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WO2016110317A1 - Fahreinheit - Google Patents

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Publication number
WO2016110317A1
WO2016110317A1 PCT/EP2015/050064 EP2015050064W WO2016110317A1 WO 2016110317 A1 WO2016110317 A1 WO 2016110317A1 EP 2015050064 W EP2015050064 W EP 2015050064W WO 2016110317 A1 WO2016110317 A1 WO 2016110317A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wheel
driving
drive
unit according
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2015/050064
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Jutzeler
Rolf Bandhauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jst Multidrive AG
Original Assignee
Jst Multidrive AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jst Multidrive AG filed Critical Jst Multidrive AG
Priority to PCT/EP2015/050064 priority Critical patent/WO2016110317A1/de
Publication of WO2016110317A1 publication Critical patent/WO2016110317A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • A61G5/02—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs propelled by the patient or disabled person
    • A61G5/024—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs propelled by the patient or disabled person having particular operating means
    • A61G5/026—Cranks or hand wheels
    • 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
    • A61G5/02—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs propelled by the patient or disabled person
    • A61G5/021—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs propelled by the patient or disabled person having particular propulsion mechanisms
    • A61G5/022—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs propelled by the patient or disabled person having particular propulsion mechanisms acting on wheels, e.g. on tires or hand rims
    • 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
    • A61G5/06—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs with obstacle mounting facilities, e.g. for climbing stairs, kerbs or steps
    • A61G5/063—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs with obstacle mounting facilities, e.g. for climbing stairs, kerbs or steps with eccentrically mounted wheels
    • A61G5/065—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs with obstacle mounting facilities, e.g. for climbing stairs, kerbs or steps with eccentrically mounted wheels with three or more wheels mounted on a rotary cross member, e.g. spiders or spoked wheels with small wheels at the end of the spokes
    • 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
    • A61G5/08—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs foldable
    • A61G5/0875—Chairs or personal conveyances specially adapted for patients or disabled persons, e.g. wheelchairs foldable dismountable, e.g. where the wheelchair can be disassembled for transportation or storage

Definitions

  • the present invention relates to a driving unit for driving on level, uneven and rising, or sloping terrain, especially for driving on steps and stairs, according to the preamble of the main claim.
  • the invention relates to a driving unit, which is provided as a wheelchair for disabled people.
  • a speedy driving on even surfaces, overcoming obstacles or stairs and driving on uneven and bumpy terrain is to be mastered in many applications by one and the same driving unit.
  • load transport should thus z.
  • B. transhipment from one vehicle to another vehicle can be avoided. Traction units used to search for objects, such as metal or land mines, require the
  • Drive units are suitable for any terrain. Above all, also in the transport of people, especially handicapped persons, it is desirable that the driving unit can move on and over different ground conditions and obstacles. For this purpose, different types of driving units have been developed.
  • a wheelchair which, instead of conventional wheels, which simultaneously serve as a handwheel for driving the wheelchair and as an impeller for driving on the ground, has on each side a large hand wheel as a drive wheel and three bicycles arranged in a triangle.
  • the bicycles are driven by the hand wheel via a gear, wherein each bike has a planetary gear, which is driven by means of a toothing by the handwheel and allows a translation of the driving force on the bike.
  • the bicycles are held in a wheel support block which sits on the axis of the handwheel and is rotatable relative to the axle.
  • Wheelchairs are also known from US 3,283,839 and US 4,512,588, which have a plurality of arranged in a triangle or square bicycles, which are driven by a drive wheel and a transmission. Furthermore, these wheelchairs have support wheels that can be spaced apart by a linkage to the bicycles. The support wheels serve to support the wheelchair and their position relative to the bicycles can be adjusted to the height of a staircase or obstacle. However, the construction of the support wheels is expensive and they are not readily usable for any surface and different directions of travel.
  • a wheelchair with drive wheels which are mounted on an adjustable frame. With the frame, the position of the drive wheels can be adjusted relative to a seat.
  • the drive wheels are on
  • the wheelchair has a small upstream support wheel. Like conventional wheelchairs, this wheelchair is not suitable for overcoming obstacles and driving on bumpy terrain, as this would require a great deal of effort and the wheelchair can tilt easily when crossing an obstacle.
  • a drive unit according to the present invention has a modular design.
  • the modular structure comprises a central support block on which different modules are mounted depending on the requirements of the driving unit.
  • the modular structure comprises at least one utility module, two driving modules and a drive unit.
  • the utility module has z.
  • B. a seat unit for a person, a load area or equipment that serve a specific purpose, such as search devices, grippers, etc ..
  • the utility module is attachable to a central region of the central support block. At the opposite ends of the central support block in each case a driving module can be coupled.
  • the same type of driving module is used, wherein the two driving modules are designed mirror-symmetrically to each other so that components of the driving module in a direction of travel have the same orientation.
  • the driving module comprises at least one wheel or at least one rolling body, wherein the at least one wheel, or the rolling body, is rotatable relative to the support block and is provided as an impeller or running body resting on a substrate.
  • the driving module comprises three wheels, which are rotatably arranged on a common wheel carrier in a triangular formation and can be driven by a common drive individually or jointly. In such a tricycle module and two wheels can simultaneously serve as wheels and rest on the ground, as it is z.
  • B. is also provided in EP 903138.
  • the wheel carrier is mounted relative to the support block preferably rotatable or tiltable.
  • a drive unit for driving the drive module which has a drive wheel, which is hubless with at least one serving as an impeller wheel of the drive module coupled.
  • the drive wheel can be coupled directly or via further coupling wheels with the impeller or the wheels.
  • the drive unit has a transmission, with which a driving force can be transmitted from the drive wheel to the impeller or the wheels.
  • the driving module may have a driving support, which is rotatably coupled to the carrier block and carries the gearbox.
  • a central axis of the carrier block and thus also of the driving carrier and an axis of the drive wheel are preferably aligned eccentrically to one another.
  • the axes are also aligned at least approximately parallel.
  • the axis of the drive wheel but can also include an angle to the axis of the support block.
  • a driving unit according to the invention can be advantageously used in various fields.
  • the use of the driving unit is usually determined by the selection of the utility module.
  • other rolling bodies may be used in the sense of the invention instead of wheels or running wheels. It can z. B. depending on the purpose and ball, tons, - or cylindrical body can be used.
  • the drive wheel is arranged with respect to an axis of the central support block between the utility module and the driving module, in particular between the utility module and the running wheel.
  • the drive wheel is axially closer to the utility module, such as a seat for a person, than the wheel, or the wheels of the drive module. This results in a compact design for a wheelchair.
  • the drive wheel in a drive unit according to the invention, can be integrated in the drive module. Thus, it can be mounted together with the wheels on the central support block.
  • the drive wheel is z. B. held by a frame which is fixedly provided on the driving beam.
  • the frame may preferably also surround the transmission of the drive module.
  • the drive wheel in a drive unit in the form of a wheelchair, can form a handwheel of the wheelchair or be attached to such a handwheel.
  • a flexible positioning of the handwheel relative to the seat is possible and the position of the handwheel can be adapted to a user of the wheelchair.
  • the drive wheel can assume an ergonomically meaningful position when the drive wheel is manually driven by a wheelchair user.
  • the impeller is driven via a coupling wheel, wherein the coupling wheel according to the invention is driven without a hull by the drive wheel.
  • the coupling wheel is mounted concentrically to the central axis of the driving module, in particular a driving carrier, and the support block.
  • the same coupling wheel may be designed and arranged to serve for power transmission to all three wheels.
  • the impeller can then be driven via the coupling wheel, or the impellers can be driven via the drive wheel and possibly the transmission, for example by a tooth system.
  • further transmission means in particular gears and clutches, can be provided between the coupling wheel and the wheels.
  • the driving module on a gear transmission for transmitting power from the drive wheel to the impeller.
  • the coupling wheel is advantageously arranged concentrically on the axis of the driver.
  • the wheels are arranged uniformly around the coupling wheel and form a kind of star-shaped arrangement.
  • the coupling wheel is thus fixed, but provided rotating relative to the central support block.
  • the wheels of the driving module can each be connected to an intermediate gear which meshes with the coupling wheel. It can also be provided to implement a power transmission from the drive wheel to the impeller more intermediate wheels.
  • the intermediate gears concentric sprockets with different radius z. B. for the reduction of power transmission.
  • the gear transmission is designed according to the use of the driving unit. Through the mo- dularen structure of the driving unit driving modules of different types and dimensions can be used in a simple manner. In a wheelchair, for example, differently designed driving modules for home use and for use outside the home can be provided.
  • the driving unit as a driving module to a tricycle module, wherein the wheel carrier is provided relative to the Trä gerblock rotatably mounted on the driving beam.
  • the drive wheel remains fixed relative to the carrier block and the wheel carrier.
  • the wheels can be rotated at a distance about the axis of the support block, so that the wheels can serve alternately as wheels.
  • the wheels are preferably arranged in the same radius to the axis.
  • the wheel carrier can also be rotated from a position with an impeller to a position with two impellers and vice versa.
  • the drive wheel remains fixed relative to the driver.
  • the transmission of the driving module comprises a planetary gear for driving the wheel carrier relatively Fahr nie.
  • the transmission of the driving module on two different gears In a first gear for riding on flat terrain, the transmission is in a drive-gear position and in a second gear for driving on uneven, graded or on / descending terrain, the transmission is in a climbing gear position. There is provided a clutch for switching the driving module between the driving gear position and the climbing gear position. In the driving gear position, the wheels are driven by the drive wheel. In the climbing gear position, the wheel carrier is driven by the drive wheel. For this purpose, in the driving gear position of the wheel carrier is firmly coupled to the carrier and in the climbing gear position of the wheel carrier is rotatable relative to the carrier.
  • the coupling wheel which is coupled to the drive wheel, has a special configuration in order to realize the different transmission gears.
  • the coupling wheel For coupling with the drive wheel, the coupling wheel z. B. a first external toothing.
  • the coupling z. B. a second outer Have gear rim, which meshes with an intermediate gear of the gear train.
  • the intermediate wheel transmits the force to a wheel of the driving module.
  • the intermediate or intermediate wheels are provided in the radial region between the axis of the carrier and the wheels and use this area for power transmission.
  • the coupling wheel preferably forms a ring gear for the planetary gear for driving the wheel carrier.
  • a power flow from the drive wheel via the planetary gear on the wheel so as to drive the wheel carrier rotatably, so that the wheels rotate about the axis of the driver.
  • the coupling z. B. egg nen inner ring gear which meshes with planetary gears of the planetary gear.
  • the planet gears transmit the driving force to the wheel carrier.
  • another gear or more gears between planetary gears and wheel carriers can be used for power transmission.
  • a sun gear of the planetary gear is fixedly formed on the carriage, d. H.
  • the sun gear is fixed to the carrier block of the driving unit.
  • the planet gears are preferably designed for a reduction of the power transmission and for this purpose each have two different sized, mutually fixed sprockets.
  • the larger sprocket meshes with the tarpaulin gear and the smaller sprocket is coupled to the wheel carrier, if necessary via other gears.
  • a difference of a number of teeth of the drive wheel and sun gear of the Pia netengetriebes at least by 20 divisible. Accordingly, there are a variety of planet gears between sun and coupling / ring gear.
  • the transmission of the driving module may include for transmission of power between the drive wheel and wheels, or between the drive wheel and wheel carrier, further intermediate wheels to correct the direction of rotation, the
  • the clutch for switching between driving gear position and climbing gear position may have a first coupling device, which connects to the wheel carrier from the planetary gear or decoupled. Furthermore, the clutch may have a second clutch device which connects or disconnects the wheel carrier from the carrier.
  • the first coupling device can, for. Example, be a dog clutch, in which an annular coupling element can be moved axially to the driving carrier axis to the wheel towards and away from it, wherein it is moved into and out of engagement with the wheel. The coupling element is driven in rotation by the planetary gear. In the coupled state, the driving force is transmitted to the wheel carrier. In decoupled state, the planetary gear is in free-running.
  • the second coupling device may, for. B. be given by a radially to prevailrä gerachse movable engagement element which engages in a radially further outward position in the wheel carrier, so that wheel and drive carriers are rotatably connected. In a radially further inward position, the engagement element is out of engagement with the wheel carrier, so that the wheel carrier and the carrier can rotate to each other.
  • the first and the second coupling device can be actuated by a common switching element.
  • the common switching element can, for. B. be actuated by a switching ring having a guide curve for the switching element.
  • the driving gear position or the climbing gear position is set.
  • the switching element or the switching ring can, for. B. be operated manually or be brought by a motor in a desired switching position.
  • the driving unit may have a coupling device with which the wheels, which do not rest on a substrate, can be decoupled from the coupling wheel.
  • the not resting on the ground wheels are thus not rotated, so that z. B. for a wheelchair user no risk of injury by moving in its immediate vicinity parts.
  • the coupling device may, for. B. be given by a sliding clutch. In a disengaged position, the coupling device pushes a gear of the pinion gear out of engagement with the coupling wheel, so that no power transmission takes place.
  • the sliding clutch z. B. sliding elements for each wheel drive train, the z. B. be actuated by a cam curve. The sliding elements are guided over the cam curve when turning the wheel carrier and couple the corresponding wheel drive train on or off.
  • the cam curve can z. B. be provided on the driver.
  • the drive unit has a jib module, which can also be attached to the central support block of the drive unit.
  • the jib module thus forms another module of the modular structure of the driving unit.
  • the jib module is detachably mounted between the carrier block and the drive module at one end of the carrier block.
  • no mounting devices for the boom module are required, or the mounting devices can remain free, so that from this side unhindered access to the utility module of the drive unit is possible, such as to sit on a seat.
  • the jib module Support wheel which serves as a trailing wheel and is spaced from the wheels in the direction of a forward driving direction of the driving unit and is supported on the ground.
  • the cantilever module has a cantilever arm which is attachable to the support block with a first end such that the cantilever arm is pivotable about the central axis of the support block.
  • the cantilever thus is substantially perpendicular to the axis of the support block from this.
  • the boom z. B. serve a simple lever with locking function or a worm gear.
  • the cantilever arm has a support wheel carrier, such as a wheel fork, for supporting the support wheel.
  • the Stauerradffy can be rotatably mounted on the boom, so that the support wheel can rotate relative to the boom.
  • the Stauerradffy may be pivotally mounted on the cantilever arm, that the Stauerradffy is pivotable in a direction towards the central support block or away from it.
  • the support wheel can thus occupy a variable distance to the support block.
  • the Stauerradffy is biased in the direction of the central support block.
  • the support wheel Under a normal load in a driving operation, the support wheel is held by the bias in a position with a short distance, ie at a small angle between the support wheel and boom.
  • an increased deflection force acts on the support wheel, the support wheel is deflected against the bias in a position with a longer distance, ie at a larger angle between support wheel and boom.
  • An increased deflection force can, for. B.
  • the jib module has a sliding guide between the support wheel carrier and the support wheel bearing, so that the support wheel bearing is displaceable relative to the support wheel carrier.
  • the sliding guide can be given by a slide rail and a sliding member which is slidably held in the slide rail.
  • the slide rail can be arranged on Stauerradlager or on Stauerradisme and the sliding element on the other by Stauerradlager and Stauerradyes.
  • the sliding guide allows a sluggish mounting of the support wheel on the jib module.
  • a caster of the support wheel can be provided relative to the wheels.
  • the support wheel is slidably mounted such that the Stauerradlager strikes by a feed force when moving forward the driving unit on a front stop in the sliding and thus adjusts a caster for a forward direction.
  • the Stauerradlager is moved by a reverse thrust force when reversing the driving unit from the front stop and the Stauerradlager slides along the sliding guide in a rear stop in the sliding, so that adjusts a tail for a reverse direction.
  • the sliding guide is advantageously provided parallel to a substrate. The length of the sliding guide depends on the desired size of the tracking mass and is indirectly dependent on the wheel size used. In essence, the length of the sliding guide results from the two follower masses when driving forwards and backwards.
  • a length of the sliding guide corresponds for example to at least one radius of the support wheel.
  • the support wheel preferably has a radius of at least 15 cm.
  • the support wheel can be designed larger than the wheels of the drive module. Such a large jockey wheel ensures trouble-free driving over steps and obstacles of 15 - 20 cm.
  • a boom module with a sliding guide for a support wheel forms, independently of a drive unit for driving the drive module according to the present invention, an advantageous development of conventional leading support wheels.
  • a jib module with a sliding guide improves the off-road capability of a wheelchair.
  • the driving unit can have a control module for controlling the driving unit.
  • the control module is used for. B. to control a clutch of the transmission, a brake unit and / or a rear brake.
  • the control module can, for. B. be within reach of a driver on a wheelchair drive unit.
  • the control module can also be designed as a device for remote control of the driving unit.
  • the drive wheel can also be driven by a drive motor.
  • the drive motor can also be removably mounted as a motor module on the central support block of the drive unit.
  • the drive wheel, the planet gears and the coupling wheel are made of plastic, so that the driving module is not too heavy,
  • an eccentrically mounted and hubless drive wheel is also advantageous for a wheelchair without driving module with planetary gear and a sliding guide for a traction wheel improves the driving characteristics of a wheelchair without the use of a tricycle module.
  • FIG. 1 is a three-dimensional representation of a driving unit according to the present invention in the form of a wheelchair with two wheels lying,
  • Fig. 3 is a side view of the wheelchair with a support wheel in one
  • Forward driving position 4 is a side view of the wheelchair with a support wheel in a reverse position
  • Fig. 5 is a side view of the wheelchair in a climbing operation on a
  • FIG. 6 is a side view of the wheelchair in a climbing operation on a
  • FIG. 7 shows a three-dimensional representation of another embodiment of a drive unit according to the present invention in the form of a wheelchair with a lying impeller with conventional support wheels,
  • FIG. 8 shows a three-dimensional view of yet another embodiment of a driving unit according to the present invention in the form of a wheelchair without support wheels with four wheels,
  • FIG. 10 is a diagram of the driving module with the transmission in a climbing gear position
  • Fig. 1 1 is a sectional view of the transmission elements of the driving module in the
  • Fig. 12 is a sectional view of the transmission elements of the driving module in the
  • FIG. 13 is a three-dimensional representation with partial sections through the drive module according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 to 6 show the wheelchair in different positions, ie when driving on a level surface (Figure 2), an uneven surface (Figure 1), when driving forward (Figure 3), when reversing ( Figure 4) and when climbing a staircase ( Figures 5 and 6).
  • the wheelchair according to the invention has a modular structure.
  • the wheelchair has a central support block 1.
  • a utility module 2 is mounted in the form of a seat module with seat and backrest.
  • footrests 14 are attached.
  • a driving module 3 is coupled to the carrier block 1.
  • the driving module is designed in this embodiment as a tricycle module and has a wheel carrier 5, on which three wheels rotatably mounted in a triangle 4 are provided.
  • the wheels 4 are arranged uniformly on a circumference and thus have the same distance from the axis of the carrier block 1.
  • the driving module 3 is arranged in a position on the support block 1, in which two of the wheels 4 as wheels 4 'rest on the ground. In the position shown in Figure 2, the driving module 3 is positioned in another position on the support block 1, that only one of the wheels 4 rests as an impeller 4 'on the ground.
  • a drive unit in the form of a drive wheel 6 is provided on the support block 1 for driving the drive module, wherein the drive wheel 6 forms a hand drive wheel of the wheelchair in this embodiment.
  • the drive wheel 6 is rotatably supported by the wheel carrier 5.
  • the drive wheel 6 is hubless in the wheel 5 coupled to the wheels 4 of the drive module, as will be explained in detail below.
  • the wheelchair is shown in a position in which two wheels rest as wheels 4 'on the ground. In this position, the wheelchair is particularly suitable for driving on bumps and obstacles, since two wheels on each side of the wheelchair offer great stability against tilting of the wheelchair and lower the center of gravity of the driving unit.
  • the arrangement of the three wheels 4 of the driving module 3 can rotate relative to the support block 1 and be detected in different rotational positions, as will be explained in more detail below.
  • the driving module can take various positions in which either one or two wheels 4 'rest on the ground.
  • a jib module 7 is shown, which at one end of the support block 1, here on the right in the direction of travel of the Wheelchair, is provided.
  • the jib module may be conventionally attached to the support block by a releasable attachment mechanism. However, the jib module 7 remains rotatable relative to the axis of the support block 1.
  • the boom module 7 has a boom 8, a support wheel 9, a Stauerradisme 10 and a sliding guide 1 1 for the support wheel 9.
  • the wheelchair is in a driving operation for a substantially horizontal ground.
  • the support wheel 9 can be moved along the slide 1 1 between a front end 12 and a rear end 13.
  • the support wheel 9 is in a forward stop position for forward movement of the wheelchair, and in Figure 4, the support wheel 9 is in a rearward stop position for reversing the wheelchair.
  • the support wheel 9 acts as a trailing wheel when driving the wheelchair and by the displacement of the trailing wheel whose caster can be adapted for driving in different directions.
  • the sliding guide 1 1 extends in the form of a slide rail on both sides of a Stauerradlagers 15.
  • the end of Stauerradismes 10 has a sliding member which is slidably mounted in the slide rail.
  • the end of Stauerradismes 10 is bent in the usual way to obtain in both stop positions the caster of the support wheel.
  • the Stauerradzi 10 is pivotally mounted on the boom 8. By pivoting the Stauerradmons 10, the support wheel 9 can be pivoted to the support block 1 and away from it, whereby the distance between the utility module 2 and support wheel 9 changes.
  • the Stauerradzi 10 is biased such that the support wheel 9 has a short distance from the support block 1.
  • the bias can z. B. are generated by a spring which is arranged on the boom 8.
  • the cantilever arm at the end where it holds the support wheel carrier 10 a bend, preferably of 90 °, have.
  • the spring can be housed in this bend, so that the support wheel carrier 10 rotates when pivoting in the pivot bearing at the end of the bend about the axis of this end while the spring continues to tension.
  • the movement is explained when ascending a staircase with a variety of steps.
  • the staircase is overcome by the wheelchair in reverse.
  • the wheelchair is in a climbing operation, in which the driving modules are in a climbing gear position, such as will be explained below.
  • the boom arm 8 of the boom module 7 is pivoted relative to the driving module down. This ensures that the seat remains horizontal, while the support wheel can be supported on the ground.
  • the left of the two wheels 4 'of Figure 6 is raised and the wheelchair moves to the upper stage (not shown).
  • the support wheel 9 is thereby pulled over the step edge, so that the resistance of the edge is eliminated and the Stauerradisme 10 pivots back by the bias in the direction of the support block.
  • the support wheel 9 is thus time delayed pulled up the stairs, which reduces the total effort required to climb the stairs.
  • FIG 7 is another embodiment of a driving unit according to the present invention in the form of a wheelchair with an overlying impeller 4 'and conventional support wheels 16.
  • the driving module 3 is aligned so that one of the wheels 4 as an impeller 4' rests on the ground.
  • climbing operation is only possible with an assistant to ensure that the wheelchair does not tip over.
  • FIG. 8 shows a further embodiment of a wheelchair driving unit according to the present invention with two resting wheels 4 'on each side of the wheelchair.
  • no support wheels are required because the wheelchair by the total of four wheels 4 'is stable on the ground.
  • an assistant is required for a climbing operation, however, again an assistant is required.
  • a drive unit with a drive wheel 6 for driving a drive module 3 in which the drive wheel 6 is hublessly coupled to the wheels 4 'of the drive module 3.
  • the driving module 3 advantageously has a driving support 20 on which the wheel carrier 5 is rotatably mounted.
  • the carriage 20 is rotatably coupled to the support block 1 for mounting the drive module 3.
  • Next carries the carrier 20 a transmission of the drive unit having different gears for driving and climbing operation.
  • a clutch for switching the drive module 3 between a drive-transmission position of the transmission for driving on flat terrain (driving mode) and a climbing gear position of the transmission for driving on uneven or uphill terrain (climbing mode).
  • the embodiments of Figures 1 to 8 have z. B. on such a driving module.
  • FIG. 9 shows a diagram of a transmission of such a driving module.
  • FIG. 9 shows a driving gear position
  • FIG. 10 shows a climbing gear position.
  • the transmission has a coupling wheel 21, which has a first outer ring gear 22, which meshes with an internal toothing of the drive wheel 6 and is thereby driven by the drive wheel 6.
  • the coupling wheel 21 has a bell-like shape, which encloses an inner space 23 with a large diameter, in which a planetary gear 40 can be accommodated for the climbing operation. From the interior 23 with a large diameter, the diameter decreases and forms a storage area 24, with which the coupling wheel 21 can be rotatably mounted on the carriage 20. At the storage area, a second outer toothed rim 25 is provided, which has a smaller diameter than the first outer toothed ring 22.
  • the carrier 20 When driving the wheel carrier 5 is coupled by a coupling device in the form of a radially movable locking pin 70 with the carrier 20 and can not rotate relative to this.
  • the carrier 20 can be fixed in one of several positions. He can z. B. in a position with an impeller 4 'at the bottom, as in Figure 2, or in another position with two wheels 4' at the bottom, as in Figure 1, fixed.
  • the coupling wheel 21 is coupled to the second outer ring gear 25 via an intermediate 26 to a driven gear 27, with which the impeller 4 'is driven.
  • the intermediate gear 26 has a first sprocket 28 and a second sprocket 29, wherein the diameter of the first sprocket 28 is greater than the diameter of the second sprocket 29.
  • the sprocket 28 of the intermediate 26 is rotatably mounted a coupling sprocket 32.
  • the coupling sprocket 32 is axially displaceable relative to the sprocket 28 and the wheel carrier 5 and has an outer sprocket 33 which is coupled to the second outer sprocket 25 of the coupling wheel 21.
  • the output gear 27 has a first toothed rim 30 and a wheel rim 31, wherein the diameter of the first toothed rim 30 is smaller than the diameter of the wheel rim 31.
  • the sprockets and wheel rims and their diameter are tuned to a desired reduction of the driving force from the coupling wheel to the impeller 4 '.
  • the power flow in the driving gear position is shown in the lower half of the diagram of Figure 9 by arrows.
  • the driving force is transmitted from the drive wheel 6 via the toothing with the first outer ring gear 22 to the coupling wheel 21, from there via the second outer ring gear 25 of the coupling wheel 21 and the outer ring gear 33 of the coupling ring gear 32 on the first ring gear 28 of the intermediate 26, from the second Sprocket 29 of the intermediate gear 26 on the first sprocket 30 of the driven gear 27 and the rim 31 of the driven gear 27 on the impeller 4 '.
  • the tricycle module has such a powertrain for each wheel. Since the wheels 4 are arranged in a star-like manner on the wheel carrier 5, these drive trains also project in a star-like manner from the circumference of the coupling wheel 21.
  • the drive wheel 6, the coupling wheel 21 and the drive trains with the intermediate wheels 26, the driven wheels 27 and the coupling ring gear 32 form a gear transmission for driving the wheels during driving.
  • the transmission for driving the wheels 4 while driving has a coupling device for disconnecting and coupling the wheels 4 to the drive train.
  • the coupling device can be ensured that the impeller 4 ', which touch the ground and serve to drive the wheelchair, driven (see the lower half of the diagram in Figure 9) and wheels 4, which protrude upwards in the radius of action of the driver, are disconnected from the drive train (see upper half of the diagram in Figure 9).
  • the coupling toothed ring 32 which can be displaced between a coupling-in position in which the outer toothed rim 33 meshes with the second outer toothed rim 25, and a coupling-out position in which the outer toothed rim 33 is displaced and decoupled relative to the second outer toothed rim 25, can be displaced.
  • the coupling toothed ring 32 is biased in the coupling-in position.
  • the displacement of the coupling sprocket 32 is effected by a slider 34 having an inclined surface which presses against an inclined surface on the coupling sprocket 32 and axially displaces the coupling sprocket 32 so far that the outer sprocket 33 is out of engagement with the second outer sprocket 25 of the coupling wheel 21.
  • the slide 34 is mounted for radial movement in the wheel carrier 5 and is actuated by a cam curve 35, which is provided on the outer circumference of the drive carrier 20. During the rotation of the wheel carrier 5 relative to the carriage 20, the slider 34 is thus guided over the cam curve 35.
  • the coupling device acts both in driving operation and in climbing operation such that the wheels 4, which do not act as wheels 4 ', are decoupled from the drive train.
  • the non-driven wheels 4 can also be braked by a braking device 60, which is preferably provided in each of the drive trains of the tricycle module for each associated wheel 4.
  • the braking device has z. B. a brake disc and a brake block. It can be operated manually or by a control module.
  • FIG. 10 shows the power flow in the climbing gear position of the transmission.
  • the power flow runs from the drive wheel 6 via the coupling wheel 21 and the planetary gear 40, which is housed in the interior 23 of the coupling wheel 21, to the wheel carrier 5.
  • the locking pin 70 releases the wheel carrier 5 so that it can rotate relative to the carrier 20.
  • the slider 34 run for coupling and decoupling of the gear transmission via the cam curve 35.
  • the drive trains of the two wheels shown are decoupled from the coupling wheel 21, ie the Coupling sprocket 32 is out of engagement with the second outer sprocket 25th
  • the coupling wheel 21 has an inner ring gear 41, which meshes with planet wheels 42 of the planetary gear.
  • the coupling wheel 21 forms a ring gear of the planetary gear.
  • the planetary gears 42 are rotatably mounted on a web 46, wherein the web 46 is rotatably mounted on the carriage 20.
  • the planet gears 42 have a first sprocket 43 and a second sprocket 44.
  • the first sprocket 43 has a larger diameter than the second sprocket 44.
  • the first ring gear 43 meshes with a sun gear 45.
  • the sun gear is fixed to the carrier 20 and preferably integrated into the carrier 20.
  • the sun gear is therefore also stationary to the carrier block 1, on which the driving carrier 20 is mounted.
  • the second ring gear 44 of the planetary gears 42 meshes with a toothed ring 47 which is rotatably mounted about the driving beam 20.
  • the toothed ring 47 forms a kind of second sun gear of
  • the toothed ring 47 opens with its inner portion 48 in a coupling device in the form of a dog clutch 71, which is designed as a coupling ring and is arranged around the driving beam 20 around.
  • the inner portion 48 of the toothed ring 47 is axially slidably but rotatably held in the dog clutch 71, so that it drives the dog clutch 71 rotate.
  • the jaw clutch 71 is in turn slidably mounted on the carrier 5.
  • the dog clutch 71 is coupled into a coupling end of the wheel carrier 5 and thus drives the wheel carrier in rotation.
  • the power flow in the climbing gear position of the transmission extends from the drive wheel 6 via the first outer ring gear 22 to the coupling wheel 21, via the inner ring gear 41 of the coupling wheel 21 on the first ring gear 43 of the planet gears 42, wherein the planet gears 42 rotated about the sun gear 45 from the second sprocket 44 of the planetary gears 42 to the toothed ring 47, via the inner region 48 of the toothed ring 47 to the dog clutch 71 and from there to the coupling end 72 of the wheel carrier 5.
  • the wheel carrier 5 is rotating driven and the wheels 4 are rolled over the ground.
  • the braking devices 60 can be synchronized as required.
  • the climbing gear position of the driving modules 3 is particularly advantageous for overcoming obstacles and climbing stairs suitable, as described in Figures 5 and 6.
  • the wheels 4 of the driving module 3 are successively placed on successive stages of the stairs.
  • the wheels preferably have a radius of at least 15 cm to facilitate climbing up the steps.
  • the braking device 60 can, when climbing up, brake at least the impeller 4 'resting on a step and thus form a rear-end brake.
  • FIGS. 9 and 10 illustrate a switching device for switching the first coupling device in the form of the dog clutch 71 and the second coupling device in the form of the locking bolt 70.
  • the shift device comprises a shift slide 73 and a shift tire 74.
  • the shift shift 73 is displaceable relative to the carrier 20 and axially fixedly connected to the dog clutch 71.
  • the switching slide 73 acts by means of an inclined surface on the locking pin 70.
  • the shift tire 74 is rotatably mounted on the carriage 20 and has a guide curve 75 in which a guide pin 76 runs, which is attached to the shift gate 73.
  • the guide cam 75 is designed such that upon rotation of the shift tire 74 of the guide pin 76 and together with this the slide valve 73 is axially displaced, wherein the slide valve 73 entrains the dog clutch.
  • the shift tire 74 can be rotated manually or by motor.
  • the first clutch device, the second clutch device and the shifting device form a clutch for shifting between the driving gear position and the climbing gear position.
  • the wheels of the driving module can be switched on and off individually by means of the coupling device as described above.
  • FIG 1 the structure of the gear transmission for driving the wheels 4 is shown in the drive-gear position.
  • the arrangement of the three gear trains for the three wheels of a tricycle module is shown relative to each other from Figure 1 1.
  • Each of the gear trains is essentially the same.
  • the gear trains extend radially from a center to the outside. The center is formed by the driver 20 and thus by the coupling wheel 21.
  • the drive wheel 6 is mounted without hubs in the three-wheel module and provided eccentrically to the center of the coupling wheel 21.
  • the drive wheel 6 has an internal toothing 61, which meshes with the first outer ring gear 22 of the coupling wheel 21.
  • the radially extending drive trains show the intermediate gear 26 with the outer ring gear 33 and the first ring gear 28 for the sliding clutch.
  • the output gear 27 connects to the rim 31 and the first ring gear 30 at.
  • the gears of the gear transmission are rotatably mounted as shown in Figures 9 and 10 in the driving module 3 on the wheel 5 or on the driving beam 20.
  • the driving module may have a frame that encloses components of the driving module.
  • the structure of the planetary gear for driving the wheel carrier 5 is shown in the climbing gear position.
  • the drive wheel 6 in turn meshes with the internal teeth 61 on the first outer ring gear 22 of the coupling wheel 21st
  • the coupling wheel 21 assumes the function of the ring gear in Planetary gear, on whose inner sprocket 41 twenty planetary gears 42 with their first sprocket 43 are engaged.
  • the planetary gears 42 run on the external teeth of the sun gear 45, which is fixed to the carrier 20. Via the jaw clutch 71 (not shown) thus the wheel carrier 5 is driven in rotation.
  • the planet gears 42 are preferably made of plastic and allow for the plurality of planetary gears in the planetary gear a significant weight savings.
  • FIG. 13 shows a three-dimensional representation with partial sections of a driving module 3.
  • Two drive trains of the wheels 4 are shown.
  • the intermediate wheels 26 with the coupling sprocket 32 and the driven wheels 27 can be seen.
  • a brake disc of the brake device 60 is shown.
  • the coupling wheel 21 sits above the carriage 20 and around the web 46. Inside the driver 20, the shift tire 74 with the guide curve 75 can be seen. In the guide curve 75 of the guide pin 76 engages, which moves the dog clutch 71.
  • the web 46 In the interior of the coupling wheel 21, the web 46 is arranged, which carries the planetary gears 42 (not shown).
  • the mode of operation of the driving module 3 corresponds to that which is described for the driving gear position and the climbing gear position in FIGS. 9 to 12.
  • a driving module 3 in a driving module 3 according to the present invention, the center about the axis of the driving carrier and the wheel carrier remain free of components. This free space can be advantageous for. B. used for controls or other components of the driving unit, if necessary.
  • Utility module 32 coupling sprocket
  • Support wheel 43 first sprocket
  • Support wheel support block 44 second sprocket
  • Coupling wheel 71 Claw coupling first outer ring gear 72 Coupling end

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Abstract

Eine Fahreinheit, vorzugsweise in Form eines Rollstuhls, weist einen modularen Aufbau mit einem zentralen Trägerblock (1), einem Gebrauchsmodul (2), Fahrmodulen (3) und einer Antriebseinheit auf. Das Gebrauchsmodul (2) ist an einem Mittelbereich des Trägerblocks (1) befestigt und an den gegenüberliegenden Enden des Trägerblocks (1) ist jeweils ein Fahrmodul (3) ankoppelbar. Ein Fahrmodul (3) umfasst wenigstens ein Rad (4), das relativ zum Trägerblock (1) drehbar ist und als Laufrad (4') auf einem Untergrund aufliegend vorgesehen ist. Die Antriebseinheit ist zum Antrieb des Fahrmoduls (6) vorgesehen und weist ein Antriebsrad (6) auf, das nabenlos mit wenigstens einem Laufrad (4') des Fahrmoduls (3) koppelbar ist.

Description

Fahreinheit
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahreinheit zum Befahren von ebenem, unebenem und ansteigendem, bzw. abfallendem Gelände, insbesondere auch zum Befahren von Stufen und Treppen, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Fahreinheit, die als Rollstuhl für gehbehinderte Personen vorgesehen ist.
Ein zügiges Befahren von ebenen Flächen, das Überwinden von Hindernissen oder Treppen und das Befahren von unebenem und holprigem Gelände soll bei vielerlei Anwendungen von ein und derselben Fahreinheit bewältigt werden. Beim Lastentransport soll damit z. B. ein Umladen von einem Fahrzeug auf ein anderes Fahrzeug vermieden werden. Bei Fahreinheiten zur Suche von Gegenständen, etwa von Metall oder Landminen, ist es erforderlich, dass die
Fahreinheiten für jegliches Terrain geeignet sind. Vor allem auch beim Personentransport, insbesondere von gehbehinderten Personen, ist es wünschenswert, dass die Fahreinheit unterschiedliche Bodenbeschaffenheiten und Hindernisse be- und überfahren kann. Hierzu wurden verschiedene Arten von Fahreinheiten entwickelt.
Aus der EP 903138 ist beispielsweise ein Rollstuhl bekannt, der anstelle von herkömmlichen Rädern, die gleichzeitig als Handrad zum Antreiben des Rollstuhls und als Laufrad zum Befahren des Untergrunds dienen, auf jeder Seite ein grosses Handrad als Antriebsrad und drei in einem Dreieck angeordnete Fahrräder aufweist. Die Fahrräder werden von dem Handrad über ein Getriebe angetrieben, wobei ein jedes Fahrrad ein Planetengetriebe aufweist, das mittels einer Verzahnung durch das Handrad angetrieben wird und eine Übersetzung der Antriebskraft auf das Fahrrad ermöglicht. Die Fahrräder werden in einem RadTräger- block gehalten, der auf der Achse des Handrads sitzt und relativ zur Achse drehbar ist. Dadurch ist es möglich, dass in einer Fahr-Position des RadTrägerblocks nur ein Fahrrad den Untergrund kontaktiert und in einer Kletter-Position zwei Fahrräder auf dem Untergrund aufliegen, bzw. ein erstes Fahrrad auf einer unteren Stufenebene und ein zweites Fahrrad auf einer oberen Stufenebene aufliegen, so dass der Rollstuhl die Stufe überwinden kann. Der Rollstuhl kann dabei vollständig aus eigener Kraft und ohne fremde Unterstützung bewegt werden. Bei einer derartigen Anordnung der Fahr- und Handräder sind die Möglichkeiten die Handräder, d. h. die Antriebsräder zu positionieren eingeschränkt und die Handräder können nicht optimal dimensioniert und relativ zur Person im Rollstuhl angebracht werden. Zudem sind die Möglichkeiten zur Auslegung des Getriebes eingeschränkt. Das Überwinden von unebenem Gelände oder Treppen kann je nach Beschaffenheit des Untergrunds oder der Treppenhöhe problematisch sein.
Aus der US 3,283,839 und der US 4,512,588 sind ebenfalls Rollstühle bekannt, die mehrere in einem Dreieck oder Viereck angeordnete Fahrräder aufweisen, die über ein Antriebsrad und ein Getriebe angetrieben werden. Ferner weisen diese Rollstühle Stützräder auf, die über ein Gestänge zu den Fahrrädern beabstandet sein können. Die Stützräder dienen zum Abstützen des Rollstuhls und ihre Position relativ zu den Fahrrädern kann an die Höhe einer Treppe oder eines Hindernisses angepasst werden. Jedoch ist die Konstruktion der Stützräder aufwendig und sie sind nicht für jeglichen Untergrund und unterschiedliche Fahrrichtungen ohne weiteres einsetzbar.
Zur Vereinfachung der Geometrie eines Rollstuhls ist aus der DE 3819925 ein Rollstuhl mit Antriebslaufrädern bekannt, die an einem einstellbaren Gestell gelagert sind. Mit dem Gestell kann die Position der Antriebslaufräder relativ zu einer Sitzfläche eingestellt werden. Die Antriebslaufräder werden am
Radumkreis am Gestell gelagert, so dass das Antriebslaufrad ohne Speichen auskommt, die ein Gefahrenpotential für den Fahrer darstellen. Weiter weist der Rollstuhl ein kleines vorgelagertes Stützrad auf. Ebenso wie herkömmliche Rollstühle ist dieser Rollstuhl zum Überwinden von Hindernissen und zum Fahren auf holprigem Gelände nicht geeignet, da hierfür ein grosser Kraftaufwand nötig wäre und der Rollstuhl beim Überfahren eines Hindernisses leicht kippen kann.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Fahreinheit bereitzustellen, die in unterschiedlichem Gelände einsetzbar ist, insbesondere auch in Gelände mit Steigungen oder Neigungen und Stufen, die eine einfache Bauweise und unterschiedliche Gänge aufweist sowie schnell montiert und demontiert werden kann.
Diese Aufgabe wird von der Erfindung durch eine Fahreinheit nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Eine Fahreinheit nach der vorliegenden Erfindung weist einen modula- ren Aufbau auf. Der modulare Aufbau umfasst einen zentralen Trägerblock, an dem unterschiedliche Module je nach Anforderung an die Fahreinheit montiert werden. Hierfür umfasst der modulare Aufbau wenigstens ein Gebrauchsmodul, zwei Fahrmodule und eine Antriebseinheit. Das Gebrauchsmodul weist z. B. eine Sitzeinheit für eine Person, eine Lastfläche oder Gerätschaften auf, die einem bestimmten Zweck dienen, wie Suchgeräte, Greifgeräte, etc.. Das Gebrauchsmodul ist an einem Mittelbereich des zentralen Trägerblocks befestigbar. An den gegenüberliegenden Enden des zentralen Trägerblocks ist jeweils ein Fahrmodul ankoppelbar. Vorzugsweise wird dieselbe Art von Fahrmodul verwendet, wobei die zwei Fahrmodule zueinander spiegelsymmetrisch ausgelegt sind, damit Bauteile des Fahrmoduls in einer Fahrtrichtung die gleiche Orientierung haben. Das Fahrmodul umfasst wenigstens ein Rad oder wenigstens einen Rollkörper, wobei das wenigstens eine Rad, bzw. der Rollkörper, relativ zum Trägerblock drehbar ist und als Laufrad, bzw. Laufkörper, auf einem Untergrund aufliegend vorgesehen ist. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Fahrmodul drei Räder, die an einem gemeinsamen Radträger in einer Dreiecksformation drehbar angeordnet sind und von einem gemeinsamen Antrieb einzeln oder gemeinsam angetrieben werden können. Bei einem solchen Dreirädermodul können auch zwei Räder gleichzeitig als Laufräder dienen und auf dem Untergrund aufliegen, so wie es z. B. auch bei der EP 903138 vorgesehen ist. Hierfür ist der Radträger relativ zum Trägerblock vorzugsweise drehbar oder kippbar gelagert.
Nach der Erfindung ist eine Antriebseinheit zum Antrieb des Fahrmoduls vorgesehen, die ein Antriebsrad aufweist, das nabenlos mit wenigstens einem als Laufrad dienenden Rads des Fahrmoduls koppelbar ist. Das Antriebsrad kann dabei direkt oder über weitere Kopplungsräder mit dem Laufrad oder den Laufrädern gekoppelt sein. Vorzugsweise weist die Antriebseinheit ein Getriebe auf, mit dem eine Antriebskraft vom Antriebsrad auf das Laufrad oder die Laufräder übertragen werden kann. Das Fahrmodul kann einen Fahrträger aufweisen, der drehfest an den Trägerblock koppelbar ist und das Getriebe trägt. Wenn das Fahrmodul am Trägerblock angekoppelt ist, bilden Trägerblock und Fahrträger somit eine feststehende Einheit, so dass die Fahreinheit eine solide Konstruktion als Basis für die Antriebseinheit bildet. Nach der Erfindung sind bevorzugt eine zentrale Achse des Trägerblocks und somit auch des Fahrträgers und eine Achse des Antriebsrads exzentrisch zu einander ausgerichtet. Vorzugsweis sind die Achsen auch zumindest annähernd parallel ausgerichtet. Die Achse des Antriebsrads kann aber auch einen Winkel zur Achse des Trägerblocks einschliessen. Durch eine nabenlose Kraftübertragung vom Antriebsrad auf ein Laufrad kann das Antriebsrad im Vergleich zu einer Technik mit Nabe flexibler an der Fahreinheit positioniert werden. Z. B. kann das Antriebsrad dadurch nahe an einen Sitz gebracht werden. Durch den modularen Aufbau der unterschiedlichen Module am zentralen Trägerblock kann diese Flexibilität vorteilhaft ausgenutzt werden, um den Gebrauch der Fahreinheit nicht zu beeinträchtigen. Gleichzeitig ist weist die Fahreinheit in montiertem Zustand einen stabilen Aufbau auf, der ein sicheres Fahren der Fahreinheit in verschiedenem Gelände erlaubt.
Wie eingangs beschrieben ist eine Fahreinheit nach der Erfindung auf verschiedenen Gebieten vorteilhaft einsetzbar. Der Einsatz der Fahreinheit wird in der Regel durch die Auswahl des Gebrauchsmoduls bestimmt. Abhängig vom Einsatz der Fahreinheit können im Sinne der Erfindung anstelle von Rädern, bzw. Laufrädern, auch andere Rollkörper verwendet werden. Es können z. B. je nach Einsatzzweck auch kugel-, tonnen,- oder walzenförmige Körper verwendet werden.
Nachfolgend wird die Erfindung überwiegend an Hand einer Fahreinheit in Form eines Rollstuhls genauer dargestellt und deren Vorteile und bevorzugte Varianten beschrieben. Wie erwähnt ist die Fahreinheit aber auch für andere Zwecke vorteilhaft einsetzbar.
In einer solchen vorteilhaften Ausgestaltung einer Fahreinheit der Erfindung als Rollstuhl ist das Antriebsrad in Bezug auf eine Achse des zentralen Trägerblocks zwischen Gebrauchsmodul und Fahrmodul, insbesondere zwischen Gebrauchsmodul und Laufrad, angeordnet. Demnach ist das Antriebsrad axial näher am Gebrauchsmodul, wie etwa an einem Sitz für eine Person, als das Laufrad, bzw. die Räder des Fahrmoduls. Daraus ergibt sich für einen Rollstuhl eine kompakte Bauweise.
Vorteilhaft kann bei einer Fahreinheit nach der Erfindung das Antriebsrad im Fahrmodul integriert sein. Somit kann es gemeinsam mit den Rädern am zentralen Trägerblock angebracht werden. Das Antriebsrad wird z. B. durch einen Rahmen gehalten, der fest am Fahrträger vorgesehen ist. Der Rahmen kann vorzugsweise auch das Getriebe des Fahrmoduls umgeben. Bei einer Fahreinheit in Form eines Rollstuhls kann das Antriebsrad ein Handantriebsrad des Rollstuhls bilden oder an einem solches Handantriebsrad befestigt sein. Nach der Erfindung ist dabei eine flexible Positionierung des Handantriebsrad relativ zum Sitz möglich und die Position des Handantriebsrads kann an einen Benutzer des Rollstuhls angepasst werden. Ferner kann das Antriebrad eine ergonomisch sinnvolle Position einnehmen, wenn das Antriebsrad von Hand durch einen Rollstuhlfahrer angetrieben wird. Zudem kann der Durchmesser des Handantriebsrads an die Bedürfnisse eines Rollstuhls, bzw. dessen Fahrer, angepasst werden, da dieses nicht wie herkömmlich üblich gleichzeitig als Laufrad dienen muss.
In einer Variante einer Fahreinheit nach der Erfindung ist das Laufrad über ein Kopplungsrad angetrieben, wobei das Kopplungsrad erfindungsgemäss nabenlos durch das Antriebsrad angetrieben ist. Vorzugsweise ist das Kopplungsrad konzentrisch zur zentralen Achse des Fahrmoduls, insbesondere eines Fahrträgers, und dem Trägerblock gelagert. Bei einem Dreirädermodul kann dasselbe Kopplungsrad derart ausgelegt und angeordnet sein, dass es zur Kraftübertragung auf alle drei Räder dient. Über das Kopplungsrad kann dann das Laufrad, bzw. können die Laufräder, über das Antriebsrad und ggf. das Getriebe angetrieben werden, beispielsweise durch eine Verzahnung. Grundsätzlich können zwischen dem Kopplungsrad und den Rädern weitere Übertragungsmittel, insbesondere Zahnräder und Kupplungen, vorgesehen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform einer Fahreinheit nach der vorliegenden Erfindung weist das Fahrmodul ein Zahnradgetriebe zur Kraftübertragung vom Antriebsrad zum Laufrad auf. Das Kopplungsrad wird vorteilhaft konzentrisch auf der Achse des Fahrträgers angeordnet. Bei einem Dreirädermodul sind die Räder gleichmässig um das Kopplungsrad angeordnet und bilden eine Art sternförmige Anordnung. Dadurch sind die sich bewegenden Massen des Fahrmoduls in Bezug auf das Zentrum des Trägerblocks austariert. Das Kopplungsrad ist somit feststehend, aber relativ zum zentralen Trägerblock rotierend vorgesehen. Die Räder des Fahrmoduls können jeweils an ein Zwischenrad, das mit dem Kopplungsrad kämmt, verbunden sein. Es können auch mehrere Zwischenräder zur Umsetzung einer Kraftübertragung vom Antriebsrad auf das Laufrad vorgesehen sein. Auch können die Zwischenräder konzentrische Zahnkränze mit unterschiedlichem Radius z. B. zur Untersetzung der Kraftübertragung aufweisen. Das Zahnradgetriebe wird je nach Gebrauch der Fahreinheit ausgelegt. Durch den mo- dularen Aufbau der Fahreinheit können in einfacher Weise Fahrmodule unterschiedlicher Art und Dimensionierung verwendet werden. Bei einem Rollstuhl können beispielsweise verschieden ausgelegte Fahrmodule für den Hausgebrauch und für einen Gebrauch ausser Haus vorgesehen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Fahreinheit als Fahrmodul ein Dreirädermodul auf, bei dem der Radträger relativ zum Trä gerblock drehbar am Fahrträger vorgesehen ist. Das Antriebsrad bleibt dabei relativ zum Trägerblock und zum Radträger fest positioniert. Durch den drehbaren Radträger können die Räder in einem Abstand um die Achse des Trägerblocks rotiert werden, so dass die Räder abwechselnd als Laufräder dienen können. Dabei sind die Räder vorzugsweise in gleichem Radius zur Achse angeordnet. Zudem kann der Radträger auch von einer Position mit einem Laufrad in eine Position mit zwei Laufrädern und umgekehrt rotiert werden. Dabei bleibt das Antriebsrad fix relativ zum Fahrträger. In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Getriebe des Fahrmoduls ein Planetengetriebe zum Antrieb des Radträgers relativ Fahrträger.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Getriebe des Fahrmoduls zwei unterschiedliche Getriebegänge auf. In einem ersten Gang zum Fahren auf ebenem Gelände ist das Getriebe in einer Fahr-Getriebestellung und in einem zweiten Gang zum Fahren auf unebenem, stufigen oder an-/absteigendem Gelände ist das Getriebe in einer Kletter-Getriebestellung. Es ist eine Kupplung zum Schalten des Fahrmoduls zwischen der Fahr-Getriebestellung und der Kletter-Getriebestellung vorgesehen. In der Fahr-Getriebestellung werden die Laufräder durch das Antriebsrad angetrieben. In der Kletter-Getriebestellung wird der Radträger durch das Antriebsrad angetrieben. Hierfür ist in der Fahr-Getriebestellung der Radträger fest mit dem Fahrträger gekoppelt und in der Kletter-Getriebestellung ist der Radträger relativ zum Fahrträger drehbar.
Das Kopplungsrad, das an das Antriebsrad gekoppelt ist, weist eine besondere Ausgestaltung auf, um die unterschiedlichen Getriebegänge zu realisieren. Zur Kopplung mit dem Antriebsrad weist das Kopplungsrad z. B. eine erste äussere Verzahnung.
In der Fahr-Getriebestellung erfolgt ein Kraftfluss vom Antriebsrad über das Kopplungsrad und wenigstens ein Zwischenrad auf wenigstens ein Laufrad, wie oben erwähnt. Hierfür kann das Kopplungsrad z. B. einen zweiten äusseren Zahnkranz aufweisen, der mit einem Zwischenrad des Zahnradgetriebes kämmt. Das Zwischenrad überträgt die Kraft auf ein Rad des Fahrmoduls. Das Zwischenrad oder die Zwischenräder sind in dem radialen Bereich zwischen der Achse des Fahrträgers und den Rädern vorgesehen und nutzen diesen Bereich zur Kraftübertragung.
Für die Kletter-Getriebestellung bildet das Kopplungsrad vorzugsweise ein Hohlrad für das Planetengetriebe zum Antrieb des Radträgers. In der Kletter- Getriebestellung erfolgt ein Kraftfluss vom Antriebsrad über das Planetengetriebe auf den Radträger, um den Radträger drehend anzutreiben, so dass sich die Räder um die Achse des Fahrträgers drehen. Hierfür kann das Kopplungsrad z. B. ei nen inneren Zahnkranz aufweisen, der mit Planetenrädern des Planetengetriebes kämmt. Die Planetenräder übertragen die Antriebskraft zum Radträger. Dabei kann zur Kraftübertragung ein weiteres Zahnrad oder mehrere Zahnräder zwischen Planetenrädern und Radträger verwendet werden. Vorzugsweise ist in der Kletter-Getriebestellung ein Sonnenrad des Planetengetriebes am Fahrträger feststehend ausgebildet, d. h. das Sonnenrad ist feststehend zum Trägerblock der Fahreinheit. Die Planetenräder sind vorzugsweise für eine Untersetzung der Kraftübertragung ausgebildet und weisen hierfür jeweils zwei unterschiedlich grosse, zueinander feststehende Zahnkränze auf. Der grössere Zahnkranz greift im Plane tengetriebe ein und der kleinere Zahnkranz wird mit dem Radträger gekoppelt, ggf über weitere Zahnräder. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Planetengetriebes ist eine Differenz einer Zähnezahl von Antriebsrad und Sonnenrad des Pia netengetriebes mindestens durch 20 teilbar. Entsprechend ergibt sich eine Vielzahl von Planetenrädern zwischen Sonnenrad und Kopplungs-/Hohlrad.
Das Getriebe des Fahrmoduls kann zur Kraftübertragung zwischen Antriebsrad und Laufrädern, beziehungsweise zwischen Antriebsrad und Radträger, weitere Zwischenräder umfassen, um die Drehrichtung zu korrigieren, die
Kraftumsetzung zu optimieren und/oder die Geometrie von Antriebsrad und Laufrad/Laufrädern zu optimieren.
Die Kupplung zum Schalten zwischen Fahr-Getriebestellung und Kletter-Getriebestellung kann eine erste Kupplungseinrichtung aufweisen, die den Radträger vom Planetengetriebe an- bzw. abkoppelt. Ferner kann die Kupplung eine zweite Kupplungseinrichtung aufweisen, die den Radträger vom Fahrträger an- bzw. abkoppelt. Die erste Kupplungseinrichtung kann z. B. eine Klauenkupplung sein, bei der ein ringförmiges Kupplungselement axial zur Fahrträgerachse zum Radträger hin und von diesem weg bewegt werden kann, wobei es in und aus dem Eingriff mit dem Radträger bewegt wird. Das Kupplungselement wird vom Planetengetriebe rotierend angetrieben. In eingekoppeltem Zustand wird die Antriebskraft auf den Radträger übertragen. In ausgekoppeltem Zustand ist das Planetengetriebe im Freilauf.
Die zweite Kupplungseinrichtung kann z. B. durch ein radial zur Fahrträ gerachse bewegliches Eingriffselement gegeben sein, das in einer radial weiter aussen liegenden Position in den Radträger eingreift, so dass Radträger und Fahr träger drehfest verbunden sind. In einer radial weiter innen liegenden Position ist das Eingriffselement ausser Eingriff mit dem Radträger, so dass Radträger und Fahrträger zu einander rotieren können.
Vorzugsweise können die erste und die zweite Kupplungseinrichtung durch ein gemeinsames Schaltelement betätigt werden. Demnach erfolgt gleichzeitig mit dem Ankuppeln des Radträgers an das Planetengetriebe durch die erste Kopplungseinrichtung ein Abkoppeln des Radträgers vom Fahrträger durch die zweite Kopplungseinrichtung und umgekehrt. Das gemeinsame Schaltelement kann z. B. durch einen Schaltring betätigt werden, der eine Führungskurve für das Schaltelement aufweist. Je nach Drehposition des Schaltrings und somit je nach Position des Schaltelements in der Führungskurve wird die Fahr-Getriebestellung oder die Kletter-Getriebestellung eingestellt. Das Schaltelement oder der Schaltring können z. B. manuell betätigt werden oder durch einen Motor in eine gewünschte Schaltposition gebracht werden.
Ferner kann die Fahreinheit eine Kupplungsvorrichtung aufweisen, mit der die Räder, die nicht auf einem Untergrund aufliegen, vom Kopplungsrad abgekoppelt werden können. Die nicht am Boden aufliegenden Räder werden somit nicht gedreht, so dass z. B. für einen Rollstuhlfahrer keine Verletzungsgefahr durch sich in seiner unmittelbaren Nähe bewegende Teile besteht. Die Kupplungsvorrichtung kann z. B. durch eine Schiebekupplung gegeben sein. In einer ausgekuppelten Position schiebt die Kupplungsvorrichtung ein Zahnrad des Zahnradgetriebes ausser Eingriff mit dem Kopplungsrad, so dass keine Kraftübertragung erfolgt. Die Schiebekupplung kann z. B. Schiebeelemente für jeden Radantriebsstrang aufweisen, die z. B. durch eine Nockenkurve betätigt werden. Die Schiebelemente werden beim Drehen des Radträgers über die Nockenkurve geführt und Koppeln den entsprechend Radantriebsstrang ein oder aus. Die Nockenkurve kann z. B. am Fahrträger vorgesehen werden.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Fahreinheit ein Auslegermodul auf, das ebenfalls am zentralen Trägerblock der Fahreinheit angebracht werden kann. Das Auslegermodul bildet somit ein weiteres Modul des modularen Aufbaus der Fahreinheit. Vorzugsweise wird das Auslegermodul zwischen Trägerblock und Fahrmodul an einem Ende des Trägerblocks abnehmbar montiert. Am gegenüberliegenden Ende des Trägerblocks sind keine Montageeinrichtungen für das Auslegermodul erforderlich, bzw. die Montageeinrichtungen können freibleiben, so dass von dieser Seite ein ungehinderter Zugang zum Gebrauchsmodul der Fahreinheit möglich ist, wie etwa zum Platznehmen auf einem Sitz. Nach der Erfindung weist das Auslegermodul ein Stützrad auf, das als Schlepprad dient und von den Laufrädern in Richtung einer Vorwärtsfahrrichtung der Fahreinheit beabstandet ist und sich auf dem Untergrund abstützt.
Vorzugsweise weist das Auslegermodul einen Auslegerarm auf, der mit einem ersten Ende am Trägerblock derart anbringbar ist, dass der Auslegerarm um die zentrale Achse des Trägerblocks schwenkbar ist. Der Auslegerarm steht somit im Wesentlichen senkrecht zur Achse des Trägerblocks von diesem ab. Zum Schwenken des Auslegerarms kann z. B. ein einfacher Hebel mit Feststellfunktion oder auch ein Schneckengetriebe dienen. An einem zweiten Ende weist der Auslegerarm einen Stützradträger, etwa eine Radgabel, zum Tragen des Stützrads auf. Der Stützradträger kann drehbar am Auslegerarm gelagert sein, so dass das Stützrad relative zum Auslegerarm rotieren kann. Ferner kann der Stützradträger derart schwenkbar am Auslegerarm gelagert sein, dass der Stützradträger in eine Richtung zum zentralen Trägerblocks hin oder von diesem weg schwenkbar ist. Das Stützrad kann somit zum Trägerblock einen veränderlichen Abstand einnehmen. Vorzugsweise ist der Stützradträger in Richtung des zentralen Trägerblocks vorgespannt. Bei einer normalen Belastung in einem Fahrbetrieb wird das Stützrad von der Vorspannung in eine Position mit kurzen Abstand, d. h. mit kleinem Winkel zwischen Stützradträger und Auslegerarm, gehalten. In einem Kletterbetrieb, in dem eine erhöhte Auslenkkraft auf das Stützrad einwirkt, wird das Stützrad entgegen der Vorspannung in eine Position mit längerem Abstand, d. h. mit grösserem Winkel zwischen Stützradträger und Auslegerarm, ausgelenkt. Eine erhöhte Auslenkkraft kann z. B. auftreten, wenn das Stützrad an eine Stufe oder einer anderen Erhebung vorübergehend hängen bleibt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist das Auslegermodul eine Gleitführung zwischen dem Stützradträger und dem Stützradlager auf, so dass das Stützradlager relative zum Stützradträger verschieblich ist. Die Gleitführung kann durch eine Gleitschiene und ein Gleitelement gegeben sein, das in der Gleitschiene verschiebbar gehalten wird. Die Gleitschiene kann dabei am Stützradlager oder am Stützradträger und das Gleitelement am jeweils anderen von Stützradlager und Stützradträger angeordnet sein. Die Gleitführung ermöglicht eine schleppende Lagerung des Stützrades am Auslegermodul. Somit kann für ein Vorwärts- und ein Rückwärtsfahren der Fahreinheit ein Nachlauf des Stützrads relativ zu den Laufrädern vorgesehen werden. Vorzugsweise ist das Stützrad derart gleitend gelagert, dass das Stützradlager durch eine Vorschubkraft beim Vorwärtsfahren der Fahreinheit an einem vorderen Anschlag in der Gleitführung anschlägt und sich somit ein Nachlauf für eine Vorwärtsfahrtrichtung einstellt. Entsprechend wird das Stützradlager durch eine Rückwärtsschubkraft beim Rückwärtsfahren der Fahreinheit aus dem Vorderanschlag herausbewegt und das Stützradlager gleitet entlang der Gleitführung in einen hinteren Anschlag in der Gleitführung, so dass sich ein Nachlauf für eine Rückwärtsfahrrichtung einstellt. Vorteilhaft ist die Gleitführung parallel zu einem Untergrund vorgesehen. Die Länge der Gleitführung richtet sich nach der gewünschten Grösse des Nachlaufmasses und ist indirekt abhängig von der verwendeten Radgrösse. Im Wesentlichen ergibt sich die Länge der Gleitführung aus den beiden Nachlaufmassen bei Vorwärts- und Rückwärts- fahrbetrieb.
Eine Länge der Gleitführung entspricht beispielsweise wenigstens einem Radius des Stützrades. Das Stützrad weist vorzugsweise einen Radius von wenigstens 15 cm auf. Somit kann das Stützrad grösser als die Räder des Fahrmoduls ausgelegt sein. Ein derart grosses Stützrad gewährleistet ein problemloses Überfahren von Stufen und Hindernissen von 15 - 20 cm.
Ein Auslegermodul mit einer Gleitführung für ein Stützrad bildet unabhängig von einer Antriebseinheit zum Antrieb des Fahrmoduls nach der vorliegenden Erfindung eine vorteilhafte Weiterentwicklung von herkömmlichen Vorlaufstützrädern. Insbesondere in Kombination mit einem Dreirädermodul verbessert ein Auslegermodul mit einer Gleitführung jedoch die Geländegängigkeit eines Rollstuhls.
Weiter kann die Fahreinheit ein Steuermodul zur Steuerung der Fahreinheit aufweisen. Das Steuermodul dient z. B. zur Steuerung einer Kupplung des Getriebes, einer Bremseinheit und/oder einer Rückfahrbremse. Das Steuermodul kann z. B. in Griffweite eines Fahrers auf einer Rollstuhl-Fahreinheit angeordnet sein. Das Steuermodul kann aber auch als Einrichtung zur Fernsteuerung der Fahreinheit ausgebildet sein.
Anstelle eines manuellen Antriebs des Antriebsrads, wie bei einem Rollstuhl, kann das Antriebsrad auch durch einen Antriebsmotor angetrieben werden. Der Antriebsmotor kann als Motormodul ebenfalls am zentralen Trägerblock der Fahreinheit abnehmbar angebracht werden.
Vorzugsweise sind das Antriebsrad, die Planetenräder und das Kopplungsrad aus Kunststoff gefertigt, damit das Fahrmodul nicht zu schwer wird,
Die Erfindung wurde an Hand mehrerer Ausführungsformen dargestellt. Die einzelnen technischen Merkmale einer Ausführungsform können durchaus auch in Kombination mit einer anderen Ausführungsform mit den dargelegten Vorteilen verwendet werden. Die Beschreibung der erfindungsgemässen technischen Merkmale ist daher nicht auf die jeweilige Ausführungsform beschränkt. Insbesondere ist ein exzentrisch gelagertes und nabenloses Antriebsrad auch für einen Rollstuhl ohne Fahrmodul mit Planetengetriebe vorteilhaft und eine Gleitführung für ein Schlepprad verbessert die Fahreigenschaften eines Rollstuhls auch ohne die Verwendung eines Dreirädermoduls.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen dargestellt, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. Aus den Zeichnungen offenbar werdende Merkmale der Erfindung sollen einzeln und in jeder Kombination als zur Offenbarung der Erfindung gehörend betrachtet werden. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine dreidimensionale Darstellung einer Fahreinheit nach der vorliegenden Erfindung in Form eines Rollstuhls mit zwei aufliegenden Laufrädern,
Fig. 2 eine dreidimensionale Darstellung des Rollstuhls mit einem aufliegenden Laufrad,
Fig. 3 eine seitliche Darstellung des Rollstuhls mit einem Stützrad in einer
Vorwärtsfahrposition, Fig. 4 eine seitliche Darstellung des Rollstuhls mit einem Stützrad in einer Rückwärtsfahrposition,
Fig. 5 eine seitliche Darstellung des Rollstuhls in einem Kletterbetrieb an einer
Treppe in einer ersten Position,
Fig. 6 eine seitliche Darstellung des Rollstuhls in einem Kletterbetrieb an einer
Treppe in einer zweiten Position mit ausgelenktem Stützradträger,
Fig. 7 eine dreidimensionale Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Fahreinheit nach der vorliegenden Erfindung in Form eines Rollstuhls mit einem aufliegenden Laufrad mit herkömmlichen Stützrädern,
Fig. 8 eine dreidimensionale Darstellung noch einer anderen Ausführungsform einer Fahreinheit nach der vorliegenden Erfindung in Form eines Rollstuhls ohne Stützräder mit vier Laufrädern,
Fig. 9 ein Diagramm eines Fahrmoduls mit einem Getriebe in einer Fahr-Ge- triebestellung,
Fig. 10 ein Diagramm des Fahrmoduls mit dem Getriebe in einer Kletter-Getriebestellung,
Fig. 1 1 eine Schnittdarstellung der Getriebeelemente des Fahrmoduls in der
Fahr-Getriebestellung,
Fig. 12 eine Schnittdarstellung der Getriebeelemente des Fahrmoduls in der
Kletter-Getriebestellung und
Fig. 13 eine dreidimensionale Darstellung mit Teilschnitten durch das Fahrmodul nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie eingangs bereits erwähnt, wird eine Fahreinheit nach der vorliegenden Erfindung am Beispiel eines Rollstuhls erläutert. Eine erfindungsgemässe Fahreinheit kann jedoch auch für einen anderen Gebrauchszweck vorgesehen sein. Die Figuren 1 bis 6 zeigen den Rollstuhl in verschiedenen Stellungen, d. h. beim Befahren eines ebenen Untergrunds (Figur 2), eines unebenen Untergrunds (Figur 1 ), beim Vorwärtsfahren (Figur 3), beim Rückwärtsfahren (Figur 4) und beim Erklimmen einer Treppe (Figuren 5 und 6).
Der Rollstuhl weist erfindungsgemäss einen modularen Aufbau auf. In den Figuren 1 bis 6 ist der Rollstuhl in zusammengesetztem Zustand gezeigt. Der Rollstuhl weist einen zentralen Trägerblock 1 auf. Am mittleren Bereich des Trägerblocks 1 ist ein Gebrauchsmodul 2 in Form eines Sitzmoduls mit Sitzfläche und Rückenlehne befestigt. Am Gebrauchsmodul 2 oder am Trägerblock 1 sind Fussstützen 14 angebracht. An den gegenüberliegenden Enden des Trägerblocks 1 , d. h. rechts und links des Sitzmoduls, ist jeweils ein Fahrmodul 3 am Trägerblock 1 angekoppelt. Das Fahrmodul ist in dieser Ausführungsform als Dreirädermodul ausgebildet und weist einen Radträger 5 auf, an dem drei in einem Dreieck drehbar gelagerte Räder 4 vorgesehen sind. Die Räder 4 sind auf einem Kreisumfang gleichmässig angeordnete und weisen somit den gleichen Abstand zur Achse des Trägerblocks 1 auf. In der in Figur 1 gezeigten Stellung ist das Fahrmodul 3 in einer Position am Trägerblock 1 angeordnet, in der zwei der Räder 4 als Laufräder 4' auf dem Untergrund aufliegen. In der in Figur 2 gezeigten Stellung ist das Fahrmodul 3 in einer anderen Position derart am Trägerblock 1 positioniert, dass nur eines der Räder 4 als Laufrad 4' auf dem Untergrund aufliegt. Weiter ist eine Antriebseinheit in Form eines Antriebsrads 6 am Trägerblock 1 zum Antrieb des Fahrmoduls vorgesehen, wobei das Antriebsrad 6 in dieser Ausführungsform ein Handantriebsrad des Rollstuhls bildet. Das Antriebsrad 6 wird drehbar vom Radträger 5 gehalten. Das Antriebsrad 6 ist im Radträger 5 nabenlos mit den Rädern 4 des Fahrmoduls gekoppelt, wie nachfolgend im Detail erläutert wird.
In Figur 1 ist der Rollstuhl in einer Stellung gezeigt, in der zwei Räder als Laufräder 4' auf dem Untergrund aufliegen. In dieser Stellung ist der Rollstuhl besonders zum Befahren von Unebenheiten und Hindernissen geeignet, da zwei Laufräder auf jeder Seite des Rollstuhls eine grosse Stabilität gegen ein Kippen des Rollstuhls bieten und den Schwerpunkt der Fahreinheit tiefer legen. Die Anordnung der drei Räder 4 des Fahrmoduls 3 kann relativ zum Trägerblock 1 rotieren und in unterschiedlichen Drehpositionen festgestellt werden, wie nachfolgend genauer erläutert wird. Somit kann das Fahrmodul verschiedene Positionen einnehmen, in welchen entweder ein oder zwei Laufräder 4' auf dem Boden aufliegen.
Weiter ist in den Figuren 1 bis 6 ein Auslegermodul 7 gezeigt, das an einem Ende des Trägerblocks 1 , hier auf der rechten Seite in Fahrtrichtung des Rollstuhls, vorgesehen ist. Das Auslegermodul kann in herkömmlicher Weise durch einen lösbaren Befestigungsmechanismus am Trägerblock angebracht werden. Das Auslegermodul 7 bleibt jedoch relativ zur Achse des Trägerblocks 1 drehbar. Das Auslegermodul 7 weist einen Auslegerarm 8, ein Stützrad 9, einen Stützradträger 10 und eine Gleitführung 1 1 für das Stützrad 9 auf.
In den Figuren 3 und 4 ist der Rollstuhl in einem Fahrbetrieb für einen im Wesentlichen horizontalen Untergrund. Wie in den Figuren 3 und 4 ersichtlich ist, kann das Stützrad 9 entlang der Gleitführung 1 1 zwischen einem vorderen Ende 12 und einem hinteren Ende 13 verschoben werden. In Figur 3 ist das Stützrad 9 in einer vorderen Anschlagposition für eine Vorwärtsfahrt des Rollstuhls und in Figur 4 ist das Stützrad 9 in einer hinteren Anschlagposition für eine Rückwärtsfahrt des Rollstuhls. Das Stützrad 9 wirkt als Schlepprad beim Fahren des Rollstuhls und durch die Verschiebung des Schlepprads kann dessen Nachlauf für das Fahren in verschiedenen Richtungen angepasst werden. Die Gleitführung 1 1 erstreckt sich in Form einer Gleitschiene zu beiden Seiten eines Stützradlagers 15. Das Ende des Stützradträgers 10 weist ein Gleitelement auf, das in der Gleitschiene verschieblich gelagert ist. Das Ende des Stützradträgers 10 ist dabei in üblicher weise gebogen, um in beiden Anschlagpositionen den Nachlauf des Stützrades zu erwirken.
Weiter ist der Stützradträger 10 schwenkbar am Auslegerarm 8 gelagert. Durch Verschwenken des Stützradträgers 10 kann das Stützrad 9 zum Trägerblock 1 hin und von diesem weg geschwenkt werden, wodurch sich der Abstand zwischen Gebrauchsmodul 2 und Stützrad 9 ändert. Vorzugsweise ist der Stützradträger 10 derart vorgespannt, dass das Stützrad 9 einen kurzen Abstand zum Trägerblock 1 aufweist. Die Vorspannung kann z. B. durch eine Feder erzeugt werden, die am Auslegerarm 8 angeordnet ist. Wie in den Figuren 1 und 2 zu sehen ist, kann der Auslegerarm an dem Ende, an dem er den Stützradträger 10 hält, eine Biegung, vorzugsweise von 90°, aufweisen. Die Feder kann in dieser Biegung untergebracht sein, so dass der Stützradträger 10 beim Verschwenken im Schwenklager am Ende der Biegung um die Achse dieses Endes dreht und dabei die Feder weiter spannt.
Anhand der Figuren 5 und 6 wird der Bewegungsablauf beim Hinauffahren einer Treppe mit einer Vielzahl von Treppenstufen erläutert. Die Treppe wird von dem Rollstuhl in Rückwärtsfahrt überwunden. Der Rollstuhl ist dabei in einem Kletterbetrieb, in dem die Fahrmodule in einer Kletter-Getriebestellung sind, wie nachfolgend erläutert wird. Wie in den Figuren 5 und 6 gezeigt, ist der Auslegerarm 8 des Auslegermoduls 7 relative zum Fahrmodul nach unten geschwenkt. Damit wird erreicht, dass die Sitzfläche horizontal bleibt, während das Stützrad sich am Untergrund abstützen kann.
Beim Erklimmen der Treppe im Kletterbetrieb rotiert der Radträger 5 mit den Rädern 4 am Trägerblock 1 , so dass die einzelnen Räder 4 nacheinander auf dem Untergrund, d. h. einer Treppenstufe aufsetzen. In Figur 5 liegt eines der Räder 4 als Laufrad 4' auf einer unteren Stufe auf. Die beiden anderen Räder 4 haben keinen Kontakt zum Untergrund und sind frei. Das Stützrad 9 befindet sich in der Gleitführung 1 1 in einer Anschlagposition am hinteren Ende 13 und stösst an einer Stufenkante an. Wird das Antriebsrad 6 vom Rollstuhlfahrer weiter gedreht, wird der Radträger 5 angetrieben, so dass das rechte freie Rad 4 auf die nächst obere Stufe auftrifft und zu einem Laufrad 4' wird, wie in Figur 6 gezeigt ist. Dabei bewegt sich der Rollstuhl ein Stück entlang der Treppe, so dass der Stützradträger 10 relativ zum Auslegerarm 8 ausgelenkt wird, da das Stützrad 9 an der Stufenkante anschlägt. Dabei wird die Vorspannung des Stützradträgers 10 vergrössert.
Bei einem weiteren Drehen des Antriebsrads wird das linke der beiden Laufräder 4' aus Figur 6 angehoben und der Rollstuhl verlagert sich auf die obere Stufe (nicht gezeigt). Das Stützrad 9 wird dabei über die Stufenkante gezogen, so dass der Widerstand der Kante entfällt und der Stützradträger 10 durch die Vorspannung in Richtung des Trägerblocks zurückschwenkt. Das Stützrad 9 wird somit zeitverzögert die Treppenstufen hinaufgezogen, wodurch sich insgesamt der Kraftaufwand zum Erklimmen der Treppe erniedrigt. Durch Weiterdrehen des Antriebsrads kann der Rollstuhl Stufe um Stufe die Treppe erklimmen.
In Figur 7 ist eine andere Ausführungsform einer Fahreinheit nach der vorliegenden Erfindung in Form eines Rollstuhls mit einem aufliegenden Laufrad 4' und mit herkömmlichen Stützrädern 16. Das Fahrmodul 3 wird dabei so ausgerichtet, dass eines der Räder 4 als Laufrad 4' am Boden aufsteht. Ohne das Auslegermodul ist ein Kletterbetrieb jedoch nur mit einer Hilfsperson möglich, um sicher zustellen, dass der Rollstuhl nicht kippt.
In Figur 8 ist eine weitere Ausführungsform einer Fahreinheit in Form eines Rollstuhls nach der vorliegenden Erfindung mit zwei aufliegenden Laufrädern 4' auf jeder Seite des Rollstuhls gezeigt. Bei dieser Ausführungsform sind keine Stützräder erforderlich, da der Rollstuhl durch die insgesamt vier Laufräder 4' stabil auf dem Untergrund steht. Für einen Kletterbetrieb ist jedoch wiederum eine Hilfsperson erforderlich.
Bei einer Fahreinheit nach der Erfindung ist eine Antriebseinheit mit einem Antriebsrad 6 zum Antrieb eines Fahrmoduls 3 vorgesehen, bei der das Antriebsrad 6 nabenlos mit den Laufrädern 4' des Fahrmoduls 3 gekoppelt ist. Das Fahrmodul 3 weist vorteilhaft einen Fahrträger 20 auf, an dem der Radträger 5 drehbar gelagert ist. Der Fahrträger 20 ist zur Montage des Fahrmoduls 3 drehfest an den Trägerblock 1 koppelbar. Weiter trägt der Fahrträger 20 ein Getriebe der Antriebseinheit, das unterschiedliche Gänge für den Fahrbetrieb und den Kletterbetrieb aufweist. Es ist eine Kupplung zum Schalten des Fahrmoduls 3 zwischen einer Fahr-Getriebestellung des Getriebes zum Fahren auf ebenem Gelände (Fahrmodus) und einer Kletter-Getriebestellung des Getriebes zum Fahren auf unebenem oder ansteigendem Gelände (Klettermodus) vorgesehen. Die Ausführungsformen der Figuren 1 bis 8 weisen z. B. ein derartiges Fahrmodul auf.
Die Figuren 9 und 10 zeigen ein Diagramm eines Getriebes eines derartigen Fahrmoduls. Figur 9 zeigt eine Fahr-Getriebestellung und Figur 10 zeigt eine Kletter-Getriebestellung. Darüber hinaus sind weitere Details des Fahrmoduls aus diesen Diagrammen ersichtlich. Das Getriebe weist ein Kopplungsrad 21 auf, das einen ersten äusseren Zahnkranz 22 aufweist, der mit einer Innenverzahnung des Antriebsrads 6 kämmt und dadurch von dem Antriebsrad 6 angetrieben wird.
Das Kopplungsrad 21 weist eine glockenartige Form auf, die einen Innenraum 23 mit grossem Durchmesser umschliesst, in dem ein Planetengetriebe 40 für den Kletterbetrieb untergebracht werden kann. Vom Innenraum 23 mit grossem Durchmesser verkleinert sich der Durchmesser und bildet einen Lagerbereich 24, mit dem das Kopplungsrad 21 auf dem Fahrträger 20 drehend gelagert werden kann. Am Lagerbereich ist ein zweiter äusserer Zahnkranz 25 vorgesehen, der einen kleineren Durchmesser als der erste äussere Zahnkranz 22 aufweist.
Im Fahrbetrieb ist der Radträger 5 durch eine Kupplungseinrichtung in Form eines radial beweglichen Arretierbolzens 70 mit dem Fahrträger 20 gekoppelt und kann nicht relativ zu diesem rotieren. Der Fahrträger 20 kann in einer von mehreren Stellungen fixiert werden. Er kann z. B. in einer Stellung mit einem Laufrad 4' am Boden, wie in Figur 2, oder in einer anderen Stellung mit zwei Laufrädern 4' am Boden, wie in Figur 1 , fixiert werden. Wie in der unteren Hälfte des Diagramms aus Figur 9 ersichtlich, ist das Kopplungsrad 21 mit dem zweiten äusseren Zahnkranz 25 über ein Zwischenrad 26 an ein Abtriebsrad 27 gekoppelt, mit dem das Laufrad 4' angetrieben wird. Das Zwischenrad 26 weist einen ersten Zahnkranz 28 und einen zweiten Zahnkranz 29 auf, wobei der Durchmesser des ersten Zahnkranzes 28 grösser ist als der Durchmesser des zweiten Zahnkranzes 29. Der Zahnkranz 28 des Zwischenrads 26 ist einem Kopplungszahnkranz 32 drehfest gelagert. Der Kopplungszahnkranz 32 ist relativ zum Zahnkranz 28 und zum Radträger 5 axial verschiebbar und weist einen Aussenzahnkranz 33 auf, der mit dem zweiten äusseren Zahnkranz 25 des Kopplungsrads 21 koppelbar ist. Das Abtriebsrad 27 weist einen ersten Zahnkranz 30 und einen Radkranz 31 auf, wobei der Durchmesser des ersten Zahnkranzes 30 kleiner ist als der Durchmesser des Radkranzes 31 . Die Zahnkränze und Radkränze und deren Durchmesser sind auf eine gewünschte Untersetzung der Antriebskraft vom Kopplungsrad auf das Laufrad 4' abgestimmt.
Der Kraftfluss in der Fahr-Getriebestellung ist in der unteren Hälfte des Diagramms aus Figur 9 durch Pfeile dargestellt. Die Antriebskraft wird vom Antriebsrad 6 über die Verzahnung mit dem ersten äusseren Zahnkranz 22 auf das Kopplungsrad 21 übertragen, von dort über den zweiten äusseren Zahnkranz 25 des Kopplungsrads 21 und den Aussenzahnkranz 33 des Kopplungszahnkranzes 32 auf den ersten Zahnkranz 28 des Zwischenrads 26, vom zweiten Zahnkranz 29 des Zwischenrads 26 auf den ersten Zahnkranz 30 des Abtriebsrads 27 und vom Radkranz 31 des Abtriebsrads 27 auf das Laufrad 4'.
Das Dreirädermodul weist für jedes Rad einen derartigen Antriebsstrang auf. Da die Räder 4 sternartig am Radträger 5 angeordnet sind, ragen auch diese Antriebsstränge sternartig vom Umfang des Kopplungsrads 21 ab. Das Antriebsrad 6, das Kopplungsrad 21 und die Antriebsstränge mit den Zwischenrädern 26, den Abtriebsrädern 27 und dem Kopplungszahnkranz 32 bilden ein Zahnradgetriebe zum Antrieb der Laufräder im Fahrbetrieb.
Das Getriebe zum Antrieb der Räder 4 im Fahrbetrieb weist eine Kupplungsvorrichtung zum Ab- und Ankoppeln der Räder 4 an den Antriebsstrang auf. Mit der Kupplungsvorrichtung kann sichergestellt werden, dass die Laufrad 4', die den Untergrund berühren und zum Antrieb des Rollstuhls dienen, angetrieben werden (siehe untere Hälfte des Diagramms in Figur 9) und Räder 4, die nach oben in den Aktionsradius den Fahrers ragen, vom Antriebsstrang abgekoppelt sind (siehe obere Hälfte des Diagramms in Figur 9). Die Kopplungsvorrichtung umfasst hierzu den Kopplungszahnkranz 32, der zwischen einer Einkoppelposition, in der der Aussenzahnkranz 33 mit dem zweiten äusseren Zahnkranz 25 kämmt, und einer Auskoppelposition, in der der Aussenzahnkranz 33 relativ zum zweiten äusseren Zahnkranz 25 verschoben und entkoppelt ist, verschoben werden kann. Vorteilhaft ist der Kopplungszahnkranz 32 in die Einkoppelposition vorgespannt.
Die Verschiebung des Kopplungszahnkranzes 32 erfolgt durch einen Schieber 34 mit einer schrägen Fläche, die gegen eine schräge Fläche am Kopplungszahnkranz 32 drückt und den Kopplungszahnkranz 32 axial soweit verdrängt, dass der Aussenzahnkranz 33 ausser Eingriff mit dem zweiten äusseren Zahnkranz 25 des Kopplungsrad 21 ist. Der Schieber 34 ist hierfür radial beweglich im Radträger 5 gelagert und wird von einer Nockenkurve 35 betätigt, die am Aussen- umfang des Fahrträgers 20 vorgesehen ist. Bei der Rotation des Radträgers 5 relativ zum Fahrträger 20 wird somit der Schieber 34 über die Nockenkurve 35 geführt. In der oberen Hälfte des Diagramms aus Figur 9 ist ersichtlich, wie der Schieber 34 von einem Nocken 36 der Nockenkurve 35 angehoben wird und dabei den Kopplungszahnkranz 32 des Antriebsstrangs für das obenliegende freie Rad 4 ausser Eingriff mit dem zweiten äusseren Zahnkranz 25 schiebt. Im Gegensatz dazu wird der Schieber 34 in der unteren Hälfte des Diagramms aus Figur 9 nicht durch einen Nocken der Nockenkurve 35 angehoben und ist in einer weiter innen liegenden Position. Der Kopplungszahnkranz 32 des Antriebsstrangs für das untenliegende Laufrad 4' ist nicht ausgelenkt und kämmt somit mit dem zweiten äusseren Zahnkranz 25 des Kopplungsrad 21 . Die Kupplungsvorrichtung zum Ab- und Ankoppeln der Räder 4 ist durch eine Art Schiebekupplung gegeben.
Die Kupplungsvorrichtung wirkt sowohl im Fahrbetrieb als auch im Kletterbetrieb derart, dass die Räder 4, die nicht als Laufräder 4' wirken, vom Antriebsstrang abgekoppelt sind. Die nicht angetriebenen Räder 4 können zudem durch eine Bremseinrichtung 60, die vorzugweise in jedem der Antriebsstränge des Dreirädermoduls jeweils für das zugehörige Rad 4 vorgesehen ist, gebremst werden. Die Bremseinrichtung weist z. B. eine Bremsscheibe und eine Bremsblock. Sie kann von Hand oder von einem Steuermodul betätigt werden.
In Figur 10 wird der Kraftfluss in der Kletter-Getriebestellung des Getriebes gezeigt. Zusammengefasst verläuft der Kraftfluss dabei vom Antriebsrad 6 über das Kopplungsrad 21 und das Planetengetriebe 40, das im Innenraum 23 des Kopplungsrads 21 untergebracht ist, bis zum Radträger 5. Im Kletterbetrieb gibt der Arretierbolzen 70 den Radträger 5 frei, so dass dieser relativ zum Fahrträger 20 rotieren kann. Bei der Rotation des Radträgers 5 auf dem Fahrträger 20 laufen die Schieber 34 zum Ein- und Auskoppeln des Zahnradgetriebes über die Nockenkurve 35. In der in Figur 10 gezeigten Stellung des Radträgers 5 sind die Antriebsstränge der beiden dargestellten Räder vom Kopplungsrad 21 abgekoppelt, d. h. der Kopplungszahnkranz 32 ist ausser Eingriff mit dem zweiten äusseren Zahnkranz 25.
Für den Antrieb des Planetengetriebes weist das Kopplungsrad 21 einen inneren Zahnkranz 41 auf, der mit Planetenrädern 42 des Planetengetriebes kämmt. Das Kopplungsrad 21 bildet ein Hohlrad des Planetengetriebes. Die Planetenräder 42 sind auf einem Steg 46 drehbar gelagert, wobei der Steg 46 drehbar auf dem Fahrträger 20 gelagert ist. Die Planetenräder 42 weisen einen ersten Zahnkranz 43 und einen zweiten Zahnkranz 44 auf. Der erst Zahnkranz 43 weist einen grösseren Durchmesser als der zweite Zahnkranz 44 auf. Der erste Zahnkranz 43 kämmt mit einem Sonnenrad 45. Das Sonnenrad ist feststehend mit dem Fahrträger 20 und vorzugsweise in den Fahrträger 20 integriert. Das Sonnenrad ist somit auch feststehend zum Trägerblock 1 , auf den der Fahrträger 20 montiert wird. Der zweite Zahnkranz 44 der Planetenräder 42 kämmt mit einem Zahnring 47, der um den Fahrträger 20 rotierend gelagert ist. Der Zahnring 47 bildet eine Art zweites Sonnenrad des Planetengetriebes.
Der Zahnring 47 mündet mit seinem Innenbereich 48 in eine Kupplungseinrichtung in Form einer Klauenkupplung 71 , die als Kupplungsring ausgebildet ist und um den Fahrträger 20 herum angeordnet ist. Der Innenbereich 48 des Zahnrings 47 ist axial verschiebbar aber drehfest in der Klauenkupplung 71 gehalten, so dass er die Klauenkupplung 71 rotieren antreibt. Die Klauenkupplung 71 ist ihrerseits verschieblich auf dem Fahrträger 5 gelagert. In Figur 10 ist die Klauenkupplung 71 in ein Kupplungsende des Radträgers 5 eingekoppelt und treibt somit den Radträger rotierend an.
Der Kraftfluss in der Kletter-Getriebestellung des Getriebes verläuft vom Antriebsrad 6 über den ersten äusseren Zahnkranz 22 auf das Kopplungsrad 21 , über den inneren Zahnkranz 41 des Kopplungsrads 21 auf den ersten Zahnkranz 43 der Planetenräder 42, wobei die Planetenräder 42 um das Sonnenrad 45 rotierten, vom zweiten Zahnkranz 44 der Planetenräder 42 auf den Zahnring 47, über den Innenbereich 48 des Zahnrings 47 auf die Klauenkupplung 71 und von dieser auf des Kupplungsende 72 des Radträgers 5. Somit wird der Radträger 5 drehend angetrieben und die Räder 4 werden über den Untergrund abgewälzt. Dabei können die Bremseinrichtungen 60 je nach Anforderung synchronisiert werden.
Die Kletter-Getriebestellung der Fahrmodule 3 ist besonders vorteilhaft zum Überwinden von Hindernissen und Erklimmen von Treppen geeignet, wie bei den Figuren 5 und 6 beschrieben. Durch das Drehen des Radträgers 5 werden die Räder 4 des Fahrmoduls 3 nacheinander auf aufeinander folgende Stufen der Treppe aufgesetzt. Wie eingangs erwähnt, weisen die Räder vorzugsweise einen Radius von mindestens 15 cm auf, um ein Hinaufklettern der Stufen zu vereinfachen. Die Bremseinrichtung 60 kann beim Hinaufklettern zumindest das auf einer Stufe aufliegende Laufrad 4' bremsen und somit eine Rückfahrbremse bilden.
Weiter ist den Figuren 9 und 10 eine Schalteinrichtung zum Schalten der ersten Kupplungseinrichtung in Form der Klauenkupplung 71 und der zweiten Kupplungseinrichtung in Form des Arretierbolzens 70 veranschaulicht. Die Schalteinrichtung umfasst, einen Schaltschieber 73 und einen Schaltreif 74. Der Schaltschiebe 73 ist relativ zum Fahrträger 20 verschieblich und axial fest mit der Klauenkupplung 71 verbunden. Der Schaltschieber 73 wirkt mittels einer schrägen Fläche auf den Arretierbolzen 70. Der Schaltreif 74 ist drehbar am Fahrträger 20 gelagert und weist eine Führungskurve 75 auf, in der ein Führungsstift 76 läuft, der am Schaltschiebe 73 befestigt ist. Die Führungskurve 75 ist derart ausgelegt, dass bei einem Verdrehen des Schaltreifs 74 der Führungsstift 76 und gemeinsam mit diesem der Schaltschieber 73 axial verschoben wird, wobei der Schaltschieber 73 die Klauenkupplung mitnimmt. Der Schaltreif 74 kann manuell oder motorisch gedreht werden.
In Figur 9, d. h. in der Fahr-Getriebestellung, ist der Schaltschieber 73 in einer nach rechts geschobenen Position (siehe Pfeil A im Schaltschieber). Entsprechend ist die Klauenkupplung 71 nach rechts verschoben, d. h. ausser Eingriff mit dem Kupplungsende 72 des Radträgers 5. Die schräge Fläche des Schaltschiebers 73 ist von dem Arretierbolzen 70 nach rechts entfernt, so dass der Arretierbolzen 70 den Fahrträger 20 mit dem Radträger 5 drehfest verbindet. Hierfür kann der Arretierbolzen 70 z. B. durch Öffnungen im Fahrträger 20 und im Radträger 5 ragen. Das Planetengetriebe ist vom Radträger 5 abgekoppelt und ist in einem Freilauf. Die Antriebskraft vom Antriebsrad 6 wird wie oben beschrieben auf die Laufrad 4' des Fahrmoduls übertragen. In Figur 10, d. h. in der Kletter-Getriebestellung, ist der Schaltschieber 73 in einer nach links geschobenen Position (siehe Pfeil B im Schaltschieber). Entsprechend ist die Klauenkupplung 71 nach links verschoben und im Eingriff mit dem Kupplungsende 72 des Radträgers 5. Die schräge Fläche des Schaltschiebers 73 wirkt auf den Arretierbolzen 70 und drängt diesen radial nach innen, so dass der Arretierbolzen 70 ausser Eingriff mit dem Radträger 5 ist. Hierfür wird der Arretierbolzen 70 aus der Öffnung im Radträger 5 gezogen. Die Antriebskraft vom Antriebsrad 6 wird wie oben beschrieben über das Planetengetriebe auf den Radträger 5 übertragen.
Die erste Kupplungseinrichtung, die zweite Kupplungseinrichtung und die Schalteinrichtung bilden eine Kupplung zum Schalten zwischen Fahr-Getriebe- stellung und Kletter-Getriebestellung. Darüber hinaus können die Räder des Fahrmoduls einzelnen mittels der Kopplungsvorrichtung wie oben beschrieben an- und abgekoppelt werden.
In Figur 1 1 ist der Aufbau des Zahnradgetriebes zum Antrieb der Räder 4 in der Fahr-Getriebestellung dargestellt. Weiter geht aus Figur 1 1 die Anordnung der drei Getriebestränge für die drei Räder eines Dreirädermoduls relativ zu einander hervor. Jeder der Getriebestränge ist im Wesentlichen gleich aufgebaut. Die Getriebestränge erstrecken sich strahlenartig von einem Zentrum nach aussen. Das Zentrum wird dabei vom Fahrträger 20 und somit vom Kopplungsrad 21 gebildet. Das Antriebsrad 6 wird nabenlos im Dreirädermodul gelagert und exzentrisch zum Zentrum des Kopplungsrads 21 vorgesehen. Das Antriebsrad 6 weist eine Innenverzahnung 61 auf, die mit dem ersten äusseren Zahnkranz 22 des Kopplungsrads 21 kämmt. Die sich strahlenförmig erstreckenden Antriebsstränge zeigen das Zwischenrad 26 mit dem Aussenzahnkranz 33 und dem ersten Zahnkranz 28 für die Schiebekupplung. An das Zwischenrad 26 schliesst sich das Abtriebsrad 27 mit dem Radkranz 31 und dem ersten Zahnkranz 30 an. Die Zahnräder des Zahnradgetriebes sind wie in den Figuren 9 und 10 gezeigt im Fahrmodul 3 am Radträger 5 oder auf dem Fahrträger 20 drehbar gelagert. Um das Zahnradgetriebe und zur Lagerung des Antriebsrads 6 kann das Fahrmodul einen Rahmen aufweisen, der Bauteile des Fahrmoduls umschliesst.
In Figur 12 ist der Aufbau des Planetengetriebes zum Antrieb des Radträgers 5 in der Kletter-Getriebestellung dargestellt. Das Antriebsrad 6 kämmt wiederum mit der Innenverzahnung 61 auf dem ersten äusseren Zahnkranz 22 des Kopplungsrads 21 . Das Kopplungsrad 21 übernimmt die Funktion des Hohlrads im Planetengetriebe, an dessen inneren Zahnkranz 41 zwanzig Planetenräder 42 mit ihrem ersten Zahnkranz 43 in Eingriff sind. Ferner laufen die Planetenräder 42 auf der Aussenverzahnung des Sonnenrads 45, das am Fahrträger 20 fest ist. Über die Klauenkupplung 71 (nicht gezeigt) wird somit der Radträger 5 drehend angetrieben. Die Planetenräder 42 sind vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt und ermöglichen bei der Vielzahl der Planetenräder im Planetengetriebe eine deutliche Gewichtsersparnis.
In Figur 13 ist eine dreidimensionale Darstellung mit Teilschnitten eines Fahrmoduls 3 gezeigt. Es sind zwei Antriebsstränge der Räder 4 gezeigt. Bei den Antriebssträngen sind die Zwischenräder 26 mit dem Kopplungszahnkranz 32 und den Abtriebsrädern 27 ersichtlich. Ferner ist eine Bremsscheibe der Bremseinrichtung 60 gezeigt. Das Kopplungsrad 21 sitzt über dem Fahrträger 20 und um dem Steg 46. Im Inneren des Fahrträgers 20 ist der Schaltreif 74 mit der Führungskurve 75 ersichtlich. In die Führungskurve 75 greift der Führungsstift 76 ein, der die Klauenkupplung 71 verschiebt. Im Inneren des Kopplungsrads 21 ist der Steg 46 angeordnet, der die Planetenräder 42 (nicht gezeigt) trägt. Die Funktionsweise des Fahrmoduls 3 entspricht derjenigen, wie sie für die Fahr-Getriebestellung und die Kletter-Getriebestellung in den Figuren 9 bis 1 2 beschrieben ist.
Wie aus Figur 13 ersichtlich, bleibt bei einem Fahrmodul 3 nach der vorliegenden Erfindung, das Zentrum um die Achse des Fahrträgers und den Radträger frei von Bauelementen. Dieser freie Raum kann vorteilhaft z. B. für Steuerungselemente oder andere Bauelemente der Fahreinheit genutzt werden, falls erforderlich.
Bezugszeichen zentraler Trägerblock 31 Radkranz
Gebrauchsmodul 32 Kopplungszahnkranz
Fahrmodul 33 Aussenzahnkranz
Rad 34 Schiebe
Laufrad 35 Nockenkurve
Radträger 36 Nocken
Antriebsrad 40 Planetengetriebe
Auslegermodul 41 innerer Zahnkranz
Auslegerarm 42 Planetenrad
Stützrad 43 erster Zahnkranz
StützradTrägerblock 44 zweiter Zahnkranz
Gleitführung 45 Sonnenrad vorderes Ende 46 Steg
hinteres Ende 47 Zahnring
Fussstützen 48 Innenbereich
Stützradlager 60 Bremseinrichtung
Stützräder 61 Innenverzahnung
Fahrträger 70 Arretierbolzen
Kopplungsrad 71 Klauenkupplung erster äusserer Zahnkranz 72 Kupplungsende
Innenraum 73 Schaltschieber
Lagerbereich 74 Schaltreif
zweiter äusserer Zahn75 Führungskurve kranz 76 Führungsstift
Zwischenrad
Abtriebsrad
erster Zahnkranz A Pfeil Schaltschieber zweiter Zahnkranz B Pfeil Schaltschieber erster Zahnkranz

Claims

Patentansprüche
Fahreinheit, vorzugsweise in Form eines Rollstuhls, mit einem modularen Aufbau, die einen zentralen Trägerblock (1 ) aufweist, wobei
- an dessen Mittelbereich ein Gebrauchsmodul (2) befestigbar ist und
- an dessen gegenüberliegenden Enden jeweils ein Fahrmodul (3) ankoppelbar ist,
- wobei das Fahrmodul (3) wenigstens ein Rad (4) oder einen Rollkörper umfasst, das relativ zum Trägerblock (1 ) drehbar ist und als Laufrad (4'), bzw. Laufkörper, auf einem Untergrund aufliegend vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Antriebseinheit zum Antrieb des Fahrmoduls (3) vorgesehen ist, wobei die Antriebseinheit ein Antriebsrad (6) aufweist, das nabenlos mit wenigstens einem Laufrad (4') des Fahrmoduls (3) koppelbar ist.
Fahreinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrmodul (3) einen Fahrträger (20) aufweist, der drehfest an den Trägerblock (1 ) koppelbar ist und ein Getriebe trägt, das das wenigstens eine Laufrad (4) antreibt.
Fahreinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zentrale Achse des Trägerblocks (1 ) und eine Achse des Antriebsrads (6) exzentrisch und vorzugsweise parallel verlaufen.
Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (6) in Bezug auf eine Achse des zentralen Trägerblocks (1 ) zwischen Gebrauchsmodul (2) und Laufrad (4') angeordnet ist.
Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (6) im Fahrmodul (3) integriert ist.
Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (6) ein Handantriebsrad eines Rollstuhls bildet oder an einem solches Handantriebsrad befestigt ist.
7. Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (4') über ein Kopplungsrad (21 ) angetrieben ist, wobei das Kopplungsrad (21 ) konzentrisch zur zentralen Achse des Trägerblocks (1 ) auf dem Fahrträger (20) gelagert und nabenlos durch das Antriebsrad (6) angetrieben ist.
8. Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe des Fahrmoduls (3) ein Zahnradgetriebe zum Antrieb des wenigstens einen Laufrads (4') aufweist.
9. Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Fahrmodul (3) drei Räder (4) umfasst, die an einem gemeinsamen Radträger (5) in einer Dreiecksgeometrie drehbar gelagert sind.
10. Fahreinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Radträger (5) relativ zum Trägerblock (1 ) drehbar am Fahrträger (20) vorgese- hen ist.
1 1 . Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe des Fahrmoduls (3) ein Planetengetriebe zum Antrieb des Radträgers (5) relativ Fahrträger (20) aufweist.
12. Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass eine Kupplung zum Schalten des Fahrmoduls (3) zwischen einer Fahr-Getriebestellung des Getriebes zum Fahren auf ebenem Gelände und einer Kletter-Getriebestellung des Getriebes zum Fahren auf unebenem oder ansteigendem Gelände vorgesehen ist.
13. Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass in einer Fahr-Getriebestellung ein Kraftfluss vom Antriebsrad (6) über das Kopplungsrad (21 ) und wenigstens ein Zwischenrad (26) auf wenigstens ein Laufrad (4') erfolgt.
14. Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Kletter-Getriebestellung ein Kraftfluss vom Antriebsrad (6) über das Planetengetriebe auf den Radträger (5) zum Antrieb des Radträgers (5) erfolgt.
15. Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kletter-Getriebestellung ein Sonnenrad (45) des Planetengetriebes am Fahrträger (20) feststehend ausgebildet ist.
1 6. Fahreinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenz einer Zähnezahl von Antriebsrad (6) und Sonnenrad (45) des Plane- tengetriebes mindestens durch 20 teilbar ist.
17. Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kletter-Getriebestellung eine Untersetzung durch ein Planetenrad (42) mit zwei unterschiedlich grossen, zueinander feststehenden Zahnkränzen (43; 44) erfolgt, indem der grössere Zahn- kränz (43) im Planetengetriebe eingreift und der kleinere Zahnkranz (44) mit dem Radträger (5) koppelbar ist.
18. Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fahr-Getriebestellung der Radträger (5) fest mit dem Fahrträger (20) gekoppelt ist und in der Kletter-Getriebestellung der Radträger (5) relativ zum Fahrträger (20) drehbar ist.
19. Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung zum Schalten zwischen Fahr-Getriebestellung und Kletter-Getriebestellung eine erste Kupplungseinrichtung (71 ) aufweist, die den Radträger (5) vom Planetengetriebe an- bzw. ab- koppelt.
20. Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung zum Schalten zwischen Fahr-Getriebestellung und Kletter-Getriebestellung eine zweite Kupplungseinrichtung (70) aufweist, die den Radträger (5) vom Fahrträger (20) an- bzw. abkoppelt.
21 . Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplungsvorrichtung (34) vorgesehen ist, die Räder (4), die nicht auf einem Untergrund aufliegen, vom Kopplungsrad
(21 ) abkoppeln.
22. Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslegermodul (7) mit einem von den Laufrädern (4') beabstandeten Stützrad (9) vorgesehen ist, wobei das Auslegermo- dul an einem Ende des Trägerblocks (1 ) zwischen Fahrmodul (3) und
Trägerblock (1 ) anbringbar ist.
23. Fahreinheit nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslegermodul (7) einen Auslegerarm (8) aufweist, wobei der Auslegerarm (8) mit einem ersten Ende am Trägerblock (1 ) derart anbringbar ist, dass der Auslegerarm (8) um die zentrale Achse des Trägerblocks (1 ) schwenkbar ist, und an einem zweiten Ende einen Stützradträger (10) zum Tragen des Stützrads (9) aufweist.
24. Fahreinheit nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützradträger (10) derart schwenkbar am Auslegerarm (8) gelagert ist, dass der Stützradträger (10) in Richtung des zentralen Trägerblocks (1 ) schwenkbar ist.
Fahreinheit nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützradträger (10) in Richtung des zentralen Trägerblocks (1 ) vorgespannt ist.
26. Fahreinheit nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützradträger (10) ein Stützradlager (15) zur drehbaren Lagerung des Stützrades (9) aufweist und eine Gleitführung (1 1 ) zwischen dem Stützradträger (10) und dem Stützradlager (15) vorgesehen ist.
27. Fahreinheit nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge der Gleitführung (1 1 ) wenigstens den beiden Nachlaufmassen bei Vorwärts- und Rückwärtsfahrbetrieb entspricht.
28. Fahreinheit nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeich- net, dass das Stützrad (9) einen Radius von wenigstens 15 cm aufweist.
29. Fahreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuermodul zur Steuerung einer Kupplung des Getriebes, einer Bremseinheit und/oder einer Rückfahrbremse vorgesehen ist.
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