DE102013113902A1

DE102013113902A1 - Verfahren zum Betreiben eines Rollstuhls oder Krankenfahrstuhls und Antriebseinheit für einen Rollstuhl oder Krankenfahrstuhl

Info

Publication number: DE102013113902A1
Application number: DE102013113902.7A
Authority: DE
Inventors: Armin Schmid
Original assignee: AMT SCHMID & CO KG GmbH; AMT SCHMID & COKG GmbH
Current assignee: AMT SCHMID & CO KG GmbH; AMT SCHMID & COKG GmbH
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2015-06-18

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Rollstuhls oder Krankenfahrstuhls mit einem Getriebe (7.2), wobei das Getriebe (7.2) eine Abtriebswelle (4), eine Antriebswelle (3), einen ersten Gang, zumindest einen zweiten Gang und einen Neutralgang aufweist, soll durch die Schritte – die Abtriebswelle (3) wird durch den Rechner (12) zum Stehen gebracht – Die Abtriebswelle (4) wird mittels einer Bremseinrichtung (6) gehalten – Der Neutralgang wird aus dem ersten oder zweiten Gang kommend eingelegt – Der zweite oder erste Gang wird aus dem Neutralgang kommend eingelegt gekennzeichnet sein.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
STAND DER TECHNIK
Elektrisch betriebene Fahrzeuge, insbesondere elektrisch betriebene Rollstühle, Krankenfahrstühle und Kettenfahrzeuge sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Eine Antriebseinheit umfasst hierbei zumindest einen Motor und ein Getriebe. Mit einem Antrieb, beispielsweise mit einem Elektroantrieb ausgestattete Rollstühle und Kettenfahrzeuge verfügen über seitlich angebrachte Räder, die im Falle von Kettenfahrzeugen von eine Kette umschlossen werden. Zumindest eines der Räder auf jeder Seite wird hierbei von einer Antriebseinheit angetrieben. In der Regel sind drei Bewegungszustände der angetriebenen Räder vorgesehen, sie stehen entweder still oder führen eine umlaufende Bewegung aus, wobei zwei Umlaufrichtungen möglich sind. Ein Geradeaus-Fahren des Rollstuhls bzw. Kettenfahrzeugs oder dergleichen erfolgt, indem die angetriebenen Räder auf beiden Seiten synchron bewegt werden. In der Regel wird ein Rollstuhl, Kettenfahrzeug oder dergleichen gelenkt, indem zumindest ein angetriebenes Rad sich asynchron in Bezug auf zumindest ein auf der anderen Seite angebrachtes angetriebenes Rad bewegt. Eine asynchrone Bewegung, beispielsweise ein Stillstand oder ein Unterschied bezüglich einer Umlaufgeschwindigkeit oder einer Umlaufrichtung zumindest eines angetriebenen Rades im Vergleich zu zumindest einem angetriebenen Rad auf der gegenüberliegenden Seite des Fahrzeugs führt dazu, dass das Fahrzeug sich auf einer Kreisbahn bewegt. Somit wird das Fahrzeug gelenkt.
Es ist bekannt, elektrisch betriebene Rollstühle mittels einer im Wesentlichen zwischen den Rädern befindlichen Antriebseinheit oder mittels eines Radnabenantriebs zu betreiben. Unabhängig von der Art der Antriebseinheit besteht der Wunsch, mit einem Rollstuhl sowohl eine Strasse oder einen Weg mit Gefälle als auch ein ebenes Gelände befahren zu können. Im Falle einer Bergauf-Fahrt muss ein hohes Drehmoment auf die Antriebswelle übertragen werden. Um eine Bergauf-Fahrt zu ermöglichen wird ein Getriebe mit einer solchen Übersetzung verwendet, dass zwar ein ausreichend grosses Drehmoment aufgebracht wird, der Rollstuhl sich im ebenen Gelände aber mit für einen Benutzer oft unzufriedenstellend langsamer Geschwindigkeit fortbewegt. Im Falle einer Fahrt im ebenen Gelände wird hingegen ein Getriebe verwendet, welches ein Fortbewegen mit einer für einen Benutzer als ausreichend empfundenen Geschwindigkeit ermöglicht, jedoch für eine Bergauf-Fahrt kein ausreichend grosses Drehmoment auf die Antriebswelle zu übertragen vermag.
Bekannterweise wird diesem Nachteil abgeholfen, indem Rollstühle mit austauschbarem Getriebe angeboten werden. Ein Benutzer oder eine Hilfsperson kann je nach Anforderung somit ein für eine Bergauf-Fahrt geeignetes Getriebe gegen ein für eine Fahrt im ebenen Gelände geeignetes Getriebe austauschen. Nachteilig hieran ist jedoch, dass der Austausch des Getriebes, insbesondere für üblicherweise in ihrer Mobilität eingeschränkte Benutzer von Rollstühlen nur mit grossen Mühen möglich ist.
Angesichts der hohen Sicherheitsanforderungen an einen Rollstuhl einerseits und der Anforderung, der Rollstuhl müsse möglichst einfach handhabbar, beispielsweise einfach in ein Kraftfahrzeug einzuladen bzw. von einer Hilfsperson händisch zu bewegen sein und dürfe daher auch kein zu grosses Gewicht aufweisen, ist die Übertragung anderer bekannter Antriebe für Fahrzeuge nicht ohne Weiteres möglich.
AUFGABE
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere soll eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug bereitgestellt werden, die einerseits möglichst sicher ist und die andererseits ein Bergauf-Fahren und ebenso ein Fahren bei relativ hoher Geschwindigkeit in im Wesentlichen ebenem Gelände ermöglicht. Weiterhin soll die Antriebseinheit falls ein elektrischer Versorger ausfällt, ein manuelles Bewegen des Fahrzeugs gestatten.
LÖSUNG DER AUFGABE
Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäss wird ein Rollstuhl oder Krankenfahrstuhl mit einem Getriebe aufweisend eine Abtriebswelle, eine Antriebswelle, einen ersten Gang, zumindest einen zweiten Gang und einen Neutralgang betrieben durch die Schritte

– Zum Stehen bringen der Antriebswelle durch einen Rechner
– Halten der Abtriebswelle mittels einer Bremseinrichtung
– Einlegen des Neutralgangs aus dem ersten oder zweiten Gang kommend
– Einlegen des zweiten oder des ersten Gangs aus dem Neutralgang kommend.

Das schaltbare Getriebe weist einen ersten und zumindest einen zweiten Gang auf. Vorzugsweise ist hierbei die Übersetzung zwischen An- und Abtriebswelle bei eingelegtem ersten Gang derart gewählt, dass sich beispielsweise der erste Gang für ein Bergauf-Fahren und der zweite Gang für ein Fahren in im Wesentlichen ebenem Gelände eignet. Es ist durchaus denkbar, dass beispielsweise für verschiedene Gefälle bzw. Neigungswinkel eines zu befahrenden Geländes weitere Gänge vorgesehen sind.
Vorzugsweise weist ein Rollstuhl oder Krankenfahrstuhl vier Räder auf, von denen zwei angetrieben sind. Den angetriebenen Rädern ist jeweils eine Abtriebswelle zugeordnet. Vorzugsweise stehen die zwei Abtriebswellen über ein Getriebe mit einer Antriebswelle in Wirkverbindung.
Einem bevorzugten Ausführungsbeispiel folgend wird die Antriebswelle von einem Antrieb betrieben. Dieser Antrieb ist vorzugsweise ein elektrischer Antrieb, beispielsweise ein Elektromotor. Es kann jedoch auch an einen manuellen Antrieb gedacht sein, der beispielsweise von einem Benutzer händisch betätigt wird. Weiterhin kommen auch andere Arten von Motoren als Antrieb in Frage. Ferner kann an Einrichtungen ähnlich dem Antrieb eines Fahrrads oder eines Handbikes gedacht sein, bei welchem Muskelkraft eines Benutzers zur Betätigung zum Einsatz kommt. Einem bevorzugten Ausführungsbeispiel folgend ist der Rechner derart installiert, als dass er auch zwei Getriebe und zwei Antriebe mit jeweiliger eigener Abtriebswelle kontrolliert und/oder steuert. Dabei kann der Rechner auch durch das individuelle Ansteuern eines Antriebsstrangs beispielsweise Lenkbewegungen aufeinander abstimmen, wobei er hier lediglich die Lenkbefehle ausführt. Derartige Lenkbefehle erzeugt beispielsweise ein Benutzer mit Hilfe einer dafür vorgesehenen Eingabeeinrichtung. Beispielsweise kann ein mit vier Rädern ausgestatteter Rollstuhl oder Krankenfahrstuhl zwei angetriebene Räder aufweisen. Lenkbefehle werden hierbei in Lenkbewegungen umgesetzt, indem die Räder asynchron drehen. Ein asynchrones Drehen umfasst hierbei sowohl unterschiedliche Umlaufgeschwindigkeiten der beiden Räder als auch Drehbewegung eines der Räder bei gleichzeitigem Stillstand des anderen Rades bis hin zu einer gegenläufigen Drehung beider Räder, wodurch eine sehr enge Kurve gefahren werden kann. Während diesem Ausführungsbeispiel entsprechend ein Rechner zwei Elektromotoren ansteuert, welche jeweils mit einer separaten Antriebswelle, einem separaten Getriebe und einer separaten Abtriebswelle in Wirkverbindung stehen bzw. in Wirkverbindung gebracht werden können, sollen auch andere Ausgestaltungen der Antriebsstränge bzw. des Antriebsstrangs von der vorliegenden Erfindung umfasst sein.
Beispielsweise kann daran gedacht sein, nur einen Elektromotor vorzusehen, dem nur ein Getriebe zugeordnet ist, wobei ausgehend vom Getriebe zwei Abtriebswellen vorgesehen sind. Eine solche Ausführungsform kann beispielsweise zur Anwendung kommen, wenn die Lenkbewegung nicht durch die asynchrone Bewegung zweier angetriebener Räder zu Stande kommt, sondern stattdessen ein angetriebenes Räderpaar und ein dreh- bzw. schwenkbares Räderpaar vorgesehen ist, wobei letzteres beispielsweise wie die Vorderräder eines gewöhnlichen Kraftfahrzeugs dem Ausführen der Lenkbewegung dient.
Bei einer konstanten Antriebsleistung, beispielsweise bei konstanter Drehzahl des Elektromotors bzw. bei konstantem Kurbeln eines Benutzers im Falle eines händisch zu betätigenden Antriebs ist die Übersetzung zwischen An- und Abtriebswelle bei eingelegtem ersten Gang so gewählt, dass ein ausreichend hohes Drehmoment zur Bewältigung einer Bergauf-Fahrt, wie beispielsweise einer Fahrt entlang einer Strasse oder eines Gehwegs mit Gefälle, zur Verfügung steht. Eine Geschwindigkeit, mit der sich der Rollstuhl im ersten Gang fortbewegt, ist wegen der üblicherweise konstanten Leistung des Antriebs und entsprechend dem zu bewältigenden Gefälle recht niedrig verglichen mit der in ebenem Gelände erreichbaren Geschwindigkeit.
Die Übersetzung zwischen An- und Abtriebswelle bei eingelegtem zweiten Gang ist hingegen vorzugsweise so gewählt, dass der Rollstuhl, zu dessen Fortbewegung im Vergleich zur Bergauf-Fahrt ein geringeres Drehmoment auf die Abtriebswelle übertragen werden muss, sich mit einer für einen Benutzer als angenehm bzw. ausreichend schnell empfundenen Geschwindigkeit fortbewegt.
Erfindungsgemäss ist somit ein Einsatz des Rollstuhls oder Krankenfahrstuhls sowohl in ebenem als auch in abschüssigem Gelände möglich, ohne dass es eines auszuwechselnden Getriebes bedarf.
Weiterhin weist das Getriebe einen Neutralgang auf. Ist der Neutralgang eingelegt, so stehen An- und Abtriebswelle nicht miteinander in Wirkverbindung.
Vorzugsweise ist der Abtriebswelle eine Bremsvorrichtung zugeordnet. Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit zwei Abtriebswellen ist hierbei jeder Abtriebswelle eine Bremsvorrichtung zugeordnet.
Bei der Bremseinrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Elektromagnetbremse.
Einem Ausführungsbeispiel folgend ist der Antrieb elektrisch mittels eines Elektromotors betrieben. Dieser wird von einem Versorger, beispielsweise von einer Batterie, mit elektrischer Energie versorgt. Zweckmässigerweise wird die Elektromagnetbremse ebenfalls von dem Versorger, beispielsweise der Batterie, versorgt. Solange der Versorger Energie zur Verfügung stellt tritt die Elektromagnetbremse nicht mit der Abtriebswelle in Wirkverbindung, sie befindet sich in der Eingriffsposition. Stellt der Versorger hingegen, beispielsweise wegen eines Defekts oder Entladung der Batterie keine Energie mehr zur Verfügung, so tritt die Elektromagnetbremse mit der Abtriebswelle in Wirkverbindung. Ein solches automatisches Eingehen einer Wirkverbindung wird sichergestellt, indem die Elektromagnetbremse mit einer Kraft derart beaufschlagt bzw. vorgespannt ist, um ohne Zuführung von Energie durch den Versorger in Wirkverbindung mit der Abtriebswelle zu treten. Ein ungewolltes Bewegen bzw. Fahren eines elektrisch angetriebenen Rollstuhls wird somit durch die erfindungsgemäss angebrachte Elektromagnetbremse wirksam verhindert.
Bevorzugt sind zwei Elektromagnetbremsen zwei Abtriebswellen zugeordnet. Dies hat bezüglich der Betriebssicherheit des Rollstuhls oder Krankenfahrstuhls den Vorteil, dass ein kompletter Ausfall einer der beiden Bremsen, beispielsweise durch einen schweren Defekt, nur dazu führt, dass sich eine Abtriebswelle und somit ein Rad ungebremst bewegen kann. Somit führt der Rollstuhl bzw. Krankenfahrstuhl im Falle des Ausfalls einer der beiden Bremsen eine Bewegung entlang einer Kreisbahn durch, deren Radius im Wesentlichen durch einen Abstand der beiden angetriebenen Räder vorgegeben ist. Dies bringt einen in seiner Mobilität eingeschränkten Benutzer eines Rollstuhls oder Krankenfahrstuhl nicht weiter in Gefahr. Steht er zum Zeitpunkt des Totalausfalls einer Bremse beispielsweise an einem Berg und wird der Rollstuhl mittels des Antriebs zugleich nicht fortbewegt, so greift dennoch die zweite Bremse und der Rollstuhl oder Krankenfahrstuhl führt lediglich eine Drehbewegung um etwa 90° durch.
Ein Schalten, also ein Einlegen der Gänge, findet einem bevorzugten Ausführungsbeispiel folgend erst statt, wenn die Abtriebswelle bzw. der gesamte Antrieb zum Stillstand gekommen ist. Der Stillstand wird vorzugsweise erreicht, indem der Rechner den Antrieb und somit die Antriebswelle zum Stehen bringt. Dies dient einer maximalen Sicherheit für den Benutzer eines Rollstuhls oder Krankenfahrstuhls. Wird im Falle eines elektrisch angetriebenen Rollstuhls oder Krankenfahrstuhls ein Gangwechsel vollzogen, während sich der Rollstuhl nicht in einem ebenen Gelände befindet, so muss die Gefahr eines Wegrollens des Rollstuhls, beispielsweise eines Bergab-Fahrens entgegen der Blickrichtung eines Benutzers, abgewendet werden. Einem bevorzugten Ausführungsbeispiel folgend ist daher ein Rechner vorgesehen, welcher den Antrieb, die Bremseinrichtung und das Getriebe kontrolliert und/oder steuert. Hierbei sind weiterhin noch näher zu beschreibende Einrichtungen vorgesehen, die über den Rechner ansteuerbar bzw. kontrollierbar sind und das Schalten des Getriebes sowie das In-Wirkverbindung-treten der Bremse bewirken.
Der Rechner steuert, vorzugsweise abhängig von einer Eingabe des Benutzers, dass zunächst entweder der Elektromotor stillsteht oder ein Gangwechsel nicht möglich ist, bevor der Benutzer den Elektromotor durch eine entsprechende Eingabe zum Stillstand bringt, was sich nach aussen durch ein Stillstehen des Rollstuhls und der angetriebenen Räder zeigt. Fordert der Benutzer mit einer entsprechenden Eingabe einen Gangwechsel, steuert der Rechner sodann, dass zunächst die beiden Elektromagnetbremsen mit den Abtriebswellen in Wirkverbindung treten. Dies ist erforderlich, da gesteuert durch den Rechner in einem nächsten Schritt der gerade eingelegte Gang herausgenommen wird bzw. das Getriebe in den Neutralgang gebracht wird. Da im Neutralgang keine Wirkverbindung zwischen An- und Abtriebswelle vorliegt, würde sich der Rollstuhl ohne die erfindungsgemäss auf den Abtriebswellen vorgesehenen Bremsen ungehindert einer Schwerkraft folgend fortbewegen, falls er beispielsweise in einem abschüssigen Gelände stünde. Da jedoch erfindungsgemäss der Neutralgang ausschliesslich dann eingelegt werden kann, wenn auch die Bremsen in Wirkverbindung mit den Abtriebswellen stehen, besteht die Gefahr des ungewollten Wegrollens nicht. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein Erreichen einer gewünschten Endposition der Bremsen, bei denen diese mit den Abtriebswellen in Wirkverbindung stehen, mittels Sensoren überwacht wird. Somit könnte ein Signal der Sensoren, dass die gewünschte Endposition der Bremsen erreicht ist, erforderlich sein, damit der Rechner das Einlegen des Neutralgangs veranlasst.
Hierbei sei angemerkt, dass durch den Rechner ebenfalls gesteuert werden kann, die Bremsvorrichtung immer dann in die Eingriffsposition zu verfahren, wenn sich der Rollstuhl nicht einer Eingabe eines Benutzers folgend bewegt und im Wesentlichen stillsteht. Dies kann einer Benutzungssicherheit dienen. Ein ungewolltes Bewegen des Rollstuhls, beispielsweise auf einer Strasse oder einem Gehweg könnte insbesondere einer Schwerkraft folgend stattfinden. Zwar ist die Gefahr eines ungewollten Bewegens auf einer Strasse oder einem Gehweg mit Gefälle in der Regel am grössten, wenn der Neutralgang eingelegt ist, da die Räder sich dann weitgehend frei drehen können. Jedoch kann alleine die Tatsache, das ein Gang eingelegt ist und sich die mit der Abtriebsachse verbundenen Räder gegen die Kraft des stillstehenden Elektromotors bewegen müssen, weil An- und Abtriebsachse miteinander in Wirkverbindung stehen, nicht immer ausreichend sein, ein ungewolltes Bewegen des Rollstuhls zu verhindern. Um diesem Problem zu begegnen kann die Bremseinrichtung bzw. die Bremseinrichtungen den Rollstuhl bzw. Krankenfahrstuhl immer dann ein ungewolltes Fahren des Rollstuhls verhindern, wenn dieser sich nicht einer Eingabe eines Benutzers folgend bewegt. Hierbei sind die Bremseinrichtungen vorzugsweise derart ausgelegt, dass sie das ungewollte Bewegen des Rollstuhls bzw. Krankenfahrstuhls auch wenn sich dieser in einer Hanglage befindet, verhindern. Insbesondere müssen die Bremsen das in Hanglage durch die Schwerkraft auf die Räder und somit auf die Abtriebswellen übertragene Drehmoment kompensieren, so dass der Rollstuhl oder Krankenfahrstuhl sicher steht.
Ein Rechner im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll jegliche Steuerungseinrichtungen umfassen, die für das Betreiben eines Rollstuhls nötig und bekannt sind. Beispielsweise handelt es sich hierbei um ein Bedienungsmodul, welches die Eingaben des Benutzers entgegennimmt, ein Betriebssystem, eine Anbindung an den Versorger, mittels elektrischer Leitungen angebundene Sensoren und Aktoren, Anzeigeeinrichtungen und dergleichen. Das Bedienungsmodul kann z.B. einen Joystick zur Steuerung der Bewegungsrichtung und/oder Geschwindigkeit, Bedientasten für die Bedienung weiterer ansteuerbarer Einrichtungen des Rollstuhls wie Sitzhöhenverstellung, Armlehnenverstellung, Beinstützenverstellung, Kopfstützenverstellung, Blinker, Lichter und dergleichen aufweisen.
Eingaben im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist jegliche Aktion des Benutzers mit dem Bedienungsmodul bzw. einer Bedienungseinrichtung, die eine von dem Rechner zu steuernde bzw. zu kontrollierende Aktion bewirken soll.
Zum Schalten des Getriebes ist vorzugsweise zumindest ein Aktor vorgesehen, um ein Einlegen des ersten, des zweiten und des Neutralgangs durchzuführen. Vorzugsweise ist der Aktor elektrisch mittels Energie des Versorgers betrieben. Weiterhin kann an Sensoren gedacht sein, welche den Schaltvorgang auf seine Korrektheit überwachen. Vorzugsweise steht auch der Rechner zur Erfassung einer Lage bzw. Anordnung eines Getriebes mit dem Sensor in Verbindung.
Gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ferner ein Schaltvorgang am Berg derart ausgeführt, dass ein Schalten mit möglichst geringer Beanspruchung des Antriebs bzw. des Getriebes stattfinden kann und auch möglich ist, wenn der Rollstuhl oder Krankenfahrstuhl an einer Stelle mit starkem Gefälle steht. Problematisch an einem Schaltvorgang, der durchgeführt wird, während der Rollstuhl beispielsweise auf einem Gehweg mit starkem Gefälle steht, ist, dass das Getriebe oder Teile des Getriebes unter Zug bzw. unter Spannung stehen. Im Falle eines Stufenradgetriebes führt eine Schwerkraft bzw. Hangabtriebskraft beispielsweise dazu, dass die miteinander in Wirkverbindung befindlichen Zahnräder eines des momentan eingelegten Gangs eine kraftschlüssige Verbindung eingehen können. Ein Schalten ist somit nicht oder nur schwer möglich, wobei insbesondere die Gefahr besteht, dass ein Schaltvorgang die Zahnräder oder andere Getriebekomponenten, beispielsweise durch starken Abrieb aufeinander gleitender Komponenten, übermässig beansprucht. Auch wenn eine Bremse vom Rechner gesteuert eingelegt wird, sobald der Rollstuhl im Wesentlichen stillsteht, stehen in der Regel beispielsweise die Zahnräder eines momentan eingelegten Gangs unter Spannung bzw. allgemein Kraftbeanspruchung, wenn der Rollstuhl an einer Stelle mit Gefälle zum Stehen gebracht wird. Eine Überbeanspruchung beim Schalten in einer solchen Situation kann gemäss der vorliegenden Erfindung vermieden werden, wenn, gesteuert durch den Rechner, sich die Antriebswelle ein Stück weit entgegen einer für das vorangegangene Geradeaus-Fahren genutzten Rotationsrichtung dreht. Der Rechner veranlasst also gemäss einem Ausführungsbeispiel, dass vor einem Gangwechsel sich zunächst die Rotationsrichtung des Antriebs bzw. der Antriebswelle umkehrt und sich letztere ein Stück weit bewegt. Somit stehen die Zahnräder nicht mehr unter Spannung und ein Schaltvorgang kann ohne übermässige Materialbeanspruchung und unter Einsatz von relativ wenig Kraft durchgeführt werden. Der Rechner kehrt die Rotationsrichtung des Antriebs vor Schaltung des ersten Gangs oder des zweiten Gangs vorzugsweise bis zu einer definierten Position um. Diese definierte Position kann beispielsweise von den Ausmassen der Zahnräder abhängen, welche nach dem Herausnehmen des Gangs nicht mehr in Wirkverbindung stehen sollen. Es kann auch daran gedacht sein, die definierte Position mittels Sensoren vorzugeben und/oder zu überwachen.
Hierbei können die vorstehend beschriebenen Schritte sowohl bei einem Vorgang des Herausnehmens eines Gangs, also einem Lösen einer zuvor formschlüssigen Verbindung von insbesondere zwei Zahnrändern, als auch bei dem Einlegen eines Gangs, also insbesondere einem Schaffen einer formschlüssigen Verbindung zweier Zahnräder, durchgeführt werden.
Auch das Einlegen eines Gangs kann, wenn Zähne eines Zahnrads nicht mit Lücken zwischen den Zähnen eines korrespondierenden Zahnrads in Formschluss gebracht werden können, problematisch sein. Eine entsprechende Bewegung wie beim Herausnehmen eines Gangs kann der Motor und somit die Antriebswelle auch bei Einlegen eines Gangs vollführen, so dass ein Einlegen eines Gangs möglichst ohne Materialbeanspruchung und Verschleissgefahr vollzogen werden kann. Insbesondere kann daran gedacht sein, dass der Motor die Antriebswelle ein Stück weit, also um einen definierten Weg bzw. um einen definierten Winkel dreht, so dass die zum Einlegen eines Gangs miteinander in Formschluss zu bringenden Zahnräder ausgerichtet sind, um miteinander eine formschlüssige Verbindung eingehen zu können. Im Gegensatz zum Herausnehmen eines Gangs ist es gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung jedoch möglich, beim Einlegen eines Gangs die Zahnräder in eine zur Schaffung einer formschlüssigen Verbindung geeignete Position zu bringen bzw. zu bewegen, indem die Antriebswelle um einen definierten Weg bzw. einen definierten Winkel in eine beliebige Rotationsrichtung gedreht wird. Vor dem Einlegen eines Gangs stehen die Zahnräder nicht miteinander in Wirkverbindung und somit auch nicht unter Spannung, so dass eine vorstehend beschriebene Drehung in beide Rotationsrichtungen möglich ist, um die Zahnräder in eine geeignete Position zu bringen. Weiterhin kann zumindest ein Sensor vorgesehen sein, welcher insbesondere bei einem Gangwechsel wichtig sein kann. In Abhängigkeit eines Signals des Sensors kann beispielsweise der für das Schalten vorgesehene Aktor und/oder der Motor gesteuert werden. Somit kann der Sensor einer Erfassung bzw. Registrierung der Anordnung bestimmter Getriebekomponenten dienen und in Abhängigkeit von der festgestellten Anordnung eine durchzuführende Bewegung des Motors und/oder des Aktors vorgeben. Insbesondere kann der Sensor einer Überwachung der vorstehend beschriebenen Bewegungen zum Einlegen und/oder Herausnehmen eines Gangs dienen. Jedoch kann der Sensor auch einer Überwachung des Getriebes während der Fahrt dienen. Der Sensor überwacht beispielsweise während der Fahrt die Anordnung von Komponenten des Getriebes wie beispielsweise von Zahnrädern und steht vorzugsweise mit dem Rechner in Verbindung, wodurch wiederum ein vom Sensor erfasstes Signal vom Rechner verarbeitet und für die Steuerung des Motors oder des Aktors genutzt werden kann. Wie weit sich nun die Abtriebswelle bewegt, hängt von der Dimensionierung und Gestaltung von Ab- und Antriebswelle und insbesondere den verwendeten Zahnrädern ab. Es soll im Wesentlichen eine kraftschlüssige Verbindung der miteinander in Wirkverbindung befindlichen Zahnräder zumindest insoweit gelöst werden, dass ein Schaltvorgang ohne übermässige Materialbeanspruchung möglich ist.
Bei einem Ausfall des Versorgers, beispielsweise im Falle einer vollständig entleerten Batterie, würde ein elektrisch betriebener Aktor den ersten oder zweiten Gang nicht mehr freigeben können, da er selbst nicht mehr versorgt wird. Ein Benutzer oder eine Hilfsperson könnte somit den Rollstuhl nur gegen die vom stillstehenden Elektromotor auf die Abtriebswelle und letztlich die Räder übertragene Kraft bewegen. Einem bevorzugten Ausführungsbeispiel folgend ist daher ein Schaltelement für das Schalten des Getriebes vorgesehen, welches zwar von einem elektrisch betriebenen Aktor betätigt wird, jedoch auch manuell betätigt werden kann. Vorteilhafterweise können für eine solche Anordnung Elemente verwendet werden, welche aus dem Bereich der Antriebs- bzw. Steuerungstechnik von Rollstühlen hinreichend bekannt sind. Das Schaltelement ist somit mittels eines an dem Schaltelement angreifenden Aktors elektronisch schaltbar.
Die im Falle des Ausfalls des Versorgers ebenfalls automatisch greifenden Bremsen können bevorzugterweise von einem Benutzer und/oder von einer Hilfsperson ebenfalls gelöst werden. Insbesondere ist hierbei durch ein Lösen durch Muskelkraft gedacht, beispielsweise, indem die Hilfsperson über einen an einem zum Schieben des Rollstuhls vorgesehenen Griff einen Hebel betätigt, der die Bremse aus der Eingriffsposition löst, oder indem der Benutzer selbst über einen feststellbaren Hebel oder dergleichen die Bremse löst.
Im Falle eines mit Muskelkraft betriebenen Rollstuhls sind die vorstehend für elektrisch angetriebene Rollstühle vorgesehenen Verfahrensschritte zum Betreiben des Rollstuhls sowie die aufgezeigten Einrichtungen zum Betreiben des Rollstuhls ebenfalls denkbar.
Die Bremseinrichtung verfügt vorzugsweise über eine Totmannschaltung, wobei im Falle des elektrisch angetriebenen Rollstuhls nicht der Benutzer sondern der Versorger eine Auslösung der Totmannschaltung verhindert. Die Totmannschaltung im Falle des elektrisch angetriebenen Rollstuhls ist vorzugsweise realisiert durch die Vorspannung der Elektromagnetbremse hin zur Eingriffsposition.
Während die Totmannschaltung im Falle des mit Muskelkraft bzw. mechanisch betriebenen Rollstuhls ebenfalls die für den elektrisch betriebenen Rollstuhl beschriebene Anordnung der Elektromagnetbremse sein kann, muss das Auslösen der Totmannschaltung auf andere Art und Weise verhindert werden. Hierzu kann beispielsweise ein Hebel am Griff einer Handkurbel, mittels der der Rollstuhl mit Muskelkraft angetriebene wird, dienen. Wird dieser Hebel gedrückt, so löst die Elektromagnetbremse nicht aus. Es kann weiterhin daran gedacht sein, im Falle eines mit Muskelkraft betriebenen Rollstuhls an Stelle der Elektromagnetbremse eine nur mit Federkraft beaufschlagte nicht elektrisch versorgte Bremse vorzusehen, die alleine durch die Betätigung des Hebels am Griff der Handkurbel im Sinne einer Totmannschaltung aus der Eingriffsposition herausbewegt wird. Will der Benutzer eines mit Muskelkraft betriebenen Rollstuhls einen Gangwechsel durchführen, so muss er beispielsweise den Griff am Hebel der Handkurbel loslassen, was zum Auslösen der Totmannschaltung führt. Somit ist das Getriebe nur bei betätigter Bremseinrichtung schaltbar. Weiterhin vorteilhaft an einer Antriebseinheit und ein Verfahren zum Betreiben eines Rollstuhls gemäss der vorliegenden Erfindung ist, dass eine Implementierung in bestehende Systeme und ein Anpassen an bekannte Steuerungseinrichtungen bzw. Rechner für Rollstühle problemlos möglich ist. Im Bereich der Fertigung werden vorzugsweise bekannte Aktoren, Sensoren und dergleichen benutzt, so dass auch die Herstellung ohne grössere Veränderungen der Herstellungsprozesse möglich ist.
Weiterhin ist es für die vorliegende Erfindung nicht von Belang, ob es sich im Falle eines elektrisch angetriebenen Rollstuhls um ein sogenannten In-Line-Getriebe oder um ein Winkelgetriebe handelt.
Von dieser Erfindung soll ebenfalls eine Software, also beispielsweise ein Betriebsprogramm umfasst sein, mittels dem sich die vorstehend beschriebenen Schalt- und Bewegungsvorgänge durchführen lassen. Die Software verarbeitet vorzugsweise die Eingaben des Benutzers, steht vorzugsweise in Verbindung mit dem Rechner und führt regelt die Umwandlung der Eingaben des Benutzers in Befehle, welche, übertragen beispielsweise durch elektrische Leitungen oder auch per Funk o.ä., von den Systemkomponenten wie beispielsweise den beschriebenen Aktoren durchgeführt werden.
Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
1 eine schematische Ansicht einer Antriebseinheit 1 eines Rollstuhls oder Krankenfahrstuhls gemäss dem Stand der Technik und in
2 eine schematische Ansicht einer Antriebseinheit 1 eines Rollstuhls oder Krankenfahrstuhls gemäss der vorliegenden Erfindung.
Wie in 1 dargestellt sind gemäss dem Stand der Technik Räder 1 eines Rollstuhls oder Krankenfahrstuhls über Abtriebswellen 4 und zwei starre Getriebe oder Wechselgetriebe 7.1 mit zwei Antriebswellen 3 verbunden, welche wiederum mit zwei Elektromotoren 5 und zwei Elektromagnetbremsen 6 in Verbindung stehen. Bis auf die Räder 1 sind die vorstehend genannten Komponenten 4, 7.1, 3, 6, 5 Teil einer Antriebseinheit 2.
Gemäss einem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist an jeder Abtriebswelle 4 eine Elektromagnetbremse 6 vorgesehen. Den Elektromagnetbremsen 6 ist hierbei jeweils ein Freigabeelement 10 zugeordnet. Die Antriebswellen 3 stehen mit zwei Elektromotoren 5 in Verbindung. Die Antriebswellen 3 und die Abtriebswellen 4 sind jeweils einends mit einem Schaltgetriebe 7.2 verbunden. Diesem ist ein Schaltelement 8 mit einem Betätigungsabschnitt 11 zugeordnet, wobei dem Schaltelement 8 wiederum ein Aktor 9 zugeordnet ist. Weiterhin ist ein Rechner 12 vorgesehen, der Verbindungen 13 aufweist zu den Elektromotoren 5, dem Aktor 9, den Elektromagnetbremsen 6 und zu zwei Sensoren 14.
In einem anderen hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist es von der Erfindung umfasst, dass jedes Getriebe (7.2) einen eigenen Aktor (9) und ein eigenes Schaltelement (8) umfasst.
Bezugnehmend auf die 2 erklärt sich die Funktionsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung folgendermassen:
Ein Rechner 12 dient einem Aufnehmen der Eingaben eines Benutzers oder einer Hilfsperson über nicht dargestellte Eingabeeinrichtungen. Der Rechner 12 ist durch Verbindungen 13 sowie gegebenenfalls durch elektrische und elektronische Komponenten mit den Elektromotoren 5, den Elektromagnetbremsen 6, den Sensoren 14 sowie dem Aktor 9, der wiederum mit dem Schaltelement 8 in Verdingung steht, verbunden. Indem der Rechner 12 die vorstehend genannten Komponenten 5, 6, 14, 9 kontrolliert bzw. ansteuert wird der Rollstuhl bewegt bzw. angehalten. Der Rechner 12 und die mit ihm in Verbindung stehenden Komponenten werden von einem elektrischen Versorger, beispielsweise einer Batterie, die ebenfalls nicht dargestellt ist, mit Energie versorgt. Vorgesehen sind weiterhin nicht dargestellte elektrische Verbindungen zwischen dem nicht dargestellten Versorger und den zu versorgenden Komponenten.
Ein Schaltvorgang kann sowohl durch den Rechner 12 gesteuert vorgenommen werden, indem der Aktor 9, angesteuert durch den Rechner, den Schaltvorgang durch Bewegung des Schaltelements 8 vornimmt. Notfalls oder alternativ kann der Schaltvorgang auch von einem Benutzer, welcher den Betätigungsabschnitt 11 des Schaltelements 8 betätigen kann, vorgenommen werden. Somit ist das Schaltelement 8 wahlweise manuell oder elektronisch schaltbar. Der Rechner 12 erhält über den aktuell eingelegten Ganz bzw. eine momentan herrschende Anordnung in den Getrieben 7.2 Rückmeldung über die Sensoren 14. Abhängig von der zu einem bestimmten Zeitpunkt im Getriebe 7.2 vorherrschenden Anordnung kann der Rechner 12 die Elektromotoren 5 gezielt ansteuern. Gesteuert durch den Rechner können weiterhin die Elektromagnetbremsen 6 sowohl kontrolliert als auch bei einem Defekt des Versorgers oder beispielsweise einem niedrigen Batteriestand mit den Abtriebswellen 4 in Eingriff gelangen und den Rollstuhl somit sichern.

Eine Bewegung der Antriebswelle 3 durch den Elektromotor 5 ist in zwei Rotationsrichtungen, angedeutet durch einen Pfeil 12, möglich. Gleiches gilt für die Abtriebswellen 4. Bezugszeichenliste

1	Rad
2	Antriebseinheit
3	Antriebswelle
4	Abtriebswelle
5	Elektromotor
6	Elektromagnetbremse
7.1	Starres oder Wechselgetriebe
7.2	Schaltgetriebe
8	Schaltelement
9	Aktor
10	Freigabeelement
11	Betätigungsabschnitt
12	Rechner
13	Verbindung
14	Sensor

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Rollstuhls oder Krankenfahrstuhls mit einem Getriebe (7.2), wobei das Getriebe (7.2) eine Abtriebswelle (4), eine Antriebswelle (3), einen ersten Gang, zumindest einen zweiten Gang und einen Neutralgang aufweist, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Zum Stehen bringen der Antriebswelle (3) durch einen Rechner (12) – Halten der Abtriebswelle (4) mittels einer Bremseinrichtung (6) – Einlegen des Neutralgangs aus dem ersten oder zweiten Gang kommend – Einlegen des zweiten oder des ersten Gangs aus dem Neutralgang kommend.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (3) von einem Antrieb betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb, die Bremseinrichtung und das Schalten des Getriebes (7.2) über den Rechner (12) kontrolliert und/oder gesteuert werden.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (12) die Rotationsrichtung des Antriebs vor Schaltung des ersten Gangs oder des zweiten Gangs bis zu einer definierten Position umkehrt.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (12) zwei Getriebe (7.2) und zwei Antriebe mit jeweiliger eigener Abtriebswelle (4) unabhängig voneinander kontrolliert und/oder steuert.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gesteuert durch den Rechner (12) die Antriebswelle (3) vor einem Einlegen des zweiten Gangs oder des ersten Gangs um einen definierten Weg bzw. Winkel gedreht wird.
Antriebseinheit (2) für einen Rollstuhl oder Krankenfahrstuhl mit, einem Getriebe (7.2), wobei das Getriebe (7.2) eine Abtriebswelle (4), eine Antriebswelle (3), einen ersten Gang, zumindest einen zweiten Gang und einen Neutralgang aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtriebswelle (4) eine Bremseinrichtung zugeordnet ist, geeignet, die Abtriebswelle (4) zum Stehen zu bringen, wobei das Getriebe (7.2) nur bei betätigter Bremseinrichtung schaltbar ist.
Antriebseinheit (2) gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Getriebe (7.2) ein Antrieb, insbesondere ein Elektromotor (5) zugeordnet ist.
Antriebseinheit (2) nach einem zumindest einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung eine Elektromagnetbremse (6) ist.
Antriebseinheit (2) nach einem der vorigen Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung eine Totmannschaltung aufweist.
Antriebseinheit (2) nach einem der vorigen Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rechner (12) den Antrieb, die Bremseinrichtung und das Getriebe (7.2) kontrolliert und/oder steuert.
Antriebseinheit (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (12) zur Erfassung der Lage bzw. der Anordnung eines Getriebes (7.2) mit einem Sensor (14) verbunden ist.
Antriebseinheit (2) nach einem der vorigen Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (7.2) ein Schaltelement (8) aufweist, wobei das Schaltelement (8) wahlweise manuell oder elektronisch schaltbar ist.
Antriebseinheit (2) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (8) mittels eines an dem Schaltelement (8) angreifenden Aktors (9) elektronisch schaltbar ist.
Software, welche die Verfahrensschritte nach den Ansprüchen 1 bis 5 an einer Antriebseinheit (2) nach den Ansprüchen 6 bis 12 durchführt.