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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Gestell mit kontrollierter Verformung
für ein
Gleitgerät,
insbesondere für
ein Rollbrett.
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Ein
grundlegendes Modell eines Rollbretts besteht aus einer Platte,
auch Grundplatte genannt, die eine bestimmte Biegsamkeit aufweist,
und aus zwei Wellen, die an ihren Enden mit frei drehenden Rädern ausgestattet
sind, wobei die Räder
eine massive Bereifung tragen, im Allgemeinen aus Elastomer, mit
einer Güte,
die an die erstrebten Weiterentwicklungen angepasst ist.
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Die
Wellen sind jeweils mit einem Träger
verbunden, der an einen Block aus Elastomermaterial angeordnet ist.
Dieser Block hat proportionale Verformungsfähigkeiten, insbesondere proportional
zu der Steifigkeit des Elastomers, und diese Verformungsfähigkeit
gestattet Ausrichtungen der Welle in Bezug auf die Längsachse
des Skateboards.
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Durch
seine Position auf der Platte lässt
der Benutzer sein Gewicht quer von einer Seite oder der anderen
tragen, so dass er die erwünschte
Verformung des Blocks und die angestrebte Ausrichtung der Radachsen
erzielt. Das Rollbrett kann daher durch die Position des Benutzers
gesteuert werden. Der Ausrichtungswinkel bleibt jedoch gering, und
der Wenderadius ist groß.
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Ein
derartiges Fahrzeug bleibt kaum steuerbar, insbesondere wenn das
Rollbrett die große
Länge, „Longboard" genannt, hat, und
es wäre
von Nutzen, enge Kurven fahren zu können.
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In
dem besonderen Fall eines Geräts
mit Luftreifen und das eventuell angetrieben ist, beschreibt die
französische Patentanmeldung Nr.
2 784 302 eine Anordnung mit einem verformbaren Parallelogramm,
das den Wendeeffekt betont und vor allem eine Neigung der Räder gestattet.
Eine solche Anordnung ist nicht nur mechanisch komplex, sie ist
auch mit einem Rollbrett mit einem Abstand vom Boden, der, wie es
sich gehört,
klein ist, um das Aufsteigen zu erleichtern und ein perfektes Gleichgewicht
sicherzustellen, indem der Schwerpunkt möglichst niedrig bleibt, nicht
vereinbar. Ferner bleibt die Steuerung der Verformung des Parallelogramms
ein bei dieser Patentanmeldung ungelöstes Problem.
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Diese
Montage mit verformbarem Parallelogramm bleibt den Geräten mit
großen
Maßen
vorbehalten, mit einem hohen Bodenabstand und Rädern mit Luftreifen.
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Das
Patent
US-A-5 540 455 schlägt eine
Verbesserung vor, um die Wendekapazitäten weitgehend zu verbessern.
Dieses Patent schlägt
vor, eine Platte mit zwei zueinander angelenkten Plattformen herzustellen.
Der Benutzer stellt dabei einen Fuß auf jede Plattform und kann
jede nach Wunsch orientieren. Eine Feder ist dazwischen eingefügt, um diese Anlenkung
zu bilden.
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Das
erlaubt es, die Anzahl von Ausrichtungskombinationen der Wellen
zu erhöhen,
man versteht aber auch, dass das Fahren eines solchen Aufbaus heikel
ist, denn die Ausrichtungen der zwei Wellen können einander entgegengesetzt
sein, was zu radikalen, ja sogar gefährlichen Bewegungen führt. Ferner
können
sich diese zwei Teile auch in die Längsrichtung neigen und ein
V in der Fahrtachse bilden, was nicht zufriedenstellend ist.
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Die
europäische Patentanmeldung Nr. 933 103 beschreibt
eine Anordnung mit Schwingarmen, die auf eine Schwenkplatte montiert
sind. Eine derartige Anordnung kann hinsichtlich des Belags, auf
welchem das Rollbrett fährt,
einen bestimmten Komfort beisteuern, löst jedoch das Wendeproblem
mit einer perfekten Beherrschung dieses Wendens nicht. Die Komplexheit
einer solchen Ausführungsform
macht eine solche Anordnung außerdem
mit dem Markt nicht kompatibel oder bleibt einer Elite vorbehalten.
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Die
vorliegende Erfindung zielt auf ein Gestell mit kontrollierter Verformung
für ein
Gleitgerät ab,
insbesondere für
ein Rollbrett, das bei seinem Steuern beherrschbar ist, das auf
die Verteilung der Gewichte quer aber auch längs reagiert, und das eine Ausführung aufweist,
die mit industrieller Produktion kompatibel ist, die eine vereinfachte
Instandhaltung und totale Zuverlässigkeit
aufweist, da es sich um Aufbauelemente und nicht um angebaute mechanische
bewegliche Elemente handelt.
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Gemäß einer
weiteren Zielsetzung verbessert das erfindungsgemäße Gestell
mit gesteuerter Verformung das Wenden, indem es insbesondere progressiver
gemacht wird.
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Gemäß einer
weiteren Zielsetzung kann das erfindungsgemäße Gestell mit kontrollierter
Verformung in Abhängigkeit
vom Benutzer durch einige einfache Änderungen angepasst und justiert
werden.
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Die
Erfindung wird unten ausführlich
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, die
eine besondere und bevorzugte aber nicht einschränkende Ausführungsform darstellen, wobei
die unterschiedlichen Figuren Folgendes zeigen:
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1A und 1B eine
perspektivische schematische Ansicht und Draufsicht des Gestells gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung mit unabhängigen
Armen,
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2 eine
Längsschnittansicht
des Gestells der 1,
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3 eine
Querschnittansicht entlang der Linie 3-3 der Figur 2,
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4 eine
Draufsicht, die die Verformung zeigt, die durch eine Kraft bewirkt
wird, die der Benutzer auf die rechte Seite in Bezug auf die Fahrtrichtung
und in zentrierter Vorn/Hinten-Position ausübt,
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5 eine
Draufsicht, die die Verformung zeigt, die von einer Kraft bewirkt
wird, die von dem Benutzer auf die rechte Seite in Bezug auf die
Fahrtrichtung und in längs
auf der Vorderseite dezentrierter Position ausgeübt wird,
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6 eine
schematische Seitenaufrissansicht, die es erlaubt, die Lastaufnahme
festzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun in ihrem Aufbau in Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben.
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Das
Gestell weist einen Aufbau 10 mit einer mittleren Platte 12,
einer vorderen Platte 14 und einer hinteren Platte 16 auf,
wobei die zwei letzteren fest mit der mittleren Platte verbunden
sind. Diese Platten weisen eine nebeneinander liegende Anordnung
mit einer Zugseite 12-1, 14-1 und 16-1 und
einer Druckseite 12-2, 14-2 und 16-2 auf.
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Die
Begriffe Zugseite und Druckseite beziehen sich bei der vorliegenden
Anmeldung auf einen Aufbau, der mechanischen Belastungen ausgesetzt wird,
durch Analogie mit einer Brücke,
wobei die Druckseite dem oberen Teil entspricht, der auf Druck belastet
wird, und die Zugseite dem unterem Teil entspricht, der auf Zug
belastet wird. Es ist klar, dass die obere Fläche ein konkaves Profil haben
kann, das von den Figuren nicht dargestellt wird.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
besteht jede vordere und hintere Platte aus zwei unabhängigen Armen 14g, 14d; 16g, 16d,
die jeweils ein Rad 17 oder eine Kufe tragen, das/die in
Drehung auf einer Welle frei montiert ist.
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Die
hintere und die vordere Platte sind jeweils mit der mittleren Platte 12 fest
verbunden, im konkreten Fall durch eine Quertraverse 18 und 20, wie
zum Beispiel ein U-Profil, hergestellt aus einem Verbundwerkstoff,
so dass den Stegen jedes U-Profils elastische Rückholfähigkeiten in die zwei Richtungen
verliehen und eine Anlenkung gebildet wird. Diese Quertraversen
stellen die Beabstandung zwischen der Druckseite und der Zugseite
sicher.
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Diese
U-Profile sind die einfachsten und geläufigsten, die im Handel problemlos
zu finden sind, aber jede andere Form in W oder Doppel-U oder auch
mit Maßen,
die sowohl quer als auch längs
variabel sind, können
unmittelbar in Abhängigkeit
von den Anwendungen angewandt werden, wobei der Fachmann mit der
Auswahl vertraut ist. Die wesentliche Funktion dieser Elemente,
die die Quertraverse bilden, besteht in einer Verformung des Gestells,
insbesondere in einer Biegebewegung in der horizontalen Ebene.
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Die
Basis dieser Profile liegt in der Ebene der Zugseite. Ferner ist
einer der Schenkel jedes Profils fest mit der Druckseite der vorderen
oder hinteren Platte verbunden, und der andere ist fest mit der Druckseite
des mittleren Teils verbunden. Diese U-Profile sind daher je nach
den Bewegungen auf Biegung, Druck und Zug beansprucht.
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Eines
der wichtigsten und für
die Erfindung wesentlichen Elemente ist eine längs verlaufende Stange 22,
aus Symmetriegründen vorzugsweise
in mittlerer Position. Diese Stange ist in der mittleren Platte
angeordnet und weist eine große
Starrheit auf. Diese Stange ist in der horizontalen und/oder vertikalen
Ebene verformbar und mit den zwei Platten, der vorderen und der
hinteren verbunden. Bei der Ausführungsform
verbindet diese Stange die U-Quertraversen parallel zu der Druckseite 12-2 des
mittleren Teils. Diese Stange wird auf Biegung und/oder Druck beansprucht.
Sie stellt ein elastisches Rückholen
angesichts der Verformungen, die von den Bewegungen des Benutzers
bewirkt werden, sicher.
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Diese
zentrale Platte ist mit mindestens einer Quertraverse 24 ausgestattet,
die mit den Quertraversen 18 und 20 identisch
ist und auf das Maß genau,
wie das unten erklärt
wird. Diese Quertraverse stellt auch die Beabstandung zwischen der
Druckseite und der Zugseite sicher. Diese Quertraverse ist in der
Ausführungsform
in Mittenposition dargestellt, sie kann aber je nach den angestrebten
Effekten auch außermittig
angeordnet sein.
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Die
Druckseite 12-2 des mittleren Teils besteht daher auch
aus zwei Teilen, die jeweils mit einem der Schenkel des U-Profils
verbunden sind, während
die Grundfläche
mit der Zugseite 12-1 verbunden ist.
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Die
vordere und die hintere Platte sind daher in Bezug auf den mittleren
Teil angelenkt, und dieser mittlere Teil weist selbst eine Mittenanlenkung
auf.
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Ferner
sind Mittel 26 zum Aufnehmen der Vertikallast vorgesehen,
die die Zugseite bilden. Diese Mittel weisen mindestens eine Sehne
auf, im konkreten Fall zwei Längssehnen 28,
die beide mit der vorderen und der hinteren Platte verbunden sind
und auf Zug beansprucht sind und unterhalb der mittleren Platte
verlaufen.
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Für jede Last,
die auf die Druckseite angebracht wird, werden die Sehnen daher
auf Zug beansprucht, und die mittlere längs verlaufende Stange 22 wird
neben der Beanspruchung auf Biegung und dem Sicherstellen eines
elastischen Rückholens
in der horizontalen Ebene auch auf Druck beansprucht und nimmt an
der Aufnahme der Kräfte
teil.
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Wie
in 4 gezeigt, übt
der Benutzer eine Kraft auf die rechte Seite in Bezug auf die Fahrtrichtung
F aus. Die zwei Achssätze
sind symmetrisch entlang der Kurve C ausgerichtet, denn der Benutzer befindet
sich in zentrierter Vorn/Hinten-Position. Die mittlere Quertraverse 24 und
die mittlere Längsstange 22 tragen
die Hauptbeanspruchung.
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In 5 übt der Benutzer
seine Kraft immer noch auf der rechten Seite in Bezug auf die Fahrtrichtung
aus, jedoch in längs
auf der Vorderseite dezentrierter Position. Man stellt fest, dass
auf der Vorderseite eine stärker
ausgeprägte
Verformung entlang einer Kurve C1 besteht, die zu einer engeren
Krümmung
führt,
während
die Rückseite
einer Kurve C2 mit größerem Wenderadius
folgt.
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In
diesem Fall werden in der Tat die mittlere Quertraverse 24 und
die mittlere Längsstange 22 am stärksten beansprucht,
daneben wird aber auch die vordere Quertraverse 18 verformt.
Der vordere Achssatz dreht daher mit einem Einschlagwinkel, der
die Summe der zwei Verformungen ist, was diese stärker ausgeprägte Krümmung ergibt.
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Auf
diesen 4 und 5 stellt man die Verformung
der verschiedenen Quertraversen fest, deren Stege sich annähern, um
eine Winkelverformung sicherzustellen.
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Bei
Bewegungen mit differenziertem Einschlag ergibt sich eine Neuaktivierungswirkung,
denn der Schub der Auflagen des Benutzers bewirkt zusätzlich zur
Zentrifugalkraft eine Antriebsaktion.
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Man
bemerkt bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung
auch, dass das Gestell ungeachtet der Geschwindigkeit besonders
stabil ist. Diese doppelte Verformung unterliegt nämlich den
Geschwindigkeitsauswirkungen nicht, und man verzeichnet keine Instabilitätswirkung
bei hoher Geschwindigkeit.
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Bei
den Montagen mit Achse auf Elastomerblock ist die Einstellung entweder
hart und das Gerät ist
bei hoher Geschwindigkeit stabiler, aber weniger leicht zu steuern,
oder die Einstellung ist nachgiebig, um leicht steuerbar zu sein,
und das Gerät
wird schnell instabil, sobald die Geschwindigkeit steigt.
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Für das Gestell
der vorliegenden Erfindung kann man die elastische Rückholkraft
der Stege der Quertraversen justieren, denn die U-Form erlaubt es, dort
zum Beispiel einen Elastomerschaumstoffblock einzufügen. Die
Dichte dieses Elastomerschaumstoffs und sein Innenaufbau mit offenen
oder geschlossenen Zellen ermöglichen
Feineinstellungen in Abhängigkeit
insbesondere vom Gewicht des Benutzers.
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Als
Variante kann man auch andere elastische Rückholelemente vorsehen, wie
zum Beispiel Federn oder biegsame Klingen.
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Es
ist auch möglich,
Verflanschungsmittel 30 der Stange vorzusehen, die derart
einstellbar sind, dass man die Reaktivität dieser Stange mehr oder minder
hart macht. Derartige Mittel können
daher ein Kabel aufweisen, das mit einem Spannersystem eingelassen
ist.
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Ebenso
stellt man auf 6 fest, dass die Aufnahme des
Gewichts des Benutzers von den Sehnen erfolgt, deren elastische
Rückholkapazität auch ein
Einstellen der Geschmeidigkeit auf die Belastung, die aus dem Gewicht
des Benutzers und dynamischen Effekten besteht, gestattet.
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Sobald
sich der Benutzer auf eine einzige Seite platziert, bewirkt das
seitliche Ungleichgewicht ein umso stärkeres Einschlagen als die
Auflagen der Mitte des Rollbretts nahe sind. Der Benutzer kann daher
die Steuerbarkeit und Stabilität
des Gestells durch Verlagern der Auflagen steuern.
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Die
präsentierten
Ausführungsformen
wurden mit Quertraversen in geringer Anzahl vereinfacht, in Abhängigkeit
von den Erfordernissen und den Berechnungen ist es aber auch möglich, mehr Quertraversen
zu verwenden, so dass ein Rückgrat des
Typs „Fischgräte" hergestellt wird.
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Wichtig
ist, dass das erfindungsgemäße Gestell
mit kontrollierter Verformung einen vorderen und einen hinteren
Teil aufweist, die durch einen mittleren Teil verbunden sind, wobei
das Ganze einen nebeneinander liegenden Aufbau mit einem Trägheitsmoment
in der mittleren senkrechten Längsebene
bildet, das relativ groß ist,
um insbesondere die Kraft aufzunehmen, die von dem Gewicht des Benutzers
ausgeübt
wird, wobei der Aufbau einen geringeren Widerstand bietet, um Biegeverformungen
in der horizontalen Ebene zu erlauben. Diese Anordnung erlaubt es beim
Verlagern der Last, eine Verformung des Aufbaus auszulösen, wie
zum Beispiel von den 4 und 5 dargestellt.
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Beispielhaft
kann der mittlere Teil aus einem Block dehnbaren Materials hergestellt
werden, zum Beispiel aus Schaumstoff, mit nicht gleichförmigen Eigenschaften,
um den oben präzisierten
nebeneinander liegenden Aufbau zu erzielen.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform kann
der mittlere Teil eine starre Platte aufweisen, die jeweils mit
dem vorderen und dem hinteren Teil durch ein Element verbunden ist,
insbesondere eine Stange, die in der mittleren Längsebene eingerichtet ist, um
den oben präzisierten
nebeneinander liegenden Aufbau zu erzielen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
der mittlere Teil zwei Platten aufweisen, die starr mit dem vorderen
und dem hinteren Teil verbunden sind, wobei die zwei Platten durch
ein Element, insbesondere eine Stange verbunden werden, die in der
mittleren Längsebene
derart angeordnet ist, dass der oben präzisierte nebeneinander liegende
Aufbau erzielt wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform kann
der mittlere Teil eine nebeneinander liegende Form mit gekreuzten
Versteifungselementen aufweisen, die auf der Ebene der Diagonalen
angeordnet sind, so dass der nebeneinander liegende oben präzisierte
Aufbau erzielt wird.
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Für die Varianten
ist die Gegenwart mindestens einer Längssehne, die auf Zug beansprucht
wird und den vorderen und den hinteren Teil verbindet und auf der
Ebene der Zugseite angeordnet ist, erforderlich.
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Bei
den Anordnungen, die sich aus der Hauptausführungsform ergeben, kann man
ein Rollbrett mit drei Rädern
an Stelle von vier Rädern
erwähnen,
denn das reicht für
die Standfestigkeit, und man kann die Vorteile des oben präsentierten
Gestells noch nutzen.
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Bei
der beschriebenen Hauptvorrichtung bemerkt man, dass die Räder, die
auf Schwingarmen installiert sind, das Anbringen mindestens eines
Bremselements oder zumindest Verlangsamungselements auf einem Achssatz
erlauben. Der größere Durchmesser
erlaubt es, industrielle Herstellungen unter Heranziehen bewährter und
einfacher Techniken in Betracht zu ziehen, also mit einem vorteilhaften Selbstkostenpreis
der Produkte, indem man zum Beispiel Herstellungstechniken für Fahrrad-
oder Wagenräder
anpasst.