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1. Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Kugelrad, insbesondere ein innovatives Kugelrad, das mit einem in mehrere Richtungen kontrollierbare Steuerfunktionen ausgeführt ist.
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2. Stand der Technik
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Elektrisch angetriebene Fahrzeuge, z. B. elektrisch angetriebene Vierradfahrzeuge, elektrisch angetriebene Hubwagen und Rollstühle, werden nun weitverbreitet im Alltagsleben angewendet.
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Ein übliches elektrisch angetriebenes Fahrzeug wird generell linear vorwärts oder rückwärts gefahren. Zum Ändern der Richtung muss dazu die Lenksteuerung des Radgehäuses entsprechend betätigt werden, während ein Parken noch immer das Geschick zum Parken an einem Straßenrand voraussetzt. Ein richtiges Parken ist jedoch weniger zeitaufwendig, vorallem wenn der Fahrer ein Anfänger oder ungeschickt ist, wobei ein richtiges Parken in einem beengten Parkraum zeitaufwendiger ist.
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Zu diesem Zweck wurde ein Radaufbau entwickelt, mit dem gerade und quere Bewegungen ausgeführt werden können, wie in der ROC-Patent-Nr. M317853, ”Ein Radaufbau eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges mit Funktionen für gerade und quere Bewegungen” beschrieben, wobei das kugelförmige Hauptrad an dessen Peripherie sicher in einer kreuzförmigen Halteeinheit befestigt ist. An zwei senkrechten Stützbeinen der Halteeinheit sind ein erster und ein zweiter Anlasser montiert, die aus einem Druckzylinder, Servomotor und einem Anfahrrad aufgebaut sind. Das Anfahrrad des ersten Anlassers stößt an, um das kugelförmige Hauptrad zum geraden Rollen anzutreiben, während das Anfahrrad des zweiten Anlassers anstößt, um das kugelförmige Hauptrad für das Rollen in Querrichtung zu betätigen.
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Bei der praktischen Anwendung werden jedoch noch immer die folgenden Nachteile der Ausführungsform nach dem Stand der Technik festgestellt:
Der Aufbau des Rades des typischen elektrisch angetriebenen Fahrzeuges ist auf eine Art geschaffen, dass die Anfahrräder des ersten und zweiten Anlassers aus verschiedenen Achsrichtungen an das kugelförmige Hauptrad anstoßen. Zum Betätigen des kugelförmigen Hauptrades mit dem Anfahrrad des ersten oder des zweiten Anlassers kann das Rollen des kugelförmigen Hauptrades durch das andere Anfahrrad wegen verschiedenen Achsrichtungen abgelenkt werden. Aus diesem Grund ist für die getrennte Kupplungssteuerung der Anfahrräder des ersten und des zweiten Anlassers zusätzlich ein Antriebszahnrad der Antriebswelle geschaffen, das heißt, dass zum Antreiben des kugelförmigen Hauptrades mit dem Anfahrrad des ersten oder des zweiten Anlassers das andere Anfahrrad aus dem kugelförmigen Hauptrad ausgerückt wird. Dadurch werden jedoch die Schwierigkeit und der Kostenaufwand der Ausführungsform der Komponenten der Antriebssteuerung erhöht, so dass es einer weiteren Ausbesserung dieser Ausführungsform bedarf.
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Des weiteren werden die Anfahrräder des ersten und des zweiten Anlassers nahe zur maximalen Durchmesserposition des kugelförmigen Hauptrades (d. h. die Höhe der Rotierungsmitte) gesenkt, um ein Blockieren der Anfahrräder gegen das kugelförmige Hauptrad möglichst zu vermeiden. In einem solchen Fall werden jedoch der maximale Außendurchmesser und der Umfang der Halteeinheit unter Beeinträchtigung des leichten Gewichts und des kompakten Designs der Produkte deutlich vergrößert, da der Anlasser außen auf die maximale Durchmesserposition des kugelförmigen Hauptrades eingestellt ist.
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Zur Beseitigung der oben genannten Probleme der Ausführungsform nach dem Stand der Technik soll für den Fortschritt der Ausführungsform mit der vorliegenden Erfindung ein verbesserter Aufbau geschaffen werden, mit dem die Leistungsfähigkeit deutlich verbessert werden kann.
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Aus diesem Grund hat der Erfinder die vorliegende Erfindung für die praktische Anwendbarkeit nach einem wohlüberlegten Design und Bewertung auf Grund von jahrelangen Erfahrungen auf dem Gebiet der Herstellung, Entwicklung und der Schaffung ähnlicher Produkte geschaffen.
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Aufgabe der Erfindung
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Auf Grund des einzigartigen Designs der vorliegenden Erfindung ist der ”in mehrere Richtungen kontrollierbare Antriebsmechanismus des Kugelrades” in erster Linie aus einem Kugelrad, Antriebsrädern und aus einem Getriebe aufgebaut, um die Antriebsräder, die in gegenüberliegenden Richtungen montiert sind, zum Antreiben oder Gleiten ohne gegenseitige Hinderung normal auf die Oberfläche des Kugelrades aufzusetzen. Im Vergleich zur Ausführungsform nach dem Stand der Technik ermöglicht die vorliegende Erfindung einen reibungsloseren Betrieb ohne zusätzliche Antriebssteuerung und Antriebszahnrad der Antriebswelle. Daher ist diese erfindungsgemäße Ausführungsform einfach zusammenbaubar und platzsparender, weist eine bessere Stabilität auf, wobei die Herstellungskosten niedriger sind, eine bessere Anwendbarkeit ermöglicht wird und diese Ausführungsform Vorteile für die Anwendung in der Industrie anbietet.
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Obwohl die Erfindung in bezug auf deren bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass zahlreiche weitere Modifizierungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der in den nachstehenden Schutzansprüchen beschriebenen Erfindung abzuweichen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht der vorliegenden Erfindung, wobei hier die Bügel der Antriebsräder an den Walzenelementen montiert sind.
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2 zeigt eine Draufsicht, wobei hier die vorliegende Erfindung am Rahmen und an einem Vorderradersatz montiert ist.
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3 zeigt eine Seitenansicht, wobei hier das Kugelrad und das Antriebsrad der vorliegenden Erfindung an einen elektrisch angetriebenen Rollstuhl montiert sind.
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4 stellt eine Ansicht des Betätigungsstatus des Antriebsrades der vorliegenden Erfindung mit dem Walzenelement und dem Kugelrad dar.
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5 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des Antriebsrades und des Kugelrades der vorliegenden Erfindung im Betätigungsstatus.
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6 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Walzenelements und des Kugelrades der vorliegenden Erfindung im Betätigungsstatus.
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7 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Antriebsrades der vorliegenden Erfindung, das mit dem Getriebe kombiniert ist.
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8 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht des Kugelrades der vorliegenden Erfindung.
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9 zeigt einen Grundrisses des Schnittes des Innenaufbaus des Kugelrades der vorliegenden Erfindung.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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Die 1–9 stellen die bevorzugten Ausführungsformen des in mehrere Richtungen kontrollierbaren Antriebsmechanismus des Kugelrades dar, wobei diese beschriebene Ausführungsform lediglich als Erläuterung des Ziels der Schutzansprüche dienen soll.
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Wie in den 1–9 gezeigt, ist der in mehrere Richtungen kontrollierbare Antriebsmechanismus zum Rotieren des Kugelrades 10 in mehrere Richtungen in einer vorbestimmten Position auf der Oberfläche des vorhandenen Kugelrades 10 zusammengebaut. Der in mehrere Richtungen kontrollierbare Antriebsmechanismus ist aus mindestens zwei Antriebsrädern 11, die in gegenüberliegenden Richtungen des Kugelrades 10 montiert sind, aufgebaut. Eine Achse 12 ist in der Mitte des Antriebsrades 11 angeordnet, um, die Rotierung über ein Getriebe 30 anzutreiben. Eine Seite des Antriebsrades 11 stößt für den Reibungsantrieb eng an die Oberfläche des Kugelrades 10 an. Dieser Aufbau zeichnet sich wie folgt aus: Die Walzenelemente 13 werden in einem Abstand an der Peripherie des Antriebsrades 11 gedreht. Des weiteren verläuft die axiale Richtung der Walzenelemente 13 (in der 1 mit L1 gekennzeichnet) senkrecht zur axialen Richtung der Achse 12 auf dem Antriebsrad 11 (in der 1 mit L2 gekennzeichnet). Beim Rotieren des Antriebsrades 11 in diesem Design, wobei die Achse 12 als dessen Drehpunkt benutzt wird, kann das Kugelrad 10 mit Reibung angetrieben werden. Wenn die axiale Richtung des Antriebsrades 11 und des Kugelrades 10 voneinander unterschiedlich sind, werden die Walzenelemente 13 an der Peripherie des Antriebsrades 11 mit Reibung zum Rotieren mit Hilfe der Oberfläche des Kugelrades 10 angeschoben, um die Antriebsräder 11, die in gegenüberliegenden Richtungen montiert sind, zum Antreiben oder Gleiten ohne gegenseitige Hinderung normal auf die Oberfläche des Kugelrades 10 aufzusetzen.
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Wie in der 1 gezeigt, sind die Bügel 14 in einem radialen Muster in je einem Abstand an der Peripherie des Antriebsrades 11 befestigt. Die Achsenlöcher 15 sind an den äußeren Enden der Bügel 14 gebildet. Die Walzenelemente 13 sind säulenähnlich mit einer konvexen Oberfläche geformt. Die Konvexwellen 131 sind für die Montage in die Achsenlöcher 15, die in den beiden gegenüberliegenden Enden des Bügels 14 gebildet sind, an zwei gegenüberliegenden Enden der Walzenelemente 13 angeordnet, um die Walzenelemente 13 mit Hilfe der Konvexwellen 131 (mit dem Pfeil 13 gekennzeichnet) in den Achsenlöcher 15 der Bügel 14 zu befestigen.
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Wie dies weiter in der 7 gezeigt ist, ist das Getriebe 30 zum Antreiben der Rotierung des Antriebsrades 11 aus einem π-förmigen Rahmen 31, einem Antriebsmotor 32 und aus Wechselrädersätzen 33 aufgebaut. Der π-förmige Rahmen 31 besteht aus einem Hauptrahmen 34 und aus zwei Seitenrahmen 35, die auf der Seite in einem Abstand zueinander auf dem Hauptrahmen 34 montiert sind. Zwischen den beiden Seitenrahmen 35 ist für die Aufnahme des Antriebsrades 11 eine Halterungslücke 351 gebildet. Der Antriebsmotor 32 ist im Hauptrahmen 34 aufgenommen, während die Wechselrädersätze 33 getrennt in zwei Seitenrahmen 35 befestigt sind, um den Antriebsmotor 32 und die Achse 12 des Antriebsrades 11 miteinander zu verbinden und um somit die Rotierung des Antriebsrades 11 für den Antrieb des Kugelrades 10 in Uhrzeigerrichtung und in Gegenuhrzeigerrichtung mit dem Getriebe 30 anzutreiben.
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Wie dies ebenfalls in den 8 und 9 gezeigt ist, besteht das Kugelrad 10 aus einer hohlen runden Kugel, die sicher mit mehreren gebogenen Außenplatten 40 montiert wird. Innen ist zum Tragen der gebogenen Außenplatten 40 ein Kreuzgerüst 41 befestigt. Diese gebogenen Außenplatten 40 und das Kreuzgerüst 41 können so befestigt werden, um mit zwei Endplatten 42 an zwei jeweiligen Endabdeckungen 43 eine vollständig runde Kugel zu bilden.
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Die 2 und 3 zeigen eine schematische Ansicht, wobei hier das Kugelrad 10 und das Antriebsrad 11 der vorliegenden Erfindung an einem elektrisch angetriebenen Rollstuhl A montiert sind. Dieser Rollstuhl A ist aus einem Rahmen 20, einem Vorderradersatz 21 und aus einem Sitz 22 sowie mit einem Kugelrad 10 und einem Antriebsrad 11 aufgebaut. Beim Antreiben des Antriebsrades 11 mit dem Getriebe 30 wird das Kugelrad 10 zum Bewegen des Rollstuhls A mit dem Antriebsrad 11 angetrieben. Weiter kann der elektrisch angetriebene Rollstuhl A für ein stabileres Bewegen ebenfalls mit einem hinteren Rädersatz aufgebaut sein. Weiter kann der vordere Rädersatz 21 für eine Rotierung um 360° eingestellt werden (siehe 3), um den Rollstuhl A mit Hilfe des Vorderradersatzes 21 als Drehpunkt in verschiedene Richtungen zu rollen. Zwischen dem Kugelrad 10 und dem Sitz 22 kann ein Status der Gleitrotierung erzeugt werden, um den Sitz 22 des elektrisch angetriebenen Rollstuhls A mit Hilfe des Kugelrades 10 als Drehpunkt zu rotieren.
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Des weiteren ist am elektrisch angetriebenen Rollstuhl A ein Steuerungshebel montiert (in den Figs. nicht gezeigt). Dieser Steuerungshebel ist für die Steuerung der Bewegung und der Rotierung des elektrisch angetriebenen Rollstuhls A mit Richtungstasten sowie mit Knöpfen versehen.
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Anhand des oben beschriebenen strukturellen Designs wird die vorliegende Erfindung wie folgt bedient:
Wie in den 4, 5 und 6 gezeigt, kann das Kugelrad 10 mit den Antriebsrädern 11 (mit dem Pfeil 15 gekennzeichnet) angetrieben werden, wenn die Rotierung der Antriebsräder 11 (mit dem Pfeil 14 gekennzeichnet) mit dem Getriebe 30 (siehe 7) angetrieben wird, während mit dem Antriebsrädern 11, die in verschiedene axiale Richtungen gestellt sind, die Walzenelemente 13 über das Kugelrad 10 (mit dem Pfeil 16 gekennzeichnet) mit Reibung angetrieben werden können, um zum Antreiben oder Gleiten ohne gegenseitige Hinderung die in gegenüberliegenden Richtungen montierten Antriebsräder 11 normal auf die Oberfläche des Kugelrades 10 aufzusetzen. Im Vergleich mit der Ausführungsform nach dem Stand der Technik kann das Antriebsrad 11 der vorliegenden Erfindung reibungsloser und ohne zusätzliche Antriebssteuerung und Antriebszahnrad der Antriebswelle betätigt werden, so dass diese Ausführungsform einfach zusammenbaubar und platzsparender ist, eine bessere Stabilität aufweist und die Herstellungskosten niedriger sind.
