschreiten, beispielsweise kleiner als 1 s werden und die Beschleunigung des
Rollstuhls (— ) einen vorgegebenen Wert γ unterschreitet, beispielsweise 2,5 ms-2, wird der Hilfsantrieb 4 zugeschaltet. Dies ist in den Diagrammen daran zu erkendass die Kurve abflacht. Dadurch dass die Beschleunigung des Rollstuhles erm'tte't 'st> 'st das Zuschalten des Hilfsantriebes 4 unabhängig von der Ge¬
Figure imgf000009_0001
schwindigkeit v des Rollstuhls. Die maximale Geschwindigkeit vmax, mit der der Hilfsantrieb 4 zugeschaltet wird, entspricht der maximalen Geschwindigkeit v, die während einer Anschubphase S, ermittelt wurde. Die Auswerteintervalle betragen mindestens zwei Anschubphasen Si, S1+1. Es können auch drei oder mehr Anschubphasen ausgewertet werden. Aus dem Kurvenverlauf im Diagramm gemäß Figur 5 ist ersichtlich, dass der Hilfsantrieb 4 nur unterstützend eingreift, der Rollstuhlfahrer also weiterhin über die Greifringe 1 .1 , 2.1 Antriebskraft aufbringt. Der flache Kurvenverlauf im Diagramm nach Figur 6 nach der Zeit t = 5 s lässt erkennen, dass keine manuellen Antriebskräfte mehr eingeleitet werden, sondern der Hilfsantrieb 4 allein den Rollstuhl antreibt, wobei die Geschwindigkeit vmax von circa 5 km/h der Geschwindigkeit V3 entspricht, die der Rollstuhl am Ende der dritten Anschwungphase S3 erreicht hat. Es ist auch möglich, dass der Rollstuhlfahrer den Hilfsantrieb 4 manuell zuschaltet. In diesem Fall entspricht die Geschwindigkeit V2 des Hilfsantriebs 4 dann der zuletzt gemessenen Geschwindigkeit v des Rollstuhls (der Antriebsräder 1 , 2).
Der Hilfsantrieb 4 kann auch die Funktion einer Haltebremse übernehmen. Hierzu ist am Rollstuhl ein Neigungssensor 15 angeordnet, der mit der Steuerung des Hilfsantriebes 4 verbunden ist und über den erkannt wird, ob der Rollstuhl eine Steigung oder ein Gefälle bewältigt oder sich auf ebener Strecke befindet. Auch der Neigungssensor 15 könnte in die Gehäuse der Motoren 10, 20 integriert sein. Der Geschwindigkeitsverlauf jedes der Antriebsräder 1 , 2 wird über die Drehzahl . . der Motoren 10, 20 ermittelt. In Figur 5, 6 ist ersichtlich, dass zwei Kurven überlagert werden. Da der Rollstuhl in Geradeausfahrt ist, liegen diese Kurven ganz dicht beieinander. Die Geschwindigkeit der Antriebsmotoren 10, 20 entspricht der Geschwindigkeit der beiden Antriebsräder 1 , 2. Wenn beide Antriebsräder 1 , 2 eine vorgegebene Geschwindigkeit (beispielsweise vmin = 1 km/h oder vmin = 0,75 km/h) bis zum Stilstand unterschreiten, wird der Hilfsantrieb 4 so zugeschaltet, dass der Rollstuhl für ein vorgegebenes Zeitintervall Z im Stillstand verharrt oder so lange, bis der Hilfsantrieb 4 manuell ausgeschaltet wird. Das Zeitintervall Z kann solange andauern, bis der Rollstuhlfahrer wieder Antriebskräfte in die Greifringe 1 .1 , 2.1 einleitet. Über den Neigungssensor 15 erkennt die Steuerung ob der Rollstuhl bergan oder bergab fährt und damit wird die Drehrichtung der Antriebsmotoren 10, 20 entsprechend gesteuert. Bei Steigungsfahrt und Stillstand des Rollstuhls werden die Antriebsmotoren 10, 20 in Fahrtrichtung angetrieben, bei Bergabfahrt entgegen der Fahrtrichtung.
. .
Bezugszeichenliste
1 Antriebsrad
1 .1 Greifring
1 a Antriebsachse
2 Antriebsrad
2.1 Greifring
3 Rahmen
3.1 Gabel
3.2 Anlauffläche
4 Hilfsantrieb
4.1 Achsrohr
5 Sitz
6 Fußstütze
7 Lenkrad
8 Lenkrad
9 Radnabe
9.1 Innenverzahnung
10 Antriebsmotor
10.1 Ausgangswelle
10.2 Außenverzahnung
15 Neigungssensor
20 Antriebsmotor
20.1 Ausgangswelle
20.2 Außenverzahnung
30 Handgriff - - t Zeit
Ti Zeitabstand
51 Anschubphase
52 Anschubphase
Si Anschubphase
Si+i Anschubphase
v Geschwindigkeit
V2 Geschwindigkeit
Vmax Geschwindigkeit
Vmin Geschwindigkeit
Z Zeitintervall
— ) Beschleunigung

Claims

Patentansprüche
1 . Rollstuhl mit einem Rahmen (3) und wenigstens zwei Antriebsrädern (1 , 2), die sowohl manuell durch auf sie in nacheinander abfolgenden Anschubpha- sen (S) eingeleitete Kräfte als auch mittels wenigstens eines elektrischen Hilfsantriebes (4) antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Hilfsantriebes (4) eine Mehrzahl aufeinanderfolgender Zeitabstände (Ti) zwischen zwei Anschubphasen
Figure imgf000013_0001
S ) und der Geschwindigkeitsverlauf des Rollstuhls als Funktion der Zeit ausgewertet werden.
2. Rollstuhl nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass während der Anschubphasen (Si, Si+i) die Beschleunigung des Rollstuhls ermittelt
Figure imgf000013_0002
wird und der Hilfsantrieb (4) zugeschaltet wird, wenn die Zeitabstände (T,) einen vorgegebenen Wert x unterschreiten und gleichzeitig die Beschleunigung einen vorgegebenen Wert y unterschreitet.
Figure imgf000013_0003
Rollstuhl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Auswerteintervall mindestens zwei, vorzugsweise drei aufeinanderfolgende Zeitabstände (T,) zwischen zwei Anschubphasen ausgewertet werden.
Rollstuhl nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geschwindigkeit (V2) mit der der Hilfsantrieb (4) zugeschaltet wird, frei konfigu- rierbar ist.
5. Rollstuhl nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit (V2), mit der der Hilfsantrieb (4) zugeschaltet wird, die im Auswerteintervall maximal erreichten Geschwindigkeit (vmax) nicht überschreitet.
6. Rollstuhl nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit (vCOnst) des Rollstuhls mittels der Steuerung der Geschwindigkeit (V2) des Hilfsantriebs (4) konstant gehalten wird.
7. Rollstuhl nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an Gelände-Steigungs-/Gefällstrecken vom Hilfsantrieb (4) die Funktion einer Haltebremse übernehmbar ist, in dem der Geschwindigkeitsverlauf jedes der Antriebsräder (1 , 2) detektiert wird und dann, wenn alle Antriebsräder (1 , 2) eine vorgegebene Geschwindigkeit (vmin) bis zum Stillstand unterschreiten, der Hilfsantrieb (4) so zugeschaltet wird, dass der Rollstuhl im Stillstand für ein Zeitintervall z verharrt.
8. Rollstuhl nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung von Steigungs- oder Gefällstrecken ein Neigungssensor (5) vorgesehen ist.
9. Rollstuhl nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsantrieb (4) aus zwei je eine Ausgangswelle (1 1 , 21 ) aufweisende, zu einer Einheit zusammengefasste Elektromotoren (10, 20) besteht und jede Ausgangswelle (10.1 , 20.1 ) an ihrem freien Ende mit einer Antriebsachse (1 a) bzw. der Radnabe (9) je eines Antriebsrades (1 , 2) verbunden ist.
10. Rollstuhl nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Beschleunigung (— ) des Rollstuhls die Drehzahl mindestens eines der permanent mit den Antriebsachsen (1 a) bzw. Radnaben (9) verbundenen Elektromotors (10, 20) gemessen wird.
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