PL249954B1 - Hamownia do wózków inwalidzkich - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest hamownia do wózków inwalidzkich zawierająca posadowione w sposób nieruchomy na podstawie głównej układ szali wagowej, rolki trakcyjne oraz zespół napędowy. Układ szali wagowej (200) umieszczony jest na czterech wagach tensometrycznych, na dwóch prowadnicach liniowych, wyposażony jest również w siłownik, korzystnie siłownik elektryczny, rolki trakcyjne połączone są z modułem mocowania czujnika momentu (103) wyposażonego w momentomierz, a wyjście z momentomierza sprzężone jest poprzez przekładnie mechaniczne, korzystnie przekładnię łańcuchową i wał główny z modułem z silnikiem (500) i z modułem masy wirującej (400) oraz z modułem z hamulcem (300), nadto wagi tensometryczne oraz momentomierze połączone są z układem pomiarowym, a siłownik elektryczny, moduł z silnikiem (500), moduł hamulca (300), moduł z masą wirującą (400) oraz układ pomiarowy łączą się z układem zasilająco-sterującym.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest hamownia do wózków inwalidzkich. Głównym zadaniem hamowni jest umożliwienie pomiarów wielkości związanych z biomechaniką napędzania wózka inwalidzkiego z jednoczesną możliwością symulacji różnych warunków jazdy.

Z polskiej publikacji wynalazku P.424482 znane jest urządzenie do symulacji warunków eksploatacji i pomiaru parametrów dynamicznych wózka inwalidzkiego, które stanowi najbliższy znany stan techniki. Prace badawczo-rozwojowe nad wynalazkiem miały na celu istotne rozwinięcie koncepcji przedstawionej w P.424482.

Istotne różnice między wynalazkiem a P.424482 to m.in:

• wynalazek pozwala na symulowanie bezwładności ruchu wózkiem inwalidzkim, podobnie jak ma to miejsce w rzeczywistości dzięki zastosowaniu modułu masy wirującej, co pozwala na możliwość regulacji generowanego oporu;

• wynalazek ma charakter modularny co pozwala na symulowanie sprzyjających lub niesprzyjających warunków ruchu wózka inwalidzkiego poprzez zastosowanie różnych modułów: np. moduł z silnikiem pozwala w zadany i sterowalny sposób rozpędzać układ felg stanowiących rolki celem ułatwienia procesu napędzania wózka, moduł z hamulcem pozwala na zadawanie obciążenia w układzie felg co utrudnia w zadany i sterowalny sposób proces napędzania wózka;

• zastosowane w układzie rolki trakcyjne, które stanowią felgi mają zbliżoną średnicę do kół wózka inwalidzkiego co jest korzystne z punktu widzenia ich wzajemnej współpracy i przekazania napędu. Rolki te są dwie, a nie cztery jak w poprzednim rozwiązaniu. Kształt nawierzchni nośnej felg opon montowanych na felgach zależy od zastosowanego ogumienia i może być różny - w starym rozwiązaniu rolki były tylko wklęsłe.

Układ szali wagowej umożliwia ustawienie wózka pod kątem za pomocą precyzyjnej nastawy siłownika elektrycznego, a nie w nieprecyzyjny mechaniczny sposób (za pomocą sworznia) jak to miało miejsce w starym rozwiązaniu.

Moduły co do zasady są wymienne i można je unowocześniać lub wymieniać osobno. Dzięki temu można dodawać nowe funkcjonalności urządzenia lub poprawiać już istniejące.

W dalszym ciągu szala wagowa jest wsparta na czterech wagach tensometrycznych, ale za to na dwóch prowadnicach liniowych, a nie jak wcześniej na trzech. Urządzenie według wynalazku nadto nie posiada podjazdów w przeciwieństwie do poprzedniego.

Najważniejszą jednak modyfikacją jest dodanie możliwości pomiaru momentu obrotowego rolek trakcyjnych, które stanowią felgi, poprzez zastosowanie momentomierzy. Dzięki temu istnieje możliwość pomiarów parametrów generowanego przez człowieka napędu oraz ocena układu napędowego wózka inwalidzkiego.

Istotą wynalazku jest układowa i modularna konstrukcja hamowni do wózków inwalidzkich zawierająca posadowione w sposób nieruchomy na podstawie głównej układ szali wagowej, rolki trakcyjne oraz zespół napędowy. Układ szali wagowej umieszczony jest na czterech wagach tensometrycznych, na dwóch prowadnicach liniowych - wyposażony jest również w siłownik, korzystnie siłownik elektryczny, który zapewnia możliwość pochylenia wózka wraz z operatorem względem płaszczyzny podłoża. Rolki trakcyjne połączone są z modułem mocowania czujnika momentu wyposażonego w momentomierz, a wyjście z momentomierza sprzężone jest poprzez przekładnie mechaniczne, korzystnie przekładnię łańcuchową i wał główny z modułem z silnikiem i z modułem masy wirującej oraz z modułem z hamulcem. Nadto wagi tensometryczne oraz momentomierze połączone są z układem pomiarowym, a siłownik elektryczny, moduł z silnikiem, moduł hamulca, moduł z masą wirującą oraz układ pomiarowy łącza się z układem zasilająco-sterującym.

Wynalazek w przykładach realizacji pokazano na rysunku na którym:

fig. 1 przedstawia hamownię w widoku izometrycznym;

fig. 2 przedstawia hamownię w widoku izometrycznym rozstrzelonym;

fig. 3 przedstawia schemat blokowo-funkcjonalny hamowni do wózków inwalidzkich;

fig. 4 przedstawia widok podstawy głównej z osadzonymi elementami;

fig. 5 przedstawia widok podstawy głównej;

fig. 6 przedstawia widok modułu mocowania czujnika momentu w rzucie izometrycznym;

fig. 7 przedstawia widok modułu mocowania czujnika momentu w przekroju;

fig. 8 przedstawia widok szali wagowej;

fig. 9 przedstawia moduł z silnikiem elektrycznym w ujęciu całościowym;

fig. 10 przedstawia moduł z silnikiem elektrycznym w przekroju;

fig. 11 i 12 przedstawiają widok modułu z silnikiem elektrycznym w rozstrzeleniu;

fig. 13 przedstawia moduł z hamulcem w ujęciu całościowym;

fig. 14 i 15 przedstawiają moduł z hamulcem w rozstrzeleniu;

fig. 16 przedstawia moduł masy wirującej w ujęciu całościowym;

fig. 17 przedstawia moduł masy wirującej w widoku rozstrzelonym;

fig. 18 przedstawia moduł masy wirującej w przekroju;

fig. 19 przedstawia moduł z hamulcem w drugim wariancie w ujęciu całościowym;

fig. 20 przedstawia moduł z hamulcem w drugim wariancie w rozstrzeleniu;

fig. 21 przedstawia sposoby mocowania koła łańcuchowego dla wariantu pierwszego i dru- giego;

fig. 22 przedstawia widok budowy ramy wewnętrznej; a fig. 23 przedstawia schemat układu pomiarowego oraz zasilająco- sterującego.

Centralnym zespołem hamowni do wózków inwalidzkich według wynalazku jest podstawa główna na której spoczywają pozostałe elementy urządzenia. Na podstawie głównej 100 osadzony jest układ szali wagowej 200, a także moduł z hamulcem 300 oraz moduł masy wirującej, tak jak przedstawia to fig. 4 oraz częściowo na fig. 22. Ponadto do podstawy głównej 100 zamocowany jest również moduł mocowania czujnika momentu 103, który współpracuje z wałem z piastą 208 w układzie szali wagowej 200. Zadaniem układu mocowania czujnika momentu 103 jest realizacja pomiaru momentu jaki przekazywany jest na felgę 14” 209 przez wózek badany na hamowni.

Na podstawę główną, którą ukazuje fig. 5 składa się szereg profili ramy 107 oraz łączników profili ramy pionowych 108 połączonych ze sobą za pomocą wpustów, korzystnie za pomocą połączeń gwintowych w taki sposób, że tworzą solidną podstawę na pozostałych modułów i układów hamowni. Całość wsparta jest na stopkach 106, korzystnie wahliwych, co pozwala na wypoziomowanie całego rozwiązania. Jest to konieczne do prawidłowego pomiaru położenia środka ciężkości wózka inwalidzkiego. Podstawa główna 100 posiada także profile ramy poprzecznej 111. Ich zadaniem jest stanowienie oparcia dla układu szali wagowej 200. W profilach ramy poprzecznej 111 zamocowane są prowadnice liniowe 110, które współpracują z układami liniowymi 203 zapobiegającymi przemieszczeniom ramy głównej szali wagowej 201 w płaszczyźnie poziomej - równoległej do podłoża. Na profilach ramy 107 przymocowane są nieprzesuwnie, korzystnie za pomocą śrub, cztery wagi tensometryczne 109, czyli czujniki siły. Możliwe są również do wyróżnienia takie warianty dla których wagi tensometryczne 109 mocowane są zarówno do profili rami 107 oraz profili ramy poprzecznej 111 lub też tylko do profili ramy poprzecznej 111. Wagi tensometryczne 109 są zamocowane, korzystnie za pomocą śrub do uchwytów wag tensometrycznych 202 umieszczonych w czterech skrajnych narożnikach ramy głównej szali wagowej 201. W taki oto sposób zrealizowane jest połączenie podstawy głównej 100 z układem szali wagowej 200.

Na fig. 22 pokazano widok budowy ramy wewnętrznej. Rama wewnętrzna 104 składa się z szeregu profili obudowy układu hamującego 137 oraz profili podstawy układu hamującego 136 połączonych ze sobą, korzystnie za pomocą śrub, w taki sposób że tworzą sztywną konstrukcję. Profil lub profile, w razie konieczności wynikającej ze znacznej masy układu podstawy układu hamującego 136 wsparty jest na stopkach 106, korzystnie wahliwych, co pozwala na wypoziomowanie układu. Wysokość posadowienia elementów można zmieniać i regulować za pomocą dodania do układu łączników profilu ramy pionowych 108. Taka modułowa budowa pozwala dostosować układ do dostępnej do zabudowy przestrzeni poprzez zmiany położenia niektórych z jego elementów. Zadaniem konstrukcji ramowej z profili obudowy układu hamującego 137 jest fizyczne oddzielenie szali wagowej od modułu z hamulcem 300 oraz modułu masy wirującej 400. Jest to wskazane ze względów ergonomii i bezpieczeństwa, ponieważ układy te posiadają obrotowe elementy o dużej masie. W przypadku naruszenia ich obszaru roboczego mogłoby to doprowadzić do ryzyka wypadku lub awarii. Moduł z hamulcem 300 oraz moduł masy wirującej 400 są zamocowane sztywno do profili podstawy układu hamującego 136, korzystnie za pomocą wpustów oraz połączeń gwintowych.

Fig. 6 przedstawia widok modułu mocowania czujnika momentu 103 w rzucie izometrycznym, z kolei fig. 7 przedstawia widok modułu mocowania czujnika momentu 103 w przekroju. Momentomierz 133 posadowiony jest na podstawie czujnika 124 i zamocowany korzystnie za pomocą śrub. Sama podstawa czujnika 124 zamocowana jest nieruchomo na konstrukcji profilowej wspartej zarówno na podłożu za pomocą nóżki 147 jak i podstawie głównej 100 tak, aby zapewnić sztywne i nieruchome poparcie. Zarówno na wałku wyjściowym, jak i wejściowym z momentomierza 133 osadzone są tarcze sprzęgła szerokie 128. Współpracują one z parą tarcz sprzęgła 127 za pomocą wkładek sprężystych 129 zabezpieczonych za pomocą podkładki sprężystej sprzęgła 140 oraz nakrętki śruby sprzęgła 141. Ich zadaniem jest przekazanie momentu skręcającego przez momentomierz 133 w taki sposób, aby nie był on wystawiony na działanie momentu zginającego. W tym celu otwory pod śrubę mocującą 131 posiadają większą średnicę niż śruby mocujące wkładkę sprężystą 129. W efekcie śruby mocujące wkładkę sprężystą 129 mają możliwość dowolnego ustawienia się w ramach dostępnego luzu w otworach pod śrubę mocującą 131 po odkształceniu wkładki sprężystej 129 wykonanej z elastycznego materiału, korzystnie z materiału silikonowego lub gumy. Układ taki przekazuje moment skręcający walcową powierzchnią boczną śrub mocujących wkładkę sprężystą 129 współpracującą z walcową powierzchnią boczną otworów pod śrubę mocującą 131 - czyli stycznie do ruchu obrotu tarcz sprzęgła 127 i tarcz sprzęgła szerokich 128.

Odkształcenie wkładek sprężystych 129 powoduje pochylenie osi śrub mocujących wkładki sprężyste 132 w stosunku do osi obrotu tarcz sprzęgła 127 i tarcz sprzęgła szerokich 128 - czyli w płaszczyźnie przekroju na fig. 7. Możliwość takiego przemieszczenia uniemożliwia lub w skrajnym przypadku znacząco ogranicza przekazanie momentu gnącego z tarcz sprzęgła 127 na wałki momentomierza 133.

Tarcze sprzęgła 127 posiadają w swojej osi otwór piasty mocującej wałki 142. Jedna z tarcz sprzęgła 127 za pomocą otworu piasty mocującej wałki 142 współpracuje z wałem z piastą 208, korzystnie za pomocą połączenia kształtowego jak płaskie powierzchnie czy wielowypust. Dodatkowo pewność przekazania napędu oraz nieruchomość zamocowania gwarantują wkręty mocujące 145 wkręcone w tarczę sprzęgła 127 i skojarzone ze współpracującym z wałem z piastą 208. Tak oto przekazywany jest moment skręcający z układu szali wagowej 200 do modułu mocowania czujnika momentu 103.

Druga z tarcz sprzęgła 127 za pomocą otworu piasty mocującej wałki 142 współpracuje z wałkiem napędowym 126, korzystnie za pomocą połączenia kształtowego jak płaskie powierzchnie czy wielowypust. Dodatkowo, pewność przekazania napędu oraz nieruchomość zamocowania gwarantują wkręty mocujące 145 wkręcone w warczę sprzęgła 127 i skojarzone ze współpracującym wałkiem napędowym 126. Wałek napędowy 126 osadzony jest korzystnie w dwóch łożyskach przekładni łańcuchowej 144, korzystnie tocznych. Łożysko przekładni łańcuchowej 144 utwierdzone jest za pomocą oprawy łożyska górnej 134 oraz oprawy łożyska dolnej 135, które to połączone są ze sobą, korzystnie za pomocą śrub. Oprawy łożyska górne 134 oraz oprawy łożysk dolne 135 posadowione są na profilach i zamocowane korzystnie za pomocą wpustów oraz śrub.

Na wałku napędowym 126 osadzona jest tulejka dystansująca 123 oraz tuleja mocująca 125, na której z kolei zamocowane jest koło łańcuchowe przednie 122. Zadaniem tulejki dystansującej 123 jest zapewnienie odpowiedniego położenia tulei mocującej 125 względem łożyska przekładni łańcuchowej 144. Moment skręcający przekazywany jest z wałka napędowego 126 na tuleję mocującą 125 poprzez połączenie za pomocą wpustu przekładni łańcuchowej 146. Moment skręcający przekazywany jest z tulei mocującej 125 na koło łańcuchowe przednie 122 za pomocą kołków mocujących 143, korzystnie rozporowych lub sprężystych.

Koło łańcuchowe przednie 122 współpracuje z kołem łańcuchowym 309 za pomocą łańcucha. Tak oto przekazywany jest moment skręcający z modułu mocowania czujnika momentu 103 do modułu z hamulcem 300.

W skład modułu mocowania czujnika momentu 103 wchodzi konstrukcja profilowa, która połączona jest kątownikami, korzystnie za pomocą połączeń gwintowych. Dla zapewnienia sztywności połączenia dodatkowo korzystne jest wzmocnienie połączeń czołowych profili za pomocą płytek oraz dodatkowych śrub. Profile na których posadowione są oprawy łożysk górne 134 oraz oprawy łożysk dolne 135 są przykręcone za pomocą śrub z wykorzystaniem płytki małej 120 tak jak pokazuje to fig. 7. Układ ten wsparto na dodatkowej nóżce 147, która przykręcona jest za pomocą śrub z wykorzystaniem płytki większej 121. Zadaniem kątowników mocujących 119 jest mocowanie nóżki 147 do podstawy głównej 00. Dodatkowo pozycjonuje ona pozycję nóżki 147 względem podstawy głównej 100.

Szala wagowa przedstawiona została na fig. 8. Głównym elementem szali wagowej jest rama główna szali wagowej 201 do której zamocowano uchwyty wag tensometrycznych 202 umieszczone w czterech skrajnych narożnikach. Dodatkowo rama główna szali wagowej 201 stanowi podstawię dla siłownika elektrycznego 204, którego drugi koniec połączony jest z modułem pochylania 212 za pomocą mocowania siłownika 214. Ze względu na wrażliwość wykorzystywanych wag tensometrycznych na obciążenia wzdłużne ramę główną szali wagowej wyposażono w dwa układy liniowe 203 zapobiegające przemieszczeniom ramy głównej szali wagowej 201 w płaszczyźnie poziomej względem podstawy całego stanowiska badawczego.

Rama główna szali wagowej 201 wyposażona została w osiem uchwytów kątowych 205 umożliwiających montaż modułu rolki trakcyjnej 206. Moduł rolki trakcyjnej 206 wyposażony jest w dwa zespoły łożyskowe 207 podpierające wał z piastą 208 do której trwale i rozłącznie zamocowano felgę 14” 209. Felga 14” 209 wraz z ogumieniem nieuwzględnionym na rysunku pełni rolę rolki trakcyjnej na której opierają się tylne napędowe koła wózka inwalidzkiego. W górnej części modułu rolki trakcyjnej 206 znajduje się szyna przesuwna 210 do której montowany jest zderzak 211. Zderzak 211 zapobiega zsunięciu się wózka inwalidzkiego do tyłu z felgi 14” 209. Jest to szczególnie istotne przy osadzaniu wózka inwalidzkiego na szali wagowej, ponieważ może on się oprzeć o zderzak 211 zanim przednie koła zostaną zabezpieczone między klinem przednim 216 a klinem tylnym 215.

Do dwóch modułów rolki trakcyjnej 206 na szynie przesuwnej 210 mocowany jest również moduł pochylania 212. Moduł pochylania 212 mocowany jest za pomocą zespołu łożyskowanego wału 213. Moduł pochylania 212 zawiera mocowanie siłownika 214 dla siłownika elektrycznego 204 który zmieniając swoją długość zmienia pochylenie wózka inwalidzkiego. Zmiana pochylenia wózka inwalidzkiego możliwa jest dzięki trwałemu zamocowaniu jego przednich kół między klinem przednim 216 a klinem tylnym 215. Kliny te są trwale i z możliwością regulacji połączone z modułem pochylania 212.

Moduł z silnikiem elektrycznym 500 napędzany jest silnikiem 501, poprzez przekładnię planetarną 502 redukującą prędkość obrotową. Silnik 501, korzystnie elektryczny oraz przekładnia planetarna 502 tworzą motoreduktor przymocowany do korpusu przekładni 503 i przykręcony śrubami przez otwory motoreduktora 504. Natomiast korpus przekładni 503 poprzez otwory korpusu 505 jest przykręcony śrubami do ramy. Na wale silnika 506 jest osadzona tuleja redukcyjna 507. Tuleja redukcyjna 507 jest wyposażona w rowek umożliwiający podłączenie czujnika prędkości obrotowej, poprzez przekładnię cięgnową z pasem okrągłym. Tuleja redukcyjna 507 również ma za zadanie dopasować wał silnika 506 do sprzęgła jednokierunkowego 508, których seryjne rozwiązania różnią się średnicami. Sprzęgło jednokierunkowe 508 jest osadzone na tulei redukcyjnej 507 - bieżnią wewnętrzną, natomiast bieżnią zewnętrzną jest osadzone w wale drążonym 509. Pozycja wału drążonego 509 jest ustalana pierścieniem osadczym sprężynującym IV 510, który dociska podkładkę z mosiądzu 511. Wał drążony 509 osadzony jest w korpusie II 512 z osią II, poprzez łożyska igiełkowe III 513 oraz łożyska igiełkowe IV 514. Do korpusu II 512 z osią II przymocowany jest elektromagnes II 515, którego pozycję ustala kołek gwintowany II 516 wkręcony w otwór gwintowany II 517. Następnie pozycja elektromagnesu 517 ustala tuleja dystansowo-pozycjonująca II 518, której pozycja jest zabezpieczona pierścieniem osadczym sprężynującym V 519. Na osi II osadzone jest koło pasowe II 520 z łożyskiem II 521, którego pozycję na osi II ustala pierścień osadczy sprężynujący VII 522. Tarcz sprzęgłowa 523 łączy się z kołem pasowym II 520, jeżeli elektromagnes II 515 zostanie zasilony i umożliwi przekazanie napędu. Tarcza sprzęgłowa 523 jest osadzona na wale drążonym 509, poprzez połączenie wielowypustowe 524, a pozycja tarczy sprzęgłowej 523 jest zabezpieczona śrubą z łbem imbusowym 525 i podkładką 526. Korpus II 512 jest mocowany śrubami do ramy poprzez otwory mocujące korpus 527. Moduł z silnikiem elektrycznym w ujęciu całościowym jest przedstawiony na fig. 9, w przekroju na fig. 10, a w rozstrzeleniu na fig. 11 oraz fig. 12.

Moduł z hamulcem 300 w pierwszym wariancie pełni funkcję modułu hamującego z hamulcem 320, przekazującego napęd z modułu masy wirującej 400 poprzez koło pasowe małe 302 oraz modułu z silnikiem 500 poprzez koło pasowe duże 303. Dodatkowo na wale głównym 304 osadzone jest koło łańcuchowe 309 przekazujące napęd na dalszą część hamowni dla wózków inwalidzkich. Poza wymienionymi elementami na wale głównym 304 osadzona jest również regulowana masa wirująca umożliwiająca wprowadzanie do układu dodatkowego momentu obrotowego w efekcie działania sił bezwładności. Regulowana masa wirująca składa się z tarczy bazowej 305 do której są przykręcane śrubami mocującymi 306 pierścienie wirujące 307. Tarcza bazowa 305 jest osadzona na wale głównym 304, którego to pozycja jest ustalana pierścieniami osadczymi sprężynującymi VIII 308 i pierścieniami osadczymi sprężynującymi IX 310. Natomiast przekazywanie momentu obrotowego pomiędzy tymi elementami jest realizowane przez wpust pryzmatyczny 311. Następnie na wale głównym 304 osadzone jest łożysko z oprawą I 312 które jest mocowane śrubami do korpusu łożyskowego 313, który z kolei jest mocowany do ramy za pomocą śrub. Pozycja łożyska z oprawą I 312 na wale głównym 304 jest ustalana pierścieniem osadczym sprężynującym X 314. Następnie na wale głównym 304 osadzane jest koło łańcuchowe 309, które przekazuje moment obrotowy poprzez wpust pryzmatyczny II 315. Następnie na wale znajduje się dystans 316. Opcjonalnie dystans 316 może być zastąpiony wydłużoną piastą koła łańcuchowego 309. Następnie osadzane jest koło pasowe małe 302, koło pasowe duże 303. Oba koła pasowe przekazują moment obrotowy również poprzez wpust pryzmatyczny II 315. Następnie na wale jest osadzone łożysko z oprawą II 317 przykręcone do mocowania łożyska i hamulca 318, które to z kolei jest mocowane do ramy. Następnie na wale głównym 304 jest osadzony wpust pryzmatyczny III 319 na którym osadzony jest hamulec 320, którego pozycja jest ustalana i zabezpieczana przez pierścień osadczy sprężynujący XI 321. Hamulec 320 jest przykręcony śrubami do mocowania łożyska i hamulca 318. Moduł z hamulcem w ujęciu całościowym jest przedstawiony na fig. 13, a jego rozstrzelenie jest przedstawione na fig. 14 oraz fig. 15.

W drugim wariancie modułu z hamulcem 300 przewidziana jest modyfikacja pozwalająca na regulację momentu obrotowego dostarczanego do układu hamowni. Dostarczony dodatkowy moment obrotowy pochodzi od sił bezwładności działających na tuleje koła zębatego i masy bezwładnej 324. W tym wariancie moduł z hamulcem 300 zmiany w układzie wymaga tuleja koła zębatego 323 na tuleję koła zębatego i masy bezwładnej 324 do której to są mocowane wirujące pierścienie 307 przykręcane śrubami 326, tak jak pokazuje to fig. 20. Moduł z hamulcem w drugim wariancie w ujęciu całościowym przedstawiono na fig. 19, a w rozstrzeleniu na fig. 20. Sposoby mocowania koła łańcuchowego dla wariantu pierwszego i drugiego przedstawia fig. 21.

Moduł masy wirującej 400 zbudowany jest korpusu z osią I 401 na którym jest osadzony elektromagnes 402, którego pozycja jest ustalana kołkiem gwintowanym 403, który jest wkręcany w otwór gwintowany I 404 w korpus z osią I 401. Dodatkowo pozycję elektromagnesu 404 usta la tuleja dystansowo-pozycjonująca 405 osadzona na osi I 401, następnie pozycję tulei zabezpiecza pierścień osadczy sprężynujący I 406. Następnie na osi I 401 jest osadzone koło pasowe 407, które jest wyposażone w łożysko 408. Pozycja koła pasowego I 407 jest ustalana na osi I 401 pierścieniem osadczym sprężynującym II 409, następnie tuleja dystansowa 410 ustala pozycję walca 411 stanowiącego masę wirującą generującą moment bezwładności do układu. Walec 411 osadzony jest na osi I 401 poprzez łożysko igiełkowe I 412 oraz łożysko igiełkowe II 413, których pozycja jest ustalana również z wykorzystaniem pierścienia osadczego sprężynującego III 414. Zespół masy wirującej 400 jest przymocowany do ramy przy pomocy śrub przeprowadzonych przez otwory mocujące 415 w korpusie z osią I 401. Włączenie elektromagnesu I 402 powoduje połączenie koła pasowego I 407 z walcem 411. Rozwiązanie takie umożliwia połączenie lub rozłączanie w układzie dodatkowego momentu obrotowego generowanego przez masę wirującą walca. Moduł masy w irującej 400 w ujęciu całościowym przedstawia fig. 16, w widoku rozstrzelonym przedstawia go fig. 17, a z kolei fig. 18 przedstawia go w przekroju.

Schemat działania układu pomiarowego oraz zasilająco-sterującego przedstawia fig. 23. Głównym elementem układu pomiarowego 3 oraz układu zasilająco-sterującego 4 jest sterownik 7. Pobiera on zasilanie z sieci elektrycznej 5, które jest następnie transformowane w zasilaczu 6 na wielkości które są wymagane do poprawnego działania pozostałych elementów. Zasilacz 6 stanowi źródło energii dla układów modułu z hamulcem 300 oraz modułu masy wirującej 400, ale także dla momentomierzy 133, wag tensometrycznych 109, czujników położenia kątowego 12 oraz enkoderów 10 i ostatecznie sterownika 7. Zasilacz 6 może występować jako pojedynczy element, lub zespół elementów w zależności do zapotrzebowania na energię elektryczną oraz jej paramenty elementów, które wchodzą w skład hamowni do wózków inwalidzkich.

Sterownik 7 kontroluje pracę modułu z hamulcem 300 oraz modułu masy wirującej 400, ale także siłownika elektrycznego 204. Wychylenie siłownika elektrycznego 204 mierzone jest przez czujnik położenia kątowego 12. Moduł z hamulcem 300 oraz moduł masy wirującej 400 przekazują moment obrotowy na wał główny 306, który poprzez przekładnię łańcuchową w skład której wchodzą koło łańcuchowe 309 oraz koło łańcuchowe przednie 122 przekazują go dalej do modułu mocowania czujnika momentu 103 gdzie może zostać on zmierzony przez momentomierz 133. Ponadto wagi tensometryczne 109 które podpierają układ szali wagowej 200 przekazują również zmierzone sygnały do sterownika 7. Zadaniem enkodera 10 jest pomiar prędkości obrotowej silników napędzających 9, także i on przekazuje zmierzone wartości do sterownika 7. Podgląd oraz akwizycję danych ze sterownika 7 realizuje się poprzez komputer 11 który jest z nim połączony metodą przewodową lub bezprzewodową. Falowniki 8 pobierają zasilanie bezpośrednio z sieci elektrycznej 5 i służą do kontroli parametrów ruchu obrotowego silników napędzających 9. Pracę falownika nadzoruje sterownik 7, co w efekcie pozwala na zaprogramowanie ruchu silników napędzających 9.

Schemat blokowo-funkcjonalny hamowni do wózków inwalidzkich przedstawia fig. 3. Zasada działania hamowni do wózków inwalidzkich jest następująca. Operator wózka zostaje umieszczony i przytwierdzony do układu szali wagowej 200 w taki sposób, że koła wózka inwalidzkiego 1 współpracują ciernie z rolkami 2. Układ szali wagowej 200 spoczywa na wagach tensometrycznych 109, których zadaniem jest pomiar masy układu na potrzeby wyznaczenia położenia środka ciężkości. Układ szali wagowej 200 jest również wyposażony w siłownik, korzystnie siłownik elektryczny 204, który zapewnia możliwość pochylenia wózka wraz z operatorem względem płaszczyzny podłoża. Rolki 2 połączon e są z modułem mocowania czujnika momentu 103 wyposażonego w momentomierz 133 który to pozwala na pomiar momentu obrotowego oraz przekazuje go do dalszej części układu. Wyjście z momentomierza 133 sprzężone jest poprzez przekładnie mechaniczne, korzystnie przekładnię łańcuchową i wałem głównym 304 z: modułem z silnikiem 500 i z modułem masy wirującej 400 oraz z modułem z hamulcem 300.

Zadaniem modułu z masą wirującą 400 jest wprowadzenie bezwładności do układu. Po rozpędzaniu walca 411 lub/oraz wirujących pierścieni 325 - w zależności od wariantu - zostanie w nich zmagazynowany pod postacią energii kinetycznej, moment obrotowy oraz prędkość obrotowa. Po zaprzestaniu napędzania wózka inwalidzkiego przez operatora energia ta posłuży do obrotu kół wózka, tak aby symulować bezwładność ruchu cechującą rzeczywiste warunki użytkowania. Takie rozwiązanie jest korzystne ponieważ pozwala uniknąć nienaturalnego zatrzymania się kół wózka po zaprzestaniu jego napędzania. Koła zatrzymają się po pewnym czasie w wyniku wytra cania energii kinetycznej w układzie w efekcie działania tarcia oraz innych oporów ruchu. Ilość zmagazynowanej energii można regulować poprzez montaż lub demontaż kolejnych wirujących pierścieni 325 o większej masie lub promieniu.

Zadaniem modułu hamulca 300 jest wprowadzenie momentu oporowego do układu. Hamulec 320, korzystnie cierny lub magnetyczny lub magnetoreologiczny, pozwala na regulowalną zmianę oporu z jakim kręcić się mogą rolki 2. Dzięki temu istnieje możliwość symulowania ruchu z dodatkowym obciążeniem, czemu może w rzeczywistości odpowiadać na przykład jazda po miękkiej nawierzchni lub dodatkowa masa wózka. Moduł hamulca 300 ma także możliwość zatrzymania rolek, na wypadek konieczności awaryjnego przerwania badań - pełni więc również funkcję bezpieczeństwa.

Zadaniem modułu z silnikiem 500 jest wprowadzenie momentu napędzającego do układu. Odpowiednie sterowanie silnikiem 501, korzystnie elektrycznym, pozwala na regulowaną zmianę łatwości z jaką mogą się kręcić rolki 2. Dzięki temu zaistnieje możliwość symulowania ruchu z dodatkowym ułatwieniem, czemu może odpowiadać na przykład jazda z górki. Moduł z silnikiem 500 pozwala także na rozpędzenie modułu masy wirującej 400 bez udziału operatora wózka, tak ażeby ułatwić rozpoczęcie ruchu rolek w przypadku zadania znacznego obciążenia poprzez pozostałe układu hamowni do wózków inwalidzkich.

Szala wagowa jest wyposażona w siłownik elektryczny 204 który umożliwia zmianę nachylenia wózka względem poziomu do góry. Dzięki temu istnieje możliwość symulowania ruchu pod górkę wózka inwalidzkiego.

Całość opisanych modułów posadowiona jest w sposób nieruchomy na podstawie głównej 100. Jest ona zawarta wewnątrz zespołu osłon 147, których zadaniem jest uniemożliwić niepowołaną ingerencję w ruchome zespoły hamowni do wózków inwalidzkich. Jest to korzystne z punktu widzenia bezpieczeństwa.

W opisywanym rozwiązaniu hamowni do wózków inwalidzkich zastosowane rolki 2 to felgi 14” 209. Jest to korzystne, ponieważ odpowiednio duża średnica rolek zapewnia lepsze przekazanie napędu z kół wózka inwalidzkiego 1. Dodatkowo taka para cierna - kontakt dwóch gumowych kół - zapewnia mniejszą możliwość poślizgu koła wózka inwalidzkiego 1 względem współpracującej rolki 2. W rozwiązaniu możliwe jest zastosowanie rolek o innej średnicy lub wykonanych z innego materiału, takie rozwiązanie może cechować się innymi zaletami i wadami od wskazanego powyżej. Korzystnym rozwiązaniem, jest takie w którym rolka 2 posiada zbliżoną lub większą średnicę niż współpracujące z nią koło.

Zgodnie ze schematem przedstawionym na fig. 3 wagi tensometryczne 109 oraz momentomierze 133 podpięte są do układu pomiarowego 3 celem rejestracji i akwizycji mierzonych wielkości fizycznych. Siłownik elektryczny 204, moduł z silnikiem 500, moduł hamulca 300, moduł z masą wirującą 400 oraz układ pomiarowy 3 podpięte są do układu zasilająco-sterującego 4 w taki sposób aby realizował on zasilanie do wszystkich komponentów. Dodatkowo zadaniem układu zasilająco-sterującego 4 jest możliwość kontroli oraz zadawania parametrów pozostałych układów w taki sposób aby można było realizować różne scenariusze symulujące rzeczywiste warunki poruszania się wózka inwalidzkiego.

Pomocniczy wykaz elementów widocznych na rysunku

Koła wózka inwalidzkiego

Rolki

Układ pomiarowy

Układ zasilająco-sterujący

Sieć elektryczna

Zasilacz

Sterownik

Falownik

Silnik napędzający

Enkoder

Komputer

Czujnik położenia kątowego

100 Podstawa główna

101 Rama boczna

102 Rama górna

103 Moduł mocowania czujnika momentu

104 Rama wewnętrzna

105 Rama tylna

106 Stopka

107 Profil ramy

108 Łączniki profilu ramy pionowe

109 Wagi tensometryczne

110 Prowadnica liniowa

111 Profil ramy poprzeczny

112 Profile ramy bocznej

113 Osłona boczna

114 Profile dystansujące

115 Podpory boczne

116 Podpory górne

118 Osłona boczna

119 Kątownik mocujący

120 Płytka mała

121 Płytka większa

122 Koło łańcuchowe przednie

123 Tulejka dystansująca

124 Podstawa czujnika

125 Tuleja mocująca

126 Wałek napędowy

127 Tarcza sprzęgła

128 Tarcza sprzęgła szeroka

129 Wkładka sprężysta

130 Otwór pod wkładkę sprężystą

131 Otwór pod śrubę mocująca

132 Śruba mocująca wkładkę sprężystą

133 Momentomierz

134 Oprawa łożyska górna

135 Oprawa łożyska dolna

136 Profile podstawy układu hamującego

137 Profile obudowy układu hamującego

138 Osłona tylna

139 Profil ramy tylnej

140 Podkładka sprężysta sprzęgła

141 Nakrętka śruby sprzęgła

142 Otwór piasty mocującej wałki rolek

143 144 145 146 147	Kołek mocujący Łożysko toczne przekładni łańcuchowej Wkręt mocujący Wpust przekładni łańcuchowej Nóżka
200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216	Układ szali wagowej Rama główna szali wagowej Uchwyty wag tensometrycznych Układ liniowy Siłownik elektryczny Uchwyt kątowy Moduł rolki trakcyjnej Zespół łożyskowy Wał z piastą Felga 14” Szyna przesuwna Zderzak Moduł pochylania Zespół łożyskowy wału Mocowanie siłownika Klin tylny Klin przedni
300	Moduł z hamulcem
302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 323	Koło pasowe małe Koło pasowe duże Wał główny Tarcza bazowa Śruba mocująca Pierścienie wirujące Pierścień osadczy sprężynujący VIII Koło łańcuchowe Pierścień osadczy sprężynujący IX Wpust pryzmatyczny I Łożysko z oprawą I Korpus łożyskowy Pierścień osadczy sprężynujący X Wpust pryzmatyczny II Dystans Łożysko z oprawą II Mocowanie łożyska i hamulca Wpust pryzmatyczny III Hamulec Pierścień osadczy sprężynujący XI Tuleja koła zębatego
325 326	Wirujące pierścienie Śruba
500 501 502 503 504 505 506 507	Moduł z silnikiem Silnik Przekładnia planetarna Korpus przekładni Otwory motoreduktora Otwory korpusu Wał silnika Tuleja redukcyjna

508 Sprzęgło jednokierunkowe

509 Wał drążony

510 Pierścień osadczy sprężynujący IV

511 Podkładka z mosiądzu

512 Korpus II

513 Łożysko igiełkowe III

514 Łożysko igiełkowe IV

515 Elektromagnes II

516 Kołek gwintowany

517 Otwór gwintowany II

518 Tuleja dystansowo-pozycjonująca II

519 Pierścień osadczy sprężynujący V

520 Koło pasowe II

521 Łożysko II

522 Pierścień osadczy sprężynujący VII

523 Tarcz sprzęgłowa

524 Połączenie wielowypustowe

525 Śruba z łbem imbusowym

526 Podkładka

527 Otwory mocujące korpus

400 Moduł masy wirującej

401Oś I

402 Elektromagnes

403 Kołek gwintowany

404 Otwór gwintowany I

405 Tuleja dystansowo-pozycjonującaI

406 Pierścień osadczy sprężynującyI

407 Koło pasowe I

408 Łożysko I

409 Pierścień osadczy sprężynującyII

410 Tuleja dystansowa

411Walec

412 Łożysko igiełkoweI

413 Łożysko igiełkoweII

414 Pierścień osadczy sprężynujący III

415 Otwory mocujące

Claims (1)

1. Hamownia do wózków inwalidzkich zawierająca posadowione w sposób nieruchomy na podstawie głównej układ szali wagowej, rolki trakcyjne oraz zespół napędowy znamienna tym, że układ szali wagowej (200) umieszczony jest na czterech wagach tensometrycznych (109), na dwóch prowadnicach liniowych (110), wyposażony jest również w siłownik, korzystnie siłownik elektryczny (204), rolki trakcyjne (2) połączone są z modułem mocowania czujnika momentu (103) wyposażonego w momentomierz (133) a wyjście z momentomierza (133) sprzężone jest poprzez przekładnie mechaniczne, korzystnie przekładnię łańcuchową i wał główny (304) z modułem z silnikiem (500) i z modułem masy wirującej (400) oraz z modułem z hamulcem (300), nadto wagi tensometryczne (109) oraz momentomierze (133) połączone są z układem pomiarowym (3), a siłownik elektryczny (204), moduł z silnikiem (500), moduł hamulca (300), moduł z masą wirującą (400) oraz układ pomiarowy (3) łącza się z układem zasilająco-sterującym (4).