易操纵的直排轮溜冰鞋

摘要

本发明公开了一种易操纵的直排轮溜冰鞋，它采用梯形联接结构，使得可以在预定角度范围内操纵排列成一排的多个轮子中的前轮(30)和后轮(50)，因此使得用户能更容易地改变方向，并且减小了轮子的磨损，从而延长了轮子的使用寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及直排轮溜冰鞋，特别是涉及一种易操纵的直排轮溜冰鞋，它采用梯形联接机构来操纵排列成一排的多个轮子中的前轮和后轮，因此使得用户能更容易地改变方向，并且减小了轮子的磨损，从而增强了可控性和延长了使用寿命。

背景技术

通常，溜冰鞋可大致划分为在冰上滑行的冰刀溜冰鞋和具有轮子、能在地面上实现溜冰效果的滚轴溜冰鞋。

滚轴溜冰鞋大致划分为四轮滚轴溜冰鞋和直排轮溜冰鞋。四轮滚轴溜冰鞋即是众所周知的滚轴溜冰鞋，它包括通常采用皮革制成的溜冰内靴，并且在其底部的前面和后面两侧安装有两对轮子，即四个轮子直接装在一底架上，它们在该底架上设置成这些轮子形成矩形的顶点。轮子位于前、后、左、右，这就使得容易保持身体的重心，所以，此类型的滚轴溜冰鞋适合于小孩和初学者。

直排轮溜冰鞋也即是众所周知的以制造者的名字来命名的直排轮刀(roller blade)，它包括与地面接触式滚动的多个轮子，这些轮子设置在底架的前面和后面，排成一排。与四轮滚轴溜冰鞋相比，尽管直排轮溜冰鞋比较难于保持身体的重心，它却能实现更高的速度并使得溜冰者能表演出更多种技艺。由于这些优点，目前，直排轮溜冰鞋正在迅速普及起来，而且作为人们不论季节和场地都可以享受的极好的休闲活动流行起来。

图1是现有技术的直排轮溜冰鞋的侧视图，图2是沿着图1中A-A线的局部剖视图。直排轮溜冰鞋一般包括用来包裹住用户的脚的内靴11、用来支撑内靴11并作为内靴11的外壳的内靴底座12、装在内靴底座12底部的轮架13、排列成一排设置在轮架13上的多个轮子14、以及设置在轮架13后端的制动器15。

这里，轮架13的顶部设有平的联接板16，利用固定件让内靴底座12的底部和轮架13紧密接触并分别固定在联接板16的上、下表面。

如图2所示，对于上述构造的现有技术的直排轮溜冰鞋，利用轴承17和轴杆18把轮子14安装在轮架13上，该轮子14构造得只能绕着轴杆18向前和向后旋转。因此，如果用户在直排轮溜冰过程中想要改变其运动方向，就得操纵他的溜冰鞋让轮子在地面上进行侧滑，这要求相对较高水平的技能和体力。即使是用户完全掌握了良好的技巧，他在下坡时也很难即时进行侧滑，因此他就不能够很容易地改变其运动方向，从而会导致出现安全事故。

此外，侧滑会加速轮子14的磨损从而缩短轮子14的使用寿命。

发明内容

因此，为了解决上述问题，本发明的目的就是提供一种易操纵的直排轮溜冰鞋，它采用梯形联接机构，让排列成一排的多个轮子中的前轮和后轮易于被操纵在预定角度范围内，因此使得用户即使在较高速度时也能容易地改变方向，从而减小安全事故的风险，并且由于减小了轮子的外或内弯曲表面与地面之间的相对运动所导致的轮子磨损，从而延长了轮子的使用寿命。

为了达到上述目的，本发明提供一种具有排成一排可旋转地安装在轮架上、与地面接触式滚动的多个轮子的直排轮溜冰鞋，它包括：前轮，它通过向前延伸并表现为梯形联接行为特征的第一弹性支撑装置而安装在轮架的前端；后轮，它通过第二弹性支撑装置、在与前轮相反的方向上安装在轮架的后端；以及压迫装置，它为了改变直排轮溜冰鞋的方向在移动身体的重心时使前轮和后轮沿轴向发生变形。

第一弹性支撑装置和第二弹性支撑装置最好各包括一对片簧和轴杆。该片簧的一端固定在轮架的侧表面，并且延伸方式为相互面对的两个片簧之间的间隔逐渐变小。该轴杆横穿过相互面对的片簧之间的间隔而平行地连接在片簧的前端，并且前轮和后轮可旋转地安装在该轴杆上。

直排轮溜冰鞋最好进一步包括一对轮子固定板，它们设置在片簧的前端，用来向前和向后调节轴杆的安装位置。

此外，第一弹性支撑装置和第二弹性支撑装置可以包括铰接杆和张力弹簧。该铰接杆的相反的两端铰接在轮子支撑部件上，轮架的侧表面和前轮及后轮安装在该轮子支撑部件上；该张力弹簧连接在轮架和轮子支撑部件之间。

根据上述构造，利用第一和第二弹性支撑装置，在改变方向时能很容易地把前轮和后轮控制在预定角度范围内，从而使得用户能更容易地改变方向。

附图说明

前面所述的关于本发明的目的、特征和优点将在下面通过与相应的附图相结合进行清晰和具体地描述。附图中：

图1是现有技术直排轮溜冰鞋的侧视图；

图2是沿图1中A-A线的局部剖视图；

图3是按照本发明第一实施例的直排轮溜冰鞋的轮子安装部的侧视图；

图4和图5是图3的底视图和前视图；

图6是按照本发明第二实施例的直排轮溜冰鞋的轮子安装部的侧视图；

图7是图6的底视图；

图8是按照本发明第三实施例的直排轮溜冰鞋的轮子安装部的侧视图；

图9是图8的底视图；

图10是图8所示轮子固定板的立体图；

图11是按照本发明第四实施例的直排轮溜冰鞋的轮子安装部的底视图；

图12是按照本发明第五实施例的直排轮溜冰鞋的轮子安装部的侧视图；

图13是图12的底视图；

图14示出的是轮子外形主要部分放大了的剖面图，用来解释本发明第一实施例所涉及的压迫装置；

图15示出的是直排轮溜冰鞋的轮子安装部的侧视图，用来解释本发明第二实施例所涉及的压迫装置；

图16示出的是直排轮溜冰鞋的轮子安装部的侧视图，用来解释本发明第三实施例所涉及的压迫装置；

图17示出的是直排轮溜冰鞋的轮子安装部的侧视图，用来解释本发明第四实施例所涉及的压迫装置；

图18示出的是直排轮溜冰鞋的轮子安装部的侧视图，用来解释本发明第五实施例所涉及的压迫装置；

图19是用来解释具有本发明第五实施例所涉及的压迫装置的直排轮溜冰鞋的工作原理的示意图；以及

图20图示的是梯形联接装置的解释性示图，用来解释本发明的操作。

具体实施方式

下面结合附图来说明本发明的优选实施例。

图3是按照本发明第一实施例的直排轮溜冰鞋的轮子安装部的侧视图；图4和图5是图3的底视图和前视图；图6是按照本发明第二实施例的直排轮溜冰鞋的轮子安装部的侧视图；图7是图6的底视图；图8是按照本发明第三实施例的直排轮溜冰鞋的轮子安装部的侧视图；图9是图8的底视图；图10是图8所示轮子固定板的立体图；图11是按照本发明第四实施例的直排轮溜冰鞋的轮子安装部的底视图；图12是按照本发明第五实施例的直排轮溜冰鞋的轮子安装部的侧视图；图13是图12的底视图。

首先，如图3-5所示，在按照本发明第一实施例的直排轮溜冰鞋的轮子安装部中，轮架24通过固定件22固定在具有多个固定凹槽21的联接板20的底部中央，中间轮40通过轴杆42和轴承41可旋转地安装在轮架24上。

前轮30和后轮50通过第一弹性支撑装置E1和第二弹性支撑装置E2对称地安装在轮架24的前端和后端。

在第一弹性支撑装置E1的构造中，一对片簧36a和36b向前延伸着安装在轮架24前端的侧表面上，使得一端被紧紧固定在联接件37上的、相互面对的两个片簧36a和36b之间的间隔逐渐变小。在片簧36a和36b的前端，轴杆32横穿过相互面对的片簧36a和36b之间的间隔、通过联接件33安装着。前轮30通过轴承31可旋转地安装在轴杆32上。

另外，后轮50由第二弹性支撑装置E2的一对片簧56a和56b所支撑着，可旋转地安装在轮架24的后端。在片簧36a、36b、56a和56b的一侧，设置有开式切槽38和58，以使片簧36a、36b、56a和56b的弹性更好。

图6和图7示出的是一种弹性结构，在该结构中，片簧能更持久而不发生变形。如图中所示，由板状材料制成的片簧36c、36d、56c和56d被做成褶状薄片的形状，其外表面形成连续的褶皱。

在本发明的另一实施例中，每个前轮30和后轮50都是通过长度调整装置可旋转地安装在采用四连杆机构特征而构造的弹性支撑装置E1和E2上。

根据本发明的第三实施例，如图8-10所示，直排轮溜冰鞋进一步包括一对轮子固定板80a和80b，它们通过把位于相互面对的两对片簧36a和36b、56a和56b前端的轴杆32的位置向前和向后调整，来调整前轮30和后轮50的安装位置。

轮子固定板80a和80b制成平板形状，其结构为，轴杆32横穿过相互面对的一对轮子固定板80a和80b之间的间隔而固定住，并且前轮30或后轮50可旋转地安装在轴杆32上。在轮子固定板80a和80b的外表面上，按预定的间隔水平地设有多个联接孔82，这些孔通过选择性地采用片簧36a、36b、56a和56b的固定孔39和59以及独立的联接件33而被固定和联接着。

此实施例中，如图11所示，片簧也可以具有弹性结构，该结构中，它们具有褶状薄片的形状，其外表面形成连续的褶皱从而使得它们能更持久而不发生表面变形。

另外，上述每个实施例中公开的每个片簧都可以具有一种结构，该结构中，许多片薄的片簧一个接一个地堆叠起来，以使得能更持久而不发生表面变形。

本发明的另一实施例，如图12和13所示，各前轮30和后轮50都可旋转地安装在包括支撑板85a和85b、轴杆32以及支撑杆88的轮子支撑部件上。该轮子支撑部件通过与铰链上的一对连杆90a和90b相连接而被支撑着，该连杆的一端连接在轮架24的前端或后端的侧表面上。而且，该轮子支撑部件具有用来安装该轮子支撑部件的张力弹簧100。

支撑板85a和85b制成平板形状，轴杆32横穿过一对支撑板85a和85b之间的间隔、通过联接件33而固定着。每个前轮30和后轮50都是可旋转地安装在轴杆32上。在支撑板85a和85b的外表面上，按预定的间隔水平地设置有多个铰链连接突起86。

另外，支撑杆88与轴杆32隔着预定的间隔、横穿过相互面对的一对支撑板85a和85b之间的间隔平行地安装着。

而且，还安装有一对连杆90a和90b，连杆的一端连接至位于轮架24前端和后端外表面上的铰链连接突起28。随着相互面对的两个连杆90a和90b朝着轮架24的前端和后端延伸，它们之间的间隔变小。每个连杆90a和90的另一端选择性地连接至位于支撑板85a和85b外表面上的多个铰链连接突起86上。

这里，每个铰链连接使得每个连杆90a和90b能相对于轮架24以及支撑板85a和85b向两侧作旋转运动。

另外，在轮架24的前端和后端，固定杆29连接式安装在联接板20下面的轮架24之间。在固定杆29与横穿过支撑板85a和85b之间的间隔而连接着的支撑杆88之间，连接着张力弹簧100。

从上面所述可以看出，在直排轮溜冰鞋中，每个前轮30和后轮50各安装在轮架24的前端和后端，使得能通过第一弹性支撑装置E1和第二弹性支撑装置E2对它们进行双侧方向上的操纵。在前轮30和后轮50之间，有一个或多个中间轮40安装在轮架24上。

这里，如果用户把重心向外或向内移动以控制边缘(hold an edge)，在操作过程中第一弹性支撑装置E1和第二弹性支撑装置E2表现为四连杆机构的行为特征，从而按照预定的角度控制着前轮30和后轮50。也就是说，当为了改变方向而移动重心时，通过沿轴向压迫前轮30和后轮50，能让前轮30和后轮50更平稳地控制在预定角度范围内。

下面，对改变方向时用来压迫前轮30和后轮50的压迫装置进行说明。

图14示出的是轮子外形主要部分放大了的剖面图，用来解释本发明第一实施例所涉及的压迫装置；图15是直排轮溜冰鞋的轮子安装部的侧视图，用来解释本发明第二实施例所涉及的压迫装置；图16是直排轮溜冰鞋的轮子安装部的侧视图，用来解释本发明第三实施例所涉及的压迫装置；图17是直排轮溜冰鞋的轮子安装部的侧视图，用来解释本发明第四实施例所涉及的压迫装置；图18是直排轮溜冰鞋的轮子安装部的侧视图，用来解释本发明第五实施例所涉及的压迫装置；图19是用来解释具有本发明第五实施例所涉及的压迫装置的直排轮溜冰鞋的工作原理的示意图。

现在说明本发明第一实施例所涉及的压迫装置。如图14所示，位于前轮30和后轮50之间的中间轮40构造成这样：从与地面接触式滚动的接触点P算起，它们的外和内弯曲表面比前轮30和后轮50的外和内弯曲表面有更尖锐的曲线。

也就是说，中间轮40的截面形状具有比前轮30和后轮50更小的曲率。该弯曲表面从地面接触点P向上延伸得越远，则前轮30和后轮50的弯曲表面a与中间轮40的弯曲表面b之间的间距(区域I)越大。

这里，如果中间轮40的截面形状的曲率变得比上述曲率小，则弯曲表面c就具有更尖锐的曲线。因此，该弯曲表面从接触点P向上延伸得越远，则前轮30和后轮50的弯曲表面a与中间轮40的弯曲表面c之间的间距(区域II)也就变得比上述间距更大。

中间轮40被固定并支撑在轮架24上，因此可以具有与前轮30和后轮50相同的直径，并且其轴杆42与前轮30和后轮50的轴杆32和52位于同一水平面上。

按照这种方式，把安装在轮架24上的中间轮40的截面形状设置得具有比前轮30和后轮50的截面形状更尖锐的曲线，从而让轮子相互之间具有不同的形状。这样，当用户向外或向内移动重心以控制边缘时，由于中间轮40的外或内弯曲表面脱离地面，用户的重量就更多地放在前轮30和后轮50上并向下压，以平稳地操纵前轮30和后轮50。

在本发明第二实施例所涉及的压迫装置中，如图15所示，中间轮40的轴杆42与前轮30和后轮50的轴杆32和52位于同一水平面上，且做得在预定的范围内在垂直方向上可以移动。

中间轮40具有的截面形状与前轮30和后轮50的有着相同的直径和相同的曲率，而且，中间轮40位于前轮30和后轮50之间，被支撑在轮架24上。也就是说，中间轮40的轴杆42通过如螺钉等联接件33而支撑在轮架24上。

而且，在轮架24上支撑着中间轮40的轴杆42处，设有一个具有预定长度的长孔60，并设有用来对长孔60所支撑的轴杆42提供弹力的第一弹性元件64。

该第一弹性元件64设置在中间轮40的轴杆42的上方，位于长孔之内，因此，中间轮40就可以弹性地在垂直方向上移动。

所以，用户通过移动重心让轮子的外或内表面接触地面以此来改变直排轮溜冰鞋的方向，当用户执行此动作时，即所谓的边缘控制动作，前轮30和后轮50始终由弹性支撑装置E1和E2固定着，而中间轮40则对第一弹性元件64施加一预定的压缩力从而向上移动。

因此，改变方向时，当前轮30和后轮50由于安装在中间轮40上的第一弹性元件64的变形而受到压迫时，前轮30和后轮50就由弹性支撑装置E1和E2的行为所控制着。

在本发明第三实施例所涉及的压迫装置中，如图16所示，中间轮40具有的截面形状与前轮30和后轮50有着相同的曲率，而其直径则比前轮30和后轮50的小。

中间轮40被固定并支撑在轮架24上，以使得其能与前轮30和后轮50的轴杆32和52位于同一水平面上。因此，中间轮40并不接触地面而是按照预定的间隔位于地面上方，垂直地被抬高，前轮30和后轮50则接触地面。

在本发明第四实施例所涉及的压迫装置中，如图17所示，中间轮40具有的截面形状与前轮30和后轮50有着相同的直径和相同的曲率，其被固定并支撑在轮架24上，以使得其轴杆42的位置高于前轮30和后轮50的轴杆32和52。

因此，以与第三实施例相同的方式，中间轮40并不接触地面而是按照预定的间隔位于地面上方，垂直地被抬高，前轮30和后轮50则接触地面。

根据本发明的第三和第四实施例，中间轮40并不接触地面而是按照预定的间隔位于地面上方，前轮30和后轮50则接触地面并被垂直地抬高。当为了改变直排轮溜冰鞋的方向而控制边缘时，沿轴向压迫前轮30和后轮50来操纵它们。

根据本发明的第五实施例，如图18所示，该压迫装置包括铰链部70、第二弹性元件74以及中间轮40。该铰链部70设在与前轮30和后轮50安装在一起的两对片簧36a和36b、56a和56b的后端，可允许每个片簧36a、36b、56a和56b相对于轮架24在垂直方向上旋转。该第二弹性元件74用来为绕着铰链部70旋转的每个片簧36a、36b、56a和56b提供弹力。该中间轮40具有的截面形状与前轮30和后轮50有着相同的直径和相同的曲率。

该铰链部70设在每个片簧36a、36b、56a和56b的后端部的下端，从而使得每个片簧36a、36b、56a和56b都垂直地和可旋转地连接至轮架24的前端和后端。

一端水平地固定在片簧36a、36b、56a和56b的后端部的上端、另一端固定在轮架24上的第二弹性元件74，它给片簧36a、36b、56a和56b提供弹力，以使得片簧36a、36b、56a和56b能绕着铰链部70在垂直方向上旋转。

这里，为了在不施加外荷载的情况下保证片簧36a、36b、56a和56b能绕着铰链部70在预定角度范围内向下旋转，需要确定第二弹性元件74的尺寸和固定位置。

中间轮40被固定并支撑在轮架24上，以使得在片簧36a、36b、56a和56b不绕着铰链部旋转并保持平行的情况下，中间轮40的轴杆42与前轮30和后轮50的轴杆32和52位于同一水平面上。

因此，当不施加外荷载而让固定着前轮30和后轮50的片簧36a、36b、56a和56b相对于轮架24绕着铰链部70在预定角度范围内旋转时，前轮30和后轮50始终低于中间轮40。

然而，如图19所示，当载有用户重量的直排轮溜冰鞋垂直地抬离地面时，片簧36a、36b、56a和56b绕着铰链部70向上旋转而压缩第二弹性元件74并因此保持平行。结果，前轮、后轮和中间轮的轴杆32、52和42处于同一水平面上。

在此种状态下，当控制边缘以改变直排轮溜冰鞋的方向时，维持在压缩状态的第二弹性元件74的弹力把片簧36a、36b、56a和56b向前推。因此，施加该力的方式要使得片簧36a、36b、56a和56b能绕着铰链部70向下旋转，从而压迫和操纵前轮30和后轮50。

下面具体解释按照本发明实施例构造的直排轮溜冰鞋的操作和效果。

首先，为了有助于理解本发明的工作原理，先解释一下梯形联接的行为。如图20所示，在四个连杆铰接在其上能作旋转运动的联接机构中，由于连杆2和连杆4的长度相同并且连杆3的长度小于中心间距AD，该联接机构呈梯形形状。

在如此构造的装置中，当从外面沿着平行于连杆3的方向施加一外力F时，使得连杆2和连杆4在半径为连杆长度的圆形轨道上运动。利用此操作，连接在连杆2与连杆4之间的连杆3朝着每个连杆运动的方向倾斜。

因此，垂直地连接在连杆3上的标记线H朝着与施加外力的方向相反的方向进行旋转运动。

本发明具有这样的结构，在该结构中，通过表现为梯形联接的行为特征的第一和第二弹性装置来操纵直排轮溜冰鞋的前轮30和后轮50。实施例中所示的片簧36a、36b、56a和56b用作连杆2和连杆4。通过轴杆32可旋转地安装在相互面对的片簧之间、位于片簧36a、36b、56a和56b前端的前轮30和后轮50，进行与垂直地连接在联接3上的标记线H相同的操作。

类似地，在本发明的实施例中，片簧36a、36b、56a和56b或连杆90a和90b以这种方式设置：使得相互面对的片簧或连杆之间的间隔随着它们向前端的延伸而逐渐变小，从而进行与梯形联接相同的操作。

因此，在运动过程中用户想要改变方向时，当用户采取行动、通过移动他们的重心让轮子的外或内表面接触地面来改变直排轮溜冰鞋的方向时，即所谓的“边缘控制动作(edge holding motion)”，压迫装置就压迫安装在片簧36a、36b、56a和56b上的前轮30和后轮50从而给它们一个向外或向内的力。

此时，以与连杆2和连杆4同样的方式，所施加的向外或向内的力使得片簧36a、36b、56a和56b在预定的两侧范围内(在片簧的弹性极限范围内)发生变形。安装在一对片簧之间的前轮30和后轮50被操纵着在预定角度范围内向左或向右。

这里，每个前轮30和后轮50都安装在轮架24的前端和后端，使得它们彼此位于相反的方向。因此，对于用户的同一运动来说，它们的旋转也是彼此相反的，从而实现平稳的方向变化。

以此种方式，由于前轮30和后轮50被控制在预定的角度范围内，用户通过甚至是很微小的动作就能改变方向。这有效地适用于改变方向，尤其是在高速度的时候。

此外，在地面的摩擦给前轮30和后轮50一个作用力时，利用控制在预定角度范围内的运动能减少轮子与地面之间的相对运动。因此，也就达到了减小轮子磨损的目的。

进一步，当用户平衡他们的重心时，支撑着前轮30和后轮50的片簧会由于它们的弹力而恢复到原始状态，藉此，所有的轮子重新排在一条直线上，从而让溜冰鞋作直线运动。

如图12和13所示，在采用连杆90a和90b来代替片簧的结构中，进一步包括张力弹簧100来提供让前轮30和后轮50恢复到原始位置的弹力。

如图7和11所示，与具有简单的板状结构的片簧相比较而言，如果片簧具有褶皱结构，它们的变形量很大并且能减小局部的应力。

换句话说，轮子的旋转角度增大了，使得自旋起来更容易，并且减小了施加在片簧上的应力，从而延长了片簧的寿命。

而且，如图9和13所示，通过选择性地把片簧36a、36b、56a和56b或者连杆90a和90b的前端连接至位于轮子固定板80a和80b外表面的多个联接孔82上或者位于支撑板85a和85b外表面的多个铰链连接突起86上，让轴杆32的位置靠近或远离轮架24，从而来调节前轮30和后轮50的位置。

这里，前轮30和后轮50是方向改变时把荷载施加于其上的区域。前轮30和后轮50距离片簧或连杆的前端越远，弹性支撑装置的弹力就越强。

尽管上述实施例给出的是包括安装在轮架24上的一个中间轮40、总共有三个轮子安装在内靴的下侧的结构，很明显也可以在轮架上安装多个中间轮。

工业实用性

如上所述，本发明通过采用梯形联接机构，使得可以在预定的角度范围内操纵着排列成一排的多个轮子中的前轮和后轮。由此，用户即使在较高速度时也能更容易地改变方向并且能控制直排轮溜冰鞋按照所期望的方向滑行。因此，减小了事故的风险，并且减小了在改变方向时轮子的外或内弯曲表面与地面之间的打滑，从而减轻了轮子磨损而延长了它们的寿命。