DE4102291C2 - Rollelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rollelement, insbesondere für einen Wagen, bei dem eine Kugel in einem Rollgehäuse drehbar aufgenommen ist und über eine Abdeckplatte des Rollgehäuses durch eine Öffnung der Abdeckplatte hindurch vorsteht, wobei der von der Öffnung entfernte Kugelbereich durch mehrere kleine Kugeln abgestützt ist, die jeweils in einer Fassung ortsfest, jedoch drehbar, gelagert sind, wobei außerdem das Rollgehäuse im Bereich der Fassungen eine zentrische Öffnung aufweist. Ein solches Rollelement ist durch die US 22 03 539 bekannt geworden. Es kann an der Unterseite einer Platte befestigt werden, wodurch letztere mit geringem Rollwiderstand an einer Laufebene bzw. dem Fußboden abgestützt werden kann. Wenn man solche Rollelemente an einem Wagen anbringt, so kann dieser in beliebiger Richtung auf dem Boden verschoben werden. Die Kraft zum Verschieben bzw. zum Abbremsen muß unmittelbar am Wagen aufgegeben werden. Dasselbe gilt auch, wenn man die Fahrtrichtung ändern will.

Durch die WO 37/06536 ist ein Rollelement bekannt geworden, welches auch eine zentrische bspw. auf dem Fußboden aufsetzbare Kugel aufweist, jedoch ist diese an ihrer Oberseite nicht durch kleinere Kugeln, sondern durch selbsteinstellende Räder abgestützt. Bei einer Fahrtrichtungsänderung des Wagens stellen sich diese Rollen automatisch auf die neue Fahrtrichtung ein.

Auf diese Weise soll ein stets gleich günstiges Verfahren des Wagens auch bei Richtungsänderungen gewährleistet werden. Um das Selbsteinstellen mit Sicherheit zu erreichen, wird zwischen einen an der Fahrzeugunterseite zu befestigenden Träger und die selbsteinstellenden Rollen ein Planetengetriebe geschaltet. Damit ist ein besonders großer Aufwand verbunden, welcher hohe Kosten verursacht und störanfällig ist. Eine wesentlich günstigere Lösung für einen stets gleichbleibenden Rollwiderstand auch bei Fahrtrichtungsänderungen beinhaltet die Lösung der US-PS.

Es liegt nun die Aufgabe vor ein Rollelement der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß es unter Beibehaltung der richtungsunabhängigen, günstigen Lagerung in zusätzlicher Weise ausgenutzt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Rollelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechend dem kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs ausgebildet ist. Dadurch daß man an die große Kugel dieses Rollelements mittels Federkraft ein abhebbares Spurrad anlegt, kann man über dieses auf die Drehbewegung der großen Kugel Einfluß nehmen und bei abgehobenem Spurrad die beliebige Drehung der großen Kugel freigeben oder bei angedrücktem Spurrad eine Drehung der großen Kugel nur in einer durch die Ebene des Spurrads vorgegebenen Vertikalebene zuzulassen. Dies ermöglicht dieses Rollelement auch als Lenkelement auszunutzen. Das Spurrad kann durchaus auch ein Antriebsrad sein mit dessen Hilfe man die große Kugel in Drehung versetzt.

Das Rollelement kann entweder an der Unterseite eines Wagens angebracht werden, wodurch dieser leichtgängig verschoben werden kann, oder aber bei umgekehrtem Einbau ein Element eines Kugeltisches sein, auf dem zu handhabende Güter (z. B. Werkstücke) leicht bewegt bzw. verschoben werden können. Durch die - in diesem Fall - untere Öffnung des Rollgehäuses jedes Rollelements können dann Antriebsräder auf die Kugeln einwirken.

Die Reibung der großen Kugel ist extrem gering und sie wird durch die Verwendung kleinerer Kugeln gegenüber einer unmittelbar in einem Gehäuse gelagerten großen Kugel noch verbessert.

Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Rollelements ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Rollelementes;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Fassung 7 mit einer "kleinen Kugel";

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Rollelement mit Rollenkeinrichtung;

Fig. 4 eine Lenkeinrichtung, gebildet durch zwei Kugeln je mit einer Rollenkvorrichtung. Die linke Seite von Fig. 4 ist gleichzeitig Draufsicht auf Fig. 3.

Fig. 1 zeigt das Rollelement, das z. B. an der Unterseite eines Wagens o. dgl. angebracht sein kann, um den Wagen verfahrbar zu machen. Das Rollelement weist die Kugel 1 auf, die in einer Ausnehmung 2 eines Rollgehäuses 3 aufgenommen ist. Das Rollgehäuse 3 ist oben mit einer Öffnung 4 versehen, so daß von oben her zu Brems- bzw. Lenkungszwecken eine Beeinflussung des Laufs der Kugel 1 möglich ist.

Die Lagerung der Kugel erfolgt nicht an einer Gleitfläche des Rollgehäuses, sondern an vier weiteren "kleinen Kugeln", von denen die Kugeln 5, 6 in Fig. 1 gezeigt sind. Die vier Kugeln sind entlang einer Kreislinie A auf der Kugeloberfläche umfänglich gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei diese Kreislinie bei einem Breitengrad von 45° liegt. Die Kugeln 5, 6 sind in Fassungen 7 bzw. 8 aufgenommen, die ihrerseits wieder in entsprechenden Ausnehmungen 9, 10 des Rollgehäuses 3 angeordnet sind. Durch die Aufnahme in den Fassungen 7, 8 sind die Kugeln 5, 6 zwar drehbar, aber ortsfest angeordnet, d. h., so, daß sich die Lage des Kugelmittelpunktes bei der Drehbewegung der Kugel nicht verschiebt.

Die Ausbildung der Fassungen 7, 8 und die Lagerung der kleinen Kugeln 5, 6 ergibt sich aus Fig. 2. Fig. 2 zeigt - stark vergrößert - die Aufnahme einer "kleinen" Kugel 6 in der Fassung 7. Derartige Fassungen 7 lassen sich sehr einfach herstellen. Man muß dazu bei im Handel erhältlichen selbstsichernden Sechskantmuttern (DIN 985; vgl. z. B. KLEIN, Einführung in die DIN-Normen, 1965, S. 380) das Gewinde 13 ausdrehen. Das Gewinde 13 ist daher in Fig. 2 nur gestrichelt eingezeichnet. Solche selbstsichernden Sechskantmuttern (Stopp-Muttern) sind als Großserienteile billig zur Verfügung. Sie enthalten bereits einen Polyamidring 12 mit Öffnung 14, der durch die Umbördelung 11 gehalten wird. Durch die Öffnung 14 in dem Polyamidring 12 wird die Kugel 6 dann in die Fassung 7 eingesetzt. In der Fassung ist eine Lagerpfanne 15 vorgesehen. In der Lagerpfanne 15 befindet sich zur Abstützung und weiteren Reibungsverringerung eine Vielzahl kleinster Kügelchen 16, etwa mit einem Durchmesser von 1 mm. Die Lagerpfanne 15 kann bspw. aus gesintertem Material hergestellt sein. Um die "kleine" Kugel 6 in dieser Position zu halten, ist ein - aus Kunststoff gespritzter - Dichtring 17, der eine Dichtlippe 18 aufweist, nach Einsetzen der Kugel 6 auf die Umbördelung 11 der Fassung 7 aufgeklebt. Er weist - um Staubpartikel abzustreifen - eine Dichtlippe 18 auf. Die gesamte Fassung 7, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, wird dann in die Ausnehmung 9 eingesetzt und wird dort entweder durch Klebstoff oder nur durch Reibung gehalten oder in das Rollgehäuse 3 eingegossen oder eingespritzt.

Damit die Kugel 1 aus dem Rollgehäuse 3 nicht herausfällt, ist die Ausnehmung 2 unten mit einer Abdeckplatte 19 abgedeckt, die eine Öffnung 20 aufweist, durch die der untere Teil der Kugel 1 nach unten herausragt. Die Abdeckplatte 19 ist im Rollgehäuse 3 mittels Schrauben (nicht gezeigt) befestigt, die in die Gewindeeinsätze 21 eingeschraubt sind.

Fig. 3 zeigt die Einwirkung einer durch ein Spurrad 25 gebildeten Rollenkvorrichtung auf die Kugel 1. Das Spurrad 25 ragt von oben durch die Ausnehmung 4 bis zur Anlage an die Kugel 1 in das Rollgehäuse 3 hinein. Das Spurrad 25 ist entlang seines Umfanges mit einem Reibbelag 26 versehen. Das Spurrad 25 ist ferner auf einer Welle 27 drehbar gelagert, die in einer Gabel 28 aufgenommen ist. Die Gabel 28 ist um die Welle 29 schwenkbar. Mit der Gabel 28 ist ein Winkelstück 30 fest verbunden. Die Welle 29 ist in zwei Lagerböcken 32 gelagert, die mit der Platte 33 verbunden sind. Die Platte 33 bildet den Boden eines Wagens. An der Platte 33 ist das Rollelement befestigt (z. B. verschweißt). Auf der Platte 33 ist ferner ein Winkelstück 34 fest angeordnet, an dem das Endstück 37 der äußeren Hülle 35 eines Bowdenzugs 36 aufgenommen ist. Die Seele 38 des Bowdenzugs 36 ist mit dem Winkelstück 30 verbunden. Wird nun der Bowdenzug betätigt, d. h. die Seele 38 - in Fig. 2 - nach rechts gezogen, wobei die äußere Hülle 35 am Winkelstück 34 festgehalten wird, so schwenkt das Spurrad 25 nach oben. Die Kugel 1 ist dann im Rollgehäuse 3 in beliebigen Drehrichtungen drehbar. Befindet sich jedoch das Spurrad 25 in der gezeigten Stellung und wird es in dieser durch die Torsionsfeder 31 (siehe Fig. 4) an die Kugel 1 gedrückt, so kann sich die Kugel 1 nur in einer ganz bestimmten Richtung drehen, nämlich in der Drehrichtung, in der das Spurrad 25 frei mitdrehen kann. In jeder anderen Drehrichtung wird die Kugel 1 durch Reibung am Spurrad 25, das sich nicht mitdrehen kann, blockiert. Torsionsfedern 31 sitzen zwischen den Lagerböcken 32 und der Gabel 28 und sind mit je einem Ende an einem Lagerbock und einer Seite der Gabel 28 befestigt.

Ordnet man an zwei Ecken des Bodens eines Fahrzeugs - gebildet durch Platte 33 - Rollenkvorrichtungen mit Rollelementen nach Fig. 3 an, so kann man damit eine Lenkeinrichtung herstellen. Das ist in Fig. 4 dargestellt. Die 2. Rollenkvorrichtung weist das Spurrad 25′ auf und wirkt auf Kugel 1′ des 2. Rollelementes ein. Wichtig ist, daß die Drehbarkeit der beiden Spurräder 25, 25′ in verschiedenen Richtungen gegeben ist. Sie sind also nicht parallel angeordnet. Ist z. B. in Fig. 4 das Spurrad 25 aufgesetzt und angedrückt, das Spurrad 25′ jedoch abgehoben, so kann sich die Kugel 1 nur in Richtung des Pfeiles L drehen, die Kugel 1′ jedoch in allen Richtungen. Der Wagen wird dann in die Richtung L gelenkt. Ist das Spurrad 25 abgehoben, das Spurrad 25′ jedoch auf die Kugel 1′ aufgesetzt, so wird der Wagen in Richtung des Pfeiles R gelenkt.

Man kann ein Rollelement der beschriebenen Art auch umgekehrt einbauen, d. h. um 180° verdreht gegenüber der Einbaulage nach Fig. 1 und 3. Dann kann man damit Kugeltische aufbauen, d. h. Tische, deren Auflagefläche durch eine Vielzahl nebeneinanderliegender Kugeln 1 definiert wird. Man kann dann vorsehen, daß von unten durch die Öffnungen 4 hindurch die Kugeln 1 durch geeignete Antriebseinrichtungen angetrieben werden.

Claims (7)

1. Rollelement für einen Wagen, bei dem eine Kugel (1) in einem Rollgehäuse (3) drehbar aufgenommen ist und über eine Abdeckplatte (19) des Rollgehäuses durch eine Öffnung (20) der Abdeckplatte hindurch vorsteht, wobei der von der Öffnung entfernte Kugelbereich durch mehrere kleine Kugeln (5, 6) abgestützt ist, die jeweils in einer Fassung (7, 8) ortsfest, jedoch drehbar, gelagert sind, wobei außerdem das Rollgehäuse (3) im Bereich der Fassungen (7, 8) eine zentrische Öffnung (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Öffnung (4) des Rollgehäuses (3) hindurch eine Rollenlenkvorrichtung oder eine Antriebsvorrichtung auf die Kugel (1) einwirkt, wobei die Rollenlenk- oder Antriebsvorrichtung durch ein mittels Federkraft (39) an die Kugel (1) andrückbares, gegen die Federkraft abhebbares Spurrad (25, 25′) gebildet ist.

2. Rollelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spurrad (25, 25′) an seinem Umfang mit einem Reibbelag (26) versehen ist.

3. Rollelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spurrad (25, 25′) an einer schwenkbar gelagerten Gabel (28) gehalten und mittels eines Bowdenzugs (36) anhebbar ist.

4. Rollenelement nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung (7, 8) in eine Ausnehmung (9, 10) des Rollgehäuses (3) eingesetzt ist.

5. Rollelement nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fassung (7, 8) der kleinen Kugel (5, 6) durch eine selbstsichernde Mutter mit durch eine Umbördelung (11) gehaltener Kunststoffscheibe (12) gebildet ist, deren Gewinde (13) zur Bildung einer Aufnahme für eine Lagerpfanne (15) entfernt ist, wobei insbesondere in der Lagerpfanne (15) eine Vielzahl kleinster Kugeln (16) gelagert ist.

6. Rollelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Umbördelung (13) der Fassung (7, 8) ein die kleine Kugel (5, 6) haltender Dichtring (17) aufgeklebt ist.

7. Lenkeinrichtung für einen mit zwei Rollelementen gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestatteten Wagen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ecken des durch eine Platte (33) gebildeten Fahrzeugbodens je ein Rollelement zugeordnet ist und die beiden Spurräder (25, 25′) der beiden Rollelemente in zwei winklig zueinander angeordneten Ebenen angeordnet sind.