專利名稱：一種可以調(diào)整輪體在斜面上橫向運行的車輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬的是地面機器的行走機構(gòu)，涉及行走機構(gòu)的輪子。
現(xiàn)行的車輪，一般都只能在地形平坦的地方運行。這是因為輪子對地形作相應(yīng)調(diào)整的能力非常微小，有的輪子甚至對地形沒有絲毫相應(yīng)的調(diào)整能力。在坑洼地帶，壞路面上運行時即使是可調(diào)壓輪胎調(diào)壓提高車輛的地面通過能力。車身仍然免不了嚴重的顛簸，在傾斜坡面上橫向運行(注本說明書中所說的橫向運行指不是上坡也不是下坡，輪側(cè)垂直水平面的相對坡面而言的不是相對車身而言的橫向運行)時，車身就會隨坡面往坡下方傾斜，當斜面斜度大到一定程度時，車輛就無法通過。要能通過就需要駕駛員有很高的技術(shù)水平，或者要憑借很大的離心力方能通過。終其原因就是車輪不具備對各種地形作出相應(yīng)調(diào)整的能力，使得在坑洼地或斜坡上運行時輪面接地部對地接觸不良，軸重在輪子的接地部上的位置偏移。
本發(fā)明要使輪子具有對各種地形作出相應(yīng)調(diào)整的能力，讓輪面對地形各種形狀能更好地吻合，緩沖地面突起對輪子的沖擊，減輕車身的震動。在斜坡上，令車輪能對各種斜度適時地自動地作出相應(yīng)的調(diào)整，在可克服角度內(nèi)橫向運行時，保證軸重落在輪子接地部中心位置上，不隨坡度的傾斜過度偏移，輪子基本上垂直水平面不隨坡度過度傾斜，車輛能平穩(wěn)地橫向直線運行。不需要很高的駕駛技術(shù)，也不需要憑借很大的離心力。
本發(fā)明的理論依據(jù)是帕斯卡定律，充分利用流體體積形狀的可變性，以倒容通器的方式實現(xiàn)。其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)是設(shè)于輪中的調(diào)整機構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)如下所述調(diào)整機構(gòu)主體為一個輪形的圓柱體，類似于車輪那樣的形狀。在該圓柱體內(nèi)設(shè)置自軸心附近沿徑向四周呈輻射狀排列的直通圓柱面的筒形腔室。在軸向上，設(shè)兩層或兩層以上的筒形腔室，并兩兩相臨的筒形腔室盡量交錯開不互相重疊。另在軸心附近，即筒形腔室的里端頭設(shè)有容通腔，使軸向上相臨的筒形腔室都連通。該圓柱體稱之為腔室體。在腔室體的筒形腔室內(nèi)安置適合的活塞桿件，桿件的一頭在腔室體之內(nèi)一頭置于腔室體之外，可以伸出或縮回，設(shè)有結(jié)構(gòu)使桿件伸出不會脫出筒形腔室，并伸出到極盡時仍有足夠的余量留在筒形腔室內(nèi)。筒形腔室內(nèi)端頭與桿件之間設(shè)有密封裝置，使腔室體的內(nèi)壁和密封裝置之間或桿件、腔室體內(nèi)壁、密封裝置之間構(gòu)成由容通腔、部分筒形腔室一起組成的密閉的流體腔室。腔室體積的大小滿足如下要求體積最大時所有的桿件都處于極盡伸出狀態(tài)，此時腔室體上所有桿件的外端頭，基本上同處在一個圓柱面上；當腔室體積為最小時，有部分桿件回縮并且其外端頭基本上同處在一個與腔室體圓柱面相切的平面上，其余不在此平面上的桿件都處在完全伸出狀態(tài)。腔室中充滿了流體。腔室體積大小的改變可以通過泄放其中的流體或充入流體來實現(xiàn)。腔室體積不是最大，并處于一定量且充滿流體時，整個圓柱體即成為一個或幾個(當設(shè)幾個容通腔時)有多個輸出端的連通器，桿件處于連動狀態(tài)，即有桿件縮回則必有桿件被伸出。此時調(diào)整機構(gòu)處于可調(diào)狀態(tài)。當腔室體積的大小正好為最大最小之和的二分之一時，調(diào)整機構(gòu)處于最佳可調(diào)狀態(tài)。當腔室體積為最大時調(diào)整機構(gòu)的所有桿件處完全伸出狀態(tài)，此時為不可調(diào)狀態(tài)。其實所述的調(diào)整機構(gòu)相當于一個“輪輞”，不過這種“輪輞”的圓柱面能夠適時適宜地往輪軸方向收縮。將裝設(shè)有如上所述調(diào)整機構(gòu)的輪子直接稱為可調(diào)輪。
調(diào)整機構(gòu)在可調(diào)輪上的設(shè)置如下述一般將調(diào)整機構(gòu)的腔室體當作現(xiàn)行車輪的輪輞與輪軸配裝，使腔室中的流體及桿件成為輪軸與地面之間作用力的中介調(diào)整件，而腔室體則成為向輪軸傳力或輪軸向地面?zhèn)髁Φ闹苯觽髁?。充分利用腔室中流體的彈性，腔室體積形狀的可變性，及密閉腔室中流體壓力的傳遞特性，腔室體積形狀的變化與桿件外端頭形成的面的改變具有互動性。腔室中的流體對外界通過桿件傳來的力具有緩沖能力，桿件能夠根據(jù)需要自動地適時地無級地調(diào)整外端頭形成的面，并均勻地受力或傳力。可將調(diào)整機構(gòu)桿件外端頭形成的面作為中間調(diào)整面調(diào)整輪子的接地面，也可將桿件外端頭直接接地受外力作用。
裝用可調(diào)輪的車輛在平地運行時，使調(diào)整機構(gòu)的腔室體積為最大并壓力足夠，即處不可調(diào)狀態(tài)。此時可調(diào)輪如同一般的車輪一樣，可以在地勢平坦的地方快速行駛。在斜坡上橫向直線行駛時，令可調(diào)輪處于可調(diào)狀態(tài)，使之具有合適的調(diào)整能力--即是調(diào)使腔室的體積適當?shù)販p少并定下不變，調(diào)整機構(gòu)就成為有多個輸出端的容通器，由于腔室體積不變，形狀可變帶動桿件的伸縮，有桿件被壓縮則必有桿件伸出。這樣，憑借車身的初始扶正調(diào)整，可調(diào)輪接地部坡上一側(cè)的桿件被壓縮回，則坡下一側(cè)的桿件伸出，此時輪子對地的接觸面形狀是近似三角形或近似梯形，三角形或梯形的長邊處于坡上一側(cè)，可調(diào)輪的接地面是緊貼坡面的一個面，相對于水平面來說是一個斜面，軸重落在輪子的縱向中心線上，而且輪子垂直于水平面。在前進過程中，總是坡上一側(cè)接地部前沿的桿件先觸地受力并自動縮回，同時接地部坡上側(cè)后邊的桿件一離地即自動地被擠伸出。輪子在前進過程中接地部可保持斜面接地和接地形狀為近似三角形或梯形，保持輪側(cè)、車身垂直水平面。這樣，車輛就可在斜坡上橫向平穩(wěn)地運行，或斜上坡，斜下坡。又由于不接地部的桿件總是保持完全伸出狀態(tài)，在可克服角度范圍內(nèi)，坡面斜度變化時，接地部的桿件可自動地調(diào)整縮回量形成與坡度相應(yīng)的斜面，車輛仍可以繼續(xù)平穩(wěn)地前進。車輛欲垂直或近似于垂直上、下坡時，也可將可調(diào)輪調(diào)處于可調(diào)狀態(tài)，增大對地作用面積，使輪子不易下滑，盡量避免軸重落在接地面積之外。
在坑洼崎嶇地帶運行時，令可調(diào)輪處于可調(diào)狀態(tài)，同前斜面運行情況所述，調(diào)整機構(gòu)成為一個容通器，接觸地面凸起的桿件縮回，同時對著地面凹陷部位的桿件自動伸出。這樣，依靠軸重和密閉腔室中流體壓力的傳遞特性，及桿件外端頭的面的可調(diào)能力，可調(diào)輪在運行中接地部桿件能夠不停地自動地作出相應(yīng)的伸出或縮回調(diào)整，使輪面對地面盡量地吻合，增大受力面積，及緩解地面突起對輪子的沖擊，讓車輛更平穩(wěn)地在坑洼地帶運行。
可調(diào)輪與一般輪相比，除具有普通車輪的平面運行能力外，還有顯著的斜面克服能力。輪子在前進過程中，對左右方向上的斜面有一般車輪不具有的克服能力，也就是斜面橫向通過能力，可克服0°～45°的斜面，甚至更高。另外可調(diào)輪對坑洼崎嶇地帶有較強的通過能力，可大大地減輕車輛的震動和顛跛?？烧{(diào)輪有廣泛的實用性，兩輪的行走機器，比如摩托車，裝用可調(diào)輪后活動范圍可大大地擴寬。左右方向上有兩輪或以上的行走機器，配合以高斜面克服能力的懸架裝用可調(diào)輪，可以克服一定的斜度在斜坡上橫向運行，既使不配以高斜面克服能力的懸架裝用可調(diào)輪，在減震抗顛跛上仍有明顯的改善效果?？烧{(diào)輪在交通、農(nóng)業(yè)、國防上有積極的意義。
可調(diào)輪的具體實施結(jié)構(gòu)上有許多種方式，筒形腔室及其內(nèi)桿件的橫斷面形狀可以是圓形或方形、橢圓形等，容通腔可以僅設(shè)一個或多個。但不管怎樣都少不了桿件、腔室體、桿件和腔室體間構(gòu)成的腔室、腔室中的流體四個部分?，F(xiàn)舉本發(fā)明一實施例，該實施例為摩托車車輪，內(nèi)設(shè)置調(diào)整機構(gòu)的輪輞(注可調(diào)輪的輪輞、輪寬等所指的意義與一般車輪所指的略有不同)寬為7cm--指調(diào)整機構(gòu)桿件完全伸出時所能控制的寬度，相當于現(xiàn)行車輪輪輞的寬度。直徑為76cm--指桿件完全伸出時外端頭所在的圓的直徑，相當于現(xiàn)行車輪輪輞的直徑。設(shè)計克服角度為45°，指橫向上所能克服的角度。軸向上共設(shè)5層桿件，桿件及其筒形腔室橫斷面為長方形。僅設(shè)一個容通腔。實施例有如下附圖圖1，設(shè)有調(diào)整機構(gòu)的輪輞正視形狀示意2，設(shè)有調(diào)整機構(gòu)的輪輞左視形狀示意3，次層桿件安裝情況剖視圖(即圖2的A-A向剖視圖)圖4，外層桿件安裝情況剖視圖(即圖2的B-B向剖視圖)圖5，外層桿件形狀示意6，腔室體形裝正視示意圖及其橫向剖視7，腔室體形狀俯視8，腔室體內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖(即圖7的F-F向剖視圖)圖9，調(diào)整機構(gòu)克服斜面時內(nèi)部調(diào)整情況示意10，調(diào)整機構(gòu)平地運行時內(nèi)部情況示意11，橡膠密封圈密封示意12，套式密封示意13，與內(nèi)外胎結(jié)合平面運行情況示意14，與內(nèi)外胎結(jié)合斜面運行時調(diào)整情況示意圖


腔室體(1)共設(shè)5層筒形腔室，兩層外層筒形腔室(9)，兩層次層筒形腔室(10)，一層中間層筒形腔室(11)，分別安置以外層桿件(2,3)，次層桿件(4)，中層桿件(6)，腔室體直接與輪軸(5)傳力受力。設(shè)有一個環(huán)圓形的容通腔(7)連通所有的筒形腔室。圖1圖2均為有調(diào)整機構(gòu)的輪輞形狀示意圖，圖3圖4分別為圖2的A-A向、B-B向剖視圖。如圖5所示為使外層桿件外端頭不會直接硬性接地及使內(nèi)胎(20)不會被擠得上、下兩面相貼，外層桿件外端頭帶有固接的向外側(cè)延伸的擋片，外層桿件分為兩種桿件，外層桿件A(2)和外層桿件B(3)，外層桿件B的擋片在外層桿件A擋片之內(nèi)之上，并在兩側(cè)被外層桿件A的擋片稍微覆蓋，圖5之圖(b)所示為兩種外層桿件的正視圖及覆蓋情況，圖5之圖(a)為兩種外層桿件的左視圖，圖5之圖(c)為兩種外層桿件的剖視圖。為使桿件不會脫出筒形，或陷入筒形腔室，桿件桿身鑿有卡槽(8)，相應(yīng)地筒形腔室內(nèi)設(shè)有卡鍵，為使圖面整潔及因此不為關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，其它附圖不繪出卡槽卡鍵。圖6圖7圖8均為腔室體的結(jié)構(gòu)圖。圖7中，圖(a)為腔室體正視形狀示意圖，圖(b)為圖(a)的E-E向剖視圖，圖8為圖7之圖(b)的F-F向剖視圖。容通腔和部分筒形腔室形成密閉流體腔室，其內(nèi)充滿流體(12)，圖9圖10為調(diào)整機構(gòu)運行時利用密閉流體腔室內(nèi)流體的傳力特性調(diào)整桿件的情況示意圖。桿件與筒形腔室間設(shè)有密封裝置，可以采用橡膠密封圈密封，如圖11所示，筒形腔室內(nèi)端頭設(shè)有密封圈(14)密封了桿件與筒形腔室的間隙，使桿件、密封圈、腔室體內(nèi)壁間構(gòu)成了密閉的流體腔室，也可以采用如圖12所示的套式密封，筒形腔室內(nèi)端頭的密封套(15)套住桿件的內(nèi)端，為使密封套不會移動，密封套與桿件內(nèi)端及筒形腔室內(nèi)端頭(16)都作了固接，這樣，密封套、腔室體內(nèi)壁間構(gòu)成了密閉的流體腔室。圖13、圖14所示為與外、內(nèi)胎結(jié)合及桿件的調(diào)整情況示意圖，桿件間有環(huán)繞整個“輪輞”的連接帶(17)連接，連接帶是柔韌的，并被緊固于它兩側(cè)的桿件的外端頭，相臨桿件伸出差為最大時它將在左右方向上被拉直，如圖14的連接帶所示，相臨桿件伸出差不為最大時它在左右、前后方向上被拱進桿件間隙之中，如圖13的連接帶所示。它的作用是限制相臨桿件的伸出差，并對內(nèi)胎(20)進行初級防漏。設(shè)有專用于防內(nèi)胎塞入兩層桿件間間隙的隔離帶(18)，隔離帶環(huán)繞整個“輪輞”，并有足夠厚的厚度、硬度無法折疊起來塞進桿件間隙中，足夠軟可以在平地運時拱彎，克服斜面時在左右方向上伸展。外胎(19)的胎圈部被一截一截地硬性接在外層桿件B的擋片上，并與隔離帶相緊固連接，正對外層桿件A的擋片的部位，外胎僅與隔離帶固接，與外層桿件A擋片松活連接，以在桿件收縮時給外胎有松出余地。圖13中外胎的a段在正對外層桿件B擋片的位置上用三角膠塊向胎側(cè)--即b段由硬向軟過渡，以在克服斜面時外層桿件的擋片不會硬性觸地并撐出內(nèi)胎的空間。外胎正對外層桿件A擋片的位置及胎側(cè)，還有胎面--即c段都是柔韌的。
現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進行描述前段

中已說明了裝設(shè)有調(diào)整機構(gòu)的輪輞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，及其與外、胎內(nèi)胎相結(jié)合的情況，本實施例把桿件外端頭形成的面作為中間調(diào)整面調(diào)整輪子的接地面--即外胎胎面。地面與桿件之間由內(nèi)胎中的流體隔離，保持內(nèi)胎的氣壓足夠，利用內(nèi)胎對桿件外端頭形成的面的抱緊，使地面與桿件之間的作用力均勻地傳遞到每一根桿件上，以減少桿件的橫向受力。本實施例平地運行時，將調(diào)整機構(gòu)處不可調(diào)狀態(tài)，腔室內(nèi)流體壓力足夠，所有桿件處完全伸出狀態(tài)，如附圖之圖10所示，此時，可調(diào)輪如同一般的車輪，其輪輞如同一般車輪的輪輞，其與外、內(nèi)胎的結(jié)合情況如圖13所示。隔離帶足夠的硬度、厚度，使內(nèi)胎不會“擠”進兩層桿件之間的間隙，周向上桿件有足夠的密度，相臨桿件間距約為3cm左右，隔離帶也不會被擠入。憑隔離帶的隔離及桿件的撐出，內(nèi)胎能很好的工作，可調(diào)輪如同一般車輪，能在平地上快速地運行?？朔泵鏅M向運行時，如圖9及圖14所示，將可調(diào)輪調(diào)處于可調(diào)狀態(tài)，車身初始扶正時，軸重的作用使坡上側(cè)的桿件被壓縮回，坡下側(cè)的桿件挺伸出，此時接地部的桿件形成一個與地面相應(yīng)的斜面，如圖9所示，因為外層桿件與外胎、隔離帶的固接，也就同時牽動外、內(nèi)胎形成與地面相應(yīng)的斜面，此時，連接帶、隔離帶、桿件的調(diào)整如圖14所示。此時可調(diào)輪的接地面是近似三角形或梯形的面，并三角形或梯形的長邊處于坡上一側(cè)，未接地的桿件都處于完全伸出狀態(tài)，總是坡上側(cè)前沿的桿件次遞接地縮回，同時坡上側(cè)后沿的桿件次遞離地并被擠出，輪子在前進過程中可以保持斜面接地并保持輪身基本垂直，水平面車輪軸重落在接地部中心線上。前進中，由于有外胎三角膠的撐出及內(nèi)胎壓力的外撐，桿件的外端頭不會直接硬性觸地，總有內(nèi)胎的墊起與地面隔離。
斜面運行時，出現(xiàn)周向上桿件伸出的弧邊，比桿件縮回時的弦邊長的情況，外胎在縮回調(diào)整時出現(xiàn)少量余出，余出量在正對外層桿件B的擋片的位置上得到緩解，因為正對外層桿件B的部位外胎是僅與隔離帶連接，而與外層桿件B的擋片松活連接。在軸向上將外胎設(shè)計得比輪輞上桿件的控制面寬，克服斜面時，桿件拉動外胎胎面時，軸向上的胎面足夠伸展接地，不出現(xiàn)扯平胎面情況。
在坑洼地運行時，將可調(diào)輪調(diào)處可調(diào)狀態(tài)，正對地面凸起的桿件被壓縮回，正對地面凹陷部位的桿件挺伸出，可調(diào)輪如同現(xiàn)行可調(diào)壓輪胎調(diào)壓運行一樣，能在坑洼地更平穩(wěn)地運行。
綜上所述，本實施例得以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1．一種車輪的調(diào)整機構(gòu)，其特征是主要由腔室體、桿件、腔室體與桿件間構(gòu)成的密閉流體腔室、腔室中的流體四部分組成，腔室體有兩圈以上的活塞桿孔，孔內(nèi)安置有活塞桿件，桿件一頭在腔室體內(nèi)一頭在腔室體外，桿件與腔室體間構(gòu)成為存在于腔室體內(nèi)的密閉流體腔室，流體腔室體積的大小和形狀可隨桿件的伸縮而改變，腔室體內(nèi)充滿了流體。
2．一種車輛車輪，其特征在于設(shè)置有如權(quán)利要求1所述的調(diào)整機構(gòu)。
3．一種車輛，其特征在于其裝設(shè)有如權(quán)利要求2所述的車輪。
全文摘要
一種可以調(diào)整輪體在斜面上橫向運行的車輪是關(guān)于車輪的改進,改進后的車輪可以在斜面上平穩(wěn)地橫向運行。其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)為:在輪體內(nèi)沿徑向設(shè)置直通輪面的筒形腔室,并于其內(nèi)安置可伸縮的桿件。設(shè)容通腔連通軸向上的筒形腔室,使容通腔和筒形腔室一起成為密閉的腔室,其內(nèi)充滿流體,憑借密閉流體腔室的傳力特性及腔室體積形狀的可變,斜面上運行時輪面上的桿件可自動地適當?shù)乜s回形成與地面相應(yīng)的斜面,輪子便可平穩(wěn)前進。
文檔編號B60B19/06GK1301637SQ9912724
公開日2001年7月4日 申請日期1999年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月29日
發(fā)明者黃志安 申請人:黃志安