DE3422255A1 - Fahrwerk fuer einen rollstuhl - Google Patents

Description

DIPL.-ING. HORST ROSE DIPLrINGL J?ETEß KOSEL ÜIPL.-ING. PETER SOBISCH ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Patentanwälte Rose. Kosel & Sobisch
Postfach 129. D-3353 Bad Gandersheim 1

Odastrasse 4a

Postfach 129

D-3353 Bad Gandersheim 1

Telefon (O 53 82) 40 38

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheim

14. Juni 1984

IhreAkten-Nr:

Unsere Akten-Nr.: 3065/1

Norbert Geisler

Fahrwerk für einen Rollstuhl

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bekanntlich stellen Treppen aller Art für Rollstuhlfahrer praktisch nicht zu überwindende Hindernisse dar. Aus diesem Grund sind bereits eine Reihe von Rollstuhl- bzw. Fahrwerkssystemen für Rollstühle vorgeschlagen worden, um diesem Problem abzuhelfen.

Aus der DE-OS 33 03 817 ist ein treppengängiges Rollstuhlsystem bekannt, bei welchem einem normalen vierrädrigen Rollstuhl ein ein Raupenfahrwerk tragender Rahmen zugeordnet ist, welch letzterer gegenüber dem Rollstuhl heb- bzw. senkbar befestigt ist. Der Raupenfahrwerksrahmen ist gegenüber dem Rollstuhl ferner um zwei mit Abstand voneinander angeordnete, quer zur Fahrtrichtung des Rollstuhls verlaufende Achsen schwenkbar gelagert, damit bei

-2-PS/PK/Hu

Bankkonto NORD/LB, NL Bad Gandersheim (BLZ 278 537 21!. Kto.-Nr 22118 970 · Postscheckkonto. Postscheckamt Hannover (BLZ 250100 30), Kto.-Nr. 66715-3(

Treppenfahrten eine waagerechte Lage der Sitzfläche des Rollstuhls erhalten bleibt. Diese Achsen, um welche das Rahmenfahrwerk schwenkbar ist, sind die Achsen der jeweiligen Paare von Aufstandsrädern des Raupenfahrwerks.

Demzufolge wird der Raupenfahrwerksrahmen während der Abwärtsfahrt auf einer Treppe um die Achse der hinteren Aufstandsräder und während der Aufwärtsfahrt um die Achse der vorderen Aufstandsräder gegenüber dem Rollstuhl geschwenkt. Zur Fahrt auf ebener glatter Unterlage hingegen wird der Raupenfahrwerksrahmen soweit angehoben, bis das Raupenfahrwerk überhaupt keinen Bodenkontakt mehr hat, so daß der Rollstuhl in der Ebene auf seinen üblichen vier Rädern bewegt werden kann. Der Rollstuhl ist an seinem hinteren Ende mit einem Führungsgestänge versehen, mittels welchem ein Begleiter auf steilen Treppen ein Abwärtskippen verhindern kann. Abgesehen von dem hohen konstruktiven Aufwand des Fahrwerks dieses bekannten Rollstuhls, welcher dessen Herstellungskosten - belastet erhöht-,ist insbesondere von Nachteil, daß mittels diesem ein Befahren beispielsweise von Wendeltreppen nur in stark eingeschränktem Umfang möglich ist. Ferner gestaltet sich die praktische Handhabung dieses Rollstuhls durch die Verwendung von zwei Fahrwerken, nämlich einem Raupenfahrwerk und einem herkömmlichen vierrädrigen RoIlstuhlfahrwerk je nach dem, ob gerade eine Treppe befahren wird oder eine ebene Unterlage,verhältnismäßig kompliziert. Andererseits kann mit einem Raupenfahrwerk beispielsweise ein Teppichboden kaum befahren werden, ohne daß letzterer beschädigt wird. Die Nachteile dieses bekannten Rollstuhls bestehen somit in einer eingeschränkten Verwendbarkeit, einem verhältnismäßig komplizierten mechanischen Aufbau sowie in einer ebenfalls verhältnismäßig komplizierten praktischen Handhabung für den jeweiligen Benutzer.

Aus der EP 0 100 449 A1 ist ein weiterer treppengängiger Rollstuhl bekannt, bei welchem auf dem oberen von zwei übereinander angeordneten Rahmen, die gelenkig miteinander verbunden sind, ein Sitz angelenkt ist und bei welchem die beiden Rahmen mit insgesamt acht, zu jeweils vier Radgruppen zusammengefaßten Rädern in Verbindung stehen. Die übereinander angeordneten Rahmen stehen in der Seitenansicht gesehen - über Kolben-Zylinder-Einheiten nach Art eines Parallelogramms in Verbindung, wobei an den Kolbenstangen der einzelnen Zylinder die jeweiligen Räder befestigt sind. Zusätzlich werden die Rahmen durch zwei seitlich angeordnete Pneumatikzylinder in ihrer jeweiligen Stellung relativ zueinaider stabilisiert. Der auf dem oberen Rahmen angeordnete Sitz ist im Bereich seines hinteren Endes befestigt und steht mit dem Rahmen darüber hinaus über zwei seitlich angebrachte Lenkerstangen in Verbindung, mittels welchen bei Treppenfahrt der Sitz in einer horizontalen Position gehalten wird. Eine Anpassung an die Form einer Treppe kann somit durch vertikales Verfahren der einzelnen Räder sowie entsprechende Verschiebung der Rahmen gegeneinander erreicht werden. Während die einzelnen Räder, die zusätzlich um eine Vertikalachse schwenkbar sind, von batteriegespeisten Elektromotoren angetrieben werden, ist für den Betrieb der Kolben-Zylinder-Einheiten ein Druckluftbehälter sowie ein Kompressor vorgesehen. Die in Gruppen von jeweils zwei, in der Seitenansicht gesehen dicht hintereinander angeordneten Radsätzen vorgesehenen Räder sind jeweils mit Kontaktbügeln zum Erfassen von vertikalen Hindernissen bzw. zum Feststellen eines fehlenden Bodenkontaktes des jeweiligen Rades ausgerüstet, welche mit einer zentralen Steuereinheit zur pneumatischen Steuerung der einzelnen Räder sowie des Sitzes zusammenwirken. Von Nach-

-4-

teil bei diesem bekannten Rollstuhl ist, daß - in Fahrtrichtung gesehen - jeweils zwei Radsätze auf eine Stufe aufgesetzt werden müssen, wobei während des Weiterfahrens ein Radsatz die Abstützung übernimmt, während der andere Radsatz gerade angehoben wird. Auf diese Weise kann mit diesem Rollstuhl nur eine Treppe befahren werden, deren Stufentiefe ein Mindestmaß aufweist. Weiterhin zeichnet sich das durch die Parallelogrammführung der Rahmen charakterisierte Fahrwerk auch dieses Rollstuhls durch einen verhältnismäßig großen konstruktiven Aufwand aus, welcher sich nicht nur in den Herstellungskosten,sondern auch im Gewicht des gesamten Rollstuhls nachteilig bemerkbar macht.

Es ist nach alledem die Aufgabe der Erfindung, ein Fahrwerk für einen Rollstuhl "zu konzipieren, mit welchem unter Vermeidung, der dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile bei einfacher Handhabung für den jeweiligen Rollstuhlfahrer Treppen aller bauüblichen Arten befahren werden können. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des An-Spruches 1. Wesentlich ist, daß bei dem erfindungsgemäßen Fahrwerk keine besondere Anlenkung für den Sitz des Rollstuhl benötigt wird, da die Bodenplatte, an welcher der Sitz starr befestigt ist, stets in einer horizontalen Lage gehalten werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß entsprechend der Höhe der vorgefundenen Stufen die an Stützen befestigten Räder auf das Niveau der jeweiligen Stufe gehoben und auf deren Stufenfläche horizontal verschoben werden können, wobei während des Hebens, d.h. während des Einfahrens eines aus zwei Rädern bestehenden Radsatzes deren Funktion durch die ausschließlich statisch wirkenden Tragstützen übernommen wird. Ein horizontales Verschieben der Bodenplatte kommt dadurch zustande, daß bei einem beispielsweise auf vier Rädern gestützten Rollstuhl zwei dieser Räder, nämlich die beiden vorderen in horizontal ausgefahrener Stellung festge-

'■*-ί

3Λ22255

bremst, die beiden hinteren Räder leerlaufen und nunmehr die vorderen Räder horizontal eingefahren werden, wodurch die Bodenplatte entsprechend gezogen wird. Dabei kann diese Bewegung durch eine entsprechende Vorschubbewegung der hinteren Räder unterstützt werden. Bei dieser Variante sind somit die Räder gegenüber der Bodenplatte sowohl horizontal als auch vertikal verstellbar gelagert, während die Tragstützen lediglich vertikal verstellbar sind. Es ist entsprechend jedoch auch möglich, die Tragstützen, welche lediglich eine statische Funktion ausüben, gegenüber der Bodenplatte sowohl horizontal als auch vertikal verstellbar anzuordnen. In diesem Fall sind die Räder gegenüber der Bodenplatte nur vertikal verstellbar gelagert. Von wesentlicher Bedeutung ist weiterhin, daß sämtlichen Stützen, Tragstützen und Rädern jeweils einzelne Antriebe zugeordnet sind, die ein gesteuertes schrittweises Verfahren der Bodenplatte in dem genannten Sinne ermöglichen. Die Steuerungseinrichtung dient hierbei der Koordinierung der Bewegung der einzelnen Antriebe und umfaßt zu diesem Zweck unter anderem besondere Meßvorrichtungen, mit welchen die Art und die Abmessungen der jeweiligen Treppe erfaßt werden können, so daß entsprechende Steuerbefehle für die einzelnen Antriebe gebildet werden können. Bei diesen Antrieben handelt es sich in jedem Fall um Antriebe für die vertikale Bewegung der Räder bzw. der Stützen, der Tragstützen, für die horizontale Bewegung der Stützen oder der Tragstützen und zumindest auch für die Drehbewegung der Stützen um ihre Längsachse. Diese Antriebe können einzeln und unabhängig voneinander betätigt werden, wobei die Drehbewegung der Räder um die Längsachse ihrer Stützen der Realisierung von Lenkbewegungen des Fahrstuhls dient, welche beispielsweise beim Befahren von Wendeltreppen, deren Stufentiefe - über die

Stufenbreite gesehen - nicht gleichmäßig ist, notwendig sind, so daß der Rollstuhl entsprechend nachgeführt werden muß.

Die Merkmale des Anspruchs 2 bedeuten, daß alle Antriebe an eine zentrale Steuerungseinrichtung angeschlossen sind, in welcher ausgehend von Informationen über die Art und Form der Treppe die Steuerbefehle für die einzelnen Antriebe gebildet werden. Dies stellt eine sehr übersichtliche Bauform dar. Ein Alternativkonzept hierzu würde darin bestehen, die Steuerungseinrichtung grundsätzlich zu dezentralisieren, welches beispielsweise in einfacher Weise bei den Antrieben für die Räder realisiert werden kann. Letzteres kann beispielsweise dadurch geschehen, daß mittels im Bereich der Räder angeordneter besonderer Meßvorrichtung« die erforderliche Information über die Treppe bei jedem Antrieb einzeln ermittelt wird und gleichzeitig hier verarbeitet wird, so daß die Funktionen einer zentralen Steuerungseinrichtung entsprechend reduziert werden können, beispielsweise auf Sicherungs- und Überwachungsfunktionen.

Als Sensoren gemäß dem Anspruch 3 können grundsätzlich beliebige Meßeinrichtungen Verwendung finden, welche geeignet sind, die Erfassung von vertikalen Hindernissen bzw. von Bodenkonturen ermöglichen. Dabei können diese Sensoren beispielsweise als mechanische, berührend arbeitende Abtasteinrichtungen konzipiert sein, es kommen jedoch auch berührungslos arbeitende, beispielsweise kapazitive Meßeinrichtungen in Betracht. Weiterhin kann der bei den einzelnen Rädern anstehende Raddruck nach Größe und Richtung gemessen werden, um auf diese Weise eine Information über die Beschaffenheit des Bodens bzw. des Hindernisses zu gewinnen.

Die Merkmale des Anspruches 4, wonach jedes Rad feststellbar ist, sind beispielsweise dadurch realisierbar, daß jeder Antrieb beispielsweise als elektrischer Bremsmotor ausgerüstet ist, der bei Abschaltung der Energieversorgung automatisch auf rein mechanischem Wege festgebremst wird. Die Feststellbarkeit sämtlicher Räder dient neben der Realisierung von Sicherheitsfunktionen auch dem Horizontalvorschub des Fahrgestells bei wenigstens teilweise festgestellten Rädern. Die Merkmale des Anspruchs 5 bringen den Vorteil mit sich, daß die vertikale Stützfunktion praktisch eines jeden Rades durch eine rein statisch wirkende, d.h. ohne Rollvorrichtung ausgerüstete Tragstütze übernommen werden kann. Dabei sind diese Tragstützen zweckmäßig mit geringstmöglichem vorzugsweise seitlichen Abstand neben einem jedem Rad befestigt, so daß bei horizontaler Verschiebbarkeit der Räder gegenüber dem Fahrgestell die Verwendbarkeit derselben nicht durch eine geringe Stufentiefe eingeschränkt wird.

Vorzugsweise sind gemäß dem Anspruch 6 lediglich an den - in Fahrtrichtung gesehen - vorderen und hinteren Enden der Bodenplatte Räder angeordnet, so daß sich ein möglichst einfacher konstruktiver Aufbau des Fahrgestells ergibt.

Die Merkmale des Anspruchs 7 eröffnen die Möglichkeit, beispielsweise bei Einsatz von Elektromotoren als Antriebe für die Räder deren Stromaufnahme beim Anstoßen an ein Hindernis als Informationsquelle über das Vorhanden sein eines solchen Hindernisses auszuwerten, da die Räder stets über die übrigen Konturen des Rollstuhls vorstehend angeordnet sind.

Die Merkmale des Anspruchs 8 eröffnen bei Störungen in der Energieversorgung ein erhöhtes Maß an Sicherheit für

den Benutzer des jeweiligen Rollstuhls, da in diesem Fall selbsttätig alle Antriebe rein mechanisch blockiert werden.

Die Merkmale des Anspruchs 9 erhöhen ebenfalls die Sicherheit des erfindungsgemäßen Fahrgestells und damit des Rollstuhls. Hierbei wird somit die horizontale Lage der Bodenplatte während des Treppenbefahrens überwacht, so daß Funktionsstörungen im Bereich eines Antriebes beispielsweise sofort erkannt werden können. Auch dient diese Maßnahme der genauen Koordinierung der Bewegungen der einzelnen vertikal wirkenden Antriebe.

Die Merkmale der Ansprüche 10 und 11 bringen den Vorteil mit sich, daß auf diese Weise verhindert werden kann, daß die Tragstützen beim Aufsetzen auf eine Treppenstufe versehentlich gerade auf deren äußere Begrenzungskante gesetzt werden, welches insbesondere bei mit nicht rutschfesten Belegen versehenen Treppen ebenfalls mit einem Sicherheitsrisiko verbunden ist. Dies kann mit der drehbaren Lagerung der Tragstützen in Verbindung mit der außermittigen Befestigung der Tragplatte durch entsprechende Drehung der Tragplatte erreicht werden, so daß ein möglichst großer Teil deren Lagerfläche auf der Stufenfläche zum Aufliegen kommt. Ermittelt werden kann die Position der Lagerplatte relativ zu der Stufenkante ebenfalls durch entsprechende Sensoren, welche beispielsweise die Auflagekraft einer Tragstütze im Bereich der Bodenplatte insbesondere nach deren Richtung erfassen .

Die Verwendung von Elektromotoren als Antriebe gemäß dem Anspruch 12 hat den Vorteil einer besonders einfachen Steuerbarkeit.

Grundsätzlich ist jedoch gemäß Anspruch 13 auch die Vervendung von pneumatischen oder hydraulischen Antrieben denkbar, welche jeweils mit einem batteriegespeisten Antrieb entweder für einen Kompressor oder eine Hydraulikpumpe zur Erzeugung des nötigen Druckes des jeweiligen Arbeitsmediums, nämlich einer Hydraulikflüssigkeit oder der Druckluft zusammenwirken.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel, welches insbesondere anhand seiner Wirkungsweise erläutert werden wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Funktionsschemas eines erfindungsgemäßen Fahrwerksj

Fig. 2 bis 15 eine perspektivische Darstellung der einzelnen Bewegungsabläufe der Antriebe eines erfindungsgemäßen Fahrwerks während des Befahrens einer Treppe.

-10-

Mit 1 ist in Fig. 1 die Bodenplatte eines Rollstuhls bezeichnet, der über vier, sich im wesentlichen vertikal erstreckende Stützen 2 auf Rädern 3 aufgelagert ist. Die Räder 3 erlauben eine Verschiebung des Rollstuhls in einer parallel zur Ebene der Bodenplatte 1 verlaufenden, nicht näher dargestellten Ebene. Der konstruktive Aufbau des Sitzes des Rollstuhls ist grundsätzlich beliebig und daher aus Gründen der zeichnerischen Übersichtlichkeit nicht dargestellt worden.

Jedes Rad 3 steht mit einem Antrieb 4 in Verbindung, dessen Gehäuse an der Stütze 2 befestigt ist und dessen Abtriebswelle - ggf. unter Zwischenanordnung eines nicht dargestellten Getriebes - mit dem Rad 3 gekoppelt ist. Als Antriebe 4 werden vorzugsweise drehlzahlsteuerbare Elektromotoren eingesetzt.

Jede Stütze 2 ist in ihrem oberen Endbereich an einen Hubantrieb 5 angeschlossen, mittels welchem ein Anheben bzw. ein Absenken eines Rades 3 in Richtung der Pfeile 6 möglich ist. Der Hubantrieb 5 ist gleichzeitig als Drehantrieb ausgestaltet, mittels welchem jeweils die Drehung eines Rades in Richtung der Pfeile 7, somit im wesentlichen in einer Horizontalebene möglich ist. Die konstruktive Ausgestaltung des Hubantriebes ist grundsätzlich beliebig. Beispielsweise kann die vertikale Hubbewegung einer Stütze 2 durch eine Gewindespindel erreicht werden, die in einer, gegenüber der Bodenplatte festen Gewindemuffe gelagert ist, so daß eine Drehbewegung der Gewindespindel diese vertikal verschiebt und diese Verschiebung zur entsprechenden Verschiebung einer Stütze 2 benutzt werden kann. Die Drehbewegung der Stütze 2 in Richtung der Pfeile 7 kann in einfachster Weise dadurch erreicht werden, daß die Stütze 2 zweiteilig ausgebildet ist, wobei die beiden Teile gegeneinander drehbar gelagert sind und wobei ein Teil gegenüber der Boden-

platte 1 nicht drehbar gelagert ist, so daß durch Anbringung eines Zahnkranzes auf dem gegenüber der Bodenplatte 1 drehbar gelagerten Teil eine Drehung in dem genannten Sinne beispielsweise mittels eines entsprechend steuerbaren Elektromotors erreicht werden kann.

Die konstruktive Ausbildung der Stützen 2 ist an sich beliebig. Es muß lediglich gewährleistet sein, daß unter Mitwirkung des Hubantriebes 5 diese in vertikaler Richtung, d.h. in Richtung der Pfeile 6 gesteuert ausfahrbar und einfahrbar sind. Die Stützen 2 können beispielsweise als mehrere, ineinandergesteckte, somit teleskopierbare Rohre ausgebildet sein, die mit dem eine Hub- bzw. Senk- und Drehbewegung ermöglichenden Hubantrieb 5 in Wirkverbindung stehen.

Jeder Hubantrieb 5 steht über einen, sich im wesentlichen horizontal erstreckenden Träger 8 mit einem Horizontalantrieb 9 in Verbindung, mittels welchem die Träger 8 in einer Horizontalebene, d.h. in Richtung der Pfeile 10 verschoben werden können. Die konstruktive Ausbildung der Horizontalantriebe 9 sowie der Träger 8 ist ebenfalls grundsätzlich beliebig, diese können beispielsweise als Gewindespindeln oder auch Zahnstangen ausgestaltet sein, die mit einem entsprechenden Motor, vorzugsweise einem steuerbaren Elektromotor in Verbindung stehen. Durch Betätigen der Horizontalantriebe 9 kann somit über den Träger 8 das jeweilige Rad 3 gegenüber der Bodenplatte 1 in der Horizontalebene verschoben werden.

Schließlich befinden sich im Bereich sämtlicher vier Eckpunkte der Bodenplatte 1 vertikal, d.h. in Richtung d_er pfeile 6 aus- und einziehbare Tragstützen 11. Die Tragstützen 11 stehen jeweils mit einem, an der Bodenplatte 1 befestigten Vertikalantrieb 12 in Wirkverbindung^

wobei dieser Vertikalantrieb 12 konstruktiv ähnlich ausgestaltet sein kann, wie der Hubantrieb 5. Insbesondere in den Fällen, in denen die Tragstütze 11 in ihrem unteren Bereich mit einer besonders ausgestalteten Lagerplatte versehen ist, kann zu dem Vertikalantrieb 12 ein Drehantrieb treten, mittels welchem die Lagerplatte 13 in Richtung der Pfeile 7 drehbar gelagert ist. Hierauf wird jedoch im folgenden im Zusammenhang mit der Erläuterung der Wirkungsweise des Erfindungsgegenstands noch näher eingegangen werden. Das Ausmaß, in welchem die Tragestützen 11 in Richtung der Pfeile 7 ausgefahren werden können, ist so bemessen, daß die Tragestützen 11 in Verbindung mit den jeweiligen Lagerplatten 13 die übstützungsfunktion der Stützen 2 mit den Rädern 3 vollständig übernehmen können.

Mit 14 sind Sensoren bezeichnet, welche im Bereich der Antriebe 4 angebracht sind und welche dem Erkennen von Stufen im Boden, nämlich der automatischen Erfassung des Anfangs einer Treppe zu Beginn der jeweiligen Abwärtsfahrt dienen. Diese Sensoren 14 sind zumindest an den beiden Antrieben 4 angebracht, welche sich - in Vorwärtsfahrrichtung des Rollstuhls gesehen - vorne befinden. Sie können jedoch auch an allen vier Antrieben vier angebracht sein. Die Beschaffenheit und Ausbildung der Sensoren ist grundsätzlich beliebig. Hierbei werden vorzugsweise berührungslos nach bekannten elektrischen Prinzipien arbeitende Funktionselemente eingesetzt, mittels welchen beispielsweise auf kapazitiven Wege der Beginn einer Stufe im Boden erkannt werden kann. Mit 15 ist schematisch .ein Stellungssensor angedeutet, welcher beispielsweise nach Art eines elektronischen Neigungsmessers oder auch einer elektronischen Wasserwaage ausgestaltet sein kann und welcher in noch zu erläuternder Weise der horizontalen Stabilisierung der Bodenplatte 1 dient.

Das Ausmaß der Ausfahrbarkeit der Stützen 2 sowie der Tragstützen 11 ist in Abhängigkeit von der Länge der Bodenplatte 1 in Richtung der Pfeile 10 derart bemessen, daß entsprechend der größtmöglichen Neigungifclicher ausgsfffrrter Treppen - in Fahrrichtung des Rollstuhls gesehen - eine Abstützung der beiden, jeweils aus zwei Rädern 3 bestehenden Radsätze auf jeweils einer Stufe derart möglich ist, daß sich die Bodenplatte 1 genau in einer Horizontalebene befindet.

Das Ausmaß, um welches die Träger 8 in Richtung der Pfeile • 10 gegenüber der Bodenplatte 1 verschoben werden können, ist derart ausgelegt, daß jede Stütze 2 in horizontaler Richtung, d.h. in Richtung des Pfeiles 10 zumindest um das Maß der Tiefe bauüblicher Treppenstufen verfahren werden kann.

Zeichnerisch nicht dargestellt sind Bremselemente im Bereich sämtlicher vier Räder 3, welche ein gesteuertes Bremsen bzw. Blockieren jedes einzelnen Rades ermöglichen. Diese Bremselemente sind außerdem derart beschaffen, daß bei Ausfall der Energieversorgung auf rein mechanischem Wege sämtliche Räder selbsttätig blockiert werden.

Zeichnerisch ebenfalls nicht dargestellt ist eine Steuerung, welche vorzugsweise auf elektrischem Wege die einzelnen Antriebe unter Mitwirkung der beschriebenen Sensoren in einer im folgenden noch zu erläuternden Weise in einer vorbestimmten Reihenfolge betätigt. Dabei ist es von wesentlicher Bedeutung, daß mittels des beschriebenen Fahrwerks eines Rollstuhls nicht nur-selbsttätig gerade Treppen, und zwar sowohl vorwärts als auch rückwärts bezüglich der Pfeile 10 gesehen - sondern auch Wendeltreppen befahren werden können. Insbesondere im letztge-

nannten Falle ist es erforderlich, daß sämtliche Räder 3 sowohl bezüglich ihrer Antriebe 4 als auch bezüglich ihrer Schwenkbewegung in Richtung der Pfeile 7 individuell angesteuert werden, wobei die Form der Treppe, die Tiefe und Höhe der Stufen unter anderem mittels der Sensoren 14 ermittelt werden und wobei die auf diese Weise gewonnene Information zur gezielten Steuerung der einzelnen Antriebe des erfindungsgemäßen FahrwerksV benutzt wird. Beschränkt ist die Verwendung des Erfindungsgegenstands "bei bauüblichen Treppen somit lediglich durch deren Breite. Dem Stellungsensor 15 kommt insgesamt während des Treppenbefahrens hauptsächlich eine Überwachungs- und Sicherungsfunktion zu.

Im folgenden wird anhand der Fig. 2 bis 15, welche aufeinanderfolge Betriebsphasen des erfindungsgemäßen Fahrwerks 1^! zeigen,dessen Wirkungsweise im einzelnen erläutert werden. Diese Erläuterung erfolgt anhand des Befahrens einer Treppe 16 in Aufwärtsrichtung, wobei die Darstellung des Fahrwerks 1' des erfindungsgemäßen Rollstuhls stark schematisch gehalten ist, so daß die wesentlichen Bewegungsabläufe erkennbar werden. Das Abwärtsbefahren der Treppe 16 als bloße Umkehr der beschriebenen Bewegungsabläufe ergibt sich dann aus den nachstehenden Ausführungen von selbst.

In Fig. 2 ist das in Richtung des Pfeiles 17 auf der ebenen Unterlage 18 sich bewegende Fahrwerk 1¹ derart an der untersten Stufe 19 der Treppe 16 angekommen, daß die beiden vorderen Räder 3 anstoßen. Aus diesem Anstoßen wird ein Signal abgeleitet, welches, wie in Fig. 3 im einzelnen gezeigt, zur Folge hat, daß die vorderen Tragstützen 11 in Richtung des Pfeiles 20 soweit ausgefahren werden, bis diese Kontakt mit der Unterlage 18 haben. Gleichzeitig werden die Stützen 2, an welchen die Räder

in der beschriebenen Weise befestigt sind, in Gegenrichtung zu dem Pfeil 20 eingezogen, und zwar bis auf eine Höhe, welche genau deren Rollen auf der Stufenfläche 21 der untersten Stufe 19 ermöglicht. Die Ableitung des entsprechenden Signals beim Anstoßen der Räder an der Stufe 19 in Fig. 2 kann in vielfältiger Weise erfolgen. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, aus dem Anstoßen der Räder 3 und durch deren Stillstand bedingten Änderung der Stromaufnahme der entsprechenden Motoren 4 (Fig. 1) dieses Signal abzuleiten, wobei in Verbindung mit entsprechenden, die Stufe abtastenden Sensoren 14 die Höhe der Stufe abgetastet und das Ausmaß des Einziehens der Stützen 2 in Gegenrichtung des Pfeiles 20 festgelegt wird.

Nachdem die vorderen Räder 3 auf das Niveau der Stufenfläche 21 angehoben worden sind, werden diese entsprechend Fig. 4 in Richtung des Pfeiles 17 horizontal verfahren, und zwar im wesentlichen bis zum Anstoßen an die Vertikalfläche der nächstfolgenden Stufe 22. Das durch das Anstoßen an der Stufe 22 in ähnlicher Weise wie bei der Stufe 19 gebildete Signal wird nunmehr dazu benutzt, ein Einfahren der Tragstützen 11 in Gegenrichtung zu dem Pfeil 20 auszulösen. Es sei erwähnt, daß der horizontale Vorschub der vorderen Räder 3 in Richtung des Pfeiles sowie das Aus- und Einfahren der Tragstützen 11 mittels der eingangs beschriebenen Hubantriebe 5 und der Vertikalantriebe 12 erfolgt, welche in den Fig. 2 bis 15 jedoch aus Gründen der zeichnerischen Übersichtlichkeit nicht im einzelnen dargestellt sind.

Das durch das Anstoßen der vorderen Räder 3 an der Stufe 22 bedingte Signal hat weiterhin zur Folge, daß die vorderen Räder 3 durch Bremsung festgestellt werden, daß durch gleichzeitige Betätigung der Horizontalantriebe 9 (Fig. 1) sowie der Antriebe 4 (Fig. 1) der hinteren Räder

3' die Bodenplatte 1 in Richtung des Pfeiles 17 bewegt wird. Hierdurch werden die vorderen Räder 3 bezüglich der Bodenplatte 1 wiederum in die in Fig. 2 gezeigte Position gebracht.

Nachdem diese Verschiebung der Bodenplatte 1 in Richtung des Pfeiles 17 abgeschlossen ist, welches wiederum durch entsprechende Sensoren bzw. Endschalter signalisiert wird, werden erneut die vorderen Tragstütasn 11 soweit ausgefahren, daß diese Kontakt zu der Stufenfläche 21 der Stufe 19 haben und die Stützfunktion der vorderen Stützen 2 übernehmen können. Danach werden sowohl die Tragstützen 11 als auch die hinteren Stützen 2^f um das Maß einer Stufenhöhe in Gegenrichtung zu dem Pfeil 20 angehoben und anschließend durch Betätigen der Horizontalantriebe 9 die vorderen Räder 3 auf der Stufenfläche 23 bis zum Anstoßen an die Vertikalfläche der nächst höheren Stufe 24 verschoben. Während des Anhebens der Bodenplatte 1 um eine Stufenhöhe befinden sich die vorderen Räder 3 vorzugsweise in rollender Berührung mit der Kontur der Stufe 22, so daß letztere abgetastet und auf diese Weise ein sicherer Kontakt zu der Stufe 22 erhalten bleibt. Mittels des Stellungssensors 15 werden während dieser Vertikalbewegung der Bodenplatte 1 die Hubantriebe 5 der hinteren Stützen 2¹ ebenso überwacht wie die Vertikalantriebe 12 der vorderen Tragstützen 11, so daß die Bodenplatte 1 ihre horizontale Orientierung während dieser Hubbewegung in jedem Fall beibehält. Wie aus Fig. 7 im einzelnen hervorgeht, werden nunmehr die Tragstützen auf der Stufenfläche 21 der Stufe 19 getragen, während die vorderen Räder 3 auf der Stufenfläche 23 der Stufe 22 aufliegen.

Es schließt sich ein Einfahren der Stützen 11 in Gegenrichtung des Pfeiles 20 an, woraufhin durch horizontales

Einfahren der vorderen Stützen 2 mittels der Horizontalantriebe 9 die Bodenplatte 1 in Richtung des Pfeiles verschoben wird und wobei diese Bewegung durch Betätigung der Antriebe k der hinteren Räder 3 unterstützt wird.

Das weitere stufenweise Befahren der Treppe 16 vollzieht sich in ähnlicher Weise, d.h. nach dem Anstoßen der vorderen Räder 3 an die Vertikalfläche der jeweils nächst höheren Stufe werden die vorderen Stützen 11 in Richtung des Pfeiles 20 bis zum Bodenkontakt mit der jeweiligen Stufenfläche ausgefahren, gleichzeitig durch weiteres Ausfahren der Tragstützen 11 sowie der hinteren Stützen 2 um eine Stufenhöhe die Bodenplatte 1 vertikal um das Ausmaß einer Stufenhöhe angehoben, anschließend die vorderen Stützen 2 horizontal bis zum Anstoßen an die Vertikalfläche der nächst höheren Stufe ausgefahren, die vorderen Tragstützen 11 wieder eingefahren, wobei schließlich nach Festbremsung der vorderen Räder 3 und Einfahren der Stützen 2 in horizontaler Richtung bei ggf. gleichzeitiger Betätigung der Antriebe k der hinteren Räder 3' die Bodenplatte 1 in Richtung des Pfeiles 17 im wesentlichen um das Maß einer Stufentiefe erfahren wird. Diese Vorgänge laufen gemäß der schematischen Darstellung der Fig. 2 bis 10 nacheinander ab. Als Stufenhöhe soll gemäß Fig. 10 in dieser Beschreibung das vertikale Maß 24 und mit Stufentiefe das horizontale Maß 25 bezeichnet werden.

Die Stellung des Fahrwerks 1' gemäß Fig. 11 ist dadurch gekennzeichnet, daß die vorderen Räder 3 an der Vertikalfläche einer Stufe 26 angekommen sind und hier anstoßen, wobei nach Festsetzen der vorderen Räder 3 durch Bremsung und horizontalem Einziehen der Stützen 2 in Richtung des Pfeiles 17 die hinteren Räder 3' nunmehr an die

Vertikalfläche der untersten Stufe 19 anstoßen. In der Folge werden gleichzeitig die vorderen Tragstützen 11 als auch die hinteren Tragstützen 11' soweit ausgefahren, daß die vorderen Tragstützen 11 auf der Stufenfläche 27 auf-

Qc liegen, auf welcher sich die vorderen Räder 3 befinden, während die hinteren Tragstützen 11' in diesem Fall auf der Stufenfläche 28 der untersten Stufe 19 aufliegen.

In einem nächsten Schritt werden sowohl die vorderen Stützen 2 als auch die hinteren Stützen 2^f, deren Räder an den Stufen 26 bzw. 19 anliegen, um jeweils eine Stufenhöhe angehoben und anschließend horizontal in Richtung des Pfeiles 17 auf der Stufe 19 bzw. der Stufe 26 bis zum Anstoßen an die vertikale Fläche der nächst folgenden Stufe verfahren. Gegenüber der Bodenplatte 1 befinden sich nunmehr die hinteren Stützen 2¹ in einer horizontal eingefahrenen und die vorderen Stützen 2 in einer horizontal ausgefahrenen Position. Nachdem alle Räder 3, 3¹ durch Bremsung festgesetzt worden sind und sowohl die vorderen als auch die hinteren Tragstützen 11, 11' eingezogen worden sind, wird die Bodenplatte 1 durch horizontales Einfahren der vorderen Stützen 2 und horizontales Ausfahren der hinteren Stützen 2 mittels der entsprechenden Horizontalantriebe 9 (Fig. 1) in Richtung des Pfeiles 17 im wesentlichen um eine Stufentiefe verschoben. Anschließend werden sowohl die vorderen als auch die hinteren Tragstützen 11, 11' nunmehr auf die Stufenflächen 29 der Stufe 26 bzw. die Stufenfläche 23 der Stufe 22 aufgesetzt. Die Fig. 14 zeigt eine Bewegungsphase, bei welcher die vorderen Stützen und die hinteren Stützen 2¹ gerade wiederum um die Höhe einer Stufe vertikal in Gegenrichtung zu dem Pfeil 20 angehoben worden sind, so daß die vorderen Räder 3 einen sich an das obere Ende der Treppe 16 anschließenden Boden 3° erreicht haben. Das weitere stufenweise Befahren der

Treppe 16 vollzieht sich nunmehr schrittweise in analoger Weise, bis die hinteren Räder 3¹ ebenfalls den Boden 30 erreicht haben.

Von wesentlicher Bedeutung für das erfindungsgemäße Fahrwerk 1' ist es, daß sämtliche Räder 3,3' einzeln mit Sensoren und Antrieben ausgerüstet sind, so daß die Gestalt der jeweils zu befahrenen Treppenstufen genau abgetastet und über eine zentrale Steuerung die Befehle für die einzelnen Antriebe sowohl der Räder als auch der Tragstützen definiert werden können. Als Eingangsinformation für das Steuerungssystem werden beim Befahren einer Treppe in Aufwärtsrichtung sowohl die Stromaufnahme der Antriebe 4 der einzelnen Räder als auch Sensoren benutzt, mittels welchen die Form der Stufe, insbesondere deren Höhe und Tiefe abgetastet wird. Für das Befahren der Treppe in Abwärtsrichtung müssen mittels der Sensoren der Beginn der Stufe genau erfaßt werden. Mit einem, mit einem erfindungsgemaßen Fahrwerk ausgerüsteten Rollstuhl kann nach alledem eine Treppe sowohl in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung befahren werden.

Auch das Befahren einer Wendeltreppe bereitet keine Schwierigkeiten, solange eine ausreichende Breite gegeben ist, da jedes Rad des erfindungsgemäßen Fahrwerks einzeln antreibbar ist, und zwar jeweils in Abhängigkeit von der über die Sensoren ermittelten Eingangsinformation über die Form der zu befahrenden Stufen. In diesem Fall muß das Fahrwerk durch Drehbewegungen der Hubantriebe 5 in Richtung der Pfeile 7 (Fig. 1) zusätzlich Lenkbewegungen entsprechend der räumlichen Krümmung der zu befahrenden Wendeltreppe ausführen.

Patentanwälte Dipl.-Inge. Rose, Kosel & Sobisch

Claims (13)

DIPLrING. HORST ROSE DIPL.-ING. PSTER KOSEL DIPL.-ING. PETER SOBISCH PATENTANWÄLTE ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Patentanwälte Rose. Kose! S Sobisch * Odastrasse 4a Postfach 129. D-3353 Bad Gandersheim 1 Postfach 129 D-3353 Bad Gandersheim 1 Telefon (O 53 82) 40 38 Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandersheim 14. Juni 1984 Ihre Akten-Nr.: Unsere Akten-Nr.: 3065/1 Norbert Geisler ANSPRÜCHE

1. Fahrwerk (1 *) für einen treppengängigen Rollstuhl mit einer Bodenplatte (1), auf welcher ein Sitz angeordnet ist und an welcher vertikal verstellbare Räder (3,3^r) zum Verfahren des Rollstuhls angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz des Rollstuhls mit der Bodenplatte (1) in starrer Verbindung steht, daß an der Bodenplatte (1) vertikal verstellbare Tragstützen (11,11·) angeordnet sind, daß entweder die, die Räder (3,3') lagernden Stützen (2,2·) oder die Tragstützen (11,11·) an der Bodenplatte (1) horizontal verschiebbar befestigt sind und daß die Stützen (2,2·), die Tragstützen (11,11«) und die Räder (3,3') jeweils einzeln mit Antrieben (5,9,12,4) ausgerüstet sind, die ein gesteuertes schrittweises horizontales und vertikales Verfahren der Bodenplatte (1) unter Mitwirkung einer Steuerungseinrichtung in

-Z-PS/PK/Hu

Bankkonto: NORD/LB. NL Bad Gandersheim {BLZ 278537 21). KIo-Nr. 22118970 - Postscheckkonto: Postscheckamt'^J-—··-er (BLZ25010030), Kto.-Nr. 6671;

Abhängigkeit von der Art und den Abmessungen der jeweiligen Treppe (16) auf dieser ermöglichen.

2. Fahrwerk (1¹) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe (5,9,12,4) mit der Steuerungseinrichtung in Wirkverbindung stehen.

3. Fahrwerk (1') nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antrieb(4) eires Rades (3,3') mit mindestens einem Sensor (14) zur Erfassung von vertikalen Hindernissen und/oder der Bodenkonturen, insbesondere von Stufen - jeweils in Fahrtrichtung gesehen - ausgerüstet ist.

4. Fahrwerk (1¹) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rad (3,3') insbesondere mittels seines Antriebes (4) feststellbar ist.

5. Fahrwerk (1¹) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Rad (3,3') eine mit Abstand zu dessen Stütze (2,2·) angeordnete Tragstütze (11,11·) zugeordnet ist.

6. Fahrwerk (1¹) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder (3,3') - in Fahrtrichtung gesehen - jeweils an dem vorderen und dem hinteren Ende der Bodenplatte (1) angeordnet sind.

7. Fahrwerk (1¹) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils vorderen Räder (3,3') - in Fahrtrichtung gesehen - stets über die vordere Begrenzungskante oder -seite des Rollstuhls vorstehend angeordnet sind.

8. Fahrwerk (1¹) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Antriebe (5,9,12,4) als bei Ausfall der Energieversorgung selbstblockierende Systeme ausgebildet sind.

9. Fahrwerk (1¹) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (1) mit einem Stellungssensor (15) zur Überwachung der horizontalen Lage ausgerüstet ist, der mit der Steuerungseinrichtung und/oder den Antrieben (5£,12,4) in Wirkverbindung steht.

10. Fahrwerk (1¹) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragstützen (11,11·) in ihrem jeweiligen unteren Bereich mit einer Lagerplatte (13) enden und um ihre Längsachse unter Mitwirkung des Antriebes (12) drehbar an der Bodenplatte (1) gelagert sind.

11. Fahrwerk (1¹) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerplatte (13) außermittig an den Tragstützen (11,11·) befestigt ist.

12. Fahrwerk (1·) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, daß alle Antriebe (5,9,12,4) als
batteriegespeiste Elektromotoren ausgestaltet sind.

13. Fahrwerk (1·) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß alle linear wirkenden Antriebe als hydraulisch oder pneumatisch arbeitende Kolben-Zylinder-Einheiten und alle Drehantriebe als Hydro- oder Druckluftmotoren ausgebildet sind, die jeweils mit einem Hydraulikkreis oder einem Druckluftkreis zusammenwirken.

Patentanwälte Dipl.-Inge. Rose, Kosel & Sobisch