[发明专利]滚动构件

说明书

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。