DE60102470T2 - Rad - Google Patents

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DE60102470T2
DE60102470T2 DE2001602470 DE60102470T DE60102470T2 DE 60102470 T2 DE60102470 T2 DE 60102470T2 DE 2001602470 DE2001602470 DE 2001602470 DE 60102470 T DE60102470 T DE 60102470T DE 60102470 T2 DE60102470 T2 DE 60102470T2
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Mitsuo Takamatsu City Sawada
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SAWADA MITSUO TAKAMATSU
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SAWADA MITSUO TAKAMATSU
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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung bezieht sich auf ein Rad. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf ein Rad, welches sich problemlos Treppen hinauf und herunter bewegen kann.
  • Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 301459/N1 (1989) offenbart ein Rad, welches im Stande ist, sich Treppen hinauf und herunter zu bewegen (im Folgenden als „Stand der Technik 1" bezeichnet).
  • 10 ist eine schematische Darstellung eines Rades 100 des Standes der Technik 1. Das Bezugszeichen 110 ist ein Wagen. Eine Achse 111 ist horizontal an einem unteren Teil des Wagens 110 befestigt. Ein Rad 100 ist drehbar an jedem Endteil der Achse 111 gelagert, um frei drehbar zu sein.
  • Das Rad 100 besitzt einen kreuzförmigen Drehkörper bzw. Rotator 104, welcher frei drehbar, drehbar an der Achse 111 gelagert ist. Der Drehkörper 104 besitzt vier Rollen 108A, 108B, 108C und 108D, wobei jede Rolle an einer der vier Spitzen des Drehkörpers 104 drehbar gelagert ist, um frei drehbar zu sein.
  • Demgemäß drehen sich die Rollen 108A bis 108D um die Achse 111, wenn sich der Drehkörper 104 des Rades 100 auf der Achse 111 dreht.
  • Bezugnehmend auf 10 wird die Bewegung des Rades 100, und zwar die Treppen hinauflaufend, als nächstes beschrieben.
  • Der Buchstabe „A" bezeichnet den Setzstufe bzw. Stufenfrontfläche der ersten Stufe einer Treppe; „B" den Auftritt bzw. die Trittfläche; „C" die obere Ecke bzw. Kante.
  • Wie in 10(I) gezeigt, rollen die Rollen 108A und 108B auf einer Straßenoberfläche, wenn sich der Wagen 110 auf der Oberfläche einer Straße bewegt, und die Rollen 108D und 108C sind über den Rollen 108A bzw. 108B positioniert.
  • Wie in 10(I) gezeigt, kommt die vordere, untere Rolle 108B in Kontakt mit der Setzstufe „A" der ersten Stufe, wenn der Wagen 110 eine Treppe erreicht.
  • Wie in 10(II) gezeigt, dreht sich, wenn der Wagen 110 nach oben vorwärts gezogen wird, das Rad 100 vorwärts um die Rolle 108B, welche gegen die Setzstufe „A" der ersten Treppe gedrückt bleibt, da das Drehstück 104 auf der Achse 111 drehbar ist. Demgemäß bewegt sich die vordere, obere Rolle 108C auf die Trittfläche „B" der ersten Stufe über die obere Kante „C" hinaus.
  • Wie in 10(III) gezeigt, rollt die Rolle 108C vorwärts auf der Trittfläche „B", wenn der Wagen 110 weiter vorwärts nach oben gezogen wird, und die Rolle 108B rollt auf der Setzstufe „A" nach oben.
  • Auf diese Weise kann der Drehkörper 104 auf der Achse 111 gedreht und vorwärts nach oben gezogen werden, und somit können das Rad 100 und der Wagen 110 vorwärts nach oben gezogen werden.
  • Wie in 10(IV) gezeigt, läuft die Rolle 108B über die obere Kante „C" hinaus, und gelangt auf die Trittfläche „B", wenn der Wagen 110 weiter vorwärts nach oben gezogen wird. Auf diese Weise gelangen das ganze Rad 100 und somit der Wagen 110 auf die Trittfläche „B" der ersten Stufe.
  • Wie oben beschrieben, kann das Rad 100 des Standes der Technik 1 eine Treppe herauf laufen, indem es den Drehkörper 104 auf der Achse 111 dreht und die vordere, untere Rolle und die vordere, obere Rolle auf der Setzstufe „A" bzw. der Trittfläche „B" jeder Stufe rollt.
  • Die japanische ungeprüfte Gebrauchsmusterveröffentlichung No. 191669/S57 (1982) offenbart ein weiteres Rad, welches im Stande ist, Treppen hinauf und herunter zu laufen (im Folgenden als „Stand der Technik 2" bezeichnet).
  • 11 ist eine schematische Darstellung eines Rades 120 des Standes der Technik 2. Das Rad 120 weist einen rechteckigen Drehteller bzw. eine rechteckige Drehplatte 124 und vier Rollen 128A, 128B, 128C und 128D auf, welche durch Bügel an den vier Ecken der Drehplatte 124 getragen werden. Jede der vier Seiten 125 der Drehplatte 124 ist in einer bogenähnlichen Form konkav.
  • Auf gleiche Art wie das Rad 100 des Standes der Technik 1, gelangt das Rad 120 auf eine Stufe durch Setzen der vorderen, oberen Rolle 128C auf die Trittfläche „B" der Stufe und durch Vorwärtsrollen derselben auf der Trittfläche „B" und durch gleichzeitiges Rollen der vorderen, unteren Rolle 128B die Setzstufe „A" der Stufe herauf. Obwohl sich die Drehplatte 124 von dem Drehkörper 104 des Rades 100 in der Form unterscheidet, ist das Prinzip des Rades 120 und das des Rades 100 das Gleiche.
  • Die Räder 100 und 120 des Standes der Technik 1 und 2 haben die folgenden Mängel (1) bis (4):
    • (1) Wenn sich der Drehkörper 104 im Fall des Rades 100 des Standes der Technik 1, um die Rolle 108B dreht, kommt die Rolle 108C mit einer relativ hohen Geschwindigkeit in Kontakt mit der Trittfläche „B", wie in 10(I) und 10(II) gezeigt. Wenn die Rolle 108C gegen die Trittfläche „B" stößt, verursacht sie demgemäß einen großen Schlag bzw. Stoß. Auf diese Weise ist der Wagen 110 großen Stößen und Vibration ausgesetzt, wenn er die Treppe heraufgezogen wird. Die Güter in dem Wagen 110 können beschädigt werden. Zusätzlich sind die Hände, die den Wagen 110 ziehen, unerfreulicher Vibration des Wagens 110 ausgesetzt.
    • (2) Das Rad 100 des Standes der Technik 1 kann nicht ohne die Setzstufen „A" eine Treppe heraufgezogen werden, da es nicht um die Rolle 108B herum gedreht werden kann, um die Rolle 108C auf die Trittfläche „B" zu setzen. Selbst wenn die Rolle 108C auf die Trittfläche „B" gesetzt werden kann, kann die Rolle 108B nicht auf die Trittfläche „B" zu heraufgehen, da es für die Rolle 108B keine Setzstufe „A" gibt, um darauf zu rollen.
    • (3) Da im Fall des Rades 120 des Standes der Technik 2 jede der vier Seiten seiner Drehplatte 124 in einer bogenähnlichen Form konkav ist, kann die Rolle 128B durch Anlehnen der Seite 125 an die obere Kante „C" einer Stufe und Vorwärtsdrehen der Drehplatte 124 um die obere Kante „C" angehoben werden, selbst wenn die Treppe keine Setzstufe „A" besitzt, wie in 11(II) gezeigt. Um die Rolle 128B auf die Trittfläche „B" heraufzuziehen, muss das Rad 120 jedoch durch Gleiten der Seite 125 auf der oberen Kante „C" bewegt werden. Da die Seite 125 keine Führungsfunktion hat, tritt großer Widerstand zwischen dem Rad 120 und der Treppe auf. Demgemäß erfordert es, obwohl das Rad 120 den Treppenaufgang ohne Setzstufe „A" heraufgezogen werden kann, große Kraft, um den Wagen die Treppe heraufzuziehen.
    • (4) Falls das Rad 120 des Standes der Technik 2 eine Treppe mit Setzstufen „A" heraufgezogen wird, lässt man eine Seite 125 auf der oberen Kante „C" jeder Stufe gleiten und die vordere, untere Rolle 128B kommt in Kontakt mit der oberen Kante „C" dieser Stufe. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Mitte der vorderen, unteren Rolle 128B niedriger als die Trittfläche „B" dieser Stufe ist, bewegt sich die vordere, untere Rolle 128B fast horizontal in die Setzstufe „A" dieser Stufe und ihre horizontale Bewegung hört auf. Wenn sich die vordere, untere Rolle 128B in die Setzstufe „A" dieser Stufe bewegt, verursacht sie demgemäß einen großen Stoß. Die Güter in dem Wagen können durch den Stoß und die Vibration beschädigt werden. Zusätzlich sind die Hände, die den Wagen ziehen, der Vibration des Wagens ausgesetzt.
  • Außerdem wird die horizontale Komponente der Zugkraft verschwendet und nur verwendet, um die vordere, untere Rolle 128B gegen die Setzstufe „A" zu stoßen. Nur die vertikale Aufwärtskomponente der Zugkraft wird genutzt, um die Mitte der vorderen, unteren Rolle 128B über die Trittfläche „B" dieser Stufe anzuheben. Daher bedarf es großer Kraft, den Wagen die Treppe heraufzuziehen.
  • Gemäß dem obigen ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Rad vorzusehen, welches es uns ermöglicht, einen mit zwei Einheiten des Rades ausgestatteten, beweglichen Körper, leicht eine Treppe herauftragen zu können, selbst ohne Setzstufen, und zwar mit geringer Zugkraft, die geringe Stöße und Vibration verursacht.
  • US 3,920,255A offenbart eine Lasttrageeinrichtung zum Transportieren von Lasten über schroffes Terrain. Die Lasttrageeinrichtung weist eine Kombination aus Rad und Achse auf. Eines der in diesem Patent offenbarten Ausführungsbeispiele sieht drei Räder, die an einer Hauptachse befestigt sind, vor. Ein Steg mit drei Schenkelgliedern und einer zentralen Lageröffnung wird vorgesehen zur Drehung um die Hauptachse der Lasttrageeinrichtung. Das Stegglied verbindet benachbarte Räder durch einen bogenförmigen Abschnitt, vorzugsweise mit Stoßdämpfermitteln konstruiert aus Hartgummi, Kunststoff oder Ähnlichem, um etwas Stoß zu absorbieren, wenn der bogenförmige Teil des Steges ein Hindernis trifft, wie etwa einen Teppich.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kombination aus Rad und Achse vorgesehen, wie sie in Anspruch 1 dargelegt ist. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Rad vorgesehen, welches Folgendes aufweist: (i) eine Achse, die an einem beweglichen Körper befestigt ist; (ii) einen Drehkörper, der drehbar an der Achse gelagert ist, um frei drehbar zu sein, und der mindestens drei Scheitelpunkte besitzt, die drehsymmetrisch um die Achse herum angeordnet sind; und (iii) Rollen, wobei jede Rolle an einem der Scheitelpunkte des Drehkörpers angebracht ist, um frei drehbar zu sein. Jede Seite zwischen den Scheitelpunkten des Drehkörpers ist mit einer Führungsoberfläche versehen, die einen geringen Reibungswiderstand besitz und gleitbar ist, wobei (iv) der Schnittpunkt jeder Führungsoberfläche sowie der Umfang einer der beiden Rollen, die die Führungsoberfläche definieren, außerhalb der geraden Linie positioniert ist, die sich vom Mittelpunkt der Rolle erstreckt, um eine Tangente zu bilden am Umfang der anderen Rolle an der Außenseite des Rades.
  • Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das Rad des ersten Ausführungsbeispiels vorgesehen, wobei jede Führungsoberfläche in einer bogenähnlichen Form konkav ist.
  • Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird das Rad des ersten oder zweiten Aspekts vorgesehen, wobei der Winkel zwischen jedem Endteil jeder Führungsoberfläche und der geraden Linie, und zwar am Schnittpunkt des Endteils der Führungsoberfläche und des Umfangs der dem Endteil zugeordneten Rolle, die eine Tangente am Umfang der Rolle bildet, klein ist.
  • Die Vorteile, die durch den ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung geboten werden, sind die Folgenden. Während der bewegliche Körper, ausgestattet mit zwei Radeinheiten der Erfindung, auf der Oberfläche einer Straße bewegt wird, rollen zwei Rollen eines jeden Rades auf der Straßenoberfläche. Demgemäß kann der bewegliche Körper glatt auf der Straßenoberfläche bewegt werden. Der Drehkörper des Rades kann, wenn er zu einer Treppe kommt, auf der oberen Kante dieser Stufe gleiten und heraufbewegt werden, indem die nach vorne gerichtete Führungsoberfläche des Drehkörpers jeden Rades in Kontakt mit der oberen Kante jeder Stufe gebracht und der bewegliche Körpers vorwärts nach oben gezogen wird, da diese Führungsoberfläche gleitbar ist und einen geringen Reibungswiderstand besitzt. Daher kann, selbst wenn die Treppe von einer setzstufenfreien Bauart ist, durch In-Kontakt-Bringen der nach vorne gerichteten Führungsoberfläche des Drehkörpers von jedem Rad mit der oberen Kante jeder Stufe, der bewegliche Körper mit relativ geringer Kraft die Treppe hinaufgezogen werden. Ferner dreht sich, jedes Mal wenn der bewegliche Körper eine Stufe steigt, der Drehkörper jedes Rades um den zentralen Winkel zwischen den Rollen, um seine nächste Führungsoberfläche vorwärts zu richten, so dass diese in Kontakt mit der oberen Kan te der nächsten Stufe gebracht werden kann. Auf diese Weise kann der bewegliche Körper sukzessive Stufe um Stufe die Treppe hinaufgezogen werden.
  • Die Vorteile, die durch den zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung geboten werden, sind die Folgenden. Da jede Führungsoberfläche jedes Rades in einer bogenähnlichen Form konkav ist, ist der Winkel zwischen der Tangente zu dem Punkt dieser Führungsoberfläche, wo sie in Kontakt mit der oberen Kante einer Stufe ist, und der Trittfläche dieser Stufe, klein. Daher ist die Komponente der Zugkraft, die den Drehkörper vorwärts nach oben zieht, groß. Demgemäß kann der bewegliche Körper die Treppe mit relativ geringer Zugkraft hinaufgetragen werden. Zusätzlich wird, da der Drehkörper jedes Rades sich über die obere Kante jeder Stufe dreht, der Abstand zwischen der vorderen, oberen Rolle des Rades und der oberen Kante der Stufe klein und folglich wird die Drehgeschwindigkeit der vorderen, oberen Rolle dieses Rades klein. Demgemäß kann der Stoß, der durch das Aufsetzen der vorderen, oberen Rolle jedes Rades auf die Trittfläche jeder Stufe verursacht wird, verringert werden. Ferner kann, da der Kontaktpunkt zwischen der oberen Kante jeder Stufe und einer Führungsoberfläche des Drehkörpers jedes Rades sich auf dieser Führungsoberfläche zurück bewegt, während besagter Drehkörper sich kontinuierlich über die obere Kante der Stufe dreht, die vordere, obere Rolle des Drehkörpers auf die Trittfläche der Stufe gesetzt werden, ohne einen großen Stoß zu verursachen. Auf diese Weise kann der bewegliche Körper die Treppe Stufe um Stufe glatt und sukzessive heraufgezogen werden, wobei relativ geringe Stöße und Vibration verursacht werden.
  • Die Vorteile, die durch den dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung geboten werden, sind die Folgenden. Während die vordere, obere Rolle jedes Rades vorwärts auf die Trittfläche der nächsten Stufe heraufgezogen wird und indem sie auf der Trittfläche vorwärts rollt, wird die vordere, untere Rolle des Rades heraufgezogen und der Schnittpunkt der Führungsoberfläche zwischen den vorderen, oberen und unteren Rollen und dem Umfang der vorderen, unteren Rolle wird zur oberen Kante der nächsten Stufe gezogen. Wenn der Schnittpunkt des Rades in Kontakt mit der oberen Kante der nächsten Stufe kommt, ist die Mitte der vorderen, unteren Rolle des Rades höher positioniert als die obere Kante der nächsten Stufe.
  • Die auf den beweglichen Körper angelegte horizontale Komponente der Zugkraftbewirkt demgemäß, dass die vordere untere Rolle des Rades aufwärts und um die obere Kante der nächsten Stufe gedreht wird. Verglichen mit der Kraft die andernfalls notwendig wäre, um die vordere, untere Rolle jedes Rades auf die nächste Stufe heraufzuziehen, kann sie auf diese Weise mit weniger Kraft heraufgezogen werden. Außerdem kann, da sich die vordere, untere Rolle jedes Rades vorwärts dreht, wenn sie mit der oberen Kante der nächsten Stufe in Kontakt kommt, der Stoß verringert werden. Zusätzlich verbindet sich jede Führungsoberfläche jedes Rades glatt mit den Umfängen der Rolle, die die Führungsoberfläche definieren. Folglich können der Stoß und die Vibration, die durch die vordere, untere Rolle verursacht werden , und zwar beim In-Kontakt-Kommen mit der oberen Kante der nächsten Stufe, verringert werden und die vordere, untere Rolle kann glatt von der Setzstufe zur Trittfläche der nächsten Stufe bewegt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher klar, wobei 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Rads 10 der vorliegenden Erfindung im Betrieb ist;
  • 2 eine Seitenansicht des Rads 10 der 1 ist;
  • 3(I) eine Frontansicht des Rads 10 der 1 ist und
  • 3(II) eine Schnittansicht entlang der Pfeillinie II–II der 3(I) ist;
  • 4 und 5 Darstellungen sind, um die Bewegung des Rads 10 der 1 beim Heraufgehen einer Treppe zu zeigen;
  • 6 eine vergrößerte Ansicht des Rads 10 der 5(IV) ist;
  • 7 aus Darstellungen besteht, um die Bewegung des Rads 10 der 1 beim Heraufgehen einer Treppe ohne Setzstufen zu zeigen;
  • 8 die Führungsoberfläche 12s des Rads 10 der 1 in einer anderen Form zeigt;
  • 9 die Führungsoberfläche 12s des Rads 10 der 9 in noch einer weiteren Form zeigt;
  • 10 aus Darstellungen des Rads 100 des Standes der Technik 1 besteht; und
  • 11 aus Darstellungen des Rads 120 des Standes der Technik 2 besteht.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Bezugnehmend auf die Zeichnungen wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • In 1 zeigt das Bezugszeichen 1 einen beweglichen Körper an. Der bewegliche Körper 1 ist ausgestattet mit einem Paar von Rädern 10. Verschiedene Artikel wie z.B. Koffer, Kinderwägen, Wägen, einschließlich der Wägen für alte Leute, Roboter, Kindertaschen usw. können mit Rädern 10 ausgestattet sein.
  • Der bewegliche Körper 1 ist nicht auf die obigen Artikel beschränkt.
  • Wie in den 1 und 2 gezeigt, weist das Rad 10 Folgendes auf: eine Achse 11, einen Drehkörper 12 und Rollen 13A, 13B, 13C und 13D.
  • Die Achse wird zuerst beschrieben.
  • Die Achse ist ein stangenähnliches Achsenglied und ist an einem geeigneten Teil, zum Beispiel einem Bodenteil, des beweglichen Körpers 1 befestigt. Ein Paar von Drehkörpern 12 ist an den beiden Enden der Achse 11 drehbar gelagert, um frei drehbar zu sein.
  • Alternativ kann die Achse 11 frei drehbar in dem beweglichen Körper 1 drehbar gelagert sein und das Paar von Drehkörpern 12 kann an der Achse 11 befestigt sein.
  • Weiterhin alternativ kann ein Paar von rechten und linken Achsen an den rechten und linken Seiten des Bodenteils des beweglichen Körpers 1 befestigt sein.
  • Jetzt wird der Drehkörper 12 beschrieben.
  • Der Drehkörper 12 ist ein plattenähnliches Glied aus z.B. Kunststoff oder Nylon.
  • Irgendwelche anderen Materialien können für den Drehkörper 12 genutzt werden, solange sie glatt auf den oberen Kanten „C" der Stufen gleiten und ein geringes Geräusch machen, wenn sie mit ihnen in Kontakt kommen.
  • Der Drehkörper 12 besitzt vier Scheitelpunkte, wie in Richtung der Achse 12 zu sehen ist. Die vier Scheitelpunkte sind 90° von einander und in gleicher Entfernung von der Achse 11 angeordnet.
  • Der Drehkörper 12 kann drei oder mehr Scheitelpunkte, inklusive vier, besitzen, welche drehsymmetrisch angeordnet sind, d.h. mit gleichen Winkelintervallen um den Drehkörper 12 und in gleicher Entfernung von der Achse 11.
  • Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist jede der vier Seiten zwischen den Scheitelpunkten in einer bogenähnlichen Form konkav, um eine „Führungsoberfläche" 12s zu erstellen, welche in den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung erwähnt ist. Jede Führungsoberfläche 12s ist ebenmäßig und glatt. Zusätzlich zu der glatten Form der Führungsoberflächen 12s, ist der Drehkörper 12 selbst aus einem der oben genannten Materialien hergestellt. Daher ist der Reibungswiderstand zwischen der Führungsoberfläche 12s und der oberen Kante „C" einer Stufe klein, während erstere über letztere gleitet, wie später im Detail beschrieben.
  • Die Form der Führungsoberfläche 12s kann andere Formen besitzen.
  • 8 zeigt eine Führungsoberfläche 12s in einer anderen Form. Eine Vielzahl von Vorsprüngen 12t ist auf der Führungsoberfläche 12s geformt, wobei erstere sich entlang der Länge der letzteren erstreckt.
  • 9 zeigt die Führungsoberfläche 12s in noch einer anderen Form. Jede der vier Seiten zwischen den Scheitelpunkten des Drehkörpers 12 ist mit einem Gleiter 20 ausgestattet, welcher eine Vielzahl von Vorsprüngen 12t besitzt, welche sich entlang seiner Länge erstrecken und die an der Seite durch Schrauben befestigt sind, so dass der Gleiter 20 eine Führungsoberfläche 12s bildet.
  • Jegliche Materialien können für den Gleiter 20 verwendet werden, solange sie glatt auf der oberen Kanten „C" der Stufen gleiten und geringes Geräusch verursachen, wenn sie mit ihnen in Kontakt kommen.
  • Außerdem können die Gleiter 20 gewechselt werden, wenn sie abgenutzt sind. Demgemäß haben Räder, die mit Gleitern 20 ausgestattet sind, eine lange Nutzungsdauer.
  • Bezugnehmend auf 2 werden die Rollen 13 unten beschrieben.
  • Wie in 2 gezeigt, ist jeder Scheitelpunkt des Drehkörpers 12 mit einer Rolle 13 ausgestattet, die frei drehbar ist. Jede Rolle ist ein zylindrisches Glied aus beispielsweise Kunststoff oder Nylon. Wenn sich das Rad 10 auf einer Oberfläche einer Straße bewegt, werden die Rollen 13 verwendet.
  • Wie in Richtung der Achse 11 gesehen werden kann, liegt der Schnittpunkt 13e einer Führungsoberfläche 12s und des Umfangs von einer der beiden Rollen 13, die die Führungsoberfläche 12s definieren, außerhalb der geraden Linie F, die sich von der Mitte 13p der Rolle 13 erstreckt, um tangential an den äußeren Teil der anderen Rolle 13 zu sein bzw. zu verlaufen.
  • Wie außerdem in Richtung der Achse 11 gesehen werden kann, ist jede Führungsoberfläche 12s so geformt, dass sie in einem niedrigen Winkel, den Umfang von jeder der beiden Rollen 13, die die Führungsoberfläche 12s definieren, kreuzt. Mit anderen Worten, jedes Endteil von jeder Führungsoberfläche 12s ist ungefähr parallel zu einer geraden Linie, die an dem Schnittpunkt 13e tangential an den Umfang der Rolle 13, die dem Endteil der Führungsoberfläche 12s entspricht, ist.
  • Auf diese Weise verbindet sich jede Führungsoberfläche 12s glatt mit den Umfängen der beiden Rollen 13, die sie, wie in Richtung der Achse 11 gesehen werden kann, definieren.
  • Da das Rad 10 die obige Konfiguration besitzt, drehen sich die vier Rollen 13 um die Achse 11, während sein Drehkörper 12 um die Achse 11 dreht.
  • Jetzt werden die Wirkungsweisen und Effekte des Rads 10 beschrieben.
  • Wie in 1 gezeigt, bewegt sich der bewegliche Körper 1, der mit einem Paar von Rädern 10 an seinem Boden ausgestattet ist, (in Richtung von „a"), wenn sein Griff horizontal (in Richtung von „K") gezogen wird. Während die unteren Rollen 13A und 13B jedes Rads 10 auf der Straßenoberfläche „R" rollen, wird der Widerstand, während die Räder 10 sich auf der Straßenoberfläche „R" bewegen, reduziert. Auf diese Weise können die Räder 10 glatt auf der Straßenoberfläche „R" bewegt werden, indem eine geringe Zugkraft auf den beweglichen Körper angelegt wird. Währenddessen sind die anderen beiden Rollen 13D und 13C jedes Rads 10 oberhalb der Rollen 13A bzw. 13B positioniert.
  • 4 und 5 zeigen die Bewegung des Rads 10 beim Treppenhinaufgehen. Nur das Rad 10 ist gezeigt, der bewegliche Körper 1 ist weggelassen.
  • Wie in 4(I) gezeigt, kommt die vordere, untere Rolle 13B in Kontakt mit der Setzstufe „A" der ersten Stufe, wenn der bewegliche Körper 1 (nicht gezeigt) die Treppe erreicht.
  • Wie in 4(II) gezeigt, dreht sich, wenn der bewegliche Körper 1 (nicht gezeigt) im Zustand der 4(I) vorwärts nach oben gezogen wird, der Drehkörper 12 vorwärts über die vordere, untere Rolle 13B, da dieser frei drehbar auf der Achse 11 ist. Während sich der Drehkörper 12 über die vordere, untere Rolle 13B dreht, bleibt letztere an die Setzstufe „A" angedrückt. Demgemäß wird die Führungsober fläche 12s auf der Rolle 13B in Kontakt gebracht mit der oberen Kante „C" der ersten Stufe.
  • Wie in 4(III) gezeigt, gleitet die Führungsoberfläche 12s über die obere Kante „C" der ersten Stufe, wenn der bewegliche Körper 1 weiter vorwärts nach oben gezogen wird. Auf diese Weise kann der bewegliche Körper 1 (nicht gezeigt) gemeinsam mit dem Rad 10 vorwärts nach oben gezogen werden.
  • Der Drehkörper 12 ist aus einem Material mit geringem Reibungswiderstand hergestellt. Zusätzlich, da die Führungsoberfläche 12s in einer bogenähnlichen Form konkav ist, ist der Winkel zwischen der Tangente an den Punkt der Führungsoberfläche 12s, wo diese in Kontakt mit der oberen Kante „C" der ersten Stufe und der Trittfläche der ersten Stufe ist, klein. Daher ist die Komponente der Zugkraft, die den Drehkörper 12 vorwärts nach oben zieht, groß. Demgemäß kann der bewegliche Körper 1 durch Anlegen von relativ wenig Kraft an den beweglichen Körper 1 zum Gleiten der Führungsoberfläche 12s auf der Kante „C", heraufgezogen werden.
  • Da die Führungsoberfläche 12s des Drehkörpers 12 in einer bogenähnlichen Form konkav ist, dreht sich zusätzlich der Drehkörper 12 über die obere Kante „C", während die Führungsoberfläche 12s auf der oberen Kante „C gleitet. Da die Entfernung zwischen der oberen Kante „C" und der Rolle 13C gering ist, ist die Drehgeschwindigkeit der Rolle 13C gering.
  • Zudem, da der Drehkörper 12 sich vorwärts bewegt, bewegt sich sein Kontaktpunkt mit der oberen Kante „C" auf der Führungsoberfläche 12s zurück und der Drehkörper 12 dreht sich kontinuierlich über die obere Kante „C" vorwärts.
  • Auf diese Weise kann die Rolle 13C vorwärts bewegt werden, um sie auf die Trittfläche „B" zu setzen, wobei nur ein geringer Stoß verursacht wird.
  • Wie in 5(IV) gezeigt, rollt, wenn der bewegliche Körper 1 (nicht gezeigt) im Zustand der 4(III) weiter vorwärts nach oben gezogen wird, rollt die Rolle 13C auf der Trittfläche „B" und der Kontaktpunkt zwischen der Führungsoberfläche 12s und der oberen Kante „C" bewegt sich weiter zurück auf der Führungsoberfläche 12s bis der Schnittpunkt der Führungsoberfläche 12s und der Umfang der Rolle 13B in Kontakt mit der oberen Kante „C" kommt.
  • 6 ist eine vergrößerte Ansicht des Rads 10 der 5(IV). Wie in 6 gezeigt, ist der Schnittpunkt der Führungsoberfläche 12s und des Umfangs der Rolle 13B niedriger als die gerade Linie, welche sich von der Mitte der Rolle 13B erstreckt, um tangential zu dem Boden der Rolle 13C zu sein.
  • Daher ist der Drehmittelpunkt „CP" der Rolle 13B über der oberen Kante „C" positioniert, wenn die Rolle 13B in Kontakt mit der oberen Kante „C" kommt. Demgemäß bewirkt die horizontale Komponente der Kraft, die den beweglichen Körper 1 vorwärts nach oben zieht, dass die Rolle 13B sich aufwärts über die obere Kante „C" dreht. Auf diese Weise kann die Rolle 13B mit relativ geringer Kraft auf die Trittfläche „B" heraufgezogen werden.
  • Die Rolle 13B dreht sich vorwärts, wenn sie in Kontakt mit der oberen Kante „C" kommt. Auf der anderen Seite verbindet sich die Führungsoberfläche 12s glatt mit dem Umfang der Rolle 13B.
  • Daher wird der Stoß und Vibration verringert, wenn die Rolle 13B in Kontakt mit der oberen Kante „C" kommt und die Rolle 13B bewegt sich glatt von der Setzstufe „A" zur Trittfläche „B".
  • Wenn sich die Führungsoberfläche 12s glatt mit dem Umfang der Rolle 13B verbindet, ihr Schnittpunkt aber über der geraden Linie liegt, die sich von dem Drehmittelpunkt „CP" der Rolle 13B erstreckt, um tangential zu dem Boden der Rolle 13C zu sein, ist der Drehmittelpunkt „CP" der Rolle 13B unterhalb der Trittfläche „B" positioniert, wenn die Rolle 13B in Kontakt mit der oberen Kante „C" kommt. Auf diese Weise läuft die Rolle 13B horizontal in die Setzstufe „A" hinein, was einen großen Stoß verursacht. Außerdem kann die horizontale Komponente der Kraft, die den beweglichen Körper 1 vorwärts nach oben zieht, nicht genutzt werden, um die Rolle 13B aufwärts über die obere Kante „C" zu drehen.
  • Während das Rad 10 von der Straßenoberfläche auf die Trittfläche „B" der ersten Stufe gezogen wird, dreht sich der Drehkörper 12 um 90° oder um den Mittelwinkel zwischen den Scheitelpunkten des Drehkörpers 12.
  • Da der Drehkörper 12 mit einer Führungsoberfläche 12s auf jeder der vier Seiten vorgesehen ist, weist die Führungsoberfläche 12s zwischen den Rollen 13C und 13D auf der ersten Stufe vorwärts. Auf diese Weise weist, während das Rad 10 die Treppe herauf geht, eine der vier Führungsoberflächen 12s auf jeder Stufe vorwärts. Demgemäß wiederholt das Rad 10 die obige Bewegung, indem sie die vorwärts weisende Führungsoberfläche 12s mit der oberen Kante „C" der nächsten Stufe in Kontakt bringt und den beweglichen Körpers 1 vorwärts auf jede Stufe heraufzieht. Auf diese Weise kann der bewegliche Körper 1 sukzessive Stufe für Stufe heraufgezogen werden.
  • Wie oben beschrieben, kann der bewegliche Körper 1 durch Anlegen einer geringen Zugkraft an den beweglichen Körper 1 und durch Gleiten der Führungsoberfläche 12s der Drehkörper 12 der Räder 10 über die obere Kante „C" jeder Stufe, auf die Stufe gemeinsam mit den Räder 10 heraufgezogen werden. Außerdem kann der bewegliche Körper 1 glatt und sukzessive Stufe für Stufe eine Treppe heraufgezogen werden, wobei nur geringe Stöße und Vibration erzeugt werden.
  • Außerdem kann der Stoß und die Vibration, die durch die in Kontakt mit der oberen Kante „C" jeder Stufe kommenden Rollen der Räder 10 verursacht werden, reduziert werden und die Rollen können glatt von der Setzstufe „A" zur Trittfläche „B" jeder Stufe bewegt werden.
  • Des Weiteren kann der bewegliche Körper 1 sukzessive eine Treppe Stufe für Stufe heraufgezogen werden.
  • Jetzt wird die Bewegung des Rads 10, welches eine Treppe ohne Setzstufen hinaufläuft, beschrieben.
  • 7 ist eine Darstellung um zu zeigen, wie das Rad 10 eine Treppe ohne Setzstufen hinaufläuft. Wie in 7 gezeigt, kann das Rad 10, vor einer Stufe ohne eine Setzstufe „A", nicht vorwärts über die vordere, untere Rolle 13B gedreht werden.
  • Wenn jedoch die Stufe niedriger als die vordere, obere Rolle 13C ist, kann die Führungsoberfläche 12s zwischen den Rollen 13B und 13C in Kontakt gebracht werden mit der oberen Kante „C" der Stufe.
  • In diesem Fall kann, durch in Kontakt bringen der Führungsoberfläche 12s zwischen den Rollen 13B und 13C mit der oberen Kante „C" der Stufe und durch vorwärtiges Heraufziehen des beweglichen Körpers 1 (nicht gezeigt), das Rad 10 aufwärts auf der oberen Kante „C" gleiten gelassen werden. Danach kann durch Gleiten der Führungsoberfläche 12s auf der oberen Kante „C" und Drehen des Drehkörpers 12 über die obere Kante „C", das Rad 10 hoch auf die Trittfläche „B" der Stufe gezogen werden, wie dies im Fall einer Stufe mit einer Setzstufe ist.
  • Wie oben beschrieben, kann der bewegliche Körper 1 eine Treppe ohne Setzstufen „A" gemeinsam mit den Rädern 10 durch Gleiten der Führungsoberfläche 12s der Räder 10 auf der oberen Kante „C" jeder Stufe, heraufgezogen werden. Außerdem kann die Kraft, die notwendig ist, um den beweglichen Körper 1 heraufzuziehen, verringert werden und der Stoß und die Vibration bei jeder Stufe können reduziert werden.

Claims (7)

  1. Eine Kombination aus Rad (10) und Achse (11), die Folgendes aufweist: eine Achse (11), die an einem beweglichen Körper (1) befestigt ist; einen Drehkörper bzw. Rotator (12), der drehbar an der Achse (11) gelagert ist, um frei drehbar zu sein, und mindestens drei Scheitelpunkte, die drehsymmetrisch um die Achse herum angeordnet sind, sowie eine Seite zwischen jedem Paar von Scheitelpunkten besitzt; und Rollen (13), wobei jede Rolle (13AD) an einem der Scheitelpunkte des Drehkörpers angebracht ist, um frei drehbar zu sein, wobei jede Seite des Drehkörpers zwischen den Scheitelpunkten des Drehkörpers mit einer Führungsoberfläche (12s) versehen ist, die einen geringen Reibungswiderstand hat und gleitbar ist, wobei der Schnittpunkt (13e) jeder Führungsoberfläche (12s) sowie der Umfang einer der beiden Rollen (13), die die Führungsoberfläche (12s) definieren, außerhalb der geraden Linie positioniert ist, die sich vom Mittelpunkt (13p) der Rollen (13) erstreckt, um eine Tangente zu bilden am Umfang der anderen Rolle (13) an der Außenseite des Rades.
  2. Die Kombination aus Rad (10) und Achse (11) nach Anspruch 1, wobei jede Führungsoberfläche (12s) in einer bogenähnlichen Form konkav ist.
  3. Die Kombination aus Rad (10) und Achse (11) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Winkel zwischen jedem Endteil jeder Führungsoberfläche (12s) und der geraden Linie (7), die am Schnittpunkt (13e) des Endteils der Führungsoberfläche und dem Umfang der dem Endteil zugeordneten Rolle eine Tangente am Umfang der Rolle bildet, klein ist.
  4. Die Kombination aus Rad (10) und Achse (11) nach Anspruch 1, wobei jede Führungsoberfläche (12s) glatt ist.
  5. Die Kombination aus Rad (10) und Achse (11) nach Anspruch 1, wobei jede Führungsoberfläche (12s) mehrere sich längs erstreckende Vorsprünge (12t) besitzt.
  6. Die Kombination aus Rad (10) und Achse (11) nach Anspruch 5, wobei die Vorsprünge (12t) integral im Material der Seite ausgebildet sind.
  7. Die Kombination aus Rad (10) und Achse (11) nach Anspruch 5, die des Weiteren einen Gleiter (20) aufweist, der an der Seite befestigt ist und die Führungsoberfläche (12s) bildet, wobei der Gleiter mit den Vorsprüngen (12t) versehen ist.
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