CN101925385A - 滚动构件 - Google Patents

Abstract

滚动构件包括轨道引导件(2)以及运动部件(1)，所述运动部件能够相对于所述轨道引导件(2)运动并设计成形成在闭合回路中运动的滚动带(10)，所述构件的特征在于，所述运动部件(1)包括柔性并连续的运动圈，并且所述轨道引导件(2)设计成沿着变化曲率的倾斜路径引导运动部件(1)。

Description

滚动构件

本发明涉及一种滚动构件，以及装备有这种滚动构件的个人运动、休闲或移动设备或运载工具。

最为常用的滚动构件是轮子。理论上，轮子与地面的接触是切线，切线的长度相当于滚动带的宽度。这是图1a所示的位于轨道上的车轮的情况。

橡胶的发现使得可能提供柔韧轮胎，使得可能如图1b所示通过将与地面接触的轮胎压扁来增加接触表面。

接着轮胎的发明及其随后的改进使得可能优化所述轮胎的横向刚性以及变形能力，由此如图1c所示增加地面接触表面。

为了增加轮子和地面之间的接触表面，可以加宽滚动带，增加轮子的直径，或者特别是通过使用更加柔韧的材料和/或具有较低空气压力的材料来增加轮胎的变形能力。

在运动过程中，轮子遇到的地面的不规则物、孔、凸起或任何其它障碍物产生冲击，并由此产生传递给运行装置和运动设备的应力。

这些应力能够沿着三个轴线方向分解：

-垂直，与重力方向相对应，

-纵向，与行驶方向相对应，

-横向，与横向和向心分量相对应。

这些分量与运动设备的重量和速度的平方成正比。

它们与支承的等级、不规则物和障碍物的尺寸、冲击相对于轮子的入射角度(angle d’incidence)以及轮胎和运行装置的缓冲能力直接相关。

它们产生反作用力，这些反作用力也取决于所述同一运行装置的运动元件的惯性。

纵向分量与移动方向相反，产生能量浪费。

垂直分量直接影响移动设备的舒适性，并且导致地面接触压力变化，并且直到该垂直分量抵消前都会存在上述压力变化，并使得附着力部分或完全损失。

横向分量影响行驶路线，特别是在方向盘处。

为了减小这些附加应力，通过增加轮子的直径，特别是通过使用根据柔韧的材料和/或较低空气压力来增加轮胎变形的能力，开发减小横向分量的轮胎结构和型面，或者减小轮子以及运行装置的运动元件的质量，使得可能减小相对于不规则物的入射角度。

另外，轮子在地面上的运动产生与接触表面和滚动带的变形应变成比例的摩擦力。

轮子的运动产生与其翼部面积和移动速度的平方成比例的空气动力阻力。

轮子的转动使其具有与其惯性力矩和其转动速度(以弧度/每秒表示)的平方成正比的惯性能量。

运动设备的移动使其具有与其质量和其速度的平方成正比的动能。此动能是该设备的每个部件的动能的总和。

以上列出的非全面的基本参数的唯一结合涉及折衷，并且每个所使用的文字涉及不同的折衷。

例如，为了减小地面接触压力、增加附着力、减小地面不规则物的冲击、以及改善克服障碍物的能力，越野型运载工具的轮子具有过大的尺寸；它们因此更加沉重，并且所有部件的机械强度必须增加。

这种尺寸的增加不仅造成体积、摩擦和空气动力阻力的增加，而且造成质量、惯性和潜在的动能增加。

这因此意味着运载工具更加沉重，更昂贵并且消耗更多能量，但是良好的性能减少，舒适性较低。

在某些情况下，希望具有的滚动构件不是类似于轮子的圆形，而是具有适用于特定应用的形状。

特别是由文献FR571503所知的，特别是为了减小地面上的突出部所造成的冲击，提供一种非圆形的滚动构件。

希望的是提供一种前述类型的滚动构件，使得可能实现下面的所有或部分目的：

-针对所有类型的地面改善性能和舒适性，

-允许在多种类型的地面上使用，

-允许滚动构件所支承的物体或个人具有低且稳定的位置，

-保持与现有产品类似的重量、体积和成本。

为此，本发明涉及一种滚动构件，所述滚动构件包括轨道引导件和运动部件，所述运动部件能够相对于所述轨道引导件运动并设计成形成在闭合回路中运动的滚动带，其特征在于，所述运动部件包括柔性并连续的运动圈(boudin de déplacement)，并且所述轨道引导件设计用来沿着变化曲率的倾斜路径引导所述运动部件。

根据本发明的滚动构件性能上的表现部分地类似于轮子(即运动部件)，我们称之为运动圈，在驱动、引导和支承装备有它的运载工具和/或个人的同时在地面上没有摩擦地运行

运动部件在闭合轨道引导件上运行，所述轨道引导件不是圆形或甚至不在平面内。实际上，构成运动圈的形状、尺寸和材料选择使其具有扭矩和柔曲性能，从而允许其通过弹性变形而沿着由轨道引导件施加在运动圈上的具有变化曲率的闭合弯曲倾斜路径前进。

该运动部件被设计成使得因此施加其上的变形保持在其弹性极限的范围内，使得它的运动吸收最少的能量。

这些配置使得可能具有增加的地面接触区域。它们还可能：

-根据使用情况，为轮子的接触区域提供多种路径，

-为轮子的静止部分提供结合到装备后的运载工具的必要尺寸条件的路径，

-通过所有或部分轮子的弹性变形来缓冲支承物的不规则物。

有利地，所述构件包括布置在所述运动部件的滚动表面和所述轨道引导件之间的旋转滚动构件，从而有助于所述轨道引导件和所述运动部件之间的相对运动。

根据一个实施例，所述运动圈由弹性材料制成。

有利地，所述运动圈在内部能够具有由较柔软的材料、甚至是泡沫体构成的芯体，或者能够具有填充有加压气体的空穴。

根据一个实施例，为了获得用于所述滚动带、所述滚动表面和所述芯体的不同机械性能，所述运动圈是由不同附接材料制成的多个元件的组件。

有利地，所述运动圈空腔，所述空腔面向设计成与用来在单个方向上约束运动的装置协作的路径的内侧。

根据一个实施例，所述构件包括与所述运动圈协作的制动装置。

有利地，所述运动圈包括至少两个滚动表面，在所述两个滚动表面之间配置有柔性对中件，从而为所述运动圈的应力和引导传递提供所需的刚性。

根据一种可能性，所述轨道引导件包括使得可以引导所述滚动元件运动的滚道，所述运动圈包括一个或多个滚动表面，所述滚动元件因此容纳在所述运动圈的所述滚动表面和所述滚道之间。

根据另一可能性，所述滚动元件包括一定数量的滚子，所述滚子的转动轴线与所述轨道引导件集成，所述运动圈包括承载所述滚动元件的一个或多个所述滚动表面。

有利地，所述轨道引导件被配置成使得所述运动圈具有带有运动表面的多个不同的接触区域。

本发明还涉及装备或个人活动、体育运动或休闲的鞋，其包括所述滚动构件。

有利地，该装备设置有设计用来接纳滑行者的双脚的搁脚板，其中所述滑行者使用所述装备作为滑板、滑雪板或冲浪板。

本发明还涉及本身用于允许或有助于个人或物体运动的装备，其包括根据本发明的滚动构件，或涉及陆地、空中或水中运载工具，其包括这种滚动构件。

参考附图，使用下面提供的详细描述，将更好地理解本发明。

图1a是表示轮子和平的地面之间的接触区域的视图。

图1b是表示设置轮胎的轮子和平的地面之间的接触区域的视图。

图1c是表示设有轮胎的轮子和平的地面之间的接触区域的视图。

图2是包括根据本发明的滚动构件的第一实施例的运动溜冰装置的溜冰者的右腿内侧的侧视图。

图3是图2的运动溜冰装置的后视图。

图4a、4b、5和6表示根据不同实施例的滚动构件的截面图。

图7是表示根据本发明一个替代方式的本发明滚动构件的运动部件的外形的示意图。

如附图所示，根据本发明的滚动构件包括：

-运动部件1，例如轮胎或履带式轨道引导件，所述运动部件包括形成闭合曲线并在例如地面的运动表面上运行的柔性运动圈，

-运动部件的轨道引导件2设计用来沿着变化曲率的倾斜路径引导所述运动部件。

滚动构件还包括配置在运动部件1和轨道引导件2之间的旋转滚动元件5，以确保在该构件的两个部件之间的运动具有有限的摩擦。

根据图4所示的第一实施例，运动圈包括滚动带10，滚动带位于朝向路径外侧的部分上并设计成与运动表面接触。

滚动带具有能够根据所选择的运动表面的类型来调整的型面和胎面的设计。

运动圈包括位于朝向运动圈的路径内侧的部分，所述部分包括滚动元件5将在其上滚动的滚动表面11，该表面对于最小的滚动应力来说足够硬。

运动圈在内部能够具有有较软的材料，甚至是泡沫体构成的芯体12，或者能够具有填充有加压气体的空穴。

这些配置使得可能在滚动带10和滚动表面11之间形成连接，以便调整运动圈的小横向变形，并具有良好的缓冲能力。

为了获得滚动带、滚动表面11、芯体12、运动圈主体、任何其它功能主体、及其连接的所需性能，可能提供由多个元件构成的运动圈，所述多个元件由不同的相关材料制成。

运动圈还能够具有空腔13，所述空腔13面向使得可以驱动有齿的轮子的路径内侧，有齿的轮子能够具有飞轮轮毂，以便特别是在上坡过程中防止向后运动，飞轮轮毂可根据需要断开连接，并能够可选地具有制动盘的功能。

优选地面向路径内侧的表面14能可选地用作制动鼓。

此表面14还能够用来通过夹紧面向倾斜表面的滚子，或者通过夹紧偏心表面(surfaces excentrique)来形成后退止挡系统，所述夹紧可根据需要分开。

运动圈1的形状由轨道引导件2经由滚动元件5来影响，使得滚动圈在没有摩擦的情况下运动。

在将其安装在轨道引导件之间、上面或附近之前，它可以作为类似于轮胎的圆形柔性圈，其开发过程对应于这些轨道引导件所限定那样。这允许其在静止时具有尽可能与其运动过程中所描绘的曲率半径的平均值相对应的曲率半径。

它在静止时看上去还可类似于直线元件，这样制造成本可能不太高，并且在与轨道引导件结合之前、过程中或之后本身将闭合和紧固成环形。

轨道引导件2根据运动圈的所需移动行程来加工和成形。

根据图4a所示的第一种可能性，轨道引导件2包括滚道2a，使得可能引导特别是球轴承5a类型的滚动元件的运动。

每个滚动元件5a因此容纳在运动圈的滚动表面11和滚道2a之间。

根据图4b和图5所示的另一可能性，轨道引导件还能够包括用于紧固由至少一个滚子5b构成的滚动元件的装置。滚子的枢轴与轨道引导件相结合，并且滚子在运动圈的滚动表面11上滚动。

滚动元件在运动圈上的支承区域被配置从而引导其运动，并且避免横向运动。

因此，可能提供在运动圈的两侧倾斜的两个滚动表面11，如图5所示。

还可能提供凸形或凹形的单个滚动表面11，使得可能确保通过与滚动元件5a的形状互补来引导。

轨道引导件2和滚动元件5确保横向引导、运动圈的路径的不同弯曲、允许在运动表面上滚动的径向引导、以及防止运动圈脱离(“脱开”)或其应变的保持。

选择用于运动圈的材料允许所述运动圈具有所需弹性，以便弹性地沿着如图2和3所示的倾斜的卵形移动行程行进；通过使其释放，它因此存储了用于其变形的全部或部分消耗能量。

此滚动构件特别适用于轮式溜冰鞋。

装备有根据本发明的滚动构件的溜冰鞋包括设计用来保持溜冰者的脚或鞋的靴子4。

靴子能够由根据第一替代形式的鞋构成，溜冰者像穿冰刀鞋一样围绕其脚系上带子或锁定，或者靴子能够包括紧固件，使得可能与根据图2和3所示的第二替代方式的例如越野滑雪鞋或登山靴的特殊鞋一样操作。

该设备的天然稳定性使得可以提供简单、快速和有效的紧固系统，与大多数的城镇和运动鞋相符合，如同前面所述的轮式溜冰鞋那样。

该靴子固定在框架3上，所述框架上紧固有所述的滚动构件。

运动圈1的路径能够包括6个主要不同的区域：

1)与地面的接触区域A是直线的，或者在溜冰者的脚下在垂直平面内并在或多或少的大长度上具有大的曲率半径，以有利于稳定性、操作性或速度；

2)脚前部的冲击区域B以适合的型面上升，从而越过路径上遇到的障碍物和不规则物；

3)脚前部之上的凹入区域C朝着溜冰者身体的外侧弯曲，以便朝着溜冰装置的后部返回，同时避开溜冰者的小腿；

4)横向区域D能够自由地离开运动圈的路径，从而能够补偿由于膨胀、磨损或材料老化造成的旋转变化；

5)溜冰者的脚后面的返回区域E具有与区域3大致对称的路径；

6)后部支承区域F，使得可能再次连接至区域A的曲率，并被优化便减小向后落下的危险，并可以结合制动系统。

根据本发明的溜冰装置提供了简单、技术可靠、经济上平衡的解决方法，提供根据稳定、舒适和多样的使用。

它在通过脚的下面并在脚的轴线上的单个滚动构件上运动，其接触地面的曲率能够具有最佳的型面，并在溜冰者脚下占据最小空间。

根据本发明的滚动构件使得可能开发不同的滚子轮廓线，更加舒适、更加稳定、更加安全并更加多样。

根据图6所示的第三实施例，滚动构件具有下面的替代方式：

滚动元件5能够是球和滚子，并且能够通过与装配球轴承的保持架类似的保持架进行保持，并且具有所需柔性。滚子能够是圆柱形的，或者具有任何其它的旋转形状。

滚道的形状取决于滚动元件的形状以及要采取的限制。

滚道的数量取决于该设备的使用标准。

该运动圈构成弹性环，在所述的实施例中，所述运动圈包括滚动带10、滚动表面11。

有利地，柔性对中件20在位于运动圈的任一侧上的滚动表面11之间包含在运动圈1内，从而确保运动圈的保持应力和引导传递所需的刚性。

运动圈的侧面22提供良好的横向强度和良好的缓冲能力。如所述，运动圈的芯体12由较软的材料，甚至是泡沫体制成，或者填充加压气体的空穴。运动圈也能够集成有空气腔室。

如所述，运动圈能够执行其它的相关功能：凹入侧的空腔能够允许相关元件的机械驱动：制动、飞轮、机动或其它功能。

凹入侧的表面也能够用作制动鼓。它也可以插入如下部件：

-磁性元件，使得可能产生电力，或甚至形成直线电机。

-使得可能测量运动、速度、压力和任何其它有用信息的元件。

轨道引导件2通过容纳轨道引导件2的连接元件17连接到运载工具。

连接元件能够具有形成用于轨道引导件2的框架的U形型面。缓冲元件18有利地配置在轨道引导件和壳体底部之间。

轨道引导件2以单个部件或多个部件2c、2d、2e的形式制造，并根据满足应用的所需移动路径而加工或成形。

单个轨道引导件能够支承所有的滚动表面，但是这些表面也能够分布在多个轨道引导件上，其数量不受到限制；该数量取决于使用。

每个轨道引导部分包括一个或多个集成或附接的滚动表面，滚动元件5在所述滚动表面上滚动。这些表面能够属于附接的、粘接的、嵌入的、覆盖模制的或其它的元件，或者形成在轨道引导件内。它们越硬，滚动应力将越低。

轨道引导件经由滚动元件确保滚动圈的横向、轴向和径向的引导，以及应力的传递。在局部引导的情况下，将集成滚动元件的循环回路。

单个轨道引导件或者所有轨道引导部分构成柔性轮子的环形轮毂。

轮毂能够包括特别用于轨道引导部分2的紧固和保持，以及运载工具上的连接的互补元件。根据由所考虑到的路径部分来支承的限制部分，以及所要执行的功能，轮毂能够包括多个刚性的或者或多或少柔性的区域：用于将应力传递到地面的区域、用于连接到运载工具的区域、用于连接到悬挂装置的区域、变形区域等。

根据需要，并取决于路径的区域，轨道引导部分能够被刚性或弹性地集成到运载工具的适当的空腔内，或者通过刚性或弹性地连接或铰接在运载工具上的支承件引导。这些轨道引导部分能够任何其它方式被约束，或者完全自由。

轨道引导件2形成能够为柔性的环形轮毂。

根据图7所示的替代形式，轨道引导件2配置成使得运动圈有带有移动表面(例如地面)的多个不同的接触区域。

根据本发明的滚动构件能够应用于个人休闲、运动或运载设备(滑板、轮椅、轻便婴儿车、手推车、行李等)，或者装备多种类型的运动设备和运载工具。

此外，可能将悬挂元件、制动系统、后退止挡系统(如果可能的话可脱开连接的)、以及机动和其它功能件或其附件附接至滚动构件。

Claims (15)

1.一种滚动构件，包括：

轨道引导件(2)，以及

运动部件(1)，所述运动部件能够相对于所述轨道引导件(2)运动并设计成形成在闭合回路中运动的滚动带(10)，

其特征在于，所述运动部件(1)包括柔性并连续的运动圈，并且所述轨道引导件(2)设计用来沿着变化曲率的倾斜路径引导所述运动部件(1)。

2.如权利要求1所述的构件，还包括布置在所述运动部件(1)的滚动表面(11)和所述轨道引导件(2)之间的旋转滚动构件(5)，从而有助于所述轨道引导件和所述运动部件之间的相对运动。

3.如上述权利要求中任一项所述的构件，其中所述轨道引导件具有或包括一个或多个柔性部件。

4.如上述权利要求中任一项所述的构件，其中所述运动圈(1)在内部能够具有由较柔软的材料、甚至是泡沫体构成的芯体(12)，或者能够具有填充有加压气体的空穴。

5.如权利要求2或3和4中之一所述的构件，为了获得用于所述滚动带、所述滚动表面(11)和所述芯体(12)的不同机械性能以及所需的弹性柔性，其中所述运动圈(1)是由不同附接材料制成的多个元件的组件。

6.如上述权利要求中任一项所述的构件，其中所述运动圈(1)具有空腔(13)，所述空腔面向设计成与用来在单个方向上约束运动的装置协作的路径的内侧。

7.如上述权利要求中任一项所述的构件，包括与所述运动圈(1)协作的制动装置。

8.如上述权利要求中任一项所述的构件，其中所述运动圈(1)包括至少两个滚动表面，在所述两个滚动表面之间配置有柔性对中件(20)，从而为所述运动圈(1)的强度应力和引导传递提供所需的刚性。

9.如上述权利要求中任一项所述的构件，其中所述轨道引导件(2)包括使得可以引导所述滚动元件(5)的运动的滚道(2a)，所述运动圈包括滚动表面(11)，所述滚动元件(5)因此容纳在所述运动圈的所述滚动表面(11)和所述滚道(2a)之间。

10.如上述权利要求中任一项所述的构件，其中所述滚动元件包括至少一个滚子(5b、5c)，所述滚子的转动轴线与所述轨道引导件集成，所述运动圈包括承载所述滚动元件(5b、5c)的所述滚动表面(11)。

11.如上述权利要求中任一项所述的构件，其中所述轨道引导件(2)被配置成使得所述运动圈具有带有运动表面的多个不同的接触区域。

12.一种装备或个人活动、体育运动或休闲的鞋，其包括如权利要求1-11中任一项所述的滚动构件。

13.如权利要求12所述的装备，该装备设置有设计用来接纳滑行者的双脚的搁脚板，其中所述滑行者使用所述装备作为滑板、滑雪板或冲浪板。

14.一种本身允许或有助于人或物体运动的装备，其包括如权利要求1-11中任一项所述的滚动构件。

15.一种陆地、空中或水中运载工具，其包括如权利要求1-11中任一项所述的滚动构件。

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