专利名称：变形车轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种越野行走装置，特另涉及越野行走装置的滚动部分。
滚动行走装置分车轮与履带两种。车轮与地面呈点式接触，摩擦系数小，转向力矩小，行进内耗小，其越野能力与轮径大小成正比。现有工艺技术虽可将车轮直径扩展到两米五左右，但其庞大的轮体却挤占了过多的车体空间，其所需的转向空间也越加损减车体的有效空间，随着轮径的越来越大，车轮本身也就越来越笨重，其实用性也就越来越差。有鉴于此，人类发明了履带式行走装置，履带与地面呈面式接触，对地面的单位面积压力较车轮小，可在松软地带行驶，其通过性能好，牵引效率高，但履带式车辆在翻越凸形障碍时，由于履带对障碍形成半包围态势，其张紧应力集中于履带转绕处，在张紧轮和驱动轮上表现为巨大的摩擦阻力，而环形履带内的每一个支重轮都要依次耗费巨大的功率来翻越同一个凸形障碍。履带式车辆在转向时，履带猛烈剪切地面，产生刮土现象，使传向阻力骤然加大。履带式车辆即便是在硬平路面行驶，它本身凹凸不平的筋条和与导带轮相互刮擦起固带作用的履刺都极大地增加了履带式行走装置的内耗功率。
本发明的目的在于克服上述现有车轮和履带技术的缺点，提供一种介于圆形车轮和履带之间，兼具两者优点的可任意变形车轮。该变形车轮在硬平路面上其滚动部分有与圆形车轮一样低的摩擦系数和转向力矩，在松软地面上和翻越障碍时，该变形车轮具有与履带式行走装置一样高的防沉陷和翻越垂直墙的能力，并且其内耗比履带式行走装置大大减小。
本发明的第二个目的是提供一种复合履带式行走装置。它具有比传统履带式行走装置更高的越野性和低得多的功耗。
本发明的第三个目的是提供一种轮椅。该轮椅具有较强的越野能力和防倾翻能力。
本发明的第四个目的是提供一种滑行器。该滑行器能适应多种不同等级的路面。
本发明的第五个目的是提供一种行走装置。该装置具有超过现有车轮技术的越野性能和低于现有履带技术的转向力矩和行进阻力。
本发明的第六个目的是提供一种可串联的两轮越野车。该车可单辆行驶，也可串联行驶，其越野性强，内耗功率小。
本发明的第七个目的是提供一种装甲坦克履带。该履带具有防爆、防撞、防穿甲的能力，同时具有较低的内耗。
本发明的第八个目的是提供一种低重心式的行走装置。该装置的滚动部分包裹在该装置外，因此该装置具有极低的重心和极大的轮弧，越野性和防倾翻性高。
为达到上述目的，本发明采用一种轨链复合结构，它由传动链将节轨串联，再将此复合轨链闭合地复盖在由轮桥和滚轮组、支重架构成的轮桥架上。在运行过程中，复合轨链处于轮桥上滚轮同地面之间，每节节轨位置上，至少对应有一个以上的支重轮和一对以上导轨轮组成的滑轮组。所述支重轮在轮桥上沿其底部弧面作垂直状，线性分布在轮桥垂直轮槽内，并在节轨的相应垂直面上滚动，起主要支重作用和纵向垂直固轨作用。所述导轨轮在轮桥上沿其底部弧面作倾斜状，线性分布在轮桥倾斜轮槽内，并在节轨的相应倾斜面上滚动，起辅助支重作用和横向水平固轨作用。所述串轨链环形复盖在轮桥上，在每节节轨的中段将节轨作活动式串联，使节轨能随链运行，又能在轮桥两端处同链条成点式联结而两端剥离，因而能随链绕转，该串轨链同时承担节轨的传动应力。
本发明的另一个主要结构是，轨链复合式变形车轮。该车轮由复合轨链闭合地环形复盖在一对背向贴合弧线外凸对称的轮桥上，使支重架上的轮桥成为一个稳固封闭的整体。整个支重架通过轮桥上的滚轮组将重力水平分布在相应的节轨上，并相对于节轨作滚动运动。所述复合轨链由支重节轨和将节轨串联并起传动作用的轨链构成，所述节轨可以是多层结构材料的复合体。如有胎结构或无胎结构或高分子合成防冲击结构等。所述滚轮组可以是在轮桥弧面上由至少一列线性分布的垂直支重轮和两列线性分布的倾斜导轨轮组成，该滚轮组在节轨的钢性面上作滚动运动，并水平分布支重架上的应力于节轨面上。所述变形车轮的驱动方式可采用传动轴带动链轮再由链轮传动串轨链，或齿轮传动链轮，再由链轮传动串轨链，或驱动链带动链轮，再由链轮传动串轨链等适当的方式进行驱动。变形车轮的变形形状可以是橄榄形、椭圆形、船形、子弹头形、圆形等，其轮桥曲率随需而定。变形车轮的两端设有保险杠或护轨轮，用以对在变形车轮前后两端因随串轨链作绕转运动而翘起的节轨进行保护，避免外物的直接冲撞和嵌入节轨间隙造成运转停顿，所述变形车轮的一端链轮同时承担对串轨链的张紧调节作用，保持和修正复合轨链同滚轮组的紧密贴合。滚轮组的轴上可加装减震弹簧或减震模块等减震装置，以便滚轮对节轨应力的分布更均匀。变形车轮的支重点可选定在轮桥支重架上任意部位，只要能固定轮桥，使之不作绕转运动就行。
节轨的侧面形状可以是长方形、棱形等合适的形状。作扇形分布的节轨其相临间隙最小化，能避免尖细障碍的嵌入，加上防滑槽的辅助，使运动中的轮体外弧相对地面来说成为一个结构严密的整体。节轨分有胎和无胎两大类，有胎节轨可以是内胎加外胎，也可以是防冲击复合胎等，无胎节轨可以是底部光滑的球面或弧面形，也可以是防滑钢钉或钢刀形等，还可利用轨链结构的特殊原理将节轨制成多层复合的防爆、抗穿甲履带。
为修正串轨链在运行中磨损后造成的松链状况，在张紧轮的轴承上应有足够的弹性张紧空间，或在轴承部位加装张紧调节螺钉等合适的张紧调节装置，在轮桥两侧可加装密封挡泥板。
为减小节轨回转时冲击滚轮的噪音，在两端轮桥上各设有一对滚面上复盖橡胶的滚轮，该滚轮比其它作弧形排列的滚轮略为凸出。
本发明的变形车轮行进阻力小，转向灵活，其超大圆弧不受轮体高度限制，其轮体可不占用车体有效空间，对松软泥泞地面有极高的通过性，其防滑、防沉陷性能相似于普通履带式行走装置，在遭遇凸形障碍时，其应力反应时间因轮弧的加大而提前，障碍对车轮的冲击因而可成倍减小。利用本发明的滚动行走装置可造出许多前所未有的车辆。
将本发明用于越野车、工程车、战斗车、矿山车以及其他特殊车辆时，能极大地增强和改变这些车辆的越野性和灵活性，减小这些车辆的能耗。
本发明产生的积极效果不仅在于增强和改变现有的各种车辆的行驶性能，而在于利用本发明的变形车轮技术能造出用车轮包围车身的越野车、不倒翁式的轮椅、双轮越野车等一些前所未有的车辆。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明变形车轮的主视图，以及局部剖视图。
图2是复合轨链同轮桥上滚轮的作用，机理和结构示意沿图1A-A线所取的剖视图。
图3是复合轨链同轮桥上滚轮的作用机理和结构变异举列示意图。
图4是串轨链同有胎式节轨的侧视图。
图5是中心支重式有胎节轨的示意图。
图1是越野行走装置的滚动部分的一种基本变异形状，橄榄形车轮。该形状的变形车轮能满足对车轮大圆弧、矮尺度、低重心、小体积的基本要求。该变形车轮的滚动部分由一对拱合的轮桥2通过支重臂6和支重横梁5连续成一个弧线外凸对称的橄榄形，在轮桥2拱凸面上，沿其纵向弧面开有至少一条垂直凹槽24，其中镶嵌一排滚轮3作为将轮桥架所受应力水平分布在节轨1上的主要支重轮3。该支重轮3在相应节轨12上的分布数量同节轨1在纵向上的垂直稳定系数成正比，在轮桥2拱凸面上，沿其纵向弧面开有一对倾斜凹槽25，其中镶嵌两排滚轮4作为将轮桥架所受应力横向分布在节轨1上的主要导轨轮4，该导轨轮4在相应节轨1上的分布数量同节轨1的横向稳定系数成正比，同时该导轨轮4也起辅助支重作用。在支重轮3同导轨轮4上环形复盖节轨1和串轨链11的复合体，该复合体围绕滚轮3和4在传动链轮7的带动下作绕转运动。传动链轮7可以固定在支重横梁5上，串轨链11在每节节轨1的某一部段同节轨1进行活动式联结，达到即串联传动节轨1，而又能在轮桥2两端自如绕曲，使相应节距较长的节轨1在最大弯度处其两端能与串轨链11暂时剥离，而随串轨链11自如绕转。变形车轮的一端可由传动链轮7主动绕曲串轨链11传递动力，另一端可由弹性张紧链轮被动绕曲串轨链11使节轨1回转并保持节轨1同滚轮3和4的紧密贴合。串轨链11上的节轨1在滚轮3和4上作连续曲率的线性分布，其相临节轨1之间紧密贴合，围绕与轮桥2共同的理论圆心作等度扇形分割，因而被串联的节轨1对地面障碍表现出不容异物嵌入其间的整体性和运动连续性。串轨链11的轴心与节轨1的轨面平行或高于轨面最高点，使串轨链11作小圆弧绕转时，相临节轨1不发生抵触，串轨链11通过套筒上的连结拉杆23同节轨1作点式固连。
图2和图3示出的是有胎式复合节轨同滚轮组的作用机理在节轨1的钢性面13上，支重面20与支重轮3贴合作相对滚动运动，导轨面21与导轨轮4贴合作相对滚动运动，钢性串轨链11可以是多条并用对节轨1进行传动，传轨链11同张紧轮一起保持节轨1在滚轮的碾压下方向稳定。在节轨的钢性面下，沿钢性胎壁18嵌入克气内胎14，内胎14一般呈凹形，外胎16通过压胎条17和压胎箍26用螺栓19紧固在胎壁18上。在节轨1的相临端面上，以间隙为中心在外胎上设有一定密度和深度的凹形防滑槽28，凹形防滑槽28的另一主要作用是，让节轨1在两节接合处即便在一小段距离内节轨1端头上没有滚轮作垂直稳定的功用时，也可避免来自地面障碍的对节轨1端头的顶托和颠簸，防滑槽的长度一般大于两纵向滚轮间的距离长度，才能充分发挥保护节轨1纵向垂直稳定的作用。从图1可看出，每节节轨1以扇形分割方式绕轮桥2外弧作连续线性分布，连续线性分布的节轨1同轮桥2共用一个理论圆心点。作扇形分布的节轨1使节轨1间间隙最小化，加上防滑槽28的辅助能有效防止地面障碍物的嵌入，在轮桥2两侧的密封板10阻止碎石泥沙撒落其中。节轨1的传动靠链轮7带动串轨链11完成，链轮7的传动由中心驱动轮9驱动传动链8完成，绕转运动中的节轨1在变形车轮的前后两端受到球形保险杠12的保护，导轨轮4作倾斜状对称分布在节轨1的导面21上，该导轨面的21的倾斜度同导轨轮4的倾斜度呈垂直一致，支重轮3可以如图2所示，作双组排列分布在节轨1的两个对称支重面20上，也可如图3所示，作单组排列居中分布在节轨1的支重面20上。如图1-5所示的有胎式节轨，内胎14呈与钢性节轨胎壁18相吻合的凹形，外胎16通过压胎条由螺钉19将外胎边缘紧固在节轨1的盆形胎壁18上，节轨1两端的防滑槽28处由压胎箍26固定外胎16在节轨1端头的胎壁18上。
在实施例1中，根据以上变形车轮技术可以制成低重心式的轮椅。该轮椅有一对同普通圆形车轮一样的高度，而轮弧半径达普通圆形车轮数倍甚至数十倍的变形车轮。该轮椅的重心始终低于轮椅上变形车轮的圆弧中心点，而该轮椅又有尤如玩具木马般的超长弧线段，因而该轮椅即具备了不倒翁式的防倾翻功效，并可翻越一般圆形轮椅不能翻越的障碍。
在实施例2中，根据以上变形车轮的技术可制成低重心式的两轮车。该车车身包裹在变形车轮内，由于该低重心式的两轮车车身高度相当于车轮高度，而其车轮弧线长度可达数米至数十米，因此该车的越野性能类似于装甲车辆而内耗远低于装甲车辆。在硬平路面上，该车的行进阻力和转向力矩都只相当于一般的圆形车轮式车辆，因为该车只有两个触地点，因此与地面的静摩擦相对减少。与此同时，该种车辆的抓地能力却毫无减弱，该车在煞车时，其惯性使尾部上翘，如不幸与障碍直接相撞，其上翘的尾部可以向前翻滚缓解冲击力度，增加乘员的安全系数。
在实施例3中，根据以上变形车轮技术还可以制成一种能在柏油路面上滑行的公路滑行器。该滑行器包括变形车轮和承重踏足板，该踏足板固连在变形车轮的轮桥架上，该变形车轮的高度以100mm左右为宜，长度可适当超出滑行者的足板长。该滑行器由于采用了变行车轮作滑轮，因而其对碎石障碍物的翻越能力相当于同高度圆轮旱冰鞋的数倍至数十倍，甚至上百倍。对于碎石来说，变形车轮滑形器的车轮半径可以是数米直径，该滑行器足踏板上可加装滑行鞋。
根据以上变形车轮技术，还可以制成许多前所未有的特殊形状和结构的行走装置供特殊用途使用。
权利要求
1.一种复合履带式行走装置，该装置包括操纵部分、动力部分、车身部分和其它特定器械，其特征在于该行走装置的滚动部分包括一船形轮桥和安装在轮桥外弧面上的两排对称倾斜的导轨轮和至少一排垂直支重轮组成的滚轮组，该滚轮组外环形复盖一条由串轨链和节轨组成的复合轨链作为该滚轮组的履带，节轨上设有供倾斜导轨轮贴合滚动的倾斜导轨面和供垂直支重轮贴合滚动的水平支重面，该履带的传动由设在轮桥端头的主动链轮卷绕串轨链完成。
2.一种用于越野行走装置的可变形车轮，该车轮包括一对弧线外凸对称贴合的轮桥和安装在轮桥外弧面上的两排对称倾斜的导轨轮以及至少一排垂直支重轮组成的滚轮组，该滚轮组外环形复盖一条由串轨链和节轨组成的履带，节轨上没有供倾斜导轨轮贴合滚动的倾斜导轨面和供垂直支重轮贴合滚动的水平支重面，节轨在轮桥上作连续曲率的线性分布并以轮桥弧形圆心为中心作扇形分割，轨链的传动由设在轮桥端头的主动链轮卷绕串轨链完成。
3.一种越野行走装置，该装置包括操纵部分，动力部分，车身部分和滚动部分以及其它特定器械，其特征在于该越野行走装置的滚动部分采用如权利要求2所述的变形车轮。
4.根据权利要求1至3所述的行走装置的滚动部分，其特征在于所述轮桥支重横梁两端还设有保险杠用来对在轮桥端头作卷绕运动的节轨进行保护。
5.根据权利要求1至3所述的行走装置的滚动部分，其特征在于所述轮桥支重横梁两端还各设有一对护轨轮，该护轨轮可提高过垂直墙能力。
6.根据权利要求1至3所述的行走装置，其特征在于所述节轨的底面安有充气内胎，该内胎被外胎紧固在钢性节轨的胎壁上。
7.根据权利要求1至3所述的行走装置，其特征在于所述轮桥的外弧面上，沿纵向开有两排安放导轨轮的倾斜凹槽和至少一排安放支重轮的垂直凹槽。
8.根据权利要求1、2、3所述的行走装置，其特征在于所述支重轮和导轨轮的轴上方分别设有减振装置。
9.根据权利要求1至3所述的行走装置，其特征在于轮桥一端的被动链轮上设有张紧调节装置对轨链张力进行调整。
10.根据权利要求1至3所述的行走装置，其特征在于轮桥两端各有一组滚面上复盖橡胶的滚轮，用以消除节轨回转时冲击滚轮的噪音。
11.根据权利要求1至3所述的行走装置，其特征在于所述履带的串轨链通过活动式套筒拉杆将节轨串联成环形带状，串轨链的链轴轴心处于节轨的最高滚动面以上。
12.根据权利要求1至3所述的行走装置，其特征在于所述滚动装置的两侧设有密封挡泥板。
全文摘要
变形车轮由复合轨链环形覆盖在外凸拱合的轮桥滚轮组上,该滚轮组由导轨轮作倾斜状在节轨导轨面上滚动并横向固定节轨,由支重轮作垂直状在节轨支重面上滚动并水平分布车体应力,该车轮可与地面呈点式或面式接触,有多种外形结构,如子弹头形,船形,橄榄形等,具有履带般的高通过性和车轮般的低内耗易操作性,行进阻力小,转向力矩小,占用车体有效空间少。利用该变形车轮技术还可制造出越野轮椅,两轮越野汽车等前所未有的车。
文档编号B60B19/00GK1262186SQ9911464
公开日2000年8月9日 申请日期1999年1月28日 优先权日1999年1月28日
发明者孙继华 申请人:孙继华