FI89235B - Hjul foer fortskaffningsmedel - Google Patents

Description

1 89235

Kulkuneuvon pyörä - Hjul för fortskaffningsmedel

Keksintö koskee kulkuneuvon käsikäyttöistä pyörää, joka 5 koostuu kulkuneuvon runkoon laakeroidusti kiinnitetystä maata vasten rullaavasta ja kuormituksen kantavasta ajopyörästä sekä sen kanssa yhdensuuntaisesta ja sitä käyttävästä käyt-töpyörästä, joka sijaitsee etäisyyden verran epäkeskeisesti ajopyörään nähden.

10

Esimerkiksi rullatuoleissa ja muissa vastaavissa käsivoimin käytettävissä kulkuneuvoissa on kauan käytetty sellaisia pääpyöriä, jotka koostuvat suurehkosta istuimen viereen sijoitetusta ajopyörästä, joka on kiinnitetty istuimen runkoon 15 laakeroidusti ja jonka viereen on kiinnitetty sen kanssa yhdensuuntainen ja samankeskinen käyttöpyörä. Käyttöpyörä on yleensä vain pelkkä rengas, joka sijaitsee pienen välimatkan päässä ajopyörästä sen akselin suunnassa ja on jäykästi kiinnitetty ajopyörään esimerkiksi sen vanteeseen. Jotta 20 taas kulkuneuvo rullaisi ajopyörän varassa, on sen oltava halkaisijaltaan suurempi kuin käyttöpyörän. Jotta käyttäjän kädet mahtuisivat esteettä tarttumaan käyttöpyörään ja pyörittämään sitä, ovat ajopyörät yleisesti istuimen sivuilla ja käyttöpyörät niiden ulkopuolella. Kuvattuja pyöräraken-25 teitä on nähtävissä esim. julkaisuissa US-4 403 786 ja US-4 484 755. Tällaisen rakenteen välityssuhde on likimain yksi tai tarkemmin suuruusluokkaa 1:0,7 - 1:0,9. Kuvatun rakenteen haittoina on ensinnäkin se, että käyttäjän kädet tai hihansuut helposti kuraantuvat, koska kädet joudutaan 30 kurottamaan ajopyörän päällitse, joka vielä on ylempänä kuin käyttöpyörä em. halkaisijaeron vuoksi. Toiseksi käyttöpyörän ja ajopyörän paikka määräytyy toinen toisistaan, jolloin ajopyörää ei siinä olevan käyttöpyörän vuoksi voida aina sijoittaa ajon kannalta parhaaseen kohtaan ja toisaalta 35 käyttöpyörää ei voida ajopyörän vuoksi sijoittaa käyttömuka-vuuden ja -tehon vuoksi parhaaseen kohtaan. Myöskään saavutettavissa olevat välitysssuhteet eivät aina ole parhaat mahdolliset.

2 89235

Edellä kuvattua rakennetta voidaan parantaa ajo- ja käyttö-pyörän sijoituksen sekä välityssuhteen osalta muodostamalla ajopyörä ja käyttöpyörä toisistaan täysin erillisiksi ja kytkemällä ne esimerkiksi ketjulla yhteen samaan tapaan kuin 5 polkupyörissä. Mainitut ongelmat kylläkin poistuvat, mutta uutena haittana on rasvainen, helposti likaantuva ja helposti likaava ketju hammaspyörineen, jotka ovat vaikeasti suojattavissa. Ketju-hammaspyörä-rakenteelle on lisäksi ominaista suurehko tehohäviö, mikä ei ole edullista käsikäyt-10 töisessä kulkuvälineessä, jossa ei muutenkaan ole liikaa voimaa käytettävissä.

Edellä kuvatun tyyppiseen ratkaisuun on viitattu julkaisussa DE-31 10 687, jossa määritellään käyttöpyörän ja ajopyörän 15 väliin kytkettäväksi vaihteisto. Julkaisun mukaan vaihteisto voi olla paitsi mainittu ketjukäyttö, myös hihnakäyttö kuten variaattori, tai hammaspyörästö kuten kuvioissa esitetty tappihammaspyörästö. Rakenne muistuttaa aikoinaan vesi- ja tuulimyllyissä käytettyä tappi-reikä-hammaspyörästöä ja muo-20 dostuu tässä tapauksessa ajopyörään kiinnitetyistä sen akselin suuntaisista tapeista ja käyttöpyörään tehdyistä tappeja huomattavasti suuremmista ympyrärei'istä, joiden reunat pakottavat tappien välityksellä ajopyörän pyörimään. Ratkaisu toimii ensinnäkin huonolla hyötysuhteella, koska tapit ja 25 reikien reunat eivät vieri toisiaan pitkin, vaan liukuvat. Tämä aiheuttaa taas tarvetta voiteluun, joka on vaikeasti järjestettävissä ja johtaa taas uuteen likaantumisriskiin. Muut vaihteistomuodot tulevat helposti raskaiksi, monimutkaisiksi, huonolla hyötysuhteella toimiviksi ja siten kal-30 liiksi. Kaikilla julkaisussa mainituilla vaihteistoilla on haittana välyksenisyys ja staattinen epämääräisyys, jotka käyttäjä kokee epämiellyttävänä "klappina" ja "notkumisena".

Keksinnön tavoitteena on siten saada aikaan sellainen ajo-35 pyörä-käyttöpyörä-yhdistelmä, jossa käyttöpyörä on sijoitettavissa siten erilleen ajopyörästä, että sitä voidaan käyttää tehokkaassa kohdassa ilman kuraantumis- tai likaantumisriskiä ja samalla ajopyörä on sijoitettavissa kulloistenkin l! 3 39235 vaatimusten edellyttämällä tavalla edullisimpaan kohtaan. Keksinnön tavoitteena on edelleen tällainen pyöräyhdistelmä, jossa hyötysuhde on korkea ja jolla on saavutettavissa erilaisia välityssuhteita ainakin suhteen yksi kahta puolta. Ja 5 vielä keksinnön tavoitteena on pyöräyhdistelmä, jossa ei olisi erityisiä suojauksia edellyttäviä komponenteja ja joka olisi rakenteeltaan yksinkertainen ja edullisesti valmistettavissa.

10 Edellä kuvatut haitat saadaan eliminoitua ja määritellyt tavoitteet toteutettua keksinnön mukaisella pyörällä, jolle on tunnusomaista se, mitä on määritelty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

15 Keksinnön oleellisena etuna on se, että sen avulla vältetään kokonaan käyttäjän likaantumisriski samalla kun ajopyörä ja käyttöpyörä voidaan sijoittaa toisistaan lähes riippumattomalla tavalla kulloisiinkin optimikohtiinsa. Toisena etuna on se, että välityssuhde on muunneltavissa suhteellisen suu- 20 rella alueella käyttökohteen luonteen mukaan. Käyttäjän kokemana etuna on se, että keksinnön mukaisten ajo- ja käyttö-pyörien kytkentä on täsmällinen sekä momentin että kulman siirron kannalta, mikä ilmenee siten, että käyttö- ja ajo-pyörä tuntuvat aivan kuin olevan samaa kappaletta ilman väl- 25 jyyttä ja joustoa. Etuna on mainittava vielä, että rakenne on yksinkertainen, tukeva ja toimintavarma.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti oheisiin kuvioihin viittaamalla.

30

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista pyörää ajo- ja käyttö-pyörien tasossa niiden yhdessä keskinäisessä sijoitusmuodossa kuvion 2 suunnasta I.

35 Kuvio 2 esittää kuvion 1 pyörää leikkauksena pitkin kuvion 1 tasoa II-II.

4 39235

Kuvio 3 esittää toista keksinnön mukaista pyörän toteutus-muotoa pyörien tasossa kuvion 4 suunnasta III.

Kuvio 4 esittää kuvion 3 pyörää leikkauksena pitkin kuvion 3 5 tasoa IV-IV.

Kuvio 5 esittää muunnosta kuvion 4 rakenteesta.

Kuvio 6 esittää muunnosta kuvion 2 rakenteesta.

10

Kuvio 7 esittää ajo- ja käyttöpyörien toista keskinäistä sijoitusmuotoa periaatekuvana.

Kuvio 8 esittää ajo- ja käyttöpyörien kolmatta keskinäistä 15 sijoitusmuotoa periaatekuvana.

Kuvioissa 1 ja 2 on esitetty keksinnön mukainen pyörä, joka koostuu maata 21 vasten rullaavasta ja kuorman kantavasta ajopyörästä 1. Ajopyörä on kiinnitetty laakerin 5 välityk-20 sellä ei-esitetyn kulkuneuvon runkoon 11 sinänsä normaalilla tavalla. Ajopyörän 1 viereen pienen akselien suuntaisen välimatkan LI päähän siitä on sijoitettu käyttöpyörä 2, tässä tapauksessa runkoon 11 kiinteästi yhdistetyn varren 23 avulla siten, että käyttöpyörä 2 on epäkeskeinen mitan H verran 25 ajopyörään verrattuna, mutta sen kanssa yhdensuuntainen.

Käyttöpyörä on kiinnitetty laakerilla 4 kyseiseen varteen 23. Siten ajopyörän akseliviiva 7 on yhdensuuntainen käyttö-pyörän akseliviivan 8 kanssa. Ajopyörässä on tietenkin kuvioissa ei esitetty kulutuspinta ja käyttöpyörässä pyörityksen 30 kannalta käteen sopiva pinta. Epäkeskeisyyden suuruus H ja sen suunta on valittavissa siten, että ajopyörä 1 saadaan kulun kannalta edulliseen kohtaan kulkuneuvon alle tai viereen ja käyttöpyörä 2 edulliseen kohtaan ja asentoon käyttäjän kannalta. Ajo- ja käyttöpyörän kehät on yhdistetty 35 pyörien laakeroituihin 5, 4 napoihin esimerkiksi pinnoilla 24 ja vastaavasti 25.

Il 5 89235

Keksinnön mukaan on käyttöpyörä 2 yhdistetty ainakin kolmella varrella 3a, 3b ja 3c ajopyörään 1. Varret 3a-3c on kiinnitetty nivelillä 6a-6c käyttöpyörään ja nivelillä 9a-9c ajopyörään siten, että näiden nivelien, ts. varsien kiinni-5 tyskohtien, säteet R ovat sekä ajopyörässä että käyttö- pyörässä yhtä suuret. Tarkemmin sanottuna on käyttöpyörässä olevien nivelien 6a-6c kääntymiskeskikohtien etäisyydet käyttöpyörän akseliviivasta 8 säteen R suuruisia ja samoin ajopyörässä olevien nivelien 9a-9c kääntymiskeskikohtien 10 etäisyydet ajopyörän akseliviivasta 7 saman säteen R suuruisia. Lisäksi varsien 3a-3c toiminnalliset pituudet D ovat yhtä suuret ja saman suuruiset kuin mainittu epäkeskeisyys H. Varsien toiminnallisella pituudella D tarkoitetaan varsien pituutta epäkeskeisyyden H suunnassa ja nivelien 6a ja 15 9a, 6b ja 9b ja vastaavasti 6c ja 9c kääntymiskeskikohtien välillä. Tällä järjestelyllä, kun käyttöpyörää 2 pyöritetään, pyörii ajopyörä 1 samalla kulmanopeudella varsien 3a-3c välittäessä momentin pyörästä toiseen.

20 Kuviossa 1 on kuvattu ehjillä viivoilla varsien 3a-3c yksi pyörinnän asento, katkoviivoilla toinen pyörinnän asento ja pisteviivoilla kolmas pyörinnän asento. Nuolet 26a,b ja 27a,b näyttävät näitä vastaavat pyörimissuunnat käyttö-pyörässä ja vastaavasti ajopyörässä.

25

Edellä kuvatussa toteutusmuodossa ovat varret 3a-3c ajo-pyörän 1 ja käyttöpyörän 2 välissä ja nivelet 6a-6c ja 9a-9c ovat laakereita, joiden pyörintäakseliviivat ovat yhdensuuntaisia käyttö- ja ajopyörien pyörintäakseliviivojen 8 ja 7 30 kanssa. Kun ajopyörän laakeri 5 on esimerkiksi tavallinen kuula- tai rullalaakeri ja käyttöpyörän laakeri 4 joko samantyyppinen laakeri tai sopiva liukulaakeri ja nivelien 6a-c ja 9a-c laakerit yksinkertaisia muovisia liukulaakerei-ta, saadaan rakenteesta yksinkertainen, huoltovapaa eikä 35 siinä ole likaantumisriskiä. Myös tehohäviöt ovat erittäin pienet. Varsiin 3a-3c kohdistuu käytössä tässä toteutusmuodossa vain joko puhdasta vetoa tai puhdasta puristusta eikä lainkaan taivutusta. Tällöin varret 3a-c voivat olla varsin 6 89235 ohuet, ts. pinnamaiset. Joissakin muissa toteutusmuodoissa voi olla tarpeen mitoittaa varret vahvemmiksi.

Ajopyörä 1 on yhdistetty laakeriinsa 5 tavanomaisesti pin-5 noja 24 käyttäen ja käyttöpyörä 2 myös tavanomaisesti pinnoja 25 käyttäen. Sen kuvitellun tilanteen varalta, että käyttäjän sormet voisivat joutua varren 3 ja pinnan 25 väliin, on kuviossa 6 esitetty sellainen muunnos kuvioiden 1 ja 2 toteutusmuodosta, jossa käyttöpyörän 2 ulkohalkaisija T 10 on selvästi suurempi kuin nivelien kiinnitysssäde R, jolloin sormet eivät ulotu ulkokehältä niveliin 6a-6c saakka eivätkä siten myöskään pinnojen ja varsien väliin. Kuviosta näkyy toinenkin tätä varten tarkoitettu varokeino, nimittäin nivelien 6a-6c akselivarsien pidentäminen osalla 28. Tällöin 15 käyttöpyörän kehä tulee mitan LI suunnassa kauemmaksi pinnoista 25, joten sormet eivät ulotu tässäkään suunnassa pinnojen ja varsien väliin. Tässä toteutusmuodossa on mitta Li hieman suurempi kuin kuvioiden 1 ja 2 toteutusmuodossa. On selvää, että varret 3a-3c voidaan muotoilla muutenkin eri 20 tavoin, esimerkiksi kaareviksi käytettävyyden ja turvallisuuden lisäämiseksi, kunhan vain mainittu toiminnallinen pituus D on oikea. Muu todellinen pituus voi olla muuta kuten kuviossa 6, jossa se muodostuu varren toiminnallisesta pituudesta ja akselivarsien 28 pituudesta.

25

Edellä kuvatuissa toteutusmuodoissa on käyttöpyörä 2 laakeroitu todelliselle akselille 10. Käyttöpyörästä voidaan kuitenkin poistaa pinnat 25 kokonaan ja samalla tietenkin myös sen laakerointi 4 ja järjestää se pyörimään näennäisen akse-30 Iin 12 ympäri. Tällainen toteutusmuoto on esitetty kuvioissa 3 ja 4. Tällä toteutusmuodolla on edellä käsitelty turvallisuus huippuluokkaa, koska pinnoja, joiden väliin sormet voisivat joutua, ei ole lainkaan, vaan pyörä on pelkkä rengas. Tämä on tehtävissä esimerkiksi jatkamalla varsia 3a-3c ajo-35 pyörässä 1 olevien varsilaakerien 9a-9c läpi varsien jäykillä jatkeilla 13a-13c ajopyörän toisella puolella olevaan tukipyörään 20. Toiminnalliset varret siis muodostuvat toisiinsa jäykästi yhdistetyistä osavarsista 3a-c ja 13a-c, 7 39235 jotka on päistään yhdistetty nivelillä 6a-c käyttöpyörään 2, nivelillä 22a-22c tukipyörään 20 ja osavarsien liittymäkohdasta nivelillä 9a-c ajopyörään 1. Nivelet 22a-c ovat samaa tyyppiä kuin muutkin kuvatut nivelet. Tässä tapauksessa ovat 5 osavarret 13a-13c kukin pyörien tasossa kohtisuorassa vastaavaa osavartta 3a-3c vastaan, mikä on edullista tukipyörän tuennan vuoksi. Periaatteessa suunta voi olla mikä tahansa, kunhan tukipyörä on yhdensuuntainen toisten pyörien kanssa, ts. tukipyörän pyörintäakseliviiva 14 on yhdensuuntainen ak-10 seiiviivojen 4 ja 12 kanssa. Siten on syntynyt toinen epä- keskeisyys W ajopyörän 1 ja tukipyörän 20 välille. Osavarsien 13a-c toiminnallisen pituuden tulee tältä osin olla tämän epäkeskeisyyden W suuruinen, aivan kuten aikaisemmin tässä hakemuksessa on selostettu epäkeskeisyyden H ja varsien 3a-c 15 suhteen.

Tukipyörä 20 voidaan laakeroida runkoon 11 aivan kuten ajo-pyöräkin, mutta kuvioissa on esitetty toteutus, jossa tukipyörä pyörii näennäisen akseliviivan 14 ympäri, kuten käyt-20 töpyörä pyörii näennäisen akseliviivansa 12 ympäri. Yksinkertaisimmillaan tukipyörä on järjestettävissä näin rullaa-vasti runkoon kahden rullan 15a ja 15b avulla. Kun nämä rullat 15a, 15b sijoitetaan tukipyörän kehän kahta puolta, ts. kehä tai vastaava rengas asetetaan rullien väliin ja tässä . 25 tapauksessa, kun epäkeskeisyys W on vaakasuuntaista, pyörän korkeimmassa kohdassa, estävät rullat tukipyörää nousemasta ylöspäin käyttöpyörää pyöritettäessä. Muuta tukipyörää epäedullisesti poikkeuttavaa momenttia ei esiinnykään, joten tukipyörä pyörii paikallaan.

30 Tässä viimeksi kuvatussa tapauksessakin voidaan vielä lisätä käyttömukavuutta käyttämällä varsien 3a-c jatkeena jo aikaisemmin kuvattuja akselivarsia 28, kuten kuviossa 5 on esitetty. Nimenomaan tässä tapauksessa lienee edullista muo-.35 töillä varret 3a-c ja niiden akselivarret 28 kaareviksi nivelistä 9a-c niveliin 6a-c kuvioissa ei esitetyllä tavalla. Vielä eräs keino turvallisuuden lisäämiseksi on käyttää kaikissa toteutusmuodoissa käyttöpyöränä 2 levypyörää, jolloin 8 39235 leässä pyörässä ei ole pinnoja tai aukkoja, joihin sormet voisivat mennä. Keksinnön rakenteella on tehtävissä täysin sileitä käyttöpyöriä. Lisäksi varsimekanismi on haluttaessa jossain määrin koteloitavissa. Suhteellisen suuria välitys-5 suhde-eroja, ainakin alueella 1:0,5 - 0,5:1, on saavutettavissa konstruoimalla klinityskohtien 6a-c, 9a-c ja 22a-c säde R riittävän pieneksi, jolloin käyttöpyörän muodostama tartuntasäde T (säde, jonka etäisyydeltä siihen tartutaan) ja ajopyörän vierintäsäde V (säde, jolla se pyörii) ovat 10 suhteellisen vapaasti valittavissa. Tartuntasäde T voi olla suurempi tai pienempi kuin vierintäsäde V. Yleensä ovat nämä säteet ainakin hieman suurempia kuin kiinnityskohtien säde R.

15 Edellä on kuvattu rakennetta, jossa ajopyörän 1 ja käyttö-pyörän 2 vierintätasojen välimatka LI on suhteellisen pieni verrattuna säteeseen R. Kuviossa 8 on esitetty periaatteellisesti rakenne, jossa vierintätasojen välimatka L2 on oleellinen verrattuna säteeseen R. Tällöin on akseliviivan 20 ja varren suunnan välinen kulma a likimain alueella 45° - 80°. Tässä tapauksessa on nivelinä 16a-16c ja 17a-17c edullisinta käyttää palloniveliä tai vastaavia. Jos taas rakenteessa ajopyörän ja käyttöpyörän vierintätasojen välimatka L3 on suuri suhteessa säteeseen R, kuten kuviossa 7 on esi-25 tetty, on em. kulma a likimain alueella 45° - 15°. Tässä tapauksessa on taas edullisinta käyttää nivelinä 18a-18c ja 19a-19c yksinkertaista murrosniveltä kuten yksinkertaista kardaaniniveltä.

30 Edellä on kuvattu vain keksinnön eräitä toteutustapoja. Niitä voidaan kehitellä monia muitakin. Esimerkiksi käyttöpyörä voidaan laakeroida pyöriväksi näennäisen akselin ympäri sen kehälle asetetuilla rullilla tai kehäuraan asetetuilla rullilla. Pyörät voidaan myös asettaa kulkemaan kallistettuna 35 maahan nähden tai muulla tavoin. Ajopyörän 1 ja käyttöpyörän 2 yhdistäviä varsia voi tietysti olla useampiakin kuin mainitut kolme, kuten neljä tai viisi.

li

Claims (8)

9 39235

1. Kulkuneuvon käsikäyttöinen pyörä, joka koostuu kulkuneuvon runkoon (11) laakeroidusta (5) kiinnitetystä maata (21) vasten rullaavasta ja kuormituksen kantavasta ajopyörästä 5 (1) sekä sen kanssa yhdensuuntaisesta ja sitä käyttävästä käyttöpyörästä (2), joka sijaitsee etäisyyden (H) verran epäkeskeisesti ajopyörään nähden, tunnettu siitä, että käyttöpyörä (2) on yhdistetty nivelletysti ainakin kolmella varrella (3a-c) ajopyörään (1) siten, että varsien 10 kiinnityskohtien säteet (R) käyttöpyörässä ja ajopyörässä ovat kaikki yhtä suuret ja että varsien (3a-c) toiminnalliset pituudet (D) epäkeskeisyyden suunnassa ovat yhtä suuret ja epäkeskeisyyden (H) suuruiset.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pyörä, tunnettu siitä, että ajopyörä (1) ja käyttöpyörä (2) sijaitsevat vierekkäin, että käyttöpyörä on laakeroitu (4) pyöriväksi ajo-pyörän akseliviivan (7) kanssa yhdensuuntaisen akseliviivan (8) ympäri ja että varret (3a-c) sijaitsevat ainakin pääosin 20 ajopyörän (1) ja käyttöpyörän (2) välissä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen pyörä, tunnettu siitä, että varret (3a-c) on yhdistetty ajo-pyörään ja käyttöpyörään laakereilla (6a-c, 9a-c), joiden 25 pyörintäakselit ovat yhdensuuntaiset ajo- ja käyttöpyörän akseliviivojen (7; 8) kanssa.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen pyörä, tunnettu siitä, että käyttöpyörä (2) on laakeroitu todel- 30 liselle akselille (10), joka on myös kiinnitetty kulkuneuvon runkoon (11) tai vaihtoehtoisesti sen kehälle asetettujen rullien tukemaksi.

5. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen pyörä, t u n - 35. e t t u siitä, että käyttöpyörä (2) on laakeroitu pyöriväksi näennäisen akselin (12) ympäri yhdistämällä varret (3a-c) nivelletysti ajopyörän (1) varsilaakerien (9a-c) kautta varsien jäykillä jatkeilla (13a-c) ajopyörän eri puo- lella kuin käyttöpyörä olevaan tukipyörään tai -renkaaseen (20), joka on kytketty rullaavasti kulkuneuvon runkoon (11). 10 89235

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pyörä, tunnettu 5 siitä, että ajopyörän (1) vierintäsäde (V) ja/tai käyttö- pyörän (2) tartuntasäde (T) ovat suurempia kuin mainittujen varsien (3a-c) kiinnityskohtien säde (R).

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pyörä, jossa käyttöpyörä 10 (2) on oleellisen välimatkan (L2) päässä ajopyörästä (1), tunnettu siitä, että mainitut varret (3a-c) on nivelletty molempiin pyöriin (1, 2) pallonivelien (16a-c, 17a-c) avulla.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pyörä, jossa käyttöpyörä (2) on suurehkon välimatkan (L3) päässä ajopyörästä (1), tunnettu siitä, että mainitut varret (3a-c) on nivelletty molempiin pyöriin (1, 2) yksinkertaisilla murrosni-velillä, edullisesti kardaaninivelillä (18a-c, 19a-c). 20