一种刚柔并济弹性轮及具有该弹性轮的装备制造技术

本实用新型专利技术公开一种刚柔并济弹性轮及具有该弹性轮的装备，其轮圈形成承载外周表面，多个弹性支撑件均布于轮毂和轮圈之间，弹性支撑件可在载荷作用下产生形变；轮毂、轮圈和弹性支撑件中至少两者一体成型，常态下轮毂和轮圈同心；载荷作用于轮圈的径向力大于减震阈值或者转动摩擦作用于弹性支撑件的转动力矩大于抗弯力矩阈值时，弹性支撑件产生形变，以便轮圈的圆心相对于轮毂的圆心产生径向弹性位移。通过结构优化将传统结构转化为刚柔并济结构，可在快速颠簸时弱化颠簸产生的载荷冲击，可确保轮子在颠簸起伏的路况快速安全行进；冲击载荷弱化后，该弹性支撑件将释放弹性势能形成推动轮毂继续正常行进转动的转矩，可兼顾良好的行走性能和用户体验。

A rigid-flexible elastic wheel and its equipment

【技术实现步骤摘要】
一种刚柔并济弹性轮及具有该弹性轮的装备
本技术涉及机械轮
，具体涉及一种刚柔并济弹性轮及具有该弹性轮的装备。
技术介绍
传统的轮子在实际使用过程中，利用外圈的滚动减少与接触面的摩擦系统，进而获得良好的作动性能。例如但不限于，车轮或传动轮等。通常，轮子转动过程中产生的冲击载荷，直接影响其运行平顺性。以车轮为例，行走在凹凸不平的路面上时，颠簸产生的冲击作用力会通过车轮及车体等构件传递至乘员，用户体验较差。更严重的情形下，该冲击产生的震动还会导致车上其他构件松动，甚至车载物品的损坏。为了获得良好的用户体验，现有技术提出了不同减震车轮方案，但是，由于设计上大多较为繁琐，在冲击下构件连接点形成较为恶劣的应力集中，易于损坏，无法得以广泛推广应用。此外，现有技术的减震结构均在一定程度上增加了轮子的行进阻力。有鉴于此，亟待另辟蹊径针对轮子结构进行优化设计，以在获得良好减震效果的基础上，有效规避构为避免构件连接点应力集中影响轮子使用寿命的缺陷。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供一种刚柔并济弹性轮及具有该弹性轮的装备，通过结构优化将传统结构转化为刚柔并济结构，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。本技术提供的刚柔并济弹性轮，包括轮毂、轮圈和多个弹性支撑件；其中，所述轮毂用于与轮轴适配，所述轮圈用于形成承载外周表面；多个弹性支撑件，周向依次间隔均布于所述轮毂和所述轮圈之间，每个所述弹性支撑件可受压产生第一形变或受拉产生第二形变；所述轮毂、所述轮圈和所述弹性支撑件中，至少两者一体成型，且配置为：常态下，所述轮毂和所述轮圈同心；载荷作用于所述轮圈的径向力大于减震阈值时，或者转动力矩作用于所述弹性支撑件的转动力矩大于抗弯力矩阈值时，多个所述弹性支撑件中的至少一者产生第一形变且至少另一者产生第二形变，以便所述轮圈的圆心相对于所述轮毂的圆心产生径向弹性位移形成弹性势能；且所述弹性轮转动至所述径向力小于所述减震阈值时，或者所述转动力矩小于所述抗弯力矩阈值时，产生所述第一形变和所述第二形变的所述弹性支撑件释放所述弹性势能形成推动所述轮毂转动的正常行进作用力。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形成。优选地，所述弹性支撑件的受力形变区域由其本体迂回折弯形成。优选地，所述弹性支撑件的受力形变区域的本体具有沿其本体延伸方向开设的通槽。优选地，在轴向投影面内，每个所述弹性支撑件整体呈弯曲形态，且其与所述轮圈的连接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，所述轮毂、所述轮圈和所述弹性支撑件一体成型，所述弹性支撑件的与所述轮圈的连接段的横截面积有由内至外逐渐增大的变化趋势。优选地，每个所述弹性支撑件的连接段外端均具有周向贯通槽，且所述周向贯通槽内插装设置有支撑块，所述支撑块与相应的周向贯通槽之间为紧配合。优选地，所述轮毂和所述弹性支撑件一体成型，所述弹性支撑件的与所述轮圈的连接段的横截面积有由内至外逐渐增大的变化趋势，并在端部形成滑块；所述轮圈的相应位置设置有沿周向开设的滑块插装槽，相邻所述滑块插装槽之间向具有周向间隔空间，并配置为：在轴向投影面内，所述周向间隔空间可容纳相应的所述滑块，所述滑块插装槽的槽底与相应所述滑块的外周表面之间形成径向相抵适配副，且所述适配副距轮心的距离沿周向自中部向两侧呈递减的趋势变化。优选地，所述适配副呈外凸孤状。本技术还提供一种具有前述轮子的装备。与现有技术相比，本技术改变了由轮与轮圈相对位置固定的传统轮子形式，通过刚柔并济结构适应使用过程中的工作载荷，并由此取消了轮子外胎。应用本方案，具有下述有益技术效果：首先，工作载荷作用下，弹性支撑件可产生相应的受拉形变或受压形变，过程中两者圆心发生连续的不同心变化，也即轮圈在外载荷的作用下产生相对于转动圆心的径向弹性位移，其中的主要形变构件弹性支撑件与轮圈或者轮毂一体成型，可有效规避在降低冲击载荷的过程中应力集中的产生，为提高轮子使用寿命提供技术保障，且制造成本能够得以有效控制。同时，弹性支撑件可在快速颠簸时充分吸收较大的冲击载荷，从而可弱化颠簸并降低载荷冲击，并且，轮子前行或倒退过程中，上述形变使得结构具备与转动力矩成正比的刚性，构成避免结构失稳的能力，从而可确保轮子在颠簸起伏的路况快速安全行进，具有良好的用户体验。另外，形变过程中产生的位置变化形成弹性势能，冲击载荷弱化后，该弹性支撑件将释放弹性势能，在正常行进过程中，形成推动轮毂继续转动的转矩，也即推动轮毂转动的作用力，可为轮子的旋转提供助力。本方案提供的刚柔并济弹性轮，有效兼顾了避震效果以及通过能力的提升,保证了运行的稳定性和平衡性。此外，在轮子克服摩擦力的转动过程中，转动力矩作用于弹性支撑件且大于其抗弯力矩的阈值时，其弹性形变量与刚性成正比，同样形成弹性退让，吸收、储存的能量同样可在转动力矩小于抗弯力矩的阈值是发生释放。其次，在本技术的优选方案中，在弹性支撑件的受力形变区域的本体具有沿其本体延伸方向开设的通槽，如此设置，可快速调整该受力形变区域自体弹性的大小，快速响应工况下载荷的变化，具有较好的可适应性。再次，在本技术的另一优选方案中，弹性支撑件的与轮圈的连接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，相邻弹性支撑件有序交错布置，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。第四，在本技术的又一优选方案中，每个弹性支撑件的连接段外端均具有周向贯通槽，其中插装有与其紧配合的支撑块。由此，利用支撑块在轮圈上构成的几何形态形成所需刚性的补充，可根据承载需求改变轮圈刚性，也即调节了轮圈的刚性。在此基础上，本优选方案的轮圈可采用不同刚性特征的材料，而非局限于仅依据结构静态的质量冗余保障其使用功能，材料和结构的匹配选择更加机动灵活。附图说明图1为实施例一所述刚柔并济弹性轮的立体示意图；图2为实施例一所述刚柔并济弹性轮的正视图；图3示出了所述刚柔并济弹性轮的使用状态形变示意图；图4为图2中A向所视弹性支撑件的局部示意图；图5为实施例二所述刚柔并济弹性轮的示意图；图6为实施例三所述刚柔并济弹性轮的示意图；图7为实施例三所述轮毂和弹性支撑件的示意图；图8为实施例三所述轮圈的示意图；图9为图6的B-B剖面图。图中：轮毂1、弹性支撑件2、通槽21、连接段22、周向贯通槽23、滑块24、外周表面241、轮圈3、滑块插装槽31、支撑块4。具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。实施例一：请参见图1和图2，其中，图1为本实施例所述刚柔并济弹性轮的立体示意图，图2为该刚柔并济弹性轮的正视图。该弹性轮主要包括用于与装备的轮轴(图中未示出)适配的轮毂1、弹性支撑件2和轮圈3。本方案提供的刚柔并济弹性轮取消了传统外部轮胎，轮圈3具有一定的承载刚性并形成承载外周表面；其中，多个弹性支撑件2周向依次间隔均布于轮毂1和轮圈3之间。这里，多个弹性支撑件2兼具传统轮子的轮辐功能，同时基于其受压形变和受压形变的特点，该轮圈3可在外载荷的作用下相对于轮毂1弹性位移，也即弹性退让，并在退让过程吸收、储存外载荷的冲击能量，且形变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.刚柔并济弹性轮，其特征在于，包括：轮毂，用于与轮轴适配；轮圈，用于形成承载外周表面；和多个弹性支撑件，周向依次间隔均布于所述轮毂和所述轮圈之间，每个所述弹性支撑件可受压产生第一形变或受拉产生第二形变；所述轮毂、所述轮圈和所述弹性支撑件中，至少两者一体成型，且配置为：常态下，所述轮毂和所述轮圈同心；载荷作用于所述轮圈的径向力大于减震阈值时，或者转动摩擦作用于所述弹性支撑件的转动力矩大于抗弯力矩阈值时，多个所述弹性支撑件中的至少一者产生第一形变且至少另一者产生第二形变，以便所述轮圈的圆心相对于所述轮毂的圆心产生径向弹性位移形成弹性势能；且所述弹性轮转动至所述径向力小于所述减震阈值时，或者所述转动力矩小于所述抗弯力矩阈值时，产生所述第一形变和所述第二形变的所述弹性支撑件释放所述弹性势能形成推动所述轮毂转动的正常行进作用力。

【技术特征摘要】
1.刚柔并济弹性轮，其特征在于，包括：轮毂，用于与轮轴适配；轮圈，用于形成承载外周表面；和多个弹性支撑件，周向依次间隔均布于所述轮毂和所述轮圈之间，每个所述弹性支撑件可受压产生第一形变或受拉产生第二形变；所述轮毂、所述轮圈和所述弹性支撑件中，至少两者一体成型，且配置为：常态下，所述轮毂和所述轮圈同心；载荷作用于所述轮圈的径向力大于减震阈值时，或者转动摩擦作用于所述弹性支撑件的转动力矩大于抗弯力矩阈值时，多个所述弹性支撑件中的至少一者产生第一形变且至少另一者产生第二形变，以便所述轮圈的圆心相对于所述轮毂的圆心产生径向弹性位移形成弹性势能；且所述弹性轮转动至所述径向力小于所述减震阈值时，或者所述转动力矩小于所述抗弯力矩阈值时，产生所述第一形变和所述第二形变的所述弹性支撑件释放所述弹性势能形成推动所述轮毂转动的正常行进作用力。2.根据权利要求1所述的刚柔并济弹性轮，其特征在于，所述弹性支撑件的受力形变区域由其本体回转盘绕形成。3.根据权利要求1所述的刚柔并济弹性轮，其特征在于，所述弹性支撑件的受力形变区域由其本体迂回折弯形成。4.根据权利要求2或3所述的刚柔并济弹性轮，其特征在于，所述弹性支撑件的受力形变区域的本体具有沿其本体延伸方向开设的通槽。5.根据权利要求4所述的刚柔并济弹性轮，其特...

【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