专利名称：一种可以调整轮体在斜面上横向运行的车轮的制作方法
技术领域：
本发明所属的是地面机器的行走机构，涉及行走机构的轮子。
现行的车轮，一般都只能在地形平坦的地方运行。这是因为轮子对地形作相应调整的能力非常微小，有的轮子甚至对地形没有丝毫相应的调整能力。在坑洼地带，坏路面上运行时即使是可调压轮胎调压提高车辆的地面通过能力。车身仍然免不了严重的颠簸，在倾斜坡面上横向运行(注本说明书中所说的横向运行指不是上坡也不是下坡，轮侧垂直水平面的相对坡面而言的不是相对车身而言的横向运行)时，车身就会随坡面往坡下方倾斜，当斜面斜度大到一定程度时，车辆就无法通过。要能通过就需要驾驶员有很高的技术水平，或者要凭借很大的离心力方能通过。终其原因就是车轮不具备对各种地形作出相应调整的能力，使得在坑洼地或斜坡上运行时轮面接地部对地接触不良，轴重在轮子的接地部上的位置偏移。
本发明要使轮子具有对各种地形作出相应调整的能力，让轮面对地形各种形状能更好地吻合，缓冲地面突起对轮子的冲击，减轻车身的震动。在斜坡上，令车轮能对各种斜度适时地自动地作出相应的调整，在可克服角度内横向运行时，保证轴重落在轮子接地部中心位置上，不随坡度的倾斜过度偏移，轮子基本上垂直水平面不随坡度过度倾斜，车辆能平稳地横向直线运行。不需要很高的驾驶技术，也不需要凭借很大的离心力。
本发明的理论依据是帕斯卡定律，充分利用流体体积形状的可变性，以倒容通器的方式实现。其关键结构是设于轮中的调整机构，其具体结构如下所述调整机构主体为一个轮形的圆柱体，类似于车轮那样的形状。在该圆柱体内设置自轴心附近沿径向四周呈辐射状排列的直通圆柱面的筒形腔室。在轴向上，设两层或两层以上的筒形腔室，并两两相临的筒形腔室尽量交错开不互相重叠。另在轴心附近，即筒形腔室的里端头设有容通腔，使轴向上相临的筒形腔室都连通。该圆柱体称之为腔室体。在腔室体的筒形腔室内安置适合的活塞杆件，杆件的一头在腔室体之内一头置于腔室体之外，可以伸出或缩回，设有结构使杆件伸出不会脱出筒形腔室，并伸出到极尽时仍有足够的余量留在筒形腔室内。筒形腔室内端头与杆件之间设有密封装置，使腔室体的内壁和密封装置之间或杆件、腔室体内壁、密封装置之间构成由容通腔、部分筒形腔室一起组成的密闭的流体腔室。腔室体积的大小满足如下要求体积最大时所有的杆件都处于极尽伸出状态，此时腔室体上所有杆件的外端头，基本上同处在一个圆柱面上；当腔室体积为最小时，有部分杆件回缩并且其外端头基本上同处在一个与腔室体圆柱面相切的平面上，其余不在此平面上的杆件都处在完全伸出状态。腔室中充满了流体。腔室体积大小的改变可以通过泄放其中的流体或充入流体来实现。腔室体积不是最大，并处于一定量且充满流体时，整个圆柱体即成为一个或几个(当设几个容通腔时)有多个输出端的连通器，杆件处于连动状态，即有杆件缩回则必有杆件被伸出。此时调整机构处于可调状态。当腔室体积的大小正好为最大最小之和的二分之一时，调整机构处于最佳可调状态。当腔室体积为最大时调整机构的所有杆件处完全伸出状态，此时为不可调状态。其实所述的调整机构相当于一个“轮辋”，不过这种“轮辋”的圆柱面能够适时适宜地往轮轴方向收缩。将装设有如上所述调整机构的轮子直接称为可调轮。
调整机构在可调轮上的设置如下述一般将调整机构的腔室体当作现行车轮的轮辋与轮轴配装，使腔室中的流体及杆件成为轮轴与地面之间作用力的中介调整件，而腔室体则成为向轮轴传力或轮轴向地面传力的直接传力件。充分利用腔室中流体的弹性，腔室体积形状的可变性，及密闭腔室中流体压力的传递特性，腔室体积形状的变化与杆件外端头形成的面的改变具有互动性。腔室中的流体对外界通过杆件传来的力具有缓冲能力，杆件能够根据需要自动地适时地无级地调整外端头形成的面，并均匀地受力或传力。可将调整机构杆件外端头形成的面作为中间调整面调整轮子的接地面，也可将杆件外端头直接接地受外力作用。
装用可调轮的车辆在平地运行时，使调整机构的腔室体积为最大并压力足够，即处不可调状态。此时可调轮如同一般的车轮一样，可以在地势平坦的地方快速行驶。在斜坡上横向直线行驶时，令可调轮处于可调状态，使之具有合适的调整能力--即是调使腔室的体积适当地减少并定下不变，调整机构就成为有多个输出端的容通器，由于腔室体积不变，形状可变带动杆件的伸缩，有杆件被压缩则必有杆件伸出。这样，凭借车身的初始扶正调整，可调轮接地部坡上一侧的杆件被压缩回，则坡下一侧的杆件伸出，此时轮子对地的接触面形状是近似三角形或近似梯形，三角形或梯形的长边处于坡上一侧，可调轮的接地面是紧贴坡面的一个面，相对于水平面来说是一个斜面，轴重落在轮子的纵向中心线上，而且轮子垂直于水平面。在前进过程中，总是坡上一侧接地部前沿的杆件先触地受力并自动缩回，同时接地部坡上侧后边的杆件一离地即自动地被挤伸出。轮子在前进过程中接地部可保持斜面接地和接地形状为近似三角形或梯形，保持轮侧、车身垂直水平面。这样，车辆就可在斜坡上横向平稳地运行，或斜上坡，斜下坡。又由于不接地部的杆件总是保持完全伸出状态，在可克服角度范围内，坡面斜度变化时，接地部的杆件可自动地调整缩回量形成与坡度相应的斜面，车辆仍可以继续平稳地前进。车辆欲垂直或近似于垂直上、下坡时，也可将可调轮调处于可调状态，增大对地作用面积，使轮子不易下滑，尽量避免轴重落在接地面积之外。
在坑洼崎岖地带运行时，令可调轮处于可调状态，同前斜面运行情况所述，调整机构成为一个容通器，接触地面凸起的杆件缩回，同时对着地面凹陷部位的杆件自动伸出。这样，依靠轴重和密闭腔室中流体压力的传递特性，及杆件外端头的面的可调能力，可调轮在运行中接地部杆件能够不停地自动地作出相应的伸出或缩回调整，使轮面对地面尽量地吻合，增大受力面积，及缓解地面突起对轮子的冲击，让车辆更平稳地在坑洼地带运行。
可调轮与一般轮相比，除具有普通车轮的平面运行能力外，还有显著的斜面克服能力。轮子在前进过程中，对左右方向上的斜面有一般车轮不具有的克服能力，也就是斜面横向通过能力，可克服0°～45°的斜面，甚至更高。另外可调轮对坑洼崎岖地带有较强的通过能力，可大大地减轻车辆的震动和颠跛。可调轮有广泛的实用性，两轮的行走机器，比如摩托车，装用可调轮后活动范围可大大地扩宽。左右方向上有两轮或以上的行走机器，配合以高斜面克服能力的悬架装用可调轮，可以克服一定的斜度在斜坡上横向运行，既使不配以高斜面克服能力的悬架装用可调轮，在减震抗颠跛上仍有明显的改善效果。可调轮在交通、农业、国防上有积极的意义。
可调轮的具体实施结构上有许多种方式，筒形腔室及其内杆件的横断面形状可以是圆形或方形、椭圆形等，容通腔可以仅设一个或多个。但不管怎样都少不了杆件、腔室体、杆件和腔室体间构成的腔室、腔室中的流体四个部分。现举本发明一实施例，该实施例为摩托车车轮，内设置调整机构的轮辋(注可调轮的轮辋、轮宽等所指的意义与一般车轮所指的略有不同)宽为7cm--指调整机构杆件完全伸出时所能控制的宽度，相当于现行车轮轮辋的宽度。直径为76cm--指杆件完全伸出时外端头所在的圆的直径，相当于现行车轮轮辋的直径。设计克服角度为45°，指横向上所能克服的角度。轴向上共设5层杆件，杆件及其筒形腔室横断面为长方形。仅设一个容通腔。实施例有如下附图图1，设有调整机构的轮辋正视形状示意2，设有调整机构的轮辋左视形状示意3，次层杆件安装情况剖视图(即图2的A-A向剖视图)图4，外层杆件安装情况剖视图(即图2的B-B向剖视图)图5，外层杆件形状示意6，腔室体形装正视示意图及其横向剖视7，腔室体形状俯视8，腔室体内部结构剖视图(即图7的F-F向剖视图)图9，调整机构克服斜面时内部调整情况示意10，调整机构平地运行时内部情况示意11，橡胶密封圈密封示意12，套式密封示意13，与内外胎结合平面运行情况示意14，与内外胎结合斜面运行时调整情况示意图
腔室体(1)共设5层筒形腔室，两层外层筒形腔室(9)，两层次层筒形腔室(10)，一层中间层筒形腔室(11)，分别安置以外层杆件(2,3)，次层杆件(4)，中层杆件(6)，腔室体直接与轮轴(5)传力受力。设有一个环圆形的容通腔(7)连通所有的筒形腔室。图1图2均为有调整机构的轮辋形状示意图，图3图4分别为图2的A-A向、B-B向剖视图。如图5所示为使外层杆件外端头不会直接硬性接地及使内胎(20)不会被挤得上、下两面相贴，外层杆件外端头带有固接的向外侧延伸的挡片，外层杆件分为两种杆件，外层杆件A(2)和外层杆件B(3)，外层杆件B的挡片在外层杆件A挡片之内之上，并在两侧被外层杆件A的挡片稍微覆盖，图5之图(b)所示为两种外层杆件的正视图及覆盖情况，图5之图(a)为两种外层杆件的左视图，图5之图(c)为两种外层杆件的剖视图。为使杆件不会脱出筒形，或陷入筒形腔室，杆件杆身凿有卡槽(8)，相应地筒形腔室内设有卡键，为使图面整洁及因此不为关键结构，其它附图不绘出卡槽卡键。图6图7图8均为腔室体的结构图。图7中，图(a)为腔室体正视形状示意图，图(b)为图(a)的E-E向剖视图，图8为图7之图(b)的F-F向剖视图。容通腔和部分筒形腔室形成密闭流体腔室，其内充满流体(12)，图9图10为调整机构运行时利用密闭流体腔室内流体的传力特性调整杆件的情况示意图。杆件与筒形腔室间设有密封装置，可以采用橡胶密封圈密封，如图11所示，筒形腔室内端头设有密封圈(14)密封了杆件与筒形腔室的间隙，使杆件、密封圈、腔室体内壁间构成了密闭的流体腔室，也可以采用如图12所示的套式密封，筒形腔室内端头的密封套(15)套住杆件的内端，为使密封套不会移动，密封套与杆件内端及筒形腔室内端头(16)都作了固接，这样，密封套、腔室体内壁间构成了密闭的流体腔室。图13、图14所示为与外、内胎结合及杆件的调整情况示意图，杆件间有环绕整个“轮辋”的连接带(17)连接，连接带是柔韧的，并被紧固于它两侧的杆件的外端头，相临杆件伸出差为最大时它将在左右方向上被拉直，如图14的连接带所示，相临杆件伸出差不为最大时它在左右、前后方向上被拱进杆件间隙之中，如图13的连接带所示。它的作用是限制相临杆件的伸出差，并对内胎(20)进行初级防漏。设有专用于防内胎塞入两层杆件间间隙的隔离带(18)，隔离带环绕整个“轮辋”，并有足够厚的厚度、硬度无法折叠起来塞进杆件间隙中，足够软可以在平地运时拱弯，克服斜面时在左右方向上伸展。外胎(19)的胎圈部被一截一截地硬性接在外层杆件B的挡片上，并与隔离带相紧固连接，正对外层杆件A的挡片的部位，外胎仅与隔离带固接，与外层杆件A挡片松活连接，以在杆件收缩时给外胎有松出余地。图13中外胎的a段在正对外层杆件B挡片的位置上用三角胶块向胎侧--即b段由硬向软过渡，以在克服斜面时外层杆件的挡片不会硬性触地并撑出内胎的空间。外胎正对外层杆件A挡片的位置及胎侧，还有胎面--即c段都是柔韧的。
现结合附图对本发明实施例进行描述前段
中已说明了装设有调整机构的轮辋的内部结构，及其与外、胎内胎相结合的情况，本实施例把杆件外端头形成的面作为中间调整面调整轮子的接地面--即外胎胎面。地面与杆件之间由内胎中的流体隔离，保持内胎的气压足够，利用内胎对杆件外端头形成的面的抱紧，使地面与杆件之间的作用力均匀地传递到每一根杆件上，以减少杆件的横向受力。本实施例平地运行时，将调整机构处不可调状态，腔室内流体压力足够，所有杆件处完全伸出状态，如附图之图10所示，此时，可调轮如同一般的车轮，其轮辋如同一般车轮的轮辋，其与外、内胎的结合情况如图13所示。隔离带足够的硬度、厚度，使内胎不会“挤”进两层杆件之间的间隙，周向上杆件有足够的密度，相临杆件间距约为3cm左右，隔离带也不会被挤入。凭隔离带的隔离及杆件的撑出，内胎能很好的工作，可调轮如同一般车轮，能在平地上快速地运行。克服斜面横向运行时，如图9及图14所示，将可调轮调处于可调状态，车身初始扶正时，轴重的作用使坡上侧的杆件被压缩回，坡下侧的杆件挺伸出，此时接地部的杆件形成一个与地面相应的斜面，如图9所示，因为外层杆件与外胎、隔离带的固接，也就同时牵动外、内胎形成与地面相应的斜面，此时，连接带、隔离带、杆件的调整如图14所示。此时可调轮的接地面是近似三角形或梯形的面，并三角形或梯形的长边处于坡上一侧，未接地的杆件都处于完全伸出状态，总是坡上侧前沿的杆件次递接地缩回，同时坡上侧后沿的杆件次递离地并被挤出，轮子在前进过程中可以保持斜面接地并保持轮身基本垂直，水平面车轮轴重落在接地部中心线上。前进中，由于有外胎三角胶的撑出及内胎压力的外撑，杆件的外端头不会直接硬性触地，总有内胎的垫起与地面隔离。
斜面运行时，出现周向上杆件伸出的弧边，比杆件缩回时的弦边长的情况，外胎在缩回调整时出现少量余出，余出量在正对外层杆件B的挡片的位置上得到缓解，因为正对外层杆件B的部位外胎是仅与隔离带连接，而与外层杆件B的挡片松活连接。在轴向上将外胎设计得比轮辋上杆件的控制面宽，克服斜面时，杆件拉动外胎胎面时，轴向上的胎面足够伸展接地，不出现扯平胎面情况。
在坑洼地运行时，将可调轮调处可调状态，正对地面凸起的杆件被压缩回，正对地面凹陷部位的杆件挺伸出，可调轮如同现行可调压轮胎调压运行一样，能在坑洼地更平稳地运行。
综上所述，本实施例得以实现。
权利要求
1．一种车轮的调整机构，其特征是主要由腔室体、杆件、腔室体与杆件间构成的密闭流体腔室、腔室中的流体四部分组成，腔室体有两圈以上的活塞杆孔，孔内安置有活塞杆件，杆件一头在腔室体内一头在腔室体外，杆件与腔室体间构成为存在于腔室体内的密闭流体腔室，流体腔室体积的大小和形状可随杆件的伸缩而改变，腔室体内充满了流体。
2．一种车辆车轮，其特征在于设置有如权利要求1所述的调整机构。
3．一种车辆，其特征在于其装设有如权利要求2所述的车轮。
全文摘要
一种可以调整轮体在斜面上横向运行的车轮是关于车轮的改进,改进后的车轮可以在斜面上平稳地横向运行。其关键结构为:在轮体内沿径向设置直通轮面的筒形腔室,并于其内安置可伸缩的杆件。设容通腔连通轴向上的筒形腔室,使容通腔和筒形腔室一起成为密闭的腔室,其内充满流体,凭借密闭流体腔室的传力特性及腔室体积形状的可变,斜面上运行时轮面上的杆件可自动地适当地缩回形成与地面相应的斜面,轮子便可平稳前进。
文档编号B60B19/06GK1301637SQ9912724
公开日2001年7月4日 申请日期1999年12月29日 优先权日1999年12月29日
发明者黄志安 申请人:黄志安