TW448110B - Caster - Google Patents

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448110 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明說明（/ ) [技術領域] 本發明係關於輪椅等之腳輪，特別係具備衝擊緩衝機 構之腳輪的改良。 [技術背景] 以往，作爲具備緩衝機構之腳輪，有將連繫輪椅之車 輪與本體的連桿之本體側的連結透過橡膠襯套來進行’因 負載變動引起車輪變位，橡膠襯套即被扭轉而吸收衝擊’ 或以油壓減振器代替前述連桿，使油壓減振器兼具連桿之 機能與油壓減振器之機能者。 . 然而，卻有下列問題，亦即使用橡膠襯套，僅靠橡襯 套之扭轉無法充分吸收衝擊，若使用油壓減振器，則因彈 簧特性固定，油壓減振器將隨所施加之負載而伸縮’使車 輪之位置產生極大變動，再者，由於路面之凹凸亦會產生 共振現象。 本發明即係針對上述問題點而產生，其目的在於提供 一能對應負載變化所產生之車體的固有振動數的變化，或 能使車體之姿勢變化一定之具緩衝機構的腳輪。 [發明之揭示] 本發明’爲解決上述課題，提供一種腳輪，係於安裝 在輪椅等之托架透過連桿支撐車輪，其特徵在於： 由於係將前述連桿之端部透過隨連桿之搖動運動而產 生扭轉變形的橡膠部件與托架之旋轉軸結合，且將連桿與 本紙張尺度適用中國國私標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ------------^ --------訂---------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 448 ϋ Α7 Β7 五、發明說明（i ) 托架以衰減連桿之搖動運動的油壓減振器連結，因此因應 輪椅之負載，連結車輪與托架之連桿的橡膠部件產生扭轉 變形，進而決定連桿之傾斜，再者，隨車輪上下動之連桿 的搖動運動，則以油壓減振器進行減振。 以上述之方式，藉橡膠襯套之扭轉彈簧特性與油壓減 振器之緩衝特性，能緩和對行進中之振動或路面變化等所 伴隨之衝擊，且能迅速進行減振。 此外，由於前述連桿係以長度可變化之可變連桿構成 1因此可藉由改變連桿之長度，即使輪椅之負載改變，亦 能經常對應輪椅之固有振動數的變動，而能抑制輪椅之振 動，或能經常保持輪椅之姿勢固定。 更進一步的，前述可變連桿，具備有：支持筒，以能 滑動之方式插入此支持筒的可動軸，設於此等的定位孔， 以及用以調整可動軸之長度位置的定位梢。 由於具備固定前述連桿於既定位置、以連繫托架與連 桿間之2支桿所構成，其中一支桿在桿同伴之連接部側端 部具有限制2支桿相對位置之爪部的鎖緊機構，因此能抑 止車輛之搖動，在例如對坐於輪椅上之病患施以心臟按摩 時，能有效實施。 由於係使用高黏度作動油，例如封入矽油作爲油壓減 振器之作動油，以前述矽油之壓力支撐施加於托架之負載 ，因此能因應施加於車體之負載、油壓減振器邊壓縮矽油 而邊收縮》進而決定連桿之傾斜度。若施加於車體之負載 較大時，隨油壓減振器之收縮，因矽油之壓縮特性壓力急 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (諳先閲讀背面乙注意事項再填寫本頁) 敕--------訂---------線* 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 448 1 I 0 A7 B7__ 五、發明說明（5 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 遽上昇，可抑制腳輪之下沉而確保連桿之動作。若改變矽 油之壓縮比則油壓減振器之壓力上昇曲線亦改變，而能獲 得各種衰減特性。 由於矽油相較一般油壓機器所使用之作動油其壓縮率 爲高，故不需要在油壓減振器內部設置氣體室等，能謀求 構造之簡單化。再者，由於矽油具有彈性力，因此具支撐 施加於車體之負載的機能，故亦能廢除橡膠襯套。 前述油壓減振器，由於具備有：連結於前述托架或前 述連桿之一方的減振管，連結於前述托架或前述連桿之另 一方的活塞桿，結合於前述活塞桿而將前述減振管內分割 爲兩個油室的活塞，以及區劃於前述減振管與前述活塞間 用以連通前述兩個油室的間隙，故油壓減振器因應車輪從 路面所承受之力量而伸縮動作，藉通過間隙之矽油的黏性 阻抗因應動作速度而急上昇，據以有效衰減連桿之搖動。 由於油壓減振器係擔負支撐施加於車體之負載的彈簧 機能，及衰減連桿之振動的減振機能，因此能減少腳輪之 零件數，而精簡化。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 由於係於前述活塞形成嵌合於前述活塞桿而安裝的圓 筒部與在前述減振筒間區劃前述間隙之圓盤部，因此不需 要活塞桿等之設計變更，而能容易的改變活塞大小。藉改 變活塞之大小，以改變塡充於油壓減振器之矽油體積，能 變更油壓減振器之衰減特性。 [圖式之簡單說明] 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4 $格(210 X 297公釐) 448 1 A7 B7 五、發明說明（fA ) 第1圖係顯示本發明第1實施形態的側視圖。 第2圖係同圖的前視圖。 第3圖係同第1圖A-A線之橡膠襯套的剖面圖。 第4圖係同圖油壓減振器的剖面圖。 第5圖係同圖顯示油壓減振器之行程與負載之關係的 特性圖。 第6圖係顯示第3實施形態之油壓減振器的剖面圖。 第7圖係顯示第4實施形態之側視圖。 第8圖係顯示典型之橡膠襯套之扭轉扭力與扭轉角度 關係的特性圖。 [最佳實施形態] 以下，根據附圖說明本發明之實施形態。 如圖1所示，腳輪具備有：連結於輪椅等之車體的托 架2，支撐於托架而能旋轉之連桿3，以及支撐於連桿3之 前端部而能旋轉的車輪4。車輪4，係以連結於連桿3之前 端部的螺栓6透過未圖示之軸承，以能旋轉之方式支撐。 如圖2所示，托架2具有t：字形剖面，以貫通於其上 部之螺栓5透過未圖示之軸承連結於車體。托架2係旋轉 於垂直軸周圍(左右方向），而使車輪4朝向前進方向。 連桿3以螺栓10支撐於托架2，藉橡膠襯套8之扭轉 ，而能旋轉於水平軸周圍(上下方向）。 第3圖中顯示有施加扭轉彈性力於連桿3之橡膠襯套 8的詳細構造，橡膠襯套8係由外筒8a、內筒8b '及設於 6 本紙張尺度適用中國國私標準<CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閲璜背面之注急事項再填寫本頁) f · /-.裝--------訂-------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（f ) 外筒8a與內筒8b間之橡膠材8c所構成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 橡膠材8c，例如係硫化黏著於外筒8a與內筒8b，插 通於連桿3之旋轉軸的內筒8b，則係以螺栓10連結於托 架2。 藉車輪4之上下動，連桿3即傾斜、橡膠襯套8之橡 膠材8c被扭彎，以吸收因車輪4之上下動所引起的衝擊。 在托架2與連桿3間’安單桿型油壓減振器20，油壓 減振器20係隨連桿3之轉動而伸縮。 如第4圖所示，油壓減振器2〇，具備有：透過梢25 連結於托架2之減振筒21，透過梢26連結於連桿3且嵌 合於減振器20之活塞桿22，以及結合於活塞桿22的活塞 23。 於減振筒之開口端內面設置有螺紋部21a，螺合圓 筒狀之末端部件29，在未端部件29之內側以能滑動之方 式嵌合活塞桿22。於末端部件29與活塞桿22之間安裝封 環，以保持減振器21內之密封。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 活塞23將減振筒21內區劃爲兩個油室27、28，油室 27更進一步區劃爲儲油部27a與氣體室27b。減振筒21與 活塞23間區劃成連通各油室27，28的環狀間隙24。活塞 23之外周面與減振筒21之內周面全周不接觸。 其次，說明其作用。 如上述般，由於施加在輪椅等之本體的負載變動，例 如坐在輪椅上之病患之體重差異或路面凹凸，使連桿3以 旋轉軸爲中心搖動，而橡膠襯套8被扭轉。 7 本纸張尺度過用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） 〇 Α7 Β7 五、發明說明（έ ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 此種情形中，相對於行進中之車輪4的振動力，爲衰 減輪椅之搖動運動’橡膠襯套8及安裝於托架2與連桿3 間之油壓減振器2〇即伸縮動作，而能吸收路面之凹凸或搭 載搬運物時之振動或衝擊。 然而，由於施加於輪椅之負載的差異，各個固有振動 數相異，故可知僅靠具有既定之彈性特性的油壓減振器20 ，無法使衰減效果爲一定。 輪椅之固有頻率f以下式表示。 / = —Vmi J 2π 此處，Κ係橡膠襯套8之扭轉彈簧定數、Μ係輪椅之 重量。 因此雖然輪椅重量改變固有頻率亦會產生變化，但因 輪椅之姿勢變化，橡膠襯套8之扭轉角變亦會變化。 此係因通常橡膠襯套8之扭轉彈簧特性如第8圖所示 ，具有非線形性，故輪椅20之重量愈增加’扭轉角度愈大 ，上下之負載則變小(彈簧定數Κ變小)之故。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 因此使用此特性’即使輪椅之重量變動’但由於橡膠 襯套8所具有之扭轉彈簧特性能對應重量之變動而變化， 故能彈性支撐輪椅，再者，其固有頻率亦變化而能抑制共 振現象。 其次，就本發明之第2實施形態’即將高黏度作動油 ，例如將矽油塡充於油壓減振器20之減振筒21內的實施 例加以說明。 8 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐）

4481JQ A7 B7 五、發明說明（7 ) 矽油係具有二甲基聚矽氧烷構造之合成油，受壓後其 黏度急速增加，相較於有機系油具有非常高之壓縮率。由 於矽油之壓縮率高，因此不需在油壓減振器20內部設置氣 體室等，可謀求構造之簡化。 隨著油壓減振器20之收縮，減振筒21內之矽油被壓 縮活塞桿22所侵入之體積量’減振筒21內之壓力即上昇 。據此，如圖5之實線所不’油壓減振器20在靜止狀態所 支撐之負載隨行程（收縮量）而增大，對此負載行程之增加 率即隨壓縮比而提高。 前述油壓減振器20之收縮動作時，通過環狀間隙24 之矽油賦予剪切與黏性阻抗，致油壓減振器20之支撐負載 較靜特性之値增大。另一方面，油壓減振器20之伸張動作 時，通過環狀間隙24之矽油賦予剪切與黏性阻抗，致油減 振器20之支撐負載較靜特性之値減少。 以上述方式構成，因應施加於車體之負載，油壓減振 器20邊壓縮矽油而邊收縮，以決定連桿3之傾斜。當施加 於車體之負載較大時，隨油壓減振器20之收縮，矽油之壓 力會急遽上昇，故能抑制腳輪之沉下，確保連桿3之動作 〇 油壓減振器20因應車輪4自路面所承受之力量而伸 縮動作，藉通過環狀間隙24之矽油的黏性阻抗係因應動作 速度而產生，故能有效衰減連桿3之搖動。 如上述般，由於油壓減振器20係擔負支撐施加於車 體之負載的彈簧機能，與衰減連桿3之振動的減振機能， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-------—訂--------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 48 ΐ ί Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 因此可刪減橡膠襯套以減少腳輪之部件數，謀求精簡化。 如第4圖所示，由於第3實施形態係將末端部件29 螺合於設置在減振筒21內面之螺紋部2.U，故藉使末端部 件29進退，即能改變油室內之容積，於採用塡充矽油之油 壓減振器20時，能因應需要改變矽油之壓縮比。 其次，說明圖6所示之第4實施形態。此處，與前述 實施形態相同之構成部係使用同一符號。 活塞34，具有相對於減振筒21之內周面以環狀間隙 24對峙之圓盤31，以及嵌合於活塞桿22透過螺帽33連結 之圓筒部32。 此情形中，活塞34較圖4所示之活塞23爲小。活塞 34之體積所減少之部分，使塡充於油壓減振器20之矽油 的體積增加，而油壓減振器所賦予之衰減力增大。 此外，活塞34透過圓筒部32將軸方向之尺寸形成與 圖4所示之活塞23相等，故不必針對活塞桿22等進行設 計變更，即能交換活塞34與23，進而容易的改變油壓減 振器20之衰減特性。 圖7係顯示第5實施形態，此連桿3以能變化其長度 爲特徵，而由在托架2之旋轉軸周圍透過橡膠襯套8所連 結的支持筒11a，及以能沿支持筒ua之內部滑動之方式 形成之可動軸lib所形成。然後，藉貫穿分別設於支持筒 11a與可動軸lib之複數個定位孔的定位用梢12，即能調 整連桿3之長度。又，可動軸nb前端之車軸25，係以能 自由旋轉之方式支撐車輪4。 10

Vi7. · - .), • - If — — — — — — ^-----I--訂------•線' > <請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 448 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（？） 又，於托架2與連桿3之間，設置有將連桿3之安裝 角度限定於既定角之鎖緊裝置30，本實施形態中，係以設 於限制其一端分別連結於托架2與連桿3之兩支桿13，14 所形成之角度β的任一桿之兩桿間之連接側端部的爪部15 ，限制車輪向上方移動。 承上所述，由於能使用可動軸lib相對於支持筒.11a 滑動，在既定位置以貫通分別設置於支持筒Ua與可動軸 11b之定位孔的定位梢12固定，因此可改變連桿3之長度 ’據以變化連桿3之扭轉角度。 亦即，若負載條件相同，則連桿3之長度越長，橡膠 襯套8之扭轉彈簧特性越軟柔，反之越短則越硬。 因此，藉改變連桿3之長度，能變化扭轉彈簧特性， 組合橡膠襯套8之扭轉彈簧特性與連桿3之長度，則能更 精密的維持輪椅等之固有振動數爲一定。 另一方面，由於負載之變化，輪椅之姿勢高度亦會變 化’但能以調整連桿3之長度，保持輪椅之姿勢爲一定。 亦即，如第7圖所示，通常車輪4之旋轉軸係由於輪 椅之負載增加使橡膠襯套8扭轉，而變位至點25’之位置 。然而，對應所變動之負載將連桿3伸張至點26之位置， 藉橡膠襯套8之扭轉彈簧特性與連桿3之長度的組合，即 能使車輪4之位置定位於旋轉軸與高度方向爲同一點26’ 之位置。 據此，藉使輪椅之姿勢保持一定以使重心位置一定， 能確保一定之行程量，而保持行進之安定性及舒適感。 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） -----------1,裝---I I--1 訂---------線· I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^ 4 Β ]] Α7 Β7 五、發明說明（） 又，在托架2與連桿3間設有鎖緊裝置30。通常狀態 下，桿13、14係形成<字狀，車輪之移動則以變化兩支桿 13、14所形成之角度Θ對應之。再者，欲固定車輪4於既 定位置，須將角度β設爲180度以上，使設在一邊之桿14 之爪部15接觸於另一邊之桿而固定角度Θ，將車輪4 限制於既定位置。以此種構造，能限制車輪4之變位，能 防止對坐在輪椅上之病患進行心臟按摩時之搖動。 [產業上之利用可行性] 如上所述，具備本發明衝擊緩衝機構之腳輪，由於能 對路面之凹凸或搭載搬運物時之衝擊吸收振動或衝擊，因 此對病患用之輪椅或搬運貨物用之台車是非常有用的。 [符號說明] (請先閱讀背面之;±.意事項再填窝本頁) -C裝 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 2 托架 3 連桿 4 車輪 5 螺栓 6 螺栓 8 橡膠襯套 8a 外筒 8b 內筒 8c 橡膠材 10 螺栓 12 訂---------_ 本紙張尺度適用申國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 4 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 4 五、發明說明（丨丨） 11a 支持筒 lib 可動筒 12 梢 13 桿 14 桿 15 爪部 20 油壓減振器 21 減振筒 21a 螺紋部 22 活塞桿 23 活塞 24 環狀間隙 25 梢 25， 點 26 點 26， 點 27 油室 27a 儲油部 27b 氣體室 28 油室 29 末端部件 30 鎖緊機構 31 圓盤部 32 圓筒部 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 A7 4 4 8: ΐ _Β7 五、發明說明（θ) 帽塞螺活 3 4 3 3 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝*—---- 訂----III — , 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. /] /] 經濟部智慧財產局員工消費合作'社印製 Λ8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 · 一種腳輪，係在安裝於輪椅等之托架透過連桿支 撐車輪，其特徵在於： 將前述連桿之端部透過隨連桿之搖動運動而產生扭轉 變形的橡膠部件結合於托架之旋轉軸，且將連桿與托架以 對連桿之搖動運動進行衰減的油壓減振器連結。 2·如申請專利範圍第1項之腳輪，其中前述連桿係 以能改變長度的可變連桿所構成。 3 ·如申請專利範圍第2項之腳輪，其中前述可變連 桿具備有：支持筒，以能滑動之方式插入此支持筒的可動 軸，設於此等的定位孔，及調整可動軸之長度位置的定位 梢。 4 ·如申請專利範圍第1項之腳輪，其中由將前述車 輪固定於既定位置、連繫托架與連桿間之2支桿所構成， 其中一支桿在桿與桿之連接部側端部，具有包.含限制2支 桿之相對位置之爪部的鎖緊機構。 5 ·如申請專利範圍第1項之腳輪，其中前述油壓減 振器係封入高黏度作動油以作爲作動油，藉前述高黏度作 動油之壓力支撐施加於托架之負載。 6 ·如申請專利範圍第5項之腳輪，其中係以矽油作 爲前述作動油。 7 ·如申請專利範圍第5項之腳輪，其中前述油壓減 振器具備： 連結於前述托架或前述連桿之一方的減振筒； 連結於前述托架或前述連桿之另一方的活塞桿； 1 紙張尺度逋用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   44S： ί ϊ 0 έ! C8 D8 六、申請專利範圍 結合於前述活塞桿、將前述減振筒內分割爲二個油室 的活塞；以及 區劃於前述減振筒與前述活塞之間、連通前述二個油 室的間隙。 8 .如申請專利範圍第7項之腳輪，其中茌前述活塞 形成有：嵌合於前述活塞桿而安裝的圓筒部’以及在前述 減振筒之間區劃前述間隙的圓盤部。 9 · 一種腳輪，係在安裝於輪椅等之托架透過連桿支 撐車輪，其特徵在於： 具備隨前述連桿之轉動而伸縮動作的油壓減振器； 於前述油壓減振器封入高黏度作動油以作爲作動油’ 以前述高黏度作動油之壓力支撐施加於托架之負載° 10 ·如申請專利範圍第9項之腳輪，其中係以矽油爲 前述高黏度作動油。 11 ·如申請專利範圍第5或第9項之腳輪’其中前述 高黏度作動油之壓縮比爲可變。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (讀先閱讀背面之注意事項再填窝本頁)

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