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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf Räder und Achsen von Landfahrzeugen,
insbesondere auf Räder
von Rollschuhen, Skateboards und Inlineskates, welche eine auswechselbare
Lageranordnung haben, die es erlaubt, das Gewicht einer Standard-Radlageranordnung
eines Rollschuhs auf ein Minimum zu verringern, so dass Laufgeschwindigkeit und
Leistung gesteigert werden können.
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STAND DER
TECHNIK
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Die
Popularität
von Inlineskates hat in den letzten Jahren merklich zugenommen.
Inlineskates werden nicht nur zur Erholung und zum Fitnesstraining
verwendet, sondern auch im Rennsport und zum Schnelllauf. Im Rahmen
dieser breiteren Anwendung wurde immer stärkerer Nachdruck auf die Entwicklung
leistungsfähiger
Räder für Inlineskates
gelegt.
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Verschiedene
neuere US- und WIPO-Patentdokumente betreffen Räder mit erhöhter Leistung und grösserer Haltbarkeit.
Siehe beispielsweise die US-Patente 5,271,633, 5,655,784, 5,667,280
und die WIPO-Veröffentlichung
WO 97/01378. Jedoch scheinen, wenn überhaupt, nur wenige der Elemente
der in diesen Patentdokumenten beschriebenen Erfindungen ihren Weg
in die allgemeine industrielle Anwendung gefunden zu haben.
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Zum
Beispiel beschreibt WIPO WO 97/01378 einen einspurigen Rollschuh
und ein Rollschuhrad, das eine Nabe zur Unterbringung zweier Lager
verwendet.
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Die
Inlineskate-Industrie wird neuerdings von zwei Typen von Inlineskate-Rädern beherrscht. Der
erste Typ wird allgemein als Stand der Technik gemäss US-Patent
5,362,075 betrachtet und ist in den 1 bis 3 dargestellt,
die später
diskutiert werden. Der zweite Typ unterscheidet sich vom ersten
Typ hauptsächlich
darin, dass eine Achse mit grösserem
Durchmesser und kleinerer Länge
und ein selbstzentrierendes Distanzstück verwendet wird, wie in 4 gezeigt.
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Die
Lager des üblichen
Inlineskates machen einen merklichen Anteil des Radgewichts aus.
Solche Lager wiegen jedes oft etwa 12–15 Gramm, wenn das Gesamtgewicht
der ganzen Räder
nur 72–100
g beträgt.
Im allgemeinen haben solche üblichen
Räder eingebaute
Nabenanordnungen, die nur eine einzige Lagergrösse zu verwenden erlauben. Dieses
konventionelle Lager besteht üblicherweise aus
einem Typ, der eine so grosse statische und dynamische Tragfähigkeit
hat, dass er die schwersten Benutzer trägt, wenn diese die Inlineskates
in der Weise benutzen, dass normale dynamische Belastungen ausgeübt werden
(z. B. eher gemächliches Fitnesstraining
als hohe Sprünge
mit Aufprall).
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Diese
Situation bietet die Gelegenheit, die Leistungsfähigkeit solcher Inlineskate-Räder bedeutend
zu verbessern, wenn ein Mittel gefunden werden kann, das es dem
Benutzer erlaubt, das konventionelle Lager gegen ein leichteres
Lager mit einer Belastungsfähigkeit
auszutauschen, welche der vom Benutzer geplanten Verwendung besser
angepasst ist.
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Obwohl
man bisher darauf bedacht war, die Leistungsfähigkeit von Inlineskate-Rädern zu
verbessern, besteht die Notwendigkeit für ein verbessertes Mittel zur
Optimierung der üblichen
Inlineskate-Radlageranordnung, um ihr Gewicht auf ein Minimum zu reduzieren,
dabei aber sicherzustellen, das die ausreichende Tragfähigkeit
des Lagers erhalten bleibt.
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DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt allgemein die Aufgabe zugrunde, die
oben erwähnten
Erfordernisse zu erfüllen
und die im Stand der Technik festgestellten Probleme zu lösen. Das
Problem, wie das Gewicht eines üblichen
Inlineskate-Radlagers verringert werden kann, ohne auf die Forderung
des Rollschuhläufers
nach einem Lager mit angemessener maximaler Tragfähigkeit
zu verzichten, wird durch die vorliegende Erfindung, wie in den
Ansprüchen
1 und 6 beschrieben, gelöst.
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Gemäss einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung kann die erwähnte
Forderung dadurch erfüllt
werden, dass eine verbesserte austauschbare Lageranordnung für ein übliches
Inlineskate-Rad von dem Typ zur Verfügung gestellt wird, welcher
eine Nabe hat, die die zentrale Achse des Rads umgibt, wobei diese
Nabe linke und rechte Lageröffnungen
mit einem linken und einem rechten Lager, die in den erwähnten linken
und rechten Nabenöffnungen
positioniert sind, sowie ein Lagerdistanz stück aufweist, das dazu beiträgt, die
Lager im Abstand voneinander zu halten, wobei die Verbesserung
ein
Paar zylindrisch ausgebildeter Hülsen
aufweist, von denen jede dazu angepasst ist, in die erwähnten linken
und rechten Nabenöffnungen
eingesetzt zu werden, und jede dieser Hülsen eine ringförmige Ausnehmung
zur Aufnahme eines Ersatzlagers aufweist, das einen kleineren Aussendurchmesser
hat als dasjenige Lager, das man üblicherweise in der konventionellen
Inlineskate-Lager-anordnung findet.
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Ein
anderer bevorzugter Gegenstand der vorliegende Erfindung ist ein
Verfahren zum Auswechseln der Lageranordnung bei einem üblichen
Inlineskate-Rad, um das Gewicht der Radlageranordnung zu minimieren
und somit eine grössere
Laufgeschwindigkeit und Effizienz zu ermöglich, wobei das übliche Inlineskate-Rad
von dem Typ ist, welcher eine die zentrale Achse des Rades umgebende
Nabe, die linke und rechte Lageröffnungen
mit in diesen Lageröffnungen
positionierten linken und rechten Lagern hat, sowie ein Distanzstück aufweist,
das dazu beiträgt,
die Lager im Abstand voneinander zu halten, wobei das Verfahren
folgende Schritte umfasst:
Ausbau der Lager aus der üblichen
Lageranordnung, Einsetzen einer linken und einer rechten Hülse in die Lageröffnung der
Nabe, wobei jede Hülse
zylindrisch geformt ist und eine ringförmige Ausnehmung hat, in die
ein Lager mit einem kleineren Aussendurchmesser als dasjenige Lager
einsetzbar ist, das man gewöhnlich
in der konventionellen Inlineskate-Lageranordnung findet,
Auswählen linker
und rechter Ersatzlager, so dass diese reibschlüssig in die erwähnten ringförmigen Hülsenausnehmungen
passen, und
Einsetzen der erwähnten Lager mit kleinerem Aussendurchmesser
in die erwähnten
Hülse und
Wiederzusammensetzen der Lageranordnung.
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Diese
neue und verbesserte austauschbare Lageranordnung erfüllt ihren
Zweck und erlaubt es, das Gewicht einer üblicher Radlageranordnung auf ein
Minimum zu reduzieren und somit Laufgeschwindigkeit und Leistung
zu erhöhen.
Zusätzlich
sei erwähnt,
dass dieser Vorteil auf eine Weise erreicht wurde, die Herstellern
von Inlineskate-Rädern
erlaubt, eine Radnabe mit einer Grösse gemäss Industrienorm weiterhin
zu fertigen.
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Weitere
Gegenstände
und Vorteile dieser Erfindung werden ersichtlich, wenn die Erfindung
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und die folgende detaillierte
Beschreibung besser verständlich
wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, welche die wesentlichen Komponenten
des üblichen
Inlineskates zeigt.
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2 ist
eine auseinandergezogene, teilweise geschnittene Darstellung einer
ersten Version der Rad-und
Lageranordnung des in 1 gezeigten üblichen Inlineskates.
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3 ist
eine Schnittansicht der ersten Version der Rad- und Lageranordnung
längs der
Linie 3-3 in 1.
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4 ist
eine Schnittansicht einer zweiten Version der Rad- und Lageranordnung
des üblichen Inlineskates
und zeigt eine Achse mit grösserem Durchmesser
und einem selbzentrierenden Distanzstück.
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5 ist
eine Schnittansicht einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und zeigt eine Lagerhülse, die in übliche Radnabenöffnungen
eingesetzt werden kann.
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6 ist
eine Schnittansicht, welche die wesentlichen Elemente einer zweiten
Ausführungsform einer
Lagerhülse
zeigt, von der weiteres Material entfernt wurde, um ihr Gewicht
noch mehr zu verringern.
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7 ist
eine Schnittansicht, welche eine Ausführungsform eines Distanzstücks für ein Ersatzlager
zeigt, wobei die Abmessungen des Distanzstücks an ein Lager mit kleinerem
Aussendurchmesser und kleinerer Breite angepasst sind.
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8 ist
eine auseinandergezogene, teilweise geschnittene Darstellung einiger
der Hauptkomponenten an einer Seite einer Rad- und Lageranordnung,
die in den 6 und 7 beschriebene
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung verwendet.
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9 ist
eine Schnittansicht, welche eine Ausführungsform der Kombination
des kleineren Lagers mit einer Lagerhülse und einem selbszentrierenden
Ersatz-Lagerdistanzstück zeigt.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
ZUR DURCHFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
dargestellt sind und in denen gleiche Bezugszeichen überall die
gleichen Elemente bezeichnen, zeigen in den 1 bis 3 eine
von zwei Versionen der marktbeherrschenden üblichen Rad- und Lageranordnungen
der Inlineskates.
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Wie
in 1 gezeigt, hat die erste Version einen lang gestreckten,
leichten und elastischen Rahmen 1, an dem eine Vielzahl
gleicher Inlineskate-Räder 2A, 2B, 2C und 2D drehbar
montiert ist. Der Rahmen trägt
am hinteren Ende eine Bremsanordnung 3 und ist an einem
Schuh 4 montiert, der den Fuss und den Knöchel des
Läufers
schützt.
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Wie
in den 2 und 3 dargestellt, hat jedes Rad
einen äusseren
Reifen 5 aus nachgiebigem Polyurethanmaterial, das um den äusseren
Teil einer zentralen Nabe 6 herum geformt ist und diese dicht
umschliesst. Die Nabe 6 ist um die zentrale Radachse drehbar,
aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten synthetischen Material
geformt und hat einen äusseren
im wesentlichen starren Ring 6A, der konzentrisch zu einem
kleineres inneren Ring 6B liegt. Diese im wesentlichen
starren Ringe sind durch eine Vielzahl von im wesentlichen starren
Schenkeln 6C miteinander verbunden, die mit der Nabe einteilig ausgebildet
sind. Der innere Ring hat linke und rechte Lageröffnungen 7A und 7B,
in welche gleiche linke und rechte Lager 8 und 9 eingesetzt
sind und reibschlüssig
gehalten werden.
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Wie
am besten in 3 zu sehen, haben die Lager 8 und 9 jedes
eine Anzahl von Unterkomponenten, nämlich eine zentrale Achsbohrung 10,
einen Innenring 11, einen Aussenring 12, eine
flache ringförmige
Aussenfläche 13A,
die ein Kugellager 14 überdeckt,
und eine flache ringförmige
Innenfläche 13B,
welche in der Nabe, an grenzend an das Naben-Widerlager 6D,
angeordnet ist. Jedes Rad ist mit einem Lager-Distanzstück 15 versehen,
das eine erhabene zentrale Schulter 15A hat, die gegen
den Innenring der Lager 8 und 9 stösst, um
die Lager im Abstand voneinander zu halten. Die Schulter hat eine Länge, die
im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den Lagern ist, wenn
diese richtig in den Lageröffnungen
der Nabe positioniert sind. Die zylindrischen Endbereiche 15B und 15C des
Distanzstücks haben
einen derartigen Durchmesser und eine derartige Länge, dass
sie reibschlüssig
in die Innenringe der Lager einsetzbar sind, so dass die Achsbohrung des
Innenrings in bezug auf die Achse 16 festgelegt ist, welche
sich durch die Distanzstückbohrung 15D und
zwischen den Achsöffnungen 1A und 1B des Rahmens
erstreckt.
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Die
Achse hat einen breiten Kopf 16A und ein mit Gewinde versehenes
Ende 16B, auf das eine Schraubenmutter 17 mit
einem integrierten Verriegelungsmechanismus geschraubt ist. Kopf
und Schraubenmutter bilden zusammen eine Klemmanordnung, durch welche
das Distanzstück
und der Innenring des Lagers fest auf dem Rollschuhrahmen gehalten
werden, während
der Aussenring jedes Lagers frei um die Achse rotieren kann, so
dass sich die Räder
leicht und schnell drehen können.
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Eine
zweite Version der üblichen
Rad- und Lageranordnung von Inlineskates ist im Schnitt in 4 gezeigt.
Sie unterscheidet sich von der in den 2 und 3 gezeigten
dadurch, dass sie eine Achse mit grösserem Durchmesser hat (d.
h. 8 im Verhältnis
zu 7 mm) und ein selbstzentrierendes Lager-Distanzstück 20 verwendet,
dessen Länge
derart ist, dass seine Enden 21 gegen die Innenringe der Lager 8 und 9 stossen,
um die Lager im Abstand voneinander zu halten. Bei dieser Version
sitzt die Aussenfläche 22 der
Achse 16 reibschlüssig
in der zentralen Achsbohrung 10 eines Lagers.
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5 zeigt
eine Schnittansicht einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, welche zur Anwendung mit der ersten
Version der vorstehend beschriebenen üblichen Rad- und Lageranordnung bestimmt
ist. Sie hat eine Lagerhülse 30,
die in die üblichen
Nabenöffnungen 7A und 7B einzusetzen
ist. Die Hülse 30 ist
zylinderförmig
und hat eine Ausnehmung 31, deren Tiefe durch ein Widerlager 32 bestimmt
ist, wobei die Tiefe und der Durchmesser der Ausnehmung 31 derart
sind, dass in diese ein Lager einsetzbar ist, das einen kleineren
Aussendurchmesser und eine kleinere Breite hat als das Lager üblicher
Lageranordnungen.
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Als
Beispiel für
die Gewichtseinsparung, die sich durch die Verwendung einer solchen
Hülse und die
Wahl eines Lagers mit kleinerem Aussendurchmesser und kleinerer
Breite erzielen lässt,
sei auf das am häufigsten
verwendete Lager in der üblichen Radlageranordnung
hingewiesen, bei dem es sich um ein metrisches Lager der Serie 608 handelt,
das einen Aussendurchmesser von etwa 22 mm und eine Tiefe von etwa
7,0 mm mit einem Gewicht von etwa 12 g hat. Ein Austausch dieses
Lagers durch ein metrisches Lager der Serie 688, das etwa
3,2 g wiegt, erfordert eine Hülse
mit einer Ausnehmung, die einen Durchmesser von etwa 16 mm und eine
Tiefe von etwa 5,0 mm hat. Bei Verwendung von Aluminium A1 6061
T6 zur Herstellung der Hülse
wird das Gewicht der Lageranordnung um etwa 50% verringert, während bei
Verwendung der meisten technischen Kunststoffe die Gewichtseinsparung
nahezu 63% beträgt.
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Die
Verwendung des 688-Lagers anstelle des 608-Lagers
ergibt eine statische und dynamische Tragfähigkeit von etwa 50% bis 60%
derjenigen eines 608-Lagers; das würde in den meisten Fällen einen
sicheren Betrieb der Lageranordnung nicht merklich beeinflussen,
da diese übliche
Lageranordnung dazu bestimmt ist, von den schwersten Läufern unter
Verhältnissen
hoher Beanspruchung sicher benutzt zu werden.
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6 ist
eine Schnittansicht der wesentlichen Elemente einer zweiten Ausführungsform
der allgemein in 5 gezeigten Lagerhülse, bei
der weiteres Material entfernt wurde, um das Gewicht weiter zu minimieren.
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7 ist
eine Schnittansicht einer Ausführungsform
eines Ersatz-Lagerdistanzstücks 40,
dessen Abmessungen derart sind, dass es einem Lager mit kleinerem
Durchmesser und kleinerer Breite angepasst ist. Dieses Ersatz-Distanzstück 40 hat
eine erhabene mittlere Schulter 40A, die an den Innenringen
der Ersatzlager anliegt, um die Lager auseinanderzuhalten. Diese
Schulter hat eine Länge,
die im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den Lagern ist,
wenn diese richtig in den in den Nabenöffnungen befestigten Hülsen positioniert
sind. Die zylindrischen Endbereiche 40B und 40C dieses
Distanzstücks
haben einen Durchmesser und eine Länge derart, dass sie reibschlüssig in
die Innenringe der kleineren Lager eingesetzt werden können, so
dass die Achsbohrung des Innenrings gegenüber der Achse festge legt wird,
welche sich durch die Bohrung 40D des Ersatz-Lagerdistanzstücks erstreckt.
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8 ist
eine auseinandergezogene, teilweise geschnittene Darstellung einiger
der Hauptkomponenten auf einer Seite einer Rad- und Lageranordnung,
die von den Ausführungsformen
der vorstehend in den 6 und 7 beschriebenen
Erfindung Gebrauch macht und welche die Verwendung eines Ersatzlagers 60 erlaubt,
das einen kleineren Aussendurchmesser und eine kleinere Breite hat
als das gewöhnlich
in der üblichen
Lageranordnung verwendete Lager.
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Was
die zweite Version der üblichen,
vorstehend in 4 gezeigten Rad- und Lageranordnung betrifft,
so weist eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wiederum eine Lagerhülse 30 auf, die in
die Öffnungen 7A und 7B der üblichen
Radnabe einsetzbar ist. Die Hülse 30 ist
zylinderförmig
und hat eine ringförmige
Ausnehmung 31, deren Tiefe durch ein Widerlager 32 bestimmt
ist, wobei Tiefe und Durchmesser dieser Ausnehmung 31 derart
sind, dass ein Lager hineinpasst, das einen kleineren Aussendurchmesser
und eine kleinere Breite als das gewöhnlich in der üblichen
Inlineskate-Lageranordnung verwendete
Lager.
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Wegen
der kleineren Breite des Lagers muss das übliche selbstzentrierende Lager
für diese
Version des konventionellen Rades gegen ein Ersatz-Distanzstück ausgetauscht
werden, das eine grössere Länge hat. 9 ist
eine Schnittansicht einer Ausführungsform
dieser Kombination des kleinen Lagers mit einer Lagerhülse 30 und
einem selbstzentrierenden Ersatz-Lagerdistanzstück 50, welches an
den Innenringen der Ersatzlager 60 und 61 anliegende
zylindrische Endbereiche 50A und 50B hat, um diese Lager
im Abstand voneinander zu halten, und einen mittleren scheibenartigen
Vorsprung 50C aufweist. Diese Länge des Distanzstücks ist
im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den Ersatzlagern, wenn
diese richtig in den Hülsen 30 positioniert
sind, welche in den Nabenöffnungen 7A und 7B befestigt sind.
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Es
wurde vorstehend eine neue und verbesserte, auswechselbare Lageranordnung
beschrieben, welche das Gewicht einer konventionellen Radlageranordnung
auf ein Minimum zu verringern erlaubt, so dass eine erhöhte Laufgeschwindigkeit
und Leistung ermöglicht
werden.
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Obwohl
sich die vorstehende Beschreibung auf bevorzugte Ausführungsbeispiele
bezieht, ist klar, dass diese Einzelheiten lediglich zum Zwecke der
Klärung
angegeben wurden; die Erfindung wird nur durch die Ansprüche beschränkt.