CN104985982B - 一种弹性筛网月球车车轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹性筛网月球车车轮，包括轮毂(10)、轮辋(20)、轮架(30)、胎芯(40)以及编织网筛网外胎(50)；其中，轮辋(20)设置在轮毂(10)外，轮辋(20)外设有轮架(30)，胎芯(40)设置在轮架(30)内，编织网筛网外胎(50)固定在轮辋(20)外缘，且包裹住轮架(30)。本发明月球车车轮结构简单，轻盈，抗震散热效果好，且方便更换。

Description

一种弹性筛网月球车车轮

技术领域

本发明涉及深空探测车车轮设计制造技术领域，特别是涉及一种弹性筛网月球车车轮。

背景技术

随着对深空探测的进行，人类已经陆续发射探测车到月球、火星等。然而这些探测车大多为小型无人式的。随着科学技术的发展，人类将会陆续抵达地外星球，这就要求所研制开发的探测车具有载人功能。对于载人探测车，它可以远距离地搭载宇航员完成更多的探测任务。而车轮作为行星探测车直接与行星表面接触的组件，不仅起到承载探测车的整体重量，产生牵引力，反馈必要地形信息的作用，而且影响着探测车的运动性能、转向灵活性及适应地形的能力。

目前，国内仅有小型探测车刚性车轮，车轮半径较小，且多为带轮棘的刚性轮，相关的研究上基本集中在整车构型、悬架等方面，关于车轮构型的报道极少。随着探月工程的进行，探测车要求搭载宇航员和很多仪器设备，在运动过程中应该尽可能保证宇航员和仪器设备避免瞬时过大的冲击，这就对车轮构型设计提出一定的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单，轻盈，抗震散热效果好，方便更换的弹性筛网月球车车轮。

为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种弹性筛网月球车车轮，包括轮毂、轮辋、轮架、胎芯以及编织网筛网外胎；

其中，轮辋设置在轮毂外，轮辋外设有轮架，用来支撑编织网筛网外胎和保证轮胎的外形；胎芯设置在轮架内，具有一定刚度，限制轮架和编织网筛网外胎的最大变形；编织网筛网外胎固定在轮辋外缘，且包裹住轮架。

进一步的，所述轮毂近车身端设有半径增大的轮毂挡板，远车身端开有用于安装约束轮辋插销的销孔，共同作用限制轮胎在轮毂沿轴线方向的运动；轮毂中段设有轮毂键。

进一步的，所述插销上部为弧形板，下部为两根可插入销孔中锁止的弹性杆。

进一步的，轮辋包括轮辋内圈，所述轮辋内圈近车身端向内凹进一定厚度与轮毂配合，内圈设有与轮毂键配合的键槽，轮毂通过键传递力和扭矩使轮辋转动；所述轮辋的外缘向外翻出呈一定的翘曲，用于安装编织网筛网外胎。

进一步的，轮架包括圆环板、圆环曲片和圆环粗金属丝；若干圆环曲片按轴心对称固定在圆环板上，若干圆环粗金属丝穿过各个圆环曲片形成一个闭环。

进一步的，胎芯可全部采用合金或复合材料或是外部采用合金或复合材料，内部填充泡沫型复合材料。

进一步的，编织网筛网外胎采用金属合金丝交错搭织而成。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.车轮更轻且具有良好的抗震能力。车轮利用金属丝编织弹性筛网胎、胎架、胎芯的弹性变形能够有效吸收震动，提高人机工程特性，降低行进过程中宇航员及科学设备所受到的颠簸冲击。

2.车轮地对温度的适应能力很强。用丝状材料编织而成的弹性胎，丝网间存在空隙，可有在高温时有效散热，同时也可以使车胎在温差大的环境下减少因温度应力而导致的车轮变形。

3.车轮能够增大牵引力。通过车轮的弹性变形从而增加了与地面的接触面积，进而增大车轮收到的牵引力。既能满足目前电动汽车充电方式多样化的要求，又能使得整个车载充电系统小型化、智能化，有效降低成本，同时还可以延长电动汽车一次充电续驶里程，具有很大的实用价值。

4.车轮可方便快速更换。轮辋通过插销与轮毂锁定，可实现快速更换。

附图说明

图1是本发明车轮的立体结构示意图；

图2是本发明轮毂的立体结构示意图；

图3是本发明轮辋的立体结构示意图；

图4是本发明轮架的立体结构示意图；

图5是本发明轮架结构部件圆环曲片的主视机构示意图；

图6是本发明胎芯的立体结构示意图；

图7是本发明图1中金属编织网筛网外胎的B处局部放大视图；

图8是本发明图7中金属编织网筛网外胎的D处局部放大视图；

图9是本发明编织网的搭接方式示意图；

图10是本发明插销的主视结构示意图；

图11是本发明轮毂与轮辋滑槽机构的立体结构示意图；

图12是本发明图11中轮辋翘曲外缘C处局部放大主视图；

图13是本发明装有一个插销的轮毂右视结构示意图；

图14是本发明图13的A-A剖视图；

图15是本发明弹性筛网外胎连接轮辋的主视结构示意图。

在附图中：

10-轮毂；11-轮毂键；12-销孔；13-轮毂挡板；20-轮辋；21-轮辋内圈；22-轮辋键槽；23-轮辋外缘翘曲；30-轮架；31-轮架圆环板；32-轮架圆环曲片；33-轮架圆环粗金属丝；40-胎芯；50-金属编织网筛网外胎；51-金属丝；60-插销；61-插销弧形板；62-插销弹性杆；70-车桥。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步描述。

如图1-图6所示，一种弹性筛网月球车车轮包括轮毂10、轮辋20、轮架30、胎芯40、金属编织网筛网外胎50。其中，轮辋20设置在轮毂10外，通过插销60在轴向进行固定。轮辋20外设有轮架30，胎芯40设置在轮架30内，编织网筛网外胎50固定在轮辋20外缘，包裹住轮架30。

如图2所示，轮毂10与车桥70相连，内部设置有独立驱动电机。轮毂10的近车身端设有半径增大的轮毂挡板13，轮毂挡板13与轮毂10为一体，用来限制轮辋20沿轴线向车身方向的运动。轮毂挡板13可采用圆形、方形或者多边形板状结构，也可以在板状结构上开孔。轮毂10的远车身端开有销孔12，销孔12底部为梯形，可安装插销60。轮毂10中段设有凸出的轮毂键11，其横截面轮廓为凸出的肋，截面形状可以为曲形或梯形，轮廓线可以为曲线或直线。

如图3所示，轮辋20呈一定厚度的圆环状，轮辋内圈21有足够厚度保证其具有一定的刚度，内部实心或可采用复合材料填充亦可为空心。轮辋内圈21的远车身端为一平面，近车身端向内凹进一定厚度，使得能够与轮毂挡板13形成配合，如图11所示。轮辋20内凹的设计用来减小车身沿轮轴方向的长度以便于运载，也可以省去内凹一定厚度的设计。内圈21设有内凹的键槽22，其截面形状可以为曲形或梯形，轮廓线可以为曲线或直线，与轮毂的键11的界面轮廓相同。轮辋20的外缘向外翻出呈一定的翘曲23，如图12所示，翘曲23的截面形状轮廓可以为直线或曲线。

如图4所示，轮架30包括圆环板31、圆环曲片32和圆环粗金属丝33。圆环板31呈一定厚度和宽度的圆环状，表面设有按轴心对称分布的矩形孔或圆形孔。若干圆环曲片32按轴心对称焊接在圆环板31上，圆环曲片32主要起到支撑轮胎放置过大变形的作用。如图5所示，圆环曲片31为一个曲线型式，优选半圆形或者半椭圆形，可采用金属或者复合材料结构，圆环曲片32上沿轴向钻有若干个穿透其中的通孔，通孔中穿有圆环粗金属丝33。圆环粗金属丝33穿过轮架30的各个圆环曲片32中的通孔形成一个闭环。

如图6所示，胎芯40呈圆环状，其横截面形状为圆弧形，可以为半圆形或半椭圆形。胎芯40可全部采用合金或复合材料，亦可外部采用合金或复合材料保证其刚度，防止轮胎的变形过大，限制车轮的最大变形，内部填充泡沫型复合材料，增加轮胎的弹性。胎芯40被包围在轮架30的圆环曲片32之中。

金属编织网筛网外胎50采用金属合金丝51交错搭织而成，如图7和图8所示，其搭织类型同编织网，参见图9。金属编织网筛网外胎50采用螺钉与轮辋外缘翘曲23紧固，或者直接焊接在轮辋外缘翘曲23处，如图15所示。

如图10所示，特制的插销60上部为起约束轮辋20作用的弧形板61，其上下边为圆弧线，形状呈扇形，弧形板61形状也可以为梯形或矩形。插销60下部为两根弹性杆62，可以通过捏动来该两根弹性杆62调节下部分开的梯形大小从而拆入和拔出插销60。插销60底部轮廓为中间分开的梯形，尺寸与销孔12中的底部梯形相似，用来卡在轮毂10的销孔12中。

轮辋20套在轮毂10上，轮毂10上的键11和轮辋20的键槽22组成滑槽机构，用来定位和传递扭矩，带动轮胎的转动，轮辋20沿轮毂10轴线的滑动通过轮毂的挡板13和插在轮毂销孔中的插销60进行限制，如图13、图14所示。

轮架30焊接或铆接在轮辋20上，用来支撑弹性编织筛网外胎50，防止其变形过大，保证轮胎的外形。胎芯40安装在轮架30中，被包围在轮架圆环曲片32中，采用螺栓或铆接或焊接与圆环板31紧固。

如图15，金属丝编织网外胎50的内径连接在轮辋外缘翘曲23处，通过焊接或螺钉紧固。

本发明金属丝编织弹性筛网轮的轮架30为金属片及金属丝结构，胎芯40为轻型泡沫复合材料，编织网外胎50为金属丝，这种结构导致车轮的质量减轻。同时在不平整的路面，车轮利用各组成部分的弹性变形来减少震动和冲击。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种弹性筛网月球车车轮，其特征在于，包括轮毂(10)、轮辋(20)、轮架(30)、胎芯(40)以及编织网筛网外胎(50)；其中，轮辋(20)设置在轮毂(10)外，轮辋(20)外设有轮架(30)，胎芯(40)设置在轮架(30)内，编织网筛网外胎(50)固定在轮辋(20)外缘，且包裹住轮架(30)；胎芯(40)外部采用合金或复合材料，内部填充泡沫型复合材料；

轮架(30)包括圆环板(31)、圆环曲片(32)和圆环粗金属丝(33)；若干圆环曲片(32)按轴心对称固定在圆环板(31)上，若干圆环粗金属丝(33)穿过各个圆环曲片(32)形成一个闭环。

2.根据权利要求1所述的一种弹性筛网月球车车轮，其特征在于，所述轮毂(10)近车身端设有半径增大的轮毂挡板(13)，远车身端开有用于安装约束轮辋(20)插销(60)的销孔(12)，轮毂(10)中段设有轮毂键(11)。

3.根据权利要求2所述的一种弹性筛网月球车车轮，其特征在于，所述插销(60)上部为弧形板(61)，下部为两根可插入销孔(12)中锁止的弹性杆(62)。

4.根据权利要求1所述的一种弹性筛网月球车车轮，其特征在于，轮辋(20)包括轮辋内圈(21)，所述轮辋内圈(21)近车身端向内凹进一定厚度与轮毂(10)配合，内圈(21)设有内凹的键槽(22)；所述轮辋(20)的外缘向外翻出呈一定的翘曲(23)。

5.根据权利要求1所述的一种弹性筛网月球车车轮，其特征在于，编织网筛网外胎(50)采用金属合金丝(51)交错搭织而成。