自适应多地形气缸调幅式机动车车轮制造技术

本发明专利技术公开了一种机动车车轮。该车轮包括：轮圈1为多组绕铰接点自由转动的橡胶轮面块组合体首尾衔接组合构成柔性铰接链圈，每两组橡胶轮面块组合体铰接固定于活塞杆外端且能自由转动；轮辐由多组内置张力弹簧的伸缩气缸2沿圆周均布构成；轮毂3包含接驳动力源及支撑接口、压缩空气接驳口及设置了机动、空挡切换装置构成。根据路况控制气缸伸缩推力，使柔性轮圈能以调幅方式改变受力处外轮圈形状自动适应如连续台阶、坑凸起伏、湿滑等多种地形路面，产生足够抓地摩擦力，提升越障及多种路面的通过能力，通过伸缩气缸缓冲并吸收路面的颠簸震动保证轮毂处运行平稳舒适。

Adaptive multi terrain cylinder amplitude modulation type motor vehicle wheel

The invention discloses a wheel of a motor vehicle. The wheel includes: 1 rim as sets of rubber wheel surface around the hinge point free rotating block combination of interrelated combination of flexible hinge chain ring, each of the two sets of rubber wheel surface block combination hinged and fixed on the outer end of the piston rod and can rotate freely; the spoke is composed of a plurality of built-in tension spring of the telescopic cylinder along the 2 the circumference uniform composition; 3 contains a power source and a supporting hub connection interface, compressed air connection and set up a neutral maneuver, a switch device. According to the traffic control cylinder telescopic thrust, the flexible wheel can change the amplitude modulation mode of force at the outer rim shape automatically according to the steps, such as continuous convex pit downs, slippery pavement and other terrain, have enough grip by friction, to enhance the ability of obstacle and a variety of pavement, through the telescopic cylinder buffer and vibration absorbing bumps in the road ensure smooth and comfortable operation hub.

【技术实现步骤摘要】
自适应多地形气缸调幅式机动车车轮
本专利技术涉及机械装置及运输
中的机动车车轮，是一种自适应多种地形气缸调幅式机动车车轮。
技术介绍
目前使用的车轮普遍由充气橡胶轮胎及外层金属圈组合构成的车轮外层轮圈部分；向内连接辐条或压制、铸造的金属轮辐圈构成的车轮轮辐部分；最后向内连接与枢轴接驳的轮毂部分这三个主要部分组成，驱动力由轮毂带动轮辐及外层轮圈作滚动运动。优点是结构简洁、滚动摩擦力小、能吸收缓冲地面较小的坑凸不平而引发的颠簸震动。因为外层轮圈为固定尺寸圆形，充气橡胶轮胎在与路面接触时只能发生有限的压缩变形，与地面属单支点小面积接触，接触摩擦力有限致使车轮抓地力有限，遇到凸出较大障碍易卡住别死继而空转打滑无法继续前进，导致的缺点为不能爬越连续阶梯状路面、遇到较大坑凸不平路面时颠簸震动大或不能通过、遇到上下大坡度及湿滑泥泞地面时原地转动打滑也不能通过。当这种车轮在两轮左右并排布置如轮椅、助力车等应用形式时，必须借助辅助轮加以支撑，运行时增加了额外的摩擦阻力，消耗部分动力，因辅助轮直径均较小易引发并传递附加的颠簸震动，并影响整车的越障及通过能力。有的应用为增强越障能力，在两轮之间附加配置了单履带式爬越装置，在应用时需将原轮顶升并切换至履带爬越模式，因是在两轮中间布设，受空间所限该装置宽度较窄且因顶升增加了高度，存在侧翻风险不安全，又因其为单履带势必造成转弯困难，装置布设及操作繁复，实际应用价值有限。1988年12月公开的专利号为CN88212089的组合式机动车辆用车轮，是一种在普通充气车轮旁边同轴并排地增加了一个或多个梅花状齿瓣车轮轮辐。齿瓣车轮轮辐由齿瓣、轮体、固定柱塞、复位弹簧、高压介质输入管等组成。齿瓣通过高压介质和复位弹簧的作用可伸缩，所以能使组合式车轮达到在普通公路行驶由充气车轮工作，齿瓣车轮空转，在非公路下行驶时由齿瓣车轮工作充气车轮空转。由于受限于旁边的原有充气车轮空间占用，致使装置伸缩空间有限导致越障能力受限，又因为是通过车轮旋转使梅花状支点断续支撑工作，造成颠簸剧烈舒适性差，也不能克服爬坡及湿滑泥泞地面的转动打滑现象，因此不能适用上述多地形路面的爬越通过，且装置附加、切换繁杂，适用范围改进不大，实际应用价值有限。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是克服
技术介绍
的不足。根据不同地形路面，提供一种结构简单安全合理，能通过改变受力点处径向尺寸调幅式改变外轮圈形状的构思自动适配多种地形路面，根据不同地形路面控制改变外轮圈与路面的接触形式，产生不同的抓地摩擦力，适应不同地形路面动力需求，若两轮并排布置应用时，两轮分别正、反转即可实现原地360度转向，不需借助其它辅助装置，自身即能翻越障碍并确保多种地形路面的通过能力，提升动力能源利用率，通过由气缸组成轮辐的构思大幅缓冲并吸收路面的颠簸震动保证轮毂处运行平滑、平稳保证舒适性，在实际应用中操作、维护简单，安全、合理可靠。本专利技术可分为三种运动学工况工作：第一种工况为在平整的硬基路面上以正常速度运动，这时车轮以单支撑点面与路面接触，此时伸缩气缸中充入足够压力的压缩空气与预张力弹簧一起产生最大伸出推力，使柔性铰接橡胶轮圈饱满圆润，与地面为单点面接触，运动中主要表现为滚动摩擦，需克服的摩擦力小运动阻力小动力消耗最小，这与现有技术情况相近；第二种工况为坑凸不平自然路面、上下较大坡度及湿滑泥泞路面时以慢速运动，见图1，此时伸缩气缸中充入适量压缩空气与预张力弹簧一起产生一定伸出推力，车轮以多支撑点面形成适配地形的面与路面接触，能产生较大的接触摩擦力克服打滑现象保证通过能力；第三种工况为爬行翻越台阶形人工地形、凸凹较大自然地形时以低速运动，见图2，此时伸缩气缸中仅存少量压缩空气，主要由预张力弹簧产生推力，车轮能进行较大径向调幅，以使车轮柔性铰接橡胶轮圈在各个受力点处自适应地形形状以多支撑点面连续与路面接触，在大扭力输出推动下，产生多点接触摩擦力克服卡死、打滑现象从而保证通过能力。本专利技术车轮技术方案是，见图1、图2：车轮主要由外轮圈部分、中轮辐部分、内轮毂部分这三个部分构成。所述的轮圈部分技术方案是：多组绕销轴套1-4铰接连接且能绕铰接点自由转动的橡胶轮面块组合体首尾衔接组合构成柔性铰接链圈，每两组橡胶轮面块组合体铰接连接于轮辐部分的伸缩气缸活塞杆2-2外端，且能绕铰接点沿活塞杆的轴向自由转动，并随伸缩气缸活塞杆2-2的运动改变该处链圈径向尺寸及形状；所述的轮辐部分技术方案是：多组内置预张力弹簧的伸缩气缸2沿圆周均布组合构成了轮辐部分，根据不同工况要求，控制气缸内冲入压缩空气压力大小及有无，从而控制气缸伸缩推力，达到改变柔性铰接链圈在径向调幅的大小及形状以适应不同地面而产生不同接触摩擦力的目的；所述的轮毂部分技术方案是：配置向外接驳动力源及支撑点的接口，连接传递驱动扭力，驱动轮辐、轮圈运动，设置压缩空气接驳口连接外接气源，设置机动、空挡切换装置，方便扩展适用范围。下面叙述该技术方案运用机械系统虚拟样机软件ADAMS进行运动动力学分析后的效果:ADAMS，即机械系统动力学自动分析(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems)，该软件是美国机械动力公司(MechanicalDynamicsInc.)(现已并入美国MSC公司)开发的虚拟样机分析软件。ADAMS已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。图3、图4虚拟背景参数：全场均施加9.8N/M重力加速度,全局坐标系X、Y、Z分别为水平、垂直、屏幕三方向，单位：长度为毫米；质量为千克；力为牛顿；时间为秒；角度为度；频率为赫兹。轮毂轴心施加垂直向下600N荷载，计算已考虑自重。图3虚拟状态为平地从静止初始状态起步加速到5秒的主要技术特征，从图中可看出：0-1.6秒静态起步时，气缸无压缩空气仅有预张力弹簧的推力，柔性轮圈与地面为多点面接触，摩擦阻力大，轮毂驱动需求扭矩大；1.6-4秒随着气缸内压缩空气冲入，轮圈逐渐饱满圆润，摩擦阻力减小，所需扭矩急速减小；4秒后趋近正常行驶状态，轮圈以单点面接触，驱动扭矩小且平稳，这时与现有技术效果基本相近，从中还反应出轮毂中心缓慢抬升及水平位移过程运动平滑不产生振动谐波。图4虚拟状态为气缸内仅有少量压缩空气，由预张力弹簧产生主要推力状态下，连续上、下爬越台阶状态时见图2的主要技术特征，柔性轮圈受力点处自适应地面形状进行调幅式改变尺寸及形状，体现为柔性轮圈以多点面形式与地面接触，生成大的摩擦力保证了抓地力，平顺了运动趋势，能可靠传递扭矩保证通行，从图中反应出虽驱动扭矩在作瞬时波动起伏，但轮毂中心的垂直、水平位移曲线均很平滑、平稳未产生振动谐波，具备良好的舒适性及应用前景。附图说明图1：本专利技术车轮进行运动动力学分析中在平整路面模拟时的简化模型轴测图。图2：本专利技术车轮进行运动动力学分析中在连续台阶形路面模拟时的简化模型轴测图。图3、图4：运用机械系统虚拟样机软件ADAMS进行运动动力学分析产生的技术参数图表。图5：本专利技术车轮具体实施方案时外侧正立面装配图。图6：本专利技术车轮具体实施方案时轮圈部分的部分组件为表现装配关系的装配爆炸图。图7：本专利技术车轮具体实施方案时轮辐部分的单套预张力伸缩气缸正立面装配图。图8：本专利技术车轮具体实施方案时轮辐部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应多种地形气缸调幅式机动车车轮，包括柔性链圈构成的外轮圈部分（1）、多组伸缩气缸构成的轮辐部分（2）及轮毂部分（3），其特征在于所述的外轮圈部分由多组绕铰接点连接且能自由转动的橡胶轮面块组合体首尾衔接装配组合构成柔性铰接链圈，每两组橡胶轮面块组合体铰接连接于轮辐部分的伸缩气缸活塞杆（2‑2）外端，且能沿活塞杆的轴向自由转动，并随伸缩气缸活塞杆（2‑2）的运动调幅改变该处链圈径向尺寸及形状，轮辐部分其特征在于由多组伸缩气缸（2）沿圆周均布组合构成，下缸盖设有连接压缩空气接口孔（2‑4‑1），气缸体内配置有预张力弹簧（2‑6），轮毂部分其特征在于配置有外接支撑的接驳盘（3‑3）、外接动力拟合盘（3‑4），配置有外接气源的压缩空气管（3‑9）。

【技术特征摘要】
1.一种自适应多种地形气缸调幅式机动车车轮，包括柔性链圈构成的外轮圈部分（1）、多组伸缩气缸构成的轮辐部分（2）及轮毂部分（3），其特征在于所述的外轮圈部分由多组绕铰接点连接且能自由转动的橡胶轮面块组合体首尾衔接装配组合构成柔性铰接链圈，每两组橡胶轮面块组合体铰接连接于轮辐部分的伸缩气缸活塞杆（2-2）外端，且能沿活塞杆的轴向自由转动，并随伸缩气缸活塞杆（2-2）的运动调幅改变该处链圈径向尺寸及形状，轮辐部分其特征在于由多组伸缩气缸（2）沿圆周均布组合构成，下缸盖设有连接压缩空气接口孔（2-4-1），气缸体内配置有预张力弹簧（2-6），轮毂部分其特征在于配置有外接支撑的接驳盘（3-3）、外接动力拟合盘（3-4），配置有外接气源的压缩空气管（3-9）。2.按照权利要求1所述的车轮的轮圈部分其特征在于，橡胶轮面块（1-1）外表面压制有防滑凹槽胎纹，两头连接端分别设置为公、母搓牙形接口，下部两端设燕尾形凸出部卡接并固定于两片同样带燕尾卡槽的固定金属基础片（1-2）上，再由两片限位金属片（1-3）限位固定内外两边位置构成橡胶轮面块组合体，由多组首尾衔接的橡胶轮面块组合体通过销轴套（1-4）互相铰接连接、铆钉（1-5）限位固定形成柔性链圈。3.按照权利要求1所述的车轮的轮辐部分其特征在于，设有定位锁紧螺母（2-5）及连接头（1-6）铰接连接销轴套（1-4），向外伸出的活塞杆（2-2）配置有防尘伸缩软套（2-7），上缸盖配置有排气孔（...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓宏伟，
申请(专利权)人：邓宏伟，
类型：发明
国别省市：宁夏,64