WHEEL ASSEMBLY

Abstract: 1. Running wheel for overcoming stair steps, with five running rollers (10) which are combined into a rotating star (7) and are mounted rotatably on radial arms distributed at equal angular distances from one another, and of which, at any given time, two lower running rollers (L'u , Lu ) support the running wheel (5), when it runs on the plane surface and after each stair step has been overcome, on the tread surface (12, 13) of the latter, the running wheel (5), in order to overcome the stair step in the ascending direction, being pulled in the direction of ascent and, in order to overcome the stair step in the descending direction, is eased correspondingly in the opposite direction to the direction of ascent, characterised in that the radial arms and the running rollers (10) have such dimensions and are so assigned to one another that, in the said position of the running wheel (5) supported on two running rollers, the running-roller radius r, the distance a between the axis of the respective lower running roller (Lu ) facing the stair step and the bottom edge of the respective upper running roller Lo located above it, and the conventional rise height H of the stair step correspond to the relation 2r+a > H > r+9 so that, relative to a vertical line drawn through the point of contact between the upper running roller (Lo ) and stairstep edge located at the height H, the respective lower running roller (Lu ) located in front of the stair step projecting upwards is set back somewhat behind the respective running roller (Lo ) located above it, and, when the running wheel is pulled in the ascending direction, the said running roller (Lo ) located above strikes, by means of its half located below its axis of rotation, against the stair-step edge to be overcome and then lifts off the running roller (Lu ) located underneath it from the plane surface.

Description: Treppen- und schwellengängiges Laufrad Die Erfindung betrifft ein Laufrad zur Ueberwindung von Hindernissen, die aus der Fahrbahn nach oben ragen, wie insbesondere Treppenstufen, Türschwellen etc.. Das Rad, als eines der ältesten und meist verwendeten Maschinenelemente, kann bekanntlich nur dort bedenkenlos eingesetzt werden, wo eine entsprechend planierte Fahrbahn zur Verfügung steht. Sobald die Fahrbahn Hindernisse aufweist, welche aus der Fahrbahn nach oben herausragen und im Verhältnis zum Raddurchmesser eine bestimmte Höhe haben, muss mit erheblichen Fortbewegungsschwierigkeiten gerechnet werden. Solche Hindernisse, wie Treppenstufen, Schwellen, Trottoirabsätze etc. sind jedoch sehr häufig sowohl innerhalb unserer Wohnungs- und Industriebauten, als auch auf den öffentlichen Strassen und Wegen anzutreffen. Um deren Ueberwindung zu erreichen, wurde beispielsweise schon vorgeschlagen, an den normalerweise zweirädrigen Sackkarren jedes der beiden Räder durch eine drehbare sternförmige Kombination dreier Laufrollen zu ersetzen. Dabei liegt jeweils die obere der drei Laufrollen oberhalb des Mittelbereichs der beiden unteren, die mit der Fahrbahn Kontakt haben. Beim Auftreffen auf ein Hindernis, z.B. eine Treppenstufe, stösst zuerst die untere vordere Laufrolle an und dient als Anschlag bzw. Drehachse beim Hochziehen des Sackkarrens. Dabei gelangt die obere Laufrolle auf die nächsthöhere Treppenstufe. Bei der Verwendung dieser bekannten Vorrichtung fällt auf, dass das Hochziehen des Sackkarrens einen erheblichen Kraftaufwand erfordert, was sich zum Grossteil dadurch erklärt, dass der mit drei Laufrollen bestückte Radstern zur Ueberwindung jeder Stufe 0 um jeweils 120 gedreht werden muss und an sich an der Aufwärtsbewegung des Sackkarrens nicht beteiligt ist. Auchist es bei Verwendung dieser bekannten -Räder schwierig, ja meistens unmöglich, Treppen zu überwinden, welche zwischen den einzelnen Trittstufen keine vertikalen Stirnwände aufweisen. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Laufrad zur Ueberwindung von Hindernissen vorzuschlagen, das bei erhöhter Sicherheit eine bequeme Band-' habung und einen geringen Kraftaufwand gestattet und das sich zur Ueberwindung zahlreicher Hindernisse, u.a. auch von Treppen ohne vertikale Stirnwände, eignet. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 definierte Merkmalskombination gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Fig. 1 ist eine vereinfachte Seitenansicht einer Anwendungsform des erfindungsgemässen-Laufrades, Fig. 2 und 3 veranschaulichen Antriebsmöglichkeiten anhand schematischer Seitenansichten; Fig. 4 zeigt ein solches Laufrad in perspektivischer Ansicht. Fig. 5 ist eine Perspektivansicht einer Variante der Laufrollenlagerung; Fig. 6 bis 9 sind schematisch vereinfachte Seitenansichten des Rades in vier verschiedenen Phasen beim Erklimmen einer Treppenstufe und die Fig. 10 und 11 zeigen schematisch eine Vierrad Variante. Fig. 1 zeigt einen Handwagen 1, wie er beispielsweise von Kaminfegern zum Reinigen von Heizkesseln gebraucht wird. Da sich die Heizkessel meist in den Untergeschossen bzw. Kellerräumen befinden, muss ein solcher Wagen täglich mehrere flale auf Treppen auf und abbewegt werden. Die Handhabung des Wagens auf Treppen wird noch dadurch besonders erschwert, dass derselbe in Anbetracht der in ihm untergebrachten Gerätschaften und der Absaugeapparatur ein erhebliches Gewicht aufweist. Der Rahmen 1 besitzt ein Gestell 2, zwei am Oberteil befestigte Griffe 3 sowie vier Räder. Die beiden mit 4 bezeichneten Laufräder entsprechen der bekannten Bauart und sind vorzugsweise gummibereift. Die beiden anderen, mit 5 bezeichneten Räder sind dagegen speziell auf die Ueberwindung von Hindernissen, insbesondere Treppenstufen, ausgelegt und werden nachstehend in bezug auf ihren konstruktiven Aufbau und ihre Funktion beschrieben. Gemäss Fig. 4 sind an einer Hauptachse 6, die ihrerseits drehbar an der Unterseite des Gestells 2 gelagert ist, zwei Drehsternpaare 7 mittels einer Mutter 8 befestigt, die auf einem Gewindeteil 6a der Ijauptachse 6 aufgeschraubt ist. Jeder Drehstern 7 ist der Form des Davidsterns entsprechend fünfstrahlig und weist an jedem seiner radialen Arne einen radialen Schlitz 9 auf. In die Schlitze der beiden in gegenseitigem Abstand auf der Hauptachse 6 angeordneten Drehsterne 7 sind von aussen her Laufrollen 10 mit ihren Achsen lOa eingeschoben und durch Flügelmuttern 11 gesichert. Die Laufrollen 10 können somit einerseits so weit in Richtung der Hauptachse 6 nach innen eingeschoben werden, bis sie auf die Enden der Schlitze 9 auftreffen. Je nach Bedarf können die Laufrollen aber auch in einer beliebigen Zwischenstellung, d.h. in grösserem Abstand von der Hauptachse 6, mittels der Flügelmuttern 11 arretiert werden. Die Funktion des beschriebenen Rades 5 beim Ueberwinden einer Treppenstufe zeigen die rig. 6 bis 9, welche verschiedene zeitlich aufeinanderfolgende Phasen veranschaulichen. Gemäss Fig. 6 befindet sich das Radpaar 5 auf dem unteren Absatz einer Treppenstufe. Um den Wagen die Treppe hinaufzubewegen, greift an der Hauptachse 6 eine Kraft P an, die beispielsweise von einer den Wagen am Griff 3 ziehenden Person herrühren kann. Andere Antriebsarten sind möglich und werden anschliessend noch besprochen. Bezug nehmend auf Fig. 6 sind die Masse r und a so zu wählen, dass 2r + -a > H > r + a. In der in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage ragt die Achsmitte der oberen Laufrolle L0 infolgedessen um ein Mass b über die Kante der oberen Stufe 13. Unter dem Einfluss der Kraft P überwindet die obere Laufrolle L0 somit die Stufenkante K, während gleichzeitig die untere Laufrolle um ein masts d (Fig. 7) angehoben wird, Die vertikale Achse des Rades 5 wird dabei um den Winkel a nach hinten verschwenkt. Beim weiteren Einwirken der Zugkraft P gelangt nun die obere Laufrolle L auf die obere Treppenstufe 13, 0 wobei die Radachse A nun um einen Winkel, ss nach vorne kippt und die untere Laufrolle Lu an der vertikalen Stirnfläche der Treppenstufe anliegt. Anschliessend gelangt dann auch die untere Laufrolle auf die obere Stufe und das beschriebene Spiel wiederholt sich. Dank der gegenseitigen Zuordnung der oberen und der unteren Laufrolle wird die Ueberwindung von Treppen und ähnlichen Hindernissen sehr erleichtert, da die Last einerseits noch während eines Grossteils der ersten Hubphase (Fig. 7) auf die untere Stufe 12 abgestützt ist und andererseits gleich beim ersten Einwirken der Zugkraft P das Anheben des unteren Laufrades einen günstigen Einfluss auf die Kraftverhältnisse hat. Da die obere Laufrolle L o schon relativ früh auf der Treppenstufenkante K aufliegt, wird die untere Laufrolle L' (Fig. 7) entlastet. Auch ist u es ein grosser Vorteil, dass sich die beim Erklimmen der Stufe erforderliche Kippbewegung über einen bezüglich des bekannten Dreisternrades relativ kleinen Winkel erstreckt. Einen weiteren Vorteil der beschriebenen Konstruktion zeigt Fig. 9. Besitzt die Treppe nämlich, wie dies bei zahlreichen Freitreppen, Kellertreppen und Estrichtreppen der Fall ist,keine die Stufen 12 und 13 verbindende Stirnwand, so lässt sich das Rad dennoch ohne jegliche Schwierigkeit die Treppe hinaufziehen. Es wird lediglich der Schwenkwinkel a (Fig. 7) etwas grösser, da die untere Laufrolle L in den Zwischenraum zwischen den u beiden Stufen 12/13 hineinragt. Auf einer gewissen Höhen lage liegt die untere Laufrolle L jedoch an der unteren u Stufenkante K' (Fig. 9) an und das Laufrad 5 lässt sich wiederum, wie beschrieben, nach oben ziehen. Neben dem Ziehen des Gerätes von Hand kommen selbstverständlich auch motorische Antriebe in Frage. Zu diesem Zweck kann die Hauptachse 6 (Fig. 2) mit einem Motor gekoppelt und über ein Kettenrad 15, eine Kette 16 und weitere Kettenräder 17 mit den Laufrollen 10 verbunden sein. Auch kann die Drehmomentübertragung, wie Fig. 3 zeigt, durch Zahnräder 19 erfolgen, die drehstarr mit den Laufrollenachsen lOa verbunden sind und mit einem zentralen, auf der Hauptachse 6 sitzenden Antriebsritzel kämmen. Die Beispiele der Drehmomentenübertragung können vom Fachmann noch im Rahmen der Erfindung erweitert werden. Da die Höhe der zu überwindenden Hindernisse nicht immer gleich ist, kommt der Anpassbarkeit der Laufrollen 10 eine gewisse Bedeutung zu. Eine Verstellmöglichkeit ist anhand von Fig. 4 (Flügelmutter) bereits beschrieben worden. Um die Achsen lOa der T Åaufrcllen noch sicherer zu halten und deren radiales Hineinrutschen unter Last zu verhindern, kann im Schlitz 9 ein Lager 22 radial verschiebbar so angeordnet sein, dass es sich in beliebiger Radialstellung durch bekannte Mittel fixieren lEss-t. Das beschriebene Rad lässt sich für die verschiedensten Fortbewegungsmittel, z.B. Sackkarren, Rollstühle, Kinderwägen, Postkarren etc. und ganz allgemein alle auf Räder laufenden Wagen einsetzen, welche Hindernisse in Form von Treppenstufen, Türschwellen etc. überwinden müssen. In allen Fällen ist, wie z.B. aus Fig. 6 ersicht lich, der Radius r sowie der Abstand a (Fig. 6) so gewählt, dass die Laufrolle L0 mit ihrer unteren Hälfte auf die Kante K auftrifft. Der Erfindungsgedanke lässt sich auch auf ein Laufrad anwenden, das vier im gleichen Abstand auf einem gemeinsamen Kreisbogen angeordnete Räder aufweist. Durch die Zugkraft P wird die Laufrolle Lo auf die Stufe 13 an 0 gehoben und stützt sich dann auf die Stufe 13 ab, ähnlich wie dies beim Laufrad mit fünf Laufrollen beschrieben wurde. Der gewünschte Effekt, mit geringem. Kraftaufwand und erhöhter Sicherheit Stufen zu überwinden, lässt sich nur mit vier oder fünf Laufrollen pro Rad realisieren, wobei der Variante mit 5 Rollen der Vorzug gegeben wird. Um den Rollkomfort auf ebener Bahn zu verbessern, kann beispielsweise ein vom Griff 3 aus bedienbarer Mechanismus vorgesehen sein, mittels welchem eine der den Boden berührenden Laufrollen vom Boden abgehoben werden kann. Dieser Mechanismus kann z.B. an einer Laufrollenachse lOa angreifen und gestattet die Herabsetzung des Rollwiderstandes, was sich inbesondere in Kurven günstig auswirkt.

Claims: Patentansprüche 1. Laufrad zur Ueberwindung von Hindernissen, die aus der Fahrbahn nach oben ragen, insbesondere Treppenstufen, Türschwellen etc., dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe-vier oder fünf drehbar gelagerte Laufrollen aufweist, wobei die in Laufrichtung vordere dieser Laufrollen in bezug auf die Vertikale etwas hinter die darüber liegende Rolle zurückversetzt ist und -die vorgenannte, darüber liegende Rolle so weit nach oben versetzt ist, dass 2r +a > H > r + a, wobei r deD Laufrollenradius, a der Abstand der Achse der unteren Laufrolle (Lu) zur Unterkante der oberen Laufrolle (Lo) und H die, Höhe des Hindernisses ist, derart, dass die genannte darüber liegende Laufrolle bei der Horizontalbewegung in ihrer unteren Hälfte auf das zu überwindende Hindernis auftrifft und damit die darunter liegende Rollevonder FahrbahnaStt. 2. Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrollen desselben in radialer Richtung verstellbar und damit an die Höhe der zu erwartenden Hindernisse anpassbar sind. 3. Laufrad nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrollen desselben mit ihren Achsen in radial gerichteten Führungsnuten gelagert und in beliebiger Lage fixierbar sind. 4. Laufrad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass dasselbe mit Anschlagelementen versehen ist, die sich in die Führungsnuten hinter den Rollenachsen einstekken lassen und dadurch die Rollen in einem bestimmten Radialabstand von der Radachse führen. 5. Laufrad nach einem der ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Laufrollen desselben von einem gemeinsamen Antriebsorgan aus angetrieben sind. 6. Laufrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsorgan eine endlose Kette ist. 7. Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe fünf um jeweils 72 gegeneinander versetzte Laufrollen aufweist.

Inventors: VON ROHR, MARTIN
Applicants: VON ROHR, MARTIN
Application year: 1983
Main classification: B62B5
IPC codes: B62B5