DE19703023A1 - Bremsvorrichtung für Roll- und Gleitmechanismen, die an Schuhen angebracht sind - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsvorrichtung für Roll- und Gleitmechanismen, die an Schuhen angebracht sind.

Roll- und Gleitmechanismen zum Transport von Menschen sind bekannt und erfordern einen Schuh pro Fuß. Jeder Schuh kann über eine Schnittstelle mit jeweils einem Gleitmechanismus wie z. B. Skiern verbunden sein oder über einen gemeinsamen Mechanismus verfügen wie etwa bei Snowboards. Die Schuhe können über einen integrierten Rollmechanismus wie bei Rollschuhen oder Inlineskatern verfügen oder integrierten Gleitmechanismus wie bei Schlittschuhen und Gleitschuhen. Gleitmechanismen verfügen über keine aktiv zu betätigende Bremse, die Verzögerung erfolgt über Querstellen des Mechanismus zur Bewegungsrichtung (Ski, Snowboard) oder durch Kontakt in geeigneter Weise geformter, fest mit der Gleitvorrichtung verbundener Teile mit der Gleitoberfläche, wie etwa bei Schlittschuhen durch im vorderen Bereich angebrachte Zacken. Rollschuhe können durch einen im vorderen Bereich angebrachten Kunststoffklotz gebremst werden, sofern dieser Kontakt mit der Lauffläche bekommt. Bei Inlineskatern ist im hinteren Bereich ein Gummi- oder Kunststoffklotz angebracht, der bei Anheben des Vorderfußes Kontakt mit der Lauffläche bekommt und die Bewegung dadurch verzögert. Weiterhin ist eine Konstruktion bekannt, bei der der Andruck des im hinteren Bereich in der Regel an einem Schuh angebrachten Bremsklotzes durch Vorschieben eines Fußes erfolgt. Hierbei wird die sich ergebende Verlagerung des am Unterschenkel anliegenden Schaftes zur Herabsenkung des Bremsklotzes auf die Lauffläche genutzt.

Der Nachteil aller bekannten Bremsmechanismen ist das hohe Verletzungsrisiko, da sie entweder über keinen willkürlich bedienbaren Bremsmechanismen verfügen oder ein hohes Maß an Körperbeherrschung erfordern um eine dennoch ungenügende Bremswirkung zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bremsmechanismus für Roll- und Gleitmechanismen zu entwickeln, der jederzeit willkürlich bedient werden kann, keine besondere Körperbeherrschung erfordert und eine gute Bremsverzögerung ermöglicht, somit das Verletzungsrisiko zu minimieren.

Erfindungsgemäß wird dies entsprechend Patentanspruch 1 dadurch erreicht, daß die in jedem der genannten Schuhe vorhandene Bewegungsmöglichkeit des Vorderfußes, insbesondere der Zehen, zur Betätigung eines der jeweiligen Fortbewegungsart angepaßten Bremssystems genutzt wird. Schuhe, die mit Roll- oder Gleitmechanismen versehen sind, bestehen in der Regel aus einer Hartkunststoffaußenschale und einem Innenschuh aus weicherem Material. Bis auf den Vorderfußbereich, insbesondere die Zehen wird der Fuß durch geeignete Feststellmechanismen möglichst spielfrei mit dem Schuh verbunden. Vorderfuß und Zehen erfüllen dabei keine wesentlichen Antriebs- oder Steuerfunktionen. Die kraftvollsten möglichen Bewegungen im Vorderfußbereich sind aus anatomischen Gründen das Anheben des gesamten Vorderfußes und das Zusammenziehen der Zehen. Insbesondere beide Bewegungen zusammen bewirken eine Aufwärtsbewegung und hohe Andruckkräfte des Vorderfußes im oberen Bereich und dementsprechend hohe Drücke der Zehen auf deren Auflagebereich. In diesen Bereichen angebrachte Auslösemechanismen für eine geeignete Bremsvorrichtung können dadurch unabhängig vom Bewegungszustand willkürlich und gut dosierbar betätigt werden.

Patentanspruch 2 beschreibt eine um den Vorderfuß herum angebrachte Schlaufe, die den Bewegungen des Vorderfuß nach oben folgt und über Bowdenzüge, Stangen o. ä. mit dem Bremsmechanismus verbunden ist. Diese Schlaufe kann über einen Verstellmechanismus verfügen, der einerseits eine Anpassung an die Anatomie jeden Fußes ermöglicht, andererseits die Einstellung von soviel Spielraum für den Fuß ermöglicht, daß eine unwillkürliche Betätigung der Bremse vermieden wird.

Die Schlaufe ist so nah wie möglich am Fuß angebracht, um Materialabsorptionen, die zu Verringerung der Bremskräfte führen, gering zu halten oder zu vermeiden.

Eine entsprechend Patentanspruch 3 im unteren Bereich des Schuhes angebrachte Taste oder ein Hebelmechanismus, der im Bereich der zusammengekrümmten Zehen über eine geeignete Platte verfügt, kann durch die Zehen bedient wenden und einen Bremsmechanismus betätigen. Es kann ein Rückstellmechanismus vorgesehen sein, z. B. eine einstellbare Feder, die darüberhinaus die Einstellung der Bremsbetätigungskraft ermöglicht. Insbesondere kann der Lagerpunkt der Auslösemechanismus verstellbar sein, um eine Anpassung an die jeweilige Anatomie des Fußes zu gewährleisten. Die unbeabsichtigte Betätigung der Bremse kann einerseits dadurch vermieden werden, daß die Zehen im ausgestreckten Ruhezustand nicht auf der Platte, sondern auf festen Anteilen des Innenschuhes aufliegt, andererseits durch einen an geeigneter Stelle angebrachten Gegendruckmechanismus, z. B. eine Feder, die die Bremsbetätigung erst bei Überschreiten eines gewissen, einstellbaren Schwellenwertes ermöglicht. Durch eine Taste oder eine einseitig gelagerte Platte können direkt oder über Verbindungsteile wie Stangen etc. Druckkräfte auf einen Bremsmechanismus ausgeübt werden. Eine einseitig gelagerte Platte kann dabei Hebelfunktion haben, da eine Kraftverstärkung erfolgt, je näher sich der Verbindungspunkt zum Bremsmechanismus am Lagerpunkt befindet. Es kann sich andererseits um einen zweiseitigen Hebel handeln, an dessen einem Arm eine Druckplatte vorgesehen ist, der Verbindungspunkt zum Bremsmechanismus befindet sich am anderen Hebelarm, dort wirkt auf den Bremsmechanismus primär eine Zugkraft ein. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann über eine geeignete Gestaltung des Verhältnisses zwischen der Länge des Hebelarms, an der die Druckplatte befestigt ist und der Länge des Hebelarms, der direkt oder über Zugstangen, Bowdenzüge etc. mit dem Bremsmechanismus verbunden ist, eine Kraftverstärkung erzielt werden. Die Auflagefläche für die Zehen kann in einer gewissen Entfernung vom Lagerpunkt befestigt sein, um diskontinuierliche Bremskräfte beim Zusammenziehen der Zehen zu verringern.

Ein einseitiger Hebelmechanismus kann in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung derart in den Schuh integriert sein, daß die Zehen im ausgestreckten Zustand auf dem Lagerpunkt des Hebels liegen. Dadurch ergibt sich bei Zusammenziehen der Zehen eine zunächst geringe Anfangsbremskraft ohne hohe Schwellenwerte, die nicht linear, sondern überproportional ansteigt. Die Druckplatte ist möglichst bündig mit der Innenseite des Innenschuhes auszuführen, es sollten sich keine oder möglichst wenig Kraft absorbierende Materialien zwischen Zehen und Druckplatte befinden. Zur Realisierung dieses Mechanismus sind in Innen- und Außenschuh dementsprechend geeignete Aussparungen vorzusehen, gegebenenfalls kann eine Abdichtung durch Membranen etc. vorgesehen sein.

Patentanspruch 4 beschreibt einen Auslösemechanismus durch Kammern, die in den Innenschuh integriert sind und mit einer Flüssigkeit gefüllt sein können. Sie stehen über geeignete Leitungen in hydraulischer Verbindung mit Mechanismen, z. B. Bremszylindern, durch die Druck auf an den Rollen anliegende Bremsscheiben ausgeübt wird, sobald die Zehen zusammengezogen und der Vorderfuß angehoben wird, wodurch der Innendruck der Kammern steigt. Eine Füllmöglichkeit für die Kammern ermöglicht eine Einstellung an den Fuß des Anwenders.

In Patentanspruch 5 ist beschrieben, daß in den Schuh, insbesondere den Innenschuh, Sensoren eingearbeitet sind, die durch den Vorderfuß oder die Zehen ausgeübte Kräfte erfassen und in proportionale elektrische Signale umsetzen. Durch einen geeigneten Verarbeitungsmechanismus, insbesondere eine Elektronik werden diese Signale verstärkt und über Hilfsmotoren zur Betätigung des Bremsmechanismus, z. B. einer herkömmlichen mechanischen Bremsvorrichtung verwendet. Sind in die Räder Motoren integriert, insbesondere dreiphasige Drehstromsynchron­ motoren, können diese direkt generatorisch bremsen. Darüberhinaus können durch die Sensoren erzeugten Signale zur Steuerung des Antriebes durch eben diese Motoren verwendet werden.

Patentanspruch 6 beschreibt den eigentlichen Bremsmechanismus von Rollmechanismen. Die Verzögerung der Rollen erfolgt durch Andruck seitlich angebrachter Bremsscheiben. Der Andruck erfolgt über Hebel, Excenter, hydraulische Zylinder etc. die mit dem Auslösemechanismus im Schuh verbunden sind und erfolgt möglichst im zentralen Bereich der Bremsscheibe oder vollflächig. Ein geeigneter Verstellmechanismus kann vorgesehen sein, um die Abnutzung der Bremsbeläge auszugleichen. Jedes Rad kann über ein- oder beidseitig angebrachte Bremsscheiben verfügen. Durch Reibung während des Bremsvorgangs treten Temperaturerhöhungen an den Rädern und Bremsscheiben auf. Da die Räder oder Rollen der beschriebenen Mechanismen geringe Durchmesser aufweisen, ist die Temperaturerhöhung an diesen möglichst gering zu halten. Zu diesem Zweck können an den Rädern seitlich Bremsbeläge angebracht sein. Hierdurch führt der Bremsvorgang zu den deutlichsten Temperaturerhöhungen an den Bremsscheiben, die mit geeigneten Kühlflächen versehen werden können. Die Bremsscheiben sind verdrehsicher angebracht und decken insbesondere den gesamten Bremsbelagbereich der Rollen ab, um Einlaufen oder diskontinuierliche Bremskräfte durch entstehende Grate zu vermeiden. Darüberhinaus ist der seitliche Bereich der Rollen am verschmutzungsunempfindlichsten. In einer weiteren Ausgestaltung kann eine Bremsscheibe fast gelagert sein und das Rad und die zweite Bremsscheibe axial verschiebbar ausgeführt sein, so daß es sich um eine schwimmende Bremse handelt. Weiterhin kann der Betätigungsmechanismus der Bremsscheiben an einem geeigneten Punkt schwimmend ausgeführt sein, wodurch sich eine gleichmäßige Kraftverteilung auf die Bremsscheiben ergibt.

Sind die Rollen hintereinander angebracht, z. B. bei Inlineskatern, können entsprechend Patentanspruch 7 die Bremsscheiben der einzelnen Rollen starr miteinander verbunden sein, insbesondere kann es sich auf jeder Rollenseite um eine durchgehende Bremsschiene handeln, die für die Achsen der einzelnen Rollen Aussparungen aufweist und jeden Bremsbelag der einzelnen Rollen vollflächig abdeckt. Durch die durchgehenden Bremsscheiben ist eine erhöhte Kühlung möglich, darüberhinaus entfällt die bei einzelnen Bremsscheiben pro Rad nötige Verdrehsicherung.

Die Rückstellung der Bremsschiene kann über Federn erfolgen, die sich zwischen den beiden Bremsschienen befinden. Als weiterer vorteilhafter Aspekt ist bei Entnahme einzelner Rollen die Funktion des Bremsmechanismus bei den verbleibenden Rollen weiterhin gewährleistet.

Die Bremsschienen können entsprechend Patentanspruch 8 durch geeignete Hebelmechanismen, die insbesondere über den Bereich aller Rollen miteinander starr verbunden sind, an die Rollen, bzw. die Bremsbeläge angedrückt werden. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung können die Aussparungen der Bremsschienen horizontal oder vertikal nicht kreisförmig, sondern als Langloch ausgeführt sein. Es können dann Mechanismen vorgesehen sein, die einen zwangsweisen Andruck der Bremsschiene an die Rollen bewirken, wenn die Bremsschiene sich vertikal zu den Rollenachsen bewegt. Dies ermöglicht z. B. ein über den Bereich aller Rollen durchgehender, an der gesamten Bremsschiene anliegender Stab elliptischen oder rechteckigen Querschnittes, der mit dem Auslösemechanismus verbunden ist und bei Drehung einen Andruck und eine Verschiebung der Bremsschiene im Langlochbereich bewirkt. Verschiebung und Kontakt zwischen Stab und Bremsschienen erfolgen nahezu reibungslos. Die Verbindung zum Auslösemechanismus kann über Hebel erfolgen, die an den Stäben angebracht sind. Ist der Betätigungsmechanismus dieser Hebel an einem geeigneten Punkt schwimmend ausgeführt, ergibt sich automatisch eine gleichmäßige Bremskraftverteilung auf beide Bremsschienen. Die Stäbe können sich ungelagert in jeweils einer geeigneten Aussparung befinden, die lediglich eine definierten Spielraum ermöglicht und Herausfallen verhindert. Sie können jedoch auch gelagert sein. Ähnliche Funktionen erfüllt ein exentrisch aufgehängter Stab kreisförmigen Durchmessers. Die beschriebenen Querschnittsformen weisen eine hohe Formstabilität gegenüber Drehbelastungen auf.

Der Andruck der Bremsschienen ist weiterhin möglich durch Kugeln, die in Kanälen gelagert sind, die mit einer Laufflächensteigung versehen sind und an denen die Bremsschiene anliegt.

Der Winkel der Laufflächensteigung bestimmt dabei das Kraftübersetzungsverhältnis. Als weitere Ausführungsform können diese Kugeln sich in tangential zum Außendurchmesser einer zusätzlichen Scheibe eingearbeiteten, mit einer Steigung versehenen, Kanälen befinden, derart, daß die Drehung der Scheibe einen Andruck der Bremsscheibe oder -schiene an die Rolle bewirkt. Alle Scheiben mindestens einer Rollenseite können miteinander verbunden sein und und vom Auslösemechanismus betätigt werden.

Entsprechend Patentanspruch 9 können an Gleitmechanismen wie Skiern oder direkt an Skischuhen Mechanismen befestigt sein, die sich durch Betätigung von Auslösemechanismen im Schuh unter die Gleitebene bewegen und die Bewegung des Systems verzögern. Seitlich parallel zur Skigleitfläche können sich Hebel befinden, die mit einer annähernd senkrecht zur Bewegungsebene versehenen Fläche versehen sind und verbunden sind mit einem Auslösemechanismus im Schuh. Die Betätigungskräfte sind dabei abhängig vom Anstellwinkel der Bremsfläche gegenüber der Gleitfläche. Die Integration prinzipiell gleichartiger Mechanismen im Schlittschuh-, Snowboardbereich etc. ist ebenso möglich.

Ausführungsbeispiel 1 beschreibt die konkrete Ausführung eines Bremsmechanismus für Inlineskater und ist auf Seite 11 dargestellt.

Diese bestehen aus einem Hartkunststoffaußenschuh (1) und einem Innenschuh (2) aus weicherem Material, der Polsterungs- und Isolationsaufgaben erfüllt. Mit dem Schuh fest verbunden ist ein durchgehender Lagerblock (3), in dem kugelgelagerte, mit Laufflächen versehene, insbesondere austauschbare Rollen (4) befestigt sind. An diesen Rollen sind beidseitig Bremsbeläge (5) befestigt. Am Lagerblock (3) ist ein Hebelmechanismus in Form einer Betätigungswippe (6) drehbar befestigt, dessen eine Seite derart in den Schuh hineinführt, daß die Betätigungsfläche möglichst bündig mit der Innenschuhfläche ist und mindestens den Bereich abdeckt, der von den zusammengekrümmten Zehen erreicht wird. Ein einstellbarer Gegendruckmechanismus z. B. eine Feder kann an geeigneter Stelle vorgesehen sein, um unbeabsichtigte Betätigungen zu vermeiden und ermöglicht darüberhinaus eine Einstellung der Bremsbetätigungskräfte. Im Außen- und Innenschuh sind für die Betätigungswippe (6) geeignete Aussparungen vorgesehen. Die Betätigungswippe (6) ist in der Draufsicht derart rahmenförmig ausgeführt, daß sie an den Rollen (4) vorbeiführt, insbesondere in entsprechende Aussparungen des Lagerblocks (3) eingelassen ist. An der Lastseite der Betätigungswippe (6) sind Betätigungsstangen (7) vorgesehen, die in ihrer Länge verstellbar sein können, um eine Nachstellung des Bremssystems nach einer gewissen Bremsbelagabnutzung zu ermöglichen. Insbesondere können diese Stangen schwimmend befestigt sein, so daß sich eine automatische, gleichmäßige Andruckverteilung auf die Bremsschienen (9) ergibt. Der Andruck erfolgt über elliptische Stäbe (8) die sich in geeigneten Aussparungen im Lagerblock möglichst nah oberhalb der Rollenachsen befinden, insbesondere auf den Achsen aufliegen können, um einen zentralen Andruck der Bremsschienen (9) zu gewährleisten. Der Stäbe (8) sind an beliebiger Stelle gegen Längsbewegungen gesichert oder fest gelagert. Die Betätigungsstangen (7) sind an Hebeln (10) befestigt, die mit den Stäben (8) fest verbunden sind. Die Bremsschienen (9) weisen für die Durchführung der Hebel (10) Aussparungen auf. Auf beiden Seiten der Rollen befinden sich im Bereich der Rollenachsen mit vertikalen Aussparungen versehene Bremsschienen (9), die in jeder möglichen Position den Bremsbelagbereich jeweils aller Rollen einer Seite abdecken. Die Betätigung der Betätigungswippe (6) führt zu einer Verdrehung der Stäbe (8). Durch die elliptische Form der Stäbe (8) werden die Bremsschienen (9) an die Bremsbeläge (5) der Rollen angedrückt und verzögern diese. Die Bewegung bzw. der Kontakt zwischen Stäben (8) und Bremsschienen (9) erfolgt nahezu reibungslos, da sich die Bremsschienen (9) innerhalb des Langlochbereiches aufwärts bewegen. Zwischen den Bremsschienen (9) angebrachte Federn (10) führen nach Beendigung des Bremsvorganges zu einer Rückbewegung der Bremsschienen (9) und Stäbe (8) in den Ausgangszustand.

Claims (9)

1. Bremsvorrichtung für Roll- und Gleitmechanismen, die an Schuhen angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösemechanismus der Bremsvorrichtung in den Schuh integriert ist und durch den Vorderfuß, insbesondere die Zehen, betätigt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß um den Vorderfußrücken eine, insbesondere in ihrer Länge einstellbare, Schlaufe in den Schuh eingearbeitet ist, über die durch Anheben des Vorderfußes und Zusammenziehen der Zehen eine Bremsvorrichtung betätigt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden des Schuhes eine, insbesondere in ihrer Position einstellbare, Taste oder ein Hebelmechanismus derart geeignet eingearbeitet ist, daß diese bei Zusammenziehen der Zehen betätigt werden und einen Bremsmechanismus auslösen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schuh, insbesondere den Innenschuh, mit einem Bremsmechanismus verbundene Kammern eingebaut sind, deren Innendruck bei Belastung durch den Vorderfuß steigt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schuh, insbesondere den Innenschuh, Sensoren eingearbeitet sind, die durch den Vorderfuß ausgeübte Kräfte erfassen und in proportionale elektrische Signale umsetzen, die, durch einen geeigneten Verarbeitungsmechanismus, insbesondere eine Elektronik, verstärkt, direkt oder über Hilfs- und Stellantriebe einen Antriebs- oder Bremsmechanismus betätigen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere an der Vorrichtung angebrachte Rollen, die über seitlich angebrachte, insbesondere austauschbare Bremsbeläge verfügen, durch ein- oder beidseitigen Andruck von verdrehsicheren Bremsscheiben gebremst werden, die insbesondere den gesamten Bremsbelagbereich eines Rades abdecken.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsscheiben hintereinander angebrachter Rollen auf jeweils einer Seite starr miteinander verbunden sind und es sich insbesondere um eine durchgängige, die Wärmeableitung begünstigende Bremsschiene handelt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Andruck der Bremsscheiben oder -schienen durch Drehung eines im Bereich einer oder mehrerer Rollen ein- oder beidseitig anliegenden Hebelmechanismus, insbesondere durchgängigen Excenters, erfolgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Schuh oder an mit dem Schuh verbundenen Gleithilfsmitteln Mechanismen angebracht sind, die sich bei Betätigung unter die Gleitebene bewegen und die Bewegung verzögern.