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Rollstuhl
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Die Erfindung betrifft einen Rollstuhl mit einer zwischen in einander
zugeordneten Ebenen laufendem Treibrad und Greifreifen angeordneten Verbindung zur
Obertragung der Drehbewegung. Die überwiegende Zahl von Rollstühlen, die insbesondere
von Körperbehinderten benutzt werden, lassen sich über einen Greifreifen antreiben,
der unmittelbar mit dem Treibrad des Rollstuhles verbunden ist. Normalerweise ist
ein derartiger Rollstuhl mit zwei größeren Treibrädern sowie zwei kleineren Lenkrädern
ausgestattet. Jeder dieser größeren Treibräder ist wiederum mit einem Greifreifen
versehen. Dieser Greifreifen ist im Durchmesser kleiner als das Treibrad, damit
er keine Berührung mit der Fahrbahn erhält. Es gibt Rollstühle, bei denen die großen
Treibräder vorne sind, und es gibt solche, bei denen sie hinten am Rollstuhl angeordnet
sind. Meistens greift im einen Fall der Fahrer weiter hinten, im anderen Fall weiter
vorne am Greifreifen an. Die Verwendung des einen oder des anderen Types hängt jeweils
vom Krankheitsbild und vom Verwendungszweck ab. In jedem Fall ist die Zugriffs-
und
Betätigungsmöglichkeit vom Fahrer des Rollstuhls her gesehen
ein Kompromiß. Auch die Ausnutzung der Körpermasse des Rollstuhlfahrers beim Antrieb
des Stuhles ist nur ungenügend ausnutzbar, da die Lage der Angriffsstellen an den
Greifreifen konstruktionsbedingt unveränderlich und somit nicht an unterschiedliche
Körpermassen anpaßbar ist.
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Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser bekannten Rollstühle besteht
darin, daß die Gummireifen der Treibräder die Armes des Fahrers beschmutzen, während
er am Greifreifen angreift. So ist es bekannt, den Greifreifen auf der dem Sitz
zugewandten Seite des Treibrades anzuordnen. Gemäß einer anderen Ausführung wird
das Treibrad zumindest teilweise durch ein Schutzblech abgedeckt. Im ersten Fall
muß der gesamte Rollstuhl verhältnismäßig breit ausgebildet werden, um zwischen
Sitz und Treibrad ausreichend viel Platz für die Hand und den Arm zu erhalten. Außerdem
wird bei der kinematischen Bewegung des Armes der Ellbogen automatisch nach außen
geschoben, so daß wieder die Gefahr der Berührung des ärmels mit dem Reifen gegeben
ist. Im anderen Fall entsteht ein nicht ungefährliches Teil, an dem sich die Hand
bei der Antriebsbewegung am Greifreifen am Anfang des Schutzbleches verletzen kann.
Beide Lösungen sind in der Praxis nur als Speziallösungen verwirklicht.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Rollstuhl
zu entwickeln, bei dem eine günstige Ubertragung Yori Fahrerkraft, Greifreifen,
Treibrad besteht und bei dem eine Verschmutzung der Armes des Fahrers weitgehend
vermieden wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindung
zwischen Treibrad und Greifreifen als Transmission ausgebildet ist und daß die Achse
des Greifreifens
gegenüber der Achse des Treibrades versetzt ist
und zur Fahrebene hin einen größeren Abstand aufweist.
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Vorzugsweise laufen Treibrad und Greifreifen mit ihrer jeweiligen
Nabe auf je einem Abschnitt einer mit dem Rollstuhl fest verbundenen gekröpften
Achse. Je nachdem, wie die Kröpfung angeordnet ist, d.h. je nachdem, in welcher
Richtung die Achse des Greifreifens gegenüber der Achse des Treibrades verschoben
ist, ragt der Greifreifen über das Treibrad hinaus, so daß ein Eingreifen am Greifreifen
ohne Streifen des Armels am Treibrad möglich ist. Die Verschiebung der Achsen kann
zweckentsprechend festgelegt werden. Wenn beispielsweise der Rollstuhl die zwei
großen Treibräder hinten angeordnet hat, so kann der Greifreifen leicht nach vorne
verschoben sein, und umgekehrt können bei einem Rollstuhl mit vorderen großen Treibrädern
die zugeordneten Greifreifen entsprechend leicht nach hinten versetzt sein, um so
dem Fahrer eine günstigere Zugriffsmöglichkeit zu bieten. Bekanntlich muß der Fahrer
für den Antrieb sein Körpergewicht verwenden bzw. die Möglichkeit haben, sich am
Fahrzeug zur Kraftübertragung abstützen zu können. So ermöglicht die Exzentrizität
von Greifreifenachse und Treibradachse eine insbesondere verstellbare Einstellung
der Position des Greifreifens und damit eine Anpassung auf unterschiedliche Körpermassen,
d.h. auf physiologisch optimale Hebelverhältnisse für den Fahrer.
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Als Transmission zwischen Greifreifen und Treibrad sind die verschiedensten
Lösungen denkbar. So kann beispielsweise die Mitnahme über Treibriemen oder Kettentrieb
erfolgen jeweils über Mitnahmescheiben, die in einer Ebene angeordnet sind und mit
dem Greifreifen bzw. Treibrad verbunden sind. Hierdurch ist es verhältnismäßig einfach
möglich, durch die Wahl der einander zugeordneten Mitnahmescheiben verschiedene
Obersetzungen anzubieten, mit einfacher Austauschbarkeit.
So ist
auch mit vertretbarem Aufwand die Ausbildung eines Wechselgetriebes möglich. Durch
die Art der Kraftübertragung zwischen Greifreifen und Treibrad fallen vorteilhafterweise
die bei bekannten Rollstühlen vorgesehenen radialen Verbindungsstäbe weg, so daß
beim Fahren der Greifreifen ungehindert durch die Finger gleiten kann.
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Eine andere Getriebemöglichkeit besteht in einem an Greifreifen oder
Treibrad angeordnetem axial herausragenden Mitnahmeglg d, welches in eine Führungsausnehmung
ein radial verlaufendes Langloch des anderen Teiles, nämlich Treibrades bzw. Greifreifens
greift. Bei der Verwendung von mehreren Mitnahmegliedern und entsprechend mehreren
Führungsausnehmungen ist eine gleichmäßige Kraftverteilung auf Greifreifen bzw.
Treibrad gegeben. Aufgrund der Exzentrizität der Achsen vollzieht das Mitnahmeglied
bezüglich der Achse des mitzunehmenden Rades eine Kreisbahn, welche die Form und
Lage der Führungsausnehmung bestimmt.
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Eine weitere Transmissionsmöglichkeit besteht erfindungsgemäß durch
Schrägstellen des Greifreifens und Mitnahme des Treibrades über eine Reibstelle
am Reifen oder über einen nur abschnittsweise eingreifenden Kraftschluß wie beispielsweise
mittels Stirnzahnrädern oder einer Zapfen/Loch-Mitnahme. Hierbei ergibt sich eine
Obersetzung der Kraft oder auch der Rädergeschwindigkeit im Verhältnis der Abstände
der Räderachsen zur Eingriffsstelle. Da dieser Achsabstand von der Greifreifenachse
kleiner ist als von der Treibradachse, entsteht eine Untersetzung, die insbesondere
körperlich schwächeren Fahrern zugutekommt.
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Aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung sowie den Ansprüchen sind
weitere Ausgestaltungen sowie Vorteile der Erfindung entnehmbar. Die dargestellten
Beispiele sind
nur als solche anzusehen, d.h. daß die Verwendung
auch anderer bekannter Getriebe als Trensmission zwischen zwei Rädern mit parallel
versetzter Achse von der Erfindung erfaßt sind. Auch sind die Rollstühle mit erfaßt,
bei denen zusätzlich ein Motorantrieb vorgesehen ist oder solche, die zusammenklappbar
sind. Auch entsprechende Konstruktionen für den nachträglichen Einbau in Rollstühle
der üblichen Art sind von der Erfindung erfaßt.
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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der
Erfindung in stark vereinfachter Art dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Rollstuhl
in der Seitenansicht, an dem ein erstes Ausführungsbeispiel verwirklicht ist, Fig.
2 einen Teilschnitt gemäß der Linie 2-2 in Fig. 1, jedoch in vergrößertem Maßstab,
Fig. 3 eine Teilansicht gemäß des Pfeiles 3 in Fig. 2 vom Treibrad, Fig. 4 einen
Teilschnitt des zweiten Ausführungsbeispieles der Transmission und Fig. 5 einen
Teilschnitt des dritten Ausführungsbeispieles der Transmission.
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In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Rollstuhl in der Seitenansicht
dargestellt. Das Rahmengestell 1 des Rollstuhles wird von vier Rädern getragen,
von zwei großen Treibrädern 2 sowie zwei kleinen Lenkrädern 3. Es ist jeweils nur
ein Treibrad und ein Lenkrad in der Zeichnung sichtbar. Treibrad und Lenkrad sind
üblicherweise gummibereift, möglicherweise mit Luftreifen. In einer parallelen Ebene
zu dem Treibrad ist ein Greifreifen 4 angeordnet, an dem der Fahrer mit den Händen
angreift, um den Rollstuhl zu bewegen.
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Wie insbesondere aus Fig. 2,nämlich einem Schnitt gemäß der Linie
2-2 aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Achse des Greifreifens 4 gegenüber der Achse
des Treibrades 2 um den Abstand e nach rechts oben verschoben. Hierdurch kann der
Fahrer des Rollstuhls am Greifreifen 4 angreifen, ohne mit seinem armes in Berührung
mit dem Treibrad 2 zu kommen. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen ist der
Greifreifen vom Rollstuhl aus gesehen außerhalb des Treibrades angeordnet. Es ist
jedoch genau so denkbar, daß der Greifreifen auf dem Achsabschnitt zwischen Treibrad
und Rollstuhl angeordnet ist. Auch die Achsversetzung e kann je nach Bedarf gewählt
werden, wobei durchaus denkbar ist, daß der Greifreifen 4 einen größeren Durchmesser
als das Treibrad 2 aufweist. Der mögliche Maximaldurchmesser des Greifreifens wird
durch den Abstand der Achse des Greifreifens 4 zur Fahrbahn 5 bestimmt.
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Bei dem dargestellten Rollstuhl ist das Treibrad hinten und das Lenkrad
3 vorne angeordnet. Bei anderen Rollstühlen, bei denen das Lenkrad hinten und das
Treibrad als großes Rad vorne angeordnet ist, kann die Exzentrizität in gleicher
Weise wie dargestellt vorgesehen werden, wobei dann die Achsverschiebung nach schräg
hinten erfolgen dürfte. Exzentrizität e (Achsverschiebung), Greifreifen durchmesser
sowie Anordnung des Greifreifens werden vom Konstrukteur je nach Bedarf und Verwendungszweck
entschieden -bzw.verstellbar gestaltet.
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Da die Achsen von Greifreifen und Treibrad versetzt sind, wird zur
Kopplung der beiden Räder, d.h. zur Betätigung des Treibrades durch das Greifrad
eine Transmission vorgesehen.
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In den Figuren 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer solchen
Transmission dargestellt. Es handelt sich hierbei um die Mitnahme über Zapfen, die
an einem der Räder befestigt sind und in entsprechende Ausnehmungen des anderen
Rades greifen. Grundsätzlich ist es für die Funktion unbeachtlich, an welchem der
korrespondierenden Räder die Zapfen bzw. die Ausnehmungen angeordnet sind. Bei diesem
ersten Ausführungsbeispiel sind der Greifreifen 4 und das Treibrad 2 gemeinsam auf
einer gekröpften Achse 6 angeordnet, deren Kröpfung der Exzentrizität e entspricht.
Diese-Achse 6 ist fest am Fahrgestell 1 des Rollstuhls befestigt. Das Treibrad 2
läuft mit einer Nabe 7 auf einem entsprechenden Abschnitt 8 der Achse 6 und ist
über Speichen 9 mit einer Felge 10 dieses Treibrades 2 verbunden. Die Felge 10 nimmt
einen Gummireifen 11 auf. An dieser Felge 10 sind zur Nabe 7 hin drei Laschen 12
befestigt, an denen wiederum zum Greifreifen 4 hin axial verlaufend drei Mitnahmezapfen
13 angeordnet sind. Diese Mitnahmezapfen 13 ragen in Ausnehmungen 14, welche in
der Felgenscheibe 15 des Greifreifens 4 vorgesehen sind. Diese Ausnehmungen 14 sind
kreisförmig, da aufgrund der durch die Exzentrizität der Räderachsen zueinander
die Zapfen 13 beim Drehen der Räder bezüglich des Greifreifens eine Kreisbahn vollziehen.
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Der Lauf der Zapfen 13 in den kreisförmigen Ausnehmungen 14 ist besonders
aus Fig. 3 ersichtlich. Fig. 3 zeigt eine Ansicht des Greifreifens,der teilweise
das Treibrad 2 verdeckt. Um den Ablauf besser zu verdeutlichen, ist eine zusätzliche
Drehstellung strichpunktiert dargestellt, und zwar um 30° verdreht. Von der Achse
aus gesehen wandern somit während einer Umdrehung die Mitnahmezapfen 13 einmal in
den jeweilig zugeordneten Ausnehmungen 14 im Kreis herum.
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Zwischen den Mitnahmezapfen 13 und der entsprechenden Laufbahn der
Kreisbahn 14 können insbesondere bei größerem Mitnahmewiderstand erhebliche Reibverluste
oder Reibkräfte entstehen, da sich die Antriebskraftresultierende aus einmal einer
tangentialen Komponente und einer radialen Komponente zusammensetzt, was eine gewisse
Verkeilung bewirkt. Diesen Keil und/oder Reibungskräften kann entgegengewirkt werden,
indem der Mitnahmezapfen in einem Lagerring läuft, der seinerseits entweder ganz
in der Ausnehmung 14 angeordnet ist oder auf der Laufbahn derselben abläuft - Ergänzungen,
die hier nicht näher dargestellt sind.
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Um die Lasche 12 möglichst verwindungssteif zu machen, ist sie über
Speichen 16 zur Nabe 7 hin verspannt. Die Scheibenfelge 15 weist eine Nabe 17 auf,
die auf einem Achsabschnitt 18 der Achse 6 gelagert ist. Auf der Scheibenfelge 15
des Greifreifens 4 ist ein Greifring 19 angeordnet.
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Es ist auch eine stark vereinfachte Mitnahmemöglichkeit über Zapfen
vorstellbar, die hier nicht näher dargestellt ist und bei der lediglich ein Zapfen
in einer radial verlaufenden schlitzförmigen Ausnehmung des Gegenrades verläuft.
Aufgrund der Projektion des Kreises in einen Schlitz ergibt sich jedoch eine änderung
der Relativgeschwindigkeiten beider Räder während einer Umdrehung.
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Bei dem in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt
die Transmission über einen Riemen oder Kettentrieb. Auch hier ist die Achse 6 fest
mit dem Fahrgestell 1 des Rollstuhls verbunden. Das Treibrad 2 läuft mit seiner
Nabe 7 auf dem Achsabschnitt 8. Auf der dem Greifreifen 4 zugewandten Seite der
Nabe 7 ist eine Transmissionsscheibe 20 vorgesehen, der eine Transmissionsscheibe
21 der Scheibenfelge 15 zugeordnet ist. Beide
Transmissionsscheiben
21, 22 sind über einen Riemen oder eine Kette 22 drehschlüssig miteirtnder verbunden.
Die Transmissionsscheibe 21 ist über eine Achse 23 mit der Scheibenfelge 15 verbunden,
wofür die Achse 23 in einer Muffe 24 läuft, welche über einen Arm 25 eine feste
Einheit der Achse 6 bildet. Je nach Durchmesser der Transmissionsscheiben kann eine
unterschiedliche Obersetzung oder auchilntersetzung erzielt werden. Es ist auch
möglich, an dieser Stelle als Transmission ein Schaltgetriebe, ähnlich wie es bei
Fahrrädern üblich ist, einzusetzen.
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Im Falle eines Riementriebs ist es auch möglich, eine stufenlose Obersetzung
zu erzielen, z. B. bei einer Keilriemenübertragung durch gegenläufiges Andern des
Abstandes von einander zugeordneten Wänden der Keilriemenscheiben. Nicht zuletzt
ist auch denkbar, daß statt einer Riemen-oder Kettentransmission eine Transmission
über Zahnräder erfolgt.
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Bei dem in Fig. 5 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist die
Achse 26 des Greifreifens 4 gegenüber der Achse 8 des Treibrades 2 geneigt, wobei
jedoch grundsätzlich der Achsversatz über einen Arm 25 beibehalten wird.
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Der Einfachheit halber sind bei diesem Ausführungsbeispiel zwei Transmissionsmöglichkeiten
in einer Figur dargestellt. Beiden Möglichkeiten gemeinsam ist jedoch,daß aufgrund
der geneigten Anordnung des Greifreifens 4 gegenüber dem Treibrad 2 die Mitnahmemittel
nur in dem Bereich zum Eingriff kommen, in dem der Abstand zwischen beiden Rädern
am geringsten ist.
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Bei der ersten Möglichkeit ist an der Scheibenfelge 15 des üreifreifens
4 stirnseitig zum Treibrad hin ein Mitnahmering 27 angeordnet, der ein die Profilform
des Gummireifens 11 ergänzendes Mitnahmeprofil aufweist und am
Gummireifen
11 angreift. Beim Verdrehen des Greifreifens 4 läuft somit der Mitnahmering 27,der
beispielsweise aus Gummi sein kann, auf dem und mit dem Gummireifen ab, wodurch
das Treibrad mitgenommen wird. Aufgrund der Neigung berührt der Mitnahmering nur
abschnittsweise den Gummireifen 11. Es ist jedoch auch denkbar, daß der Mitnahmering
als Stirnzahnrad ausgebildet ist, das in eine entsprechende Verzahnung an der Felge
10 des Treibrades greift.
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Die andere Möglichkeit, die durchaus auch mit der ersten kombiniert
sein kann, jedoch wesentlich weniger Schlupfgefahr insbesondere bei feuchten Reifen
hätte, erfolgt durch Zapfen 29, welche an der Scheibenfelge 15 angeordnet sind und
in Löcher 30 einer Scheibe 31 greifen, die wiederum an der Nabe 7 des Treibrades
2 befestigt ist.
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Bei dieser letzteren Möglichkeit sind die axial an den Rädern angreifenden
Kräfte geringer, aber immer noch grö-Ber als bei den Ausführungsbeispielen 1 und
2. Aufgrund der unterschiedlichen Abstände zwischen den Achsen der beiden Räder
und der Mitnahmestelle ergeben sich Untersetzungen bei der Transmission, die wohl
meist gewünscht sind. Eine zusätzliche Möglichkeit, ein Beschmutzen des Armels des
Fahrers durch das Treibrad zu vermeiden, besteht in der Anordnung eines Schutzbleches
33 an der Scheibenfelge 15, welches den Gummireifen 11 zumindestens in dem Bereich
am stärksten abdeckt, in dem sich die beiden Räder am nächsten kommen.
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Bei den einzelnen Ausführungsbeispielen ist jeweils der Greifreifen
auf der dem Gestell 1 abgewandten Seite des Treibrades 2 angeordnet. Es ist genau
so gut möglich, daß der Greifreifen zwischen Treibrad 2 und Rahmengestell 1 angeordnet
ist, da es sich lediglich um eine starre gekröpfte
und mit dem
Fahrgestell fest verbundene Achse handelt.