滚轮架的制作方法

专利名称：滚轮架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种滚轮。更具体的，本发明涉及一种滚轮架。更进一步的，本发明涉及用于滚轮的滚轮架，该滚轮具有多个能够围绕外围轴旋转的外围滚子，其中外围轴垂直对齐于滚轮的旋转主轴。
背景技术：
以下对现有技术方案或产品的参照与说明并不意味着，也不应解释为对本领域公知常识的承认或陈述。具体来说，以下关于现有技术的讨论与本领域技术人员的公知或熟知与否无关，而是为了帮助理解本发明的创造性，而对相关的现有技术方案的鉴别是本发明的一个部分。可以向多个方向运动能够向多个方向运动(旋转主轴保持不变的朝向)的一类滚 轮被不同的描述为全方位轮和多方位轮的一类滚轮被不同地描述为全方向轮和多向轮。这种滚轮包括可绕主轴旋转的中心轮毂，和多个独立安装的位于轮毂边缘的可旋转滚子。这些滚子每个都能够绕轴旋转，轴垂直于主轴并与主轴径向间隔，这样滚轮就能够绕沿第一方向运动，其中滚轮绕主轴旋转，或者沿横向运动，其中，接触地面的一个或多个滚子触地并绕其对应的轴旋转。在国际专利申请号PCT/AU01/01175 (公开号W002/24471)中已经描述了这样的滚轮。文中公开的多向轮包括一个圆形的滚轮架在其中，该滚轮架具有多个沿周向间隔开的外围轴，在外围轴上安装有一对互相偏置的平行的滚子环。滚轮架包括整体形成的多轴环，其要求滚子模制在轴上并且限制了可以采用的模制技术的范围。滚子绕垂直于滚轮的主轴的多个轴旋转。每个滚子轴都基本上垂直对齐于从主轴径向延伸通过每个滚子轴的中点的线。滚子定位成提供对角相邻滚子间的有效触地表面的大的重叠(20-30%，侧面看)。在国际专利申请号PCT /AU2003/001002(公开号W02004/014667)中公开了对这些类型的滚轮的进一步改进。该文的全部内容在此通过参照的形式结合到本申请中来。该文公开的内容中描述了制造其上安装有单排滚子的滚轮架的方法。单排轮架能够像类似的轮架结合，在方位上偏置，从而形成具有对角相邻滚子间的良好的触地表面重叠的多排滚轮。制造滚轮的方法涉及每个滚子安装到环绕衬套上，衬套逐个安装到多个轴中的一个上。本发明的一个目的是改善现有技术的上述缺陷或至少提供一个有用的替代。

发明内容
因此，本发明的一个方面在于提供一种滚轮，其可绕主轴旋转并具有多个安装在外围轮轴上的外围滚子，其中外围轮轴切线对齐于滚轮并与主轴径向隔开，每个外围轮轴均与相邻的其它外围滚轴连接以形成连续的环。每个外围滚轮轴均可以以单个的模制工艺中进行模制。该外围滚轮轴包括轴杆驱动轴。在特定的优选实施例中在特定的优选实施方式中，外围滚轮轴模具可配置成不产生沿驱动轴轴杆纵向延伸的模制分离或分割隔线。该外围滚轴可以在凹模中模制该外围轮轴可以在模具中模制，这样就不会在驱动轴轴杆上或周围产生模制分离或分割隔线。优选的，每个外围滚轴的轴杆的部分或全部长度在限定出圆柱腔的凹模中膜制出来每个外围轮轴的驱动轴的部分或全部长度在限定出圆柱腔的模具中模制出来。尽管不是优选的，如果模具的相关部分必须包括两个或两个以上组合限定出所要求的空腔的部件组合限定出所要求的空腔，模制分离线将侧向地而非纵向地在驱动轴上延伸则模制分隔线将侧向地而非纵向地在驱动轴上延伸，例如在沿驱动轴的长度方向位置上沿环形阶梯部分延伸。外围轮轴包括一个轴头。该轴头的尺寸和结构设计成用来接纳相邻的外围轮轴的驱动轴的自由端。用来模制轴头的模具的一个部分包括用来在模制外围轮轴的过程中形成侧向或纵向的分隔线的部件。该轴头可限定出一个配置成接纳相邻的外围轮轴的驱动轴的自由端的孔。该孔可以由从轴头上延伸的接口来限定。该接口和孔的形状可以是圆柱形和/或圆锥形。优选的，该接口和孔是圆柱形。

在特定的优选实施方式中，接口在模具的部件中模制，该模具在沿形成接口的圆柱或圆锥的长度方向上不产生模制分隔线。因此，优选的是，外围轮轴模具还包括用来限定圆柱形或圆锥形孔以形成接口，而不会产生模制分隔线的组件，特别是沿接口纵向延伸的模制分隔线。接口的内部形状和外部形状可以是整体或部分为圆柱形和/或整体或部分为圆锥形。类似的，驱动轴的形状可以是均匀的圆柱形或者是截头圆锥形。驱动轴的形状可以部分是圆锥形，特别是在靠近其自由端的部分。因此，驱动轴和接口可以分别在模具部件中模制，该模具部件限定出圆柱或圆锥结构，或者二者的组合。这使得驱动轴和接口可以在单个模具部件中制造，该模具部件限定出来圆柱形或圆锥形的孔，该圆柱或圆锥形的孔完整地包围住待制造的部件。这种模具设置具有这样的作用在驱动轴和接口部件上不会形成纵向延伸的模制分离线，所以这些部件在其长度方向上的任一点都具有严格的圆形截面，从而可以形成具有高精度的圆截面。这使得驱动轴及接口部件可以均匀一致的精确的模制成圆形，而不具有瑕疵点或形状不一致，这些会导致生产过程中的低公差和运动部件之间的最小余量。尽管这不是优选的方式，外围轮轴头部分可以与外围轮轴驱动轴分开制造，因为会增加特别滚轮所要求的部件的数目。每个轴头有效地构成连续环的弯头。轴头包括一个位于端部的用来将滚子固定在驱动轴上的环形肩。轴头的另一端包括接口。该轴头包括弯头部分，其中接口孔的纵向轴线相对于驱动轴的纵向轴线成0角。角度0由算法180-360/n计算获得，其中n等于在单个平面内连续环上的外围滚子的数目。相应的，n等于组成连续环的外围轮轴的数目。因此，滚轮可以包括三个或更多的滚子，实际最大数目可以为10个。基于上面的公式，三个滚子的滚轮的情况下，轴头的0角是大约60度，而对于四个滚子的滚轮，轴头的9角是大约90度。驱动轴可以终止在自由端，自由端的半径和驱动轴的其余部分相同。也就是说，驱动轴在长度方向上具有均匀一致的圆截面。可选的是，驱动轴可包括一个台阶式终止部分，其半径比驱动轴的主体大或小。终止部分的尺寸和结构设计成可以被接口接纳。因此，接口孔的半径可以比驱动轴的主体的半径小，而接口的外部圆柱壁或圆锥壁的直径比接合处的驱动轴的主体的直径大。通过这种方法，接口可以作为环形肩，有效地将滚子限制在驱动轴上，驱动轴位于安装该滚子的外围轮轴的轴头和相邻的外围滚子的轴头之间。接口孔可以是从接口延伸至轴头的背部的开口端的通孔。该通孔可以有效的允许驱动轴的末端与滚轮本体的模压支撑件发生接触。该通孔可以提供开口，使得在模制过程中，模压滚轮本体可以延伸进入到该开口中以增强驱动轴和轴头之间的连接，从而提供轮轴和模压滚轮本体的复合结构，与模压(overmolding)不延伸到轴头的内部空间的方式相t匕，这种方式增大了滚轮本体的强度与刚性。驱动轴的末端截头处可以横向于驱动轴的纵向轴成一角度而制成，从而使更长的驱动轴可以插入到接口孔中，同时保持弯头部分的形状。驱动轴和相邻外围轮轴的轴头之间的连接可以进一步通过粘结剂、热熔、超声波或其他已知的连接或焊接技术来增强。滚轮优选地还包括滚轮本体或滚轮架。滚轮本体可包括限定出主轮轴或中央孔的轮毂或中央孔洞。多个向外延伸的支撑件从滚轮本体的内边缘或轮毂延伸。向外延伸的支撑件可以从滚轮本体的中央径向延伸。支撑件的外端保护轴头。优选的，滚轮本体至少部分的围绕轴头制成。轴头可以安装在向外延伸的支撑件上或支撑件内。该向外延伸的支撑件可以部分的或全部包围轴头，条件是支撑件不与滚子的运动发生干扰。滚轮部件可以用多种不同的材料制造，可以包括由不同材料制成的复合部件。但本领域技术人员应该知晓的是，可以采用的合适的材料具有很大的范围，这取决于实际应用和滚轮所要求的强度和耐损度。例如，外围轮轴可以采用高强度模制塑料、铸钢，或两种乃至更多不同材料的组合来制造。例如，轮轴可以包括由内部金属棒或其他加强结构加强的模制塑料壳。可选的，外围轮轴可以这样制造，驱动轴由没有塑料模压的金属棒制成，与轴头连接的驱动轴的末端除外，而轴头由塑料模制部件构成。轴衬可以采用高强度挤压塑料制成，滚子可以模制在轴衬上。相应的，轴衬可以在例如聚氨酯弹性滚子内插入模制成型。轴衬可以根据滚子胎体的轮廓成型。例如,轴衬的外表面可以有多个相对于轴衬的纵向轴侧向对齐的环形肋条，用于更好的抓住胎体(优选的采用模压)，同时有效的防止胎体相对于轴衬的纵向滑动或移动。然而，优选的是，外表面具有多个纵向肋条。有利地，纵向肋条造型成圆弧状或弓形，以遵循滚子的大致雪茄形状的外形。虽然拱形肋条只在其端部获得支撑而中间部分是弯曲的，但拱形肋条优选的在整个长度方向上采用实心并与轴衬的大致圆柱形芯连成一体。纵向对齐的肋条会减少滚子绕其纵向滚子轴旋转时肋条与胎体之间的相对运动，增强连接，延长滚子寿命。在另一方面，本发明提供了一种组装滚轮的方法，该滚轮可绕主轴旋转并具有多个安装在外围轮轴上的滚子，其中外围轮轴切向对齐于滚轮，并与主轴径向隔开。每个外围轮轴与相邻的其他外围轮轴相连接以形成连续环，该方法包括以下步骤
在模具中模制每个外围轮轴，模具具有用于制造不产生纵向分隔线的外围轮轴的驱动轴的圆柱形腔，每个外围轮轴均具有用于接纳相邻外围轮轴的驱动轴的自由端的接纳轴头部分；
将滚子安装在驱动轴上；
将外围轮轴相互连接形成外围轮轴的连续环；模制滚轮本体，其包括围绕连续环的支撑结构。滚轮本体可以包括旋转安装在主轴上的中心轮毂。支撑结构可以包括多个向外延伸的臂，这些臂支撑起与主轴处于隔开状态的接纳轴头。在将滚子安装在各个驱动轴上的步骤之前，可以先制造轴衬，该轴衬将作为轴套安装在驱动轴上。而相应的滚子可以在安装到驱动轴上之前，先围绕轴衬模制出来。将滚子安装在各个驱动轴上的步骤包括将轴衬插入到滚子内，然后将驱动轴插入到相应的轴衬和滚子中。轴头可以进一步包括凸块(spur)，凸脊或其他允许更强的附着在模制于轴头或轴头一部分的结构的表面特征。该凸块或表面特征可以用于增大被附着滚轮本体和接纳轴头之间的表面区域，从而强化并增加了连接强度，提高了滚轮结构的强度和刚性。

接纳轴头可以包括限定了短孔的接口，该接口可以在驱动轴上形成环形肩从而将相应的滚子限制在位于接纳轴头和接口之间的驱动轴上。具有弯头部分的接纳轴头成型以致于驱动轴的纵向轴与短孔的纵向轴成0角。角度9由算法180-360/n获得，其中n等于单个平面内连续环上的外围滚子的数目。模具可以包括一个额外的圆柱腔，用来形成不在其上产生纵向分隔线的接口。


本发明将通过以下关于优选实施方式的非限制性说明而得以更好的理解，其中 图Ia-Ii是根据一个实施方式的外围轮轴的不同视 图Ij-IP是根据另一个实施方式的外围轮轴的不同视 图Iq-Iw是根据再一个实施方式的外围轮轴的不同视 图2a_2c是根据一个实施方式的轴衬的不同视 图2d_2f是根据另一个实施方式的轴衬的不同视 图2g_2i是根据另一个实施方式的轴衬的不同视 图3a_3d是滚子的不同视 图4a_4f是滚轮本体的不同视 图5a_5d是滚轮的不同视 图6a_6d是图5a_5d中所示滚轮的不同的部分透视 图7a和7b是图5a_5d中所示滚轮的剖视 图8是图5a_5d中所示滚轮的部件分解图，其中在外围轮轴和滚轮本体支撑件间的交叉件未显不出来。图9a和9b分别是未组装滚子的连续环的透视图和幻影视图(ghosted view)；
图IOa-IOc是预组装的滚子和连续环的透视图和幻影视 图Ila和Ilb分别是外围轮轴和滚子预装件的剖视截面图和幻影视 图12是图IOa-IOc中所示的外围轮轴和滚子预装件的剖视截面 图13是外围轮轴和相邻的外围轮轴的轴头的透视 图14是成对的不带滚子的一对外围轮轴的透视 图15是一对安装有滚子的外围轮轴，和一对完整装配之前的安装有滚子的未成对的外围轮轴的透视幻影视 图16是在插入到滚轮本体注塑模具之前的装配好的图15所示外围轮轴和滚子的透视
图17是在注塑模具中完成的已装配的滚轮的透视幻影视 图18是从注塑模具中移出来的完整的滚轮的透视图；
图19是位于外围轮轴轴头，相邻外围驱动轴和滚轮本体支撑件之间的接合处的透视剖开立体 图20是根据本发明的一个方面而制造的完整的双滚轮的透视图。
具体实施例方式以下将通过特别参考附图来说明本发明的优选特点。但应当理解的是，这些结合附图来描述及说明的特点不应解释为对本发明保护范围的限制。参见图la-li，图中显示了包括有轴头20和驱动轴50的外围轮轴10。所示的外围轮轴10是四个外围轮轴10中的其中一个，其与其他三个相同的外围轮轴10成型以形成一个连续的环80 (参见下文)。但本领域技术人员应当能够想到的是,该连续的环80也可以配置成包括更多的或更少数量的外围轮轴，例如3个到10个轮轴来组合成滚轮的连续环(参见下文)。无论哪种情况，外围轮轴10的部件都是相同的，具有插入端(驱动轴50)和接纳端(轴头20)，从而使每个外围轮轴10都可以与相邻的相同外围轮轴10成对以形成连续的环80，该连续环包括3到8个外围轮轴10。轴头20包括接口 30和弯头部分40。接口 30是一个短的圆柱体，其上限定有孔32。孔32可以是杯型，并终止于弯头40的弯头本体42内。但是，优选的是，孔32可以是完全延伸通过弯头本体42的后部的通孔。该孔32的内壁可以通过与驱动轴50上的相应的特征配合的纵向的表面特征进行锁定，以防止驱动轴50在孔32中的转动，但优选的是，孔32和相应的驱动轴的横截面是圆形。弯头部分40设定孔32的圆柱轴线相对于驱动轴50的纵向轴线的角度0。基于公式180-360/n，其中n等于单个平面内在连续环80上的外围轮轴10的数量，具有四个轮轴的实施方式中的轴头的弯头角9大约为90度。弯头部分40还包括大致为圆柱形的本体42，其在接口 30和环形肩44之间延伸，环形肩44与驱动轴50同轴对齐。弯头本体42包括凸块(spur) 46形式的表面特征，该凸块具有两个在弯头本体42的两侧延伸的侧面三角形突起，两个三角形突起在弯头本体42的肘部处相互桥接。该表面特征也可以采用凸脊，球形柄，或其他增加弯头本体32的表面区域的凸出物或凹槽的形式。如下文中将提及的，这种方式增加了外围轮轴10和模压的滚轮本体100之间的接合处的强度。凸块46的侧面突起46a、46b在相反的侧向上延伸，而肘部连接桥46c向内朝滚轮的主轴延伸(参见下文)，这在三个不同的方向上提供了结构件以取得在外围轮轴10和滚轮本体100之间的模压接合处的最优刚性和强度。驱动轴50和环形肩44同轴。驱动轴50包括细长的均匀圆柱轮轴52，该圆柱轮轴52的直径相对于肩44有阶梯差，这样环形肩44提供了用于限制滚子140的一端的环形保持壁45 (参见下文)。
本领域技术人员应该会明了，在模制驱动轴50或接口 30结构时，为了在沿部件的长度方向上部件的任一横截面面都是精确的圆形，圆柱和圆锥结构都可以采用，这都在本发明的覆盖范围之内。驱动轴50可以采用略微截头的圆锥的形状，接口 30和其孔32也可以采用该形状。圆锥外形可用于获得限制轮轴50相对于滚子120的轴向运动，或轮轴50相对于孔32的轴向运动的长度方向限制物。但是，在所示的优选的配置中，结构件50，30显示为采用圆柱的形式。驱动轴50可以在整个长度方向上等截面，并采用圆柱的形式。但是，优选的，驱动轴50的末端52可以终止于倾斜壁54，该倾斜壁的平面与驱动轴50的纵向轴线56成角度a。单个滚轮平面中滚子120的数目越多(参见下文)，相应的弯头部分40的数目越多，角度Q越大。而角度a与角度0成反比。对于四滚子的滚轮,角度a为90度。此外，末端52可以具有缩小的终止部分58，其通过环形阶59与主圆柱51相连。终止部分58成型并设计为插入到接口孔32中，这样倾斜壁54将向弯头本体42的外壁43延伸。倾斜壁54优选为不延伸超过外壁43，但是与之平齐。

驱动轴50具有足够的厚度来提供具有沿长度方向的结构刚性和坚固的轮轴。例如，在图Ia-Ii所示的实施方式中，驱动轴50的直径可以是3. 8mm,其适用于尺寸为48mm的滚轮160，尽管驱动轴50的直径可以根据实际应用和滚轮160的尺寸来变化。接口 30的壁具有足够的厚度以提供与终止部分58的连接强度，同时也提供了从驱动轴50到接口 30的外壁的阶差(采用接口面31的形式)。凸块46增加弯头或连接桥部分20的质量，以增加与滚轮本体100模压附着的表面区域。驱动轴50在结构上可以是实心或者空心的。用于重载应用的驱动轴50采用复合结构，其具有金属棒，该金属棒在沿大致全长度上中心和纵向延伸以提供中心和纵向加强梁。可选的，驱动轴50可以全部采用金属制成或全部采用塑料制成。参见附图lj-lp，图中显示了外围轮轴310的可选实施方式。外围轮轴310包括钢驱动轴350和塑料模压轴头320，但其他的形状和布配置与外围轮轴10相同。参见lq-lw，图中显示了可选的外围轮轴410，其具有钢和塑料模压材料的复合物，其中驱动轴450包括内部钢芯杆或芯棒451和塑料模压轴套452。钢芯杆451与有终止部分458是连续的，而塑料模压轴套452外周形成环形台阶459。如在图Iw中最佳显示的，塑料模压轴套452与轴头420相邻。轴头420采用塑料材料制成，可以与塑料模压轴套452整体制造。参见附图2a_2c，图中显示了中空圆柱形的轴衬140，其具有纵向轴线142，并限定了内部圆柱孔144，内部圆柱孔144成型并配置用来接纳驱动轴50。内部圆柱孔144优选的成型并配置成用来接纳主圆柱52。轴衬140可以安装在主圆柱52上，主圆柱52位于环形台阶59和环形保持壁45之间。第一轴衬端146可以靠近环形保持壁45，或与之平齐，或接近或与环形保持壁45处于同一平面；而另一轴衬端148可以与环形台阶59平齐，或接近或与环形台阶59处于同
一平面。作为轴衬140的替代，图2j_21中显示了可选的轴衬340，其包括多个(本实施例中为12个)纵向肋条342。纵向肋条342沿长度方向为弧形，借此它们相应的中间截面344离纵向轴线356的径向距离要大于脊342的相应端部346离纵向轴线的径向距离。纵向脊342从而形成沿轴衬340的外表面纵向延伸的实体的拱，借此轴衬340大致具有纵向的带肋条的雪茄形状，其对应于要在其上模压的滚子胎体的大致雪茄外形。纵向脊342优选的与轴衬340的主体或孔341 —体成型。再来看图2m_2o，图中显示了另一个可选的轴衬的实施方式，其采用桶形轴衬440的形式。内部孔344、444是圆柱形，从而与驱动轴50的大致圆柱外形一致。但是，桶形轴衬440的外表面442实际上是雪茄形或桶形，从而与将要模制的大致为雪茄形或桶形的滚子120相对应。相对于直圆柱形的轴衬140，提供的雪茄形轴衬440，其采用经过了必要强化的塑料制造，相比于滚子胎体采用较软的弹性塑料制造，增强整个滚子120的结构，节约弹性材料和给予滚子120在整个长度方向上更大的强度。考虑滚子120可能承受的横向于纵向滚子轴线142的侧向力，与直圆柱形的轴衬140相比，轴衬440的拱形曲线意味着更强的结构。参见图3a_3d，优选的，将轴衬140保持在滚子120的圆柱形腔122内。滚子120包括一对分布在两端124的相反的开口，开口与圆柱腔122同轴。轴衬140的外直径比开口 124大，内直径比开口 124小。滚子胎体126如下文所述的模压在轴衬140上。

滚子120是双截头菱形，桶形或雪茄形。基于多个原因，在其两端由附图标记128标示的滚子胎体126的厚度非常重要。由于端部128处的应力和故障的可能性是最大的，因此滚子120的端部128必须足够厚，以便防止发生由于正常磨损导致的故障。但是，端部128越厚，要在如图20所示的双滚轮180的滚轮中取得对角相邻滚子间的明显重叠就越困难。这是由于越细长的双截头菱形，越适于在对角相邻滚子120a、120b之间提供重叠，但细锥形的末端128会使滚子120的结实性降低，更容易平稳地旋转，更易发生破损风险和对正常磨损的低承受性。滚轮160和滚子120的尺寸可以随不同的应用而变化。从侧视图看时，滚子120的曲率半径将大致遵循滚轮的外周的曲率半径。越大的滚轮将具有越大曲率半径的滚子。每个滚轮架上的滚子的数目依据相关的条件来确定，例如部件材料和结构的相对强度，每个滚子要承受的由主轮轴15传递的负载。重载滚轮将要求桶形的相对短的滚子，该滚子具有较厚的滚子胎体来承受大的作用力，特别是当与地面接触时，那些在滚子的远端要承受的负荷。而轻载应用则可以采用雪茄形的，更细长的，更小直径的滚子，这可以用来减少生产和原材料成本。在图4a_4f中显示了滚轮本体100，其成型并不产生相交的外围轮轴10。滚轮本体100包括中央轮毂102，轴颈的环绕主轴承104，主轴承104由纵向槽106锁定以安装在主轴15上(参见图20)。滚轮本体100还包括多个向外延伸的臂108。这些臂优选为径向延伸。臂108终止于支撑头110，如附图4a中所示的侧视图，支撑头110基本呈三角形。当滚轮160组装好时，相邻的支撑头110提供相对的基本平行的平面112，驱动轴50在平行的平面112之间延伸。在所示的实施方式中，滚轮本体100成型于用来容纳四个滚子120，因而也具有四个径向臂108。如图4b所示，滚轮本体100可以是沿平面B双对称的。进一步优选的，滚轮本体100包括外缘114和内缘116。内缘116包括锁定元件118,锁定元件118包括一对突出的弧形轨道111、113，轨道111、113包括互补的槽和脊，当相同的滚轮本体110通过各自的内缘116面对面的邻接时，所述的槽和脊适于相互锁定的接合在一起。滚轮100各自定位，使得突出的弧形锁定元件111、113位于弧形空隙115中，旋转90度，则相应的锁定元件111、113会接合在一起。在另一实施方式中，锁定元件111、113的形状与配置相同，但相对彼此旋转了 180度。图4d中所示的锁定元件llla、113a包括渐退坡道117，坡道117包括限制槽，而相应的铅突起119可以进入到该限制槽中，从而将各个滚轮本体100牢固的接合起来。各滚轮本体100可进一步通过化学或机械方式固结在一起，例如，通过超声波焊接组合的双滚轮本体180，可以在相对的内缘116的相应表面之间提供高强度的结合，从而使它们以不可逆的方式锁定。如图4f所示，从沿着图e中线A-A的横切面中可以看到，支撑端110略微地向滚轮本体100的内侧101倾斜。图5a_5d中显示了完整的滚轮160，其具有模压在外围轮轴10上的滚轮本体100。 图6a_6d中详细的显示了外围滚轴10和支撑件108之间的包覆成型连接的内部细节。可以看出，凸块46提供了刚性的内部结构，包覆成型支撑件108以一个大的面积区域包覆凸块46从而确保了外围滚轴10和支撑件108之间的牢固的刚性连接。还可以看到，滚轮本体100成型和设计成提供挂架或凹座105，而滚子120通过安装到外围滚轴10上而悬挂在其内。图7a_7b中，滚轮160的截面图显示了支撑件108的包覆成型和外围滚轴10的末端58以及与接口孔32之间的关系。末端58终止的位置稍短于与接口孔32的外开口平齐的平面，这样支撑件108的模制材料会进入到接口孔32中，在轴头20和外围滚轴的末端58两个地方牢固的连接外围滚轴10。图中也显示了轴杆50，环形保持壁45和轴衬140，阶梯壁59和接口 30之间的关系。可以看出，环形保持壁45和接口壁31插入到开口 124中，邻近轴衬140的端部146，148，从而使滚子120限制在凹座105内旋转，并可以绕轴杆51自由转动。图8中，以部件分解图的方式显示了滚轮160的各个部件。滚轮160包括滚轮本体100，4个外围滚轴10和4个滚子120。在图9a和9b中，显示了外围滚轴10如何相互连接起来形成一个连续的环80，即通过将每个外围滚轴10的轴杆50插入到相邻的外围滚轴的接口 30，使得四个相同的外围滚轴连接在一起形成连续的环80，从而，末端58延伸通过接口孔32的大部分，但不完全通过。应当注意到，滚子120可以包覆成型在轴杆50上，这样连续环80可以在滚子120安装到连续环80上之前就已形成。但是，优选的是，滚子120先形成在相应的轴衬140上,并安装到相应的外围滚轴上,这时末端58是自由的，并不与相邻的外围滚轴10连接。在图9a中，可以看出环形肩44与轴杆50整体形成。如图IOa-IOc所示，滚子120组装在连续环80上，为滚轮本体100将包覆成型在预先制成的外围滚轴10的轴头20上做准备。图Ila显示了外围滚轴10和滚子120的形成。外围滚轴10和轴衬140相同，单独模制。然后将滚子胎体126模制在轴衬140上从而形成包含滚子胎体126和轴衬140的滚子模块。通过将轴杆50从滚子模块120，140的任一一端插入，使得滚子模块120，140安装到轴杆50上。滚子模块120，140安装到轴杆50上，从而使轴衬140的其中一端146，148邻近环形保持壁45。虽然滚子的末端128和环形肩44间的间隙被最小化以便减少施加到滚子末端部件128上的压力影响，开口 145的直径比环形保持壁的直径要大，从而使滚子120旋转时摩擦力最小。
应该能明了的是，优选的，接口 30的外直径和环形肩44的外直径相同，这样末端58可以插入到接口孔32中直到接口 30的正面31邻近台阶壁59，而滚子末端部件128在接口 30上部分延伸，这在附图7b上得到最佳的显示。在图Ilb中，显示了轴衬140安装在外围滚轴10上。外围滚轴10可以采用高强度塑料材料模制而成，而轴承140采用高强度低摩擦系数的塑料制成，而滚子胎体采用高强度中等摩擦系数的聚合物制成。附图7b，12，19清晰的说明了末端58和轴头20之间的连接配置，以及滚子120在挤压塑料轴衬140上的安装。图13，14显示了末端58插入到接口 32中将相邻的外围滚轴10连接在一起的“两线间装配”方式。如图14所示，轴杆50与接口 30的连接生成了第二个环形台阶，其由接口面31邻接在台阶壁59上形成，其中接口面31和环形保持壁45可以有效的将滚子轴衬140限制在轴杆50上。图15显示了连接外围滚轴10和滚子模块120，140的局部装配对，然后再连接起来形成连续环80，其中n个滚子安装在其上的步骤。 图16显示了放入到滚轮本体100的注塑模具200中之前的组合起来的局部装配对，其形成了连续环80。如图17所示，连续环80和滚子120放入到模具200中，然后关闭将连续环80和滚子120锁定在位置上。模具200的关闭保护了用于模制的连续环80，然后滚轮本体100在连续环80上注塑成型。染料或模具200包括中心插入物202，其限定出了与图4a，4f显示的主轴孔101相对应的腔。插入物202还包括径向脊204，用于形成键控槽106。如图18所示，随后完整的滚轮160从模具200中移除出来。如图19所示，末端58在接口孔32中延伸，但在靠近接口孔32的外开口处留下了一个小的区域以使得在支撑头110区域的包覆成型滚轮本体100可以侵入，从而围绕接口孔32包裹侵润以产生滚轮本体100与外围滚轴10，尤其是轴头20之间的附着力。所示的一对完整的滚轮160可以组合在一起形成双滚轮180，双滚轮180安装在主轴15上，主轴具有横截面为六边形的孔。双滚轮180可以用作多方位轮或全方位轮，例如用作脚轮的替换物。除非在上下文中有相反的明确声明或表达，整个说明书和权利要求中的术语“包括”及其派生词应当解释为开放式的含义而非封闭式的含义。就是说，除非上下文中有明确的声明或要求，术语“包括”及其派生词表示并非仅仅有这些列出的直接表明的元件，步骤或特点，还包括有其他未明确列出的元件，步骤或特点。在说明书及权利要求中采用的方位术语，例如垂向，水平，顶部，底部，上部或下部都应相对的来解释，其前提是元件，零件，器械，装置或设备通常都是在一个特定的方向上来考虑，由上下文来指示哪个部件处于最上面。本领域技术人员知晓，在不脱离本发明的原则和覆盖范围下，对此处公开的本发明的方法还能有多种的变化与修改。
权利要求
1.一种绕主轴旋转的滚轮，其具有多个安装在外围滚轴上的外围滚子，所述外围滚轴切向对齐于所述主轴，并且与所述主轴径向间隔开，其中各个所述外围滚轴 垂直对齐于从所述主轴延伸的相应的径向线； 具有与相邻的其他外围滚轴的轴杆相连接的轴头部件； 各个外围滚轴共同构成连续的轴环。
2.根据权利要求I所述的滚轮，其中各个所述外围滚轴在凹模中模制，该凹模不会产生沿外围滚轴的轴杆纵向延伸的模制分隔线。
3.根据权利要求I所述的滚轮，其中各个所述外围滚轴的轴杆的部分或全部长度在凹模中模制，该凹模中限定了圆柱形孔。
4.根据权利要求3所述的滚轮，其中模制分离线在所述轴杆上侧向的而非纵向的延伸。
5.根据权利要求3所述的滚轮，其中各个所述外围滚轴包括轴头部件，该轴头部件的尺寸和结构设计成用于接纳相邻外围滚轴的轴杆的自由端。
6.根据权利要求5所述的滚轮，其中所述轴头部件限定了用于接纳所述自由端的短孔。
7.根据权利要求I所述的滚轮，其中所述外围滚轴均是相同的。
8.根据权利要求6所述的滚轮，其中所述外围滚轴的所述短孔的轴线和所述相邻外围滚轴的所述轴杆共轴。
9.根据权利要求6所述的滚轮，其中所述外围滚轴的短孔的轴线与同一个外围滚轴的轴杆成西塔角，该西塔角由算法180-360/n来获得，其中n等于单个平面内所述连续环上的外围滚子的数目。
10.根据权利要求6所述的滚轮，还包括滚轮本体，滚轮本体带有限定了主轴孔的轮毂和多个向外延伸的支撑件，所述轴头部件安装在所述支撑件上或所述支撑件内。
11.根据权利要求10所述的滚轮，其中所述滚轮本体在所述轴头部件上形成。
12.一种装配可绕主轴旋转的滚轮的方法，该滚轮具有多个安装在外围滚轴上的外围滚子，所述外围滚轴切向对齐于所述主轴，并且与所述主轴径向间隔开，各个所述外围滚轴与相邻的外围滚轴连接起来构成由所述外围滚轴组成的连续环，所述方法包括以下步骤 在凹模中模制每个外围滚轴，其中凹模具有用于制造不带纵向分离线的外围滚轴的轴杆的圆柱形孔，每个外围滚轴均具有用于接纳相邻外围滚轴轴杆的自由端的接纳轴头部件； 将滚子安装在各个所述轴杆上； 将所述外围滚轴连接起来形成外围滚轴的连续环； 模制滚轮本体，其中滚轮本体包括围绕连续环的支撑结构。
13.根据权利要求12所述的方法，其中滚轮本体包括旋转安装在主轴上的中心轮毂。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述支撑结构包括多个向外延伸的臂，这些臂支撑起与主轴处于隔开状态的所述接纳轴头。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，在将滚子安装在各个所述轴杆上之前，先制造轴衬，该轴衬作为轴套安装在轴杆上，而将滚子安装在各个轴杆上的步骤包括将轴杆和相 应的轴衬插入到所述滚子的中央纵向孔中。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述接纳轴头包括用来增强接纳轴头和所述滚轮本体之间的连接的凸块。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述接纳轴头包括限定了短孔的接口，该接口在所述轴杆上形成环形肩从而将相应的滚子限制在所述轴杆上位于所述接纳轴头和所述接口之间。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述接纳轴头采用弯头部件的形式，所述轴杆的纵向轴与短孔的纵向轴成西塔角，角度西塔由算法180-360/n获得，其中η等于单个平面内在所述连续环上的外围滚子的数目。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述凹模包括一个额外的圆柱形孔，用来形成其上不产生纵向分离线的接口。
20.结合附图由前文所公开的滚轮和制造方法。
全文摘要
一种装配可绕主轴旋转的滚轮的方法，该滚轮具有多个安装在外围滚轴上的外围滚子，所述外围滚轴切向对齐于所述主轴，并且与所述主轴径向间隔，各个所述外围滚轴与相邻的外围滚轴连接起来构成由所述外围滚轴组成的连续环，所述方法包括以下步骤在凹模中模制每个外围滚轴，其中凹模具有用于制造不产生纵向分离线的外围滚轴的轴杆的圆柱形孔，每个外围滚轴均具有用于接纳相邻外围滚轴轴杆的自由端的接纳轴头部件；将滚子安装在各个所述轴杆上；将所述外围滚轴连接起来形成外围滚轴的连续环；模制滚轮本体，其中滚轮本体包括围绕所述连续环的支撑结构。
文档编号B60B19/12GK102791494SQ201080059213
公开日2012年11月21日 申请日期2010年10月25日 优先权日2009年10月23日
发明者彼得·麦金农, 格里·泰勒 申请人:罗德卡斯特车轮有限公司