一种轮子及具有该轮子的行走装备制造技术

本实用新型专利技术公开一种轮子，其轮毂用于与行走装备的转轴适配，多个弹性支撑件周向均布于轮毂的外周表面，弹性支撑件的本体向外延伸形成端部外圆弧段，多个弹性支撑件的外圆弧段周向依次间隔设置，且具有同心且等径的外凸圆孤面；且弹性支撑件具有受力形变区域和受力位变区域，配置为：其受力形变区域位于本体中段，运动过程受外力产生的形变应力方向与轮毂转动的切线方向趋于一致，以在形变应力释放时形成推动轮毂转动的作用力；外圆弧段为所述受力位变区域，可随形变的产生位移。本方案将传统刚性结构转化为刚柔并济结构，并取消外胎，可获得良好行走性能，并能够有效规避恶劣使用环境对轮子使用寿命的影响。本实用新型专利技术还提供一种具有该轮子的行走设备。

A wheel and its walking equipment

The utility model discloses a wheel, whose hub is used for adapting to the rotating axle of the walking equipment. A plurality of elastic supports are circumferentially distributed on the peripheral surface of the hub. The body of the elastic supports extends outward to form an end outer arc section. The circumferential arc sections of the plurality of elastic supports are arranged in turn, and the elastic supports have concentric and equal diameter outer convex solitary surfaces. Variable area and stress displacement area are arranged as follows: the stress and deformation area is located in the middle part of the body, and the direction of deformation stress generated by external force tends to coincide with the tangent direction of the hub rotation in the course of movement, so as to form the force driving the hub rotation when the deformation stress is released; the outer arc section is the stress displacement area, which can be displaced with the deformation. In this scheme, the traditional rigid structure is transformed into a rigid-flexible structure, and the outer tyre is cancelled, so that the good walking performance can be obtained, and the influence of bad working environment on the service life of wheels can be effectively avoided. The utility model also provides a walking device with the wheel.

【技术实现步骤摘要】
一种轮子及具有该轮子的行走装备
本专利技术涉及机械车轮
，具体涉及一种轮子及具有该轮子的行走装备。
技术介绍
众所周知，传统的轮子注重滚动的连贯性，其通过环形封闭的刚性轮圈获得滚动摩擦力。现有轮子大多由轮圈与轮毂、轮辐和罩装于轮圈外周的外胎构成，其中，轮毂通过轮辐与轮圈构成一刚性圆盘形结构，并通过外胎吸收承载过程中的冲击与振动载荷。现有自动车或机动车的外胎主要包括两种结构形式，一种是充气橡胶轮胎，另一种是实心的橡胶或硅橡胶外胎。受其材质的限制，行驶过程中温度升高明显时，将直接影响使用安全和寿命；在条件比较恶劣的情况下容易漏气、爆胎或损坏，而导致无法行驶，环境适应性较差。有鉴于此，亟待另辟蹊径针对轮子结构进行优化设计，以有效克服橡胶外胎所存在上述缺陷。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种结构优化的轮子，将传统刚性结构转化为刚柔并济结构，并取消外胎，在获得良好行走性能的基础上，能够有效规避恶劣使用环境对轮子使用寿命的影响。本专利技术提供的轮子，包括轮毂和多个弹性支撑件，所述轮毂用于与行走装备的转轴适配，多个弹性支撑件周向均布于所述轮毂的外周表面，所述弹性支撑件的本体向外延伸形成端部外圆弧段，多个所述弹性支撑件的外圆弧段周向依次间隔设置，且具有同心且等径的外凸圆孤面；且所述弹性支撑件具有受力形变区域和受力位变区域，配置为：其受力形变区域位于本体中段，且运动过程受外力产生的形变应力方向与所述轮毂转动的切线方向趋于一致，以在所述形变应力释放时形成推动所述轮毂转动的作用力；所述外圆弧段为所述受力位变区域，可随所述形变的产生位移。优选地，所述弹性支撑件整体呈朝向第一方向弯曲的趋势设置，所述第一方向与所述轮子的转动方向相反。优选地，每个所述弹性支撑件的所述外圆弧段延伸至其弯曲方向相邻所述弹性支撑件的形变区域的径向外侧。优选地，所述弹性支撑件的所述外圆弧段的与其本体连接位置处具有周向伸出的外凸部。优选地，所述轮毂包括：内环部，用于与行走装备的转轴适配；外环部，外周表面与多个所述弹性支撑件相连；和多个内弹性支撑部，周向均布于所述内环部和所述外环部之间；且所述内弹性支撑部具有受力形变区域，所述内弹性支撑部的受力形变区域的刚度大于所述弹性支撑件的受力形变区域的刚度。优选地，所述内环部和多个所述内弹性支撑部集成为一体，并可与所述外环部可拆卸连接；所述轮子还包括可选适配件，所述可选适配件可与所述外环部可拆卸连接，且具有适配另一行走装备的转动部件的接口。优选地，所述弹性支撑件的受力形变区域由其本体回转盘绕或者迂回折弯形成，所述内弹性支撑部的受力形变区域由其本体回转盘绕或者迂回折弯形成。优选地，所述外圆弧段的外凸圆孤面开设有插槽，所述插槽内可插装固定设置：防滑块，其外表面具有防滑结构；或者防陷板，其可在两个工作位置间切换，并配置为：位于第一工作位置的所述防陷板可内置于所述插槽内，位于第二工作位置的所述防陷板可外置于所述插槽，且其板体外沿轴向伸出于所述外圆弧段的两侧。优选地，所述轮子还包括橡胶包覆层，所述橡胶包覆层覆盖多个所述弹性支撑件，且外部轮廓整体呈连续的圆盘状。本专利技术还提供一种具有前述轮子的行走装备。与现有技术相比，本专利技术改变传统轮子由轮与轮圈构成的圆盘形结构，将其由较为刚性结构转化为刚柔并济结构，并由此提供一种取消了外胎的轮子。本方案中，多个弹性支撑件周向均布于轮毂的外周表面，该弹性支撑件的本体向外延伸形成端部外圆弧段，各弹性支撑件的外圆弧段周向依次间隔设置，且具有同心且等径的外凸圆孤面，也即，运动过程中与路面接触的部位；同时，在弹性支撑件的本体中段形成受力形变区域，且可其在外力作用下可产生的形变，该形变应力方向与轮毂转动的切线方向趋于一致，从而在释放形变储能时形成推动轮毂转动的辅助作用力；此过程中，外圆弧段为受力位变区域，可随所述形变的产生位移，受压内收或释放回位。应用本方案，具有下述有益技术效果：首先，本方案中周向均布弹性支撑件的设置，在轮子运动过程，一方面可通过结构自身几何形态的弹性应变，即可以直接吸收轮子滚动运动中产生的冲击与振动能量，获得较好的避振效果；同时其形变应力方向与轮毂转动的切线方向趋于一致，该形变应力回弹矢量大部分与轮毂切线方向一致，在结构弹性应变的释放过程，该分能量可为为轮子的旋转提供助力，也即，转换为转动力矩作有用功的能量与指向推动轮殻转动的切线方向的载荷脉冲幅程度成正比，从而可通过更加吻合障碍物所需作用力的再分配，提升通过障碍物的能力。此外，较大幅度的弹性应变可形成的更多承载的接触面积，提升防陷落的能力，提高在松软路况的通过性。如此设置，本方案提供的轮子具有刚柔并济的能力，有效兼顾了行走装备的避振效果以及通过性能的提升。其次，每个弹性支撑件的外圆弧段延伸至其弯曲方向相邻弹性支撑件的形变区域的径向外侧；由此，有序分布的端部外圆弧段，与相邻弹性支撑件的交错布置，使得轮子滚动过程形成更加可靠的脉冲式连续转动，进一步提高其运动稳定性。第三，在本专利技术的优选方案中，每个弹性支撑件的外圆弧段的与其本体连接位置处具有周向伸出的外凸部，相邻两个外圆弧段间隔设置形成非连贯的开口区域，在障碍物的挤压下张开后可夹抵障碍物，进一步提升通过阻碍物的能力。第四，在本专利技术的另一优选方案中，其轮毂具有周向均布的多个内弹性支撑部，每个内弹性支撑部具有受力形变区域，且内弹性支撑部的受力形变区域的刚度大于弹性支撑件的受力形变区域的刚度。由此，针对承载过程的冲击与振动载荷，形成两级冲击载荷的吸收，特别是可吸收紧急制动或者车辆剧烈起伏过程形成的较大冲击载荷。第五，在本专利技术的又一优选方案中，轮毂的内环部和内弹性支撑部集成为一体，与外环部为可拆卸连接；并采用可选适配件进行连接替换，通过该选适配件上的接口与另一行走设备的转动部件连接，即可应用于不同的使用情境，具有较好的可适应性。第六，优选在外圆弧段的外凸圆孤面开设有插槽，该插槽内可插装固定设置特殊路况选配件，例如防滑块或防陷板。实际使用时，冰雪路况下可将具有防滑表面结构的防滑块插装于外圆弧段上，由此通过摩擦系数的增大提高其防滑性能；松软路况下可将可伸出切换工作位置的防陷板插装于外圆弧段上，由此可通过其板体外伸达成增加接地面积，而进一步提高在松软路况的通过性。最后，优选该轮子还包括覆盖外周弹性支撑件橡胶包覆层，外部轮廓整体呈连续的圆盘状，也就是说，间隙(开口)由柔性材料进行衔接，轮子外观呈传统轮子的圆盘状，滚动过程中外圈连贯，进一步提高其运转平稳性。附图说明图1为实施例一所述轮子的立体示意图；图2为实施例一所述轮子的正视图；图3示出了所述轮子的使用状态示意图；图4示出了弹性支撑件受力形变区域的另一种方式；图5为实施例二所述轮子的另一使用状态的装配关系示意图；图6为实施例二所述拆掉轮毂内环和内弹性支撑部的轮子示意图；图7为实施例二所述可选适配件的示意图；图8为实施例三所述轮子的示意图；图9为实施例四所述轮子的示意图；图10为图9的F-F剖面图；图11为另外一种功能模块防陷板的使用状态示意图。图中：轮毂1、内环部11、内弹性支撑部12、外环部13、可选适配件14、接口141、减重孔142、弹性支撑件2、外圆弧段21、外凸部22、插槽23、防滑块24、防滑钉25、防陷板26、橡胶包覆层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轮子，其特征在于，包括：轮毂，用于与行走装备的转轴适配；和多个弹性支撑件，周向均布于所述轮毂的外周表面，所述弹性支撑件的本体向外延伸形成端部外圆弧段，多个所述弹性支撑件的外圆弧段周向依次间隔设置，且具有同心且等径的外凸圆孤面；且所述弹性支撑件具有受力形变区域和受力位变区域，配置为：其受力形变区域位于本体中段，且运动过程受外力产生的形变应力方向与所述轮毂转动的切线方向趋于一致，以在所述形变应力释放时形成推动所述轮毂转动的作用力；所述外圆弧段为所述受力位变区域，可随所述形变的产生位移。

【技术特征摘要】
1.一种轮子，其特征在于，包括：轮毂，用于与行走装备的转轴适配；和多个弹性支撑件，周向均布于所述轮毂的外周表面，所述弹性支撑件的本体向外延伸形成端部外圆弧段，多个所述弹性支撑件的外圆弧段周向依次间隔设置，且具有同心且等径的外凸圆孤面；且所述弹性支撑件具有受力形变区域和受力位变区域，配置为：其受力形变区域位于本体中段，且运动过程受外力产生的形变应力方向与所述轮毂转动的切线方向趋于一致，以在所述形变应力释放时形成推动所述轮毂转动的作用力；所述外圆弧段为所述受力位变区域，可随所述形变的产生位移。2.根据权利要求1所述的轮子，其特征在于，所述弹性支撑件整体呈朝向第一方向弯曲的趋势设置，所述第一方向与所述轮子的转动方向相反。3.根据权利要求2所述的轮子，其特征在于，每个所述弹性支撑件的所述外圆弧段延伸至其弯曲方向相邻所述弹性支撑件的形变区域的径向外侧。4.根据权利要求1至3中任一项所述的轮子，其特征在于，所述弹性支撑件的所述外圆弧段的与其本体连接位置处具有周向伸出的外凸部。5.根据权利要求4所述的轮子，其特征在于，所述轮毂包括：内环部，用于与行走装备的转轴适配；外环部，外周表面与多个所述弹性支撑件相连；和多个内弹性支撑部，周向均...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏冀，
申请(专利权)人：苏冀，
类型：新型
国别省市：北京,11