CN2311379Y - 一种弹性车轮 - Google Patents

Abstract

一种车用弹性车轮,圆形刚性轮辋内有3个或3个以上圆孔,每一个圆孔的中心有一根比圆孔小的刚性芯轴,在每一个圆孔与芯轴之间的圆环形空间固定有充气的圆环管状气囊,位于轮辋二侧的二个刚性侧盘跟位于圆孔和气囊中心的每根芯轴的二端刚性联接,轮毂刚性联接在一个侧盘的外侧,二个侧盘跟轮辋能作一定量的径向相对运动,气囊通过圆孔、芯轴使轮辋与轮毂弹性连接并使之具有空气弹簧的优良弹性,它能提高车辆的性能。

Description

一种弹性车轮

本实用新型涉及一种应用了空气弹簧技术的弹性车轮，它适合在各种车辆上使用，特别适合使用在无任何弹性悬架机构的车辆上。

根据中国统一书号为K15033.3846的“汽车设计”及公知：一般车轮由轮辋、连接部分、轮毂等组成，连接部分将轮辋跟轮毂刚性联接，车轮本身是没有弹性的，车轮的外园周上安装充气轮胎后才使车轮具有一定弹性。最近人们开始试制各种弹性车轮，例如专利号为SU1705128的“弹性车轮”及专利号为SU2000216的“弹性车轮”，这些弹性车轮都是在轮辋与轮毂之间安装弹性元件来使轮辋跟轮毂弹性连接从而使车轮具有弹性，具体地说，前者包括有二个侧盘的轮辋，两侧盘之同有相对轮辋径向加簧的中央盘，中央盘与轮轴刚性联接，并有与二侧盘联接的联接件，为提高可靠性，盘彼此相对的侧表面上制有与径向呈一定角度的槽道，而联接件制成珠形滚动体，装在上述槽内；后者包括轮辋、固定在轮辋之上的轮幅和安装在轮幅上的弹性支承元件，轮幅制成两个几形部分，两部分固定有弹性支承元件，该弹性元件制成气室，气室有纵向肋用于上述二部分间固定轮幅。上述二种弹性车轮因弹性有限、工作可靠性差等原因而至今未获广泛使用。在一些车辆的空气弹簧悬架中使用的空气弹簧一般由二个刚性物及夹在它们之间的充气的气囊组成，它的工作原理是当二个刚性物相对位置变化时迫使位于它们之间的气囊产生相应的变形从而使二个刚性物的受力面积及气囊内的气压发生变化因而产生相应的弹力。人们还希望当车轮受地面外力作用时车轮能作与其它车轮无关的独立运动，独立悬架机构就能使它上面的车轮产生这样的运动但它结构复杂。刹车防抱机构能使车轮在刹车过程中自动地使因与地面摩擦发热的胎面被尚未发热的胎面所替代从而提高车辆的刹车性能，但这套机构十分复杂。

如果一种新型的车轮具有空气弹簧的优良弹性，它本身就能产生独立的弹性运动，而刹车时它又具有类似于使用刹车防抱机构的车轮那样的刹车效果，它工作可靠，使新型车辆不再使用任何型式的悬架机构从而大大降低车辆的非悬挂质量并能大大提高车辆的综合性能，那么，它一定会受到人们的欢迎。

本实用新型的目的是公开一种车用弹性车轮，它的轮辋跟轮毂不是刚性联接的而是弹性连接的，轮辋内的空气弹簧使它具有空气弹簧的优良弹性，它的轮辋相对轮毂能作相对弹性运动并能跟随轮毂作园周方向的旋转运动和水平方向的左右摆动，适合用作没有悬架机构的新型车辆的驱动轮、转向轮。

为实现上述目的，这种弹性车轮主要由轮辋、园孔、气囊、芯轴、侧盘及轮毂等组成，轮辋是用钢或铝合金等材料制成的园形刚体，用钢或铝合金等材料制成的轮幅刚性联接在轮辋内，它们以轮辋的中心轴线为中心周边均匀对称，二个比轮辋小的用钢等材料制成的盘状刚性侧盘位于轮辋的两侧将轮幅夹在中间，轮毂位于其中一个侧盘的外侧并跟这二个侧盘刚性联接，这二个侧盘跟轮辋之间能作相对的径向运动，在轮辋内轮幅与这二个侧盘之间安装固定有3个或3个以上具有径向弹性的空气弹簧，这些空气弹簧使轮辋跟这二个侧盘及与这二个侧盘刚性联接的轮毂弹性相连，这种弹性车轮的特征是：在轮辋内的轮幅上有3个或3个以上结构相同的园孔，这些园孔的中心线平行于轮辋的中心轴线并均匀地分布在以轮辋的中心轴线为中心的同一园周上，每一个园孔以它自己的中心线为中心周边均匀对称，每一个园孔都以它的宽度1/2处的平面为左右对称平面左右对称，而它的左右对称平面位于轮辋的宽度1/2处；在每一个园孔的中心都有一根用钢等材料制成的结构相同的比园孔小的阶梯形园的芯轴，芯轴以它的中心轴线为中心周边均匀对称，而在每一个园孔与芯轴之间的径向环形空间处安装固定一个结构相同的充气的园环管状气囊或者安装固定二个处于轮辋的左右对称平面二侧相同位置的结构相同的充气的园环管状气囊；气囊的外园周上有一个突出的凸环，气囊的内园周上也有一个突出的凸环，气囊的这二个凸环在同一垂直于气囊的中心轴线的平面上，气囊的外园周上的凸环刚性联接在位于气囊外的园孔的中部，气囊的内园周上的凸环刚性联接在位于气囊中心的芯轴的中部；气囊一般用夹有帘布层的橡胶等材料制成，气囊以它的中心线为中心周边均匀对称，充气后的气囊具有周边均匀的弹性；二个侧盘中的每一个侧盘都以它自己的中心轴线为中心周边均匀对称，位于这二个侧盘之间的每根芯轴的二端分别跟这二个侧盘刚性联接，这二个侧盘就这样将轮辋及轮辋内的轮幅、园孔、气囊、芯轴夹在它们中间，这二个侧盘的二个内侧平面互相平行并垂直于联接它们的芯轴的中心轴线，这二个侧盘的内侧平面之同的距离等于或大于轮幅和园孔的宽度，这二个刚性联接的侧盘跟轮毂刚性联接后，它们以轮毂的中心轴线为中心周边均匀对称，所有芯轴的中心轴线都平行于轮毂的中心轴线并均匀地分布在以轮毂的中心轴线为中心的、直径跟轮幅上的3个或3个以上园孔的中心线所在园周的直径相同的同一园周上，芯轴上的位于二个侧盘之间的中部一般以这个部位的宽度的1/2处的平面为左右对称平面左右对称。通常为提高这种弹性车轮的对地面的附着力我们在轮辆的外园周上安装固定实心橡胶轮胎或充气橡胶轮胎。从上所述我们知道这种弹性车轮内的轮幅上的每一个园孔、位于园孔中心的比园孔小的芯轴和位于园孔、芯轴之间的充气的气囊实质上就是一个具有径向弹性的空气弹簧，均匀分布在轮辋和二个侧盘之间的3个或3个以上这样的空气弹簧使轮辋跟轮毂弹性相连，这就使这种弹性车轮具有了空气弹簧的优良弹性，弹性车轮内的芯轴和气囊使轮辋能跟随轮毂作园周方向的旋转和水平方向的左右摆动，也正因为这种弹性车轮具有良好的弹性就使我们能将它用于没有弹性悬架的车辆上，这样就会大大降低这种车辆的非悬挂质量、提高车辆的综合性能并能大幅度降低生产成本。

这种弹性车轮的弹性特性的改变，我们只要按照常规的空气弹簧的设计方法进行即可。

跟目前常用的车轮相比，这种弹性车轮具有如下优点：

1、由于它的弹性是由位于轮辋与轮毂之间的3个或3个以上空气弹簧共同提供的，所以它具有空气弹簧那样的弹性，这种弹性是一般车轮的弹性所无法相比的；它的轮辋能产生独立的与其它车轮无关的独立运动，而不需使用独立悬架机构，相比之下它的结构十分简单；它的弹性元件气囊有刚性轮辋的保护，不会被路面上的利器剌破而失效，因而它的工作可靠性高。

2、在刹车时，它的轮毂、侧盘、芯轴都停止转动，轮辋在路面刹车摩擦力矩的作用下相对轮毂转动一个角度，它们之间的相对转动角度跟路面刹车摩擦力矩成正比关系，这就使轮辋与地面接触的部位随着路面刹车摩擦力矩的变化而变化，它的这个特性将使作用在弹性车轮上的路面刹车摩擦力矩自动保持在一个较大值的范围内，能大大提高车辆的刹车质量而无须增设任何辅助机构。

3、当它被用作驱动轮时，传动轴的驱动扭矩要通过弹性车轮内的空气弹簧传给轮辋，也可以把它看作是一个弹性扭矩传递器，所以它能大大减轻传动系统中的冲击负荷的作用并使车辆工作更平稳、可靠。

综上所述，这种弹性车轮可使车辆的设计更简化、性能更好、生产成本更低。

图1、图2所示是一种内含6个空气弹簧的弹性车轮的结构示意图，其中图2是剖视的主视图，图1的左边是A-A部位的剖视图，图1的右边是K方向的侧视图。

图3、图4所示是一种内含3个空气弹簧的弹性车轮的结构示意图，其中图4是B-B部位剖视的主视图，图3是右侧视图。

本实用新型说明书摘要的附图是图2。

下面结合上述附图对本实用新型的实施例作具体详述。

图1、图2所示的弹性车轮主要由轮辋1、园孔4、气囊7、芯轴5、侧盘8、侧盘9、轮毂14等组成，轮辋1是由铝合金铸造而成的内有盘状轮幅的园形刚体，轮辋1左右对称，轮辋1还以它的中心轴线为中心周边均匀对称，轮辋1的轮幅上有6个相同的园孔4，这6个园孔4中的每一个都是由二个螺栓2将两个用铝合金制成的相同的园形孔壳3安装固定在轮幅的二侧所构成，园孔4是园形的通孔，园孔4以其宽度1/2处的平面为左右对称平面左右对称，园孔4的左右对称平面位于轮辋1的宽度的1/2处，园孔4还以它自己的中心线为中心周边均匀对称，这6个园孔4的中心线平行于轮辋1的中心轴线并均匀地分布在以轮辋1的中心轴线为中心的同一园周上，在每一个园孔4的左右对称平面处有一个断面形状为燕尾形的环形凹槽，每一个园孔4的环形凹槽中都固定着一个气囊7的外园周上的断面形状跟环形凹槽形状相同的凸环10，二个孔壳3将凸环10夹紧，气囊7通过它的凸环10固定在园孔4内；气囊7是用夹有帘布层的橡胶制成的充气的园环管状弹性物，气囊7以它的中心线为中心周边均匀对称并以它的宽度的1/2处的平面为左右对称平面左右对称，气囊7的凸环10位于它的左右对称平面处，气囊7的内园周上还有一个位于它的左右对称平面处的断面形状为燕尾形的凸环11；位于每一个园孔4内的气囊7的中心都有一根用钢制成的阶梯形的园的芯轴5，芯轴5的最大外径比园孔4的最小内径小，芯轴5的左端有一个外端有螺纹的左定位凸台，芯轴5的右端有一个外端有螺纹的右定位凸台，芯轴5的位于它的左定位凸台和它的右定位凸台之间的中部左右对称，在这个左右对称平面处有一个断面形状跟气囊7的凸环11形状相同的环形凹槽，气囊7的凸环11紧密地粘联在芯轴5中部的环形凹槽中，气囊7通过它的凸环11跟芯轴5刚性联接在一起而固定在芯轴5上，芯轴5以它的中心轴线为中心周边均匀对称，芯轴5的中心轴线处有一个气咀12，气咀12一端跟气囊7的内腔相通而另一端则通到芯轴5的右定位凸台上的一段光轴的轴颈处；侧盘8是钢制的园盘，它的二个侧面垂直于它的中心轴线，它比轮辋1小，它以它的中心轴线为中心周边均匀对称，侧盘8上有6个相同的园的定位孔，定位孔的直径等于芯轴5的左定位凸台的直径，这6个定位孔的中心线平行于侧盘8的中心轴线并均匀地分布在以侧盘8的中心轴线为中心的、直径等于轮幅上的6个园孔4的中心线所在园周的直径的同一园周上；侧盘9也是钢制的园盘，它的二个侧面垂直于它的中心轴线，它一般跟侧盘8一样大，它以它的中心轴线为中心周边均匀对称，侧盘9上有6个相同的园的定位孔，定位孔的直径等于芯轴5的右定位凸台的直径，这6个定位孔的中心线平行于侧盘9的中心轴线并均匀地分布在以侧盘9的中心轴线为中心的、直径等于轮幅上的6个园孔4的中心线所在园周的直径的同一园周上；轮毂14是钢制的园形物，它以它的中心轴线为中心周边均匀对称，轮毂14的左端有一个园盘，这个园盘上有6个直径等于芯轴5的右定位凸台的直径的定位孔，这6个定位孔的中心线平行于轮毂14的中心轴线并均匀地分布在以轮毂14的中心轴线为中心的、直径等于轮幅上的6个园孔4的中心线所在园周的直径的同一园周上，并且这6个定位孔中的每一个定位孔的二侧各有一个园环形凹槽，每一个园环形凹槽中都安装固定有一个橡胶密封垫13，每一个定位孔的孔壁上还有一个位于这二个橡胶密封垫13中间的与轮毂14内的气道15相通的孔；侧盘8位于轮辋1的左侧，位于轮辋1内的每一个园孔4和气囊7中心的芯轴5的左定位凸台分别插入侧盘8的定位孔中，螺母6使6根芯轴5的左定位凸台跟侧盘8刚性联接，侧盘9位于轮辋1的右侧，而轮毂14位于侧盘9的右侧，6根芯轴5的右定位凸台分别插入侧盘9和轮毂14的定位孔中，此时每根芯轴5的气咀12与轮毂14的定位孔中的气道15的孔相通，螺母6使6根芯轴5的右定位凸台跟侧盘9、轮毂14刚性联接，此时刚性联接起来的6根芯轴5、侧盘8、侧盘9、轮毂14以轮毂14的中心轴线为中心周边均匀对称，而侧盘8和侧盘9的面向轮辋1的二个内侧平面垂直于轮毂14的中心轴线并且这二个内侧平面之间的距离大于轮辋1内轮幅的宽度及园孔4的宽度，通过气道15、气咀12向每一个气囊7充入气压约为1-7kg/cm²左右的气体，弹性车轮就具有弹性了。一般在轮辋1的外园周上还安装有一层均匀的橡胶胎面。

图3、图4、所示的弹性车轮主要由轮辋1、园孔4、气囊7、芯轴5、侧盘8、侧盘9、轮毂14等组成，轮辋1是钢制的以它的中心轴线为中心周边均匀对称的、并且它还是以它的宽度1/2处的平面为左右对称平面左右对称的园柱形物体，它的轮幅在轮辋1的左右对称平面处，轮幅的宽度约等于轮辋1的宽度1/3左右，轮幅的二个侧面垂直于轮辋1的中心轴线；轮辋1内有形状相同的、由二个相同的园环状钢制的孔壳3刚性联接在轮幅上的同一个园形通孔二侧所构成的3个园孔4，每一个园孔4内安装固定二个相同的由夹有帘布层的橡胶等材料制成的园环管状的充气的气囊7∶3个螺栓2使一个孔壳3将一个气囊7的外园周上的凸出的断面形状为矩形的园的凸环10刚性联接在轮幅的左侧，而另3个螺栓2使另一个孔壳3将另一个气囊7的外园周上的凸环10刚性联接在同一园形通孔的轮幅的右侧，园孔4的内壁是内锥形的，每一个园孔4都以它自己的中心轴线为中心周边对称，而气囊7也是一个以它自己的中心线为中心的周边均匀对称的弹性体，气囊7的内园周上有一个凸出的断面形状为矩形的园的凸环11，气囊7还以它的宽度1/2处的平面为左右对称平面左右对称，气囊7的外园周上的凸环10和它的内园周上的凸环11都位于气囊7的左右对称平面处；轮辋1内的上述3个园孔4的中心线平行于轮辋1的中心轴线并均匀地分布在以轮辋1的中心轴线为中心的同一园周上，而在每一个园孔4中的二个气囊7的中心都有一根结构相同的园的芯轴5，芯轴5以它自己的中心轴线为中心周边均匀对称，芯轴5还以其长度1/2处的平面为左右对称平面左右对称，芯轴5是用钢制成的中间大二头小的阶梯轴，芯轴5的最大外径小于园孔4的最小内径，芯轴5的中部有一个凸台：二个气囊7的凸环11分别紧靠在芯轴5中部的凸台的二边，而二个相同的钢制的以同一中心轴线为中心周边均匀对称的园环形轴套17套在芯轴中部的二边并将二个气囊7的凸环11夹紧固定在芯轴5的中部的凸台的二侧，轴套17的最大外径比园孔4的最小内径小；芯轴5的二端还各有一个外端制有螺纹的定位凸台；侧盘8是比轮辋1小的并以它自己的中心轴线为中心周边均匀对称的钢制园盘，它的二个侧面垂直于它的中心轴线，侧盘8上有3个孔径跟芯轴5的定位凸台直径相同的园形定位孔，这3个定位孔的中心线平行于侧盘8的中心轴线并均匀地分布在以侧盘8的中心轴线为中心的、直径跟轮辋1内的3个园孔4的中心线所在园周直径相同的同一园周上，侧盘8位于轮辋1的左侧，而位于轮辋1内的3个园孔4的中心的3根芯轴的左端定位凸台分别插入侧盘8的3个定位孔中后再分别用3个螺母6使这3根芯轴5跟侧盘8刚性联接在一起；侧盘9是比轮辋1小的并以它自己的中心轴线为中心的周边均匀对称的钢制园盘，侧盘9的二个侧面垂直于它的中心轴线，侧盘9上也有3个孔径跟芯轴5的定位凸台直径相同的园形定位孔，这3个定位孔的中心线平行于侧盘9的中心轴线并均匀地分布在以侧盘9的中心轴线为中心的、直径跟轮辋1内的3个园孔4的中心线所在园周直径相同的同一园周上，侧盘9上还有6个连接螺孔，这6个连接螺孔的中心线平行于侧盘9的中心轴线并均匀地分布在以侧盘9的中心轴线为中心的同一园周上，侧盘9位于轮辋1的右侧，跟侧盘8刚性联接的3根芯轴5的右端定位凸台分别插入侧盘9的3个定位孔中后再分别用3个螺母6使这3根芯轴5又跟侧盘9刚性联接起来；轮毂14是以它自己的中心轴线为中心周边均匀对称的钢制园形物，轮毂14左端的园盘上有6个孔径跟侧盘9上的6个连接螺孔的外径相同的园形连接孔，这6个连接孔的中心线平行于轮毂14的中心轴线并均匀地分布在以轮毂14的中心轴线为中心的、直径等于侧盘9上的6个连接螺孔的中心所在园周的直径的同一园周上，轮毂14位于侧盘9的右侧，6个螺栓16穿过轮毂14左端园盘上的6个连接孔旋紧在侧盘9的6个连接螺孔中使轮毂14刚性联接在侧盘9的右侧；气囊7的气咀12一般制造时就固定于气囊7的外园周上的凸环10中，气咀12被安装在孔壳3的予留气咀孔中；在孔壳3与侧盘8、侧盘9相面对的面上一般还有一层用减摩材料制成的减摩层，减摩层一般固定在孔壳3的面向侧盘8或侧盘9的那个侧面上，当然减摩层也可以固定在侧盘8、侧盘9的面向孔壳3的内侧平面上，由3根芯轴5刚性联接起来的侧盘8、侧盘9的二个内侧平面之间的距离处处相等并等于每一个轮辋1内的园孔4的宽度，侧盘8和侧盘9等能相对轮辋1、园孔4作一定量的径向相对运动；使用时，我们向每一个气囊7内充入相同压力的压缩空气使气囊7具有弹性即可使这种弹性车轮具有空气弹簧的弹性。

为防止砂石、尘埃等进入弹性车轮内，我们在轮辋1跟侧盘8、侧盘9之间各安装一个具有径向伸缩能力的园环形的用橡胶等材料制成的防尘片，防尘片的外园周固定在轮辋1的内园周上，防尘片的内园周则分别固定在侧盘8或侧盘9的外园周上。

Claims (1)

1、一种弹性车轮，它主要由轮辋(1)、园孔(4)、气囊(7)、芯轴(5)、侧盘(8)、侧盘(9)、轮毂(14)组成，轮辋(1)是园柱形刚体，轮辋(1)与刚性联接于轮辋(1)内的刚性盘状轮幅以轮辋(1)的中心轴线为中心周边均匀对称，盘状的侧盘(8)和侧盘(9)分别位于轮辋(1)的两侧将轮辋(1)、轮幅夹在中间，刚性轮毂∞跟侧盘(8)和侧盘(9)刚性联接，位于轮辋(1)内的轮幅上的3个或3个以上的园孔(4)及园孔(4)内的气囊(7)、芯轴(5)共同使侧盘(8)、侧盘(9)、轮毂∞与轮辋(1)弹性相连，其特征是：在轮辋(1)内的轮幅上有均匀分布的3个或3个以上结构相同的园孔(4)，园孔(4)的中心线平行于轮辋(1)的中心轴线并均匀地分布在以轮辋(1)的中心轴线为中心的同一园周上，园孔(4)的内壁以它自己的中心线为中心周边对称，园孔(4)的中心有一根芯轴(5)，芯轴(5)以它自己的中心轴线为中心周边均匀对称，在每一个园孔(4)与位于园孔(4)的中心的芯轴(5)之间的空间中有园环管状充气的气囊(7)，气囊(7)的外园围周上的凸环(10)与它外面的园孔(4)刚性联接，气囊(7)的内园周上的凸环(11)与位于它中心的芯轴(5)刚性联接，气囊(7)是结构均匀的以它自己的中心线为中心的周边均匀对称的园环管状物，侧盘(8)、侧盘(9)是以它们各自的中心轴线为中心的周边均匀对称的刚性盘，侧盘(8)和侧盘(9)分别位于轮辋(1)的二侧将轮辋(1)内的园孔(4)、气囊(7)、芯轴(5)夹在它们中间，每一根芯轴(5)的二端分别跟侧盘(8)、侧盘(9)刚性联接为一体，轮毂(14)刚性联接在侧盘(9)的外侧，联接成一体的芯轴(5)、侧盘(8)、侧盘(9)、轮毂(14)以轮毂(14)的中心轴线为中心周边均匀对称，芯轴(5)的中心轴线平行于轮毂(14)的中心轴线并均匀地分布在以轮毂(14)的中心轴线为中心的、园周直径等于轮辋(1)内的园孔(4)的中心线所在的园周直径的同一园周上，侧盘(8)与侧盘(9)的面对轮辋(1)的内侧平面垂直于轮毂(14)的中心轴线，两内侧平面之间的距离等于或大于位于它们之间的轮幅、园孔(4)的宽度。

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