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Stand der Technik:
- Bekannt sind Rollbretter in vielfältigen Ausführungen. Sie sind dadurch gekennzeichnet, dass in der Regel die Füße des Fahrers auf einer oder zwei Standflächen stehen. An einer Standfläche sind ein oder zwei Drehgestelle (Trucks) (37) angeschraubt. Ein Drehgestell (37) ist dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Achsen in einer geeigneten räumlichen Lage zueinander fixiert. Die erste Achse {Radnabe (54)} ermöglicht die Abrollbewegung des Rades oder der Räderpaare (7 vorn, 13 hinten) auf der Fahrbahn (27). Die zweite Achse (schräge Lenkachse) ermöglicht das Lenken der Räder (7 vorn, 13 hinten) durch geeignetes Neigen der Standfläche bzw. Standflächen (1 vorn, 2 hinten) relativ zur Fahrbahn. Der Winkel zwischen der Abrollachse und der schrägen Lenkachse (15 vorn, 17 hinten) und der Winkel der schrägen Lenkachse (15 vorn, 17 hinten) relativ zur Fahrbahn bestimmen die Fahrdynamik des Rollbrettes. Im Drehgestell (37) können Federelemente bzw. Rückstellelemente angeordnet werden, die zwischen den Achsen eine Grundposition vorgeben. Die Ausführungen mit zwei unabhängig von einander neigbaren Standflächen haben eine weitere parallel zu Fahrbahn orientierte „horizontale Achse (20)“. In oder an dieser Achse können Federelemente bzw. Rückstellelemente angeordnet werden, die zwischen den Standflächen eine Grundposition vorgeben.
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Grundsätzliche physikalische Betrachtungen:
- 1. Die Beschleunigung beim Antreten eines Tretrollers ober eines Skateboards entsteht dadurch, dass der Fahrer auf der Fahrbahn in Fahrtrichtung mit einem Bein Reaktionskräfte erzeugt, die eine Komponente vorwiegend in die gewünschte Fahrtrichtung haben.
- 2. Die Beschleunigung beim Fahren mit Inlineskates entsteht dadurch, dass der Fahrer am Abrollpunkt der Räder auf der Fahrbahn in Richtung der Radachsen des einen Inlineskates mit einem Bein Reaktionskräfte erzeugt, die eine Komponente in die gewünschte Fahrtrichtung haben, während der Fahrer mit dem anderen Inlineskate nur in Fahrtrichtung rollt.
- 3. Die Beschleunigung beim Fahren mit einem Waveboard entsteht dadurch, dass der Fahrer am Abrollpunkt der Räder auf der Fahrbahn in Richtung der Radachsen einer Rolle durch schnelles Neigen der Standfläche Reaktionskräfte erzeugt, die eine Komponente in die gewünschte Fahrtrichtung haben, während das Brett auf der anderen Rolle nur in Richtung Längsachse des Rollbretts rollt. Die gewünschten Reaktionskräfte werden in der Phase erzeugt, wenn die Rolle aus der seitlichen Position in Richtung Längsachse des Rollbretts bewegt wird. Der Momentanpol des Boards liegt auf der Seite auf der beim vorderen Fuß die Last liegt, entweder auf Ferse oder Zehen.
- 4. Die Beschleunigung beim Fahren mit einem Longboard kann neben dem Antreten dadurch entstehen, dass der Fahrer am Abrollpunkt der Räder auf der Fahrbahn in Richtung der Radachsen einer Rolle eines Räderpaares durch schnelles Neigen der Standfläche Reaktionskräfte erzeugt, die eine Komponente in die gewünschte Fahrtrichtung haben. Die gewünschten Reaktionskräfte werden in der Phase erzeugt, wenn die Rolle aus der vorderen Extremlage nach hinten in die hintere Extremlage bewegt wird. Dabei bewegt sich das andere Rad des Räderpaares entgegengesetzt. Es ist dabei unbelastet durch das Gewicht des Fahrers, so das keine oder nur geringe Reaktionskräfte auf der Fahrbahn entstehen. Bei der folgenden schnellen Neigung des Rollbrettes in die andere Richtung erzeugt es aber die gewünschten Reaktionskräfte auf der Fahrbahn. Der Momentanpol des Boards liegt auf der Seite auf der beim vorderen Fuß die Last liegt, entweder auf Ferse oder Zehen.
- 5. Die Beschleunigung beim Fahren mit einem Wave-Skateboard kann neben dem Antreten dadurch entstehen, dass der Fahrer am Abrollpunkt der Räder auf der Fahrbahn in Richtung der Radachsen einer Rolle eines Räderpaares durch schnelles Neigen der Standfläche verbunden mit einem Kräftepaar des vorderen und hinteren Fußes Reaktionskräfte erzeugt, die eine Komponente in die gewünschte Fahrtrichtung haben. Das Kräftepaar wird durch einen Hüftschwung des Fahrers um eine vertikale Achse durch den Schwerpunkt des Fahrers generiert. Die gewünschten Reaktionskräfte werden in der Phase erzeugt, wenn die Rolle aus der vorderen Extremlage nach hinten in die hintere Extremlage bewegt wird. Dabei bewegt sich das andere Rad des Räderpaares entgegengesetzt. Es ist dabei unbelastet durch das Gewicht des Fahrers, so das keine oder nur geringe Reaktionskräfte auf der Fahrbahn entstehen. Bei der folgenden schnellen Neigung des Rollbrettes in die andere Richtung verbunden mit einem Kräftepaar des vorderen und hinteren Fußes erzeugt es aber die gewünschten Reaktionskräfte auf der Fahrbahn. Der Momentanpol des Boards liegt auf der Seite auf der beim vorderen Fuß die Last liegt, entweder auf Ferse oder Zehen.
Bei einem dreirädrigen Wave-Skateboard werden an der hinteren Einzelrolle keine Reaktionskräfte erzeugt, die das Rollbrett in Fahrtrichtung beschleunigen. Das gleiche gilt bei der Ausführung als Bockrollen-Räderpaar.
Zum Beschleunigen eines Wave-Skateboards aus dem Stand belastet der Fahrer die Ferse des vorderen Fußes gleichzeitig mit einer Körperdrehung (Hüftschwung) um eine Vertikale durch den Gesamtschwerpunkt. Der Hüftschwung erfolgt so, dass die Vorderräder einschlagen und die Drehung auf dem hinteren Bockrollen-Räderpaar erlauben und die Zentripetalkraft durch Schwerpunkt des Fahrers und den Momentanpol des Boards geht. Durch den Hüftschwung wird ein Kräftepaar des vorderen und hinteren Fußes erzeugt. Die Kraft des hinteren Fußes wirkt ca. 5 cm hinter der Achse des Bockrollen-Räderpaars, die Kraft des vorderen Fußes über dem vorderen Räderpaar (7) mit deutlichem Nachlauf. Das Rollbrett bekommt eine Geschwindigkeit um den Momentanpol des Boards in Richtung der Richtungsschwenkrolle (3) bzw. des Räderpaars (7). Der nächste entgegengesetzte Hüftschwung mit Belastung des vorderen Fußballen bewirkt, dass das vordere Räderpaar (7) zudem kurzzeitig nur in Längsrichtung des Rollbrettes rollt. Die Vorwärtsfahrt ist also gekennzeichnet durch eine Wellenbewegung des Rollbrettes um die angestrebte Fahrtrichtung ausgelöst durch Drehpendelungen des vorderen Drehgestells (Truck) (37) relativ zum Rollbrett. Diese werden erzeugt durch rhythmische Verlagerung des Schwerpunkts des Fahrers relativ zum Board mit Belastungswechsel auf Ferse bzw. Fußballen in Verbindung mit Drehbewegungen des Fahrers relativ zum Rollbrett um eine vorwiegend vertikale Drehachse. Die Reaktionskräfte der Fahrbahn bewirken einen stärkeren Vortrieb, wenn eine geringe Anfangsgeschwindigkeit bereits vorhandenen ist. Der Start gelingt aber mit etwas Übung auch aus dem Stand.
Die Geschwindigkeit des Schwerpunktes verändert ständig ihre Richtung während der Energieverlust durch Luftwiderstand und Rollreibung durch den Energieeintrag mittels Hüftschwung ausgeglichen wird. Die Gangpolbahn des Rollbretts ist eine Gerade senkrecht zur Längsachse des Rollbretts. Bei Geradeaus-Fahrt liegt der Momentanpol des Boards im + - Unendlichen.
- 6. Aus dem Sprunggelenk kann der Fahrer das Brett um 10° neigen, ohne seinen Körperschwerpunkt in der Höhe zu verändern. Damit der Schwerpunkt des Fahrers auf der gleichen Höhe bleiben kann, darf die Neigung des Brettes also nur ca. 10° betragen. Das wird erreicht, wenn die Lenkachse vorn zur Fahrbahn unter einem Winkel von 82° steht. Dann werden 90% der Pumpbeschleunigung aus der Körperverdrehung und nur 10% der Pumpbeschleunigung aus der schnellen Neigung des Rollbrettes erzielt. Wenn die Lenkachse vorn zur Fahrbahn unter einem Winkel von 45° steht, werden 45% der Pumpbeschleunigung aus der Körperverdrehung und 45% aus der schnellen Neigung des Rolbrettes generiert. Das geht allerdings nur, wenn der Fahrer seinen Schwerpunkt periodisch auf und ab bewegt, was für den Fahrer deutlich anstrengender ist als der Hüftschwung, bei dem der Schwerpunkt auf gleicher Höhe bleibt.
- 7. Ein Kippmoment des Fahrers um die horizontale Achse in Fahrtrichtung, dergestalt, dass der Fahrer seinen Schwerpunkt abwechselnd nach links bzw. rechts neigt und dadurch die Standfläche (1) kippt, bewirkt eine Drehung des Räderpaars. Wenn der Fahrer dabei seinen Schwerpunkt durch fortwährende Kniebeugen auf- und abwärts bewegt, gelingt ein noch effektiverer Energieeintrag, was zu einer höheren Geschwindigkeit führt allerdings auch sehr anstrengend ist. Der Lenkhebel / Kipphebel (9) erlaubt über einen oder beide Arme des Fahrers zusätzliche Energie einzubringen. Am Abrollpunkt der Räder werden so Reaktionskräfte auf der Fahrbahn erzeugt, die das Rollbrett beschleunigen.
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Erreichte Vorteile:
- Im Vergleich zum Waveboard kann der Fahrer sich auf das ruhende Wave-Skateboard stellen und leicht die Balance halten.
- Im Vergleich zum Surfskate kann der Fahrer mit viel weniger Energieaufwand eine Geschwindigkeit von ca. 8 - 10 km/h erreichen, da beim Antreiben (Pumpen) durch Körperdrehbewegung (Körperschwung) der Schwerpunkt des Fahrers nicht immer wieder gesenkt und angehoben werden muss.
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Weitere Vorteile der Erfindung:
- 1. 45° Lenkeinschlag bei stabiler Grundstellung durch Rückstellung mittels federbelastetem Bügelhebel
- 2. Hinteres Bockrollen-Räderpaar erleichtert das Erlernen der Körperdrehbewegung
- 3. Anfänger fahren mit Lenkhebel / Kipphebel
- 4. Fahren mit Lenkhebel auch mit einer Hand bequem möglich, z. B. zum Anzeigen eines Fahrtrichtungswechsels oder für Einarmige
- 5. Halteleine als Balancehilfe und zum Ziehen des Rollbretts und als Fangleine
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Beschreibung der Zeichnungen Teil 1 :
- Nun folgen vier Beispiele von bekannten und verbreiteten Rollbrettern mit unterschiedlichen Drehgestellen. Zeichnung1: Stark verbreitet sind Tretroller (meist Scooter genannt) mit zwei Rädern. Da es nur eine Standfläche gibt, müssen die beiden Drehgestelle unterschiedlich sein. Scooter haben vorne eine vertikale Lenkachse (16) mit einem Lenkhebel (25) und dem Rad (6). Das hintere Rad (12) ist starr mit der Standfläche (3) verbunden. Dieses hintere Drehgestell hat also nur eine Achse, nämlich die Abrollachse und keine Lenkachse. Das vordere Drehgestell hat die Abrollachse und die vertikale Lenkachse. Eine Neigung der Standfläche hat keinen Lenkeinschlag des Rades (6) zur Folge. Gelenkt wird ausschließlich mit Hilfe des Lenkhebels (25).
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Zeichnung 2: Ein anderes Rollbrett mit zwei Rädern
EP1511541B1 wird meist Waveboard genannt. Es hat zwei identische Drehgestelle (
37) mit dem Rad (
6 bzw.
12), die unter zwei gegeneinander um die horizontale Achse (
20) neigbaren Standflächen (
1) und (
2) angeordnet sind. Die Drehgestelle (
37) vorn und hinten sind baugleich und haben Richtungsschwenkrollen mit einem deutlichen Nachlauf (
31) und einer schrägen Lenkachse (
15 bzw.
19) unter dem Achswinkel (
28). Die Standflächen (
1) und (
2) werden durch die Füße des Fahrers meist entgegengesetzt um eine horizontale Achse (
20) geneigt um das Rollbrett zu lenken. Um nach der Lenkbewegung die Mittellage für Geradeaus-Fahrt wieder zu erreichen, wird eine Blattfeder in der Drehachse (
20) zwischen den beiden neigbaren Standflächen (
1) und (
2) eingesetzt, auf denen die Füße des Fahrers stehen, und zwar der vordere Fuß auf Standfläche (
1), der hintere Fuß auf Standfläche (
2).
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Zeichnung 3: Bekannt sind auch Longboards in der sogenannten Long Distance Pumping Ausführung mit stark unterschiedlichen Achswinkeln (11 vorn und 12 hinten). Skateboards und Longboards haben nur eine Standfläche (3). Beide sind von der Konstruktion her zum Fahren enger Kurven nicht vorgesehen. Beide - aber insbesondere Skateboards - können auf der Stelle gedreht werden, wenn der Fahrer es beherrscht, auf dem Räderpaar einer Achse zu balancieren, während das andere Räderpaar die Fahrbahn nicht berührt.
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Zeichnung 4: Seit ca. 10 Jahren gibt es Rollbretter mit 3 oder 4 Rädern genannt Surfskate, die sich von den bekannten Skateboards oder Longboards dadurch unterscheiden, dass die besondere Ausführung des vorderen Drehgestells große Lenkwinkel von ca. 45° zulässt. Der Achswinkel (11) zur Fahrbahn (27) beträgt ca. 30° um die Fahrdynamik eines Surfboards für die Welle im Wasser nachzubilden. Der Wassersurfer neigt in den Kurven das Board recht stark. Die hintere Achse verwendet ein herkömmliches Drehgestell (Truck), welches nur wenig Lenkwinkel von ca. 10° zulässt. Sie verwenden Rollendurchmesser von ca. 60 mm.
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Beschreibung der Zeichnungen Teil 2:
- Ein Wave-Skateboard kann in 7 verschiedenen Ausführungen gebaut werden:
- 1. Zeichnung 5: Wave-Skateboard Ausführung 1: Rollbrett mit 2 unterschiedlichen Drehgestellen. Das vordere Drehgestell hat eine schräge Lenkachse vorn (15) von 75° bis 85°, das hintere Bockrollen-Räderpaar (9) hat keine Lenkachse, dafür aber eine horizontale (0 °) Achse (20), die senkrecht zur ebenfalls horizontalen Radachse der Räderpaare (9) steht. Die horizontale Achse (20) erlaubt, dass die vordere Standfläche (1) relativ zu dem hinteren Bockrollen-Räderpaar (9) gekippt werden kann, um eine Lenkbewegung der Lenkrolle oder des Lenkrollenpaares vorn (4) einzuleiten. Das hintere Bockrollen-Räderpaar (9) ist - wie bei Automobilen üblich - starr mit der hinteren Standfläche (2) verbunden. Die Rückstellung in die Mittellage wird in dieser Ausführung durch eine Blattfeder (35) z.B. aus Sperrholz erreicht. Alternativ kann auch eine Torsionsfeder an der horizontalen Achse (20) verbaut werden. Die Anordnung der Lenkachsen erlaubt dem Fahrer, das Board durch in der Drehrichtung wechselndes Einleiten von Drehmomenten um eine vertikale Achse durch den Schwerpunkt des Fahrers in Fahrtrichtung zu beschleunigen, ohne sich mit einem Fuß von der Fahrbahn abzustoßen. Eine verbesserte Pumpwirkung wird dadurch erreicht, dass die horizontale Achse (20) um das Maß (23) (ca. - 6 cm, genannt Schaukelabstand, unter der neigbaren Standfläche (1) angeordnet ist. Wenn die Standfläche (1) oberhalb der Achse (20) liegt, ist der Schaukelabstand (23) negativ. Der Schwerpunkt des Fahrers und das Räderpaar (4) wandern dann beim Neigen der Standfläche (1) leicht Richtung Momentanpol. Diese Seitwärtsbewegung bewirkt ein Abstoßen der eingeschlagenen Räder (4) von der Fahrbahn und zwar umso stärker je näher die horizontale Achse an der Fahrbahn liegt. Auf eine Bodenfreiheit von ca. 2 bis 3 cm kann natürlich nicht verzichtet werden.
Versuchsfahrten haben ergeben, dass die Beschleunigung durch Körperverdrehung stärker ist, wenn das vordere Räderpaar eine 4 bis 5 mal so breite Rollen-Laufbreite hat wie das hintere Bockrollen-Räderpaar. Das ist dadurch zu erklären, dass der Vortrieb nur an den vorderen Rädern wirkt. Breite Räder weisen über ihre Breite Relativgeschwindigkeiten auf, die Antriebsenergie schlucken. Die vorderen breiten Antriebsräder erzeugen im Abrollpunkt bzw. auf der Abrolllinie größere Reaktionskräfte an der Fahrbahn.
- 2. Zeichnung 6: Wave-Skateboard Ausführung 2: Der Unterschied zum Wave-Skateboard Ausführung 1 liegt nur darin, dass horizontale Achse (20) nicht zwischen der Standfläche vorn (1) und der Standfläche hinten (2) liegt, sondern zwischen der einzigen Standfläche (3), auf der beide Füße des Fahrers stehen, und dem hinteren Bockrollenpaar (9). Ausführung 2 hat damit die größte Übereinstimmung zum bekannten Skateboard. Die horizontale Achse (20) kann auch als Sonderfall der schrägen Lenkachse (18) betrachtet werden. Bei Verwendung von Rädern kleiner gleich 72 mm Durchmesser sieht das Rollbrett von oben wie ein Skateboard aus und kann wie ein Skateboard nur auf einem Räderpaar balanciert und gedreht werden, indem nur ein Fuß auf der Lenkfläche und der andere Fuß auf dem nach oben gebogenen Hinterteil der Lenkfläche nicht zwischen den Räderpaaren steht. Grundsätzlich kann das Rollbrett auch ohne seitliches Kippen der Standfläche wie ein Skateboard in der Halfpipe gefahren werden, insbesondere mit extrem hoher Vorspannung der in Zeichnung 6 nicht dargestellten Rückstellfedern und mit Rädern mit einem Durchmesser von 50 mm.
Anstelle der Rückstellfedern kann die Torsionssteifigkeit der Standfläche (3) genutzt werden, um eine stabile Grundposition zu erreichen. Dafür eignet sich in besonderem Maße ein übliches Skateboard bei dem die Vorderachse durch eine erfindungsgemäße Achse mit 82° Winkel und breiten Rädern (ca. 50 mm breit) ausgetauscht wird. An der Hinterachse werden die Rollen gegen schmale Inliner-Rollen (24 mm breit) gewechselt.
Eine Halteleine kann vorzugsweise vorn an der Standfläche (3) befestigt werden. Sie ermöglicht - insbesondere mit einem Griff versehen - Fahrtechniken, die sich aus geeignetem Zug auf die Leine ergeben, z.B. Antreten mit dem Fuß von der Fahrbahn oder Drehen auf dem hinteren Räderpaar zum Anhalten. Mit dieser Halteleine (41) kann der Fahrer zudem sehr bequem das Rollbrett in die geeignete Postion für einen Neustart bringen bzw. das Rollbrett bergauf ziehen. Diese Leine sollte beim Fahren auf öffentlichen Wegen gesetzlich vorgeschrieben werden. Es wird empfohlen, die Länge der Halteleine so auf die Körpergröße des Fahrers einzustellen, dass beim Gehen mit gestrecktem Arm die Vorderräder die Fahrbahn gerade nicht berühren.
- 3. Zeichnung 7: Wave-Skateboard Ausführung 3: Rollbrett, dass während des Antretens gelenkt werden kann, und zwar vom später hinteren Fuß auf der Standfläche (3), während der später vordere Fuß sich von der Fahrbahn abstößt. Im Gegensatz zu den Ausführungen 1, 2, 4 und 5 ist die schräge Lenkachse (19) nicht horizontal, sondern hat einen Winkel von 55°. Der Winkel der schrägen Lenkachse vorn (15) beträgt 82°. Die Lenkung erfolgt durch Belastungswechsel auf dem Lenk-Fuß während des Abstoßens von der Fahrbahn durch den anderen Fuß.
Bei Verwendung von Rädern kleiner gleich 72 mm Durchmesser sieht das Rollbrett von oben wie ein Skateboard aus und kann wie ein Skateboard nur auf einem Räderpaar balanciert und gedreht werden, indem nur ein Fuß auf der Lenkfläche und der andere Fuß auf dem nach oben gebogenen Hinterteil der Lenkfläche nicht zwischen den Räderpaaren steht. Grundsätzlich kann das Rollbrett auch ohne seitliches Kippen der Standfläche wie ein Skateboard in der Halfpipe gefahren werden, insbesondere mit hoher Vorspannung der Rückstellfedern und mit Rädern mit einem Durchmesser kleiner als 50 mm.
- 4. Zeichnung 8: Wave-Skateboard Ausführung 4: Das vordere Lenkrollenpaar(5) des Rollbretts hat eine schräge Lenkachse vorn (15) mit einem Winkel zur Fahrbahn (27) von 82°, das hintere Bockrolle (8) hat eine horizontale (0 °) Lenkachse, die senkrecht zur ebenfalls horizontalen Radachse der Bockrolle hinten (8) steht. Die 0°-Lenkachse (21) in der Fahrbahn erlaubt, dass die vordere Standfläche (1) zusammen mit der hinteren Standfläche (2) auf dem Rad hinten (8) geneigt werden kann, um eine Lenkbewegung des vorderen Lenkräderpaares (5) einzuleiten.
Das Rad hinten (8) kann die gleiche Größe haben wie die Vorderräder oder so groß sein, das es weit über die Standfläche (2) heraus ragt. Erkärung zu Schaukelabstand (23) siehe Zeichnung 5.
- 5. Zeichnung 9: Wave-Skateboard Ausführung 5: Rollbrett, dass während des Antretens gelenkt werden kann, und zwar vom später hinteren Fuß auf der Standfläche (3), während der später vordere Fuß sich von der Fahrbahn abstößt. Im Gegensatz zu den Ausführungen 1, 2, 4 und 5 ist die schräge Lenkachse hinten (19) nicht horizontal, sondern hat einen Winkel von + - 30°. Der ergibt sich wenn man hinten ein handelsübliches Skateboard-Truck verwendet, das normal oder um 180° gedreht ans Rollbrett geschraubt wird. Der Winkel (28) der schrägen Lenkachse vorn (15) zur Fahrbahn (27) beträgt 82°. Die Lenkung erfolgt durch Belastungswechsel auf dem Lenk-Fuß während des Abstoßens von der Fahrbahn durch den anderen Fuß.
Im Vergleich zur Ausführung 3 ist die schräge Lenkachse hinten (19) wie beim Waveboard auch nach hinten geneigt, also nicht wie beim Skateboard üblich entgegengesetzt. Die Winkel vorn und hinten haben aber einen Unterschied von 10 ° bis 15°. Das ergibt sich bei Verwendung von herkömmlichen Skateboard-Trucks um 180° gedreht und 10° steiler gekeilt angebaut. Ohne Unterschied im Winkel der Achsen zur Fahrbahn sind keine Kurven möglich, weil die Räderpaare immer parallel stehen, auch wenn die Standfläche (3) geneigt wird.
Der seitliche Lenkwinkel vorn ist auf 45° begrenzt. Deshalb ergibt sich wegen der unterschiedlichen Winkel hinten nur ein maximaler Lenkausschlag von < 10°. Die Füße des Fahrers leiten das Antriebskräftepaar ins Rollbrett. Die Füße des Fahrers sollten über den Räderpaaren stehen. Beim Hüftschwung schwingen die Räder auf der Seite des Momentanpols vorn und hinten in die gleiche Richtung, so dass die Reaktionskräfte auf der Fahrbahn vorn und hinten eine Komponente in Fahrtrichtung haben. Die Reaktionskräfte wirken in Fahrtrichtung wenn die Räder aus der Mittellage nach hinten bewegt werden. Während einer vollständigen periodischen Körperdrehbewegung aus der Mittellage schwingt das Brett nach links, dann über die Mittellage zurück nach rechts und wieder zurück in die Mittellage. Dabei wandert der Momentalpol des Boards aus dem Unendlichen kommend deutlich hinter das Brett bis zum Umkehrpunkt der Bewegung.
- 6. Zeichnung 10: Wave-Skateboard Ausführung 6: Sonderfall der Ausführung 5, da hier die schräge Achse hinten (19) parallel zur schrägen Achse vorn (15) verläuft. Der Winkel (28) der schrägen Lenkachse vorn (15) zur Fahrbahn beträgt 82°. Die Schwenkwinkel der Räderpaare vorn und hinten haben aber einen Unterschied von ca. 40°. Ohne Unterschied im Schwenkwinkel der Achsen zur Fahrbahn sind keine Kurven möglich, weil die Räderpaare immer parallel stehen, auch wenn die Standfläche (3) geneigt wird.
Der seitliche Lenkwinkel vorn ist auf 45° begrenzt. Hinten erlauben die Anschläge bzw. Rückstelldämpfer nur einen maximalen Lenkwinkel von 5°. Die Füße des Fahrers leiten das Antriebskräftepaar ins Rollbrett. Die Füße des Fahrers sollten über den Räderpaaren stehen. Beim Hüftschwung schwingen die Räder auf der Seite des Momentanpols vorn und hinten in die gleiche Richtung, so dass die Reaktionskräfte auf der Fahrbahn vorn und hinten eine Komponente in Fahrtrichtung haben. Die Reaktionskräfte wirken in Fahrtrichtung wenn die Räder aus der Mittellage nach hinten bewegt werden. Während einer vollständigen periodischen Körperdrehbewegung aus der Mittellage schwingt das Brett nach links, dann über die Mittellage zurück nach rechts und wieder zurück in die Mittellage. Dabei wandert der Momentalpol des Boards aus dem Unendlichen kommend deutlich hinter das Brett bis zum Umkehrpunkt der Bewegung.
- 7. Zeichnung 11: Wave-Skateboard Ausführung 7 mit 4 Rädern: Rollbrett mit vorzugsweise großen Rädern (ca. 200 mm Durchmesser, falls nötig auch größer), die ausreichend vor der neigbaren vorderen Standfläche (1) angeordnet sind, damit es auch bei maximalem Lenkeinschlag zu keiner Kollision der Räder (5) mit der Standfläche (1) (Wheelbites) kommen kann. Im Vergleich zu einem Skateboard bzw. zu den Ausführungen 1 bis 4 liegen die Räder nicht unter der neigbaren vorderen Standfläche (1), sondern davor.
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Der Kippwinkel der neigbaren Standfläche des Fahrers wird nicht wie beim Skateboard durch den Durchmesser der Räder begrenzt. Dadurch wird ein kleiner Wendekreis ermöglicht.
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Der Schaukelabstand (24) wird gemessen von der vorderen Standfläche (1) und ist - wie in Zeichnung 11 gezeichnet - stets positiv, was eine bessere Laufruhe bewirkt.
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Die schräge Lenkachse vorn (15) wird unter einem Winkel von 74° bis 78° zur horizontalen Standfläche und die horizontale Achse (20) unter einem Winkel von -4° - 0° (guter Wert -3°) zur Standfläche angeordnet. Dadurch kann der Fahrer durch Einleiten eines Drehmoments um eine vertikale Achse das Board in Fahrtrichtung beschleunigen, ohne sich mit einem Fuß von der Fahrbahn abzustoßen. Damit der kleinstmögliche Wendekreis des Rollbretts nicht kleiner wird (d.h. das Brett an Wendigkeit verliert), fährt der hintere Fuß auf der hinteren Standfläche (2) hinter dem hinteren Räderpaar (10).
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Auf dem vorderen Ende der vorderen Standfläche (1) kann eine Stützstange (Lenkhebel, Kipphebel) (26) eingesetzt werden, die dem Anfänger hilft, die Balance zu halten und die Lenkbewegung des vorderen Fußes zu unterstützen. Ebenso kann durch Einsatz der Stützstange (26) als Hebel die Pumpbewegung des Körpers zur Beschleunigung des Rollbrettes unterstützt werden.
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Wenn das Rollbrett wie ein Tretroller durch einen Fuß angetreten wird, wird das Rollbrett durch Neigen des Lenkhebels (26) gelenkt, während vorzugsweise der hintere Fuß auf der stets parallel zu Fahrbahn orientierten hinteren Standfläche (2) oder auf dem hinteren Teil der vorderen Standfläche (1) fährt.
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Das hintere Bockrollen-Räderpaar (10), das ohne Lenkachse mit der hinteren Standfläche verbunden ist, erlaubt die Montage eines Elektromotors mit Getriebe zum Antreiben des hinteren Bockrollen-Räderpaars (10). Durch Verlagerung seines Schwerpunkts kann der Fahrer die Antriebsräder stärker belasten als die Vorderräder. Das hintere Bockrollen-Räderpaar (10) bietet sich ebenfalls zum Anbringen einer Schließbremse an, entweder mit Fußbetätigung oder vom Lenkhebel (26) her mit Handbetätigung mittels Bowdenzug. Die Bremse kann auch als Lösebremse ausgeführt sein.
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8. Zeichnung 12: Wave-Skateboard Ausführung 7 mit 3 Rädern: Der Unterschied zu Zeichnung 11 besteht nur darin, dass das hintere Bockrollen-Räderpaar (10) ersetzt wird durch eine einzelne Bockrolle. Der Fahrer steht mit beiden Füßen auf der Standfläche (3).
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Beschreibung der Abbildungen:
- Es wurden 7 verschiedene Ausführungen der Erfindung gebaut und untersucht:
- : Ansicht von unten, Wave-Skateboard Ausführung 1
- : Ansicht von oben Wave-Skateboard Ausführung 1
- : Ansicht von oben Wave-Skateboard Ausführung 2
- : Ansicht von unten, Wave-Skateboard Ausführung 2
- : Ansicht von unten Wave-Skateboard Ausführung 2
- : Seitenansicht Wave-Skateboard Ausführung 3
- : Ansicht von unten Wave-Skateboard Ausführung 3. Gezeigt wird die Rückstellung in die Mittellage über Bügelhebel (34) und Schenkelfeder (36) an Vorder- und Hinterachse.
- : Drehgestell mit Rückstellung Wave-Skateboard Ausführung 3. Gezeigt wird die Befestigung des Bügelhebels (34) über eine Schwenkachse (35) an der an der Standfläche (3). Die Gleitflächen des Bügelhebels (34) wirken auf das Drehgestell (37) mit dem vorderen Räderpaar (7). Weiterhin ist die Position der Schenkelfeder (36) relativ zu der Standfläche (3) zu erkennen.
- : Ansicht von oben Wave-Skateboard Ausführung 7
- : Perspektivische Ansicht eines Drehgestells (37) für ein Wave-Skateboard Ausführung 7 An einem Drehgestell nach Anspruch 2 findet zwischen Bügelhebel (34) und vorderen Standfläche (1) bzw. Drehgestell (37) eine Relativbewegung in Form des Abgleitens statt. Ein Gleitstück (44) mit geringer Gleitreibung wie z.B. Teflon ist hier vorteilhaft.
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Federelemente mit harter Federcharakteristik unterstützen das Pumpen in der Weise, dass die gespannte Feder nach dem stärksten Ausschlag der Räder diese stark zurück beschleunigt. Die in der Trägheit des Lenkdrehgestells und Räder gespeicherte Drehimpulsenergie wird in die Feder übergeben und bei der Rückbewegung zum großen Anteil in den entgegengesetzten Drehimpuls übergeben. In der Mittellage (Geradeausfahrt) ist es für eine wirkungsvolle Pumpbeschleunigung vorteilhaft, wenn die Feder in dieser Lage nicht gespannt ist. Die Mittellage sollte etwas länger beibehalten werden, da dann das Rollbrett nur nach vorne fährt.
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: Seitenansicht Wave-Skateboard Ausführung 7
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: Drehgestell mit Rückstellung Wave-Skateboard Ausführung 1 bis 6
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Der Rückstellmechanismus des Drehgestell (Truck) (37) ist dadurch gekennzeichnet, dass die vom Fahrer um die horizontale Längsachse geneigte Standfläche mittels ein bzw. zwei Bügelhebeln (34) in die Mittellage für Geradeausfahrt zurück gedrückt wird. Ein Drehgestell (37) ist eine Radhalterung (51) mit schräger Lenkachse (15) und Befestigungsstruktur (52) mit z.B. 4 Löchern zur Befestigung an der Standfläche (1). Die Schwenkachse (35) des Bügelhebels (34) ist senkrecht zur schrägen Lenkachse (15) und damit in Geradeaus-Fahrt parallel zur Fahrachse des Räderpaares (7) angeordnet. Der Bügelhebel (34) ist durch Schenkelfedern (36) belastet.
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In kinematischer Umkehr kann der Bügelhebel auch an der Standfläche 1 befestigt sein, so dass die Rückstellung über Federn auf die Radhalterung (31) bzw. Radnabe (54) der Räderpaare wirkt.
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Die federbelasteten Bügelhebel bewirken eine stabile Gleichgewichtslage für Geradeaus-Fahrt. Auch bei einer geringen Lenkbewegung aus dieser Mittellage wirkt nahezu unmittelbar die volle Vorspannung der eingesetzten Federn, um eine ungewollte oder gewollte Lenkbewegung zu beenden. Dadurch wird ein Überschwingen nach Beenden der Kurvenfahrt stark vermindert. Eine hervorragende Laufruhe wird erreicht und es ist zu erwarten, dass das Auftreten von Speed Wobble (Geschwindigkeitswackeln) zu einer höheren Geschwindigkeit verschoben wird.
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: Ansicht von unten Wave-Skateboard Ausführung 7
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: Draufsicht Big Wheel Drehgestell (Truck) (37). Der Bügelhebel (34) wird durch Zugfedern (42) mittels Zugdraht (43) belastet. Es können aber auch Druckfedem oder Schenkelfedern (36) oder Blattfedern eingesetzt werden.
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: Anschicht von Unten Big Wheel Drehgestell (37), Bügelhebel (34) am Drehgestell
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und zeigen die Befestigung des Bügelhebels (34) über eine Schwenkachse (35) an dem Drehgestell (Truck) (37). Die Gleitflächen (44) des Bügelhebels (34) wirken auf den Mitnehmerbolzen (39) an der Standfläche (1).
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: Seitenansicht Big Wheel Board, Drehgestell (37) mit Rädern vom
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: Ansicht von unten, Big Wheel Board mit Zugfedern
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Es wird gezeigt, dass an einem Rollbrett mit großen Rädern Federelemente mit z.B. einer weichen Federcharakteristik eingesetzt werden können, die einen großen Federweg zulassen. Große Lenkeinschläge von 45° und damit kleine Kurvenradien von ca. 0,5m sind dadurch möglich. Das Vorspannmoment der Bügelhebel kann von ca. 30000 Nmm bis 0 Nmm angepasst werden.
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: Draufsicht, Big Wheel Board, Zugfedern ausgebaut
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Standfläche vorn
- 2
- Standfläche hinten
- 3
- Standfläche
- 4
- Lenkrolle oder Lenkrollenpaar vorn
- 5
- Lenkrollenpaar vorn
- 6
- Rad vorn
- 7
- Räderpaar vorn
- 8
- Bockrolle hinten
- 9
- Bockrollenpaar hinten
- 10
- Bockrollenpaar hinten, Raddurchmesser 200mm
- 11
- Lenkrollenpaar hinten
- 12
- Rad hinten
- 13
- Räderpaar hinten
- 14
- Räderpaar hinten, 72 mm Durchmesser
- 15
- schräge Lenkachse vorn
- 16
- schräge Lenkachse vorn, Sonderfall vertikal
- 17
- schräge Achse hinten
- 18
- schräge Achse hinten, Sonderfall horizontal bzw. Deutung als horizontale Achse 7
- 19
- schräge Lenkachse hinten
- 20
- Achse horizontal
- 21
- Achse horizontal (auf der Fahrbahn 10)
- 22
- Schaukelabstand
- 23
- Schaukelabstand negativ
- 24
- Schaukelabstand positiv
- 25
- Lenkhebel
- 26
- Lenkhebel / Kipphebel abnehmbar
- 27
- Fahrbahn
- 28
- Achswinkel vorn zur Fahrbahn
- 29
- Achswinkel vorn zur Fahrbahn >90°
- 30
- Achswinkel hinten zur Fahrbahn
- 31
- Nachlauf
- 32
- Differenz zwischen den Achswinkeln vorn und hinten = 10° bis 15°
- 33
- Differenz zwischen den Achswinkeln 0°
- 34
- Bügelhebel
- 35
- Schwenkachse für Bügelhebel
- 36
- Schenkelfeder
- 37
- Drehgestell mit schräger Lenkachse
- 38
- Mitnehmerbolzen am Drehgestell
- 39
- Mitnehmerbolzen an der Standfläche
- 40
- Halter für Mitnehmerbolzen
- 41
- Halteleine
- 42
- Zugfeder
- 43
- Zugdraht zur Zugfeder
- 44
- Gleitstück z.B. aus Teflon am Bügelhebel
- 45 46
- Halterung der Stützstange
- 47
- Räder 200 mm Durchmesser
- 48
- Tragbalken der Standfläche
- 49
- Position eines Fußes auf Standfläche beim Antreten
- 50
- Halter für Bockrollenpaar hinten Raddurchmesser 200 mm
- 51
- Radhalterung
- 52
- Befestigungsstruktur
- 53
- Radhalterung
- 54
- Radnabe
- 55
- Blattfeder z.B. aus Sperrholz
- 56
- Kugellager oder Gleitlager, das unterste von 3 Lagern für die schräge Lenkachse vorn
- 57
- Bockrollenpaar hinten, Raddurchmesser 100mm
- 58
- Draht, um fürs Foto Rad (47) in Rechtskurve zu fixieren
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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