RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 210006 (21) Numer zgłoszenia: 380722 (22) Data zgłoszenia: 01.10.2006 (13) B1 (51) Int.Cl. A61G 5/02 (2006.01) (54) Mechanizm żyroskopowy wózka inwalidzkiego i wózek inwalidzki (73) Uprawniony z patentu: POLITECHNIKA WARSZAWSKA, Warszawa, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono: 14.04.2008 BUP 08/08 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.11.2011 WUP 11/11 (72) Twórca(y) wynalazku: DANUTA JASIŃSKA-CHOROMAŃSKA, Warszawa, PL BOGUSZ RADZIEMSKI, Olsztyn, PL MICHAŁ PIERSA, Warszawa, PL MIŁOSZ JAMROŻY, Piechcin, PL RAFAŁ KRZYSIAK, Puławy, PL IGOR MODELSKI, Warszawa, PL KAMIL RUSZCZYK, Warszawa, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Woźnicki Jerzy PL 210006 B1
2 PL 210 006 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest mechanizm żyroskopowy wózka inwalidzkiego i wózek inwalidzki, przeznaczony do samodzielnego transportu dla osób niepełnosprawnych. Znane wózki inwalidzkie są zbudowane z zespołu podparcia ciała złożonego z siedziska, oparcia, podnóżka i ramy jezdnej oraz zespołu jezdno-napędowego złożonego z dużych kół jezdnych napędzanych ręcznie i co najmniej jednego koła stanowiącego trzeci punkt podparcia wózka. Wózki do aktywnej rehabilitacji mają zwartą konstrukcję ramową z pochylonymi kołami jezdnymi w celu poprawy stabilności wózka w ruchu. Koła jezdne są napędzane ręcznie przez obrót przymocowanych do nich sztywno pierścieni zewnętrznych. Znane są także wózki do transportu osób niepełnosprawnych z mechanizmem żyroskopowym wykorzystywanym do korekty położenia wózka podczas poruszania się na dwóch kołach. Z opisu patentowego JP2005080902 znane jest urządzenie do kontroli położenia wózka dwukołowego zawierające dwa lub więcej mechanizmy żyroskopowe równo rozmieszczone w pod siedziskiem, czujnik położenia wózka i urządzenie sterujące w czasie rzeczywistym momentem bezwładności żyroskopów na podstawie wskazań czujnika położenia. W rezultacie odchylenie wózka od położenia równowagi jest korygowane przez zmianę momentu bezwładności. Celem wynalazku jest opracowanie prostego mechanizmu żyroskopowego wózka inwalidzkiego, ułatwiającego utrzymywanie położenia równowagi przez użytkownika podczas użytkowania na dwóch kołach jezdnych, z wyeliminowaniem urządzeń sterujących. Mechanizm żyroskopowy wózka inwalidzkiego, złożony z korpusu mocowanego pod siedziskiem do ramy nośnej wózka oraz żyroskopu z napędem elektrycznym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że składa się z żyroskopu o pionowej orientacji głównej osi obrotu, który jest zamocowany w korpusie za pośrednictwem obrotowej ramki, przy czym oś obrotu ramki jest usytuowana w równej odległości od kół jezdnych wózka na przecięciu płaszczyzny pionowej prostopadłej do płaszczyzny, w której zawarte są osie kół jezdnych wózka i płaszczyzny prostopadłej do głównej osi obrotu żyroskopu. Korzystnym jest, jeżeli do ramki jest przymocowany od dołu napęd elektryczny złożony z silnika połączonego poprzez sprzęgło z wałem żyroskopu, zaś źródło zasilania napędu stanowi akumulator zamocowany w podstawie korpusu. Wózek inwalidzki, złożony z zespołu podparcia ciała zamocowanego w ramie nośnej, zespołu jezdno-napędowego z dwoma kołami jezdnymi napędzanymi ręcznie, oraz zamocowanego pod siedziskiem mechanizmu żyroskopowego z napędem elektrycznym żyroskopu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że mechanizm żyroskopowy składa się z żyroskopu o pionowej orientacji głównej osi obrotu, który jest zamocowany w korpusie za pośrednictwem obrotowej ramki, przy czym oś obrotu ramki jest usytuowana w równej odległości od kół jezdnych na przecięciu płaszczyzny pionowej prostopadłej do płaszczyzny, w której zawarte są osie kół jezdnych, i płaszczyzny prostopadłej do głównej osi obrotu żyroskopu. Korzystnym jest, jeżeli ramka ma zamocowany od dołu napęd złożony z silnika połączonego poprzez sprzęgło z wałem żyroskopu, zaś źródło zasilania napędu stanowi akumulator zamocowany w podstawie korpusu. W korzystnym wykonaniu wózka, koła jezdne są zaopatrzone w mechanizm przekładniowy napędu ręcznego złożony z pierścieni zewnętrznych przymocowanych obrotowo do ramy nośnej i połączonych kinematycznie z kołami jezdnymi poprzez przekładnię łańcuchową. Rozwiązanie według wynalazku ma prostą konstrukcję z jednym żyroskopem, który umożliwia utrzymywanie wózka w położeniu równowagi podczas użytkowania z dwoma punktami podparcia przy włączonym napędzie żyroskopu, a także ułatwia pokonywanie schodów i uskoków terenu. Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wózek inwalidzki z mechanizmem żyroskopowym w przekroju poprzecznym, fig. 2 przedstawia mechanizm żyroskopowy wózka inwalidzkiego w przekroju poprzecznym, a fig. 3 przedstawia wózek inwalidzki z mechanizmem żyroskopowym w rzucie izometrycznym. Jak przedstawiono na fig. 1, wózek inwalidzki z mechanizmem żyroskopowym, ma ramę nośną, dwa koła jezdne 1, zespół podparcia ciała z siedziskiem, oraz umieszczony pod siedziskiem mechanizm żyroskopowy zamocowany w korpusie 2. Ponadto wózek jest zaopatrzony w mechanizm przekładniowy kół jezdnych 1, hamulec, oraz podnóżek zamocowany przegubowo do ramy nośnej. Jak przedstawiono na fig. 2 mechanizm żyroskopowy wózka inwalidzkiego składa się z żyroskopu 8 o zorientowanej pionowo głównej osi obrotu podczas użytkowania wózka. Żyroskop 8 jest zamocowany w korpusie 2 zamocowanym sztywno do ramy nośnej wózka za pośrednictwem obro-
PL 210 006 B1 3 towej ramki 5. Łożyskowanie ramki 5 stanowią boczne łożyska toczne 4 osadzone w bocznych tulejach 3 przytwierdzonych do czołowej i tylnej części korpusu 2. Oś obrotu ramki 5 jest usytuowana na przecięciu płaszczyzny pionowej prostopadłej do płaszczyzny, w której zawarte są osie kół jezdnych, i płaszczyzny prostopadłej do osi obrotu żyroskopu 8. Do ramki 5 jest zamocowany od dołu napęd żyroskopu 8 złożony z zasilanego elektrycznie silnika 10 połączonego poprzez sprzęgło 9 z wałem 7 żyroskopu 8. Wał 7 jest osadzony w głównych łożyskach tocznych 6 przymocowanych w pasowanych tulejach przytwierdzonych do górnej i dolnej podstawy ramki 5. Źródło zasilania elektrycznego napędu stanowi akumulator 11 zamocowany w podstawie korpusu 2. Wyłącznik zasilania jest zamocowany w przedniej części korpusu 2. Wózek inwalidzki w wykonaniu przedstawionym na fig. 3, jest złożony z zespołu podparcia ciała zamocowanego w ramie nośnej oraz zespołu jezdno-napędowego z dwoma kołami jezdnymi i napędzanymi ręcznie. Z przodu wózka znajduje się podnóżek przymocowany przegubowo do ramy nośnej. Mechanizm przekładniowy ręcznego napędu kół jezdnych 1 jest złożony z pierścieni zewnętrznych przymocowanych obrotowo do ramy nośnej i połączonych kinematycznie z kołami jezdnymi 1 poprzez przekładnie łańcuchowe po każdej stronie wózka. Koła jezdne 1 są zaopatrzone w hamulce i pochylone w celu poprawy stabilności wózka w ruchu. Mechanizm żyroskopowy o konstrukcji przedstawionej na fig. 2, zawiera żyroskop 8 osadzony w korpusie 2 za pośrednictwem obrotowej ramki 5. Korpus 2 jest usytuowany pod siedziskiem wózka. Z przodu korpusu 2 znajduje się wyłącznik zasilania napędu żyroskopu 8. Po włączeniu zasilania żyroskop 8 utrzymuje wózek inwalidzki w jednej pozycji dzięki wytwarzaniu momentu siły (momentu żyroskopowego), który powoduje powrót wózka do położenia równowagi. W położeniu tym główna oś obrotu żyroskopu 8 jest zorientowana pionowo, a oś obrotu ramki 5 jest stabilizowana w kierunku poziomym. Dopuszczenie możliwości obrotu ramki 5 o ograniczony kąt w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku jazdy pozwala na obrót całego wózka względem mechanizmu żyroskopowego podczas pokonywania pochyłości i nierówności terenu. Usytuowanie akumulatora 11, w dolnej części korpusu 2 pozwala na obniżenie środka masy wózka poniżej osi poziomej wózka przechodzącej przez środek kół jezdnych i co zwiększa stabilność wózka i pozwala na zachowanie równowagi na dwóch punktach podparcia po wyłączeniu zasilania. Zastosowanie mechanizmu przekładniowego zwiększa osiągi i sprawność wózka i pozwala na oszczędniejsze gospodarowanie energią. Zastosowanie rozwiązania według wynalazku daje możliwość wjeżdżania i zjeżdżania po schodach oraz wszelkiego rodzaju pochylniach wykorzystując do tego siłę ludzkich mięśni. Zastrzeżenia patentowe 1. Mechanizm żyroskopowy wózka inwalidzkiego, złożony z korpusu mocowanego pod siedziskiem do ramy nośnej wózka oraz żyroskopu z napędem elektrycznym, znamienny tym, że składa się z żyroskopu (8) o pionowej orientacji głównej osi obrotu, który jest zamocowany w korpusie (2) za pośrednictwem obrotowej ramki (5), przy czym oś obrotu ramki (5) jest usytuowana w równej odległości od kół jezdnych (1) wózka na przecięciu płaszczyzny pionowej prostopadłej do płaszczyzny, w której zawarte są osie kół jezdnych (1) wózka i płaszczyzny prostopadłej do głównej osi obrotu żyroskopu (8). 2. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że do ramki (5) jest przymocowany od dołu napęd elektryczny złożony z silnika (10) połączonego poprzez sprzęgło (9) z wałem (7) żyroskopu (8), zaś źródło zasilania napędu stanowi akumulator (11) zamocowany w podstawie korpusu (2). 3. Wózek inwalidzki, złożony z zespołu podparcia ciała zamocowanego w ramie nośnej, zespołu jezdno-napędowego z dwoma kołami jezdnymi napędzanymi ręcznie, oraz zamocowanego pod siedziskiem mechanizmu żyroskopowego z napędem elektrycznym żyroskopu, znamienny tym, że mechanizm żyroskopowy składa się z żyroskopu (8) o pionowej orientacji głównej osi obrotu, który jest zamocowany w korpusie (2) za pośrednictwem obrotowej ramki (5), przy czym oś obrotu ramki (5) jest usytuowana w równej odległości od kół jezdnych (1) na przecięciu płaszczyzny pionowej prostopadłej do płaszczyzny, w której zawarte są osie kół jezdnych (1), i płaszczyzny prostopadłej do głównej osi obrotu żyroskopu (8).
4 PL 210 006 B1 4. Wózek według zastrz. 3, znamienny tym, że ramka (5) ma zamocowany od dołu napęd złożony z silnika (10) połączonego poprzez sprzęgło (9) z wałem (7) żyroskopu (8), zaś źródło zasilania napędu stanowi akumulator (1) zamocowany w podstawie korpusu (2). 5. Wózek według zastrz. 3, znamienny tym, że koła jezdne (1) są zaopatrzone w mechanizm przekładniowy napędu ręcznego złożony z pierścieni zewnętrznych przymocowanych obrotowo do ramy nośnej i połączonych kinematycznie z kołami jezdnymi (1) poprzez przekładnię łańcuchową. Rysunki
PL 210 006 B1 5
6 PL 210 006 B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)