专利名称：轨道步行轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车轮，尤其涉及一种轨道步行轮，可以降低公路运输成本 而达到或接近铁路运输水平，属汽车配件技术领域。
背景技术：
目前汽车轮子普遍采用充气轮胎，似乎是公认的最佳选择，而且对轮胎的 改进和路面状况的改善始终进行着不懈地努力，但是认真地研究一下就会发 现，改进现有轮胎技术，包括材质、结构、表面纹路等研究改进，对节能降耗 已经不会有太大的效果。改善路面状况，包括柏油路、高速公路、城迹轨道交 通、地铁也要消耗大量的人力、物力资源。如果能在现有的基础上，通过某种 方式，降低公路运输成本而达到或接近铁路运输水平，则是摆在我们面前的技 术难题。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种轨道步行轮，把汽车轮胎与 路面之间的滚动摩擦转换成钢轮与钢轨的滚动摩擦，降低滚动摩擦系数，提高 汽车运输效率。火车行驶是钢轨固定在路基上，车轮安装在车身底盘上，列车 在轨道上前进。采用逆向思维的方法，把车轮和钢轨交换位置，即把车轮安上 支架固定在路基上，把一段钢轨固定在火车底盘上，然后转动轮子，列车也能 在轮子上前行。再具体一点说，如果我们把这一段钢轨做成封闭环形，固定在 汽车底盘上，把轮子下面的支座与地面的固定取消，用链条把轮子沿封闭的环 形轨道连接起来，通过链轮驱动链条上的轮子沿着自身封闭的环形轨道旋转，车充气轮胎与优质路面滚动摩擦的形式，转换成钢 轮与钢轨的滚动摩擦的形式在公路上行驶——这就是我们所说的轨道步行轮。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是轨道步行轮，它是由环形 轨道、滚轮、链条、构成；它是在带平直部分的环形轨道的外周由链条连接外 滚轮，外滚轮上连接有底座在环形轨道的平直部分与地面接触并带动车辆前 进。轨道步行轮包括机动车辆轨道步行轮和非机动车辆轨道步行轮。机动车辆 轨道步行轮，它是由驱动链轮、链条、内轨道轮组件、外轨道轮组件、带支座 的外轨道轮组件、环形轨道组件组成。外轨道轮组件和带支座的外轨道轮组件 沿环形轨道组件用链条连接。驱动链轮焊接在车轮轮辐外圆上，驱动链轮与链 条传动连接。轨道步行轮通过直轨道下面带支座的外轨道轮组件上面的支座与 地面接触。在两片驱动链轮之间装有内轨道轮组件并与环形轨道组件的内外轨 道的内滚道滚动联接，并支撑与传递车体重量。所述的内轨道轮组件，是内滚 轮通过两只止推轴承固定在内滚轮轴上，内滚轮轴两端通过止推轴承内环和轴 承固定套由螺母紧固在驱动链轮上，外环通过轴承压盖用螺钉固定在内滚轮 上。所述的外轨道轮组件，是在阶梯形外滚轮轴中部通过两只止推轴承装有外 滚轮，两端各自依次装有T形轴承固定套、挡圈、T形套筒、垫圈后，用螺母 紧固，在T形轴承固定套上装有链条套，链条套上装有链条片,在T形套筒上装 有链轮啮合套。所述的带支座的外轨道轮组件的支座部分，是在外框架内装有 内框架，内框架两端焊接有槽形钢板，槽形钢板的内槽形上、下面与滚套滑动 配合，使内框架能在外框架内纵向移动。在内框架和外框架之间，置有纵向复 位弹簧，能使内框架纵向移动后恢复到平衡位置，纵向复位弹簧由滚套螺栓和 复位弹簧罐支撑。支架焊接件是由支架连接板、支架底板、横向弹簧固定座组7
合焊接而成，在两侧组成的槽形的内形上、下面与内框架上的滚套滑动配合， 能使带支座的外轨道轮组件上的支架底板以上部分在内框架内横向移动，在 内框架两侧两个横向弹簧固定座之间置有两个横向复位弹簧，能使支架焊接 件横向移动后恢复到平衡位置。将带支座的外轨道轮组件上的支架焊接件做为 组成链条的一个链条片组装在链条中。在外框架底面上焊接有护套，护套内装 有底座，底座内焊接带台肩螺栓，底座中装有底盘，底盘上固定有四个滚动轮 组与外框底面滚动联接，底座通过带台肩螺栓在护套内与外框架活动联接。所 述的环形轨道组件是在内外轨道上焊接有连接板，连接板与直轨道通过轨道螺 栓连接。非机动车辆轨道步行轮，它是由带轨道的轮辐、外轨道轮组件、带支 座的外轨道轮组件、链条、轴承组成。带轨道的轮辐由两部分连接而成，可通 过调整满足链条松紧度的要求，在外轨道上通过链条装有外轨道轮组件和带支 座的外轨道轮组件，带支座的外轨道轮组件上面的支座与地面接触，在带轨道 的轮辐中心装有轴承，轴承内孔上的轴支撑与传递车体重量。
所述的轨道步行轮的基本特点是1)外轨道轮组件上的外滚轮在以自身 轴线旋转的同时，还沿环形轨道组件相对车辆做周转运动；2)外滚轮、环形 轨道组件与地面三者的关系是外滚轮处在环形轨道组件与地面之间，即外滚 轮在环形轨道组件底下，和环形轨道组件滚动配合，外滚轮通过带支座的外轨 道轮组件上的底座与地面接触；3)现有轮式车辆与路面形成的轨迹是连续的， 轨道步行轮与路面形成的轨迹是断续的，在实际应用中，轨道步行轮可以演变 多种形式。所述的轨道步行轮的原理是将充气橡胶轮胎与路面之间的滚动摩 擦转换成钢轮与钢轨的滚动摩擦，这样做的结果是可以减少滚动摩擦系数，从而 降低车辆运输的阻力。为此设计了环形轨道和滚轮，通过链条的连接和链轮的驱动，使滚轮沿环形轨轨道旋转，并通过滚轮支座与路面接触，推动车辆前进。 机动车辆轨道步行轮的环形轨道组件分上、下两部分，用螺栓连接，可以调节 上下两部分距离，满足传动链松紧度的要求。车轮轮辐与原汽车轮辐的接口相 同，以满足原有安装、驱动、制动要求。轮辐上的内滚轮与内外轨道的内轨道 滚动配合，支承汽车载荷。轮辐外缘是链轮带动链条上的外滚轮及带支座的外 滚轮沿环形的外轨道旋转，通过外滚轮的支座与地面接触，推动汽车前进。用
在非机动车辆的轨道步行轮，结构和形状可以简单一些，图22是非机动车辆 轨道步行轮结构示意图，不含内轨道轮组件和链轮，轮辐也是由两部分组成， 以满足链条松紧度的要求。轨道步行轮转弯时，每个瞬间都有两个支点与地面 接触，若使支点的座板与地面接触时不发生位移，每次转弯时，理论上，轨道 步行轮相对于自身两个支座都要同时满足二维平面内X、 Y两个方向位移和两 支座相对各自中心点转动的复合运动，如图21所示。支座是由四层结构构成 如图(5)，第一层与地面相对静止不动，第二层相对地面旋转，第三层相对地面 做X方向位移，第四层相对地面做Y方向位移，两端弹簧的作用是使支座离 开地面后恢复到原平衡位置。
本发明的有益效果是按照汽车充气橡胶轮胎与优质路面之间的滚动摩擦 转换成钢轮与钢轨的滚动摩擦计算，可以减少滚动摩擦系数值是20% 63.6%， 平均41.8%;按照汽车充气橡胶轮胎在泥土路面上行驶转换成钢轮与钢轨的滚 动摩擦计算，可以减少滚动摩擦系数值是60% 86.6%平均73.3%;按照实心 橡胶轮胎(火炮、装甲车等)在泥土路面上行驶，转换成钢轮与钢轨的滚动摩 擦计算，可以减少滚动摩擦系数值是81.8% 92.8%，平均降低87.3%。(充气 橡胶轮胎与优质路面之间的滚动摩擦系数是0.05-0.055，充气橡胶轮胎与泥土路面之间的滚动摩擦系数是0.1-0.15，实心橡胶轮胎与优质路面之间的滚动摩 擦系数是0.22-0.28，钢轮与钢轨的滚动摩擦系数是0.02-0.04。见机械工程师 手册第二版499页表5.4-11滚动摩擦系数。)根据汽车司机的经验，车重每 减少10%，油耗大约降低6%-7%。其实不只车重是降低油耗的因素，还有一 个显为人知的因素是滚动摩擦系数。因为车辆行驶要克服滚动摩擦阻力，根据 滚动摩擦阻力公式P-UN(式中P—滚动摩擦阻九y—滚动摩擦系，N—车重 的正压力)。显然车重每减少10%，油耗大约降低6。/。-7o/c是在滚动摩擦系数y 已经固定不变的情况下。在实际应用中，空车重量经过优化设计总有减到极限 的时候，而司机、乘客和货物又是不能减少的，所以，减少车辆滚动摩擦系数 是降低油耗最直接、最有效、最有实际意义的措施。根据滚动摩擦阻力公式 P=^N，滚动摩擦系数U每减少1(T/。，油耗同样大约降低6%-7%。轨道步行 轮能代替车辆的车轮减少滚动摩擦系数，减少车辆驱动阻力，使车辆运输省力、 省油、降低成本。当然，能省下多少油还要根据支座与路面的具体情况和轨道 步行轮本身的传动效率进行测试才能确定。采用轨道步行轮，可以在保留公路 运输方便、快捷、灵活的特点的基础上，把铁路运输高效、低能耗的特点，嫁 接到公路运输当中，提高公路运输能力和降低公路运输的能源消耗，在国家节 能减排工作中具有明显经济效益和社会效益。轨道步行轮是通过钢轮支座与地 面接触，使车辆行驶时像人走路一样步行，可以根据路况更换支座，能解决某 些特殊路况的运输，如沙漠运输、山地运输、冰雪路面运输和上下楼梯车等， 轨道步行轮的技术也同样可以用于人力车、畜力车上。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明轨道步行轮剖面结构示意图.
图2是图1的正视结构示意图.
图3是图1的内轨道轮组件剖视结构示意图.
图4是图1的外轨道轮组件剖视结构示意图.
图5是图1的带支座的外轨道轮组件剖视结构示意图.
图6是图5的俯视结构示意图.
图7是图5的侧视结构示意图.
图8是图5的A—A剖视结构示意图.
图9是图5的支架焊接件正视结构示意图.
图10是图9的剖视结构示意图.
图11是图5的外框架剖视结构示意图.
图12是图11的俯视结构示意图.
图13是图11的侧视结构示意图.
图14是图5的内框架结构示意图.
图15是图14的俯视结构示意图.
图16是图14的侧视结构示意图.
图17是图1的驱动链轮结构示意图.
图18是图17的侧视结构示意图.
图19是图1的环形轨道组件结构示意图.
图20是图19的侧视结构示意图.
图21是图1的带支座的外轨道轮组件转弯原理图.
图22是非机动车辆轨道步行轮结构示意图.图中标号 l.车轮轮辐
4.内轨道轮组件 7.带支座的外轨道轮组件 IO.止推轴承 13.轴承压盖 16.T型轴;^ 19.螺母 22.链轮啮合套 25.护套 28.滚套螺拴 31.支架连接板 34.横向复位弹
37.底座 40.带台肩螺栓 43.轨道螺栓
具体实施例方式
2.驱动链轮
5.外轨道轮组件
8.内外轨道
ll.内滚轮轴
14.外滚轮
17.挡圈
20.链条套
23.垫圈
26.内框架
29.滚套
32.支架底板
35.复位弹簧罐
38.底盘
41.连接板
44.带轨道的轮东
3.链条
6.环形轨道组件
9.内滚轮
12.轴承固定套
15.外滚轮轴
18.T型套筒
21.链条片
24.外框架
27.槽形钢板
30.支架焊接件 '33.纵向复位弹簧 36.横向弹簧固定座 39.转盘滚动轮组 42.直轨道 45.轴承
实施例l
请参阅图1至21，机动车辆轨道步行轮，它是由驱动链轮(2)、链条(3)、 内轨道轮组件(4)、外轨道轮组件(5)、环形轨道组件(6)、带支座的外轨道轮 组件(7)组成。外轨道轮组件(5)和带支座的外轨道轮组件(7)沿环形轨道组件 (6)用链条(3)连接。驱动链轮(2)焊接在车轮轮辐(1)外圆上，驱动链轮(2)与链条(3)传动连接。轨道步行轮通过直轨道(42)下面带支座的外轨道轮组件(7) 上面的支座与地面接触。在两片驱动链轮(2)之间装有内轨道轮组件(4)并与环 形轨道组件(6)的内外轨道(8)的内滚道滚动联接，并支撑与传递车体重量。所 述的内轨道轮组件(4)，是内滚轮(9)通过两只止推轴承(10)固定在内滚轮轴 (11)上，内滚轮轴(11)两端通过止推轴承(10)内环和轴承固定套(12)由螺母紧 固在驱动链轮(2)上，外环通过轴承压盖(13)用螺钉固定在内滚轮(9)上。所述 的外轨道轮组件(7),是在阶梯形外滚轮轴(15)中部通过两只止推轴承(10)装 有外滚轮(14)，两端各自依次装有T形轴承固定套(16)、挡圈(17)、 T形套筒 (18)、垫圈(23)后，用螺母(19)紧固，在T形轴承固定套(16)上装有链条套 (20),链条套(20)上装有链条片(21)，在T形套筒(18)上装有链轮啮合套(22)。 所述的带支座的外轨道轮组件(7)的支座部分，是在外框架(24)内装有内框架 (26),内框架(26)两端焊接有槽形钢板(27)，槽形钢板(27)的内槽形上、下面 与滚套(29)滑动配合，使内框架(26)能在外框架(24)内纵向移动。在内框架(26) 和外框架(24)之间，置有纵向复位弹簧(33)，能使内框架(26)纵向移动后恢 复到平衡位置，纵向复位弹簧(33)由滚套螺栓(28)和复位弹簧罐(35)支撑。支 架焊接件(30)是由支架连接板(31)、支架底板(32)、横向弹簧固定座(36)组合 焊接而成，在两侧组成的槽形的内形上、下面与内框架(26)上的滚套(29)滑动 配合，能使带支座的外轨道轮组件(7)上的支架底板(32)以上部分在内框架(26) 内横向移动，在内框架(26)两侧两个横向弹簧固定座(36)之间置有两个横向 复位弹簧(34)，能使支架焊接件(30)横向移动后恢复到平衡位置。将带支座 的外轨道轮组件(7)上的支架焊接件(30)做为组成链条(3)的一个链条片(21) 组装在链条(3)中。在外框架(24)底面上焊接有护套(25)，护套(25)内装有底座(37),底座(37)内焊接带台肩螺栓(40)，底座(37)中装有底盘(38),底盘(38) 上固定有四个滚动轮组(39)与外框架(24)底面滚动联接，底座(37)通过带台肩 螺栓(40)在护套(25)内与外框架(24)活动联接。所述的环形轨道组件(6)是在 内外轨道(8)上焊接有连接板(41)，连接板(41)与直轨道(42)通过轨道螺栓(43) 连接。
实施例2
请参阅图22，非机动车辆轨道步行轮，它是由带轨道的轮辐(44)、外轨 道轮组件(5)、带支座的外轨道轮组件(7)、链条(3)、轴承(45)组成。带轨道 的轮辐(44)由两部分连接而成，可通过调整满足链条(3)松紧度的要求，在外轨 道上通过链条(3)装有外轨道轮组件(5)和带支座的外轨道轮组件(7)，带支座 的外轨道轮组件(7)上面的支座与地面接触，在带轨道的轮辐(44)中心装有轴 承(45),轴承(45)内孔上的轴支撑与传递车体重量。
权利要求
1、一种轨道步行轮，它是由环形轨道、滚轮、链条、构成；其特征在于它是在带平直部分的环形轨道的外周由链条(3)连接外滚轮(14)，外滚轮(14)上连接有底座(37)在环形轨道的平直部分与地面接触并带动车辆前进；外滚轮(14)在以自身轴线旋转的同时，沿环形轨道相对车辆做周转运动；外滚轮(14)处在环形轨道平直部分与地面之间，与环形轨道滚动配合，通过底座(37)与地面接触；轨道步行轮与路面形成的轨迹是断续的。
2、 根据权利要求1所述的轨道步行轮，其特征在于机动车辆轨道步行 轮，它是由驱动链轮(2)、链条(3)、内轨道轮组件(4)、外轨道轮组件(5)、 环形轨道组件(6)、带支座的外轨道轮组件(7)组成；外轨道轮组件(5)和带 支座的外轨道轮组件(7)沿环形轨道组件(6)用链条(3)连接；驱动链轮(2)焊接 在车轮轮辐(l)外圆上，驱动链轮(2)与链条(3)传动连接；轨道步行轮通过直轨 道(42)下面带支座的外轨道轮组件(7)上面的支座与地面接触；在两片驱动链轮 (2)之间装有内轨道轮组件(4)并与环形轨道组件(6)的内外轨道(8)的内滚道滚 动联接，并支撑与传递车体重量。
3、 根据权利要求1所述的轨道步行轮，其特征在于非机动车辆轨道步行 轮，它是由带轨道的轮辐(44)、外轨道轮组件(5)、带支座的外轨道轮组件(7)、 链条(3)、轴承(45)组成；带轨道的轮辐(44)由两部分连接而成，可通过调整满 足链条(3)松紧度的要求，在外轨道上通过链条(3)装有外轨道轮组件(5)和带支 座的外轨道轮组件(7)，带支座的外轨道轮组件(7)上面的支座与地面接触，在 带轨道的轮辐(44)中心装有轴承(45)，轴承〈45)内孔上的轴支撑与传递车体重 量。
4、 根据权利要求1所述的轨道步行轮，其特征在于内轨道轮组件(4)是内滚轮(9)通过两只止推轴承(10)固定在内滚轮轴(11)上，内滚轮轴(11)两端通过 止推轴承(IO)内环和轴承固定套(12)由螺母紧固在驱动链轮(2)上，外环通过轴 承压盖(13)用螺钉固定在内滚轮(9)上。
5、 根据权利要求1所述的轨道步行轮，其特征在于外轨道轮组件(7)是 在阶梯形外滚轮轴(15)中部通过两只止推轴承(10)装有外滚轮(14)，两端各自 依次装有T形轴承固定套(16)、挡圈(17)、 T形套筒(18)、垫圈(23)后，用螺 母(19)紧固,在T形轴承固定套(16)上装有链条套(20)，链条套(20)上装有链条 片(21)，在T形套筒(18)上装有链轮啮合套(22)。
6、 根据权利要求1所述的轨道步行轮，其特征在于带支座的外轨道轮组 件(7)的支座部分，是在外框架(24)内装有内框架(26)，内框架(26)两端焊接有 槽形钢板(27)，槽形钢板(27)的内槽形上、下面与滚套(29)滑动配合，使内框 架(26)能在外框架(24)内纵向移动；在内框架(26)和外框架(24)之间，置有纵 向复位弹簧(33)，能使内框架(26)纵向移动后恢复到平衡位置，纵向复位弹簧 (33)由滚套螺栓(28)和复位弹簧罐(35)支撑；支架焊接件(30)是由支架连接板 (31)、支架底板(32)、横向弹簧固定座(36)组合焊接而成，在两侧组成的槽形 的内形上、下面与内框架(26)上的滚套(29)滑动配合，能使带支座的外轨道轮 组件(7)上的支架底板(32)以上部分在内框架(26)内横向移动，在内框架(26) 两侧两个横向弹簧固定座(36)之间置有两个横向复位弹簧(34),能使支架焊接 件(30)横向移动后恢复到平衡位置；将带支座的外轨道轮组件(7)上的支架焊 接件(30)做为组成链争(3)的一个链条片(21)组装在链条(3)中；在外框架(24) 底面上焊接有护套(25)，护套(25)内装有底座(37)，底座(37)内焊接带台肩螺 栓(40)，底座(37)中装有底盘(38)，底盘(38)上固定有四个滚动轮组(39)与外框架(24)底面滚动联接，底座(37)通过带台肩螺栓(40)在护套(25)内与外框架 (24)活动联接。
7、根据权利要求1所述的轨道步行轮，其特征在于环形轨道组件(6)是在 内外轨道(8)上焊接有连接板(41)，连接板(41)与直轨道(42)通过轨道螺栓(43) 连接。
全文摘要
本发明公开了一种轨道步行轮，包括机动车辆轨道步行轮和非机动车辆轨道步行轮，机动车辆轨道步行轮是由驱动链轮、链条、内轨道轮组件、外轨道轮组件、带支座的外轨道轮组件、环形轨道组件组成；外轨道轮组件和带支座的外轨道轮组件沿环形轨道组件用链条连接；驱动链轮焊接在车轮轮辐外圆上，驱动链轮与链条传动连接；轨道步行轮通过直轨道下面带支座的外轨道轮组件上面的支座与地面接触；在两片驱动链轮之间装有内轨道轮组件并与环形轨道组件的内滚道滚动连接；非机动车辆轨道步行轮由带轨道的轮辐、外轨道轮组件、带支座的外轨道轮组件、链条、轴承组成；轨道步行轮能代替普通车轮减少滚动摩擦从而减少驱动阻力，在节能减排中具有明显社会效益。
文档编号B60B17/00GK101612866SQ200910072340
公开日2009年12月30日 申请日期2009年6月18日 优先权日2009年6月18日
发明者巍 田, 英 田, 田柱义 申请人:巍 田