WO2007125341A1 | 2007-11-08 |
US1459573A | 1923-06-19 | |||
DE4000706A1 | 1991-07-18 | |||
DE3131678A1 | 1983-02-24 |
Patentansprüche: Anspruch!. : Hebelantrieb für mittels Muskelkraft zu bewegende Mobile, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Rahmen oder Grundkörper (1) eines zu bewegenden Mobiles Antriebshebel (4) schwenkbar um einen festen Drehpunkt (3) angeordnet sind und an dem der Griffseite und über den Drehpunkt (3) hinausragende abgewandten Ende des Hebels (4) ein Kreissegment (5) angeordnet ist, in dessen dem Hebel (4) abgewandte Stirnseite eine Nut (6) eingebracht ist, in welcher bündig eine Kette nach Art einer Fahrradkette (7) eingelassen ist, welche an den Enden außerhalb der Nut (6) fixiert ist und in welche zur Kraftübertragung auf Antriebselemente (2) ein Ritzel (8) eingreift, welches kraftübertragend mit den Antriebselementen (2) verbunden ist. Anspruch 2: Hebelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung des Kreissegmentes (5) zur Längsachse des Hebels (4) einstellbar ist. Anspruch 3: Hebelantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreissegment (5) mit dem Ende des Antriebshebels verschraubt wird und das Einstellen der Lage des Kreissegmentes (5) mittels in diesen eingebrachten, ebenfalls dem Kreissegment (5) folgenden Schlitzen zum Verschieben des Kreissegment (5) um die Befestigungsschrauben erfolgt. Anspruch 4: Hebelantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreissegment (5) so in seiner Lage eingestellt ist, dass es bei nach vorn geklapptem Hebel (4) nicht mehr mit dem Ritzel (8) kämmt. Anspruch 5: Hebelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebelemente (2) mit einem Freilauf versehen sind, welcher so ausgestaltet ist, dass die Bewegung des Hebels (4) nach vorn ohne Kraftfluss durchzuführen ist. Anspruch 6: Hebelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebel (4) so ausgeführt werden, dass sie in der Kraft-Wirkungsebene normal zu belasten sind, aber in der Bewegungsrichtung quer zur Fahrtrichtung und Bewegungsrichtung flexibel sind. Anspruch 7: Hebelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebel (4) so gestaltet sind, dass sie in einer definierten Position als Feststellbremse einzusetzen sind, wobei sie sich in Eingriff mit dem Ritzel (8) befinden. Anspruch 8: Hebelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das Abtriebsrad (8) ausgeführt ist als ein Kettenrad mit auf seiner Stirnseite angeordneter Nut (6) mit darin eingelegter Kette (7) und das Kreissegment (5) mit einer im Eingriffsbereich angeordneten Verzahnung, welche mit der Kette (7) kämmen kann, ausgestattet ist. |
Die Erfindung betrifft einen manuellen Hebelantrieb, welcher
insbesondere bei manuell angetriebenen Rollstühlen zum Einsatz kommen soll.
Es ist jedoch auch möglich, dieses Antriebsprinzip als
Zusatzantrieb oder Generalantriebe für andere manuell angetriebene Mobile zu verwenden.
Momentan wird die Fortbewegung mit dem Rollstuhl
am häufigsten über die Greifreifen an den beiden Antriebsrädern realisiert.
Die Ideen für Zusatzantriebe sind nicht neu bzw. sind Stand der
Technik.
Von elektrischen Zusatzantrieben bis hin zu Komplettlösungen von Krankenfahrstühlen sind die verschiedensten Lösungen auf dem Markt zu finden.
So ist beispielsweise als er OS 2516677 ein Fahrrad mit Antriebshebeln bekannt. Diese Hebel tragen einen ihrem eigenen Ende ein Pedal und sind Ein Gelenk schwenkbar um eine Gelenksachse quer zur
Fahrtrichtung mit dem Fahrrad verbundenen.
Das deutsche Patent 4000706 beschreibt ein Getriebe für ein durch den Fahrer angetriebenes Fahrzeug. Dabei erfolgt der Antrieb mittels Seilen, welche über Seiltrommeln geführt werden. Durch den Fahrer können Freiläufe so geschaltet werden, dass Hin- und Herbewegungen über eine Weile ermöglicht werden.
BESTÄTJGÜMGSKOPSE Auch bekannt ist aus dem deutschen Patent 3131678 einen
Hebelantrieb zur doppelt wirkenden Umsetzung einer Hin- und
Herbewegung in einer Drehbewegung konstanten Drehsinns.
Eine weitere bekannte Lösung von Hebelantrieben wird seit einiger Zeit angeboten. Gemäß diesen Lösungen werden diese Hebelantrieben außen auf den Antriebsrädern von Rollstühlen angeordnet.
Nachteilig bei diesen bekannten technischen Lösungen ist die
Körperhaltung des Nutzers. Bei Benutzung von Rollstühlen mit vorstehend beschriebenen Antrieben muss der Nutzer sich mit dem Oberkörper immer nach vorn und hinten bewegen. Somit kann er nicht seine gesamte Körperkraft anwenden.
Die Antriebe sollten aber auf jeden Nutzer und dessen Bewegungsspielräume abgestimmt sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Nachteile des Standes der Technik zu beheben und ein zusätzliches und optionales Antriebssystem für muskelbetriebene Mobile anzubieten, welches als eine zweite Bewegungsart möglich ist, den Nutzer entlastet und auch effizienter ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Lösung gemäß der Ansprüche 1 bis 8 realisiert und anhand der Abbildungen 1 bis 4 näher erläutert.
Der Aufbau und die Funktion der erfindungsgemäßen Lösung soll nachfolgend anhand einer Ausführungsform für einen Rollstuhl näher beschrieben werden. Erfindungsgemäß wird an der Innenseite der Antriebsräder 2 über einen festen Drehpunkt 3 am Rahmen des Rollstuhles 1 auf jeder Seite ein Antriebshebel 4 befestigt, welcher mit seinem dem Griffende
gegenüberliegenden Seite über den Drehpunkt 3 hinausragt.
An dem der Griffseite abgewandten Ende des Hebels 4 befindet sich ein Kreissegment 5 mit einem Teilkreis von vorzugsweise ca. 80° bis 100°.
Die Ausrichtung des Kreissegmentes 5 zur Längsachse des Hebels 4 ist einstellbar, um dem Nutzer in Abhängigkeit von Körpergröße, Armlänge und Kraft eine optimale Bewegung zu ermöglichen.
Das Fixieren des Kreissegmentes 5 kann dabei so erfolgen, dass das Kreissegment 5 mit dem Ende des Antriebshebels verschraubt wird und das Einstellen der Lage des Kreissegmentes 5 mittels in diesen
eingebrachten, ebenfalls dem Kreissegment 5 folgenden Schlitzen zum Verschieben des Kreissegment 5 um die Befestigungsschrauben erfolgt.
In die gesamte Stirnseite des Kreissegmentes 5 ist eine Nut 6
eingebracht.
In diese Nut 6 wird bündig eine Fahrradkette 7 eingelassen.
Die Kette 7 wird an den Enden außerhalb des Bogens fixiert und wirkt wie eine gebogene Zahnstange.
Vorteilhafterweise werden die weiterhin bestehenden mechanischen Vorteile einer Kette gegenüber einer Zahnstange erhalten.
In diese Kette 7 greift zur Kraftübertragung auf die Antriebsräder 2 ein Abtriebsrad 8 ein, welches in der hier beschriebenen Ausführungsform ein Ritzel ist. Das als Ritzel ausgeführte Abtriebsrad 8 befindet sich an der Innenseite auf der Nabe des Antriebsrades 2.
Die Radien von Ritzel 8 und Kreissegment 5 sind so abgestimmt, dass die Zähne des Ritzels 8 in die Kettenglieder eingreifen.
Die Position des Hebels entscheidet über das Eingreifen bzw. über die Kraftübertragung auf das jeweilige Antriebsrad.
So ist das Kreissegment 5 so in seiner Lage eingestellt, dass bei nach vorn geklapptem Antriebshebel 4 das Kreissegment 5 nicht mehr mit dem Ritzel 8 kämmt und somit der Antrieb nur noch über die bekannten Radreifen möglich ist.
Somit ist die Aufgabe der erfindungsgemäßen Lösung, nämlich ein zusätzliches und optionales Antriebssystem anzubieten, erfüllt.
Bei der Zugbewegung der Arme zum Körper bewegt sich der untere Kraftarm des Antriebshebels 4 nach vorn, bei Kraftschluss mit dem Ritzel 8 dreht sich dabei das Antriebsrad 2 vorwärts.
Die Antriebsräder 2 sind gemäß der erfindungsgemäßen Lösung mit einem Freilauf versehen, welcher so ausgestaltet ist, dass die Bewegung des Antriebshebels 4 nach vorn ohne Kraftfluss durchzuführen ist.
So befindet sich in der Umkehrbewegung des Hebels 4 das Ritzel 8 somit im Freilauf und ermöglicht somit die Wiederholung des
Antriebsvorganges.
Das klassische Hebelgesetz kommt hierbei zu Anwendung. Fl L2 L = Länge der Kraftarme, F = Kräfte
F2 LI Diese Hin- und Herbewegung der Antriebshebel 4 kann aufgrund der Asynchronität der Bewegung der Antriebshebel 4 in Frequenz, Kraft und in Art individuell gestaltet werden.
Das Lenken des Rollstuhles ist über entsprechende Kraftbeaufschlagung der Antriebshebel 4 möglich.
Da die bekannten Greifreifen an den Antriebsrädern 2 verbleiben können und zugänglich sind, können diese gleichzeitig für die
Vorwärtsbewegung genutzt werden.
Das Anfahren kann über den Greifreifen realisiert werden, um dann während der Fahrt in die Antriebshebel 4 umzugreifen und diese zu ziehen.
Der Rollstuhl bekommt somit die Besonderheit, von zwei im System befindlichen Antrieben vorwärts bewegt werden zu können.
Vorteilhafterweise kann mittels der unabhängig zu bewegenden
Antriebshebel 4 ein Lenken des Rollstuhles realisiert werden.
Die Rückwärtsbewegung kann nur über den Greifreifen realisiert werden.
In dieser Bewegung werden die Antriebshebel 4 nach vorn geführt und koppeln aus.
Werden die Hebel nicht benötigt, können diese in die ausgekoppelte Position geführt werden und der Rollstuhl hat seine gewohnte Funktion.
Die verschiedenen Positionen der Antriebshebel 4 sind in den
Abbildungen 1 bis 4 dargestellt. Dabei zeigt Abbildung 1 die Antriebshebel 4 in horizontaler Position. In dieser Position greift das Ritzel 8 nicht in die Kette 7 im Kreissegment 5 ein, zum Antrieb des Rollstuhles können nun nur die Greifreifen verwandt werden.
In Figur 2 werden die Antriebshebel 4 in Eingriff stehend in ihrer untersten Position dargestellt.
Das Kreissegment 5 steht in Eingriff mit dem Ritzel 8, bleibt jedoch auf Grund des Freilaufes in seiner Stellung.
Diese Position ermöglicht immer noch die Bedienung über den
Greifreifen. Bei Wunsch kann jetzt der Zusatzantrieb genutzt werden. Ein Umgreifen in der Vorwärtsbewegung ist jederzeit möglich.
Figur 3 zeigt die Antriebshebel 4 in einer Position, bei welcher der erfindungsgemäße Hebelantrieb bereits im Einsatz ist, aus der
Schubbewegung mittels der Greifreifen wird eine Zugbewegung an den Antriebshebeln 4.
Figur 4 zeigt das Kreissegment 5 mit der in die Nut 6 bündig
eingelassene Fahrradkette 7 und das kämmende als Ritzel ausgeführte Abtriebsrad 8
Vorteilhafterweise kann der Hebelantrieb 2 an bereits in Nutzung befindlichen Rollstühlen nachgerüstet werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die Antriebshebel 4 so ausgeführt werden, dass sie in der Kraft-Wirkungsebene normal zu belasten sind, aber in der
Bewegungsrichtung quer zur Fahrtrichtung und Bewegungsrichtung der Antriebshebel 4 flexibel sind. Auch ist es möglich, die Antriebshebel 4 so zu gestalten, dass sie in einer definierten Position als Feststellbremse wirken.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung können darin bestehen, dass eine Bremse für die Antriebsräder 2 angeordnet wird oder eine Nabenschaltung installiert wird.
Auch denkbar ist eine synchrone Gestaltung der Antriebsräder über eine Welle oder über das Hebelsystem.
Eine weitere sinnvolle Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung kann darin bestehen, dass die Antriebshebel 4 so ausgestaltet sind, dass sie in ihrer Länge flexibel einstellbar sind.
Diese Zusätze oder notwendigen Sonderausstattungen werden dem Behinderungsgrad des Nutzers angepasst.
Bei der Verwendung im Rollstuhl ist die Bewegung eine Gegenbewegung zum Greifreifens. Bei Antrieb mittels des Greifreifens findet eine
Schiebebewegung statt, bei Verwendung des Hebelantriebes eine
Ziehbewegung, dies ist vorteilhaft für eine Veränderung der
Körpergrundhaltung, Armbewegung und es entsteht somit genereller anderer Belastungsanspruch.
Aufgrund der Tatsache, dass die Arbeit der Arme über den Greifreifen über Länge und Weg über den Kreis des Antriebsrades (max. ein
Quadrant), beschränkt ist, ergibt sich die Möglichkeit, über den
erfindungsgemäßen Hebelantrieb bei der annähernd gleicher
Kraftaufwendung bei einem Hebelsatz von 1 :2 eine höhere
Beschleunigung- bzw. Wegbilanz zu erreichen. Die im Griffbereich angeordneten Bedienelemente für die auf die
Antriebsräder wirkenden Bremsen ergänzen nicht nur die Möglichkeiten einer jederzeit erforderlichen Kurskorrektur, sondern bedienen auch die Funktion von Sicherheit und Kontrolle.
Da mittels des Hebelantriebes höhere Geschwindigkeiten erreicht werden als mit den Greifreifen und ein Umgreifen aufgrund der erreichten Geschwindigkeiten nicht mehr ermöglicht ist, ist es
erforderlich zu bremsen.
Die Antriebshebel 4 werden dabei nach vorn in eine horizontale Position gedrückt, in welcher das Ritzel 8 nicht mehr in Eingriff steht,
um sich dann wieder auf die„alte Art und Weise" fortbewegen zu
Eine Anwendung des beschriebenen Hebelantriebes an anderen Mobilen als den beispielhaft beschriebenen Rollstühlen ist ebenfalls denkbar.
So ist es einfach zu realisieren, den erfindungsgemäßen Hebelantrieb beispielsweise in so genannten Wassertreter bzw. gleichartig
funktionierenden„Funmobile" anzuwenden.
Bei der Fortbewegung mit einem Wassertreter oder anderen„ Mobilen" könnte z.B. die Ermüdung der Beinbewegung dazu führen, die
Möglichkeit eines Alternativantriebes über eine entspannten Arm- Zugbewegung nutzen zu wollen bestehen.
Eine weitere besondere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass das Ritzel 8 ausgeführt ist als ein Kettenrad mit auf seiner Stirnseite angeordneter Nut 6 mit darin eingelegter Kette 7 und das Kreissegment 5 mit einer im Eingriffsbereich angeordneten Verzahnung, welche mit der Kette 7 kämmen kann, ausgestattet ist.