Устройство, обеспечивающее безопасность инвалидной коляски при подъёме

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам, обеспечивающим безопасность инвалидной коляски при подъеме. Устройство содержит пару автоматических противооткатных тормозов, две обгонные муфты, сепаратор с расположенными в его пазах роликами, управляющий рычаг, стояночный тормоз. Пара автоматических противооткатных тормозов симметрично установлена на обоих ходовых колесах. Две обгонные муфты, смонтированные во втулках основных колес, каждая из которых включает в себя неподвижную звездочку, зафиксированную рычагом с рамой коляски. Сепаратор имеет возможность поворота вокруг своей оси. Достигается повышения безопасности и облегчение управления при подъеме. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к управляемым устройствам, обеспечивающим передачу крутящего момента в одном направлении, с возможностью отключения этой функции, и может быть использовано в грузоподъемных механизмах для обеспечения безопасности, в гаечных ключах для удобства откручивания-закручивания труднодоступных резьбовых соединений, в колесных и гусеничных транспортных средствах, обеспечивающих перемещение пассажиров, грузов по поверхности при движении на подъем (пандус, уклон тротуара, дорожки на прилегающей территории), и, в первую очередь, к инвалидным коляскам.

Наличие скатывающей силы при движении вверх требует не только создания инвалидом усилия для ее преодоления, но и необходимости предотвращения скатывания инвалидной коляски назад в момент переноса рук на обруче колеса, что создает значительные неудобства, сложности при движении, а также может вызвать неуправляемое скатывание назад с возрастанием скорости, привести к падению, как коляски, так и инвалида.

Технический уровень. В результате патентного поиска выбраны следующие изобретения.

Автоматический тормоз транспортного средства, преимущественно для перемещения человека по лестницам (RU 2459605 С1, МПК A61G 5/06, опубликован 27.08.2012), содержащий рычаги с опорными роликами на своих свободных концах, шарнирно установленные на раме транспортного средства сбоку-спереди колес транспортного средства, с возможностью принудительного перевода из нерабочего, например, вне лестничных маршей, верхнего положения в рабочее, главным образом на лестничных маршах, нижнее положение с качением роликов по ступени или иной опорной поверхности рядом с колесами и последующего срыва под действием, по меньшей мере, собственной силы тяжести и зависания над нижестоящей ступенью или иной опорной поверхностью более низкого уровня, и подпружиненные с возможностью фиксации в нерабочем верхнем своем положении силами упругости пружин, а также содержащем пары пассивных и активных элементов, последние из которых связаны с упомянутыми рычагами взаимодействующих друг с другом и препятствующих вращению колес во включенном состоянии тормоза.

Данный способ разработан для кресел-каталок, используемых для транспортировки инвалидов сопровождающими лицами, и не может быть реализован на креслах-колясках, предназначенных для самостоятельного передвижения инвалидов с использованием мускульной силы рук.

Устройство для безопасного движения инвалидной коляски (RU 2509545 С2, МПК A61G 5/10, опубликован 20.03.2014), включающее подшипник одностороннего движения, вмонтированный в парковочный барабан так, что шины инвалидной коляски могут двигаться вперед и не могут двигаться назад, тем самым предотвращая скатывание инвалидной коляски назад или проскальзывание ее вперед.

Недостатком данного устройства при движении на подъем является необходимость прижатия парковочного барабана, содержащего подшипник одностороннего действия, к шине колеса инвалидной коляски с силой, обеспечивающей силу трения превышающей по величине скатывающую силу, направленную параллельно плоскости уклона вниз. Прижатие парковочного барабана к шине колеса с требуемой силой неизбежно вызывает ее деформацию и требует дополнительной потери энергии для перемещения деформированной зоны по периметру шины в процессе движения, а также создания инвалидом дополнительной силы помимо той, которая необходима для обеспечения движения вверх.

К недостатку устройства также следует отнести тот факт, что при движении по влажной поверхности намокание шин приводит к снижению коэффициента сцепления между шиной и парковочным барабаном и снижению эффективности работы устройства.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности конструктивных признаков аналогом является тормозное устройство безопасности подъема колесного транспортного средства (RU 2570504 С1, МПК A61G 5/10, опубликован 10.12.2015). Устройство включает в себя шарнирно устанавливаемый на раме транспортного средства посредством плиты с регулировочным устройством несущий рычаг с подвижным фрикционным элементом на его конце, а также тормозной рычаг с функцией управляющего органа, соединенный с несущим рычагом. Тормозной и несущий рычаги конструктивно объединены друг с другом и с фрикционным элементом, шарниры установки тормозного рычага и фрикционного элемента также объединены друг с другом, с образованием, в совокупности, двуплечего стопорного рычага-собачки. Рычаг-собачка закреплен на установочной плите посредством шарнира, с возможностью фиксации, по меньшей мере, одного упора-ограничителя и пружины в трех положениях -нерабочем, рабочем не включившемся и рабочем включившемся, то есть дежурном. При этом роль храпового колеса выполняет шина колеса, а храповика - стопорный рычаг-собачка. Торможение/стопорение осуществляется автоматически за счет «заклинивания» рычага-собачки между осью и шиной.

Наличие в устройстве рычага управления, имеющего три фиксированных положения для каждого режима движения, обеспечивает удобство выбора и включения необходимого для имеющихся условий. Благодаря наличию рычага-собачки, прижимаемого к шине пружиной, затраты энергии при движении в режиме "включен" практически не возрастают.

К недостаткам устройства следует отнести частичный поворот колеса назад вследствие деформации шины при вдавливании в нее упора рычага-собачки, а также снижение эффективности устройства при движении кресла коляски в условиях атмосферных осадков (дождь, снег), по влажной и особенно запыленной или загрязненной поверхности, прочих факторов, снижающих коэффициент сцепления между шиной и рычагом-собачкой.

По совокупности существенных признаков указанное тормозное устройство безопасности подъема колесного транспортного средства принято в качестве прототипа.

Целью изобретения является получение возможности предотвращения начала движения и скатывания инвалидной коляски назад при переносе рук на обруче колеса в процессе преодоления подъема за счет применения автоматического устройства, препятствующего вращению колеса в направлении, соответствующему движению назад, что обеспечит безопасность самостоятельного передвижения инвалидов-колясочников путем исключения возможности самопроизвольного неконтролируемого скатывания кресел-колясок назад с высокой вероятностью их падения.

Техническим результатом изобретения является улучшение технико-эксплуатационных характеристик инвалидной коляски за счет повышения ее безопасности и облегчения управления ею при подъеме.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства, обеспечивающего движение инвалида на инвалидной коляски вверх по пандусу или иной наклонной поверхности, исключающего перемещение назад в момент переноса рук на обруче колеса либо отпускании обруча колеса, не создающего дополнительную силу, обусловленную наличием устройства и его работой, защищенного от снижения эффективности при воздействия атмосферных осадков, а также движения по влажной и, особенно запыленной или загрязненной поверхности.

Поставленная задача решается следующим образом.

Устройство, обеспечивающее безопасность инвалидной коляски при подъеме, имеющее пару автоматических противооткатных тормозов, симметрично установленных в обоих ходовых колесах, включающие две дополнительно установленные обгонные муфты, имеющие возможность их выключения, смонтированные во втулках основных колес, каждая из которых включает в себя неподвижную звездочку, соединенную (зафиксированную) рычагом с рамой коляски, сепаратор с расположенными в его пазах роликами, имеющий возможность поворота вокруг своей оси и соединенный с рычагом, выполняющим функцию управляющего устройства и удерживаемый в крайнем положении возвратной пружиной, обеспечивая тем самым расположение роликов в зоне непосредственного взаимодействия их цилиндрических поверхностей в контакте с рабочими поверхностями звездочки и муфты, позволяющем (обеспечивающем) возможность вращения основных колес инвалидной коляски только в направлении движения вперед (на подъем), управляющий рычаг, соединенный тягой с рычагом управления стояночным тормозом, являющимся одновременно устройством управления обгонной муфтой, позволяющим растягивая возвратную пружину повернуть сепаратор и перевести муфту в выключенное нерабочее состояние, при котором ролики располагаются в углублениях звездочек и не взаимодействуют с рабочей поверхностью муфты, позволяющее (обеспечивающее) возможность вращения основных колес инвалидной коляски в любом направлении.

Предлагаемое устройство поясняется фигурами 1, 2, 3 и 4.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства спереди с разрезом по оси колеса, где 1 - звездочка; 2 - втулка (ступица); 3 - сепаратор; 4 - ролики; 5 - ось колеса; 6 - спицы колеса; 7 - рычаг управления муфтой; 8 -подшипники; 9 - рычаг фиксации звездочки; 9 - вилка колеса или рама; 10 - рама (вилка).

На фиг. 2 представлен общий вид устройства сбоку с разрезом по торцу роликов муфты обгонной в положении выключено.

На фиг. 3 представлен общий вид устройства сбоку с разрезом по торцу роликов муфты обгонной в положении включено (движение на подъем).

На фиг. 4 представлена схема монтажа устройства на инвалидную коляску и устройства управления режимами работы, где 11 - тросик (тяга); 12 - пружина возвратная.

Работа устройства заключается в следующем. Устройство управляется рычагом управления режимов, аналогичном прототипу, и имеет три фиксированных положения "выключено", "включено", "стояночный тормоз", с тем исключением, что каждый рычаг управления дополнительно соединен с помощью тросового привода (тросика) или тяги с рычагом 7 (фиг. 1 и фиг. 4) поворота сепаратора 3 (фиг. 2 и фиг. 3). Звездочка 1 фиксируется с помощью рычага фиксации 9, соединенного с рамой или вилкой 10 (фиг. 1)

При положении рычага управления в положении "выключено" тросик 11 перемещает рычаг управления муфтой 7 в крайнее положение по направлению движения вперед, растягивая возвратную пружину 12 (фиг. 4). При этом, сепаратор 3 поворачивается вокруг своей оси на подшипниках 8 и перемещает ролики 4 относительно звездочки в крайнее положение, опуская при этом их в углубления звездочки (фиг. 2). В таком положении между втулкой и роликами образуется зазор и колесо получает возможность свободного вращения в любую сторону. Сила, необходимая для растяжения пружины не превышает 5 Н.

Для включения устройства в работу рычаги управления необходимо перевести в фиксированное положение "включено". При этом, тросик 11 управления освобождает возвратную пружину 12 (фиг. 4), и она поворачивает рычаг управления муфтой 7 на угол около 20° в крайнее положение по направлению движения назад (фиг. 4). При этом сепаратор 3 перемещает ролики 4 до положения их одновременного взаимодействия образующими со звездочкой 1 и втулкой 2. Возвратная пружина, оставаясь в частично растянутом состоянии, обеспечивает автоматическую компенсацию зазоров в сопряжениях втулка-ролик, ролик-звездочка, что практически исключает возможность обратного поворота, как втулки, так и колеса инвалидной коляски в направлении движения назад. При вращении колеса вперед ролики преодолевая силу сопротивления качения (величина которой пренебрежимо мала) перемещаются в зоны углубления звездочки, обеспечивая свободное вращение колеса в направлении движения вперед.

При положении рычага управления в положении "стояночный тормоз" происходит ослабление тросика 11 перемещения рычаг управления муфтой 7, при этом, муфта остается во включенном состоянии.

Библиографический список

1. Пат.2459605 Российская Федерация, МПК6 A61G5/06. Автоматический тормоз транспортного средства, преимущественно, для перемещения человека по лестницам / Красильников А.А., Самойлов А.Д., Семенов А.Г., Элизов А.Д.; заявитель и патентообладатель С-Пб. госуд. политехи, ун-т.- №2011106450/12; заявл. 21.02.2011; опубл. 27.08.2012., Бюл.

2. Пат.2509545 Российская Федерация, МПК6 A61G 5/10. Устройство для безопасного движения инвалидной коляски / Ло В.К., Вонг В.М.; заявитель и патентообладатель Ло В.К. (КНР). - №2011109867/12; заявл. 16.03.2011; конвенц. приоритет 17.03.2010 CN 201020136764; опубл. 20.03.2014, Бюл. №8.-13 с.

3. Пат.2570504 Российская Федерация, МПК6 A61G 5/10. Тормозное устройство безопасности подъема колесного транспортного средства / Красильников А.А., Самойлов А.Д., Семенов А.Г., Элизов А.Д.; заявитель и патентообладатель «Науч. -производст объед-е «Доступная мобильность». -№2014131514/12; заявл. 29.07.2014; опубл. 10.12.2015, Бюл. №34. - 16 с.

1. Устройство, обеспечивающее безопасность инвалидной коляски при подъеме, содержащее пару автоматических противооткатных тормозов, симметрично установленных на обоих ходовых колесах, отличающееся тем, что дополнительно установлены две обгонные муфты, имеющие возможность их выключения, смонтированные во втулках основных колес, каждая из которых включает в себя неподвижную звездочку, зафиксированную рычагом с рамой коляски, сепаратор с расположенными в его пазах роликами, имеющий возможность поворота вокруг своей оси и соединенный с рычагом, выполняющим функцию управляющего устройства, и удерживаемый в крайнем положении возвратной пружиной, обеспечивая тем самым расположение роликов в зоне непосредственного взаимодействия их цилиндрических поверхностей в контакте с рабочими поверхностями звездочки и муфты, обеспечивающем возможность вращения основных колес инвалидной коляски только в направлении движения вперед, управляющий рычаг, соединенный тягой с рычагом управления стояночным тормозом, являющимся одновременно устройством управления обгонной муфтой, позволяющим, растягивая возвратную пружину, повернуть сепаратор и перевести муфту в выключенное нерабочее состояние, при котором ролики располагаются в углублениях звездочек и не взаимодействуют с рабочей поверхностью муфты, обеспечивающее возможность вращения основных колес инвалидной коляски в любом направлении.

2. Устройство, обеспечивающее безопасность инвалидной коляски при подъеме, по п. 1, отличающееся тем, что обгонные муфты выполнены внутри втулок основных колес и защищены от воздействия внешних факторов - дождь, снег, грязь.

3. Устройство, обеспечивающее безопасность инвалидной коляски при подъеме, по п. 1, отличающееся тем, что работоспособность обгонных муфт не зависит от степени износа протектора шин и не требует регулировок.