DE102013006690A1 - Wheel for driving on stairs and method for operating the wheel - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Rad, welches aus mindestens zwei kreisförmigen Segmenten aufgebaut ist. Jedes dieser zwei Segmente weist mindestens zwei Aussparungen auf. Diese Aussparungen befähigen das Rad, Treppen zu befahren. Durch Verdrehen der Segmente zueinander kann jede Treppe befahren werden, unabhängig von Treppensteigung und Treppenauftritt. Durch erfindungsgemäße Erweiterungsmittel kann das Rad, ohne zu stoppen, jede Treppe befahren, weil die Ausrichtung der Segmente zueinander während des Abrollens auf dem Untergrund erfolgt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Befahren von Treppen.The invention relates to a wheel which is constructed from at least two circular segments. Each of these two segments has at least two cutouts. These recesses enable the bike to climb stairs. By turning the segments towards each other, you can drive on any staircase, regardless of the slope and step. By means of extension means according to the invention, the wheel can drive on any staircase without stopping because the segments are aligned with one another while rolling on the ground. The invention further relates to a method for driving on stairs.
Description
Die Erfindung betrifft ein Rad zum Befahren von Treppen und ein dieses Rad benutzendes Verfahren zum Befahren von Treppen.The invention relates to a wheel for driving on stairs and a method using this wheel for driving on stairs.
Die Erfindung des Rades in der Vorzeit war ein wichtiger Schritt in der technischen Entwicklung der Menschen. Der wesentliche Vorteil des Rades ist das Abrollen seines Umfangs auf einer Oberfläche bzw. dem Untergrund. Der Rollwiderstand ist dabei wesentlich von der Ebenheit der Oberfläche abhängig. Je unebener eine Oberfläche ist, desto größer muss das Rad gebaut sein, damit ein Rollen möglich ist. Der Durchmesser eines Rades hängt aber noch von weiteren Faktoren ab. So ist die Übersetzungsfunktion eines angetriebenen Rades einer dieser Faktoren. Je größer der Durchmesser, desto größer der zurückgelegte Weg pro Umdrehung. Moderne Räder, z. B. von Kraftfahrzeugen, werden mit zunehmender Größe kostenintensiver, weshalb ein Kompromiss aus genannten und weiteren Faktoren bei der Wahl des Durchmessers gefunden werden muss.The invention of the bicycle in ancient times was an important step in the technical development of the people. The main advantage of the wheel is the rolling of its circumference on a surface or the ground. The rolling resistance is essentially dependent on the flatness of the surface. The rougher a surface is, the larger the wheel must be built for rolling to be possible. The diameter of a wheel depends on other factors. So the translation function of a driven wheel is one of these factors. The larger the diameter, the greater the distance traveled per revolution. Modern wheels, z. As of motor vehicles, are more expensive with increasing size, which is why a compromise of said and other factors in the choice of the diameter must be found.
Wenn Lasten über einen Höhenunterschied verbracht werden müssen, kann eine Rampe zum Befahren mit Rädern nützlich sein. Der Anstiegswinkel derartiger Rampen ist jedoch, je nach zu transportierender Last, relativ gering, weil die Hangabtriebskraft mit zunehmendem Anstiegswinkel zunimmt und damit die Gewichtskraft der Last in zunehmendem Maße geschoben bzw. gehalten werden muss. Da bei geringem Winkel der Rampe deren Länge im Verhältnis relativ zu dem zu überwindenden Höhenunterschied groß wird, ist sie im heutigen Alltag nur bei geringen Höhenunterschieden vorzufinden. Beispielhaft für eine Rampe sei eine Auffahrt für Rollstuhlfahrer genannt. Diese Auffahrten sind in Deutschland genormt mit maximal 6% Steigung, was einem Anstiegswinkel von unter 3,5° entspricht. Dies bedeutet für die Überwindung eines Höhenunterschieds von 1 m eine Auffahrtslänge von 1 m/6·100 = 16,6 m. Wenn die Auffahrt nicht mäanderförmig ausgeführt wird, ist diese Steigung in der Praxis eher selten vorzufinden.If loads need to be moved over a height difference, a wheeled ramp may be useful. However, depending on the load to be transported, the angle of ascent of such ramps is relatively low, because the slope-down force increases with increasing gradient angle, and thus the weight of the load must increasingly be pushed or held. Since at low angle of the ramp whose length is relatively large relative to the height difference to be overcome, it is found in today's everyday life only at low height differences. An example of a ramp is called a driveway for wheelchair users. These driveways are standardized in Germany with a maximum of 6% slope, which corresponds to a rise angle of less than 3.5 °. This means an ascent length of 1 m / 6 x 100 = 16.6 m for overcoming a height difference of 1 m. If the driveway is not meandering, this slope is rarely found in practice.
Das ungünstige Verhältnis von überwundenem Höhenunterschied zu Rampenlänge ist der Grund, weshalb diese innerhalb von Gebäuden selten Anwendung finden. Für Treppen, die von Menschen bestiegen werden können, sind, je nach gewähltem Verhältnis von Treppensteigung und Treppenauftritt, Anstiegswinkel von bis zu 50° (ca. 116% Steigung) möglich.The unfavorable ratio of overcome height difference to ramp length is the reason why they are rarely used within buildings. For stairs that can be climbed by people, depending on the chosen ratio of stairs and stairs, angles of inclination of up to 50 ° (about 116% gradient) are possible.
Treppen weisen wiederum den Nachteil auf, das Lasten direkt vom Menschen getragen werden müssen und für Rollstuhlfahrer gibt es praktisch keine Möglichkeit, eine Treppe hinauf zu fahren. Lasten oder Rollstuhlfahrer können außerdem über Aufzüge befördert werden. Gebäude ohne Aufzüge oder Gebäudezugänge ohne Auffahrten stellen ein vom Rollstuhlfahrer allein nicht zu bewältigendes Problem dar. Um Treppen direkt befahren zu können, müssten die Räder einen sehr großen Durchmesser aufweisen, was wiederum nicht praktikabel ist. Dieser Problematik ist im Stand der Technik mit treppensteigenden Rädern begegnet worden.Stairs, in turn, have the disadvantage that loads have to be carried directly by people, and wheelchair users have virtually no way of going up a flight of stairs. Loads or wheelchair users can also be transported by lifts. Buildings without elevators or building entrances without driveways represent a problem that can not be overcome by the wheelchair user alone. In order to be able to drive on stairs directly, the wheels would have to have a very large diameter, which in turn is not practicable. This problem has been encountered in the art with stair-climbing wheels.
Stand der TechnikState of the art
Die europäische Patentschrift
Die europäische Patentschrift
Die französische Patentschrift
Die US-amerikanische Patentanmeldung US 2011/0127732 A1 offenbart ein treppensteigendes Rad, wobei das treppensteigende Rad aus einem rollenden Rad besteht, dass eine Vielzahl von ausfahrbaren Vorsprüngen aufweist, was es dem Rad erlaubt, Treppen zu steigen. Durch die ausfahrbaren Vorsprünge erhält das Rad zwar einerseits eine Auflagefläche für die nächste Treppenstufe, vergrößert aber dabei den Abstand von der Radachse zum Drehpunkt, weshalb der Kraft- bzw. Antriebsmomentaufwand nachteilig erhöht wird. Eine Positionierung der ausfahrbaren Vorsprünge zur Treppenkante, die bei jeder Treppenstufe erneut stattfinden müsste, ist nicht offenbart.US Patent Application US 2011/0127732 A1 discloses a stair climbing wheel wherein the stair climbing wheel is a rolling wheel having a plurality of extendable protrusions which allows the wheel to climb stairs. Although the wheel on the one hand receives a bearing surface for the next step, due to the extendable projections, it increases the distance from the wheel axle to the pivot point, which is why the force or drive moment effort is disadvantageously increased. A positioning of the extendable projections to the stair nosing, which would have to take place again at each step, is not disclosed.
Die US-amerikanische Patentschrift
Die Patentschrift
Aufgabe der Erfindung Object of the invention
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rad zur Verfügung zu stellen, das durch optimale geometrische Gestaltung eine Treppe mit minimalem Energieaufwand hinauf und hinab fahren kann, wobei das auf einer ebenen Fläche als kreisrundes Rad abrollt. Es soll dabei eine Größe aufweisen, welche eine optimale Fortbewegung auch über kleine Unebenheiten hinweg ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide a wheel that can go up and down a staircase with minimal energy expenditure by optimal geometric design, which rolls on a flat surface as a circular wheel. It should have a size which allows optimal movement even over small bumps away.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Rad entsprechend dem Hauptanspruch 1 sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Befahren von Treppen gemäß Anspruch 16. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind dabei in den Unteransprüchen sowie dem Ausführungsbeispiel offenbart.The solution of this object is achieved by a wheel according to the
Das erfindungsgemäße Rad zum Befahren von Treppen umfasst mindestens zwei Segmente. Als Fahren wird das in mehrere Richtungen (omnidirektional, also vorwärts und rückwärts unter Einbeziehung von Richtungsänderung, z. B. durch Lenken) erfolgende Abrollen eines oder mehrerer an einer Vorrichtung befestigter Räder auf einem nahezu ebenen Untergrund verstanden. Das Befahren von Treppen ist entsprechend das omnidirektionale Abrollen eines oder mehrerer an einer Vorrichtung befestigter Räder über den unebenen Treppengrund, unterstützt von der Geometrie des Rades, definitionsgemäß sowohl die Treppe hinauf als auch die Treppe hinab. Das erfindungsgemäße Rad wird aber ebenso zum herkömmlichen Fahren eingesetzt. Jedes der mindestens zwei Segmente weist einen kreisförmigen Grundkörper auf. Der kreisförmige Grundkörper ist durch einen Mittelpunkt und einen Radius definiert und weist einen Umfang auf, welcher in Kontakt mit einer Oberfläche steht. Der Umfang ist beispielsweise die Lauffläche des Rades. Der Kontakt mit einer Oberfläche ist eine Berührung des Rades und des Untergrundes zum Abrollen auf einem Untergrund. Der Umfang weist in seinem Verlauf mindestens zwei Aussparungen auf. Die Aussparungen werden durch Einbuchtungen, also radiale Vertiefungen, im Umfang des Rades gebildet und sind in Bezug auf die Winkelstellung gleichmäßig über den Umfang verteilt. Die gleichmäßige Verteilung der Winkelstellung, also die gleichwinklige Verteilung, bedeutet, dass alle Mittelpunkt- bzw. Zentriwinkel benachbarter Aussparungen zueinander gleich groß sind. Die Aussparungen sind dabei vorzugsweise symmetrisch zum Mittelpunkt angeordnet, weisen also bevorzugt einen gleichen Abstand der Schwerpunkte der Aussparungen vom Mittelpunkt auf. Der Umfang weist in seinem Verlauf zwischen den mindestens zwei auf dem Umfang benachbarten Aussparungen genau einen nicht ausgesparten Bogenabschnitt des kreisförmigen Grundkörpers auf. Der nicht ausgesparte Bogenabschnitt als Teil des kreisförmigen Grundkörpers bildet entsprechend einen Teil des Umfangs, also der kreisförmigen Lauffläche, und stellt sich geometrisch als Kreisbogen dar, dessen Mittelpunkt und Radius mit dem des kreisförmigen Grundkörpers identisch ist. Die mindestens zwei nicht ausgesparten Bogenabschnitte sind in Bezug auf die Winkelstellung gleichmäßig über den Umfang verteilt. Die Anzahl und Verteilung der nicht ausgesparten Bogenabschnitte entspricht, aufgrund der Anordnung genau eines nicht ausgesparten Bogenabschnittes zwischen zwei Aussparungen, denen der Aussparungen. Die mindestens zwei Segmente sind reversibel in mindestens zwei zueinander versetzte Stellungen verbringbar. Reversibel heißt, die Segmente sind wiederholbar umkehrbar verbringbar. Mindestens zwei zueinander versetzte Stellungen bedeutet, dass die Segmente relativ zueinander bewegbar sind, z. B. zueinander verdreht werden können, was nicht zwingend gleichbedeutend mit einer gemeinsamen konzentrischen Lagerung ist. Die Segmente können auch durch andere Bewegungsarten als das konzentrische Drehen in gegeneinander versetzte Stellungen verbracht werden, z. B. durch exzentrisches Verlagern und anschließendes Verdrehen. Zumindest in mindestens zwei Stellungen sind die kreisförmigen Grundkörper der mindestens zwei Segmente konzentrisch zueinander festlegbar. Die Segmente weisen vorzugsweise eine gemeinsame konzentrische Lagerung auf, können jedoch alternativ auch nur lediglich in diesen mindestens zwei Stellungen konzentrisch zueinander liegen und festlegbar sein. Die mindestens zwei Segmente sind in einer ersten Stellung derart zueinander ausgerichtet, dass die mindestens zwei Aussparungen jedes Segmentes jeweils zumindest teilweise übereinander liegen, wobei in der ersten Stellung das Rad keinen geschlossenen kreisförmigen Umfang aufweist. Wie oben beschrieben, können die Segmente mehrere Stellungen zueinander einnehmen, was spezifische Vorteile aufweist. Die Anordnung in mindestens zwei Stellungen ist erfindungsgemäß notwendig und weist wiederum den Vorteil der Einfachheit auf. In der ersten Stellung können die Segmente beispielsweise so gegeneinander verdreht ausgerichtet sein, dass das Rad annähernd die gleiche Form mit Umfang, Aussparungen und nicht ausgesparten Bogenabschnitten aufweist wie die einzelnen Segmente. Da diese in ihrem Umfang von der Kreisform abweichende radiale Vertiefungen aufweisen, ergibt sich entsprechend kein geschlossen kreisförmiger Umfang. Die Aussparungen müssen nicht vollständig übereinander liegen. Die Aussparung eines Segmentes kann durch die nicht ausgesparten Bogenabschnitte mindestens eines weiteren Segmentes teilweise überdeckt sein. Das Abrollen des Rades auf einem relativ ebenen Untergrund ist in dieser Stellung bestenfalls holprig möglich und kann im schlechtesten Falle unmöglich sein. Dies ist abhängig von der Größe und der Anzahl der Aussparungen sowie der Anzahl der Segmente und dem Grad der Überdeckung der Aussparungen eines Segmentes von den nicht ausgesparten Bogenabschnitten mindestens eines weiteren Segmentes. Der Vorteil der ersten Stellung ist die Bildung einer Geometrie am Radumfang, die ein sicheres Befahren einer Treppe unter geringem Energieeinsatz ermöglicht. Die mindestens zwei Segmente sind in einer zweiten Stellung derart zueinander ausgerichtet, dass jede Aussparung eines Segmentes im Umfang durch einen Bogenabschnitt mindestens eines weiteren Segmentes mindestens teilweise derart überdeckt wird, dass das Rad in der zweiten Stellung einen geschlossenen kreisförmigen Umfang aufweist. Eine teilweise Überdeckung jeder Aussparung eines Segmentes durch einen Bogenabschnitt mindestens eines weiteren Segmentes ergibt einen geschlossenen kreisförmigen Umfang, wenn mehr als zwei Segmente verwendet werden. Die Bogenabschnitte zweier Segmente können in Summe die Aussparungen des dritten Segmentes überdecken. Vorteilhafterweise ist durch den geschlossenen kreisförmigen Umfang ein Abrollen auf nahezu ebenem Untergrund problemlos möglich. Die erste und zweite Stellung zusammen in einem Rad zu verbinden, hat außerdem den Vorteil, dass das Rad in seinem Durchmesser optimal auf das herkömmliche Fahren ausgelegt werden kann, da die erste Stellung das Treppensteigen ermöglicht und keine die Größe des Rades limitierende Vorrichtung, z. B. ein Drehstern aus Radialarmen entsprechend dem Stand der Technik, erforderlich ist. Dies wird vorteilhafterweise durch die Ausführung der Segmente mit kreisförmigem Grundkörper und gleichwinkliger Verteilung der Aussparungen erreicht.The wheel according to the invention for driving on stairs comprises at least two segments. Driving is understood to mean the unrolling of one or more wheels mounted on a device on a nearly level ground in several directions (omnidirectional, ie, forward and backward, including change of direction, eg by steering). The driving on stairs is correspondingly the omnidirectional rolling of one or more wheels attached to a device over the uneven ground, supported by the geometry of the wheel, by definition both up the stairs and down the stairs. However, the wheel according to the invention is also used for conventional driving. Each of the at least two segments has a circular base body. The circular base is defined by a center point and a radius and has a circumference which is in contact with a surface. The circumference is for example the running surface of the wheel. The contact with a surface is a touch of the wheel and the ground to unroll on a substrate. The circumference has at least two recesses in its course. The recesses are formed by indentations, so radial recesses in the circumference of the wheel and are distributed in relation to the angular position uniformly over the circumference. The uniform distribution of the angular position, ie the equiangular distribution, means that all center or central angle of adjacent recesses are equal to each other. The recesses are preferably arranged symmetrically to the center, so preferably have an equal distance of the centers of gravity of the recesses from the center. The circumference has in its course between the at least two recesses adjacent to the circumference exactly on a non-recessed arc portion of the circular base body. The non-recessed arc portion as part of the circular base body forms a corresponding part of the circumference, ie the circular tread, and presents itself geometrically as a circular arc whose center and radius is identical to that of the circular base body. The at least two non-recessed arc sections are evenly distributed over the circumference with respect to the angular position. The number and distribution of the non-recessed arc sections corresponds, due to the arrangement of exactly one unspored arc section between two recesses, those of the recesses. The at least two segments can be brought reversibly into at least two staggered positions. Reversible means that the segments are repeatably reversible. At least two mutually offset positions means that the segments are movable relative to each other, for. B. can be rotated to each other, which is not necessarily synonymous with a common concentric storage. The segments can also be spent by other types of movement than the concentric rotation in staggered positions, z. B. by eccentric displacement and subsequent twisting. At least in at least two positions, the circular base body of the at least two segments are concentrically fixed to one another. The segments preferably have a common concentric bearing, but may alternatively only be concentric with one another and fixable in these at least two positions. The at least two segments are aligned in a first position to each other such that the at least two recesses of each segment at least partially over each other, wherein in the first position, the wheel has no closed circular circumference. As described above, the segments may occupy multiple positions with each other, which has specific advantages. The arrangement in at least two positions is necessary according to the invention and in turn has the advantage of simplicity. For example, in the first position, the segments may be oriented rotated relative to one another such that the wheel has approximately the same shape with perimeter, recesses, and not recessed arc sections as the individual segments. Since these have deviations in their circumference from the circular shape radial depressions, correspondingly no closed circular circumference. The recesses do not have to be completely over each other. The recess of a segment may be partially covered by the non-recessed arc sections of at least one further segment. The rolling of the wheel on a relatively flat surface in this position is at best bumpy possible and can be impossible in the worst case. This depends on the size and the number of recesses as well as the number of Segments and the degree of coverage of the recesses of a segment of the non-recessed arc sections of at least one further segment. The advantage of the first position is the formation of a geometry on the wheel circumference, which allows a safe driving on a staircase with low energy consumption. The at least two segments are aligned in a second position to each other such that each recess of a segment is at least partially covered in the circumference by an arc portion of at least one further segment such that the wheel has a closed circular circumference in the second position. A partial overlap of each recess of a segment by an arc portion of at least one further segment results in a closed circular circumference when more than two segments are used. The arc sections of two segments can cover in total the recesses of the third segment. Advantageously, unrolling on an almost level surface is possible without problems due to the closed circular circumference. Combining the first and second positions together in one wheel also has the advantage that the wheel can be optimally designed in its diameter for conventional driving, since the first position allows climbing stairs and no limiting the size of the wheel device such. B. a rotary star of radial arms according to the prior art, is required. This is advantageously achieved by the design of the segments with a circular base body and equiangular distribution of the recesses.
Erfindungsgemäß nimmt jede der mindestens zwei Aussparungen auf dem Umfang höchstens eine Kreisbogenlänge amax von und jeder der mindestens zwei nicht ausgesparten Bogenabschnitte auf dem Umfang mindestens eine Kreisbogenlänge bmin von ein. Die Kreisbogenlänge ist der Betrag der Länge des Teils der Kreislinie des Umfangs, also des Kreisbogens, der durch einen Winkel, genauer einen Mittelpunkts- oder Zentriwinkel, gebildet wird. Da die Größe des Rades, also der Radius bzw. der Durchmesser, den Umfang bestimmt und aufgabengemäß optimiert werden soll, ist die Berechnung der Kreisbogenlänge angegeben. Die Aussparungen können alternativ über den sie definierenden Mittelpunkts- oder Zentriwinkel, unabhängig vom Radius angegeben werden. Der Aussparungswinkel ist dabei höchstens αmax von und der Bogenabschnittswinkel muss einen Mindestbetrag βmin von aufweisen. Diese Aufteilung des Umfanges hat den Vorteil, dass bei gleichwinkliger Verteilung der Aussparungen und der nicht ausgesparten Bogenabschnitte in Abhängigkeit der Anzahl der Segmente und der Aussparungen sichergestellt ist, dass sowohl die erste als auch die zweite erfindungsgemäße Stellung der Segmente zueinander ermöglicht wird. Die Variation der Anzahl der Segmente und der Aussparungen lässt eine Vielzahl möglicher Kombinationen von geschlossenen kreisförmigen Teilumfängen und teilweise überdeckter Aussparungen zu. Im einfachsten Fall ist eine Treppe regelmäßig aufgebaut. Eine regelmäßige Treppe ist durch eine konstante Treppensteigung und einen konstanten Treppenauftritt aller Treppenstufen auf einer Treppe gekennzeichnet. Soll das erfindungsgemäße Rad ausschließlich für das Befahren dieser Treppe verwendet werden, reichen zwei Segmente mit je zwei bis vier Aussparungen, je nach Verhältnis von Treppensteigung zu Treppenauftritt, vorzugsweise drei Aussparungen. Die Gestaltung der Winkel kann ebenfalls auf das Verhältnis von Treppensteigung zu Treppenauftritt abgestimmt sein. Schließlich kann durch Anpassung des Radius das optimale Rad für diese Treppe gestaltet werden. Damit fährt das Rad, ohne die Notwendigkeit, an jeder Treppe die Aussparungen zur Treppenkante ausrichten zu müssen, mit geringem Energieverbrauch die Treppe hinauf oder hinab. Ein komplizierterer Fall wäre eine unregelmäßige Treppe. Diese verlangt zum Befahren mit minimaler Energie eine feinere, unter Umständen unregelmäßige Aufteilung der kreisförmigen Teilumfänge und der teilweise überdeckten Aussparungen über den Umfang des Rades. Die erfindungsgemäße Aufteilung der Winkel kann dann vorteilhaft durch mehr als zwei Segmente und mehr als zwei Aussparungen beeinflusst werden. Dabei kann unter Umständen ein Ausrichten der Aussparungen zur Treppenkannte vor jeder Stufe erfolgen, was vorteilhafterweise durch eine höhere Anzahl an Segmenten und Aussparungen deutlich erleichtert wird. Schließlich kann das Rad auch auf einem sehr unebenen Untergrund, der aber keine Treppe ist, eingesetzt werden. Auch dabei hilft eine Mehrzahl von Segmenten und Aussparungen, ein Abrollen mit minimalem Energieaufwand zu gewährleisten, weil durch die teileweise Überdeckung der Aussparungen durch nicht ausgesparte Bogenabschnitte sehr kleine nicht überdeckte Aussparungen des Umfangs erreicht werden.According to the invention, each of the at least two recesses on the circumference takes at most one circular arc length a max of and each of the at least two non-recessed arch portions on the circumference at least one arc length b min of one. The circular arc length is the amount of the length of the part of the circumference of the circumference, ie the circular arc, which is formed by an angle, more precisely a center or central angle. Since the size of the wheel, ie the radius or the diameter, the circumference is determined and should be optimized according to the task, the calculation of the arc length is specified. Alternatively, the recesses may be indicated over the center point or center angle defining them, regardless of the radius. The recess angle is at most α max of and the arc section angle must have a minimum amount β min of exhibit. This division of the circumference has the advantage that it is ensured in equiangular distribution of the recesses and the non-recessed arc sections depending on the number of segments and the recesses that both the first and the second position of the invention according to the segments is made possible. The variation in the number of segments and recesses allows for a variety of possible combinations of closed circular subassemblies and partially blanked recesses. In the simplest case, a staircase is built up regularly. A regular staircase is characterized by a constant stair slope and a constant staircase step of all stairs on a staircase. If the wheel according to the invention is used exclusively for driving on this staircase, two segments with two to four recesses each, depending on the ratio of stairs to stairs, preferably three recesses. The design of the angle can also be matched to the ratio of stair slope to staircase. Finally, by adjusting the radius, the optimal wheel for this staircase can be designed. Thus, the wheel moves without the need to align the recesses to the stair nosing on each stair, with low energy consumption the stairs up or down. A more complicated case would be an irregular staircase. This requires for driving with minimal energy a finer, possibly irregular distribution of circular sub-scopes and partially covered recesses over the circumference of the wheel. The division of the angle according to the invention can then be advantageously influenced by more than two segments and more than two recesses. In this case, under certain circumstances, the recesses can be aligned with the stairs in front of each step, which is advantageously made considerably easier by a higher number of segments and recesses. Finally, the wheel can also be used on a very uneven surface, which is not a staircase. Here too, a plurality of segments and recesses helps to ensure unwinding with minimal expenditure of energy because very small uncovered recesses of the circumference are achieved due to the partial covering of the recesses by non-recessed arc sections.
Erfindungsgemäß vorteilhaft wird ein Rad vorgeschlagen, bei dem die mindestens zwei Aussparungen eine von dem kreisförmigen Außenumfang abweichende nach innen gerichtete Kontur aufweisen, welche gekrümmt geformt ist, vorzugsweise konkav unregelmäßig gekrümmt und/oder konkav regelmäßig parabelförmig gekrümmt und/oder konkav regelmäßig elliptisch gekrümmt und/oder konkav regelmäßig kreisförmig gekrümmt geformt. Der Außenumfang ist der Teil des Umfanges der kreisförmigen Grundkörper der Segmente, der von den sämtlichen nicht zusammenhängenden nicht ausgesparten Bogenabschnitten gebildet wird. Die von diesem Außenumfang per Definition abweichende nach innen gerichtete Kontur der Aussparungen charakterisiert die Aussparungen wesentlich. Grundsätzlich ist diese nach innen gerichtete Kontur konkav gekrümmt ausgebildet. Eine Krümmung ist dadurch gekennzeichnet, dass drei direkt nebeneinander liegende Punkte nicht Punkte einer Geraden sind. Diese Definition der Krümmung wird hier auf die gesamte nach innen gerichtete Kontur angewendet, und nicht nur auf drei nebeneinander liegende Punkte. Das bedeutet, dass die nach innen gerichtete Kontur jede nach innen gerichtete Krümmung aufweisen kann, die allerdings nicht nur aus einer Gerade besteht. Werden auf einer derart gekrümmten nach innen gerichteten Kontur zwei beliebige Punkte durch eine Gerade miteinander verbunden und liegt diese Gerade immer im ausgesparten Teil der kreisförmigen Grundkörper, handelt es sich um eine konkave nach innen gerichtete Kontur. Ein gerader Abschnitt der nach innen gerichteten Kontur, der nach hier getroffener Definition den Grenzbereich zwischen konvex und konkav beschreibt, wird an dieser Stelle ebenfalls als konkav angesehen, da die erfindungsgemäßen Vorteile mit einem geraden Abschnitt der nach innen gerichteten Kontur erhalten bleiben. An anderer Stelle kann eine Gerade als konvex angesehen werden, da die erfindungsgemäßen Vorteile auch in dem Fall erhalten bleiben. Die konkave Krümmung bezieht sich auf wesentliche Teile der nach innen gerichteten Kontur. Abschnitte der nach innen gerichteten Kontur, die direkt an den Außenumfang angrenzen, können ausführungsbedingt konvex sein oder die gesamte nach innen gerichtete Kontur kann aufgrund der Gestaltung von an den Außenumfang angrenzenden Abschnitten der nach innen gerichteten Kontur nicht geschlossen konkav sein. Ein wesentlicher Teil der nach innen gerichteten Kontur umfasst demnach die nach innen gerichtete Kontur abzüglich der Randbereiche, also der am Außenumfang angrenzenden Abschnitte. Die Krümmung der gesamten nach innen gerichteten Kontur sowie einzelner Abschnitte der nach innen gerichteten Kontur kann unregelmäßig und/oder regelmäßig, z. B. parabelförmig, elliptisch, kreisförmig und/oder evolviert, als Spezialform von parabelförmig, geformt sein. Einzelne Abschnitte können auch durch Geraden gebildet sein. Grund für die zumindest in inneren Abschnitten der nach innen gerichteten Kontur konkave Krümmung ist das Eingreifen der Treppenkante beim Befahren der Treppe in eine der Aussparungen. Dabei beschreibt die Treppenkante eine kreis-, parabel- oder evolvierte Bewegung innerhalb der Aussparung. Eine konvexe Krümmung der inneren Abschnitte der nach innen gerichteten Kontur kann zu Kollisionen mit der Treppenkante führen und damit den minimalen Energieverbrauch gefährden.According to the invention, a wheel is advantageously proposed in which the at least two recesses have an inwardly directed contour deviating from the circular outer circumference, which is curved, preferably curved concavely irregularly and / or concavely regularly parabolically curved and / or concavely regularly elliptically curved and / or or concavely regularly circularly curved shaped. The outer circumference is that part of the circumference of the circular bases of the segments formed by all the non-contiguous non-recessed arc sections. The inwardly directed contour of the recesses deviating from this outer circumference by definition characterizes the recesses substantially. Basically, this inwardly directed contour is concavely curved. A curvature is characterized by the fact that three points lying next to each other are not points of a straight line. This definition of curvature is applied here to the entire inward contour, not just three adjacent points. This means that the inward contour can have any inward curvature, but not just a straight line. If two arbitrary points are connected to one another by a straight line on such a curved inward contour and this straight line is always in the recessed part of the circular base body, this is a concave, inwardly directed contour. A straight section of the inwardly directed contour, which describes the boundary region between convex and concave according to the definition made here, is also considered to be concave at this point, since the advantages according to the invention are maintained with a straight section of the inwardly directed contour. Elsewhere, a straight line can be considered as convex, since the advantages according to the invention are retained even in the case. The concave curvature refers to substantial parts of the inward contour. Portions of the inwardly directed contour that directly adjoin the outer circumference may be convex by design, or the entire inward contour may not be concavely closed due to the configuration of portions of the inboard contour adjacent the outer perimeter. An essential part of the inwardly directed contour therefore comprises the inwardly directed contour minus the edge regions, ie the sections adjacent to the outer circumference. The curvature of the entire inwardly directed contour and individual portions of the inwardly directed contour can be irregular and / or regular, z. B. parabolic, elliptical, circular and / or evolved, as a special form of parabolic, be shaped. Individual sections can also be formed by straight lines. The reason for the at least in inner portions of the inwardly directed contour concave curvature is the intervention of the stair nosing when driving on the stairs in one of the recesses. The step edge describes a circular, parabolic or evolved movement within the recess. A convex curvature of the inner sections of the inwardly directed contour can lead to collisions with the stair nosing and thus endanger the minimum energy consumption.
Vorteilhafterweise ist mindestens ein am Außenumfang angrenzender Abschnitt der nach innen gerichteten Kontur mindestens einer der mindestens zwei Aussparungen als Gerade oder konvex, vorzugsweise konvex parabelförmig, konvex elliptisch oder konvex kreisförmig ausgebildet. Beim Befahren einer Treppe greift die Treppenkante erfindungsgemäß in eine der Aussparungen ein. Die Gestaltung der Randbereiche, also der am Außenumfang angrenzenden Abschnitte, der nach innen gerichteten Kontur hat einen wesentlichen Einfluss auf die Effizienz des Befahrens der Treppe. So kann ein als Gerade ausgebildeter, an den Außenumfang angrenzender Abschnitt die Stabilität der Auflagefläche erhöhen. Eine konvexe Krümmung des auf die nächste Treppenstufe aufliegenden, am Außenumfang angrenzenden Abschnittes der nach innen gerichteten Kontur erhöht deutlich den Abrollkomfort. Die Ausgestaltung der nach innen gerichteten Kontur ist abhängig von der Verwendung des Rades.Advantageously, at least one portion of the inwardly directed contour of at least one of the at least two recesses is formed as a straight line or convex, preferably convex parabolic, convexly elliptical or convex circular. When driving on a staircase the stair nosing according to the invention engages in one of the recesses. The design of the edge regions, that is to say the sections adjoining the outer circumference, of the inwardly directed contour has a significant influence on the efficiency of the passage of the staircase. Thus, a trained as a straight, adjacent to the outer circumference portion increase the stability of the support surface. A convex curvature of the section of the inwardly directed contour resting on the next step, which adjoins the outer circumference, significantly increases the ride comfort. The configuration of the inwardly directed contour is dependent on the use of the wheel.
Besonders vorteilhaft sind beide am Außenumfang angrenzende Bereiche der nach innen gerichteten Kontur als Gerade oder konvex ausgebildet und schließen keinen oder mindestens einen weiteren Bereich der nach innen gerichteten Kontur ein, wobei der mindestens eine weitere Bereich der nach innen gerichteten Kontur als Gerade und/oder konkav gekrümmt, vorzugsweise konkav kreisförmig oder konkav elliptisch oder konkav parabelförmig gekrümmt, ausgebildet ist. Damit sind die Vorteile sowohl der geraden oder konvexen, z. B. parabelförmigen, kreisförmigen, elliptischen oder unregelmäßig geformten Randbereiche, also der am Außenumfang angrenzenden Abschnitte der nach innen gerichteten Kontur, als auch der konkaven Innenbereiche, also der nicht am Außenumfang angrenzenden Abschnitte der nach innen gerichteten Kontur, kombiniert.Both areas of the inwardly directed contour adjoining the outer circumference are particularly advantageously designed as straight or convex and include no or at least one further area of the inwardly directed contour, the at least one further area of the inwardly directed contour being straight and / or concave curved, preferably concave circular or concave elliptical or concave parabolic curved, is formed. Thus, the advantages of both the straight or convex, z. B. parabolic, circular, elliptical or irregularly shaped edge regions, ie the adjacent to the outer periphery portions of the inwardly directed contour, as well as the concave inner regions, so not adjacent to the outer periphery portions of the inwardly directed contour combined.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein erfindungsgemäßes Rad vorgeschlagen, bei dem der axiale Abstand der mindestens zwei Segmente reversibel zueinander veränderbar und die mindestens zwei Segmente in mindestens zwei axial voneinander beabstandeten axialen Positionen festlegbar sind. Axialer Abstand bedeutet, dass der Normalenvektor der Ebene eines kreisförmigen Grundkörpers der mindestens zwei Segmente, angelegt im Mittelpunkt der Ebene, in mindestens einer Richtung eine weitere Ebene eines kreisförmigen Grundkörpers der mindestens zwei Segmente schneidet und der Betrag zwischen dem Mittelpunkt und dem Schnittpunkt größer gleich Null ist. Die Ebenen der kreisförmigen Grundkörper beinhalten sämtliche durch den Mittelpunkt und Radius definierten Kreispunkte, also den Umfang, und schneiden praktisch die Lauffläche in der Hälfte deren axialer Ausdehnung. Ein Abstand von Null bedeutet nicht nur, dass sich die beteiligten zwei Segmente berühren, sondern dass die beteiligten Ebenen der kreisförmigen Grundkörper auf einer Ebene liegen oder sich zumindest in einem der beteiligten Mittelpunkte schneiden. Dieser axiale Abstand ist reversibel veränderbar. Das heißt, die Segmente sind in axialer Richtung, also in Richtung des Normalenvektors, wiederholbar umkehrbar verbringbar. Mindestens zwei axial voneinander beabstandete axiale Positionen bedeutet, dass die Segmente relativ zueinander bewegbar sind, z. B. zueinander verschoben werden können. Vorzugsweise sind die Segmente gemeinsam konzentrisch gelagert. Alternativ können die Segmente auch durch andere Bewegungsarten als das konzentrische Verschieben in gegeneinander verschobene Stellungen verbracht werden. Vorteilhafterweise nehmen die mindestens zwei Segmente in einer ersten axialen Position die erste oder zweite Stellung ein und weisen einen axialen Abstand zueinander auf, so dass die mindestens zwei Ebenen der kreisförmigen Grundkörper der mindestens zwei Segmente annähernd parallele Ebenen mit einem Abstand größer Null sind. In einer zweiten axialen Position nehmen mindestens zwei der mindestens zwei Segmente die zweite Stellung zueinander ein und weisen einen axialen Abstand gleich Null zueinander auf, so dass die mindestens zwei Ebenen der kreisförmigen Grundkörper der wenigstens zwei in der zweiten Stellung zueinander befindlichen Segmente auf einer Ebene liegen. Der Vorteil der ersten axialen Position ist, dass sich mindestens beide Stellungen der Segmente zueinander realisieren lassen. Das heißt, ein Rad ohne geschlossenen kreisförmigen Außenumfang kann genauso gebildet werden, wie ein Rad mit geschlossenem kreisförmigen Außenumfang, auch wenn Außenumfangsabschnitte der nicht ausgesparten Bogenabschnitte bzw. die Ebenen der kreisförmigen Grundkörper der Segmente nicht auf einer Ebene liegen. Letzteres befähigt das Rad zum Abrollen bzw. zum Fahren auf relativ ebenem Untergrund oder zum Befahren einer Unebenheit oder Treppenstufe, ohne die axiale Position zu ändern, was die Umschaltzeit der Stellungen zwischen Fahren und Befahren wesentlich verkürzt. Diese Option ist auch ohne die Fähigkeit der axialen Positionsveränderung der Segmente zueinander vorteilhaft. Die axiale Positionsveränderung ist aber besonders vorteilhaft, da in der zweiten Position nicht nur ein Rad mit geschlossenem kreisförmigen Außenumfang gebildet werden kann, sondern die Außenumfangsabschnitte der nicht ausgesparten Bogenabschnitte bzw. die Ebenen der kreisförmigen Grundkörper der Segmente auf einer Ebene liegen. Damit wird ein Fahren mit minimalem Energieaufwand möglich. Außerdem ist dieser Fahrmodus nicht nur vorübergehender Natur, sondern kann über einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden. Schließlich ist die Steuerbarkeit einer das Rad verwendenden Vorrichtung in diesem Fall deutlich verbessert. Weitere axiale Positionen sind möglich. Diese können Zwischenpositionen beim Übergang der ersten in die zweite Position darstellen oder zusätzliche erfindungsgemäße Funktionspositionen sein.In a further embodiment, a wheel according to the invention is proposed, in which the axial spacing of the at least two segments is mutually reversibly variable and the at least two segments can be fixed in at least two axially spaced-apart axial positions. Axial distance means that the normal vector of the plane of a circular base of the at least two segments applied in the center of the plane intersects in at least one direction another plane of a circular base of the at least two segments and the magnitude between the center and the point of intersection equals zero is. The planes of the circular base bodies contain all the circle points defined by the center point and radius, ie the circumference, and practically intersect the running surface in half of their axial extent. A distance of zero not only means that the involved two segments touch, but that the involved planes of the circular base bodies lie on one plane or intersect at least in one of the involved centers. This axial distance is reversibly changeable. That is, the segments are repeatably reversible in the axial direction, ie in the direction of the normal vector. At least two axially spaced apart axial positions means that the segments are movable relative to each other, e.g. B. can be moved to each other. Preferably, the segments are mounted concentrically together. Alternatively, the segments can also be moved by other types of movement than the concentric shifting in mutually shifted positions. Advantageously, the at least two segments occupy the first or second position in a first axial position and have an axial distance from each other, so that the at least two planes of the circular base body of the at least two segments are approximately parallel planes with a distance greater than zero. In a second axial position, at least two of the at least two segments occupy the second position relative to each other and have an axial distance equal to zero, so that the at least two planes of the circular base bodies of the at least two segments located in the second position lie on one plane , The advantage of the first axial position is that at least both positions of the segments can be realized relative to one another. That is, a wheel having a closed circular outer periphery can be formed as well as a wheel having a closed circular outer periphery, even if outer peripheral portions of the non-recessed arc portions and the planes of the circular base bodies of the segments are not in one plane. The latter enables the wheel to roll or ride on a relatively level surface or to drive on a bump or step, without changing the axial position, which significantly shortens the switching time of the positions between driving and driving. This option is also advantageous without the ability of the axial position change of the segments to each other. However, the axial change in position is particularly advantageous since in the second position not only a wheel with a closed circular outer periphery can be formed, but the outer peripheral sections of the not-recessed arch sections or the planes of the circular main body of the segments lie on one plane. This makes driving with minimum energy consumption possible. Moreover, this driving mode is not only transient, but can be sustained over a long period of time. Finally, the controllability of a device using the wheel is significantly improved in this case. Other axial positions are possible. These can represent intermediate positions during the transition of the first to the second position or be additional functional positions according to the invention.
Bei dem erfindungsgemäßen Rad erfolgt die Festlegung der kreisförmigen Grundkörper der mindestens zwei Segmente in den mindestens zwei zueinander versetzten Stellungen und/oder die Festlegung der kreisförmigen Grundkörper der mindestens zwei Segmente in mindestens zwei axial voneinander beabstandeten axialen Positionen durch mechanische und/oder elektrische und/oder hydraulische und/oder magnetische und/oder magnetorheologische und/oder elektrorheologische Verriegelungsmittel, wobei die Verriegelungsmittel elektrisch und/oder elektronisch und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch und/oder mechanisch betätigt werden und in mindestens einem Segment und/oder in mindestens einer den Segmenten direkt und/oder indirekt zugeordneten Vorrichtung unterbringbar sind. Das Festlegen der Segmente mindestens in den zwei Stellungen ist erfindungs- und funktionsgemäß notwendig. Vorteilhafterweise erfolgt dies durch Verriegelungsmittel, die keine dauerhafte Energiezufuhr zum Festlegen erfordern. Verriegelungsmittel können mechanisch, z. B. mittels Bolzen, Pins und/oder Rastvorrichtungen mit Klinken, und/oder elektrisch, z. B. durch Relais, die auch mit mechanischen Elementen, wie Bolzen oder Klinken kombiniert werden können, und/oder fluidisch, z. B. durch Aufbau eines Druckes eines Fluides, vorzugsweise einer Flüssigkeit, in einer Verriegelungskammer, und/oder magnetisch, z. B. durch Verbringen von Magneten zueinander oder in Kombination mit elektrischen Mitteln zu- und abschaltbare Elektromagnete, und/oder elektrorheologisch, z. B. durch Veränderung der Viskosität eines hydraulischen Verriegelungsmittels, und/oder magnetorheologisch, z. B. ebenfalls durch Veränderung der Viskosität eines hydraulischen Verriegelungsmittels oder einer Kombination daraus ausgeführt sein. Die Betätigung bzw. die Ansteuerung der Verriegelungsmittel ergibt sich zum einen aus den Verriegelungsmitteln selbst, wobei vorteilhafterweise die Art der Betätigung der Art der Verriegelung entspricht, kann jedoch auch bauraum- und/oder funktionsbedingt eine andere bekannte Betätigung sein. Vorteilhafterweise ist die Betätigung, wie die Verriegelungsmittel auch, direkt in den Segmenten angeordnet oder die Betätigung ist entfernt in einer den Segmenten direkt zugeordneten Vorrichtung, z. B. einer mit dem Rad versehenen Achse, oder die Betätigung ist entfernt in einer den Segmenten indirekt zugeordneten Vorrichtung, z. B. einer die Achse aufnehmende Achsaufnahme, angeordnet.In the wheel according to the invention, the determination of the circular base body of the at least two segments in the at least two staggered positions and / or fixing the circular base body of the at least two segments in at least two axially spaced axial positions by mechanical and / or electrical and / or hydraulic and / or magnetic and / or magnetorheological and / or electrorheological locking means, wherein the locking means are operated electrically and / or electronically and / or hydraulically and / or pneumatically and / or mechanically and in at least one segment and / or in at least one of the segments directly and / or indirectly associated device can be accommodated. The setting of the segments at least in the two positions is inventively and functionally necessary. Advantageously, this is done by locking means that do not require a permanent power supply to set. Locking means can mechanically, z. B. by means of bolts, pins and / or locking devices with pawls, and / or electrical, z. B. by relays, which can also be combined with mechanical elements such as bolts or pawls, and / or fluidic, z. B. by building up a pressure of a fluid, preferably a liquid, in a locking chamber, and / or magnetic, z. B. by bringing magnets to one another or in combination with electrical means and disconnectable electromagnets, and / or electrorheological, z. B. by changing the Viscosity of a hydraulic locking means, and / or magnetorheological, z. B. also be carried out by changing the viscosity of a hydraulic locking means or a combination thereof. The actuation or the control of the locking means results on the one hand from the locking means itself, advantageously the type of operation corresponds to the type of locking, but can also be space-and / or functionally another known operation. Advantageously, the actuation, like the locking means also, is arranged directly in the segments or the actuation is removed in a device directly associated with the segments, e.g. As a wheel provided with the axis, or the operation is removed in a segments indirectly associated with the device, for. As an axle receiving axle, arranged.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein erfindungsgemäßes Rad offenbart, wobei den mindestens zwei Segmenten Stellmittel zugeordnet sind, durch die die Veränderungen der axialen Position mindestens eines Segmentes und/oder durch die die Veränderungen der Stellung mindestens eines Segmentes unabhängig von der axialen Position oder der Stellung der übrigen Segmente durchführbar sind. Die Veränderung der Stellung sowie der axialen Position eines Segmentes kann von einem einzigen Stellmittel durchgeführt werden, wird jedoch bevorzugt von je einem Stellmittel durchgeführt. Dies ermöglicht, je nach gewähltem Stellmittel, mehr Freiheitsgrade in der Verstellung. Das bedeutet, dass die Veränderung der axialen Position sowie der Stellung der Segmente gleichzeitig durchgeführt werden kann, was zeitliche Vorteile bringt und damit den Komfort steigert. Vorteilhafterweise sind die Stellmittel mechanische und/oder elektrische und/oder magnetische und/oder pneumatische und/oder hydraulische Stellmittel und in mindestens einem Segment und/oder in mindestens einer den Segmenten direkt und/oder indirekt zugeordneten Vorrichtung untergebracht, wobei die Stellmittel elektrisch und/oder elektronisch und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch und/oder mechanisch betätigt werden. Die Ausführung von Stellmitteln zur Verstellung der axialen Position eines Segmentes, beispielsweise zur Ausführung einer translatorischen Bewegung befähigte Stellmittel, sowie Stellmittel zur Verstellung der Stellung eines Segmentes, beispielsweise zur Ausführung einer rotatorischen Bewegung befähigte Stellmittel, sind bekannt. Diese können mechanisch, z. B. durch Zahnrad-, Schnecken- oder Riementriebe, elektrisch, z. B. durch Linear- und Schrittmotoren, magnetisch, z. B. Antriebe durch umlaufend oder linear veränderliche Magnetfelder, pneumatisch oder hydraulisch, z. B. durch variable Druckkammern, sowie in Kombinationen daraus ausgeführt werden. Vorteilhafterweise werden diese Stellmittel direkt im zu verstellenden Segment angeordnet, was dem gesamten benötigten Bauraum zugutekommt. Eine vom Segment entfernte Anordnung der Betätigung in einer den Segmenten direkt zugeordneten Vorrichtung, z. B. einer mit dem Rad versehenen Achse, oder einer den Segmenten indirekt zugeordneten Vorrichtung, z. B. einer die Achse aufnehmende Achsaufnahme, ist ebenfalls möglich und kann abhängig vom verwendeten Stellmittel vorteilhaft sein. Die Betätigung der Stellmittel ist ebenfalls bekannt und kann elektrisch, z. B. durch Schließen eines Stromkreises eines Elektromotors, und/oder elektronisch, z. B. durch einen von einer Recheneinheit ausgesandten Befehl zum Schließen eines Stromkreises eines Elektromotors, und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch, z. B. durch Druckaufbau in Betätigungszylindern, und/oder mechanisch, z. B. durch Ver- oder Entriegeln eines Verstellmechanismus, erfolgen.In an advantageous embodiment, an inventive wheel is disclosed, wherein the at least two segments are associated adjusting means by which the changes in the axial position of at least one segment and / or by the changes in the position of at least one segment regardless of the axial position or the position of the remaining segments are feasible. The change in the position and the axial position of a segment can be carried out by a single adjusting means, but is preferably carried out by a respective adjusting means. This allows, depending on the selected adjusting means, more degrees of freedom in the adjustment. This means that the change in the axial position and the position of the segments can be carried out simultaneously, which brings temporal benefits and thus increases comfort. The adjusting means are advantageously accommodated in mechanical and / or electrical and / or magnetic and / or pneumatic and / or hydraulic actuating means and in at least one segment and / or in at least one device directly and / or indirectly associated with the segments, the actuating means being electrically and / or or electronically and / or hydraulically and / or pneumatically and / or mechanically actuated. The execution of adjusting means for adjusting the axial position of a segment, for example, for carrying out a translatory movement capable of adjusting means, as well as adjusting means for adjusting the position of a segment, for example, for carrying out a rotary movement competent actuating means are known. These can be mechanically, z. B. by gear, worm or belt drives, electric, z. B. by linear and stepper motors, magnetic, z. B. drives by circulating or linearly variable magnetic fields, pneumatic or hydraulic, z. B. by variable pressure chambers, and in combinations thereof. Advantageously, these adjusting means are arranged directly in the segment to be adjusted, which benefits the entire space required. A remote from the segment arrangement of the actuation in a segment directly associated with the device, for. B. a wheel provided with the axis, or a segments indirectly associated with the device, for. B. a axle receiving axle, is also possible and may be advantageous depending on the actuating means used. The actuation of the actuating means is also known and can be electrically, for. B. by closing a circuit of an electric motor, and / or electronically, for. Example, by an emitted by a computing unit command to close a circuit of an electric motor, and / or hydraulically and / or pneumatically, for. B. by pressure build-up in actuation cylinders, and / or mechanically, for. B. by locking or unlocking an adjustment done.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Rad mindestens in den zwei zueinander versetzten Stellungen im Mittelpunkt der mindestens zwei Segmente drehbar gelagert. Gegenüber z. B. einer starren Befestigung der Räder an einer Achse bzw. der Segmente über eine Hohlwelle mit innenliegenden Wellen ergibt sich der Vorteil, dass Übertragungsverluste, z. B. eines Antriebs verringert werden, dass an sich bekannte, optimierte Lagerungen ausgeführt sein können oder die bewegten Massen verringert werden, wodurch wiederum bei einem Antrieb des Rades die Masseträgheitsmomente sowohl beim Beschleunigen als auch beim Verzögern herabgesetzt sind. All dies trägt zur Energieoptimierung beim Fahren auf relativ ebenem Untergrund oder beim Befahren von Treppen bei. Außerhalb der zwei Stellungen können die Segmente ebenfalls drehbar gelagert sein, was wiederum abhängig ist von den Stellmitteln zur Durchführung der Veränderung der Stellung eines Segmentes. Im einfachsten Fall ist das Rad in jeder Stellung im Mittelpunkt der mindestens zwei Segmente drehbar gelagert, jedoch ist dies, z. B. bei Stellmitteln, welche mechanische exzentrische Mittel umfassen, nicht immer gegeben.In a further advantageous embodiment, the wheel is rotatably mounted at least in the two staggered positions in the center of the at least two segments. Opposite z. B. a rigid attachment of the wheels to an axle or the segments via a hollow shaft with internal waves, there is the advantage that transmission losses, z. As a drive can be reduced that known per se, optimized bearings can be performed or the moving masses are reduced, which in turn are reduced in a drive of the wheel, the mass moments of inertia both during acceleration and during deceleration. All this contributes to energy optimization when driving on a relatively level surface or when driving on stairs. Outside the two positions, the segments can also be rotatably mounted, which in turn is dependent on the adjusting means for performing the change in the position of a segment. In the simplest case, the wheel is rotatably mounted in any position in the center of the at least two segments, but this is, for. B. in adjusting means which comprise mechanical eccentric means, not always given.
Vorteilhafterweise sind in dem Rad Mittel vorgesehen, die eine bidirektionale Drehbewegung des Rades mindestens in den zwei Stellungen ermöglichen, in denen der Mittelpunkt der mindestens zwei Segmente drehbar gelagert ist, wobei die Mittel am Rad und/oder in einer dem Rad direkt und/oder indirekt zugeordneten Vorrichtung unterbringbar sind und wobei die Mittel mechanische und/oder elektrische und/oder magnetische und/oder pneumatische und/oder hydraulische Antriebsmittel sind. Antriebsmittel zum Antreiben von Rädern sind bekannt und können mechanisch, z. B. durch Kraftübertragung über Hebel oder Getriebe, elektrisch, z. B. durch Elektromotoren, magnetisch, z. B. Antriebe durch umlaufend veränderliche Magnetfelder, pneumatisch oder hydraulisch, z. B. durch eine mit einem Volumenstrom beaufschlagte Turbine, sowie aus Kombinationen daraus, ausgeführt sein. Vorteilhafterweise werden diese Antriebsmittel direkt im anzutreibenden Rad angeordnet, was dem gesamten benötigten Bauraum zugutekommt. Eine vom Rad entfernte Anordnung in einer dem Rad direkt zugeordneten Vorrichtung, z. B. einer mit dem Rad versehenen Achse oder in einer dem Rad indirekt zugeordneten Vorrichtung, z. B. einer die Achse aufnehmende Achsaufnahme, ist ebenfalls möglich und kann abhängig vom verwendeten Antriebsmittel vorteilhaft sein. Der Antrieb ist bidirektional, das heißt, dass das Rad in beide Richtungen gedreht werden kann.Advantageously, means are provided in the wheel, which allow a bidirectional rotational movement of the wheel at least in the two positions in which the center of the at least two segments is rotatably mounted, wherein the means on the wheel and / or in a wheel directly and / or indirectly associated device can be accommodated and wherein the means are mechanical and / or electrical and / or magnetic and / or pneumatic and / or hydraulic drive means. Drive means for driving wheels are known and can be mechanically, for. B. by power transmission via lever or gear, electric, z. B. by electric motors, magnetic, z. B. drives by rotating magnetic fields, pneumatically or hydraulically, z. B. by an acted upon by a flow turbine, as well as combinations from it, be executed. Advantageously, these drive means are arranged directly in the driven wheel, which benefits the entire space required. An arrangement remote from the wheel in a device directly associated with the wheel, e.g. As a wheel provided with the axis or in a wheel indirectly associated device, for. As a axle receiving axle, is also possible and may be advantageous depending on the drive means used. The drive is bidirectional, which means that the wheel can be turned in both directions.
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Rades weist mindestens eins der mindestens zwei nicht ausgesparten Bogenabschnitte mindestens ein Erweiterungsmittel auf, welches reversibel radial über den Umfang des Rades hinaus verbringbar und sowohl in der radial über den Umfang hinaus verbrachten Lage als auch in der radial nicht über den Umfang hinaus verbrachten Lage festlegbar ist, wobei in der radial über den Umfang hinaus verbrachten Lage der Kontakt des Außenumfangs mindestens eines nicht ausgesparten Bogenabschnitts mindestens eines Segmentes mit der Oberfläche reversibel aufhebbar ist. Die Segmente weisen kreisförmige Grundkörper auf, die durch Mittelpunkt und Radius definiert sind. Dieser gedachte Kreis weist einen Durchmesser auf, dessen Umfang in Kontakt mit der Oberfläche steht, also die Lauffläche des Rades bildet. Dieser Umfang wird im Folgenden zur besseren Unterscheidung als Ursprungsumfang bezeichnet. Der Ursprungsumfang umfasst den nicht geschlossenen oder den geschlossenen kreisförmigen Außenumfang des Rades. Die erfindungsgemäßen Erweiterungsmittel können in radialer Richtung über den Ursprungsumfang hinaus reichen, erhöhen also den Durchmesser des jeweils zugeordneten Segmentes über den Ursprungsdurchmesser hinaus. Genauer gesagt erhöhen die Erweiterungsmittel den Radius mindestens eines Teilbogenabschnittes des jeweils zugeordneten nicht ausgesparten Bogenabschnittes über den Ursprungsradius hinaus. Reversibel bedeutet, dass das mindestens eine Erweiterungsmittel wiederholbar in eine erste Lage über den Ursprungsumfang hinaus und wieder in den Ursprungszustand, also in eine zweite Lage nicht über den Ursprungsumfang hinaus reichend, verbringbar ist. Dabei ist das mindestens eine Erweiterungsmittel in mindestens beiden Lagen festlegbar, z. B. durch oben beschriebene Verriegelungsmittel. Das Verbringen der Erweiterungsmittel weist zum einen den Vorteil auf, durch in die erste Lage verbrachte Erweiterungsmittel mindestens ein weiteres Segment von der Oberfläche abzuheben, um ein effizientes Verbringen dieses mindestens einen weiteren Segmentes in eine andere Stellung und/oder eine andere axiale Position zu ermöglichen. Ein weiterer Vorteil der in die erste Lage verbrachten Erweiterungsmittel ist die Variation des Mittelpunktes des Rades in der Höhe, wodurch unregelmäßige oder besonders hohe Treppenstufen befahren werden können.In a further, particularly advantageous embodiment of the wheel, at least one of the at least two non-recessed arc sections has at least one extension means, which reversibly radially beyond the circumference of the wheel can be brought out and in both the radially over the circumference spent position and in the radially not The position of the outer circumference of at least one non-recessed curved section of at least one segment can be reversibly canceled out with the surface in the position which has been moved radially beyond the circumference. The segments have circular bodies defined by center and radius. This imaginary circle has a diameter whose circumference is in contact with the surface, thus forming the running surface of the wheel. This scope is referred to below as the scope of origin for better distinction. The origin scope includes the non-closed or closed circular outer periphery of the wheel. The expansion means according to the invention can extend beyond the original circumference in the radial direction, thus increasing the diameter of the respective associated segment beyond the original diameter. More specifically, the extension means increase the radius of at least a partial arc portion of the respective non-recessed arc portion beyond the original radius. Reversible means that the at least one expansion means can be brought back into a first position beyond the original scope and back into the original state, that is to say into a second position not beyond the original scope. In this case, the at least one expansion means in at least two layers can be fixed, z. B. by locking means described above. The introduction of the expansion means has, on the one hand, the advantage of lifting at least one further segment from the surface by means of expansion means brought into the first layer, in order to enable this at least one further segment to be moved efficiently to another position and / or another axial position. Another advantage of the expansion means placed in the first layer is the variation in the height of the center of the wheel, which makes it possible to travel irregular or particularly high steps.
Vorteilhafterweise weist das mindestens eine Erweiterungsmittel mindestens ein Erweiterungsstellmittel auf, durch welches das mindestens eine Erweiterungsmittel reversibel radial über den Ursprungsumfang hinaus verbringbar ist, wobei das mindestens eine Erweiterungsstellmittel ein mechanisches und/oder elektrisches und/oder magnetisches und/oder pneumatisches und/oder hydraulisches Erweiterungsstellmittel ist und in mindestens einem Segment und/oder in mindestens einer den Segmenten direkt und/oder indirekt zugeordneten Vorrichtung unterbringbar ist. Das Erweiterungsstellmittel zum Verbringen des Erweiterungsmittels über den Ursprungsumfang hinaus kann mechanisch, z. B. ein Schneckentrieb, elektrisch, z. B. eine Linearmotor, magnetisch, z. B. veränderliche Magnetfelder entlang einer Schiene, und/oder fluidisch, z. B. durch hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylinder-Einheiten, ausgelegt sein. Diese Erweiterungsstellmittel können wiederum im entsprechenden Segment selbst, in einer dem Segment bzw. dem Rad direkt zugeordneten Vorrichtung, z. B. einer Achse, und/oder in einer dem Segment bzw. dem Rad indirekt zugeordneten Vorrichtung, z. B. eine die Achse aufnehmende Achsaufnahme, angeordnet sein. Die Verwendung von Erweiterungsstellmitteln ermöglicht vorteilhafterweise eine variable Gestaltung der ersten Lage, d. h., dass der Betrag, um den das Erweiterungsmittel hinaus verbringbar ist, variabel ist. Zum Zwecke des Aufhebens des Kontaktes mindestens eines weiteren Segmentes von der Oberfläche ist ein kleiner Betrag ausreichend, wohingegen beim Befahren besonders hoher Treppenstufen ein größerer Betrag notwendig sein kann.Advantageously, the at least one expansion means has at least one expansion adjustment means, by which the at least one expansion means can be reversibly radially beyond the original extent out, said at least one extension adjustment means a mechanical and / or electrical and / or magnetic and / or pneumatic and / or hydraulic expansion adjustment means is and in at least one segment and / or in at least one of the segments directly and / or indirectly associated device can be accommodated. The expansion actuator for bringing the extender beyond the scope of origin may be mechanically, e.g. B. a worm drive, electric, z. B. a linear motor, magnetic, z. B. variable magnetic fields along a rail, and / or fluidic, z. B. by hydraulic or pneumatic piston-cylinder units, designed. These extension adjustment means can in turn in the corresponding segment itself, in a segment or the wheel directly associated device, for. As an axis, and / or in a segment or the wheel indirectly associated device, for. As an axle receiving axle, be arranged. The use of extension adjustment means advantageously enables a variable design of the first layer, i. that is, the amount by which the expansion means can be moved is variable. For the purpose of canceling the contact of at least one further segment from the surface, a small amount is sufficient, whereas when driving particularly high stairs a larger amount may be necessary.
Besonders vorteilhaft ist ein Rad, bei dem das mindestens eine Erweiterungsmittel mindestens einen Teil des Außenumfanges mindestens eines der mindestens zwei nicht ausgesparten Bogenabschnitte umfasst. Dabei können die Erweiterungsmittel, ausgebildet, z. B. als mechanische Erweiterungen, identisch mit Teilen des Ursprungsumfangs sein. Sie können z. B. stangenförmig radial aus den nicht ausgesparten Bogenabschnitten heraustreten, wobei der radial äußere Teil ein Teil der ursprünglichen Lauffläche sein kann. Vorteilhafterweise kann der gesamte Teil des Außenumfangs eines nicht ausgesparten Bogenabschnittes über den Ursprungsumfang hinaus verbracht werden. Dies ermöglicht ein optimales Abrollen auch bei über den Ursprungsumfang hinaus verbrachten Erweiterungsmitteln.Particularly advantageous is a wheel in which the at least one expansion means comprises at least a part of the outer periphery of at least one of the at least two non-recessed arc sections. In this case, the expansion means, formed, z. B. as mechanical extensions, be identical to parts of the original scope. You can z. B. rod-shaped radially emerge from the non-recessed arc sections, wherein the radially outer part may be part of the original tread. Advantageously, the entire part of the outer circumference of a non-recessed arc section can be spent beyond the original circumference. This allows an optimal unrolling even when spent beyond the original scope extension means.
Besonders vorteilhaft ist eine Betätigung der Antriebsmittel und/oder der Stellmittel und/oder der Verriegelungsmittel und/oder der Erweiterungsstellmittel in Abhängigkeit von Daten aus im Rad und/oder in einer dem Rad direkt und/oder indirekt zugeordneten Vorrichtung angeordneten Umfeldsensoren und/oder anderen Datenbereitstellungsmittel auslösbar und/oder durchführbar. Die Art der möglichen Antriebs-, Stell-, Verriegelungs- und Erweiterungsstellmittel sowie deren mögliche Betätigung wurden bereits beschrieben. Die Auslösung der Betätigung über die Zeit, also die Steuerung, basiert vorteilhafterweise auf Daten aus Umfeldsensoren und/oder anderen Datenbereitstellungsmitteln. Umfeldsensoren sind prinzipiell bekannt und können aus optischen Sensoren, z. B. stereoskopische Kameras oder Lidar, oder aus elektromagnetischen Sensoren, z. B. Radar, und vielen weiteren im Stand der Technik verwendeten Umfeldsensoren bestehen. Diese liefern ein hinreichend detailliertes Bild der Umwelt. Diese Daten werden zu Steuerungsbefehlen verarbeitet, die es einem Objekt ermöglichen, mit dessen Umwelt zu interagieren. Für das erfindungsgemäße Rad ist es vorteilhaft, den Beginn einer Treppe, also die Kante der ersten Treppenstufe, zu kennen, um zwischen Fahr- und Befahr-Aufbau umzuschalten. Diese Information kann von den Umfeldsensoren direkt kommen oder indirekt über eine Recheneinheit, welche die gesamten Umfelddaten umrechnet und als Steuerbefehle weiterleitet. Diese Information kann auch von anderen Datenbereitstellungsmitteln, z. B. externen Sensoren, externen Recheneinheiten oder festgelegten Programmabläufen, oder aber die Vorrichtung selbst überwachende Sensoren, wie Raddrehzahl- oder Segmentstellungssensoren, an die oben genannten Antriebsmittel weitergeleitet werden. Vorteilhafterweise sind die Umfeldsensoren und/oder Datenbereitstellungsmittel direkt am Rad angeordnet, z. B. Beschleunigungssensoren zum Erkennen eines Anschlages des Rades an ein Hindernis, oder Segmentstellungssensoren zum Erkennen der Stellungen der Segmente zueinander sowie relativ zum Untergrund. Weiterhin können die Umfeldsensoren und/oder Datenbereitstellungsmittel indirekt am Rad angeordnet sein, z. B. in einer Achse. Schließlich können die Umfeldsensoren und/oder Datenbereitstellungsmittel vom Rad entfernt angeordnet sein, z. B. eine Kamera oder ein Radarsensor befestigt an einem Aufbau einer Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Rad verwendet.Particularly advantageous is an actuation of the drive means and / or the adjusting means and / or the locking means and / or the extension adjusting means in dependence on data from in the wheel and / or in a The environment sensors arranged directly and / or indirectly assigned to the device and / or other data provision means can be triggered and / or carried out. The type of possible drive, setting, locking and extension control means and their possible operation have already been described. The activation of the actuation over time, that is to say the control, is advantageously based on data from environment sensors and / or other data provision means. Environment sensors are known in principle and can be made of optical sensors, eg. As stereoscopic cameras or lidar, or from electromagnetic sensors, eg. Radar, and many other environmental sensors used in the art. These provide a sufficiently detailed picture of the environment. These data are processed into control commands that allow an object to interact with its environment. For the inventive wheel, it is advantageous to know the beginning of a staircase, so the edge of the first step, to switch between driving and driving structure. This information can come directly from the environment sensors or indirectly via a computing unit which converts the entire environment data and forwards them as control commands. This information may also be provided by other data providing means, e.g. As external sensors, external processing units or specified program sequences, or the device itself monitoring sensors, such as wheel speed or segment position sensors are forwarded to the above drive means. Advantageously, the environmental sensors and / or data providing means are arranged directly on the wheel, for. B. acceleration sensors for detecting a stop of the wheel to an obstacle, or segment position sensors for detecting the positions of the segments to each other and relative to the ground. Furthermore, the environmental sensors and / or data providing means may be arranged indirectly on the wheel, for. B. in an axis. Finally, the environmental sensors and / or data providing means may be remote from the wheel, e.g. As a camera or a radar sensor attached to a structure of a device that uses the inventive wheel.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Befahren von Treppen mit einem Rad, welches mindestens ein erstes und ein zweites Segment umfasst, wobei jedes Segment einen kreisförmigen Umfang aufweist, wobei jedes Segment mindestens eine den kreisförmigen Umfang des Segmentes unterbrechende, nach innen gerichtete Kontur aufweist, wobei mindestens das erste Segment über den kreisförmigen Außenumfang auf einer Oberfläche abrollt, wobei mindestens das zweite Segment derart zu dem ersten Segment ausgerichtet wird, dass eine Flanke der mindestens einen nach innen gerichteten Kontur mindestens des zweiten Segmentes durch das Abrollen des ersten Segmentes in Eingriff mit einem Treppenauftritt gebracht wird, wobei das Rad über die Flanke der nach innen gerichteten Kontur des zweiten Segmentes, anschließend über den Übergang zwischen der Flanke der nach innen gerichteten Kontur und dem kreisförmigen Außenumfang des zweiten Segmentes und im weiteren Verlauf weiter über den kreisförmigen Außenumfang abrollt. Dieses Verfahren stellt vorteilhafterweise eine Möglichkeit zum einfachen und effizienten Befahren von Treppen zur Verfügung. Die nach innen gerichtete Kontur ist die Kontur der oben beschriebenen Aussparungen, deren konkrete Gestaltung vom Anwendungsfall, d. h. z. B. von der Treppenform und/oder dem Treppenmaterial abhängig ist. Die Flanke ist der an den Außenumfang angrenzende Bereich der nach innen gerichteten Kontur. Bei der Annäherung an eine Treppenstufe wird das aktuell nicht auf dem Untergrund abrollende Segment in seiner Stellung zum auf dem Untergrund abrollenden Segment verstellt, so dass eine Aussparung mit einer Flanke entsteht, die mit dem Auftritt der Treppenstufe in Eingriff kommt. Über die Flanke, den Übergangsbereich zwischen der Flanke und dem kreisförmigen Außenumfang sowie im weiteren Verlauf über den kreisförmigen Außenumfang selbst rollt das Rad weiter ab. Sobald der kreisförmige Außenumfang in Kontakt mit dem Treppenauftritt steht, kann das zu Beginn mit dem Untergrund in Kontakt gestandene Segment derart zum jetzt in Kontakt stehenden Segment verstellt werden, dass dessen Flanke den nächsten Treppenauftritt, also die nächste Treppenstufe, befahren kann. Vorteilhafterweise kann dies durchgeführt werden, während das Rad weiterrollt.The present invention also relates to a method of driving on stairs with a wheel comprising at least a first and a second segment, each segment having a circular circumference, each segment having at least one inwardly directed contour interrupting the circular circumference of the segment wherein at least the first segment rolls over the circular outer periphery on a surface, wherein at least the second segment is aligned with the first segment such that an edge of the at least one inwardly directed contour of at least the second segment is engaged by the rolling of the first segment is brought with a staircase, wherein the wheel on the edge of the inwardly directed contour of the second segment, then on the transition between the edge of the inwardly directed contour and the circular outer periphery of the second segment and in the further course further ü Rolls over the circular outer circumference. This method advantageously provides a means for easy and efficient access by stairs. The inward contour is the contour of the recesses described above, the concrete design of the application, d. H. z. B. of the staircase shape and / or the staircase material is dependent. The flank is the region of the inwardly directed contour adjacent to the outer circumference. When approaching a step, the currently not rolling on the ground segment is adjusted in position to the rolling on the ground segment, so that a recess with a flank arises, which comes with the appearance of the step engages. About the edge, the transition region between the flank and the circular outer circumference and in the further course over the circular outer circumference itself, the wheel rolls off further. As soon as the circular outer circumference is in contact with the staircase, the segment which has been in contact with the ground at the beginning can be adjusted to the now in contact segment so that its flank can travel to the next step on the staircase, ie the next step. Advantageously, this can be done while the wheel continues to roll.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Verfahren offenbart, wobei mindestens das erste, über den kreisförmigen Außenumfang auf einer Oberfläche abrollende Segment mindestens ein Erweiterungsmittel aufweist, welches über den kreisförmigen Außenumfang hinaus verbracht wird, wobei durch Verbringen des mindestens einen Erweiterungsmittels über den kreisförmigen Außenumfang hinaus mindestens ein zweites Segment den Kontakt mit der Oberfläche verliert, wobei mindestens das zweite Segment ohne Kontakt mit der Oberfläche zu dem ersten Segment derart ausgerichtet wird, dass die eine Flanke der mindestens einen nach innen gerichteten Kontur mindestens des zweiten Segmentes in Eingriff mit dem Treppenauftritt gebracht wird, wobei das Rad über die Flanke der nach innen gerichteten Kontur des zweiten Segmentes, anschließend über den Übergang zwischen der Flanke der nach innen gerichteten Kontur und den kreisförmigen Außenumfang des zweiten Segmentes und im weiteren Verlauf weiter über den kreisförmigen Außenumfang abrollt und wobei während des Abrollens über die Flanke, den Übergang und/oder den kreisförmigen Außenumfang des zweiten Segmentes das mindestens eine Erweiterungsmittel des ersten Segmentes in seine Ursprungslage auf oder unter dem kreisförmigen Außenumfang verbracht wird. Wenn bei einer Annäherung an die nächste Treppenstufe die Segmente derart relativ zum Untergrund angeordnet sind, dass beim Abrollen auf dem kreisförmigen Außenumfang ein nicht ausgesparter Bogenabschnitt des kreisförmigen Außenumfangs an einer Treppenkante anschlagen würde, kann das Erweiterungsmittel, das am aktuell auf dem Untergrund abrollenden Segment angeordnet ist, ausfahren und damit eine Verstellung des nicht mit dem Untergrund in Kontakt stehenden Segmentes ermöglichen. Der kreisförmige Außenumfang dieses Segmentes wird dann derart zum Untergrund positioniert, dass im weiteren Verlauf des Abrollens über diesen kreisförmigen Außenumfang eine Aussparung, also eine nach innen gerichtete Kontur, in Eingriff mit dem Treppenauftritt kommt. Anschließend wird entweder das erste Erweiterungsmittel wieder in die Ursprungslage zurück gefahren oder ein weiteres Erweiterungsmittel, welches dem soeben verstellten Segment zugeordnet ist, wird ausgefahren, um daraufhin das erste Erweiterungsmittel einzufahren und das nun nicht mehr in Kontakt stehende Segment derart zu verstellen, so dass eine Aussparung mit einer Flanke entsteht, die mit dem Auftritt der Treppenstufe in Eingriff kommt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass die Verstellung nicht nur während des Rollens des Rades sondern auch unabhängig von der Ausgangsstellung der Segmente durchgeführt werden kann.In a particularly advantageous embodiment, a method is disclosed, wherein at least the first, over the circular outer circumference rolling on a surface segment has at least one extension means, which is spent beyond the circular outer periphery, wherein by moving the at least one expansion means on the circular outer periphery addition at least one second segment loses contact with the surface, wherein at least the second segment without contact with the surface is aligned with the first segment such that the one flank of the at least one inwardly directed contour of at least the second segment engages the staircase is, wherein the wheel over the edge of the inwardly directed contour of the second segment, then over the transition between the edge of the inwardly directed contour and the circular outer circumference of the second segment and further Course further rolls over the circular outer periphery and wherein during the rolling over the edge, the transition and / or the circular outer periphery of the second segment, the at least one expansion means of the first segment is moved to its original position on or below the circular outer periphery. When approaching the Next step the segments are arranged relative to the ground that when rolling on the circular outer circumference a non-recessed arc portion of the circular outer circumference would strike a stair nosing, the expansion means, which is located on the currently rolling on the ground segment extend, and thus a Allow adjustment of the not in contact with the ground segment. The circular outer circumference of this segment is then positioned to the ground in such a way that in the further course of rolling over this circular outer circumference a recess, ie an inwardly directed contour, comes into engagement with the staircase. Subsequently, either the first expansion means is moved back to the original position or another expansion means, which is assigned to the just disguised segment is extended to then retract the first expansion means and adjust the now no longer in contact segment in such a way that a Recess with a flank arises, which comes into engagement with the appearance of the step. The advantage of this embodiment is that the adjustment can be carried out not only during the rolling of the wheel but also independently of the starting position of the segments.
Besonders vorteilhaft ist ein Verfahren, bei dem Umfelddaten von Umfeldsensoren und/oder anderen Datenbereitstellungsmitteln erfasst und einer Berechnung zugeführt werden, wobei die Umfelddaten mindestens den Treppenauftritt, die Treppensteigung und die Position mindestens des auf dem kreisförmigen Außenumfang abrollenden ersten Segmentes absolut und/oder relativ zur Treppe umfassen. Bei der Berechnung der Ausrichtung des zweiten Segmentes zu dem ersten Segment werden mindestens sowohl der aktuelle Abstand des Rades zur aktuell zu befahrenden Treppenkante als auch der sich aus dem Abrollen des zweiten Segmentes zu erwartende Abstand des Rades zur darauf folgenden Treppenkante einbezogen. Die Ausrichtung erfolgt mindestens derart, dass eine minimale Anzahl weiterer Ausrichtungen und/oder Betätigungen der Erweiterungsmittel erfolgen und/oder die weiteren Ausrichtungen und/oder Betätigungen der Erweiterungsmittel betragsmäßig minimiert werden. Dadurch lässt sich jedwede Treppengestaltung befahren. Regelmäßige Treppen können mit wenigen Verstellvorgängen der Segmente zueinander sehr effizient befahren werden. Unregelmäßige Treppen können durch ständige Erfassung der Umwelt und durch Anpassung der Verstellung unabhängig von der Ausgangsstellung der Segmente sowie ohne Unterbrechung des Rollvorgangs befahren werden. Insbesondere bei einer mit einem oder mehreren Rädern ausgestatteten Vorrichtung bringt das erfindungsgemäße Verfahren Vorteile. Dadurch ist es unter anderem möglich, Wendeltreppen und unregelmäßige Treppen zu befahren, weil das Verhältnis von Treppenauftritt und Treppensteigung durch Verstellung der Segmente ausgeglichen werden kann.Particularly advantageous is a method in which environment data from environmental sensors and / or other data providing means are detected and supplied to a calculation, wherein the environment data at least the staircase, the stairs and the position of at least the rolling on the circular outer circumference first segment absolutely and / or relative to Include stairs. In the calculation of the orientation of the second segment to the first segment, at least both the current distance of the wheel to the currently running stair nosing and the expected from the rolling of the second segment distance of the wheel to the subsequent stair nosing be included. The alignment takes place at least in such a way that a minimum number of further alignments and / or actuations of the expansion means takes place and / or the further orientations and / or actuations of the expansion means are minimized in terms of amount. As a result, any staircase design can be used. Regular stairs can be used very efficiently with only a few adjustments of the segments to each other. Irregular stairs can be negotiated by constantly detecting the environment and adjusting the adjustment, regardless of the starting position of the segments and without interrupting the rolling process. In particular, in a device equipped with one or more wheels, the inventive method brings advantages. This makes it possible, among other things, to navigate spiral staircases and irregular stairs, because the ratio of staircase steps and stairs can be compensated by adjusting the segments.
Ausführungsbeispielembodiment
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.Further details of the invention are described in the drawings with reference to schematically illustrated embodiments.
Hierbei zeigen:Hereby show:
In
In
In
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Segment mit kreisförmigem GrundkörperSegment with circular base body
- 22
- Laufflächetread
- 33
- nicht ausgesparte Bogenabschnittenot recessed arch sections
- 44
- Aussparungenrecesses
- 5 5
- nach innen gerichtete Konturinward contour
- 66
- Flanken/an den Außenumfang angrenzende Bereiche der nach innen gerichteten KonturFlanks / areas of the inward contour adjacent to the outer periphery
- 77
- zwischen den an den Außenumfang angrenzenden Bereichen eingeschlossener Innenbereich der nach innen gerichteten Konturinner region of the inwardly directed contour enclosed between the regions adjoining the outer periphery
- 8 8th
- Übergangsbereich zwischen den Flanken/an den Außenumfang angrenzenden Bereichen und der Lauffläche/dem AußenumfangTransition area between the flanks / on the outer circumference adjacent areas and the tread / outer circumference
- 99
- Mittelpunkt des kreisförmigen GrundkörpersCenter of the circular body
- 10 10
- Radius des kreisförmigen GrundkörpersRadius of the circular body
- 1111
- konvexe Flanken/an den Außenumfang angrenzende Bereiche der nach innen gerichteten Konturconvex flanks / areas of the inward contour adjacent to the outer periphery
- 12 12
- konkave Flanken/an den Außenumfang angrenzende Bereiche der nach innen gerichteten Konturconcave flanks / areas of the inward contour adjacent to the outer periphery
- 13 13
- nicht ausgesparter Bogenabschnitt des hinteren Segmentes, angeordnet in einer Aussparung des vorderen Segmentesnon-recessed arc portion of the rear segment, arranged in a recess of the front segment
- 1414
- Treppenauftrittstair tread
- 1515
- Treppensteigungstairs lead
- 16 16
- Rad aus zwei SegmentenWheel made of two segments
- 1717
- Treppenkante einer TreppenstufeStair edge of a stair step
- 1818
- Führungen für ErweiterungsmittelGuides for extender
- 19 19
- abgetrennter Teil eines nicht ausgesparten Bogenabschnittes (Erweiterungsmittel)separated part of a not recessed arch section (extension means)
- 2020
- vorderes Segment eines Radesfront segment of a wheel
- 2121
- hinteres Segment eines Radesrear segment of a wheel
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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