DE4440945C2 - Mittel zur mechanischen Fortbewegung auf Rädern - das Laufrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufrad, dem die Aufgabe zugrunde liegt, sich auf Rädern schneller und mit dem eigenen Körpergewicht, platzsparend und umweltfreundlich auf befestigten Straßen und Wegen fortbewegen zu können. Der bekannte Stand der Technik ist in folgenden Patentschriften dokumentiert:

• 1. DE-PS 3 13 449
• 2. DE-PS 3 60 757
• 3. DE-PS 1 77 028
• 4. DE 26 59 294 A1
• 5. DE-PS 1 30 806
• 6. DE-PS 7 09 311
• 7. DE-PS 4 13 060
• 8. DE-PS 4 88 742
• 9. DE 43 01 101 A1
• 10. US 1017162
• 11. DE-PS 3 74 825.

Alle Patentschriften zeigen Laufräder mit einem oder mehreren Rädern, die während des Fahrens ständig Kontakt mit der Fahrbahn haben. Von der konstruktiven Anordnung her sind die Räder immer in Fahrtrichtungsebene wirksam, wobei der Fußschwerpunkt entweder mittig zur Rad- oder Räderebene bzw. außermittig angeordnet ist.

In der DE 43 01 101 A1 ist ein Laufrad beschrieben, welches an der Außenseite des Beins ein Rad als Antriebsrad besitzt. Dadurch ist eine permanente seitliche Schienbeinbelastung vorhanden. Zwischen den beiden Beinen an dem oberen Ende der Schienbeinstütze ist eine Diagonal­ verspannung (Seil) vorgesehen, deren Aufgabe es ist, daß bei gestrafftem Seil eine Entlastung des Beins von dynamischen Kräften erreicht wird. Allerdings ist bei dieser Lösung nachteilig, daß das Seil gar nicht so oft gestrafft wird, wenn man auf ebener Strecke oder bergauf fährt. Weitere nachteilige Aspekte beim Stand der Technik sind folgende:
Allgemein muß man feststellen, daß alle Laufräder, die einen Antrieb haben, zu groß bauen. Ist der Kraftangriffspunkt asymmetrisch wie zum Beispiel bei DE-PS 3 74 825, so ist eine seitliche Kraft auf das Kniegelenk am Bein vorhanden. Die US 1017162 zeigt eine wenig dämpfungseffiziente Lösung und die vielen Auf- und Ansteckvarianten von Rädern deuten auf Bedenken hin, daß der Fuß während des Fahrens nach vorn wegkippen könnte; denn der Halt am Bein kurz über dem Fußgelenk ist nicht ausreichend.

Bei allen Laufrädern, wo der Fuß asymmetrisch, wie zum Beispiel bei DE-PS 3 74 825 oder DE-PS 7 09 311 steht, ist keine Sicherheitsvorrichtung gegen das Verdrehen vorhanden. Laufräder mit Stützrädern haben nach dem Stand der Technik feste Achsenabstände zueinander und sind mitunter starre Gebilde wie zum Beispiel bei der DE 26 59 294 A1. Dadurch wird allgemein die Elastizität des Gestells und damit die Qualität des Laufradfahrens ungünstig beeinflußt.

Ziel der Erfindung ist es, daß eine elastische Gestellkonstruktion gefunden wird, wobei ein Abkippen des Fußgelenkes nach vorn nicht stattfinden darf. Die DE-PS 7 09 311 und DE-PS 3 74 825 zeigen Riemenbefestigungen am Knie- bzw. Wadenbein, wo der Blutkreislauf im Bein gestört werden kann. Eine lockere Umschlingung am Bein zu finden, ist eine weitere Zielstellung der Erfindung.

Das erfindungsgemäße Laufrad entsprechend Anspruch 1 löst diese Nachteile, weil dieses technische Konzept klein baut und der asymmetrische Effekt (also die seitliche Belastung des Beines) nur kurzzeitig auftritt.

Das neuartige Laufrad ist kein Rollschuh, kein Fahrrad und kein Roller, weil es je nach Fahrsituation und bezogen auf beide Beine beim normalen Fahren mit zwei, drei oder vier Rädern Kontakt mit der Fahrbahn hat. Nutzt der Laufradfahrer gerade den Arbeitshub, dann hat er nur mit dem großen Rad Kontakt mit der Fahrbahn, was zwangsläufig eine seitliche Kraftkomponente über die Schienbeinstütze auf das Bein zur Folge hat, und zwar bis das kleine Stützrad nach Ende des Arbeitshubes wieder zum Tragen auf der Fahrbahn kommt. Von dem normalen natürlichen Laufen wird das Abheben vom Boden sowie das wechselseitige Verlagern des Gewichtes nach links oder rechts genutzt, um zu beschleunigen bzw. zu fahren. Ein Freilauf verhindert im Stillstand bzw. in der Anfahrphase ein Zurückrollen und bewirkt andererseits das Weiterfahren nach dem einge­ brachten Energieimpuls oder beim Abwärtsfahren die Abtriebsenergie ausnutzend. Weiterhin bewirkt der Freilauf die Addition der Energieimpulse aus Umfangskraft am großen Rad (ähnlich Fahrradfahren) und Abstoßen mittels des großen Laufrades auf der Fahrbahn (ähnlich dem Rollerfahren), aber nur während des Arbeitshubes. Das Fahren kann in drei Stellungen geschehen. Entweder rechtes oder linkes Bein vorn; dann ist jeweils das andere Bein hinten; oder es sind bei Kurvenfahrt beide Beine auf gleicher Höhe. In jedem Fall sind beide Füße beim Geradeausfahren parallel zu führen und das bremsende Bein ist immer das hintere. Der seitliche Abstand zwischen Schuh und Mitte Rad ist besonders minimiert worden, was sich günstig auf eine geringere Schienbeinbelastung auswirkt. Weiterhin ist ein Kreissegment am Gestell befestigt, welches bei größeren Unebenheiten auf der Fahrbahn ein Verdrehen der Fußgelenke bzw. des Beines verhindert. Die Hubbewegung, die beim Fahren "nur rechts", "nur links" oder wechselseitig mit den Beinen ausgeführt wird, kann auch je nach Geschick des Fahrers zum Abstoßen in Fahrtrichtung verwendet werden, wobei Anschläge den Hub begrenzen. Die Fahrt kann dadurch abgebremst werden, daß das Bein mit dem ausgeführten Arbeitshub und dem Körperschwerpunkt nach hinten verlagert wird, wobei das hintere Bein durch Abkippen des Fußes nach hinten den Bremsvorgang auslöst. Der Fuß ist mittels eines geeigneten Schnellverschlusses auf der Plattform des Gestells am Laufrad befestigt.

Durch die Erfindung werden insbesondere folgende Vorteile erreicht: Bei guten Fahrbahnverhältnissen kann sich der Benutzer schneller und mit geringerem Energieaufwand als beim Laufen fortbewegen. Außerdem ist der Platzbedarf wesentlich geringer als beim Roller- bzw. Fahrradfahren. Der breite und elastische Ring des großen Rades verbessert die Einsatz­ möglichkeiten bei schlechten Fahrbahnverhältnissen. Für gesunde und bewegungsfreudige Menschen ist dieses neue Gerät ein praktisches und umweltfreundliches Mittel für Straße und Sport. Die Benutzung ist erst ab einer mittleren Schuhgröße möglich, weil die Bodenfreiheit ein bestimmtes Maß hat und die Radmitte ungefähr Fußgelenkmitte aus Gründen der Statik, Dynamik und Sicherheit sein sollte. Andernfalls sind besondere Ansprüche an die Fahrbahn und den Laufraddurchmesser zu stellen.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine schematische Draufsicht des Laufrades in Arbeitsstellung,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Laufrades in Arbeitsstellung (ohne Bremse),

Fig. 3 eine schematische Gesamtansicht des Laufrades.

Der Fahrer steht mit jedem seiner Beine (11) auf den Gestellen (1) in Rechts- und Linksausführung, die über je ein Getriebe (43) mit den großen Rädern (12) so verbunden sind, daß der Fahrer durch das einseitige Anheben und Verlagern seines Körpergewichtes auf das rechte bzw. linke Bein (11) Energiestöße in die gewünschte Fahrtrichtung ausüben kann. Durch die Schienbeinstütze (38), befestigt an der Lasche (29) des Gestells (1), werden die seitlichen Kräfte aufgenommen, die durch die asymmetrische Belastung des großen Rades (12) während des Arbeitshubes entstehen. Das kleine Stützrad (7) des Gestells (1) ist in der Ebene angeordnet - Mitte Rad (12) senkrecht zur Fahrtrichtung. Es entlastet das Bein (11) von den seitlichen Kräften, wenn die Fahrbahnberührung da bzw. die obere Endlage (44) des Arbeitspedals (20) mit Drehpunkt (46) erreicht ist.

Das Anheben des Beines (11), das über den Halter (3) mit dem Gestell (1) sowie dem Stützrad (7) fest verbunden ist, bewirkt, daß das erste Ende (26) des Arbeitspedals (20) in seine untere Endlage (45) kommt, weil das Rad (12) durch das Eigengewicht und den Freilauf (17) auf der Fahrbahn bleibt. Das Getriebe (43) besteht aus zwei Zahnradsegmenten (16, 18), die im Eingriff stehen. Das Zahnsegment (18) ist über die Platte (48), den Kegelstift (21) und den Bolzen (2) mit dem Gestell (1) verbunden. Das andere Zahnsegment (16) ist am ersten Ende (26) des Arbeitspedals (20) im Drehpunkt (46) am Radius R auf der Welle (53) drehbar gelagert. Das zweite Ende (27) des Arbeitspedals (20) wird im Drehpunkt (47) des Gestells (1) gelagert.

Da der Drehpunkt (47) des Gestells (1) fest mit dem Schuh (11) verbunden ist, macht der Drehpunkt (47) die senkrechte Hubbewegung mit. Dadurch erhält das Arbeitspedal (20) einen Bewegungskreissektor mit dem Radius R zwischen den Endlagen (44, 45). Wenn man den Drehpunkt (47) des Gestells (1) als feststehend betrachtet, was er nicht ist, macht der Drehpunkt (46) eine Auf- und Abwärtsbewegung auf einem Kreisbogen R beim Arbeits- und Leerhub. Die Kraft, die den Drehpunkt (46) relativ nach oben oder unten bewegt, ist die Gewichtskraft des Fahrers bzw. das Eigengewicht des Rades (12).

Der Drehpunkt (46) auf dem Arbeitspedal (20) am Radius R hat beim normalen Fahren einen konstanten Abstand von der Fahrbahn. Nur wenn das Laufrad zum Treppensteigen verwendet wird, wobei durch die Schraube (24) und Mutter (25) das Arbeitspedal (20) am Gestell (1) fixiert wird, ändert sich der Abstand bis zur Fahrbahn. Bei Ausführung des Arbeitshubes (Abwärtsbewegung) wird der Drehpunkt (47) des Arbeitspedals (20) nach unten, aber dessen Drehpunkt (46) von der unteren Endlage (45) in die obere Endlage (44) auf dem Radius R bewegt. Dadurch entsteht eine Linksdrehung des Zahnsegmentes (16), die über den Freilauf (17) das Rad (12) nach links in Fahrtrichtung dreht. Der Antriebsimpuls wird beendet sobald das kleine Stützrad (7) auf die Fahrbahn aufsetzt.

Der Laufradfahrer muß lernen, den Antriebsimpuls auf den Körperschwer­ punkt zu übertragen. Andernfalls bleibt dieser Impuls eine Relativbewegung ohne Wirkung, was genauso für den Abstoßimpuls (Rollereffekt) während des Arbeitshubes in Fahrtrichtung gilt.

Bei Ausführung des Leerhubes (Aufwärtsbewegung) wird der Drehpunkt (47) des Arbeitspedals (20) nach oben, aber dessen Drehpunkt (46) von der oberen Endlage (44) in die untere Endlage (45) auf dem Radius R bewegt. Dadurch entsteht eine Rechtsdrehung des Zahnsegmentes (16), die über den Freilauf (17) keinen Einfluß auf das Fahren hat.

Das Gestell (1) nimmt an der Innenseite auf der Plattform (4) das Bein (11) auf. Ein Schnellverschluß verbindet das Bein (11) mit dem Gestell (1). Eine weitere Verbindung hat das Bein (11) am Kniegelenk oder Oberschenkel (mittels Riemen) über die Schienbeinstütze (38) und der Auflage (39) mit dem Gestell (1). Das Arbeitspedal (20) hat an seinem zweiten Ende (27) einseitig eine angeschweißte Buchse (49), mit welcher mittels Lager (23) und des Bolzens (2) die Kräfte und die Führung vom Rad (12) auf das Gestell (1) übertragen wird. Am ersten Ende (26) des Arbeitspedals (20) ist eine Buchse (50) befestigt, die mit ihrem Zentrum (Drehpunkt 46) über ein Lager (15) eine Welle (53) axial und radial führt. An der Welle (53) ist stirnseitig ein Rad (12) mit Gummiring (13) durch Schrauben (14) befestigt. Am anderen Ende der Welle (53) sitzt der Freilauf (17) und darauf in radialer Richtung das Zahnsegment (16). Die Welle (53), das Arbeitspedal (20) und das Getriebe (43) verbinden das Rad (12) mit dem Gestell (1). Der ange­ schweißte Lagerbock (5) am Gestell (1) hat eine Bohrung, in welcher ein Bolzen (6) befestigt ist, der seinerseits über ein Lager (8) das Stützrad (7) trägt.

Das Kreissegment (40) wird so unterhalb der Plattform (4) des Gestells (1) mit Schrauben (41) und Muttern (42) befestigt, daß der Radius des Kreissegmentes (40) mit dem Radius des Rades (12) in unterster Stellung fluchtet. Dadurch wird ein Verdrehen des Fußes verhindert, wenn zum Beispiel eine flache Bordsteinkante angefahren wird.

Ein Anschlag (34), der an der Platte (48) mit den Schrauben (32, 33) verstellbar befestigt ist, dient zum Ausrichten der Räder (12, 7) auf der Fahrbahn. An der Ferse des Beins (11) ist eine Bremsbacke (37) mit dem Schraubenbolzen (35), der Platte (51) und der Mutter (36) am Gestell (1) befestigt. Ebenfalls am Gestell (1) ist über dem Schraubenbolzen (52), der Mutter (30) und dem Gewindestift (31) die Schienbeinstütze (38) befestigt, wobei der Gewindestift (31) zum Ausrichten der Schienbeistütze (38) am Schienbein da ist.

Die Anbringung eines Schnellverschlusses (54) am Halter (3) des Gestells (1) am Bein (11) dient als Widerlager und Befestigung für Kräfte, die aus Unebenheiten der Fahrbahn auf das Bein wirken; demzufolge werden die Fußgelenke geschützt. Das Überfahren einer Unebenheit mit dem Stützrad (7) bewirkt automatisch ein Fallen des Rades (12) auf die Fahrbahn: damit kommt das Laufrad wieder in eine stabile Fahrsituation und die Brems­ wirkung der Bremsbacke (37) wird überbrückt.

Bezugszeichenliste

1 Gestell
2 Bolzen
3 Halter
4 Plattform
5 Lagerbock
6 Bolzen
7 Stützrad
8 Lager
11 Bein mit Schuh
12 Rad
13 Gummiring
14 Schraube
15 Lager
16 Zahnsegment
17 Freilauf
18 Zahnsegment
20 Arbeitspedal
21 Kegelstift
23 Lager
24 Schraube
25 Mutter
26 Ende, erstes (20)
27 Ende, zweites (20)
29 Lasche
30 Mutter
31 Gewindestift
32 Gewindestift
33 Zylinderschraube
34 Anschlag
35 Schraube
36 Mutter
37 Bremsbacke
38 Schienbeinstütze
39 Auflage
40 Kreissegment
41 Senkschraube
42 Mutter
43 Getriebe
44 Endlage, oben (20)
45 Endlage, unten (20)
46 Drehpunkt
47 Drehpunkt
48 Platte
49 Buchse
50 Buchse
51 Platte
52 Schraubenbolzen
53 Welle
54 Schnellverschluß

Claims (5)

1. Laufrad als Gerät zum Umsetzen einer Laufbewegung in ein Fahren auf Rädern in stehender Haltung ohne Sitzmöglichkeit,
wobei das Fahren durch die Ausnutzung der Hubbewegung und das wechselseitige oder einseitige Verlagern des Gewichts eines Fahrers ermöglicht wird,
wobei der Fahrer mit jedem seiner Beine über Schienbeinstützen abgestützt auf einem Gestell steht, das über ein Arbeitspedal und ein Getriebe mit einem an der Außenseite des Beins angeordneten großen Antriebsrad in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Fußschwerpunkt am Gestell (1) ein kleines Stützrad (7) angeordnet ist, das sich mit dem Gestell (1) auf und ab bewegt und dessen Achse in einer senkrechten Ebene durch die Mittelachse des Antriebsrades (12) liegt.

2. Laufrad nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Schien­ beinstütze (38) mit einer Auflage (39) am Bein (11) befestigt ist, die über einen Schraubenbolzen (52) das Gestell (1) trägt.

3. Laufrad nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Gestell (1) befestigtes Kreissegment (40) in unterster Stellung des Stütz­ rades (7) mit dem Rad (12) in Radius und Lage fluchtet.

4. Laufrad nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schien­ beinstütze (38) am oberen Ende mittels einer Auflage (39) sowie eines Riemens am Kniegelenk oder Oberschenkel und das untere Ende über eine Lasche (29) und den Schraubenbolzen (52) am Gestell (1) befestigt sind.

5. Laufrad nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mittels Schrauben (32, 33) einstellbarer Anschlag (34) an der Platte (48) befestigt ist, die am Bolzen (2) des Gestells (1) fixiert ist.