ВСЕНАПРАВЛЕННОЕ КОЛЕСО
OMNI-DIRECTIONAL WHEEL

Настоящее изобретение относится к области подвижного оборудования.
Настоящее изобретение найдет особенно перспективное применение в области кресел-каталок для людей с ограниченной физической подвижностью.
Однако изобретение может также использоваться и в других областях помимо кресел-каталок.
В частности, изобретение имеет отношение к всенаправленному колесу с целью его установки на кресло-каталку для того, чтобы добиться передвижения во всех направлениях.
Традиционное колесо включает, с одной стороны, в своем центре втулку колеса, которая обеспечивает направление вращения колеса относительно его опоры, такой как рама или кронштейн, а с другой стороны, по окружности - обод колеса, на котором крепится протектор или шина, которая действует как вращающаяся поверхность.
Вращение колеса придает ему мобильность, которую легко осуществлять в направлении, перпендикулярном оси вращения колеса. Однако смещение колеса в направлении, параллельном оси вращения, практически не применяется из-за трения поверхности качения колеса.
Кресла-каталки требуют, в частности, присутствия всенаправленных колес, которые дают возможность плавной всенаправленной подвижности, чтобы облегчить такие перемещения для пользователя упомянутого кресла.
Таким образом, в предшествующем уровне техники уже известны кресла-каталки, имеющие множество роликов, у которых ось вращения перпендикулярна оси вращения колеса, посредством чего упомянутые ролики могут быть установлены на уровне окружности колеса. Эта система, благодаря роликам, дает возможность колесу смещаться в боковом направлении, таким образом уменьшая трение на поверхности качения колеса.
Однако у такой системы есть недостатки. В частности, колеса, связанные с роликами, имеют большую сложность, а потому возникают трудности при сборке, а также высокую стоимость изготовления. С другой стороны, чтобы обеспечить нормальное и плавное качение, ролики должны быть установлены, по крайней мере, попарно. Другим недостатком использования роликов является то, что у них отсутствует гибкость своей поверхности качения и они не удобны для перемещения кресла-коляски на неровной поверхности; таким образом, пользователь упомянутого кресла ограничен при перемещении дорогами, имеющими только небольшие неровности.
В некоторых патентных документах также указано на установку полых трубок, располагающихся на уровне окружности колеса; упомянутые трубки, формирующие нормальную поверхность качения, должны позволить переднему колесу смещаться назад и вбок без какого-либо ограничения благодаря трению о поверхность.
Например, использование трубок раскрыто в американском патенте US 2008/018167. Однако трубки, как отмечено в этом документе, на уровне их участка, расположенного вблизи внутренней боковой поверхности обода колеса, обязательно имеют напряжение сжатия. Это затрудняет вращение трубки и, следовательно, затрудняет боковое перемещение кресла-каталки. Такая система, таким образом, не оптимальна для решения проблемы всенаправленного перемещения кресла-каталки.
То же самое относится к патенту NL 1015676, в котором раскрывается колесико для роликовых коньков с колесиками типа "роллера", включающих множество роликов, причем эти ролики устанавливаются так, чтобы контактное давление прилагалось между двумя смежными роликами, что приводит к торможению вращения упомянутых роликов.
В этом документе боковые поверхности роликов устанавливаются друг против друга под давлением, так чтобы каждый из роликов был сжат. Это приводит к возникновению сопротивления вращению, указанное сопротивление используется для того, чтобы тормозить при катании на роликах.
Из документа ЕР 0556401 также известно колесо для кресла-каталки, включающего множество вспомогательных колес. Вспомогательные колеса включают вал между двумя подшипниками, имеющими наклонный упор, позволяющий обеспечить радиальное положение вспомогательных колес; подшипники соединены с втулкой главного колеса.
Эта система имеет преимущество в том, чтобы избежать ограничений сжатия, существующих в других устройствах предшествующего уровня техники.
Однако удержание колеса с помощью только лишь подшипников не позволяют достичь оптимальной жесткости и прочности системы. Кроме того, вращение вспомогательных колес вокруг своих соответствующих валов может также подвергаться ограничениям трения, что неизбежно приводит к трудностям в боковом смещении колеса и, следовательно, и кресла-каталки.
Изобретение обеспечивает возможность преодолевать различные недостатки, присущие известному уровню техники, путем применения всенаправленного колеса, включающего множество свободно вращающихся колец, установленных на секции валика, имеющих оптимальную подвижность во всех направлениях благодаря значительному уменьшению напряжения трения на поверхности качения.
С этой целью настоящее изобретение относится к всенаправленному колесу, включающему центральную втулку, по периферии которой устанавливается поверхность качения, сформированная из спаренных колес или полых трубок, расположенных вдоль радиальных плоскостей. Всенаправленное колесо включает стойки, соединенные попарно секцией валика, коаксиальной втулке, имеющей круглое поперечное сечение, на которой установлены свободно вращающиеся кольца; упомянутая секция валика, включающая также распорки, вставленные между каждым из указанных колец; упомянутые распорки имеют такую форму, что указанные кольца удерживаются в радиальном положении, а секция валика состоит из серии нескольких затирающихся торцами трубчатых сегментов.
Согласно другой особенности изобретения, на секции валика, между двумя распорками, устанавливается кольцо подшипника, служащее опорой кольца. Предпочтительно, чтобы это опорное кольцо имело такую форму, которая соответствовала бы форме стенки трубчатого сегмента.
Любопытно отметить, что втулка образована из двух полудисков, объединенных друг с другом с охватом стоек.
Настоящее изобретение также касается модуля сборки всенаправленного колеса; упомянутый модуль, включающий:
- прилегающую к опорным стойкам секцию валика, которая включает на каждом из ее концов соединительную шпильку или полое углубление, что позволяет взаимодействовать со второй секцией валика;
- стойку, нераздельно соединенную с секцией валика;
- стянутые кольца.
Предпочтительно, чтобы секция валика модуля согласно изобретению формировалась из серии нескольких упирающихся торцами трубчатых сегментов.
Желательно, чтобы упомянутый модуль также включал между двумя распорками кольцо подшипника.
Настоящее изобретение обладает многими преимуществами. С одной стороны, боковая подвижность всенаправленного колеса согласно изобретению вызывает особый интерес и позволяет беспрепятственное перемещение снабженного таким колесом кресла-каталки во всех направлениях и на любой поверхности, даже имеющей шероховатость, такую как гравий, или на грунтовой дороге. С другой стороны, наличие колец подшипника, которые могут располагаться на секции валика между двумя распорками, облегчает вращение указанных колец вокруг упомянутой секции валика, уменьшая трение, что значительно улучшает подвижность колеса. Наконец, всенаправленное колесо согласно изобретению имеет преимущество, заключающееся в простом дизайне и ограниченной себестоимости. Более того, настоящее изобретение также касается модуля, облегчающего сборку упомянутого всенаправленного колеса.
Дальнейшие особенности и преимущества изобретения станут понятными из последующего подробного описания не вносящих ограничения вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые рисунки, на которых:
- На Рисунке 1 изображен вид спереди всенаправленного колеса согласно изобретению, включающего кольцо, установленное на секции валика;
- На каждом из Рисунков 2А и 2B изображено кольцо, которое может быть использовано для установки на секцию валика колеса согласно изобретению;
- На Рисунке 3 изображены различные варианты колец подшипников, которые могут быть установлены на секции валика всенаправленного колеса согласно изобретению;
- На Рисунке 4 схематично изображен вид спереди модуля для сборки всенаправленного колеса согласно изобретению;
- На Рисунке 5 изображен вид спереди полностью собранного всенаправленного колеса.
Как показано на Рисунке 1, настоящее изобретение касается всенаправленного колеса 1, которое предпочтительно предназначено для установки на кресло-каталку, чтобы позволить колесу беспрепятственно перемещаться во всех направлениях.
Всенаправленное колесо 1 согласно изобретению включает, с одной стороны, центральную втулку 2. На периферии упомянутой втулки 2 устанавливается поверхность качения 3, образованная спаренными колесами или полыми трубками, а предпочтительней кольцами 4, которые располагаются вдоль радиальных плоскостей.
В частности, всенаправленное колесо 1 согласно настоящему изобретению также включает стойки, а именно под ссылочными цифрами 5 и 51, установленные на центральной втулке 2 и связанные попарно, например, секцией валика 6.
На прилагаемом рисунке 1 показаны только две стойки 5 и 51; однако всенаправленное колесо 1 согласно изобретению может включать большее число стоек, например шесть стоек, установленных радиально на центральной втулке 2; стойки соединяются попарно посредством секции валика 6.
Упомянутая секция 6, как видно, в частности, на Рисунке 1, является коаксиальной центральной втулке 2 и имеет круглое поперечное сечение для того, чтобы позволить вставку множества колец 4, которые затем будут свободно вращаться вокруг упомянутой секции валика 6.
Кольца 4, используемые на всенаправленном колесе согласно изобретению, изображены на прилагаемых Рисунках 2А и 2B.
Желательно, чтобы упомянутые кольца 4, предназначенные для монтирования на секцию валика 6 колеса 1 согласно изобретению имели, по меньшей мере, одно отверстие 13, а предпочтительнее - множество отверстий 13. Последние дают возможность соблюдать необходимую дистанцию между упомянутыми кольцами для того, чтобы облегчить их установку на секцию валика 6.
Наличие этих колец 4, которые предпочтительно изготавливать из эластомерного материала, придающего им определенную гибкость, обеспечивает полную подвижность кресла-каталки, снабженного всенаправленным колесом 1 согласно настоящему изобретению.
Действительно, колесо 1 само придает креслу подвижность от передней части до задней части, т.е. в направлении, перпендикулярном оси вращения центральной втулки 2.
Кроме того, благодаря особенностям данного колеса 1, которые будут подробно описаны ниже, кольца 4, посредством их вращения вокруг секции валика 6, в свою очередь, придают креслу подвижность в направлениях, отличающихся от направления, перпендикулярного оси втулки 2.
Предпочтительно, чтобы секция валика 6 также включала распорки 7, которые вставляются между каждым из колец 4, которые устанавливаются на упомянутую секцию валика 6. Вышеуказанные распорки 7 специально имеют такую форму, чтобы она позволяла удерживать кольца 4 в радиальном положении.
Именно такое удержание позволяет избегать сжатия колец 4 и, таким образом, облегчать вращение последних для плавного перемещения всенаправленного колеса 1 во всех направлениях.
Чтобы удерживать кольца 4 в радиальном положении, предпочтительно, чтобы более широкая часть распорок 7 располагалась на уровне дуги окружности секции валика 6, которая находится на противоположной стороне от центральной втулки 2, а более узкая часть на той стороне секции валика 6, которая находится ближе к указанной втулке 2. Именно такой вариант осуществления изобретения проиллюстрирован на прилагаемых Рисунках 1 и 3.
Возвращаясь вновь к секции валика 6, последняя предпочтительно формируется из группы соединенных впритык трубчатых сегментов 61-65, а именно, которые изображены на прилагаемом Рисунке 3.
Таким образом, на уровне каждого подшипника, находящегося между двумя смежными трубчатыми сегментами, например, 61 и 62, распорка 7 устроена так, чтобы удерживать кольца 4 в радиальном положении.
Такой выбор конфигурации, включающей множество трубчатых сегментов 61-65, также дает возможность более легкого вращения колец 4 вокруг секции валика 6 с тем, чтобы позволить всенаправленному колесу 1 согласно изобретению плавно перемещаться во всех направлениях.
На Рисунке 3 также видно, что внешняя стенка трубчатого сегмента 61 или 65 может быть как прямой, так и выпуклой, или даже может быть вогнутой поверхностью. Эта внешняя стенка может также иметь и другие формы, такие как форма бороздок, или волнистую форму.
Согласно особенно выгодному образцовому воплощению изобретения всенаправленное колесо 1 также включает опорное кольцо 8, установленное между двумя распорками 7, на которое опирается кольцо 4.
Понятно, что каждое из колец 4 всенаправленного колеса 1 предпочтительно может быть установлено на опорном кольце 8. Однако можно также считать, что только часть колец 4 устанавливается на опорном кольце 8.
Опорное кольцо 8 имеет форму, которая соответствует форме стенки трубчатого сегмента 61-65, где монтируется опорное кольцо 8. Схематическое представление возможных форм опорных колец 8, 81 и 82 можно видеть на Рисунке 3, когда стенка трубчатого сегмента имеет соответственно прямую, вогнутую или выпуклую форму.
Предпочтительно, чтобы опорное кольцо 8, 81 или 82 включало канавку, позволяющую облегчить установку упомянутого кольца 8, 81 или 82 на трубчатый сегмент 65, 64 и 63, соответственно, секции валика 6.
Наличие этого опорного кольца 8, 81 или 82 между кольцом 4 и секцией валика 6, между двумя распорками 7, существенно способствует скольжению, а следовательно, и вращению упомянутого кольца 4 вокруг секции 6.
Возвращаясь вновь к центральной втулке 3 всенаправленного колеса 1, которая преимущественно состоит из двух половин дисков, которые предпочтительно изготавливать как неразрывно связанные друг с другом для того, чтобы заключить между собой стойки 5, 51.
Один из этих двух полудисков 9 показан на прилагаемом Рисунке 5, на котором представлено полное всенаправленное колесо согласно изобретению, имеющее множество колец 4 по всей окружности указанного колеса 1.
Настоящее изобретение также касается модуля 10 для сборки всенаправленного колеса согласно изобретению. Такой модуль 10 показан на прилагаемом Рисунке 4.
Модуль 10 согласно изобретению включает на первом этапе секцию валика 6, которая не видна на Рисунке 4, которая прилегает ко второй секции валика.
Секция валика 6 включает, на каждом своем конце 11 и 111, соединительную шпильку 12 или полое углубление, не показанное на Рисунке 4, позволяющие взаимодействовать указанной секции 6 со второй секцией валика второго модуля.
Таким образом, секция валика 6 может включать на каждом из ее концов 11 и 111 соединительную шпильку 12. В этом случае смежные секции валика должны включать на своем конце полое углубление, взаимодействующее с секцией 6.
Согласно другому варианту осуществления изобретения секция валика 6 включает на каждом ее конце 11 и 111 полое углубление. В данном конкретном случае соединительная шпилька 12 может быть рабочей частью, независимой от модуля 10. Представляется также возможным, что секции валика расположенных рядом модулей включают соединительные шпильки, которые на своем конце взаимодействуют с указанной секцией валика 6.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, которым является вариант, демонстрируемый на Рисунке 4, где на одном из его концов 11, упомянутая секция 6 включает соединительную шпильку 12; на противоположном конце 111 указанная секция 6 включает полое углубление. Таким образом, особенно предпочтительным способом является тот, где соединительная шпилька 12 секции валика может взаимодействовать с полым углублением второй секции, и вследствие этого удерживает два расположенных рядом сегмента 6 как единое целое.
Предпочтительно, чтобы соединительная шпилька и/или полое углубление также выполняли функцию воспрепятствования вращению секций валика 6 друг относительно друга, когда они собраны, чтобы создать всенаправленное колесо 1 согласно изобретению.
Желательно, чтобы секция валика 6 модуля 10 согласно изобретению создавалась из множества трубчатых сегментов, не видимых на Рисунке 4.
Модуль 10 согласно изобретению также включает стойку 5, составляющую единое целое с секцией валика 6 и с целью ее установки на втулку 2. На Рисунке 4 стойка 5 является неотъемлемой частью на уровне конца 11 секции 6, включающей соединительную шпильку 12. Однако такой вариант осуществления изобретения не должен рассматриваться как ограничивающий модуль 10 согласно изобретению; на самом деле, стойка 5 может также являться единым целым с концом 111 упомянутой секции 6.
Наконец, модуль 10 для сборки всенаправленного колеса 1 включает кольца 4, предпочтительно изготовленные из эластомерного материала, два кольца 4, разделяемые распоркой 7.
Согласно интересному варианту осуществления изобретения модуль 10 в соответствии с изобретением также включает опорное кольцо 8, установленное между двумя распорками 7; указанное кольцо 8 служит опорой кольцу 4 и облегчает его вращение вокруг секции валика 6 модуля 10.
Упомянутый модуль 10 согласно изобретению способствует особенно легкой и быстрой сборке всенаправленного колеса 1 согласно изобретению.
Действительно, на первом этапе соответствующее количество модулей 10 согласно изобретению устанавливается на центральной втулке 2 с помощью стоек 5.
После этого предпочтительно установить два полудиска, составляющие друг с другом единое целое для того, чтобы сблизить и заключить между ними стойку 5.
Тогда получается полное всенаправленное колесо 1, показанное на прилагаемом Рисунке 5, которое делает возможным движение кресла-каталки, снабженного множеством всенаправленных колес 1, во всех направлениях и без всяких затруднений.