CN102343763B

CN102343763B - 全方位抗过载橡胶车轮

Info

Publication number: CN102343763B
Application number: CN201010246091.9A
Authority: CN
Inventors: 黄强; 张连存; 高峻峣; 黄远灿; 李月; 赵靖超
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2030-08-05
Also published as: CN102343763A

Abstract

本发明公开了一种具有全向缓冲能力的全方位抗过载橡胶车轮，包括橡胶减振轮、轮毂、紧固件，所述橡胶减振轮外廓为圆柱面和椭球面相结合的形式，具有轴向安装端面、径向配合面和轴向配合端面，并且所述紧固件通过所述轴向安装端面将所述橡胶减振轮固定在所述轮毂上；所述橡胶减振轮能够吸收所述车轮受到的来自径向、轴向和/或各个侧向的冲击力的一部分能量；所述轴向安装端面、轴向配合端面和径向配合面能够将所述冲击力的没有被吸收的能量向轮毂传递。本发明通过固定在轮毂外侧的橡胶减振轮来吸收轴向、径向及侧向冲击能量，从而达到全方位抗冲击的目的。

Description

全方位抗过载橡胶车轮

技术领域

本发明涉及一种车轮，特别是一种具有全方向抗过载功能的橡胶车轮。

背景技术

本发明所述的径向冲击是指在车轮直径方向上所受到的冲击载荷。

本发明所述的轴向冲击是指在车轮轴向上所受到的冲击载荷。

本发明所述的抗过载是指为防止机身遭受超过自身承受范围的冲击或振动等载荷而采取的技术。

在振动、冲击等恶劣环境中工作的机器，遭受振动、冲击是不可避免的。不管冲击载荷的方向如何，均可以分解为沿着轴向和径向的冲击力。但传动轴往往只能承受有限的弯矩和很小的轴向力，如果不采取一定的轴向和径向抗过载措施，强大的冲击力就有可能从运动输出轴(即从动轴)传递至运动输入轴(即主动轴)直至电机轴上，这样，将导致轴变形卡死、电机轴不能正常工作等。因此，用于高空落地、撞击等冲击过载的场合的机器人或车体，为了保证其能够承受来自任意方向的冲击，需要设计有全方位抗过载措施。

公开号为CN101402300A的中国发明专利申请“一种具有全向缓冲能力的弹簧减振充气轮机构”提出了一种弹簧减振充气轮机构。该机构从一定程度上解决上述全方位抗过载问题，但其实现机构比较复杂，实用性不强。如图1所示，该机构由充气轮1、轮毂2、减振盖3、减振弹簧4组成。轮毂2外侧固定有减振弹簧4，弹簧4的另一端固定连接有减振盖3，减振盖3一端嵌入轮毂2内；轮毂安装有特制充气轮胎。

工作时，当车轮受到轴向或各个侧向的落地、撞击的冲击力时，减振盖3将冲击力传递至减振弹簧4及轮毂2内侧。一方面减振弹簧4压缩，吸收大部分的冲击能量，将其转化为弹性势能，随后释放，达到轴向或是各个侧向抗过载的目的。当车轮受到径向的落地、撞击的冲击力时，由特制的高弹性充气轮吸收大部分的冲击能量，随后释放，达到径向抗过载的目的。

但是，该弹簧减振充气轮机构在工作时，当车轮受到轴向或各个侧向的落地、撞击的冲击力时，减振盖3将冲击力传递至减振弹簧4及轮毂2内侧。但由于车轮受力是任意方向的，减振盖3的受力也是任意方向的，当车轮受到侧向的落地、撞击的冲击力时，由于减振盖3与轮毂2间是滑动摩擦运动，减振盖3极易与轮毂2卡住，甚至卡死的情况，这样减振盖3所受作用力就不能有效地传递到弹簧上，而是将外力直接传递到轮毂2上，使机构失效。再者，即使能把大部分轴向作用力传递到弹簧4上，弹簧4被压缩后能量会迅速释放，反作用到减振盖3上，减振盖3又将作用力传递到轮毂2上，轮毂2最终会将作用力传递到电机轴上，容易导致电机轴受力过载，起不到轴向及各个侧向抗过载振的作用，所以该机构的轴向及各个侧向抗过载的使用效果并不理想。另外，当车轮受到径向的落地、撞击的冲击力时，特制的高弹性充气轮1并不能瞬间吸收大部分的冲击能量，因为高弹性的物体发生弹性变形后，会迅速释放能量，对车轮产生反向冲击，所以这种机构在径向抗过载方面效果并不理想。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种全方向减振车轮，实现全方位抗过载，进而从根本上缓解了对机身，特别是轴的冲击。本发明的成本低，安装维修简单，且运用实现方便。本发明通过如下的技术方案实现。

一种车轮，包括减振轮、轮毂、紧固件，其特征在于：

所述减振轮由用于吸收振动能量的弹性材料制成，其外廓为圆柱面和椭球面相结合的形式。

根据上述技术方案的车轮中，所述减振轮在车轮内侧方向具有轴向安装端面、径向配合面和轴向配合端面；

所述轮毂具有沿轴向延伸的主体，以及在车轮内侧方向与所述主体同轴相连并径向突出的凸缘；所述主体与所述减振轮的轴向安装端面、径向配合面相接触，所述凸缘与所述减振轮的轴向配合端面相接触；

所述紧固件通过所述轴向安装端面将所述减振轮固定在所述轮毂上。

根据上述技术方案的车轮中，所述减振轮的表面具有弹性胎纹

根据上述技术方案的车轮中，所述减振轮的主要成分为橡胶。

根据上述技术方案的车轮中，所述轮毂由硬质合金材料制成。

由以上技术方案可见，本发明通过将外廓为圆柱面和椭球面相结合的形式的橡胶轮胎固定在轮毂外侧，吸收轴向、径向及侧向冲击能量，从而达到全方位抗冲击的目的。

附图说明

图1是现有技术中具有全向缓冲能力的弹簧减振充气轮机构示意图，

图2是本发明的全方位抗过载橡胶车轮轴侧示意图，

图3是本发明的全方位抗过载橡胶车轮安装结构工程图。

其中各附图标记含义如下：

1、充气轮；2、轮毂；3、减振盖；4、减振弹簧；

10、轮毂；20、橡胶减振轮；30、紧固件；40、车体；50、电机传动轴；60、压片；70、轴承；80、卡环。

具体实施方式

图2-3示出的是本发明一种较佳的实施方式。其中，图2是本发明的全方位抗过载橡胶车轮轴侧示意图，图3是本发明的全方位抗过载橡胶车轮安装结构工程图，图中左侧为车轮外侧方向，右侧为车轮内侧方向。该车轮由橡胶减振轮10、轮毂20、紧固件30等组成。橡胶减振轮10外廓为圆柱面和椭球面相结合的形式，由紧固件30固定在轮毂20外侧，橡胶的拉伸强度、回弹性、邵氏硬度等参数根据所受冲击载荷的范围，以及输出、输入轴所能承受的安全载荷等决定。橡胶减振轮主要成分可选为吸振及阻尼特性良好的丁基橡胶，还可以选用其它用于吸收振动能量的弹性材料，其外表面特制有具有一定缓冲能力的弹性胎纹。

橡胶减振轮10在车轮内侧方向具有轴向安装端面、径向配合面和轴向配合端面；轮毂20具有沿轴向延伸的主体，以及在车轮内侧方向与所述主体同轴相连并径向突出的凸缘；所述主体与橡胶减振轮10的轴向安装端面、径向配合面相接触，所述凸缘与所述减振轮的轴向配合端面相接触。

工作时，当车轮受到径向、轴向或各个侧向的落地、撞击的冲击力时，具有优良吸振特性和阻尼特性的橡胶减振轮10发生可恢复的弹性形变，能吸收大部分的冲击能量，将其转化为弹性势能，随后再缓慢释放。没有被橡胶减振轮损耗掉的冲击能量可以从轴向安装端面和配合端面，或者径向配合面传递到轮毂20上，轮毂20由比刚度很高的硬质合金材料制成，具有较强的抗冲击能力。因此该机构能有效缓减径向、轴向或各个侧向的落地、撞击的冲击力，实现了全向抗过载的目的。

本发明的全方位橡胶抗过载车轮可安装于适用的机器人机构上，通过理论计算、有限元分析和实验法，来研究经过缓冲后，各轴及机械外壳在整个冲击过程中所受的最大载荷和弯矩是否满足要求，从而验证橡胶的拉伸强度、回弹性、邵氏硬度等参数是否合适，最终实现产品的优化。

Claims

1.一种车轮，包括减振轮、轮毂、紧固件，其特征在于：

所述减振轮由用于吸收震动能量的弹性材料制成，其外廓为圆柱面和椭球面相结合的形式；所述弹性材料的主要成分为吸振及阻尼特性良好的丁基橡胶，其外表面有具有一定缓冲能力的弹性胎纹；

所述减振轮在车轮内侧方向具有轴向安装端面、径向配合面和轴向配合端面；

所述轮毂具有沿轴向延伸的主体，以及在车轮内侧方向与所述主体同轴相连并径向突出的凸缘；所述主体与所述减振轮的轴向安装端面、径向配合面相接触，所述凸缘与所述减振轮的轴向配合端面相接触；所述轮毂直接安装在电机传动轴上；

所述紧固件通过所述轴向安装端面将所述减振轮固定在所述轮毂上；

当车轮受到径向、轴向或各个侧向的落地、撞击的冲击力时，所述减振轮发生可恢复的弹性形变，能吸收大部分的冲击能量，将其转化为弹性势能，随后再缓慢释放；没有被所述减振轮损耗掉的冲击能量从所述轴向安装端面、所述轴向配合端面，或者所述径向配合面传递到所述轮毂上。

2.根据权利要求1所述的车轮，其特征在于：所述轮毂由硬质合金材料制成。