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Die vorliegende Erfindung betrifft ein multidirektionales Rad, wobei das Rad einen um eine Radachse drehbaren und zwei Halbschalen aufweisenden Radkörper sowie eine Mehrzahl von Rotationskörpern aufweist, die sich am Außenumfang des Radkörpers befinden und über die das Rad abrollbar ist,
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, z. B. medizinische Geräte, wie beispielsweise Dialysegeräte mit Fahrrollen zu versehen, um deren Beweglichkeit zu gewährleisten. Als Rollen werden dabei beispielsweise Schwenk- bzw. Bockrollen oder auch sogenannte multidirektionale Räder eingesetzt, die eine Bewegbarkeit in mehr als einer Richtung ermöglichen. Ein solches multidirektionales Rad ist beispielsweise aus der
WO 2011/113526 A2 bekannt. Das in dieser Druckschrift offenbarte Rad umfasst einen Radkörper sowie eine Mehrzahl von Rotationskörpern in Form von Walzen, die sich am Außenumfang des Radkörpers befinden. Dabei ist vorgesehen, dass sich die Längsachse der Walzen entweder in der Rotationsebene des Radkörpers oder in einem Winkel dazu erstreckt.
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Die
DE 10 2008 019 976 A1 offenbart ein multidirektionales Rad, bei dem die Walzen an Aufnahmebauteilen angeordnet sind, die ihrerseits an Halbschalen befestigt sind und sich zwischen diesen erstrecken. Die Walzen sind mit Achszapfen drehbar in Lagerstellen der Aufnahmebauteile angeordnet.
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Aus der
US 6,360,865 ist eine Rollenanordnung mit einer Mehrzahl von walzenförmigen Rotationskörpern bekannt, die zwischen zwei Lagerstellen aufgenommen sind. Durch die Rotationskörper erstreckt sich eine Lagerachse, die mit ihren Endbereichen in den Lagerstellen fixiert ist.
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Die
US 7,641,288 offenbart ein multidirektionales Rad, bei dem sich durch die Walzen eine Lagerachse erstreckt, die in ihren Endbereichen mit Lagerstellen verschraubt ist.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten multidirektionalen Rädern besteht im Rahmen der Radherstellung insofern ein Nachteil, dass jeder Rotationskörper bzw. jede Walze einzeln mit den genannten Lagerstellen verschraubt ist oder in anderer Weise befestigt werden muss. In hygienischer und auch prozesstechnischer Hinsicht wäre es vorteilhaft, so wenig wie möglich einzelne Elemente und insbesondere Befestigungselemente, wie Schrauben, Unterlegscheiben etc. zu verwenden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein multidirektionales Rad dahingehend weiterzubilden, dass dessen Herstellung auf vergleichsweise einfacher Art und Weise möglich ist.
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Diese Aufgabe wird durch ein multidirektionales Rad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass wenigstens eine und vorzugsweise beide Halbschalen Aufnahmen aufweisen, in denen Endbereiche der Achsen der Rotationskörper aufgenommen sind oder die in Endbereiche der Achsen der Rotationskörper hineinragen, wobei die Aufnahmen der Halbschalen kontinuierlich zulaufend ausgebildet sind.
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Unter Aufnahmen sind die Teile der Halbschalen zu verstehen, die die Achsen der Rotationskörper halten. Die Aufnahmen können als Ausnehmungen ausgebildet sein, in die die Endbereiche der Achsen hineinragen. Auch können die Aufnahmen als Vorsprünge ausgebildet sein, die in Ausnehmungen der Achsen hineinragen und auf diese Weise die Rotationskörper halten.
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Die Rotationskörper weisen vorzugsweise wenigstens einen die Lauffläche bildenden Grundkörper und eine oder mehrere Achsen oder Achsabschnitte auf, wobei die Grundkörper relativ zu den Achsen oder Achsabschnitten rotierbar sind, so dass die Rotationskörper relativ zu den Halbschalen und somit relativ zu dem Rad rotierbar sind. Die Achsen bzw. Achsabschnitte sind nach der Fertigstellung des Rades bzw. nach der Fixierung der Halbschalen aneinander vorzugsweise nicht rotierbar in bzw. an den Aufnahmen angeordnet.
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Jedoch ist auch eine Ausführungsform von der Erfindung umfasst, in der die Achsen relativ zu den Aufnahmen, an denen sie angeordnet sind, rotierbar sind.
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Der Begriff „kontinuierlich zulaufend” bedeutet eine Ausgestaltung der Aufnahmen, bei denen die Querschnittsfläche der Aufnahme in Achsrichtung der darin/daran aufgenommenen Rotationskörper stetig oder stufenweise zunimmt (wenn die Aufnahme als Ausnehmung ausgeführt ist) oder stetig oder stufenweise abnimmt (wenn die Aufnahme als Vorsprung ausgebildet ist). Bevorzugt ist eine konische Ausbildung der Aufnahme, wobei ein einziger konischer Abschnitt oder mehrere konische Abschnitte mit unterschiedlicher Neigung der Oberfläche vorgesehen sein können. Auch eine stufenförmige zylindrische Geometrie mit in einer Richtung zunehmenden oder abnehmenden Querschnitten ist denkbar und von der Erfindung umfasst.
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Vorzugsweise sind die Endbereiche der Achsen der Rotationskörper komplementär zu der Form der Aufnahmen ausgebildet, d. h. ebenfalls kontinuierlich zulaufend ausgebildet.
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Die Achsen der Rotationskörper können mehrteilig, einteilig oder nullteilig ausgebildet sein, indem sie einen integralen Bestandteil der Rotationskörper darstellen.
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Die Aufnahmen der Halbschalen können sämtlich als Ausnehmungen oder als Vorsprünge ausgeführt sein. Auch eine Kombination ist denkbar und von der Erfindung mit umfasst. Eine solche Kombination könnte beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass eine Halbschale nur Aufnahmen in Form von Ausnehmungen und die andere Halbschale nur Aufnahmen in Form von Vorsprüngen aufweist. Auch eine gemischte Ausführung dahingehend ist denkbar und von der Erfindung umfasst, dass eine Halbschale sowohl Aufnahmen aufweist, die als Ausnehmungen ausgeführt sind als auch Aufnahmen, die als Vorsprünge ausgeführt sind.
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Vorzugsweise weist jede Halbschale eine Mehrzahl von Aufnahmen auf, die in Umfangsrichtung des Rades voneinander beabstandet sind.
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Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass vorzugsweise beide Halbschalen Aufnahmen aufweisen, die beispielsweise konisch bzw. kegelförmig ausgebildet sind und in die die Endbereiche der Achse des Rotationskörpers, wie beispielsweise einer Walze, aufgenommen sind bzw. die in die Endbereiche der Achse des Rotationskörpers hineinragen.
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Vorzugsweise sind weitere Befestigungselemente, wie Schrauben, Unterlegscheiben etc. zur Aufnahme der Achsenden nicht vorgesehen.
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Die Rotationskörper sind vorzugsweise durch Presssitz zwischen den Aufnahmen fixiert.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung eines multidirektionalen Rades besteht darin, dass die Herstellung der Halbschalen ohne Schieberunterstützung in einem Spritzgussprozess vorgenommen werden kann, was bei einer Halbschale mit zylinderförmiger Aufnahme für die Achsen der Rotationskörper nicht möglich wäre, da ansonsten die Halbschale nicht aus dem Spritzgusswerkzeug entformt werden könnte.
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Durch die spezielle Ausgestaltung der Aufnahme einer oder beider Halbschalen, beispielsweise in konischer Form kann das Spritzgussteil, d. h. die Halbschale beispielsweise durch eine Drehbewegung aus dem Spritzgusswerkzeug entformt werden, ohne dass eine Schieberunterstützung erfolgt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein multidirektionales Rad mit den Merkmalen des Anspruchs 2. Demnach ist vorgesehen, dass die Rotationskörper eine Achse aufweisen, die aus wenigstens zwei Achsabschnitten besteht, zwischen denen wenigstens ein Federelement angeordnet ist, das auf die Achsabschnitte eine in Richtung der Endbereiche der Achse wirkende Kraft ausübt, oder dass die Achsen der Rotationskörper mit Aufnahmen der Halbschalen zusammenwirken, wobei die Aufnahmen derart federbelastet sind, dass diese eine in Richtung der in der Aufnahme angeordneten Achse des Rotationskörpers wirkende Kraft ausüben.
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Auch eine Kombination dahingehend, dass sowohl die Achsen als auch die Aufnahmen federbelastet sind, ist denkbar und von der Erfindung mit umfasst.
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Auf diese Weise ist es möglich, den Rotationskörper, beispielsweise die Walze zwischen den beiden Halbschalen zu verspannen. Eine solche Fixierung der Achsen bringt u. a. den Vorteil mit sich, dass Fertigungstoleranzen der Halbschalen und der Achsen kompensiert werden können und dass trotz etwaiger Fertigungstoleranzen eine korrekte Positionierung des Rotationskörpers relativ zur Halbschale durch die Konstruktion gemäß Anspruch 2 möglich ist. Abgesehen davon erfolgt eine sichere Fixierung der Achsen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind beide erfindungsgemäße Gedanken gemäß der Ansprüche 1 und 2 miteinander kombiniert.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Aufnahmen einer oder vorzugsweise beider Halbschalen integrale Bestandteile der Halbschalen sind. Somit werden die Aufnahmen nicht durch gesonderte Teile, sondern durch integral in die Halbschalen ausgeformte Aufnahmen gebildet.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass die Aufnahmen beider Halbschalen in Umfangsrichtung des Rades zueinander versetzt angeordnet sind. Dabei sind die Aufnahmen derart ausgerichtet, dass die in den Aufnahmen angeordneten Rotationskörper mit ihrer Längsachse schräg und nicht parallel zu der Rotationsachse des Rades verlaufen.
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In diesem Fall ergibt sich eine Schrägstellung der Achse der Rotationskörper relativ zur Rotationsebene des multidirektionalen Rades, die durch dessen Längsschnittebene gebildet wird.
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Vorzugsweise sind die Halbschalen und die darin integrierten Aufnahmen in ihrer Geometrie symmetrisch, aber nicht spiegelbildlich. Betrachtet man z. B. einen Ringabschnitt einer Halbschale, die alle Aufnahmen umfasst, so ließe sich dieser Ringabschnitt für die rechte wie auch für die linke Halbschale des Rades verwenden.
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An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass der Begriff „Halbschale” jedes beliebige Radteil und insbesondere Radhälfte umfasst, unabhängig davon, ob eine Schalenform oder eine beliebige andere Form vorliegt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Aufnahmen der Halbschalen konisch ausgeführt, wobei sich der Konus so erstreckt, dass sich die Querschnittsfläche der Aufnahme vom Endbereich der Achse weg hin zu dem Rotationskörper vergrößert.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass eine oder beide Halbschalen als Spritzgußteile ausgebildet sind.
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Wie oben ausgeführt, lässt sich dadurch ein vergleichsweise einfaches Herstellverfahren realisieren. Die beispielsweise konische oder kegelförmige Ausbildung der Aufnahmen führt dazu, dass das Spritzgußteil ohne Schieberunterstützung aus dem Spritzgußwerkzeug beispielsweise durch eine Drehung entformt werden kann.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Achse in einer Lagerhülse angeordnet ist. Durch diese Lagerhülse erstreckt sich die Achse bzw. deren Achsabschnitte. Die Achse selbst kann feststehend angeordnet sein, so dass sich die Lagerhülse um die Achse dreht oder auch derart ausgebildet sein, dass sich die Achse in der Aufnahme dreht.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lagerhülse von einem Belag umgeben ist, der die Lauffläche des Rotationskörpers bildet, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass es sich bei dem Belag um ein Elastomer handelt.
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Der Belag kann beispielsweise auf die Lagerhülse aufgespritzt sein.
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Das oben genannte Federelement, das auf die Achsabschnitte und/oder auf die Aufnahmen eine Kraft ausübt, kann beispielsweise als Feder, wie z. B. als Spiralfeder oder auch als Elastomerteil, insbesondere als Elastomerkugel ausgebildet sein.
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Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein medizinisches Gerät, insbesondere ein Dialysegerät mit wenigstens einem multidirektionalen Rad gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines multidirektionalen Rades, insbesondere eines multidirektionalen Rades, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Verfahren den Schritt des Einsetzens der Rotationskörper in die Aufnahmen der Halbschalen sowie den Schritt des sich daran anschließenden Verdrehens der Halbschalen relativ zueinander umfasst.
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In diesem Fall wird das multidirektionale Rad so hergestellt, dass die Halbschalen sich zunächst in einer ersten Drehposition relativ zueinander befinden. In dieser Position werden dann die Rotationskörper mit ihren Achsen mit wenigstens einem Achsende in die Aufnahmen eingesetzt.
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In einem zweiten Schritt wird sodann eine rotatorische Relativdrehung der Halbschalen vorgenommen, so dass die Rotationskörper zuverlässig in oder an den Aufnahmen der Halbschalen fixiert sind.
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Vorzugsweise wird eine schraubenförmige Relativbewegung der Halbschalen vorgenommen, nämlich eine Rotation der Halbschalen zueinander und eine Translation auf einander zu, wobei die Rotationsachse des Rades die Schraubachse bildet.
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Vorzugsweise haben die Achsen der Rotationskörper relativ zu den Aufnahmen Spiel, bis der Montagevorgang beendet ist. Dieses Spiel erleichtert den Zusammenbau des Rades.
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Somit wird in einem Schritt, nämlich in einer relativen gegenläufigen Drehbewegung der Halbschalen erreicht, dass alle Achsen der Rotationskörper und vorzugsweise die Walzenachsen fixiert werden. Wie oben ausgeführt, können etwaige Fertigungstoleranzen der Halbschalen und der Achsen dadurch kompensiert werden, dass die Aufnahmen und/oder die Achsen mit einem Federelement ausgebildet sind, das die Aufgabe hat, die Achsenenden auseinanderzudrücken bzw. die Aufnahmen an die Achsen zu drücken, so dass diese zuverlässig in den Aufnahmen liegen.
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Nachdem die beiden Halbschalen die korrekte Position relativ zueinander eingenommen haben, können die Halbschalen beispielsweise durch Verschrauben miteinander verbunden werden, so dass eine Relativdrehung ausgeschlossen ist. Anstelle einer Schraubverbindung sind auch andere Verbindungstechniken denkbar.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt der Herstellung der Halbschalen durch Spritzgießen, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass der Schritt der Entnahme der Halbschale aus dem Spritzgußwerkzeug ohne Zuhilfenahme eines Schiebers und/oder durch eine Drehbewegung erfolgt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine Querschnittsansicht durch ein multidirektionales Rad gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2: eine perspektivische Ansicht des multidirektionalen Rades gemäß der vorliegenden Erfindung nach dem Zusammenbau und
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3: eine perspektivische Ansicht des multidirektionalen Rades gemäß der vorliegenden Erfindung vor dem Zusammenbau
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1 zeigt mit dem Bezugszeichen 10, 20 zwei parallel zueinander angeordnete Halbschalen eines multidirektionalen Rades. Zwischen diesen Halbschalen erstreckt sich im Umfangsbereich derselben eine Mehrzahl von Rotationskörpern 100, die als mit einer konvexen Oberfläche ausgeführte Walzen ausgebildet sind.
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Vorzugsweise sind die Walzen mit einer gekrümmten, konvexen Oberfläche, z. B. elipsoid ausgebildet. Die Oberflächenkrümmung kann der eines Torus entsprechen.
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Die Walzen 100 umfassen einen Elastomerbereich 102, der die Lauffläche der Walzen bildet. Dieser Elastomerbereich 102 ist durch Umspritzen einer Hülse 104 hergestellt.
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Im Inneren der Hülse 104 befinden sich zwei voneinander beanstandete Achsabschnitte 106, die mit ihren Endbereichen in Aufnahmen 12, 22 der Halbschalen 10, 20 aufgenommen sind.
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Wie dies weiter aus der Figur hervorgeht, befindet sich zwischen den Achsabschnitten 106 eine Elastomerkugel 108, die die beiden Achsabschnitte 106 auseinander drückt bzw. auf diese eine Kraft ausübt, die jeweils in Richtung des in den Aufnahmen 12, 22 befindlichen Endabschnittes der Achsen wirkt.
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Wie dies aus der 1 hervorgeht, vergrößert sich der Durchmesser der kontinuierlich zulaufenden Aufnahmen 12, 22 von dem Bodenbereich B der Aufnahmen hin zu dem eigentlichen Rotationskörper 100, was den Vorteil mit sich bringt, dass die Halbschalen 10, 20 in einem einstufigen Spritzgußprozess hergestellt werden können, und zwar ohne Schieberunterstützung. Ein Lösen der Halbschalen aus dem Spritzgußwerkzeug kann beispielsweise durch eine Drehbewegung erfolgen.
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In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist jede Aufnahme zwei konische Abschnitte unterschiedlicher Neigung auf.
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Die weitere Herstellung der multidirektionalen Räder gemäß der Erfindung erfolgt dadurch, dass die beiden Halbschalen 10, 20 zunächst in einer ersten Drehposition relativ zueinander angeordnet werden, dass sodann die Rotationskörper 100 eingesetzt bzw. relativ zu den Halbschalen positioniert werden und dass dann eine Relativbewegung bzw. eine Relativdrehung sowie ein aufeinander zu Bewegen der beiden Halbschalen 10, 20 vorgenommen wird, so dass die Rotationskörper 100 zuverlässig zwischen den beiden Halbschalen 10, 20 aufgenommen werden, wie dies aus der Figur hervorgeht.
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Die Tatsache, dass die beiden Achsabschnitte 106 federbelastet sind, bringt den oben genannten Vorteil mit sich, dass etwaige Fertigungstoleranzen der Halbschalen 10, 20 bzw. der Aufnahmen 12, 22 eine untergeordnete Rolle spielen und trotz solcher Fertigungstoleranzen eine zuverlässige Fixierung der Rotationskörper 100 erfolgt.
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2 zeigt das erfindungsgemäße Rad in einer perspektivischen Ansicht und verdeutlicht, dass die Längsachsen L1 der Rotationskörper 100 nicht parallel zur Längsachsen L2 des Rades, sondern dazu schräg verlaufen.
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In den 2 und 3 werden für dieselben Elemente wie in 1 dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Die Rotationskörper weisen einen Grundkörper auf, der die Lauffläche der Rotationskörper bildet sowie eine oder mehrere Achsen bzw. Achsabschnitte, die an oder in dem Grundkörper angeordnet sind.
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Wie dies aus 2 und 3 hervorgeht, sind die Achsabschnitte 106 mit Endstücken 106' ausgeführt, die sich an den Stirnseiten der Grundkörper der Rotationskörper 100 anschließen, so dass an der Oberfläche ein stufenloser Übergang zwischen dem Grundkörper und den Abschnitten 106' vorliegt. Im Gegensatz dazu befinden sich die Achsabschnitte 106 und deren Endbereiche gemäß 1 nicht an einem an die Stirnseiten der Grundkörper der Rotationskörper angesetzten Abschnitt, sondern weisen einen kleineren Durchmesser auf als die Grundkörper. Die Achsabschnitte 106 verlaufen gemäß 1 im Inneren der Rotationskörper, ihre Enden, die in den Aufnahmen 12, 22 aufgenommen sind, ragen über die Stirnseiten der Grundkörper der Rotationskörper hinaus.
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3 ist eine Darstellung des Rades gemäß 2 vor dem Zusammensetzen der Halbschalen 10, 20. Zunächst werden die Rotationskörper 100 relativ zu den Aufnahmen 12, 22 positioniert, so dass diese nach einer Rotationsbewegung der Halbschalen 10, 20 relativ zueinander und nach einer translatorischen Bewegung der Halbschalen 10, 20 aufeinander zu in den Aufnahmen 12, 22 aufgenommen werden, wie dies in 2 gezeigt ist.
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Wie dies aus 3 hervorgeht, sind die Aufnahmen 12, 22 der beiden Halbschalen 10, 20 im Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet.
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Die Längsachsen der Aufnahmen verlaufen nicht parallel zur Längsachse L2 des Rades, sondern verlaufen schräg dazu, so dass sich im montierten Zustand die Schrägstellung der Rotationskörper ergibt, wie dies aus 2 hervorgeht.
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Im Anschluss an die genannte Drehung der Halbschalen relativ zueinander erfolgt eine Verschraubung der beiden Halbschalen, womit das multidirektionale Rad fertiggestellt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011/113526 A2 [0002]
- DE 102008019976 A1 [0003]
- US 6360865 [0004]
- US 7641288 [0005]
