專利名稱：一種可以調(diào)整輪體在斜面上橫向運(yùn)行的車輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬的是地面機(jī)器的行走機(jī)構(gòu)，涉及行走機(jī)構(gòu)的輪子。
現(xiàn)行的車輪，一般都只能在地形平坦的地方運(yùn)行。這是因?yàn)檩喿訉?duì)地形作相應(yīng)調(diào)整的能力非常微小，有的輪子甚至對(duì)地形沒有絲毫相應(yīng)的調(diào)整能力。在坑洼地帶，壞路面上運(yùn)行時(shí)即使是可調(diào)壓輪胎調(diào)壓提高車輛的地面通過能力。車身仍然免不了嚴(yán)重的顛簸，在傾斜坡面上橫向運(yùn)行(注本說明書中所說的橫向運(yùn)行指不是上坡也不是下坡，輪側(cè)垂直水平面的相對(duì)坡面而言的不是相對(duì)車身而言的橫向運(yùn)行)時(shí)，車身就會(huì)隨坡面往坡下方傾斜，當(dāng)斜面斜度大到一定程度時(shí)，車輛就無(wú)法通過。要能通過就需要駕駛員有很高的技術(shù)水平，或者要憑借很大的離心力方能通過。終其原因就是車輪不具備對(duì)各種地形作出相應(yīng)調(diào)整的能力，使得在坑洼地或斜坡上運(yùn)行時(shí)輪面接地部對(duì)地接觸不良，軸重在輪子的接地部上的位置偏移。
本發(fā)明要使輪子具有對(duì)各種地形作出相應(yīng)調(diào)整的能力，讓輪面對(duì)地形各種形狀能更好地吻合，緩沖地面突起對(duì)輪子的沖擊，減輕車身的震動(dòng)。在斜坡上，令車輪能對(duì)各種斜度適時(shí)地自動(dòng)地作出相應(yīng)的調(diào)整，在可克服角度內(nèi)橫向運(yùn)行時(shí)，保證軸重落在輪子接地部中心位置上，不隨坡度的傾斜過度偏移，輪子基本上垂直水平面不隨坡度過度傾斜，車輛能平穩(wěn)地橫向直線運(yùn)行。不需要很高的駕駛技術(shù)，也不需要憑借很大的離心力。
本發(fā)明的理論依據(jù)是帕斯卡定律，充分利用流體體積形狀的可變性，以倒容通器的方式實(shí)現(xiàn)。其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)是設(shè)于輪中的調(diào)整機(jī)構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)如下所述調(diào)整機(jī)構(gòu)主體為一個(gè)輪形的圓柱體，類似于車輪那樣的形狀。在該圓柱體內(nèi)設(shè)置自軸心附近沿徑向四周呈輻射狀排列的直通圓柱面的筒形腔室。在軸向上，設(shè)兩層或兩層以上的筒形腔室，并兩兩相臨的筒形腔室盡量交錯(cuò)開不互相重疊。另在軸心附近，即筒形腔室的里端頭設(shè)有容通腔，使軸向上相臨的筒形腔室都連通。該圓柱體稱之為腔室體。在腔室體的筒形腔室內(nèi)安置適合的活塞桿件，桿件的一頭在腔室體之內(nèi)一頭置于腔室體之外，可以伸出或縮回，設(shè)有結(jié)構(gòu)使桿件伸出不會(huì)脫出筒形腔室，并伸出到極盡時(shí)仍有足夠的余量留在筒形腔室內(nèi)。筒形腔室內(nèi)端頭與桿件之間設(shè)有密封裝置，使腔室體的內(nèi)壁和密封裝置之間或桿件、腔室體內(nèi)壁、密封裝置之間構(gòu)成由容通腔、部分筒形腔室一起組成的密閉的流體腔室。腔室體積的大小滿足如下要求體積最大時(shí)所有的桿件都處于極盡伸出狀態(tài)，此時(shí)腔室體上所有桿件的外端頭，基本上同處在一個(gè)圓柱面上；當(dāng)腔室體積為最小時(shí)，有部分桿件回縮并且其外端頭基本上同處在一個(gè)與腔室體圓柱面相切的平面上，其余不在此平面上的桿件都處在完全伸出狀態(tài)。腔室中充滿了流體。腔室體積大小的改變可以通過泄放其中的流體或充入流體來(lái)實(shí)現(xiàn)。腔室體積不是最大，并處于一定量且充滿流體時(shí)，整個(gè)圓柱體即成為一個(gè)或幾個(gè)(當(dāng)設(shè)幾個(gè)容通腔時(shí))有多個(gè)輸出端的連通器，桿件處于連動(dòng)狀態(tài)，即有桿件縮回則必有桿件被伸出。此時(shí)調(diào)整機(jī)構(gòu)處于可調(diào)狀態(tài)。當(dāng)腔室體積的大小正好為最大最小之和的二分之一時(shí)，調(diào)整機(jī)構(gòu)處于最佳可調(diào)狀態(tài)。當(dāng)腔室體積為最大時(shí)調(diào)整機(jī)構(gòu)的所有桿件處完全伸出狀態(tài)，此時(shí)為不可調(diào)狀態(tài)。其實(shí)所述的調(diào)整機(jī)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)“輪輞”，不過這種“輪輞”的圓柱面能夠適時(shí)適宜地往輪軸方向收縮。將裝設(shè)有如上所述調(diào)整機(jī)構(gòu)的輪子直接稱為可調(diào)輪。
調(diào)整機(jī)構(gòu)在可調(diào)輪上的設(shè)置如下述一般將調(diào)整機(jī)構(gòu)的腔室體當(dāng)作現(xiàn)行車輪的輪輞與輪軸配裝，使腔室中的流體及桿件成為輪軸與地面之間作用力的中介調(diào)整件，而腔室體則成為向輪軸傳力或輪軸向地面?zhèn)髁Φ闹苯觽髁?。充分利用腔室中流體的彈性，腔室體積形狀的可變性，及密閉腔室中流體壓力的傳遞特性，腔室體積形狀的變化與桿件外端頭形成的面的改變具有互動(dòng)性。腔室中的流體對(duì)外界通過桿件傳來(lái)的力具有緩沖能力，桿件能夠根據(jù)需要自動(dòng)地適時(shí)地?zé)o級(jí)地調(diào)整外端頭形成的面，并均勻地受力或傳力?？蓪⒄{(diào)整機(jī)構(gòu)桿件外端頭形成的面作為中間調(diào)整面調(diào)整輪子的接地面，也可將桿件外端頭直接接地受外力作用。
裝用可調(diào)輪的車輛在平地運(yùn)行時(shí)，使調(diào)整機(jī)構(gòu)的腔室體積為最大并壓力足夠，即處不可調(diào)狀態(tài)。此時(shí)可調(diào)輪如同一般的車輪一樣，可以在地勢(shì)平坦的地方快速行駛。在斜坡上橫向直線行駛時(shí)，令可調(diào)輪處于可調(diào)狀態(tài)，使之具有合適的調(diào)整能力--即是調(diào)使腔室的體積適當(dāng)?shù)販p少并定下不變，調(diào)整機(jī)構(gòu)就成為有多個(gè)輸出端的容通器，由于腔室體積不變，形狀可變帶動(dòng)桿件的伸縮，有桿件被壓縮則必有桿件伸出。這樣，憑借車身的初始扶正調(diào)整，可調(diào)輪接地部坡上一側(cè)的桿件被壓縮回，則坡下一側(cè)的桿件伸出，此時(shí)輪子對(duì)地的接觸面形狀是近似三角形或近似梯形，三角形或梯形的長(zhǎng)邊處于坡上一側(cè)，可調(diào)輪的接地面是緊貼坡面的一個(gè)面，相對(duì)于水平面來(lái)說是一個(gè)斜面，軸重落在輪子的縱向中心線上，而且輪子垂直于水平面。在前進(jìn)過程中，總是坡上一側(cè)接地部前沿的桿件先觸地受力并自動(dòng)縮回，同時(shí)接地部坡上側(cè)后邊的桿件一離地即自動(dòng)地被擠伸出。輪子在前進(jìn)過程中接地部可保持斜面接地和接地形狀為近似三角形或梯形，保持輪側(cè)、車身垂直水平面。這樣，車輛就可在斜坡上橫向平穩(wěn)地運(yùn)行，或斜上坡，斜下坡。又由于不接地部的桿件總是保持完全伸出狀態(tài)，在可克服角度范圍內(nèi)，坡面斜度變化時(shí)，接地部的桿件可自動(dòng)地調(diào)整縮回量形成與坡度相應(yīng)的斜面，車輛仍可以繼續(xù)平穩(wěn)地前進(jìn)。車輛欲垂直或近似于垂直上、下坡時(shí)，也可將可調(diào)輪調(diào)處于可調(diào)狀態(tài)，增大對(duì)地作用面積，使輪子不易下滑，盡量避免軸重落在接地面積之外。
在坑洼崎嶇地帶運(yùn)行時(shí)，令可調(diào)輪處于可調(diào)狀態(tài)，同前斜面運(yùn)行情況所述，調(diào)整機(jī)構(gòu)成為一個(gè)容通器，接觸地面凸起的桿件縮回，同時(shí)對(duì)著地面凹陷部位的桿件自動(dòng)伸出。這樣，依靠軸重和密閉腔室中流體壓力的傳遞特性，及桿件外端頭的面的可調(diào)能力，可調(diào)輪在運(yùn)行中接地部桿件能夠不停地自動(dòng)地作出相應(yīng)的伸出或縮回調(diào)整，使輪面對(duì)地面盡量地吻合，增大受力面積，及緩解地面突起對(duì)輪子的沖擊，讓車輛更平穩(wěn)地在坑洼地帶運(yùn)行。
可調(diào)輪與一般輪相比，除具有普通車輪的平面運(yùn)行能力外，還有顯著的斜面克服能力。輪子在前進(jìn)過程中，對(duì)左右方向上的斜面有一般車輪不具有的克服能力，也就是斜面橫向通過能力，可克服0°～45°的斜面，甚至更高。另外可調(diào)輪對(duì)坑洼崎嶇地帶有較強(qiáng)的通過能力，可大大地減輕車輛的震動(dòng)和顛跛?？烧{(diào)輪有廣泛的實(shí)用性，兩輪的行走機(jī)器，比如摩托車，裝用可調(diào)輪后活動(dòng)范圍可大大地?cái)U(kuò)寬。左右方向上有兩輪或以上的行走機(jī)器，配合以高斜面克服能力的懸架裝用可調(diào)輪，可以克服一定的斜度在斜坡上橫向運(yùn)行，既使不配以高斜面克服能力的懸架裝用可調(diào)輪，在減震抗顛跛上仍有明顯的改善效果?？烧{(diào)輪在交通、農(nóng)業(yè)、國(guó)防上有積極的意義。
可調(diào)輪的具體實(shí)施結(jié)構(gòu)上有許多種方式，筒形腔室及其內(nèi)桿件的橫斷面形狀可以是圓形或方形、橢圓形等，容通腔可以僅設(shè)一個(gè)或多個(gè)。但不管怎樣都少不了桿件、腔室體、桿件和腔室體間構(gòu)成的腔室、腔室中的流體四個(gè)部分。現(xiàn)舉本發(fā)明一實(shí)施例，該實(shí)施例為摩托車車輪，內(nèi)設(shè)置調(diào)整機(jī)構(gòu)的輪輞(注可調(diào)輪的輪輞、輪寬等所指的意義與一般車輪所指的略有不同)寬為7cm--指調(diào)整機(jī)構(gòu)桿件完全伸出時(shí)所能控制的寬度，相當(dāng)于現(xiàn)行車輪輪輞的寬度。直徑為76cm--指桿件完全伸出時(shí)外端頭所在的圓的直徑，相當(dāng)于現(xiàn)行車輪輪輞的直徑。設(shè)計(jì)克服角度為45°，指橫向上所能克服的角度。軸向上共設(shè)5層桿件，桿件及其筒形腔室橫斷面為長(zhǎng)方形。僅設(shè)一個(gè)容通腔。實(shí)施例有如下附圖圖1，設(shè)有調(diào)整機(jī)構(gòu)的輪輞正視形狀示意2，設(shè)有調(diào)整機(jī)構(gòu)的輪輞左視形狀示意3，次層桿件安裝情況剖視圖(即圖2的A-A向剖視圖)圖4，外層桿件安裝情況剖視圖(即圖2的B-B向剖視圖)圖5，外層桿件形狀示意6，腔室體形裝正視示意圖及其橫向剖視7，腔室體形狀俯視8，腔室體內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖(即圖7的F-F向剖視圖)圖9，調(diào)整機(jī)構(gòu)克服斜面時(shí)內(nèi)部調(diào)整情況示意10，調(diào)整機(jī)構(gòu)平地運(yùn)行時(shí)內(nèi)部情況示意11，橡膠密封圈密封示意12，套式密封示意13，與內(nèi)外胎結(jié)合平面運(yùn)行情況示意14，與內(nèi)外胎結(jié)合斜面運(yùn)行時(shí)調(diào)整情況示意圖


腔室體(1)共設(shè)5層筒形腔室，兩層外層筒形腔室(9)，兩層次層筒形腔室(10)，一層中間層筒形腔室(11)，分別安置以外層桿件(2,3)，次層桿件(4)，中層桿件(6)，腔室體直接與輪軸(5)傳力受力。設(shè)有一個(gè)環(huán)圓形的容通腔(7)連通所有的筒形腔室。圖1圖2均為有調(diào)整機(jī)構(gòu)的輪輞形狀示意圖，圖3圖4分別為圖2的A-A向、B-B向剖視圖。如圖5所示為使外層桿件外端頭不會(huì)直接硬性接地及使內(nèi)胎(20)不會(huì)被擠得上、下兩面相貼，外層桿件外端頭帶有固接的向外側(cè)延伸的擋片，外層桿件分為兩種桿件，外層桿件A(2)和外層桿件B(3)，外層桿件B的擋片在外層桿件A擋片之內(nèi)之上，并在兩側(cè)被外層桿件A的擋片稍微覆蓋，圖5之圖(b)所示為兩種外層桿件的正視圖及覆蓋情況，圖5之圖(a)為兩種外層桿件的左視圖，圖5之圖(c)為兩種外層桿件的剖視圖。為使桿件不會(huì)脫出筒形，或陷入筒形腔室，桿件桿身鑿有卡槽(8)，相應(yīng)地筒形腔室內(nèi)設(shè)有卡鍵，為使圖面整潔及因此不為關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，其它附圖不繪出卡槽卡鍵。圖6圖7圖8均為腔室體的結(jié)構(gòu)圖。圖7中，圖(a)為腔室體正視形狀示意圖，圖(b)為圖(a)的E-E向剖視圖，圖8為圖7之圖(b)的F-F向剖視圖。容通腔和部分筒形腔室形成密閉流體腔室，其內(nèi)充滿流體(12)，圖9圖10為調(diào)整機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)利用密閉流體腔室內(nèi)流體的傳力特性調(diào)整桿件的情況示意圖。桿件與筒形腔室間設(shè)有密封裝置，可以采用橡膠密封圈密封，如圖11所示，筒形腔室內(nèi)端頭設(shè)有密封圈(14)密封了桿件與筒形腔室的間隙，使桿件、密封圈、腔室體內(nèi)壁間構(gòu)成了密閉的流體腔室，也可以采用如圖12所示的套式密封，筒形腔室內(nèi)端頭的密封套(15)套住桿件的內(nèi)端，為使密封套不會(huì)移動(dòng)，密封套與桿件內(nèi)端及筒形腔室內(nèi)端頭(16)都作了固接，這樣，密封套、腔室體內(nèi)壁間構(gòu)成了密閉的流體腔室。圖13、圖14所示為與外、內(nèi)胎結(jié)合及桿件的調(diào)整情況示意圖，桿件間有環(huán)繞整個(gè)“輪輞”的連接帶(17)連接，連接帶是柔韌的，并被緊固于它兩側(cè)的桿件的外端頭，相臨桿件伸出差為最大時(shí)它將在左右方向上被拉直，如圖14的連接帶所示，相臨桿件伸出差不為最大時(shí)它在左右、前后方向上被拱進(jìn)桿件間隙之中，如圖13的連接帶所示。它的作用是限制相臨桿件的伸出差，并對(duì)內(nèi)胎(20)進(jìn)行初級(jí)防漏。設(shè)有專用于防內(nèi)胎塞入兩層桿件間間隙的隔離帶(18)，隔離帶環(huán)繞整個(gè)“輪輞”，并有足夠厚的厚度、硬度無(wú)法折疊起來(lái)塞進(jìn)桿件間隙中，足夠軟可以在平地運(yùn)時(shí)拱彎，克服斜面時(shí)在左右方向上伸展。外胎(19)的胎圈部被一截一截地硬性接在外層桿件B的擋片上，并與隔離帶相緊固連接，正對(duì)外層桿件A的擋片的部位，外胎僅與隔離帶固接，與外層桿件A擋片松活連接，以在桿件收縮時(shí)給外胎有松出余地。圖13中外胎的a段在正對(duì)外層桿件B擋片的位置上用三角膠塊向胎側(cè)--即b段由硬向軟過渡，以在克服斜面時(shí)外層桿件的擋片不會(huì)硬性觸地并撐出內(nèi)胎的空間。外胎正對(duì)外層桿件A擋片的位置及胎側(cè)，還有胎面--即c段都是柔韌的。
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行描述前段

中已說明了裝設(shè)有調(diào)整機(jī)構(gòu)的輪輞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，及其與外、胎內(nèi)胎相結(jié)合的情況，本實(shí)施例把桿件外端頭形成的面作為中間調(diào)整面調(diào)整輪子的接地面--即外胎胎面。地面與桿件之間由內(nèi)胎中的流體隔離，保持內(nèi)胎的氣壓足夠，利用內(nèi)胎對(duì)桿件外端頭形成的面的抱緊，使地面與桿件之間的作用力均勻地傳遞到每一根桿件上，以減少桿件的橫向受力。本實(shí)施例平地運(yùn)行時(shí)，將調(diào)整機(jī)構(gòu)處不可調(diào)狀態(tài)，腔室內(nèi)流體壓力足夠，所有桿件處完全伸出狀態(tài)，如附圖之圖10所示，此時(shí)，可調(diào)輪如同一般的車輪，其輪輞如同一般車輪的輪輞，其與外、內(nèi)胎的結(jié)合情況如圖13所示。隔離帶足夠的硬度、厚度，使內(nèi)胎不會(huì)“擠”進(jìn)兩層桿件之間的間隙，周向上桿件有足夠的密度，相臨桿件間距約為3cm左右，隔離帶也不會(huì)被擠入。憑隔離帶的隔離及桿件的撐出，內(nèi)胎能很好的工作，可調(diào)輪如同一般車輪，能在平地上快速地運(yùn)行。克服斜面橫向運(yùn)行時(shí)，如圖9及圖14所示，將可調(diào)輪調(diào)處于可調(diào)狀態(tài)，車身初始扶正時(shí)，軸重的作用使坡上側(cè)的桿件被壓縮回，坡下側(cè)的桿件挺伸出，此時(shí)接地部的桿件形成一個(gè)與地面相應(yīng)的斜面，如圖9所示，因?yàn)橥鈱訔U件與外胎、隔離帶的固接，也就同時(shí)牽動(dòng)外、內(nèi)胎形成與地面相應(yīng)的斜面，此時(shí)，連接帶、隔離帶、桿件的調(diào)整如圖14所示。此時(shí)可調(diào)輪的接地面是近似三角形或梯形的面，并三角形或梯形的長(zhǎng)邊處于坡上一側(cè)，未接地的桿件都處于完全伸出狀態(tài)，總是坡上側(cè)前沿的桿件次遞接地縮回，同時(shí)坡上側(cè)后沿的桿件次遞離地并被擠出，輪子在前進(jìn)過程中可以保持斜面接地并保持輪身基本垂直，水平面車輪軸重落在接地部中心線上。前進(jìn)中，由于有外胎三角膠的撐出及內(nèi)胎壓力的外撐，桿件的外端頭不會(huì)直接硬性觸地，總有內(nèi)胎的墊起與地面隔離。
斜面運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)周向上桿件伸出的弧邊，比桿件縮回時(shí)的弦邊長(zhǎng)的情況，外胎在縮回調(diào)整時(shí)出現(xiàn)少量余出，余出量在正對(duì)外層桿件B的擋片的位置上得到緩解，因?yàn)檎龑?duì)外層桿件B的部位外胎是僅與隔離帶連接，而與外層桿件B的擋片松活連接。在軸向上將外胎設(shè)計(jì)得比輪輞上桿件的控制面寬，克服斜面時(shí)，桿件拉動(dòng)外胎胎面時(shí)，軸向上的胎面足夠伸展接地，不出現(xiàn)扯平胎面情況。
在坑洼地運(yùn)行時(shí)，將可調(diào)輪調(diào)處可調(diào)狀態(tài)，正對(duì)地面凸起的桿件被壓縮回，正對(duì)地面凹陷部位的桿件挺伸出，可調(diào)輪如同現(xiàn)行可調(diào)壓輪胎調(diào)壓運(yùn)行一樣，能在坑洼地更平穩(wěn)地運(yùn)行。
綜上所述，本實(shí)施例得以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1．一種車輪的調(diào)整機(jī)構(gòu)，其特征是主要由腔室體、桿件、腔室體與桿件間構(gòu)成的密閉流體腔室、腔室中的流體四部分組成，腔室體有兩圈以上的活塞桿孔，孔內(nèi)安置有活塞桿件，桿件一頭在腔室體內(nèi)一頭在腔室體外，桿件與腔室體間構(gòu)成為存在于腔室體內(nèi)的密閉流體腔室，流體腔室體積的大小和形狀可隨桿件的伸縮而改變，腔室體內(nèi)充滿了流體。
2．一種車輛車輪，其特征在于設(shè)置有如權(quán)利要求1所述的調(diào)整機(jī)構(gòu)。
3．一種車輛，其特征在于其裝設(shè)有如權(quán)利要求2所述的車輪。
全文摘要
一種可以調(diào)整輪體在斜面上橫向運(yùn)行的車輪是關(guān)于車輪的改進(jìn),改進(jìn)后的車輪可以在斜面上平穩(wěn)地橫向運(yùn)行。其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)為:在輪體內(nèi)沿徑向設(shè)置直通輪面的筒形腔室,并于其內(nèi)安置可伸縮的桿件。設(shè)容通腔連通軸向上的筒形腔室,使容通腔和筒形腔室一起成為密閉的腔室,其內(nèi)充滿流體,憑借密閉流體腔室的傳力特性及腔室體積形狀的可變,斜面上運(yùn)行時(shí)輪面上的桿件可自動(dòng)地適當(dāng)?shù)乜s回形成與地面相應(yīng)的斜面,輪子便可平穩(wěn)前進(jìn)。
文檔編號(hào)B60B19/06GK1301637SQ9912724
公開日2001年7月4日 申請(qǐng)日期1999年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月29日
發(fā)明者黃志安 申請(qǐng)人:黃志安