CN108454322A - 一种輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构 - Google Patents

一种輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种輮轮‑悬链‑弹簧‑减震器复合式机械弹性安全车轮结构，由輮轮、悬链‑弹簧‑减震器、轮毂等部件组成；輮轮与轮毂通过柔性缓冲减振结构元件悬链‑弹簧‑减震器组连接，悬链以承受车轮所受到的横向力为主径向力为辅，弹簧和减震器以承受车轮所受到的径向力为主侧向力为辅。复合式机械弹性安全车轮中的輮轮‑悬链‑弹簧‑减震器兼具类似车辆悬架的功能和作用，使得輮轮‑悬链‑弹簧‑减震器复合式机械弹性安全车轮类似车辆的悬架上质量。本发明具有不充气、防爆车轮结构特征，又具有多重缓冲减振结构特征，平顺性能优越，既适合于有悬架结构车辆，更适合于无悬架结构车辆。

Description

一种輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构
技术领域
本发明属于不充气安全轮胎技术领域，具体涉及一种輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构。
背景技术
目前，传统车轮都为充气橡胶轮胎，易出现爆胎、扎破等恶劣的安全问题，给乘客的生命财产带来严重威胁。新型非充气安全车轮虽然克服了充气轮胎存在的安全隐患，但由于取消了充气结构，使得车轮缓冲减振的能力减弱，极大影响了车辆乘坐舒适性。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构，在非充气安全车轮的基础上，提高车辆平顺性，既适合于有悬架结构车辆，更适合于无悬架结构车辆。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构，包括輮轮、悬链-弹簧- 减震器组和轮毂，所述輮轮位于所述轮毂外侧，所述輮轮与轮毂间通过周向均匀分布的悬链-弹簧-减震器组连接固定；
所述悬链-弹簧-减震器组由悬链、弹簧、减震器组成，所述悬链、减震器周向交替间隔均布在所述輮轮与轮毂之间，呈轴对称分布；所述弹簧套在悬链或减震器外侧，构成所述悬链-弹簧-减震器组。
进一步的，所述弹簧为螺旋弹簧或环形弹簧，其中，所述螺旋弹簧套在减震器外构成弹簧-减震器组，所述环形弹簧与悬链组合构成悬链-弹簧组。
进一步的，所述螺旋弹簧的内径大于减震器的直径0.8-1cm，自由长度大于所述轮毂到輮轮距离1-2cm，与减震器同轴空套在减震器外构成弹簧-减震器组，两端由輮轮和轮毂夹持，安装时保持螺旋弹簧的预紧力在0.5-1kn。
进一步的，所述环形弹簧为标准圆形或椭圆形，以不发生干涉并留有10％安全裕度为准，其直径即长轴径大于輮轮的卡环销耳沟槽至与轮毂连接的第一节铰链沟槽的距离1-2cm，由销耳沟槽和第一节铰链沟槽夹持，保证预紧力在0.5-1kn。
进一步的，所述悬链、弹簧、减震器的数目具有相同非1正整数最大公约数。
进一步的，所述悬链由2-5节铰链组成，通过销钉、螺栓和螺母连接，悬链的整体长度大于輮轮与轮毂间距离的3％-5％，或等于轮毂与輮轮的连接孔之间的距离与车轮下沉量的总和。
进一步的，所述悬链的材料为金属材料或者非金属材料，亦或是仅在车轮平面内可拉压或弯曲变形的弹性体，拉压上限为车辆行驶过程中最大动载荷的2-3倍。
进一步的，所述轮毂由轮毂前盘和轮毂后盘组成，将悬链-弹簧-减震器组夹持在中间；轮毂前盘和轮毂后盘上对应均匀开有圆孔，并通过螺栓依次穿过轮毂前盘、悬链- 弹簧-减震器组中的铰链或减震器、轮毂后盘的圆孔实现与悬链-弹簧-减震器组的连接。
进一步的，所述輮轮包括橡胶层及包裹在其内部的弹性环组，所述弹性环组是用周向等角度分布的若干个卡环将横向均匀排列的若干个弹性环组合而成，輮轮的厚度远小于车轮半径；
在所述卡环上设有与轮毂对应的销耳，销耳开有圆孔，通过螺栓依次穿过销耳、悬链-弹簧-减震器中的悬链或减震器的圆孔实现所述輮轮和轮毂之间的连接。
上述的輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构的工作方法，运动过程中，悬链以承受横向载荷为主，弹簧、减震器主要承受车轮径向载荷；地面振动冲击经由輮轮分两路：一路通过车轮上部的悬链-弹簧-减震器，另一路从车轮下部的弹簧-减震器传递至车轮轮毂，最终作用于车身，整个过程车轮上方悬链、弹簧和减震器受拉力而张紧，而下方悬链因轮毂下沉而弯曲且基本不受力，主要由下方弹簧和减震器承受压力，通过輮轮-悬链-弹簧-减震器四重柔性结构衰减由地面经车轮传递给车身的振动冲击，实现缓冲减振功能。
有益效果：本发明提供的輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构，与现有技术相比，具有以下优势：本发明的机械弹性安全车轮结构属于不充气轮胎范畴，抛弃了传统轮胎的充气结构，不存在漏气、爆胎的危险；通过使用輮轮、悬链、弹簧和减震器复合弹性结构取代传统车轮充气轮胎和实心辐板，即复合式机械弹性安全车轮中的輮轮-悬链-弹簧-减震器兼具类似车辆悬架的功能和作用，使得輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮类似车辆的悬架上质量，因此，具有多重缓冲减振结构特征，平顺性能特别优越，既适合于有悬架结构车辆，更适合于无悬架结构车辆。
附图说明
图1为本发明輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构示意图；
图2为悬链组结构示意图和剖视图；
图3为弹簧-减震器组示意图；
图4为悬链-弹簧组示意图；
图5为輮轮内弹性环示意图；
图6为卡环结构三视图。
具体实施方式
本发明公开了一种具有多重缓冲减振功能的輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构，主要由輮轮、悬链-弹簧-减震器、轮毂等部件组成；輮轮与轮毂通过柔性缓冲减振结构元件悬链-弹簧-减震器组所连接，其中悬链以承受车轮所受到的横向力为主、径向力为辅，弹簧和减震器以承受车轮所受到的径向力为主、侧向力为辅。本发明通过合理匹配輮轮、悬链-弹簧-减震器、轮毂结构实现悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮的各种车轮的功能作用，同时复合式机械弹性安全车轮中的輮轮-悬链- 弹簧-减震器兼具类似车辆悬架的功能和作用，使得悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮类似车辆的悬架上质量。相比于充气轮胎车轮，本发明既具有不充气、防爆车轮结构特征，又具有多重缓冲减振结构特征；不仅具有防扎防爆性能，而且平顺性能特别优越，既适合于有悬架结构车辆，更适合于无悬架结构车辆。
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作出说明。
实施例
如图1(a)(b)所示，本发明公开了一种包括輮轮、悬链、减震器、弹簧和轮毂等部件的具有多重缓冲减振功能的輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构。所述輮轮与轮毂间通过周向均匀分布的悬链-弹簧-减震器组所连接，所述螺旋弹簧套在减震器外构成弹簧-减震器组，或环形弹簧与悬链组合构成悬链-弹簧组，悬链、弹簧、减震器的数目具有相同非1正整数最大公约数，周向均匀交替分布在轮毂和輮轮之间，且呈轴对称交替布置，在运动过程中通过輮轮-悬链-弹簧-减震器四重柔性结构衰减由地面经车轮传递给车身的振动冲击，实现高效的缓冲减振功能。
如图1所示，所述轮毂由轮毂前后盘组成，中间夹持悬链组、弹簧和减震器，并通过螺栓与之连接；轮毂前后盘对应均匀开有圆孔，通过螺栓依次穿过轮毂前盘、悬链- 弹簧-减震器组中的铰链或减震器、轮毂后盘的圆孔实现与悬链-弹簧-减震器组的连接。
如图2(a)(b)所示，所述悬链由2-5节铰链组成，并通过销钉、螺栓和螺母连接，悬链整体长度大于輮轮与轮毂间距离3％-5％，或等于轮毂与輮轮距离加上车轮的下沉量。运动过程中悬链以承受横向载荷为主，部分车轮径向载荷由上方悬链张紧承受，车轮下方悬链松弛不受力。
如图3所示，螺旋弹簧套装在减震器外部构成弹簧-减震器组，所述螺旋弹簧内径大于减震器直径0.8-1cm，长度大于所述轮毂到輮轮距离1-2cm，与减震器同轴空套在减震器外构成弹簧-减震器组，两端由輮轮和轮毂夹持，安装时保持弹簧预紧力在 0.5-1kn。
如图4(a)(b)所示，环形弹簧与悬链组合构成悬链-弹簧组，所述环形弹簧为标准圆形或椭圆形，以不发生干涉并留有10％安全裕度为准，直径(长轴径)大于卡环销耳沟槽至与轮毂连接的第一节铰链沟槽距离1-2cm，由销耳沟槽和第一节铰链沟槽夹持，保证预紧力在0.5-1kn。
悬链组材料为金属材料或者非金属材料，亦或是仅在车轮平面内可拉压或弯曲变形的弹性体，拉压上限为车轮行驶过程中最大动载荷的2-3倍。
如图5(a)(b)所示，輮轮包括橡胶层及其包裹在内部的弹性环组，弹性环组是用周向等角度分布的6-18个卡环将横向均匀排列的3-9个弹性环组合而成。在卡环上设有与轮毂对应的销耳，輮轮的厚度远小于车轮半径。
如图6所示，在卡环上设有与轮毂对应的销耳，销耳开有圆孔，通过螺栓依次穿过销耳、悬链-弹簧-减震器中的铰链或减震器的圆孔实现所述輮轮和轮毂之间的连接。
在本发明实施例的具有多重缓冲减振功能的悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮运动过程中，地面冲击经由輮轮-弹簧-减震器-悬链组的逐步衰减传递至轮毂，整个过程中悬链主要承受车轮侧向力，而径向载荷大部分由弹簧、减震器承受，从而在保证机械弹性车轮安全可靠性的前提下，实现车辆平顺性的提升。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的包括弹簧-悬链-减震器数目、选用弹簧及减震器类型和悬链组、輮轮布置形式在内的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构，其特征在于：包括輮轮、悬链-弹簧-减震器组和轮毂，所述輮轮位于所述轮毂外侧，所述輮轮与轮毂间通过周向均匀分布的悬链-弹簧-减震器组连接固定；
所述悬链-弹簧-减震器组由悬链、弹簧、减震器组成，所述悬链、减震器周向交替间隔均布在所述輮轮与轮毂之间，呈轴对称分布；所述弹簧套在悬链或减震器外侧，构成所述悬链-弹簧-减震器组。
2.根据权利要求1所述的輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构，其特征在于：所述弹簧为螺旋弹簧或环形弹簧，其中，所述螺旋弹簧套在减震器外构成弹簧-减震器组，所述环形弹簧与悬链组合构成悬链-弹簧组。
3.根据权利要求2所述的輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构，其特征在于：所述螺旋弹簧的内径大于减震器的直径0.8-1cm，自由长度大于所述轮毂到輮轮距离1-2cm，与减震器同轴空套在减震器外构成弹簧-减震器组，两端由輮轮和轮毂夹持，安装时保持螺旋弹簧的预紧力在0.5-1kn。
4.根据权利要求2所述的輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构，其特征在于：所述环形弹簧为标准圆形或椭圆形，以不发生干涉并留有10％安全裕度为准，其直径即长轴径大于輮轮的卡环销耳沟槽至与轮毂连接的第一节铰链沟槽的距离1-2cm，由销耳沟槽和第一节铰链沟槽夹持，保证预紧力在0.5-1kn。
5.根据权利要求1所述的輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构，其特征在于：所述悬链、弹簧、减震器的数目具有相同非1正整数最大公约数。
6.根据权利要求1所述的輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构，其特征在于：所述悬链由2-5节铰链组成，通过销钉、螺栓和螺母连接，悬链的整体长度大于輮轮与轮毂间距离的3％-5％，或等于轮毂与輮轮的连接孔之间的距离与车轮下沉量的总和。
7.根据权利要求1所述的輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构，其特征在于：所述悬链的材料为金属材料或者非金属材料，亦或是仅在车轮平面内可拉压或弯曲变形的弹性体，拉压上限为车辆行驶过程中最大动载荷的2-3倍。
8.根据权利要求1所述的輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构，其特征在于：所述轮毂由轮毂前盘和轮毂后盘组成，将悬链-弹簧-减震器组夹持在中间；轮毂前盘和轮毂后盘上对应均匀开有圆孔，并通过螺栓依次穿过轮毂前盘、悬链-弹簧- 减震器组中的铰链或减震器、轮毂后盘的圆孔实现与悬链-弹簧-减震器组的连接。
9.根据权利要求1所述的輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构，其特征在于：所述輮轮包括橡胶层及包裹在其内部的弹性环组，所述弹性环组是用周向等角度分布的若干个卡环将横向均匀排列的若干个弹性环组合而成，輮轮的厚度远小于车轮半径；
在所述卡环上设有与轮毂对应的销耳，销耳开有圆孔，通过螺栓依次穿过销耳、悬链-弹簧-减震器中的悬链或减震器的圆孔实现所述輮轮和轮毂之间的连接。
10.根据权利要求1至9任一所述的輮轮-悬链-弹簧-减震器复合式机械弹性安全车轮结构的工作方法，其特征在于：运动过程中，悬链以承受横向载荷为主，弹簧、减震器主要承受车轮径向载荷；地面振动冲击经由輮轮分两路：一路通过车轮上部的悬链-弹簧-减震器，另一路从车轮下部的弹簧-减震器传递至车轮轮毂，最终作用于车身，整个过程车轮上方悬链、弹簧和减震器受拉力而张紧，而下方悬链因轮毂下沉而弯曲且基本不受力，主要由下方弹簧和减震器承受压力，通过輮轮-悬链-弹簧-减震器四重柔性结构衰减由地面经车轮传递给车身的振动冲击，实现缓冲减振功能。
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