CN110525128B - 一种免充气变刚度的机械弹性轮胎 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种免充气变刚度的机械弹性轮胎。涉及轮胎设计与制造技术领域，能够降低对轮胎有变刚度需求车辆的行走系统的复杂程度。本发明包括：所述机械弹性轮胎的组成部分包括：輮轮(1)、链条组(2)、轮毂(3)和凸轮环(4)；凸轮环(4)安装在轮毂(3)上；輮轮(1)通过链条组(2)连接轮毂(3)，链条组(2)中的链条周向均匀分布在輮轮(1)和轮毂(3)之间；链条组(2)中的每一根链条都分别由长链节和短链节组成，其中，短链节与轮毂(3)链接安装，短链节的一端与凸轮环(4)接触，短链节的另一端与长链节链接，长链节的一端与輮轮(1)链接。本发明适用于有变刚度需求车辆的设计制造。

Description

一种免充气变刚度的机械弹性轮胎

技术领域

本发明涉及轮胎设计与制造技术领域，尤其涉及一种免充气变刚度的机械弹性轮胎。

背景技术

目前，汽车、卡车等地面载具，采用的是充气式的橡胶轮胎，长时间、高强度得使用后，易出现爆胎、扎破等恶劣的安全问题，威胁车内外的人员生命安全。充气式的橡胶轮胎的刚度在一定行驶时间内是不变的。这就导致了在不同行驶状况下，尤其是在不同车速的情况下，无法改变车轮刚度。

在一些军民俩用的载具上，需要适应性得改变车轮刚度，从而调整轮胎接地面积，以提高行驶安全性和通过能力。则会加装充放气系统，通过充放气调整轮胎内压来改变车轮刚度。但是这又需要为车辆配置额外的充放气系统和结构组件，增加了车辆行走系统的复杂程度，从而进一步增加了行走系统的故障率。

发明内容

本发明的实施例提供一种免充气变刚度的机械弹性轮胎，能够降低对轮胎有变刚度需求车辆的行走系统的复杂程度。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，提供一种免充气变刚度的机械弹性轮胎，所述机械弹性轮胎的组成部分包括：輮轮1、链条组2、轮毂3和凸轮环4；凸轮环4安装在轮毂3上；輮轮1通过链条组2连接轮毂3，链条组2中的链条周向均匀分布在輮轮1和轮毂3之间；链条组2中的每一根链条都分别由长链节和短链节组成，其中，短链节与轮毂3链接安装，短链节的一端与凸轮环4接触，短链节的另一端与长链节链接，长链节的一端与輮轮1链接。

具体的，每一根链条的短链节的中间位置，与轮毂3外圈上的连接孔链接。

在这一方面的一种可能的实现方式中，輮轮1的内圈和轮毂3的外圈上都开设有用于连接链条的连接孔，輮轮1的内圈的连接孔数量和轮毂3的外圈的连接孔数量，都与链条组2中链条的数量一致。

在一种优选的实现方式中，链条组2由12～18个链条组成。

在一种优选的实现方式中，链条组2中的每一根链条都分别由两段长链节和一段短链节组成。

在一种可选的实现方式中，链条组2中的每一根链条中，通过销钉、螺栓和螺母连接各链节。

在一种优选的实现方式中，链条组2中单组链条的长链节和短链接的长度之和，大于輮轮1上的连接孔与轮毂3上的连接孔间距离的3％～5％。

在一种可选的实现方式中，輮轮1由弹性环骨架和橡胶组成，所述弹性环骨架埋入橡胶层，所述橡胶层经过硫化处理。

本实施例提供了一种免充气变刚度机械弹性车轮，包括輮轮、链条组、轮毂和凸轮环结构。其中最主要的是采用了由輮轮、链条组所组成的多重缓冲减振结构，代替了传统充气轮胎的缓冲减振设计。这其中，輮轮采用了弹性环骨架与包裹橡胶，避免了传统轮胎需要充气的问题。并且避免了采用充气轮胎需要配置额外的充放气系统和结构组件的问题，降低了制造成本，从而降低了车辆行走系统的复杂程度。并且在实际生产中，由于节省了这些充放气系统和结构组件，缩短了生产、维护环节，也降低了车辆组装/维修厂的制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的免充气变刚度机械弹性车轮的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的免充气变刚度机械弹性车轮的变刚度过程示意图；

图3为本发明实施例提供的单个链条受凸轮环卡紧的过程示意图；

图4为本发明实施例提供的輮轮结构示意图；

图5中的左图为免充气变刚度的机械弹性轮胎立体图，右图为免充气变刚度的机械弹性轮胎内部结构简图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语包括技术术语和科学术语具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

针对现有技术上存在的不足，本实施例提供一种高性能的免充气变刚度机械弹性车轮，此种车轮采用了机械结构与弹性橡胶的结合，取代了传统充气轮胎，不仅具有防爆、防扎、防漏气等免充气轮胎的基本功能，还可利用其机械结构根据不同车速改变车轮刚度，以期改变轮胎接地面积，提高行驶安全性。

所述机械弹性轮胎的组成部分包括：輮轮1、链条组2、轮毂3和凸轮环4。

凸轮环4安装在轮毂3上。

輮轮1通过链条组2连接轮毂3，链条组2中的链条周向均匀分布在輮轮1和轮毂3之间。

链条组2中的每一根链条都分别由长链节和短链节组成，其中，短链节与轮毂3链接安装，短链节的一端与凸轮环4接触，短链节的另一端与长链节链接，长链节的一端与輮轮1链接。

具体如图1所示，輮轮1和轮毂3之间由周向均匀分布的链条组2连接，凸轮环4安装在轮毂3上，链条组2中的单根链条由两段长链节和一段短链节组成，短链节与轮毂3链接，另有一长链节与輮轮1链接。其中，参照图2和图3所示的，短链节的一端与凸轮环4接触，可按需要转动凸轮环4使链条组2中的所有短链节转动，绷紧链条组2。

需要说明的是，本实施例所述的链条组中的单根链条，可以由至少2个长链节和一个短链节组成，其中短链节起到3个作用，即：与长链节相连，与轮毂相连，以及与凸轮盘接触并在凸轮盘转动时受凸轮盘的带动而起到卡紧(或放松)链条的作用。短链节满足这3个作用后，长链节和短链节的尺寸、粗细强度标准等可以按照具体应用需要进行设计，长链节的数量可以大于等于2个。在本实施例中，由于存在链节与链节间的连接关系，单个链节就应该称为链节，链节和链节铰接形成细长结构，因此将长短链节组成的这种结构称为链条，环绕輮轮1的多根链条组成“链条组”。

具体的，如图1所示，輮轮1的内圈和轮毂3的外圈上都开设有用于连接链条的连接孔。輮轮1的内圈的连接孔数量和轮毂3的外圈的连接孔数量，都与链条组2中链条的数量一致。链条通过輮轮1的内圈和轮毂3的外圈的连接孔链接安装，以便于安装后的链条可以在连接孔中实现旋转活动。

在本实施例的实际应用中，需要根据链条的强度、粗细与轮子的最大载重，来设计链条组中链条的具体数量。在优选方案中，链条组2由12～18个链条组成。

在本实施例的优选方案中，链条组2中的每一根链条都分别由两段长链节和一段短链节组成。

具体的，在每一根链条的短链节的中间位置，与轮毂3外圈上的连接孔链接。比如图2和图3所示的，链条组2中的短链节的中间位置与轮毂3外圈的连接孔链接，短链节的两端其中一端与长链节链接，另一端裸露在外与凸轮环4的凸轮面接触，随凸轮面移动而转动。

其中，如图1所示，链条组2中的每一根链条中，通过销钉、螺栓和螺母连接各链节。

在本实施例的优选方案中，链条组2中单组链条的长链节和短链接的长度之和，大于輮轮1上的连接孔与轮毂3上的连接孔间距离的3％～5％。

本实施例中，輮轮1由弹性环骨架和橡胶组成，所述弹性环骨架埋入橡胶层，所述橡胶层经过硫化处理。比如图4所示，实线结构为弹性环骨架，虚线区域为包裹弹性环骨架的橡胶，工艺流程为首先将弹性环骨架埋入橡胶中，再经过硫化处理后成型。其中，弹性环骨架可由金属或非金属或者复合材料制成。

具体如图5所示的，所述弹性环骨架上设有凸起的卡孔，所述凸起的卡孔的数量与链条组(2)的链条数量相匹配，链条组(2)的每根链条的长链节的一端链接所述凸起的卡孔。在行驶过程中，带动輮轮1的机构是链条组2。

需要说明的是，图5示的链条只是为了清晰表现结构关系，在实际实验过程中已经验证了链条组的结构刚度足以支撑轮胎的承重需求并实现高速行驶，实际应用中的链条尺寸比图示更厚更粗。

本实施例提供了一种免充气变刚度机械弹性车轮，包括輮轮、链条组、轮毂和凸轮环结构。其中最主要的是采用了由輮轮、链条组所组成的多重缓冲减振结构，代替了传统充气轮胎的缓冲减振设计。这其中，輮轮采用了弹性环骨架与包裹橡胶，避免了传统轮胎需要充气的问题。

链条组中的短链节可受凸轮环的卡紧作用，调节短链节的位置进而调节链条组的松紧，起到变车轮刚度的作用。链条组的具体工作过程为：转动凸轮环4时，链条组2中的短链节受凸轮面的作用转动，短链节被卡紧，链条组2被紧绷，车轮刚度变大，同理，反向转动凸轮环4亦可放松链条组2，减小车轮刚度。因而可根据不同车速改变车轮刚度，从而改变轮胎接地面积。

例如：可以根据车速和地面环境，通过凸轮环带动短链节，进而松、紧链条组的结构，从而改变轮胎刚度的，具体改变方法可由汽车控制系统操作，并依据具体的应用场景进行设计。

又由于轮胎和地面非接触区的链条组处于拉伸状态，接触区内的链条组处于自由弯曲状态，轮毂表现出悬浮式承载的特征。悬浮式承载方式，不仅有利于提高轮胎的承载效率，而且有利于增加轮胎与地面的接触面积，减小平均接地压力，能够从根本上改善轮胎和地面间的动态耦合特性、附着特性和包容特性，从而确保轮胎的抗冲击、缓冲、减振的全面提高。

另外，链条组中的短链节可受凸轮环的卡紧作用，调节短链节的位置进而调节链条组的松紧，起到变车轮刚度的作用，因而可根据不同车速改变车轮刚度，从而改变轮胎接地面积，提高行驶安全性。对攻克轮胎的防爆、高承载、耐高速、变刚度等技术难题，提供了一种不同于充气轮胎设计思路的技术方案。

并且避免了采用充气轮胎需要配置额外的充放气系统和结构组件的问题，降低了制造成本，降低了车辆行走系统的复杂程度，从而进一步减小了故障率。并且在实际生产中，由于节省了这些充放气系统和结构组件，缩短了生产、维护环节，也降低了车辆组装/维修厂的制造成本。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种免充气变刚度的机械弹性轮胎，其特征在于，所述机械弹性轮胎的组成部分包括：輮轮(1)、链条组(2)、轮毂(3)和凸轮环(4)；

凸轮环(4)安装在轮毂(3)上；

輮轮(1)通过链条组(2)连接轮毂(3)，链条组(2)中的链条周向均匀分布在輮轮(1)和轮毂(3)之间；

链条组(2)中的每一根链条都分别由长链节和短链节组成，其中，短链节与轮毂(3)链接安装，短链节的一端与凸轮环(4)接触，短链节的另一端与长链节链接，长链节的一端与輮轮(1)链接。

2.根据权利要求1所述的免充气变刚度的机械弹性轮胎，其特征在于，

輮轮(1)的内圈和轮毂(3)的外圈上都开设有用于连接链条的连接孔，

輮轮(1)的内圈的连接孔数量和轮毂(3)的外圈的连接孔数量，都与链条组(2)中链条的数量一致。

3.根据权利要求1或2所述的免充气变刚度的机械弹性轮胎，其特征在于，链条组(2)由12～18个链条组成。

4.根据权利要求2所述的免充气变刚度的机械弹性轮胎，其特征在于，每一根链条的短链节的中间位置，与轮毂(3)外圈上的连接孔链接。

5.根据权利要求1所述的免充气变刚度的机械弹性轮胎，其特征在于，链条组(2)中的每一根链条都分别由两段长链节和一段短链节组成。

6.根据权利要求1所述的免充气变刚度的机械弹性轮胎，其特征在于，链条组(2)中的每一根链条中，通过销钉、螺栓和螺母连接各链节。

7.根据权利要求1所述的免充气变刚度的机械弹性轮胎，其特征在于，輮轮(1)由弹性环骨架和橡胶层组成，所述弹性环骨架埋入橡胶层，所述橡胶层经过硫化处理。

8.根据权利要求7所述的免充气变刚度的机械弹性轮胎，其特征在于，所述弹性环骨架上设有凸起的卡孔，所述凸起的卡孔的数量与链条组(2)的链条数量相匹配，链条组(2)的每根链条的长链节的一端链接所述凸起的卡孔。

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