CN102712212A - 可变形车轮总成 - Google Patents

Abstract

提供一种适用于车辆中的动力总成。所述动力总成包括平截头圆锥结构，所述平截头圆锥结构包括具有沿着平截头圆锥轴在其相对较窄末端与相对较宽末端之间延伸的平截头圆锥表面的至少一个柔性构件，所述平截头圆锥构件可从对应于其中其侧视图是圆形的平截头圆锥形状的其偏斜圆形形状可逆地变形为其中其侧视图是非圆形的、变形的平截头圆锥形状。所述平截头圆锥结构可用于支撑至少一个表面接合构件，所述至少一个表面接合构件可在其中其侧视图是大致圆形的圆形轮状构造与其中其侧视图是非圆形的且其中所述表面接合构件的较大部分接触移动表面的变形构造之间转换。

Description

可变形车轮总成

技术领域

本发明涉及动力总成，尤其涉及可呈现圆形、轮状构造和更平坦化、带状构造的种类的车辆动力总成。

发明背景

已知包括一方面可呈现轮状构造以及另一方面可呈现履带构造的构件的动力总成。美国专利3,698,461、6,422,576、7,334,850、7,557,078中描述这类总成的一些实施例；并且美国专利7,334,850和7,547,078中也有描述，所述美国专利都让与给本申请案的受让人。

发明概要

本发明提供可用于推进地面车辆的新式动力总成。

根据本发明，动力总成包括至少一个柔性构件，或优选的是包括一对柔性构件，每个柔性构件具有沿着平截头圆锥轴在其相对较窄末端与相对较宽末端之间延伸的平截头圆锥表面。

平截头圆锥形构造具有平坦图案突出(2D突出)，即所述平截头圆锥构件的表面可打开/展开为平面布局。已知平截头圆锥几何形是界定在平行平面上的相对较大圆形底座与相对较小圆形底座之间延伸的平截头圆锥表面，因此界定平截头圆锥轴。应了解具有平坦图案突出的真正几何平截头圆锥形状在(响应施加至其表面的力)从其原始状态(其中其具有圆形横截面)变形时其表现和其变形状态(其中其具有非圆形(类椭圆形)横截面)与没有这种平坦突出的任何圆锥形主体根本不同。此外，在涉及柔性但实质上不可伸展的材料(其为动力总成中的情况)时，这种差异更本质。实际上，当这样一种柔性并且不可伸展的元件具有纯圆锥形状或其一部分(即，平截头圆锥形状)时，这种元件从其原始结构的变形导致圆锥弯曲，而使用具有任何其他圆锥形状(其无平坦2D突出)的类似材料组合物元件，这种弯曲在实践中可能不存在。无平坦2D突出的形状牺牲柔性而提供更高的刚性，而对于具有平坦2D突出(诸如平截头圆锥形状)的形状而言反之亦然。施加至纯圆锥形主体和圆锥形主体的给定分布的力会在圆锥形主体的与纯圆锥主体不同的点上导致高得多的应力，因此应力的周期性施加(举例而言如通常在以车辆车轮形式滚动时发生)可能会在圆锥形主体中导致高得多的材料疲劳和热积累。

应注意本发明的动力总成中所使用的平截头圆锥构件是柔性的使得其可从其偏斜圆形形状(真正平截头圆锥形状)(其中其侧视图是圆形)可逆地变形为更平坦化的形状(变形的平截头圆锥形状)(其中其侧视图是非圆形的)。但是平截头圆锥构件是刚性的，意味着其圆周尺寸不可伸展。因此，平截头圆锥构件由不可伸展的柔性板制成。

成对的平截头圆锥构件可围绕与其平截头圆锥轴重合的共同轴旋转并且以大致对称方式布置。在这点上，应注意，针对本申请案，平截头圆锥构件的“大致对称布置”应以比双向对称或镜像对称更宽泛的意义解释。成对平截头圆锥构件被称作“大致对称相同”或以“大致对称”方式布置，意味着其以共同轴相对定向(其通过其宽末端或其窄末端彼此相向)，且其相同或具有类似几何形，即作为全等圆锥的部分。因此，一对平截头圆锥构件具有相同锥角且举例而言可在其宽末端上具有相同几何形(尺寸)和相同或不同高度(即，沿着其轴的长度)以及因此在其窄末端上具有相同或不同几何形(尺寸)。

此外，应注意，平截头圆锥构件可由具有平截头圆锥表面的单个元件或由一起界定所述平截头圆锥表面的多个元件形成。

反向(相对定向)组装一对平截头圆锥构件且施加至将在围绕其几何顶点的半径上滚动的这样一个构件的任何类型的力(例如，驱动力)由从相对构件施加的相同力平衡，导致由这对反向平截头圆锥构件形成的总成在直线上(即，垂直于平截头圆锥轴)滚动。通过将成对平截头圆锥构件的这种总成耦合至车轮会导致车轮沿着垂直于轮轴的线(即，直线)移动。

一对两个平截头圆锥构件可以不同方式布置，前提是两个构件同心布置并且相对定向。在一些实施例中，举例而言，其沿着共同轴呈隔开关系布置使得其较窄底座或较宽底座重合(为‘背’对‘背’或‘面’对‘面’布置)。在另一个实施例中，平截头圆锥构件中的每一个包括其平截头圆锥表面的图案化部分，所述图案化部分由在其面向另一构件的一侧上沿着其圆周通过刚性尖状物分隔的狭缝(容座、凹槽、腔或孔)阵列形成，因此形成格栅并且使一个平截头圆锥构件可接合(穿透至)联合的另一个，因此，在平截头圆锥构件的壁之间不存在接触。在又一个实施例中，两个平截头圆锥构件被构造成使得其每一个以不存在其中一个平截头圆锥构件的区段穿透至另一个平截头圆锥构件中的这种区域而是一个构件的小部分以部分柔性方式耦合至另一个相对定向构件的较大部分的方式分为两部分。总体上，由一对平截头圆锥构件形成的结构的构造使得结构的外圆周部分执行两个相对定向的平截头圆锥构件之间经由其共同轴的耦合。

由至少一个上述平截头圆锥构件或优选的是由一对上述平截头圆锥构件形成的平截头圆锥结构可充当用于支撑动力总成的至少一个表面接合构件的支撑结构。表面接合构件可在圆形轮状构造(其中其侧视图是大致圆形)与变形构造(其中其侧视图是非圆形的且其中表面接合构件的较大部分接触移动表面(例如，地面))之间转换。

为了便于理解，本文中移动表面可被称作地面，但是应了解本发明不限于动力总成的地面移动，也不限于沿着任何固体表面的移动。

表面接合构件通常具有外表面(其通过所述外表面接触移动表面)使得在表面接合构件的变形状态下，其所述外表面相对于移动表面维持大致平行定向。

鉴于一对平截头圆锥构件，构造可使得其通过其宽末端支撑相同或单独的表面接合构件。因此，当平截头圆锥结构被安装在动力总成中时，平截头圆锥构件中的每一个可在其平截头圆锥表面上耦合至表面接合构件使得成对支撑构件耦合至相同表面接合构件或两个不同的表面接合构件。所述布置使得将在非线性方向上移动(并且因此引致表面接合构件在非线性方向上移动)的一对平截头圆锥构件中的每一个的偏斜被所述对的另一个平截头圆锥构件抵消。

上述平截头圆锥结构可自行形成车轮，即一对平截头圆锥构件的宽末端可呈现车轮的地面接合表面。在另一个实施方案中，车轮可包括用圆周表面接合构件界定密封液压保持空间的可充气橡胶轮胎；和一体形成在车轮中并且包括由相同锥角的至少一对相对定向的平截头圆锥支撑构件形成的上述平截头圆锥结构的支撑结构，各平截头圆锥支撑构件界定沿着平截头圆锥轴在支撑构件的相对较窄末端与相对较宽末端之间延伸的平截头圆锥表面，在平截头圆锥表面的宽末端上支撑构件中的每一个耦合至与另一个相对的表面接合构件的一侧，每一个支撑构件由刚性材料制成且是柔性的并且偏斜为圆形形状(其中其侧视图是圆形)且可逆地变形为更平坦化形状(其中其侧视图是非圆形的)。支撑结构的变形允许表面接合构件从大致圆形形状可逆地变形为变形形状(其中地面接合表面的较大部分接触移动表面)。

因此，由至少一个平截头圆锥支撑构件或优选的是由至少一对平截头圆锥支撑构件形成的本发明的平截头圆锥结构联接表面接合构件和车辆的轮轴，将力从车辆的轮轴转移至表面接合构件。柔性支撑构件可从其自然、平截头圆锥形状(其中其具有大致圆形横截面形状)可逆地变形为变形、稍微平坦化的形状，与表面接合构件从圆形构造转换为变形非圆形构造同步。透过其柔性，所述联接支撑结构可将轮轴上的圆形运动转化为表面接合构件的非圆形、类履带运动(其中其区段接触移动表面(例如，地面))或在其间联接。

举本发明的一个实施方案，提供车辆动力总成，其包括柔性表面接合构件和柔性支撑结构。柔性表面接合构件具有轮状、大致圆形构造，其表面可能是刚性、弯曲或柔性的。支撑结构如上述般构造，包括一起界定大致水平定向的共同纵轴的至少一对对称布置的平截头圆锥形支撑构件。支撑构件的第一宽末端联接至表面接合构件，而第二窄末端可旋转地固定至车辆的轮轴以允许围绕所述纵轴的旋转。所述支撑结构和所述表面接合构件是柔性的并且可在轮状构造与非圆形构造(其中所述表面接合构件的伸展大致平行于地面并且接触地面)之间可逆地变形。

根据本发明的实施方案，动力总成本质上偏斜为呈现圆形构造。根据本发明的实施方案，动力总成可响应所述轮轴上的负载变形为呈现非圆形构造。

根据本发明的实施方案，提供用于迫使动力总成呈现其构造中的一种的致动装置。这样一种致动装置的实施例是气动致动装置，其中外壳内的气压使动力总成偏斜为呈现轮状构造，而气压降低允许动力总成呈现非圆形构造。举一个实施方案，这种外壳是环形的。

根据本发明的实施方案的动力总成包括柔性地面接合构件，其具有轮状、大致圆形构造，所述构造具有地面接合表面，所述地面接合表面具有对应于动力总成的第一侧和第二侧的第一边缘和第二边缘。本实施方案的动力总成包括具有第一支撑装置和第二支撑装置的柔性支撑结构，当地面接合构件具有轮状构造时，各支撑装置具有平截头圆锥形状。支撑装置中的每一个在对应较窄直径的第一末端与第二末端之间延伸且两者通过其平截头圆锥轴界定大致平行定向的共同纵轴。一个支撑装置的第一末端联接至地面接合表面的第一边缘，而另一个的第一末端联接至地面接合表面的第二边缘。支撑结构和地面接合构件是柔性的并且可在轮状构造(其中支撑装置具有平截头圆锥形状)与非圆形构造(其中所述表面接合构件的伸展大致平行于地面并且接触地面且支撑结构具有变形的平截头圆锥构造)之间可逆地变形。

还是在本实施方案的情况中，动力总成本质上可偏斜为呈现圆形构造。此外，其可响应所述轮轴上的负载变形为呈现非圆形构造。动力总成或还可或另还可包括用于迫使动力总成呈现其构造中的一种的致动装置。致动装置的实施例是气动致动装置。气动致动装置通常包括压缩气体的(通常为环形)外壳，其中气体的压力控制动力总成的构造。举例而言，高气压可使动力总成偏斜为呈现轮状构造，而气压降低允许动力总成呈现非圆形构造。

如上所述，支撑结构的两个平截头圆锥支撑构件/装置具有相对对称定向。通常，这些支撑装置在其第二末端上联接至轴毂。

举本发明的一个实施方案，支撑装置中的每一个包括多个刚性尖状物。刚性尖状物可一起界定联接在其第一端部与第二端部之间的支撑装置的中间部分。通常，第一支撑装置在地面接合构件的第一边缘至动力总成的第二侧之间延伸，而第二支撑装置在地面接合构件的第二边缘至动力总成的第一侧之间延伸，两个支撑装置的平截头圆锥轴在所述中间部分上彼此交叉。

举本发明的一个实施方案，两个支撑装置中的每一个的第一部分与两个支撑装置中的每另一个的第二部分一体化。动力总成因此可包括在动力总成的每一侧上形成一个圆形、大致V形凹槽。这种凹槽由第一、更外围的壁和第二、更中心的壁界定。第一壁构成一个支撑装置的第一部分，而第二壁构成另一个支撑装置的第二部分。

举动力总成的一个实施方案，支撑装置中的每一个的至少一个(通常两个)第一区段与地面接合构件一体化。

举动力总成的一个实施方案，第一部分和第二部分包括弹性体。

举一个实施方案，动力总成包括联接第一部分和第二部分并且容纳在第一部分和第二部分中所界定的适当容座(凹槽、腔或孔)中的刚性尖状物。

应了解平截头圆锥支撑结构可由两个或更多个元件构造，所述元件由任何适当材料(举例而言，铁或聚合物)制成。

根据另一个实施方案，动力总成包括柔性、弹性体地面接合构件，其具有轮状、大致圆形构造，所述构造具有地面接合表面，所述地面接合表面具有对应于车轮的第一侧和第二侧的第一边缘和第二边缘；和柔性支撑结构。后者包括第一支撑装置和第二支撑装置。每个支撑装置包括与地面接合构件一体化的第一弹性体部分和位于第二末端上且包括界定中间部分的多个刚性尖状物的第二弹性体部分，尖状物中的每一个紧密地容纳在第一部分和第二部分中所界定的容座中。第一支撑装置在动力总成的第一边缘至第二侧之间延伸，而第二支撑装置在动力总成的所述第二边缘至第一侧之间延伸。两个支撑装置具有平截头圆锥形状并且在所述中心部分上彼此交叉。支撑装置中的每一个的第一部分与另一个支撑装置的第二部分一体化。动力总成可在轮状构造(其中支撑装置是平截头圆锥)与非圆形构造(其中所述地面接合构件的伸展大致平行于地面并且接触地面且支撑结构具有变形的平截头圆锥构造)之间可逆地变形。

后一个实施方案的动力总成通常还包括在动力总成的每一侧上形成一个圆形、大致V形凹槽。凹槽具有第一、更外围的壁和第二、更中心的壁。第一壁构成一个支撑装置的第一部分，而第二壁构成另一个支撑装置的第二部分。

举动力总成的一个实施方案，存在界定于地面接合构件、第一部分与第二部分之间的受限空间，所述受限空间可以填充或可以不填充某些介质，诸如压缩气体或液体，在所述情况下，气压控制动力总成的构造。或者，受限空间可由来自环境的空气填充，在所述情况下，柔性由地面接合构件的材料组合物的弹性界定。

还通过本发明提供的是包括如上文和下文所公开的动力总成的车辆。

附图简述

为了理解本发明以及为了了解其在实践中可如何实施，现将参考附图、仅通过非限制性实施例描述实施方案，其中：

图1A是根据本发明的实施方案的动力总成一侧的透视图。

图1B是图2A的动力总成相对侧的透视图。

图1C是图2A的动力总成的横截面。

图2A、图2B和图2C是对应于图1A至图1C的透视图和横截面，动力总成呈变形、非圆形构造。

图3示出了呈变形构造的、根据本发明的实施方案的动力总成，为说明的目的移除地面接合构件。

图4A和图4B分别是根据本发明的另一个实施方案的动力总成的侧视图和正视图。

图4C是穿过图4A中的线IV-IV的纵截面。

图5A是图4C中标注为V的截面的放大图。

图5B和图5C是图4C中标注为V的截面的等角横截面图。

图6A是根据本发明的另一个实施方案的动力总成的正视图。

图6B是根据本发明的实施方案的、示出了致动装置的图6A的动力总成的等角图。

图6C示出了致动装置为说明的目的而被移除的动力总成。

图6D是沿着图6C中的线VI-VI的等角横截面。

图7A至图7C图示了根据本发明的另一个实施方案的动力总成，其中图7A是纵向横截面；图7B是图7A中标注为VII的截面的放大图；而图7C是动力总成的分解、等角图。

图8A和图8B示出了呈对应圆形构造和变形构造的、根据本发明的实施方案的动力总成的模型。

图9A和图9B示出了呈图8A和图8B的对应构造的牵引总成的地面接合占用面积。

图10A和图10B分别是根据本发明的实施方案的动力总成的透视图和截面透视图。

图11A至图11C分别是根据本发明的另一个实施方案的动力总成的透视图、截面透视图和纵向横截面图。

图11D是动力总成的一部分的放大截面透视图。

图11E示出了与图11D相同而无尖状物的部分的视图。

图12A和图12B示出了分别呈圆形、轮状构造和变形平坦化构造的、图11A至图11E所示的种类的动力总成。

图13A和图13B示出了具有分别呈图12A和图12B的构造的、图12A至图12B所示的种类的后动力总成的牵引机。

图14A和图14B示出了车轮结构的又一个实施例，其中整个平截头圆锥支撑结构由适当的弹性材料(诸如，钢板)形成，因此免除对额外弹性外壳的需要。

图15A和图15B示出了平截头圆锥结构的又一个实施例，其中所述对的平截头圆锥构件彼此分开(而非接合)且因此具有连续的平截头圆锥表面(而非具有图案化部分以彼此接合)。

具体实施方式

参考图1A至图1C，其示出了构成呈其圆形构造的、根据本发明的实施方案的动力总成20的车轮。动力总成20包括平截头圆锥结构30，在本实施例中所述平截头圆锥结构30与地面接合构件22(其构成表面接合构件)相关并且充当用于支撑地面接合构件22的支撑结构。地面接合构件22具有类似于牵引机的轮胎的总体结构。尤其如在图2C中可见，下文定义地面接合构件22界定圆周封闭空间24。此空间24可充满压缩气体或液体用于控制弹性/刚性。地面接合构件22具有接合支撑结构30端部的向下边缘26和26A，其将在下文中说明。

支撑结构30包括至少一个柔性支撑构件36。构件34具有在第一、相对较宽末端36和第二较窄末端38之间延伸并且界定纵轴A(在一些情况下，所述纵轴可能大致水平定向)的平截头圆锥表面。支撑构件34可由单个平截头圆锥元件或由一起界定所述平截头圆锥表面的多个支撑元件形成。

平截头圆锥结构充当用于将力从车辆的轮轴转移至动力总成的旋转轴的联接结构。在本实施例中，支撑构件34通过其第一末端36支撑地面接合构件22并且充当用于将力从车辆的轮轴转移至地面接合构件的旋转轴的联接构件。如本实施例中所示，第一末端36装配在由向下边缘26界定的圆周凹部内。从第二较窄末端38径向延伸的是装配有圆柱形轮毂44的端板42，所述圆柱形轮毂44在使用时容纳车辆的轮轴(未示出)。因此，在使用时，动力总成围绕轴A旋转。可从总成的每一侧将动力总成接合至车辆的轮轴。

如上所述，支撑结构30优选包括至少一对平截头圆锥支撑构件。所述对的第二平截头圆锥支撑构件50大致与第一支撑构件34对称相同，即具有相同锥角的相对定向平截头圆锥形状和其相同几何形的宽末端，同时具有相同或不同的高度和因此相同或不同几何形的窄末端。所述对的支撑构件通过其第一(较宽)末端或其第二(较窄)末端彼此相向。

在本实施例中，支撑构件50安装在由其成对支撑构件34界定的表面上方。外部末端60装配至由边缘26A界定的凹槽中。支撑构件34的第一末端36和支撑构件50的外部末端60与轴A等距。因此，在图1A至图1C所示的构造中，动力总成表现为轮状形式。

本实施方案的动力总成自行偏斜为呈现具有大致圆形侧视图的圆柱形构造。举例来说，如图2A至图2C所示，当力施加至支撑结构的平截头圆锥表面时(例如，负载施加在轮轴上)，动力总成可呈现变形构造。

图2A至图2C示出了与图1A至图1C相同的视图，但是呈变形构造。如可见，承载至线72所表示的地面(其构成移动表面)的部分70平坦化并且大致平行于地面且与地面接触。在本构造中，动力总成因此与轮状构造中的较小占用面积(图9A所示)相比具有较大占用面积(图9B所示)。因此，在一些方面，在变形构造中，动力总成具有类履带运动模式而没有履带中所需要的滑轮。

现在参考图3，其更具体地示出了支撑结构30。所述支撑结构包括相对定向(对称定向)的平截头圆锥支撑构件34和50。如可见，在变形状态下，支撑构件50的圆周末端60和支撑构件34的第一末端36都变形。

现参考图4A至图5C，其示出了根据本发明的另一个实施方案的动力总成。如可见，支撑构件34的外部末端36和支撑构件50的外部末端60通过狭缝80轴向切开以改进整个结构的柔性。

支撑结构30的弹性可以多种方式实现。举图1至图4所示的一个实施例，这透过使用刚性但可弯曲材料实现。在其他实施方案中，这可通过不同解决方案实现。一个实施例是图5A至图5C所示的种类的末端狭缝80。其他解决方案的实施例是由在第二末端上或围绕第二末端彼此铰接的数个区段构建支撑构件中的每一个。下文还公开另一个解决方案。实现这样一种结构的方式为本领域技术人员所掌握。

现在参考图6A至图6D，其示出了根据本发明的另一个实施方案的动力总成90。在本情况下，非如上述实施方案中的轮胎型地面接合构件，在本实施方案中，地面接合构件100与支撑结构102一体形成。尤其由地面接合构件的结构赋予弹性，所述地面接合构件形成为具有跨地面接合构件100延伸并且将其分为多个区段106的多个狭缝104。本实施方案还包括致动构件120，在本示例性情况中，所述致动构件120是抵着支撑结构102的内表面124承载的可充气、环形中空主体。当充气时，其赋予刚性以及因此圆形形状；以及当泄气时，牵引总成可呈现变形、平坦化构造。举其他实施方案，致动构件120可设置在车轮的相对侧上。举其他实施方案，其可包括部分位于车轮的相对侧上的装置。

图7A至图7C中示出动力总成的另一个实施方案。在本情况下，地面接合构件130是通过形成在地面接合构件130的侧面中的狭缝132而制作为柔性的单独形成主体。支撑结构134包括一对对称(相对)定向的平截头圆锥构件136和140，且末端构件138是辅助支撑构件。支撑构件136和140在其第一宽末端(支撑结构的外部末端)上具有相同几何形和相同锥角，但是在本实施例中，其具有不同长度且因此在其第二较窄末端上具有不同尺寸。还是如图所示，支撑构件的较宽末端(支撑构件通过所述较宽末端支撑地面接合构件)界定支撑结构的平面外表面(支撑构件的平面底座)。辅助支撑构件138还具有类似于支撑构件136定向的平截头圆锥形状。如图7C中最佳可见，不同组件被组装在一起并且尤其可通过压力接头、彼此焊接、通过编织、螺钉中的一种或多种彼此装配。

动力总成的示例性模型以其圆形构造示于图8A中并且以其变形构造示于图8B中。这些模型实施方案的相应占用面积分别示于图9A和图9B中。

现在参考图10A和图10B，其示出了包括具有地面接合表面204的柔性地面接合构件202和柔性支撑结构220的动力总成200。动力总成200具有如所示的轮状、大致圆形构造并且具有柔性以呈现平坦化、非圆形构造，其中地面接合表面204接触地面遍及其延伸区段(如下文将说明)。地面接合构件202分别在动力总成的第一侧210和第二侧212上具有第一边缘206和第二边缘208。

地面接合构件202由包括两个支撑装置的柔性支撑结构220支撑，所述两个支撑装置都是由联合界定如线216和218所标示的两个、相对定向的平截头圆锥表面的许多协作组件制成的平截头圆锥构件。这些平截头圆锥表面在边缘206和208上从其第一末端延伸至其第二、较窄直径末端222和224。应注意平截头圆锥装置仅在圆形、轮状构造中具有真正平截头圆锥形状且一旦牵引总成呈现非圆形构造就偏移为其变形的平截头圆锥形状。

每个支撑装置包括耦合至地面接合构件202(与其一体化)的第一部分226、第二部分228和由多个尖状物230界定的中心部分。如可见，两个支撑装置的中心部分通过多个尖状物230彼此交叉，形成交错布置。此外，还可见，在本特定实施方案中，第一部分226和第二部分228彼此耦合(一体化)。

从图10A和图10B中还可见，形成在每一侧210和212上的是各自的V形圆形凹槽232和234，各凹槽具有由第一部分226和(另一支撑装置的)第二、一体化部分228界定的壁。

本实施方案的动力总成与用于联接至车辆的轮轴的刚性轮毂252一体形成。

在本特定实施方案中，整个结构由金属制成。地面接合构件由通过切口242彼此分开的单独区段240组成。这确保地面接合构件202的总体柔性。两个支撑构件/装置的交错布置赋予径向压缩的总体能力；以及因此整个动力总成呈现平坦化、非圆形形状的能力，地面接合表面204的延伸部分碰触地面并且提供更大面积的运动表面。

举一些实施方案，管或另一个弹性外壳(未示出)可包括在动力总成内所界定的空间247和249中的一个或两个中。

现在参考图11A至图11E，其示出了根据本发明的另一个实施方案的动力总成300。具有与图10A和图10B的动力总成200相同的功能的元件被给予相同的参考数字偏差100。

主要的差异在于动力总成由弹性体材料制成，诸如举例而言车轮中常用种类的橡胶。但是，也可以使用其他类型的材料。

在支撑装置的末端322和324上，存在用于装配在轮毂(未示出)上方并且由图11C中的虚线364表示的环形肩部360和362。因此，形成由地面接合构件302、第一部分326和第二部分324以及轮毂之间界定的圆周外壳366。外壳366可包含压缩气体，例如压缩空气，且压力控制总体构造。在高压下，动力总成将呈现圆形、轮状构造。一旦压力减小，车轮结构就可以压缩并且呈现具有更大面积的动力表面的平坦化、非圆形构造。

图11D示出了具有尖状物330的牵引总成的大截面，各尖状物容纳在腔370内，所述腔形成在第一部分326内；和孔372内，其形成在第二部分328内。如示出了尖状物移除的相同视图的图11E中可见，末端324上存在多个开口374，尖状物可透过所述开口插入以穿透孔372并且也容纳在腔370内。尖状物提供界定第一部分326和第二部分328属于一个功能支撑装置的功能联接。尖状物提供刚性给支撑结构，而弹性体部分提供柔性。

图11A至图11E中所示的种类的动力总成分别以圆形、轮状构造和变形、平坦化构造示于图12A和图12B中。具有呈相同各自构造的这样一种车轮的牵引机示于图13A和图13B中。

本发明的动力总成的平截头圆锥结构可由两个或更多个元件构造，所述元件由任何适当材料(举例而言，铁或聚合物)制成，前提是此构造如上所述界定平截头圆锥几何形。

上述实施例中的一些涉及采用管或另一种弹性外壳的车轮结构。应了解本发明不限于动力总成的这种特定实现。举例而言，图14A和图14B图示了类似于图10至图11的车轮结构采用接合平截头圆锥构件，但是其中取代使用管状或类似弹性外壳，整个平截头圆锥支撑结构420由适当材料形成，诸如钢板。

应了解使用由至少一个平截头圆锥构件或优选的是由至少一对相对(大致对称)定向的平截头圆锥构件形成的平截头圆锥结构提供经由平截头圆锥支撑构件将力从车辆的轮轴转移至表面接合构件。存在用于在动力总成内实现力转移机制的几种方式。

在一些上述实施方案中，支撑结构由两个平截头圆锥支撑构件形成，一个较大并且实际为地面接合构件提供主要支撑，而另一个较小(较短)并且用于引致支撑结构在线性方向上移动，否则(若由单个平截头圆锥支撑构件形成)所述支撑结构可能在径向方向上移动，所述径向方向是平截头圆锥结构的自然滚动方向。换句话说，支撑结构被构造成使得一对支撑构件中的每一个的、引致表面接合构件在非线性方向上移动的偏斜被所述对的另一个支撑构件抵消。

在图10至图11和图14的上述实施方案中，两个平截头圆锥支撑构件因支撑构件的平截头圆锥表面上的夹持图案(尖状物)而布置为所谓的“交叉”形式。或者，支撑结构可以不具有实现平截头圆锥支撑构件之间的接合或交叉的夹持图案，而是所述对的平截头圆锥构件可以是单独的元件，例如，彼此隔开。这示例在图15A和图15B中，其示出了由一对相对定向的空间分开的构件形成的平截头圆锥结构520，其具有连续平截头圆锥表面。应了解图14A至图14B和图15A至图15B的支撑结构可内嵌在弹性体基质内以形成可装配至现有轮鼓上的可充气车轮。

一对两个平截头圆锥支撑构件因此可彼此交叉(接合)或分开并且可通过其相同的宽末端或通过其(相同或不同的)窄末端彼此相向。举例而言，两个平截头圆锥构件可被构造成使得其每一个以不存在其中一个平截头圆锥构件的区段穿透至其他平截头圆锥构件中的这种区域而是一个构件的小部分以部分柔性方式耦合至另一个相对定向构件的较大部分的方式分为两个部分。总体上，平截头圆锥结构的构造使得结构的外圆周部分(所述外圆周部分可(直接或间接地)耦合至表面接合构件)因结构的另一部分耦合至车辆的轮轴而执行两个相对定向的平截头圆锥构件之间经由其共同轴的耦合。

本领域技术人员易了解各种变更和变化可应用于如上文所述的本发明的实施方案而不脱离随附权利要求中所定义以及通过随附权利要求界定的其范围。

Claims (41)

1.一种动力总成，其包括平截头圆锥结构，所述平截头圆锥结构包括具有沿着平截头圆锥轴在其相对较窄末端与相对较宽末端之间延伸的平截头圆锥表面的至少一个柔性构件，所述平截头圆锥构件可从对应于其中其侧视图是圆形的平截头圆锥形状的其偏斜圆形形状可逆地变形为其中其侧视图是非圆形的、变形的平截头圆锥形状。

2.根据权利要求1所述的动力总成，其中所述平截头圆锥结构包括具有沿着平截头圆锥轴在其相对较窄末端与相对较宽末端之间延伸的大致平截头圆锥表面的至少一个额外柔性平截头圆锥构件，所述结构因而由以大致对称方式布置并且可围绕与其平截头圆锥轴重合的共同轴旋转的至少一对所述平截头圆锥构件形成。

3.根据权利要求2所述的动力总成，其中所述对的所述平截头圆锥构件被构造成并且可操作使得引致所述表面接合构件在非线性方向上移动的、一对所述平截头圆锥构件中的每一个的偏斜被所述对的另一个平截头圆锥构件抵消。

4.根据权利要求2或3所述的动力总成，其中所述对的所述平截头圆锥构件沿着所述共同轴空间分开，所述平截头圆锥构件通过其宽末端或窄末端彼此相向。

5.根据权利要求4所述的动力总成，其中所述对的所述平截头圆锥构件沿着所述共同轴呈隔开的平行关系布置。

6.根据权利要求2或3所述的动力总成，其中所述对的所述平截头圆锥构件中的每一个包括沿着其平截头圆锥表面的一侧的狭缝阵列，所述狭缝阵列形成实现所述对的所述平截头圆锥构件之间的接合的格栅。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的动力总成，其中所述平截头圆锥构件由界定所述各自平截头圆锥表面的单个平截头圆锥元件形成。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的动力总成，其中所述平截头圆锥构件由一起界定所述平截头圆锥表面的至少两个平截头圆锥元件形成。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的动力总成，其包括：至少一个表面接合构件，每个表面接合构件可在其中其侧视图是大致圆形的圆形轮状构造与其中其侧视图是非圆形的且其中所述表面接合构件的较大部分接触移动表面的变形构造之间转换，所述平截头圆锥结构耦合至所述至少一个表面接合构件用于支撑所述至少一个表面接合构件，所述平截头圆锥结构可从所述平截头圆锥构件的偏斜圆形形状可逆地变形为所述变形的平截头圆锥形状，与所述至少一个表面接合构件从所述圆形构造转换为其所述变形构造同步。

10.根据权利要求9所述的动力总成，其中所述平截头圆锥结构包括以大致对称方式布置并且可围绕与其平截头圆锥轴重合的共同轴旋转的至少一对所述平截头圆锥构件，所述对的所述平截头圆锥构件在其宽末端上联合支撑所述表面接合构件。

11.根据权利要求9所述的动力总成，其中所述平截头圆锥结构包括以大致对称方式布置并且可围绕与其平截头圆锥轴重合的共同轴旋转的至少一对所述平截头圆锥构件，所述对的所述两个平截头圆锥构件分别支撑两个单独的表面接合构件。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的动力总成，其中所述平截头圆锥结构联接在所述轮轴上的圆形运动至所述表面接合构件的非圆形、类履带运动之间，至少一个区段接触所述移动表面。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的动力总成，其中所述表面接合构件具有地面承载表面，所述地面承载表面在所述表面接合构件的所述变形状态下维持大致地面平行定向。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的动力总成，其构造为车辆动力总成，其中所述表面接合构件具有轮状、大致圆形构造，所述构造具有所述表面接合表面；所述平截头圆锥结构包括具有所述平截头圆锥表面的所述平截头圆锥柔性支撑构件，所述平截头圆锥表面沿着大致水平定向的纵轴在所述第一相对较宽末端与所述第二相对较窄末端之间延伸，所述支撑构件的所述第一末端联接至所述表面接合构件，而所述第二末端可旋转地固定至所述车辆的轮轴以允许围绕所述纵轴旋转，所述支撑构件和所述表面接合构件是柔性的且在所述轮状构造与其中所述表面接合构件的伸展大致平行于移动表面并且接触所述移动表面的非圆形构造之间可逆地变形。

15.根据权利要求14所述的动力总成，其本质上偏斜为呈现圆形构造。

16.根据权利要求14或15所述的动力总成，其可响应所述轮轴上的负载而变形为呈现非圆形构造。

17.根据权利要求9至16中任一项所述的动力总成，其包括用于迫使所述表面接合构件呈现其构造中的一种的致动装置。

18.根据权利要求17所述的动力总成，其中所述致动装置是气动的。

19.根据权利要求16或17所述的动力总成，其包括压缩气体的外壳，其中所述气体的压力控制所述动力总成的构造。

20.根据权利要求19所述的动力总成，其中高气压使所述动力总成偏斜为呈现轮状构造，而所述气压的降低允许所述动力总成呈现非圆形构造。

21.根据权利要求19或20所述的动力总成，其中所述外壳是环形的。

22.根据权利要求14至21中任一项所述的动力总成，其中所述柔性地面接合构件具有轮状、大致圆形构造，所述构造具有所述地面接合表面，所述地面接合表面具有对应于所述动力总成的第一侧和第二侧的第一边缘和第二边缘；所述柔性支撑结构包括第一支撑装置和第二支撑装置，每个支撑装置在所述表面接合构件具有所述轮状构造时是平截头圆锥，所述支撑装置中的每一个在较窄直径的第一末端与第二末端之间延伸并且都界定大致水平定向的同轴纵轴；所述支撑装置中的一个的所述第一末端联接至所述表面接合表面的所述第一边缘，而另一者的所述第一末端联接至所述表面接合表面的所述第二边缘；所述支撑结构和所述表面接合构件是柔性的并且可在其中所述支撑装置是平截头圆锥的所述轮状构造与其中所述表面接合构件的伸展大致平行于所述地面并且接触地面且所述支撑结构具有变形的平截头圆锥构造的非圆形构造之间可逆地变形。

23.根据权利要求22所述的动力总成，其中所述两个平截头圆锥支撑装置具有相对定向。

24.根据权利要求22或23所述的动力总成，其中所述第二末端联接至轴向轮毂。

25.根据权利要求2至24中任一项所述的动力总成，其中所述对的所述平截头圆锥构件中的每一个包括多个刚性尖状物。

26.根据权利要求25所述的动力总成，其中所述刚性尖状物一起界定联接在其第一端部与第二端部之间的所述平截头圆锥构件的中间部分。

27.根据权利要求22至24中任一项所述的动力总成，其中所述对的所述平截头圆锥装置中的每一个包括多个刚性尖状物，所述刚性尖状物一起界定联接在其第一端部与第二端部之间的所述平截头圆锥装置的中间部分。

28.根据权利要求27所述的动力总成，其中所述第一平截头圆锥装置在所述表面接合构件的所述第一边缘至所述动力总成的所述第二侧之间延伸，而所述对的所述第二平截头圆锥装置在所述表面接合构件的所述第二边缘至所述动力总成的所述第一侧之间延伸，所述两个平截头圆锥装置在中间部分上彼此交叉。

29.根据权利要求27或28所述的动力总成，其中所述两个平截头圆锥装置中每个的所述第一部分与所述两个平截头圆锥装置的每另一个的所述第二部分一体化。

30.根据权利要求29所述的动力总成，其包括在所述动力总成的每一侧上形成一个圆形、大致V形凹槽，所述凹槽具有第一、更外围的壁和第二、更中心的壁；所述第一壁构成一个平截头圆锥装置的所述第一部分，而所述第二壁构成另一个平截头圆锥装置的第二部分。

31.根据权利要求22至30中任一项所述的动力总成，其中所述平截头圆锥装置中的每一个的所述第一区段中的至少一个与所述表面接合构件一体化。

32.根据权利要求22至30中任一项所述的动力总成，其中所述第一部分和所述第二部分包括弹性体。

33.根据权利要求32所述的动力总成，其包括联接所述第一部分和所述第二部分并且容纳在所述第一部分和所述第二部分中所界定的凹槽、腔或孔中的刚性尖状物。

34.根据权利要求22至33中任一项所述的动力总成，其中两个第一区段都与所述表面接合构件一体化。

35.根据权利要求14至34中任一项所述的动力总成，其用于推进地面车辆。

36.一种车辆，其包括根据权利要求1至34中任一项所述的动力总成。

37.一种用于支撑动力总成中的至少一个表面接合构件的支撑结构，所述支撑结构包括至少一对柔性支撑构件，每个柔性支撑构件界定沿着平截头圆锥轴在其相对较窄末端与相对较宽末端之间延伸的平截头圆锥表面，一对所述支撑构件以大致对称方式布置并且可围绕与其平截头圆锥轴重合的共同轴旋转，所述支撑构件可从对应于其中其侧视图是圆形的平截头圆锥形状的其偏斜圆形形状可逆地变形为其中其侧视图是非圆形的、变形的平截头圆锥形状。

38.一种用于推进车辆的动力总成，所述动力总成包括：至少一个表面接合构件，每个表面接合构件可在其中其侧视图是大致圆形的圆形轮状构造与其中其侧视图是非圆形的且其中所述表面接合构件的较大部分接触移动表面的变形构造之间转换；和支撑结构，其用于支撑所述至少一个表面接合构件，所述支撑结构包括至少一对柔性支撑构件，每个柔性支撑构件界定沿着平截头圆锥轴在其相对较窄末端与相对较宽末端之间延伸的平截头圆锥表面，一对所述支撑构件以对称方式布置并且可围绕与其平截头圆锥轴重合的共同轴旋转，所述支撑构件可从对应于其中其侧视图是圆形的平截头圆锥形状的其偏斜圆形形状可逆地变形为其中其侧视图是非圆形的、变形的平截头圆锥形状，与所述至少一个表面接合构件从所述圆形构造转换为其所述变形构造同步。

39.一种车辆动力总成，其包括：柔性表面接合构件，所述柔性表面接合构件具有轮状、大致圆形构造，所述构造具有所述表面接合表面；支撑结构，其包括具有所述平截头圆锥表面的平截头圆锥柔性支撑构件，所述平截头圆锥表面沿着大致水平定向的纵轴在所述第一相对较宽末端与所述第二相对较窄末端之间延伸，所述支撑构件的所述第一末端联接至所述表面接合构件，而所述第二末端可旋转地固定至所述车辆的轮轴以允许围绕所述纵轴旋转；所述支撑构件和所述表面接合构件是柔性的并且可在所述轮状构造与其中所述表面接合构件的伸展大致平行于移动表面并且接触所述移动表面的非圆形构造之间可逆地变形。

40.一种车辆的动力总成，其包括：柔性地面接合构件，其具有轮状、大致圆形构造，所述构造具有所述地面接合表面，所述地面接合表面具有对应于所述动力总成的第一侧和第二侧的第一边缘和第二边缘；柔性支撑结构，其包括第一支撑装置和第二支撑装置，每个支撑装置在所述表面接合构件具有所述轮状构造时是平截头圆锥的，所述支撑装置中的每一个在较窄直径的第一末端与第二末端之间延伸并且都界定大致水平定向的同轴纵轴；所述支撑装置中的一个的所述第一末端联接至所述表面接合表面的第一边缘，而另一者的所述第一末端联接至所述表面接合表面的所述第二边缘；所述支撑结构和所述表面接合构件是柔性的并且可在其中所述支撑装置是平截头圆锥的所述轮状构造和其中所述表面接合构件的伸展大致平行于所述地面并且接触所述地面且所述支撑结构具有变形的平截头圆锥构造的非圆形构造之间可逆地变形。

41.一种地面车辆的车轮，其包括：

可充气橡胶轮胎，其用圆周表面接合构件界定密封液压保持空间；和

一对平截头圆锥构件，其一体形成在所述车轮中并且各界定一个或多个平截头圆锥表面，每个这种平截头圆锥表面沿着平截头圆锥轴在其相对较窄末端与其相对较宽末端之间延伸，所述对的所述平截头圆锥构件对称定向，所述平截头圆锥构件中的每一个在所述平截头圆锥表面的所述宽末端上耦合至与另一个相对的所述表面接合构件的一侧；每一个平截头圆锥构件由刚性材料制成且是柔性的并且偏斜为其中其侧视图是圆形的圆形形状且可逆地变形为其中其侧视图是非圆形的更平坦化形状；

所述平截头圆锥构件的变形允许所述表面接合构件从大致圆形形状可逆地变形为其中所述地面接合表面的较大部分接触所述表面的变形形状。

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