CN111169219B - 一种用弹性材料制造的具有弹性变形轮辐辐条轮胎的轮子 - Google Patents

Abstract

一种用弹性材料制造的具有弹性变形轮毂轮辐辐条轮胎的轮子，属于交通领域中车子的轮子组件，他所解决的问题是车子在各种非平坦道路上能否畅行的问题，它和现行车辆的硬性的轮毂、轮辐、辐条、钢圈、充气式轮胎的轮子不同，它的轮毂、轮辐、辐条、轮胎都是具有大幅度的弹性变形的结构，结构类型有：弹性变形辐条结构，弹性轮辐注模几何、文字式结构，弹簧拉簧、气压液压簧结构，弹性变形免充气轮胎结构，这些都是由各种弹性材料如橡胶和合成橡胶、聚氨酯、碳纤维、各种高弹性金属材料组合而成的轮子，它具有很好的弹性变形应对复杂的非平坦的道路条件的能力，可以把最不平坦的台阶变成平坦的路来行走，对沙漠，草地，河滩、山地等也能顺利通行。

Description

一种用弹性材料制造的具有弹性变形轮辐辐条轮胎的轮子

技术领域：

本发明属于交通领域里车子的轮子的新方式——弹性变形轮子的组成方式，比如可以在沙漠、在草地、在雪地行走的车子、走山坡、跨台阶的车子，本设计就是这种用各种弹性材料如橡胶和合成橡胶、聚氨酯、各种弹性金属材料、碳纤维弹性材料等加工制造的具有弹性变形的轮辐、辐条、轮胎的轮子就有这样的能力，它行走在最不平坦的各种台阶上犹如行走在平地上一样，是一种轮子的创新设计。

背景技术：

凡是车子就要有轮子，有了轮子才能成车子，轮子是车子的最基本元素，是构成车子的原始基因DNA，轮子是车子行走的“腿”，轮子的能力决定了车子的行走跨越能力。

从古至今，所有的轮子都是圆形的，其轮毂、轮辐、辐条、轮圈都是硬性的，不会变形的(不计充气轮胎的微小变形)以保持圆形的流畅运行和快速转动优势，始终未做改变，他们行驶在宽阔、平坦的公路上具有极高的优势，可是我们也经常看到，有好多车辆面对泥泞的道路、颠簸的河滩、柔软的草地、流动的沙丘、杂乱的山坡、各种台阶等等却经常出难以克服的状况而一筹莫展，达到不敢涉入或不愿涉入并视其为畏途，这就说明了这种车的轮子的局限性和对某些道路的不适应性。

这里，以电动爬楼轮椅车为例，在现代的社会里，自行车、电动自行车、电动摩托车、各种汽车、各种电动车被广泛使用。尤其是电动车是今后的发展方向，在被广泛使用发展的几十年里，各种技术已经发展的比较完备。现在的电动车能行走的都是比较平整的路面，遇到复杂的路面就受到限制，现在虽然说是有了自称的全路形电动车，但是遇到复杂路面依然难于顺畅的行走。尤其是电动爬楼轮椅车，它经历了古代的木结构推车、现代的手动轮椅车、电动轮椅车、电动爬楼轮椅车几个发展历程，并在不断发展的过程中，衍化出了现有的电动爬楼车的三种基本类型——腿足式、星轮式、履带式。腿足式多数只是处在民间的发明设计阶段，星轮式也没有批量进入市场，只有履带式已经有些款式进入市场达到商业化，但销量都极小，可以说是有产无量，有货无市，其处境是基本上没有被广大的消费者接纳，原因是：

1.结构复杂，一般的都有两套以上的行走机构+复杂的调控转换机构，两套行走机构是平地行走的轮子和上下楼行走的专用的履带式轮子，在平地行走时使用常规的轮子行走，上下楼梯时先停下后收起轮子，再放下履带式轮子实施上楼和下楼，由于比较复杂，有些使用者自己还用不了，只有配有护理者才能操作使用，极大的约束了客户的购买欲望。

2.重量大，这类履带式的爬楼车由于有两套行走机构实施互换，所以结构复杂重量大，一般在50千克----160千克之间，而使用者都是弱势群体，一旦出点问题就很难办，所以说这样的重量，不是使用者自己就能操作得了的，出了哪怕一点点问题其使用者都无能为力，那么，这样的产品少有人问津，也就是必然的了。

3.需要护理，面对如此复杂结构的车子，如此重量的的车子，在使用它的时候配备必要的护理人员就是非常必要的了，即使是配备了专业的护理人员，走平道时尚可，但在遇到爬坡、走乱路、爬多级台阶后，护理人员也是必须走走停停，不断调整，身体很累。另外这类车大多数由于上下楼梯中由于楼梯的坡度限制，其平衡点(重心)不好控制，上楼时只能倒背式(即后脑向前)上楼，所以就必须有护理人员实施护理式操作控制(而护理人员也是倒背式引导操控)，上楼很慢，大概3---5秒上一个台阶，山东青州曾有个一个记录--用履带式电动爬楼轮椅车在一个景点爬1000个台阶上山用了4个小时，加上下山用了一天的时间，可见这种轮椅车的操作使用之难。

4.价格高，市场上的普通产品一般的价位在2，5---3万元/台左右，也有5、6万/台——最高有-20多万一台的，如此高的价位不是弱势群体一般的残疾人和老年人消费得起的，所以无法普及。

因此，履带式电动爬楼车即没有形成卖方市场也没有形成买方市场，让绝大多数的广大消费者依然停留在使用原始的手动轮椅阶段，只有很少的人使用了电动轮椅，而大家心中理想的电动爬楼轮椅车尚未面世，所以是一个亟待开发的巨大市场。

发明内容：

要解决的技术问题：

本发明设计就是为了解决车子在复杂路面或称非平坦路面行走的这个复杂的问题，也就是现有的圆形轮子不能适应非平坦路面行走的问题和履带式轮子不具备灵活性的问题。他所使用的弹性材料制造的具有弹性变形轮毂、轮辐、辐条、轮胎的轮子用一套轮子发挥出圆形轮子和履带式轮子的多种功能优势，其弹性变形的结构，可以行走在各种复杂的非平整路面环境中，由于轮子可以变形，使得与地面的接触长度变长，面积加大，咬合力加大，使车辆与地面的接触面积成数倍的加大并能防止打滑，可以顺利的通过复杂的环境条件，如柔软的野地、软陷的沙漠、泥泞的道路、浅小的河流；由于是免充气式的外胎，免去了打气的麻烦，不怕被扎，很难被损坏，轮子整体可以设计的比较大，对各种复杂的非平整路型适应性更好。

本发明设计的技术方案：本发明设计的轮子的优势是可以具有圆形轮子的特点同时具有履带轮子的特点，它是在轮子的各种结构件中使用了各种优良的弹性材料、弹性组件致使本设计的轮子具有了弹性可变形的轮毂、轮辐、辐条和弹性可变形免充气轮胎，加上特殊的支撑、调节变形的、控制弹性幅度的结构件，使得本设计的轮子既保持了圆形轮子的外观形态和圆形轮子的运动优势，同时还具有了履带式轮子的与地面接触面积大，可以适应各种复杂路面的优势，在遇到非平整的各种路面时，就利用和发挥了弹性变形的特点实施跨越，变形契合作用，把各种非平整路面如台阶、乱石、各种小型障碍物、马路牙子、水坑、坡地、柔性草坪当做平坦的道路一样跨越行走，发挥其弹性变形的特点，而在大多数平坦的道路上由于有支撑辐条的独特设计来保持圆形轮子的优势依然能快捷的行走。加上有电力动力的驱动，便能保持强劲、耐久的穿越、通过能力，把它应用于越野各种车辆，各种野外旅游车辆上，电动爬楼车上都是不错的选择、应用方式。

发明与背景技术相比的有益效果：

本发明的背景技术就是与本发明相关的现行技术。本发明的技术是车子的越野能力技术，对非平整路面的跨越技术，也就是现在的越野车的越野能力，比如穿越沙漠、草地、山坡、乱石滩、泥泞路面等；全路型车辆对全路型的通过能力比如坑洼路面、各种山地路面、草坪草原、各种台阶等；其中最突出最明显的车辆就是电动轮椅爬楼车，因为它的专长就是爬楼、爬各种台阶，因为台阶是人们生活中经常遇到的最不平整的路面，什么楼房台阶、过街天桥、地下通道、地铁台阶等等，虽然现在上下楼房都有了电梯，地铁也有了直梯，但在很多地方的有台阶的地方是没有电梯和直梯的，有很多台阶也都是躲不开的必行道路，否则你只能躲在家里不出门，这是绕不过去的路型，而现在这些地方极少能有残疾人、老年人、特殊病人行走，就是因为这些道路条件限制了他们的通行，制约了他们的社会活动，降低了他们的生活质量和能力的发挥。如果本技术能改变他们的现状，改变他们的出行能力就是改变他们的生活、工作、社交、贡献能力，就能体现更多的有益效果。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是本发明的结构将支撑辐条结构收起时候的轮子状态示意图。

具体实施方式：

本发明由辐条式弹性变形结构部分：1轮轴，2，轮毂电机，3，轮辐固定螺栓销，4，轮辐中间锁定圈，5，轮子弹性变形辐条，6，轮子辐条与免充气胎面连接组成；

免充气弹性轮胎部分：7，免充气轮内胎面，8，免充气胎内夹弹性钢带，9，免充气轮胎外胎面，10，免充气轮胎防滑橡胶牙块等组成；

轮子的变形支撑结构部分：11，支撑辐条，12，支撑辐条调节抽，13，支撑辐条活动关节轴，14，支撑辐条调节臂，15支撑辐条调节环轴，16，支撑辐条调节中心环构成；

其中，辐条式弹性变形结构部分：

轮轴，轮子的中心轴体，与常规轮子的轮轴构成和作用相同；

轮毂、轮毂电机在本设计中处于相同位置，轮毂是连接辐条的连接点(电机外设时用此轮毂)，轮毂电机是轮子的驱动系统，也是连接弹性变形辐条的连接点；

弹性变形辐条与轮毂或轮毂电机的固定螺栓，它是固定轮子“弹性变形辐条”的固定点，来保证弹性变形辐条和免充气胎体的在轮子中的稳定定位和弹性结构的作用发挥，固定方式有铆定式、螺栓式、夹持式、卡位式等，以能牢固的固定即可；

轮辐中间锁定圈，它是本设计轮子“弹性变形辐条”的组成部分之一，由硬性不变形材料构成，把弹性变形辐条夹在其中，它是固定轮子弹性变形辐条以及各种轮辐结构，使之不产生变形扭曲的中间的固定控制部分；

轮子弹性变形辐条，它是本设计轮子“弹性变形辐条”的最核心组成组件，它由各种弹性材料如橡胶、合成橡胶、聚氨酯，高弹性薄带钢，优质碳纤维等弹性材料组成，根据车子类型和需求不同，它有一定合理的的宽度和厚度(几毫米到数厘米)，可以承受一定的重力压力而产生纵向定向弯曲式变形而不向两侧扭曲，由于其多条同样辐条的弯曲变形而使轮子的受压部由轮子的圆形变成椭圆形、平面型或稍变成凹型，是轮子能够平稳的跨越各种非平坦路面(如台阶)，使之达到“全路型通过性能”的目的；

弹性变形辐条与免充气外胎的连接点，它是固定轮子弹性变形辐条与轮子免充气胎面的固定结合部分，或者是说与免充气外胎中弹性体、弹性钢带的紧密、牢固结合部分；

免充气弹性轮胎部分：

免充气轮胎的内、外面，它是免充气轮胎的组合部分，免充气内、外胎一起把内夹弹性钢带8包裹其中组成为一个整体性外胎，它由各种优质柔性、弹性材料如优质橡胶、合成橡胶、夹胶帘子布、聚氨酯等构成，是本设计轮子弹性变形辐条的核心组成部件之一，以发挥其免充气优势，起到部分弹性变形的性能，发挥其不怕扎、无胎可爆的特点；

免充气胎内夹弹性钢带，是免充气轮胎的组成部分，它是本设计轮子弹性变形辐条的核心组成部件之一，是由优质的弹性材料(橡胶、合成橡胶+帘子布、钢带、钢丝带等)构成，是本轮子起到弹性变形的主要构件材料；

轮子免充气胎防滑橡胶牙块，它是本设计一种辐条式弹性变形轮子的核心组成部件之一，也是由弹性防滑材料如优质橡胶或合成橡胶构成，它不以弹性变形为表现，其作用是能加强轮子的对各种路面的附着性、防滑性、抓地力，减震性、增加与台阶、凸起物等非平整路面的贴合、契合力、咬合力，来保证轮子的跨越通过能力；

轮子的变形支撑结构部分：

是本设计轮子从弹性变形状态到平整道路上为保持轮子的圆形状态而设计的擒、纵调节机构，通过控制它，可以使轮子在圆形-稍微变形-加大变形-弹性变形之间切换。1，在保持圆形时，轮子以常规的圆形形式滚动行驶，并保持应有的弹性；2，在调节到稍微变形状态，如在走砂石路面时就有了一定的弹性变形，3，在调节到加大变形时，轮子就可以在一般非平坦的路面如土路、石头路、草坪等非平坦路面行走；4，在达到弹性变形的程度就是达到了本设计的最佳点状态，使轮子可以在极不平整的路面如过马路牙子，上、下各种台阶如过街天桥、地下通道、地铁台阶、各种山地条件，各种溪流河滩条件等最不平整路面上行走了，这是本设计的最高境界，也是全路型车子的必备条件，所以就可以开发出适应各种地理条件、多种类型的车子；

支撑辐条，在本设计中它的形状类似于弹性变形辐条(也可以是其他形状)，但应该是强弹性或者是无弹性的硬性结构，由操作调控机构12、13、14、15、16调节其在不同的道路行走时所需要的位置——也就是使轮子从极不平坦的台阶路面到平坦的平地行走的路型变化，以发挥其在各种路面行走的特殊能力；

轮辐中间锁定圈支撑辐条穿过孔，这是支撑辐条在轮辐中间锁定圈穿过的活动部位，支撑辐条可以在此中穿过来实施固定位置和活动调节；

支撑辐条和调节力臂的活动连接轴，这是支撑辐条的顶端活动关节的转动连接组件，随着调节力臂的改变来带动支撑辐条联动；

支撑辐条的调节力臂，它通过支撑辐条的调节圆盘环的转动来带动调节辐条力臂可以改变支撑辐条的位置、角度来调节支撑辐条在轮子弹性变形辐条上滑动的幅度来实施轮子的圆形到弹性变形幅度位置；

支撑辐条调节环轴，它是连接辐条调节力臂在支撑辐条调节圆盘的连接轴体；

支撑辐条调节转盘，这是一个围绕轮子轴体转动的连接所有辐条力臂的控制调节结构组件，它与电动调节结构连接，通过转动此转盘来实施转动式来调节支撑辐条的滑动位置；

其实，图1就是本设计的轮子的变形全支撑状态下，使轮子保持了常规的圆形状态，可以在平坦道路上行走的圆形轮子的图示。

附图2是附图1结构部分的再显示，主要是把支撑辐条结构收起时候的轮子状态。轮子的支撑结构11、12、13、14、15、16全部收起，呈现出弹性变形的辐条结构呈全变形状态，暴露了它的全弹性变形的幅度，大概占全部轮子直径的5---8％，如果轮子的直径是70厘米的话，那本轮子的变形幅度应该在4---6厘米，这4-6厘米的弹性变形就可以使轮子的变形幅度与地面的直接接触长度达到30-40厘米，就可以跨越台阶的尖端2-3个，几乎就是可以把台阶变成平地来行走跨越，实施把台阶变成平地的梦想。

Claims (1)

1.一种用弹性材料制造的具有弹性变形轮毂轮辐辐条轮胎的轮子，其特征在于：包括中心轴体(1)、安装轮毂电机的轮毂结构(2)、轮辐中间锁定圈(4)、轮子弹性变形辐条(5)、免充气轮胎胎面(7)、免充气胎内夹弹性钢带(8)、免充气轮胎外胎面(9)和免充气轮胎防滑橡胶牙块(10)；

其特征在于：

还包括有轮子的变形支撑结构部分，所述变形支撑结构部分由支撑辐条(11)、支撑辐条活动关节轴(13)、支撑辐条调节臂(14)、支撑辐条调节环轴(15)和支撑辐条调节转盘(16)构成；

所述支撑辐条调节环轴(15)为支撑辐条调节臂(14)在支撑辐条调节转盘(16)的连接轴体；

所述支撑辐条活动关节轴(13)是支撑辐条(11)和支撑辐条调节臂(14)的活动连接轴，其为支撑辐条(11)顶端活动关节的转动连接组件，随着支撑辐条调节臂(14)的改变来带动支撑辐条联动；所述支撑辐条调节臂(14)，用于通过支撑辐条调节转盘(16)的转动来带动其改变支撑辐条(11)的位置、角度，从而调节支撑辐条(11)在轮子弹性变形辐条(5)上滑动的幅度来实施轮子从圆形到弹性变形幅度位置；

所述支撑辐条调节转盘(16)，其是一个围绕轮子轴体转动的连接所有支撑辐条调节臂(14)的控制调节结构组件，它与电动调节结构连接，通过转动此转盘来调节支撑辐条(11)的滑动位置。