МНОГОЦЕЛЕВАЯ КРЕСЛО-КОЛЯСКА

Предлагаемая полезная модель относится к креслам-коляскам для инвалидов, с заболеваниями опорно-двигательного аппарата, приводимым в движение мускульной силой рук пользователя, и позволяющим ему самостоятельно передвигаться как по горизонтальной поверхности, так и по ступеням лестниц, бордюров и других аналогичных препятствий в обоих направлениях.
Известны устройства и кресла-коляски предназначенные для инвалидов, передвигающихся в креслах-колясках, для самостоятельного преодоления лестничных маршей (см., например, US 3196970 А от 27.07.1965 или RU 2220696 С2 от 10.01.2004).
Наиболее близкой к выполнению поставленной задачи является полезная модель по патенту №86928 «Универсальное транспортное средство для инвалидов», принятое за прототип.
Рассматриваемая складывающаяся кресло-коляска содержит раму, выполненную из левой и правой полурам, на которых закреплены передние малые поворотные и задние ведущие колеса. На каждой полураме установлены две крестообразные опоры на неподвижных задних, и подвижных передних консолях, снабженные звездочками и связанные с ведущими колесами цепными передачами, и механизм трансформации, состоящий из рычагов управления, фиксаторов и тяг. В коляске предусмотрен стояночный тормоз и переключаемый тормоз направленного действия в сегментообразной форме, обеспечивающий затормаживание коляски в сторону, противоположную движению в положении на крестообразных опорах. Крестообразные опоры (кресты) выполнены из металлических труб прямоугольного профиля. В обычном положении данное кресло-коляска передвигается как обычное, а при переходе на крестообразные опоры обеспечивает спуск и подъем по лестницам.
Однако испытания опытных образцов данной модели выявили ряд недостатков, делающее настоящее устройство, при многих его положительных качествах, практически малопригодным и весьма ненадежным при эксплуатации пользователями. Основными недостатками являются: слишком сложная кинематика трансформации коляски из положения на колесах, в положения для движения по ступеням и наоборот, не обеспечивающая необходимый уровень усилий, значительно увеличивающая вес коляски и снижающая ее надежность; соскакивание цепей с направляющих роликов и ведомых звездочек при переводе кресла-коляски из положения «на колесах» в положение «на кресты», что делает коляску неработоспособной; при переходе в положение «на кресты», защелки, фиксирующие это положение, из-за неправильного натяжения цепи, срабатывают нерегулярно, что иногда делает движение по лестницам невозможным; переключаемый направленный тормоз, неработоспособен на мокрых колесах, что делает невозможным самостоятельный подъем пользователя по лестнице после езды по мокрому асфальту.
Целью заявляемого устройства является максимально упростить кинематику механизма трансформации, снизить усилия по управлению, обеспечить уверенную и бесперебойную работу кресла-коляски при подъеме пользователя по лестницам и бордюрам, упростить процесс управления коляской, снизить вес, количество деталей и себестоимость производства, обеспечив его более высокую надежность.
Решение данной задачи достигается за счет того, что в принятой за прототип кресла-коляски, в каждую полураму введены газовая пружина и малая консоль. При этом малая консоль выполненная в виде короткой прямолинейной балки одним концом шарнирно соединена с рамой, вторым подвижным, на котором установлена ось ведущего колеса, со штоком газовой пружины и рычагом трансформации. Корпус этой пружины шарнирно закреплен на нижней части полурамы. Рычаг трансформации выполнен виде У-образной конструкции, на которой установлены три неподвижные оси. Одна ось предназначена для соединения с верхней частью большой консоли, вторая для соединения с малой консолью, а третья на отдельном кронштейне - для размещения ролика цепной передачи. Для обеспечения гарантированного затормаживания ведущих колес при движении на крестообразных опорах как вверх так и вниз по лестницам введены два универсальных тормоза барабанного типа с высокой треугольной насечкой, выполняющие функция стояночного тормоза и для движения на крестах.
Для предотвращения соскакивания цепи при трансформации на каждой полураме установлены по два устройства натяжения цепи, состоящие из рычагов с 2-мя направляющими роликами. Рычаги одним концом шарнирно закреплены на верхней и нижней балках полурамы и соединены между собой пружиной. Регулировка натяжения цепи обеспечивается дополнительным устройством натяжения, выполненным в виде звездочки-эксцентрика, установленной на большой консоли, управление которой вынесено на ее внешнюю часть.
Далее предложенная полезная модель раскрывается в наиболее приемлемом по исполнении варианте, со ссылкой на графические материалы, на которых:
Фиг.1 - На принципиальной схеме показан вид устройства при движении по ровной поверхности на «колесах»;
Фиг.2 - На принципиальной схеме показан вид устройства при движении по лестнице на «крестах»;
Фиг.3 - Показано фотографическое изображение общего вида вид сбоку;
Фиг.4 - Показано фотографическое изображение общего вида «на колесах» со снятым левым большим колесом;
Фиг.5 - Показано фотографическое изображение общего вида «на крестах» со снятым левым большим колесом;
Фиг.6 - Показано изображение общего вида в горизонтальном исходном положении «на колесах» со снятыми большими (ведущими) колесами и снятыми крестообразными опорами;
Фиг.7 - Показано изображение в промежуточном положении при трансформации с «колес» на «кресты» по фиг.6;
Фиг.8 - Показано изображение в конечной фазе трансформации с «колес» на «кресты» по
Фиг.9 - Показано фотографическое изображение общего вида спереди.
Фиг.10 - Показано фотографическое изображение общего вида сзади.
Складывающаяся кресло-коляска содержит раму, выполненную из левой (1.1.) и правой полурам (1.2.), сиденья (2) и спинки (3), передних малых поворотных (4) и задних ведущих колес велосипедного типа (5). Полурамы изготавливаются из легких металлических сплавов высокой прочности и являются зеркальным отражением одна другой. Далее дается описание конструкции одной полурамы. На каждой полураме установлены пластмассовые кронштейны (1.1.2.) крепления подлокотника (1.1.3) и стойки универсального тормоза (1.1.4), быстросъемная подножка (1.1.5.), две крестообразные опоры, выполненные на специальных пресс-формах из высокопрочной пластмассы типа стеклонаполненного полиамида, в том числе неподвижная задняя (6.1.), расположенная на задней части полурамы, и подвижная передняя (6.2.), расположенная на опускающейся большой консоли (7). Крестообразные опоры снабжены большими ведомыми стальными звездочками (8.1) и (8.2) и связаны с малой ведущей стальной звездочкой (9), установленной на одной оси с ведущим колесом (5) при помощи цепной передачи (10). При этом соотношение диаметров ведущей и ведомых звездочек обеспечивает передаточное число равное 5 единицам. Большая опускающаяся консоль (7) шарнирно закреплена на полураме и соединена с осью (11) рычага управления механизмом трансформации (12), который выполнен в виде У-образной конструкции, с закрепленными на нем тремя неподвижными осями. Вторая ось (13) предназначена для соединения с малой консолью (14), а третья (15) на отдельном кронштейне - для размещения ролика цепной передачи (16). В полураму введены газовая пружина (17) и малая консоль (14). Малая консоль (14), выполнена в виде короткой прямолинейной балки, одним концом шарнирно соединенной с полурамой. На втором, свободно качающимся конце консоли, установлена ось ведущего колеса (5), и этот конец соединен со штоком газовой пружины (17), служащей для обеспечения плавного возврата системы трансформации в крайние положения. Корпус газовой пружины (17) шарнирно закреплен на нижней части полурамы.. В передней части полурамы с возможностью вращения вокруг вертикальной оси закреплено переднее малое поворотное колесо (4).
Для предотвращения соскакивания цепи при трансформации на каждой полураме установлены устройства натяжения цепи, состоящие из рычагов (18) с 2-мя направляющими пластмассовыми роликами (19), выполненными на пресс-форме. Рычаги одним концом шарнирно закреплены на верхней и нижней балках полурамы и соединены между собой пружиной (20).
Примененный упрощенный механизм трансформации состоит из трех основных элементов: рычагов управления трансформацией (12), выполненных в виде У-образной конструкции с тремя осями, воздействующими на поворотные большие (7) и малые (14) консоли, на первых из которых установлены передние кресты, а на вторых большие ведущие колеса, причем большие консоли могут опускаться и опускать передние кресты, а малая консоль при этом поднимается и поднимает ведущие колеса, одновременно обеспечивая зацепление цепей с ведущими звездочками, что при одновременном отклонении кресла назад переводит его в состояние движения на крестах и фиксирует в этом положении с помощью рычага и специальных защелок (21). Вблизи от места крепления большой консоли (50 мм) к ней жестко прикреплен вертикальный элемент (7.1), связывающий ее с помощью оси вращения с рычагом управления трансформации, а в нижней части этого элемента для регулировки натяжения цепи введен эксцентриковый натяжитель (23).
Стояночный тормоз и тормоз направленного действия рассмотренного аналога заменены единым универсальным тормозом (22), корпус которого выполнен из высокопрочной пластмассы в форме барабана (22.1) с высокой острой треугольной насечкой, расположенной вдоль оси барабана. Тормоз имеет рычаг управления (22.2), используемый на стоянках, и три положения барабана: нейтральный, для движения вперед и для движения назад. Предлагаемое транспортное средство работает следующим образом.
Движение по ровной поверхности. Рычаги 12 управления трансформацией находятся в заднем исходном положении на уровне спинки коляски, что не мешает инвалиду, откинув подлокотник, пересесть в другое устройство, на кровать и т.д. При этом консоли передних крестов и крестообразные опоры подняты над поверхностью и не мешают движению, а малая консоль 14 опущена вертикально, верхние части цепей разъединены с ведущей звездочкой, обходят ее по роликам и коляска движется как любая стандартная.
Трансформация коляски для перевода ее в режим движения по лестнице. Пользователь коляски, берется за рукоятки рычагов 12 и плавно подает их вперед, что приводит к вращению консолей передних крестов вперед и опусканию передних крестов на пол. Далее пользователь отдает рычаги вперед до упора, что приводит к опрокидыванию кресла назад на 30 градусов. При этом коляска встает на крестообразные опоры, и ее большие колеса приподнимаются над полом. Малая консоль 14 занимает горизонтальное положение, ролики, закрепленные на нижней малой оси рычага 12, опускаются, прижимая верхнюю часть цепей на ведущие звездочки, и входят с ними в зацепление. Положение рамы жестко закрепляется фиксаторами. В этом положении коляска при вращении ведущих колес пользователем двигается на крестах при условии, что тормозные барабаны установлены в нужное положение (для движения вперед или назад) и предотвращают обратное скатывание колес и крестообразных опор.
Движение по лестнице вниз. Пользователь простым поворотом тормозных барабанов переводит их в положение для движения вперед и начинает плавно вращать оба ведущих колеса, приводя, таким образом, в движение передние и задние крестообразные опоры, под действием чего коляска перемещается по ступеням вниз. При полном выходе на ступени лестницы всеми четырьмя крестообразными опорами коляска приходит в положение близкое к обычному, лишь слегка откинутому назад.
Движение по лестнице вверх. Движение осуществляется задним ходом, для чего пользователь поворачивает тормозные барабаны в положение для движения назад и начинает плавно вращать ведущие колеса назад, в результате чего коляска поднимается по ступеням вверх.
Обратная трансформация. После окончания движения по ступеням необходимо полностью вывести коляску на ровную поверхность и перевести ее в режим движения на колесах. Для этого тормозные барабаны поворачивают в нейтральное положение, освобождают фиксаторы простым нажатием больших пальцев на рычажки защелок 21, расположенные на уровне верхней части рамы коляски, подтягивают к себе рычаги 12, одновременно наклоняя корпус вперед, что приводит к легкому переходу коляски на колеса и подъему передних крестов в нерабочее положение, рычаги при этом фиксируются в заднем положении на уровне спинки, малая консоль опускается в вертикальное положение, а ролик рычага управления поднимает цепь над ведущей звездочкой, отключая таким образом механизм вращения крестов.
Осуществление полезной модели. Изготовлена установочная партия предлагаемой полезной модели в несколько десятков экземпляров, несколько из которых, выбранные по случайному признаку, успешно прошли все основные, предусмотренные существующими стандартами испытания, а также испытания новых элементов в соответствии с вновь разработанными «Техническими условиями». Испытания на прочность крестообразных опор показали, что каждый луч креста выдерживает статическую нагрузку не менее 90 кг, что при условии распределения суммарного веса пользователя и самого устройства (110+25=135 кг) на три опоры обеспечивает двукратный запас прочности. Барабанные тормоза при движении устройства вверх по лестнице с углом наклона 30 градусов гарантировано удерживают его вместе с пользователем весом до 110 кг, как на сухих так и на мокрых колесах. Изготовленные устройства, из числа установочной партии, приведены на фиг.3-10. Фиксация устройства при переходе на кресты срабатывает без сбоев. Кинематика существенно упрощена по сравнению с аналогом (исключено 3 детали из 6). Реализованная партия предлагаемых устройств представляет собой в основном набор стандартных деталей таких как рама, сиденье, спинка, передние поворотные и задние ведущие колеса, велосипедные цепи, а также максимально подготовленных к промышленному изготовлению дополнительных элементов устройства, в том числе крестообразных опор, механизма трансформации, элементов цепных передач с узлами натяжения. Испытания подтвердили соответствие всех полученных результатов поставленным задачам: прочности, надежности срабатывания в ответственные моменты эксплуатации (при движении по лестницам, преодолении бордюров и т.д.), максимальной безопасности и снижения себестоимости. Данная модель практически полностью подготовлена к серийному выпуску.