TWI638733B - Scroll wheel - Google Patents

Abstract

一種滾動輪，包含一輪圈、一輪面及至少兩個互連件，其中，該輪面係圓環狀結構體，該輪面環設於該輪圈的一支撐表面，該輪面環狀的一內緣與該輪圈的該支撐表面相對，該輪圈及該輪面分別與該互連件相接，且該互連件設於該輪圈之該支撐表面上以被支撐該輪面的該內緣，據使該互連件提供水平支撐、軸向支撐以及斜向支撐以承受外力負載、吸收震動。

Description

滾動輪

本發明係關於一種滾動輪，特別是指一種滾動輪，所述的滾動輪可用於支持載具並滾轉，使載具得以移動。

自行車、滑板車、手推車等各種可承載人員或物品移動的移動載具，包含一車架及數個車輪，車輪的輪轂穿設一輪軸，車架藉由一連結構造與輪軸相接，移動載具所承載人員、物品的重量藉由輪軸作用於輪轂，而車輪的底緣承受來自於地表的相對作用力，車輪與地表之間形成摩擦力，當移動裝置受力作用時，車輪得於地表滾轉，移動載具得以移動。

當車輪於地表滾轉時，若地表形成若干凹穴或凸部，地表相對於車輪形成衝擊作用，使得車輪上下起伏，產生了震動現象，影響移動載具所承載人員搭乘的舒適性及移動裝置所承載物品的穩固性，並容易加速移動載具的結構疲勞現象，不利於移動載具的使用壽命。

本案發明人鑑於上述習用滾動輪所衍生的各項 缺點，乃亟思加以改良創新，終於成功研發完成本件滾動輪。

本發明之目的即在於提供一種能夠撓曲與壓縮變形或進行沿一或多個軸之其他變形的滾動輪。

本發明之次一目的係在於提供一種滾動輪，其能夠在撓曲與壓縮變形或以其他方式變形時提供良好效能。

本發明之另一目的係在於提供一種滾動輪，該互連件之幾何形狀依賴於該互連件藉由撓曲與壓縮變形之能力，以藉由該輪面的外力形成扭曲及變形而促進該互連件彈性變形。

可達成上述發明目的之滾動輪，包含一輪圈、一輪面及至少兩個互連件，其中，該輪面係圓環狀結構體，該輪面環設於該輪圈的一支撐表面，該輪面環狀的一內緣與該輪圈的該支撐表面相對，該輪圈及該輪面分別與該互連件相接，且該互連件設於該輪圈之該支撐表面上以被支撐該輪面的該內緣，據使該互連件提供水平支撐、軸向支撐以及斜向支撐以承受外力負載、吸收震動。

如前所述之滾動輪，該滾動輪進一步包含數個該互連件，其中，各該互連件分別為金屬連接材，各該互連件具有沿著該支撐表面至少兩個不同之方向延伸的一第一 末端、一第二末端、及位於該第一末端與該第二末端之間的一中央部分，該中央部分包含至少兩個撓曲剛性區域及位於兩個撓曲剛性區域之間的一接觸點，該第一末端、該第二末端與該輪圈的該支撐表面相接，各該互連件的一中央部分與該輪面的該內緣相接，且該互連件之該撓曲剛性區域具有一非線性構形與相鄰的該互連件之該撓曲剛性區域實體接觸，該接觸點之每一者與該輪面之該內緣實體接觸，據使各該互連件分別對該輪圈及該輪面形成合成負載或壓縮負載之功效。

1‧‧‧輪圈

11‧‧‧支撐表面

2‧‧‧輪面

21‧‧‧內緣

211‧‧‧延伸壁

212‧‧‧限制開口

22‧‧‧鎖固件

3‧‧‧互連件

31‧‧‧第一末端

32‧‧‧第二末端

33‧‧‧中央部分

331‧‧‧撓曲剛性區域

332‧‧‧接觸點

圖1為本發明滾動輪之組合示意圖；圖2為圖1其A-A剖面之剖面放大示意圖；圖3為圖1其B-B剖面之剖面放大示意圖；圖4為該輪面之內緣形成延伸壁之剖面放大示意圖；圖5為該輪面之內緣形成一限制開口之剖面放大示意圖；圖6為該滾動輪分別以一鎖固件將互連件固接於輪圈及輪面之示意圖；圖7為圖6其C-C剖面之剖面放大示意圖；圖8為圖6其D-D剖面之剖面放大示意圖；圖9為該互連件之放大示意圖； 圖10為該互連件之第二型態之放大示意圖；以及圖11為該互連件之第三型態之放大示意圖。

請參閱圖1至圖3，本發明所提供之滾動輪，主要包括有：一輪圈1、一輪面2及至少兩個互連件3；其中，該輪面2係圓環狀結構體，該輪面2環設於該輪圈1的一支撐表面11外側，該輪面2環狀的一內緣21與該輪圈1的該支撐表面11相對，該輪圈1之該支撐表面11及該輪面2之該內緣21分別與該互連件3相接，且該互連件3設於該輪圈1的該支撐表面11上以被支撐該輪面2的該內緣21，據使該互連件3提供水平支撐(horizontal bracing)、軸向支撐(radial strut)以及斜向支撐(raking strut)以承受外力負載、吸收震動。

如前所述之滾動輪，該滾動輪進一步包含數個該互連件3，其中如圖9所示，各該互連件3分別為金屬連接材(metal interconnect)，各該互連件3的一第一末端31、一第二末端32與該輪圈1的該支撐表面11相接，各該互連件3的一中央部分33與該輪面2的該內緣21相接，據使各該互連件3分別對該輪圈1及該輪面2形成合成負載(combined load)或壓縮負載(compressive load)之功效。

為更進一步說明，請參閱圖1、2、3及9，該輪圈1，其具有一支撐表面11；該輪面2(face of wheel)，該內 緣21以被支撐於該支撐表面11上；以及如圖9所示，至少兩個互連件3(interconnects)，該互連件3之每一者具有沿著該支撐表面11至少兩個不同之方向延伸的一第一末端31、一第二末端32、及位於該第一末端31與該第二末端32之間的一中央部分33，該中央部分33包含至少兩個撓曲剛性(flex stiffness)區域331及位於兩個撓曲剛性區域331之間的一接觸點332，該互連件3之該撓曲剛性區域331具有一非線性構形(non-linearity conformation)與相鄰的該互連件3之該撓曲剛性區域331相鄰接觸，該接觸點332之每一者與該輪面2之該內緣21實體接觸。

如圖6至圖8所示，本發明提供該互連件3係為一可壓縮變形金屬連接材並分別以一鎖固件22將該互連件3固接於該輪圈1及該輪面2。需要撓曲與壓縮變形且適型之該互連件3及該輪面2以被支撐於多種彎曲表面的該輪圈1之該支撐表面11上。因此，本發明之一實施例為具可撓性且可撓曲之該輪面2與該互連件3及用於製造具可撓性且可撓曲之裝置的相關方法。藉由提供具有非線性構形或波狀或彎曲幾何形狀之該互連件3實現該可撓性及可撓曲性(如圖10與圖11所示)。該幾何形狀提供用於確保該互連件3藉由撓曲與壓縮變形之能力不會有害地影響該輪面2效能(即使在猛烈且重複撓曲與壓縮變形循環下)之手段。如圖4或圖5所示，該等方法提供該輪面2之該內緣21形成一延伸壁211 或一限制開口212以精確且準確之幾何建構之能力，以使得可使該互連件3及/或該輪面2之物理特徵(例如，可壓縮變形、可撓曲性)能適應於應用環境之操作條件。

舉例而言，可藉由彎曲該互連件3而使該互連件3彼此連接，以促進該互連件3相對於彼此之獨立移動。然而，該互連件3其局部區域可能具有與其他區域不同的撓曲與壓縮變形要求。本發明之該互連件3、該撓曲剛性區域331、該接觸點332及該撓曲剛性區域331與該接觸點332之間具有彎曲互連幾何形狀(包括(例如)互連尺寸、週期性、振幅、定向及一區中互連之總數目)之局部變化之合成負載或壓縮負載之該輪面2的建構。產生具有可控制方向之多個互連件3促進使該互連件3適應於該輪面2之操作條件。

在一實施例中，本發明提供用於建立與該輪面2之支撐接觸之該互連件3。該互連件3具有一第一末端31、一第二末端32及安置於該第一末端31與該第二末端32之間的該中央部分33。該第一末端31與該第二末端32結合至該輪圈1。該互連件3之該中央部分33處於撓曲剛性且不與該輪圈1實體接觸(例如，不結合)。在一態樣中，此撓曲剛性為該中央部分33處於應變之結果。在此態樣中，該互連件3的撓曲剛性一般為彎曲的，以使得若以隔開該輪面2之方式向一或多個該輪面2施加力，以該互連件3非線性構形部分的該撓曲剛性區域331可至少部分地壓縮變形(compressive deformation)以適應該輪面2之間的相對運動，同時保持該輪面2之間的支撐接觸。

在一實施例中，該互連件3之該中央部分33為弧形，其具有一振幅，諸如在約0.1mm與約3mm之間的振幅。在一態樣中，不同該互連件3結合區域之數目可大於二，諸如三、四或五。在此態樣中，在該第一末端31與該第二末端32之間的該中央部分33實際上經再分為兩個撓曲剛性區域331，該撓曲剛性區域331具有複數個不同彎曲部分區域的一非線性構形，且該撓曲剛性區域331與相鄰的該互連件3之該撓曲剛性區域331實體接觸。在該組態中，振幅及/或週期性可為恆定或者可在該互連件3之整個縱向長度上變化。該互連件3自身可為任何形狀。在該互連件3為金屬連接材之態樣中，金屬連接材可具有在約1mm與10mm之間的厚度。

為了促進額外該輪面2之置放，該互連件3之該中央部分33固定連接至之該輪面2可為接觸焊墊。在一態樣中，額外該輪面2與該互連件3之該中央部分33係為支撐接觸。

在一實施例中，該輪面2可基於其物理特徵來進一步加以描述。舉例而言，該互連件3提供能夠經受高達25%之應變同時保持與該輪面2之支撐接觸。此情況下的"保持"指該中央部分33在應變適應期間彈性變形(elastic deformation)的小於10%或5%之降低。

在一實施例中，藉由將本文揭示之該互連件3中之任一者併入具有複數個互連件3及兩個以上，該輪面2的該互連件3中來提供多軸撓曲與壓縮變形。在此實施例中，該互連件3提供該輪面2之間的支撐接觸。視所要撓曲與壓縮變形操作條件而定，該互連件3可具有為柵格、多角形、弧形、多邊形或其任一組合之幾何組態。另外，藉由將鄰近該輪面2連接至一個以上之該互連件3(諸如兩個、三個或四個的該互連件3)之能力而提供進一步的撓曲與壓縮變形控制。

在一實施例中，該互連件3具有定向於至少兩個不同方向上之該互連件3之集合。舉例而言，該互連件3具有彼此垂直或正交之兩個定向以提供在兩個方向上撓曲與壓縮變形之力。在另一實施例中，該互連件3可包含所有皆相對於彼此對準之該互連件3。此實施例在撓曲與壓縮變形時被限制於單一方向時可為有用的。藉由將該互連件3定向於三個或三個以上方向(例如，三個方向或四個方向)上而提供額外撓曲與壓縮變形能力。在一實施例中，藉由將該互連件3置放於任一數目之不同層(諸如彼此鄰近之兩層)中而提供額外控制及穩定性。

在一實施例中，該互連件3能夠經受高達約150%之應變而不斷裂。藉由使該互連件3幾何形狀、定向、 振幅、週期性、數目適應於操作條件(例如，單軸對多軸撓曲與壓縮變形)而最大化達到拉伸變形(stretching deformation)之應變。支撐該互連件3之該輪面2可具有為彎曲(諸如，為凹入、凸起、半球形或其組合)之至少一部分。

在另一實施例中，本發明係關於用於製造能夠建立與該輪面2之支撐接觸之彎曲該互連件3之各種方法。在一態樣中，向該輪圈1的該支撐表面11、該互連件3或兩者上施加該第一末端31、該第二末端32其結合位點之寬度。藉以施加一力以使該輪圈1及與該輪圈1接觸之該互連件3應變。該第一末端31、該第二末端32其結合位點之寬度提供特定該互連件3位置與該輪圈1之間的結合。在使該輪面2受壓力阻力(pressure resistance)之後，即產生彎曲該互連件3，該互連件3改變預加應變之量值、幾何形狀及間距中之一或多者能產生具有不同彎曲或幾何形狀。

在一態樣中，彎曲該互連件3具有對應於該互連件3自該輪面2之最大豎直移位的振幅，且該振幅係選自100nm與1mm之間的範圍。對於具有長度及寬度之該互連件3，寬度、振幅或者寬度及振幅視情況可沿該互連件3之長度而變化。影響振幅之一因素為在該互連件3結合之前施加至該輪面2之預加應變。一般而言，應變愈高，振幅愈大。在一實施例中，施加之力在該輪面2中產生一應變，其中該應變選自在20%與50%之間的範圍。

綜上所述，本案不但在空間型態上確屬創新，並能較習用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請 貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

Claims (1)

1. 一種滾動輪，包括：一輪圈，其具有一支撐表面；一輪面，其具一內緣以被支撐於該支撐表面上；及至少兩個互連件，該互連件之每一者具有沿著該支撐表面至少兩個不同之方向延伸的一第一末端、一第二末端、及位於該第一末端與該第二末端之間的一中央部分，該中央部分包含至少兩個撓曲剛性區域及位於該兩個撓曲剛性區域之間的一接觸點，該第一末端、該第二末端與該輪圈的該支撐表面相接，各該互連件的一中央部分與該輪面的該內緣相接，且該互連件之該撓曲剛性區域具有一非線性構形與相鄰的該互連件之該撓曲剛性區域相鄰接觸，該接觸點之每一者與該輪面之該內緣實體接觸。