[發明專利]粗糙地面自適應車輪

無效

• 申請號: 200810032381.6
• 申請日: 2008-01-08
• 公開（公告）號: CN101214773A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 王一治;常德功
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B60B9/28
• 分類號: B60B9/28
• 代理公司: 上海上大專利事務所
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及了一種粗糙地面自適應車輪。

背景技術

一般的實心車輪或充氣車輪在平地上行走具有效率高，穩定性好的優點，但在粗糙地面上行走時，由于車輪輪胎是整體連續的實體，行走軌跡也是連續的，因而行走在粗糙地面上必須碾過所有不平之處，車體與地面的不平度相互耦合，因此車體的上下波動較大，降低了行進的車速，也降低了行走效率。目前解決這個問題的方法是采用彈性懸掛的被動適應懸掛方式。被動適應懸掛方式只是被動隔離了粗糙地面對車體造成的直接振動，但不能消除粗糙地面對車輪的影響，車輪仍然存在上下波動，行走效率仍然不高。另外由于不平地面凹凸點的存在，使得車輪與地面的接觸變為局部不平穩接觸，甚至出現車輪與地面打滑現象，這也是影響行走效率的一個因素。

解決粗糙地面對車輪的耦合作用，根本的方法是應該讓車輪與地面的不平度自動適應，從而使車輪與粗糙地面解耦。這是一種主動的隔離方法，主動的隔離方法必須從車輪結構和車輪與地面的接觸原理上解決問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種粗糙地面自適應車輪，該車輪在粗糙地面上行走具有自適應性能，提高了車輪行走效率。

為達到車輪與粗糙地面的自適應目的，本發明的原理是：將連續的整體輪胎用若干獨立的沿車輪圓周均布的徑向柱狀彈性體代替，使得車輪輪胎不再是一個完整的圓柱面，而是一系列各自獨立的柱狀彈性體。因而將車輪與地面的面接觸改變為一簇點接觸。這種離散的點狀接觸使得車輪與不平地面部分解耦，消除了車體對不平地面的部分響應，因而提高了驅動效率。將車輪與地面的面接觸改為一系列點接觸，也使得車輪與粗糙地面的接觸區形狀自適應吻合，從而增大了車輪與地面的實際接觸面積，不易使車輪在不平地面上打滑，改善了驅動效果。總之用系列具有彈性的相互獨立的徑向彈性體代替了整個車輪的輪胎，一方面使車輪避開部分地面的粗糙點，另一方面使得車輪與地面的面接觸分散為一簇各自獨立的圓柱體單元承擔，車輪與地面的不平度部分解耦，是一種主動適應粗糙地面的方法，從根本上消除了地面不平度對車體的部分影響，車輪的綜合驅動效果得到改善。

據上述的原理，本發明采用如下技術方案：一種粗糙地面自適應車輪，其基本特征在于：有效數量的彈性棒呈放射狀均布在輪轂上，并用螺紋與輪轂緊固連接。彈性棒外端的球頭以有效密度集合構成了車輪的輪胎。

上述的彈性棒是一個組合件，彈性棒由1件帶球頭的滑筒，1件壓力彈簧，2件限位銷，1件連接座組成；帶有球頭的滑筒及壓力彈簧裝入連接座的內孔中并能在軸向滑動，2個限位銷與帶球頭的滑筒用螺紋連接，而限位銷處在連接座的軸向滑槽中且與該滑槽滑動匹配。限位銷的作用是限制帶球頭的滑筒在連接座內孔中的滑移范圍，并使得壓力彈簧有一定的預壓縮量。裝配好的彈性棒具有的功能是：當滑筒球頭上受到一定壓力時，滑筒可在連接座孔中收縮滑動，直至彈簧力與外力達到平衡狀態；當撤掉外力時，滑筒在彈簧作用下自動恢復到最大行程位置。因連接座的下端加工有連接螺紋，整個彈性棒可方便的固定連接于輪轂孔中。

前述的輪轂作用類似于普通車輪輪轂，主要用于將車輪連接在驅動軸上，輪轂的輪圈用于安裝輪胎或輪緣。特別之處是本發明的輪轂的輪圈上不是安裝輪胎，而是安裝若干徑向彈性棒替代輪胎。輪圈上開有多列沿周向均布的徑向孔，用于連接彈性棒。將裝配好的彈性棒通過連接螺紋固定在輪轂的輪圈上，就構成了一款粗糙地面自適應車輪。

裝配好的車輪連接在車輛的驅動軸上，車輪與地面接觸的工作面就是一簇離散的具有徑向彈性的點。從而實現上述的技術方案，適應粗糙地面行駛。

本發明與現有的技術相比較，具有顯而易見的突出實質性特點和顯著優點：

(1)車輪的輪緣是由多列相互獨立的具有徑向彈性的彈性棒組成，將車輪對地面的常規面接觸改變為一簇獨立的點接觸，因此本發明對不平地面具有自適應性。

(2)處于工作區的車輪與粗糙地面形狀基本吻合，實際接觸可靠性較常規輪胎要大，車輪在不平地面上更不易打滑，驅動效果更好。

(3)車輪與地面的接觸為離散點狀接觸，具有彈性的點狀接觸使得車輪避開部分不平點，并使車輪對地面的不平度部分解耦，從根本上消除了部分粗糙地形引起的車體上下波動。提高了車輛在粗糙地面上的驅動效率。

(4)本發明利用了彈簧對壓力的自適應的特性，結構簡單，容易實現，且不需要附加額外的動力裝置和其它控制措施。它是一種自適應的解耦方式。