專利名稱：具有減震性的輪子和使用這種輪子的運(yùn)輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)越的減震性的輪子。更具體地，本發(fā)明涉及 一種包含具有優(yōu)越的減震性的輪輻的輪子。另外，本發(fā)明涉及諸如手提 箱，運(yùn)貨車，手推車，購物車或輪椅等運(yùn)輸裝置。
背景技術(shù)：
諸如手提箱，運(yùn)貨車，手推車，購物車或輪椅等運(yùn)輸裝置通常采用 2至4個(gè)輪子。傳統(tǒng)運(yùn)輸裝置中所采用的幾乎所有輪子都缺乏減震性。 因此，輪子與路面或地板表面的接觸或撞擊產(chǎn)生的力被直接傳遞至運(yùn)輸 裝置的本體，由此產(chǎn)生了損壞精密機(jī)械或其他易受損壞影響的被運(yùn)輸物 品的風(fēng)險(xiǎn)。另外，輪子在地板表面的運(yùn)轉(zhuǎn)會產(chǎn)生噪音。
考慮到這一點(diǎn)，可能希望上述的運(yùn)輸裝置具有優(yōu)越的減震性以及優(yōu) 越的運(yùn)行安靜性。減震設(shè)備通常布置在運(yùn)輸裝置的本體和輪子之間從而 賦予運(yùn)輸裝置減震性。減震設(shè)備包括螺旋彈簧，緩沖纟象膠及其他彈性體。 然而，設(shè)置減震設(shè)備會增加運(yùn)輸裝置的重量和制造成本。在一些運(yùn)輸裝 置中可能不具備充足的空間來容納減震設(shè)備，尤其是在使用小直徑輪子 的運(yùn)輸裝置中。
在曰本專利申請?zhí)亻_No. 2006-103394中，描述了這樣一種輪子， 其具有拉伸部分，以及用于控制拉伸部分拉伸的多個(gè)拉伸控制部分，作 為用于提高輪子減震性以及運(yùn)行安靜性的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方案中，本發(fā)明提出一種輪子，所述輪子具有輪轂，輪輞， 連接輪轂和輪輞的至少兩個(gè)環(huán)形輪輻，以及圍繞輪輞的外圓周布置的輪 胎；其中每個(gè)環(huán)形輪輻由彈性材料制成，在內(nèi)圓周與輪轂連接，而在外
3圓周連接到輪輞，并且所述輪輻在接附時(shí)被拉伸超過正常尺寸。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有簡單結(jié)構(gòu)和優(yōu)越減震性的輪子， 但不增加其重量和生產(chǎn)成本。另外，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有 優(yōu)越減震性的輪子，其可應(yīng)用到具有小直徑輪子的運(yùn)輸裝置，而這種小 直徑輪子沒有空間容納減震設(shè)備。而且，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種 具有提高的運(yùn)行安靜性的輪子。
在另一個(gè)方案中，本發(fā)明提出一種包括本文所述輪子的運(yùn)輸裝置。 本發(fā)明的運(yùn)輸裝置可以是例如手提箱，運(yùn)貨車，手推車，購物車或輪椅。 其中包括在不脫離本發(fā)明保護(hù)范圍的情況下——即，提供一種運(yùn)輸裝 置，其不使用單獨(dú)的減震設(shè)備而提供減震性和運(yùn)行安靜性——本領(lǐng)域技 術(shù)人員可設(shè)想到的其他應(yīng)用。


圖1A和1B是用來說明本發(fā)明輪子的一個(gè)實(shí)施例的視圖，其中圖 1A是剖視圖，而圖1B是從箭頭(lb方向上看的視圖2是用來說明本發(fā)明輪子的另一個(gè)實(shí)施例的視圖；以及 圖3是用來說明本發(fā)明輪子的另一個(gè)實(shí)施例的視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的輪子。圖1A是本發(fā)明輪子的剖視 圖，表示沿經(jīng)所述輪子中心的徑向平面切開，而圖1B從(圖1A中)箭 頭lb方向觀看的本發(fā)明輪子的另一視圖。本發(fā)明的輪子具有輪轂10, 輪輞30,至少兩個(gè)連接輪轂10和輪輞30的環(huán)形(甜甜圏狀)輪輻20, 以及配置在輪輞30的外圓周的輪胎40。此處，每個(gè)環(huán)形輪輻20由彈性 材料形成，所述環(huán)形輪輻在內(nèi)圓周與輪轂10連接，而在外圓周與輪輞 30連接，所述輪輻在被拉伸超過當(dāng)不承受應(yīng)力時(shí)的尺寸的狀態(tài)下進(jìn)行接 附。
輪轂10是布置在輪子的中心處的大致圓柱形構(gòu)件，所述輪轂具有 用于緊固(或固定)環(huán)形輪輻20的一端的裝置，并且具有用于穿過輪 轂的中心插入軸50的孔。用于插入軸50的孔可以是通孔或非通孔。圖 l示出了一個(gè)孔的示例，其中用于插入軸50的所述孔為通孔的形式，并 且用于緊固環(huán)形輪輻20的輪輻緊固單元設(shè)置在輪轂的兩側(cè)(圓柱的底面)。輪轂10可使用樹脂產(chǎn)生，例如聚酯，聚丙烯，聚縮醛或聚酰胺(如 尼龍)，或已知且傳統(tǒng)的任意工程材料。用于形成輪轂10的樹脂可包含 諸如如玻璃纖維或有機(jī)纖維等增強(qiáng)材料，以提高輪轂10的機(jī)械強(qiáng)度。
可使用的有機(jī)纖維的示例包括碳纖維，芳綸(或芳香尼龍纖維)(如
DuPont出售的Kevlar )和聚對亞苯基苯并二惡唑纖維 (polyparaphenylene benzobisoxazole fibers X ^t口 DuPont出售的Zylon )。 由于上述d的樹脂具有優(yōu)異的抗蠕變性，由這些樹脂形成的輪轂10對 于來自保持在拉伸狀態(tài)的輪輻的連續(xù)載荷能夠長期地維持相應(yīng)的強(qiáng)度。
輪轂10可與軸50直接接觸，或可通過軸承(未示出)與軸50接 觸，所述軸承布置在通孔內(nèi)用于將軸50保持在輪轂10的中心。所述軸 承可為本領(lǐng)域內(nèi)已知的任意類型的軸承，包括滾動軸承，如滾珠軸承或 軋輥軸承，和滑動軸承，如套筒軸承。所述軸承優(yōu)選地由樹脂制成。由 于軸承由樹脂制成，所以在能夠避免生銹和潤滑劑泄露的同時(shí)，還能減 小輪子的重量。所述軸承優(yōu)選可使用聚酰亞胺樹脂及其相似物生產(chǎn)。由 于聚酰亞胺樹脂在承受大載荷時(shí)具有優(yōu)異的滑動特性，所以能夠減小軸 50的直徑以及旋轉(zhuǎn)過程中的摩擦阻力。
輪輞30是圍繞輪子外圓周安置的部件，用于緊固環(huán)形輪輻20的一 端。圖1示出了一個(gè)輪輞30的示例，其中輪輞30在其外圓周表面上支 撐輪胎40,并在其兩側(cè)具有用于緊固環(huán)形輪輻20的輪輻緊固部分。輪 輞30具有足夠的強(qiáng)度用以將環(huán)形輪輻20維持在拉伸(或伸展)狀態(tài)。 輪輞30可使用樹脂生產(chǎn)，例如用聚酯，聚丙烯，聚縮醛或聚酰胺(如 尼龍)生產(chǎn)。用于形成輪輞30的樹脂可包含增強(qiáng)材料，如玻璃纖維或 有機(jī)纖維，用以提高輪輞30的機(jī)械強(qiáng)度?？墒褂玫挠袡C(jī)纖維的示例包 括碳纖維，芳綸(如Kevlar⑧)和聚對亞苯基苯并二惡唑纖維(如Zylon⑧)。 由于上述的樹脂具有優(yōu)異的抗蠕變性，由這些樹脂形成的輪輞30對于 來自保持在拉伸狀態(tài)的輪輻的連續(xù)載荷能夠長期地維持相應(yīng)的強(qiáng)度。
在使用本發(fā)明的輪子作為轉(zhuǎn)向輪的情況下，在輪子接觸地面的位置 在垂直于軸向(從地面朝向輪子的中心的方向)的方向上生成了扭矩。 轉(zhuǎn)向輪意味著幫助引導(dǎo)運(yùn)輸裝置的輪子。優(yōu)選的是在軸向上提高輪子的 剛性以防止由該扭矩引起的輪子的變形?？刹贾枚鄠€(gè)聯(lián)接輪轂10和輪 輞30的聯(lián)接部件(未示出)以在軸向上提高輪子的剛性。這些聯(lián)接部 件優(yōu)選具有可變的截面，所述截面容易在輪子的徑向方向上變形，但不容易在軸向方向上變形。結(jié)果，有可能提高由環(huán)形輪輻20產(chǎn)生的減震 性和在軸向方向上的輪子的剛性。多個(gè)聯(lián)接部件優(yōu)選地對稱布置在相應(yīng) 的位置，使得軸50用作二重或更多重旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)對稱軸。
輪胎40是圍繞輪子的最外圓周布置的部件，所述輪胎布置在輪輞 30的外圓周表面上并與地面接觸。輪胎40可具有如圖l所示的單層結(jié) 構(gòu)，或可具有包括多個(gè)層的層壓(或疊層)結(jié)構(gòu)(例如通過結(jié)合接觸輪 輞30的內(nèi)胎和接觸地面的外胎)。輪胎40可使用例如聚酯彈性體，諸 如聚氨酯等的樹脂或橡膠的材料生產(chǎn)，這取決于應(yīng)用。另外，輪胎40 可在接觸地面的表面上具有胎面花紋。合適的輪胎是已知的且在輪子制 造領(lǐng)域中可能是常見的。
環(huán)形輪輻20用作通過連接輪轂10和輪輞30而提供減震性的部件。 環(huán)形輪輻20由彈性材料制成，優(yōu)選地為當(dāng)承受6至60MPa應(yīng)力時(shí)，與 正常(未拉伸的)尺寸相比具有5至20%膨脹率的彈性材料。當(dāng)通過在 X軸上標(biāo)繪應(yīng)力并在Y軸上標(biāo)繪伸展率畫出用于環(huán)形輪輻的應(yīng)力-膨脹 率曲線圖時(shí)，在承受6至60MPa應(yīng)力時(shí)具有5至20%膨脹率指的是與 由X二6MPa, X=60MPa, 丫=5%和丫=20%四條線所限定的區(qū)域(包括邊 界)相交或接觸。優(yōu)選的膨脹率根據(jù)輪輻所需的強(qiáng)度和輪輻尺寸而不同。 在像手提箱式樣的小輪子和相對大載荷的情況下，可使用例如當(dāng)承受 60MPa應(yīng)力時(shí)具有5至20。/。膨脹率的材料。然而，合適的輪子不限于此 范圍。
可使用的彈性材料的示例包括聚酯彈性體，聚烯烴彈性體，聚酰胺 (尼龍)彈性體和聚氨酯。包括這些材料的纖維或這些材料的薄膜的織 造織物可用作形成環(huán)形輪輻20的材料。織造織物或薄膜可通過沖裁等 工藝得到處理并得到具有所希望的形狀和尺寸的環(huán)形輪輻20。
圖1示出了使用兩個(gè)環(huán)形輪輻20情況下的示例，所述環(huán)形輪輻20 包4舌在軸向上連接4侖轂10的一側(cè)(例如外側(cè))和輪輞30的外4侖輻20a 以及在軸向上連接輪轂10的另 一側(cè)(例如內(nèi)側(cè))和輪輞30的內(nèi)輪輻20b。 然而，輪轂10和4侖輞30還利用環(huán)形輪輻20在其它位置相連，如在輪 轂10的外圓周表面或輪輞30的內(nèi)圓周表面相連。可替換地，輪穀10 和4侖輞30還可利用三個(gè)或更多個(gè)環(huán)形輪輻20連接。
環(huán)形輪輻20在被拉伸超過不承受應(yīng)力時(shí)的尺寸的狀態(tài)下連接輪轂 10和輪輞30,優(yōu)選地在具有5至10%膨脹率的狀態(tài)下。本發(fā)明中的術(shù)
6語"膨脹率"是指拉伸狀態(tài)下的尺寸和無應(yīng)力狀態(tài)下的尺寸之間的差除 以無應(yīng)力狀態(tài)下的尺寸得到的值。不同于輪轂和輪輞利用剛性盤連接的
所謂"盤式輪"，本發(fā)明的輪子由于構(gòu)成環(huán)形輪輻20的彈性材料的膨脹 和收縮而能夠吸收由地面施加到輪子上的震動，并能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)越的運(yùn)行 安靜性。雖然取決于由輪子要支撐的載荷以及應(yīng)用目標(biāo)要被吸收的震 動，通過使形成環(huán)形輪輻20的彈性材料的彈性度(在本發(fā)明中以承受6 至60MPa應(yīng)力時(shí)的膨脹率限定)以及環(huán)形輪輻20在接附時(shí)的膨脹率處 在上述的范圍之內(nèi)；可賦予所述輪子足夠的減震性和運(yùn)行安靜性。
不同于典型地用于自行車及其類似物的鋼絲輪輻，由于本發(fā)明的環(huán) 形輪輻20不具有開口，從而降低了手指等被意外地夾住的風(fēng)險(xiǎn)，且提 高了安全性。另外，由于本發(fā)明的環(huán)形輪輻20不具有開口，輪子的側(cè) 面大致是平的，因此與使用具有復(fù)雜形狀的鋼絲輪輻的情況相比更容易 清潔輪子?？商鎿Q地，當(dāng)希望提供具有更優(yōu)越的設(shè)計(jì)和更輕重量的輪子 時(shí)，可在本發(fā)明的環(huán)形輪輻20上設(shè)置一個(gè)或更多開口。
圖2中示出了本發(fā)明的輪子的另一個(gè)方案。在圖2的方案中，端部 連接的輪輻22用作兩個(gè)環(huán)形輪輻，其中所述輪輻在輪輞30的那側(cè)上的 端部相連接。這些端部連接的輪輻22的連接部分位于輪輞30的外圓周 表面上，而輪胎40接附到所述連接部分的外圓周表面上。這些端部連 接的輪輻22可通過例如噴射才莫制由當(dāng)承受6至60MPa應(yīng)力時(shí)具有5至 20。/。膨脹率的彈性材ifr形成，所述彈性材料的示例包括聚酯彈性體，聚 烯烴彈性體，聚酰胺(尼龍)彈性體和聚氨酯。另外，在本方案中，端 部連接的輪輻22在拉伸狀態(tài)下被緊固到輪轂10,其中從端部連接的輪 輻22的連接部分的端部到輪穀10的部分(即構(gòu)成輪子的側(cè)面的那部分) 的尺寸大于不承受應(yīng)力時(shí)所述部分的尺寸，優(yōu)選地處在具有5至10%膨 脹率的狀態(tài)下。
圖3中示出了本發(fā)明的輪子的另一方案。在圖3中，與輪胎40集 成為一體的集成輪胎的輪輻24用作兩個(gè)環(huán)形輪輻。這些集成輪胎的輪 輻24可通過例如吹制成型由當(dāng)承受6至60MPa應(yīng)力時(shí)具有5至20 %膨 脹率的彈性材料制成，所述彈性材料的示例包括聚酯彈性體，聚蜂烴彈 性體，聚酰胺(尼龍)彈性體和聚氨酯。另外，在本方案中，集成輪胎 的輪輻24在拉伸狀態(tài)下被緊固到輪轂10，其中從集成輪胎的輪輻24的 輪胎部分的端部到輪轂10的部分(即構(gòu)成輪子的側(cè)面的那部分)的尺寸大于不承受應(yīng)力時(shí)所述部分的尺寸，優(yōu)選地處在具有5至10%膨脹率 的狀態(tài)下。
另外，在本方案中使用端部連接的輪輻22或集成輪胎的輪輻24的 輪輞30可通過彎曲型線擠壓(profile extruded)部件以具有切去部分的 環(huán)形部件構(gòu)成。在這種情況下，輪輞30的切去部分起作用的一端可通 過輪輻中心的孔插入并布置在輪輻內(nèi)的指定位置。
本發(fā)明的輪子可裝接到運(yùn)輸裝置上。本發(fā)明的輪子可裝接到的運(yùn)輸 裝置從包括手提箱，運(yùn)貨車，手推車，購物車或輪椅的組中選擇。當(dāng)將 至少一個(gè)輪子，優(yōu)選多個(gè)輪子(更優(yōu)選2至4個(gè)輪子)裝接到構(gòu)成運(yùn)輸 裝置的承載部分的本體上時(shí)產(chǎn)生了本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例。本發(fā)明的運(yùn)輸 工具可用于多種應(yīng)用和多種目的，例如運(yùn)輸貨物或人。實(shí)際應(yīng)用會取決 于輪子的承重能力和運(yùn)輸裝置的設(shè)計(jì)而受到限制。構(gòu)成運(yùn)輸裝置的承栽 部分的本體可使用本領(lǐng)域中已知的任何材料和方法產(chǎn)生。在裝接四個(gè)輪 子的情況下(如手推車或輪椅的情況下)可使用分別具有不同直徑的兩 組輪子。因?yàn)檩喿幼陨砭哂袦p震功能，所以，本發(fā)明的運(yùn)輸裝置能夠舒 適且平穩(wěn)地運(yùn)行，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)越的運(yùn)行安靜性。另外，和減震裝 置與輪子分離的傳統(tǒng)裝置相比，本發(fā)明的運(yùn)輸裝置重量更輕并且可提供 優(yōu)越的運(yùn)行安靜性。這是因?yàn)?，由于所有組成構(gòu)件都使用樹脂材料，且 無安裝彈簧的質(zhì)量僅包括位于/圍繞輪輻外圓周的輪輞和輪胎，所以輪子 的總重量變輕。
示例 示例1
將兩個(gè)環(huán)形輪輻的每個(gè)外圓周邊緣緊固到輪輞的每側(cè)，所述輪輻包 括聚酯彈性體(當(dāng)承受6MPa應(yīng)力時(shí)具有5%膨脹率)網(wǎng)孔材料，所述 輪輞由玻璃增強(qiáng)的聚脂樹脂制成并具有60cm (大約20英寸)的直徑。 將兩個(gè)環(huán)形輪輻的每個(gè)內(nèi)圓周邊緣緊固到輪轂上，所述輪轂由玻璃增強(qiáng) 的聚酯樹脂制成。輪轂在其中心部分具有通孔用于插入軸，且將由聚酰 亞胺樹脂制成的徑向軸承壓入配合到所述通孔內(nèi)側(cè)。兩個(gè)環(huán)形輪輻的每 個(gè)被拉伸超過不承受應(yīng)力時(shí)的尺寸的5%。通過將聚酯彈性體輪胎緊固 到輪輞外圓周表面而得到輪子。本示例的輪子可用作輪椅的主輪。
例2將兩個(gè)環(huán)形輪輻的每個(gè)外圓周邊緣緊固到輪輞的每側(cè)，所述輪輻包
括易彎板材(等同于具有30MPa彈性才莫量的聚酯彈性體，當(dāng)承受30MPa 應(yīng)力時(shí)具有10%膨脹率)，所述輪輞由玻璃增強(qiáng)的尼龍材料制成并具有 10cm的直徑。將兩個(gè)環(huán)形輪輻的每個(gè)內(nèi)圓周邊緣緊固到輪轂，所述輪 轂由玻璃增強(qiáng)的尼龍材料制成，所述輪轂在其中心部分具有通孔用于插 入軸。兩個(gè)環(huán)形輪輻的每個(gè)被拉伸超過不承受應(yīng)力時(shí)的尺寸的10%。通 過將聚酯彈性體輪胎緊固到輪輞的外圓周表面而得到輪子。本示例的輪 子可用于手提箱，運(yùn)貨車或手推車等。
權(quán)利要求
1.一種輪子，所述輪子具有輪轂，輪輞，連接所述輪轂和所述輪輞的至少兩個(gè)環(huán)形輪輻，以及圍繞所述輪輞外圓周布置的輪胎；其中，每個(gè)所述環(huán)形輪輻由彈性材料形成，在內(nèi)圓周與所述輪轂連接，而在外圓周連接到所述輪輞，并且所述輪輻在被接附時(shí)被拉伸超過正常尺寸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的輪子，其特征在于，所述彈性材料當(dāng)承受 6至60MPa應(yīng)力時(shí)具有5至20 %的膨脹率，且接附的環(huán)形輪輻^:拉伸以 提供5至10%的膨脹率。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪子，其特征在于，所述彈性材料從包括 聚酯彈性體，聚烯烴彈性體，聚酰胺彈性體和聚氨酯的組中選擇。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪子，其特征在于，所述輪轂由樹脂形成， 所述樹脂從包括聚酯，聚丙烯，聚縮酪和聚酰胺的組中選擇。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的輪子，其特征在于，所述樹脂以玻璃纖維或有機(jī)纖維增強(qiáng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪子，其特征在于，所述輪輞由樹脂制成， 所述樹脂從包括聚酯，聚丙烯，聚縮酪和聚酰胺的組中選擇。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的輪子，其特征在于，所述樹脂以玻璃纖維或有機(jī)纖維增強(qiáng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的輪子，其特征在于，所述輪轂在其中心部 分具有通孔用于插入軸，并在所述通孔和所述軸之間的接觸表面還具有 樹脂軸承。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪子，其特征在于，所述輪子被裝接到運(yùn) 輸裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的輪子，其特征在于，所述運(yùn)輸裝置從包 括手提箱，運(yùn)貨車，手推車，購物車和輪椅的組中選擇。
全文摘要
本發(fā)明提出一種輪子，其具有輪轂(10)，輪輞(30)，連接輪轂(10)和輪輞(30)的至少兩個(gè)環(huán)形輪輻(20)，以及圍繞輪輞(30)外圓周布置的輪胎(40)；其中每個(gè)環(huán)形輪輻(20)由彈性材料形成，環(huán)形輪輻在內(nèi)圓周與輪轂(10)連接，而在外圓周連接到輪輞(30)，并且在被拉伸超過不承受應(yīng)力時(shí)的尺寸的狀態(tài)下進(jìn)行接附。
文檔編號B60B3/08GK101616812SQ200880005649
公開日2009年12月30日 申請日期2008年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月20日
發(fā)明者K·厄穆拉 申請人:納幕爾杜邦公司