Устройство, обеспечивающее безопасность инвалидной коляски при подъёме
DEVICE THAT ENSURES THE SAFETY OF A WHEELCHAIR WHEN LIFTING

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.