一种全地形刚性车轮

1.本发明涉及车轮技术领域，更具体的说是涉及一种全地形刚性车轮。


背景技术：

2.车辆的通过性能是决定其所具备的探测、运输、开采等任务好坏的关键因素。无论是地球沙漠、滩涂、戈壁等极端环境，还是外星球的深空复杂环境，它们的共同特点是具有松散地面的工作环境。当车辆在承载能力较差的松软或泥泞地面上行进时，车轮容易出现滑转，甚至过度下陷，导致车辆陷入无法继续移动，而随着航天技术的不断进步，月球、火星、小行星等的深空探测项目逐步开展，未来的探测任务可能带来高滑转、高沉陷的工况，现有的火星车均曾陷入过松软沙土中，无法适应多种地面的工作环境。
3.因此，提供一种高通过性的全地形刚性车轮是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种全地形刚性车轮，解决车轮在崎岖地形环境易沉陷、沉陷后脱困难的问题，实现高通过性，可应用于全地形。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种全地形刚性车轮，包括轮毂和车胎，所述车胎包括两个胎圈、多个拨壤片和两个胎面套环，两个所述胎圈分别相对称安装在所述轮毂的圆周面上；多个所述拨壤片分别固定在两个所述胎圈之间且沿周向均匀分布；两个所述胎面套环分别套合固定在两个所述胎圈的外圆周端缘上。
7.通过采取以上技术方案，本发明的有益效果：
8.在硬地面行驶时，在胎面套环作用下能够提供支撑和驱动实现通过性，在泥泞地面行驶时，拨壤片陷入松软介质中旋转并转移介质，从而获得前进动力，在石砾、攀越、大驱动需求越障时能够获得抓取力，实现越障及大摩擦阻力，保证脱困功能，车轮具有行驶方向性，可应用于全地形，实现高通过性。
9.进一步的，所述车胎的数量为多个，多个所述车胎在所述轮毂的圆周面上并排等间隔分布。
10.进一步的，多个所述拨壤片均呈v形或u形。
11.采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，获得聚壤范围。
12.进一步的，每个所述拨壤片均与车轮直径方向呈0-45
°
夹角。
13.采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，保证车轮沉陷于松软介质内的区域具有持续的拨壤能力。
14.进一步的，每个所述拨壤片外端部均低于所述胎圈外缘。
15.采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，保证拨壤片与胎圈之间形成的镂空区域不参与车轮承重，可在陷入松软地面内通过拨壤方式获得前进路径。
16.进一步的，所述一种全地形刚性车轮还包括多个胎内挡板，多个所述胎内挡板分
别安装在所述轮毂圆周面上沿周向等间隔分布，且与两个所述胎圈之间形成的内开放空间位置相对应。
17.进一步的，所述一种全地形刚性车轮还包括多组胎内挡板，多组所述胎内挡板分别安装在所述轮毂的圆周面上且并排等间隔分布；每组所述胎内挡板均包括多个胎内挡板，多个所述胎内挡板分别安装在所述轮毂圆周面上沿周向等间隔分布，且与同一所述车胎的两个所述胎圈之间形成的内开放空间位置相对应。
18.采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，对松软地面上车轮的下陷量进行控制。
19.进一步的，所述轮毂包括由内到外连接为一体的法兰、多个轮辐和多个轮辋，每个所述轮辋均包括一个或多个连接为一体的支撑臂，每个支撑臂均包括两个相对称分布且连接为一体的支撑板，每个所述支撑板的外侧面上均具有卡槽，所述胎圈卡接固定在所述卡槽内；所述胎内挡板位于两个所述支撑板之间且与其滑动连接。
20.采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，对车胎提供支撑和扭矩传递，并使得胎内挡板具备单自由度，能够沿着内外方向滑动，以调整车轮下陷量。
21.进一步的，每个所述胎内挡板均包括两个胎内半挡板，两个所述胎内半挡板对称分布，且均与其两侧的两个所述支撑板滑动连接。
22.进一步的，所述胎内半挡板的宽度小于两个所述胎圈间宽度。
23.采用上述进一步的技术方案产生的有益效果为，使得胎内挡板固定于任意位置时都能保证车轮不产生连续封闭胎面。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
25.图1附图为本发明提供的一种全地形刚性车轮的结构示意图；
26.图2附图为本发明提供的轮毂及胎内挡板的结构示意图；
27.图3附图为图2中a部分的放大结构示意图；
28.图4附图为本发明提供的一种全地形刚性车轮在松软或泥泞地面行驶状态的结构示意图；
29.图5附图为本发明提供的一种全地形刚性车轮在平整的硬地面行驶状态的结构示意图；
30.图6附图为本发明提供的一种全地形刚性车轮在石砾、攀越、大驱动需求越障状态的结构示意图。
31.图中：1-轮毂，2-车胎，3-胎内挡板，11-法兰，12-轮辐，13-轮辋，21-胎圈，22-拨壤片，23-胎面套环，131-支撑板，1311-卡槽。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.如图1-6所示，本发明实施例公开了一种全地形刚性车轮，包括轮毂1和车胎2，在本实施例中，车胎2的数量为多个，多个车胎2在轮毂1的圆周面上并排等间隔分布，每个车胎2均包括两个胎圈21、多个拨壤片22和两个胎面套环23，两个胎圈21分别相对称安装在轮毂1的圆周面上；多个拨壤片22分别固定在两个胎圈21之间且沿周向均匀分布；两个胎面套环23分别套合固定在两个胎圈21的外圆周端缘上。本发明依靠胎面套环23外缘支撑地面，具有足够的硬度及宽度，可满足在应地面上支撑刚度及扭矩驱动力，同时胎圈21和拨壤片22形成空间具备聚壤能力，能够获得将车轮前侧土壤转移的能力，而两胎圈21内侧开放，使车轮在前进过程中，所聚集松软介质在两胎圈21围成的空间内运动并通过开放内侧排出，不产生固土效应，从而改变了在松软和泥泞地面下的行驶模式，车轮沉陷后，通过拨壤片22的拨壤动作获得前进动力，将松软介质从车轮前侧转移至车轮后侧，为车轮获得前进路径，可有效提高车轮在松软地面的脱困能力，且具备硬地面行驶高承载性，实现高通过性，可应用于全地形。
34.为了进一步优化本发明的技术方案，多个拨壤片22均呈v形或u形，以获得聚壤范围。
35.为了进一步优化本发明的技术方案，每个拨壤片22均与车轮直径方向呈0-45
°
夹角，从而保证车轮沉陷于松软介质内的区域具有持续的拨壤能力。
36.为了进一步优化本发明的技术方案，每个拨壤片22外端部均低于胎圈21外缘，从而保证拨壤片22与胎圈21之间形成的镂空区域不参与车轮承重，可在陷入松软地面内通过拨壤方式获得前进路径。
37.具体的，一种全地形刚性车轮还包括多个胎内挡板3或多组胎内挡板，在本实施例中，选择设置多组胎内挡板，多组胎内挡板分别安装在轮毂1的圆周面上且并排等间隔分布；每组胎内挡板均包括多个胎内挡板3，多个胎内挡板3分别安装在轮毂1圆周面上沿周向等间隔分布，且与同一车胎2的两个胎圈21之间形成的内开放空间位置相对应，从而对松软地面上车轮的下陷量进行控制。
38.具体的，轮毂1包括由内到外连接为一体的法兰11、多个轮辐12和多个轮辋13，每个轮辋13均包括一个或多个并排连接为一体的支撑臂13，在本实施中，为多个并排连接为一体的支撑臂13，每个支撑臂13均包括两个相对称分布且连接为一体的支撑板131，每个支撑板131的外侧面上均具有卡槽1311，胎圈21卡接固定在卡槽1311内，对车胎2提供支撑和扭矩传递；胎内挡板3位于两个支撑板131之间且与其滑动连接，使得胎内挡板3具备单自由度，能够沿着内外方向滑动，以调整车轮下陷量，当然，在本实施例中，胎内挡板3与支撑板131可以通过线性导轨连接，从而实现滑动连接，且在任意位置上固定。
39.具体的，每个胎内挡板3均包括两个胎内半挡板，两个胎内半挡板对称分布，且均与其两侧的两个支撑板131滑动连接。
40.具体的，胎内半挡板的宽度小于两个胎圈21间宽度，使得胎内挡板3固定于任意位置时都能保证车轮不产生连续封闭胎面。
41.本发明的工作原理：
42.如图4所示，在松软或泥泞地面行驶时，车轮由于无轮面结构，胎面套环23支撑受力面积较小，而导致车轮沉陷，因此拨壤片22陷入松软介质中，在车轮转动时，拨壤片22外缘接触松软介质，并逐渐陷入松软介质中，推动松软介质向后运动，通过拨壤片22的拨壤动作，获得前进动力，将松软介质从车轮前侧转移至车轮后侧，为车轮获得前进路径；
43.如图5所示，在平整的硬地面上行驶时，车轮与地面不产生穿透，胎面套环23作为与地面直接接触的支撑部件提供支撑和驱动实现通过性，当然可针对不同车辆承载情况对车轮进行改进，在大载荷条件下，可通过增加胎面套环23宽度，以提高车轮承载能力；
44.如图6所示，在石砾、攀越、大驱动需求越障时，基于拨壤片22间隙，作为胎面轮刺，获得抓取力，实现越障及大摩擦阻力，保证脱困功能。
45.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
46.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种全地形刚性车轮，其特征在于，包括轮毂和车胎，所述车胎包括两个胎圈、多个拨壤片和两个胎面套环，两个所述胎圈分别相对称安装在所述轮毂的圆周面上；多个所述拨壤片分别固定在两个所述胎圈之间且沿周向均匀分布；两个所述胎面套环分别套合固定在两个所述胎圈的外圆周端缘上。2.根据权利要求1所述的一种全地形刚性车轮，其特征在于，所述车胎的数量为多个，多个所述车胎在所述轮毂的圆周面上并排等间隔分布。3.根据权利要求1或2所述的一种全地形刚性车轮，其特征在于，多个所述拨壤片均呈v形或u形。4.根据权利要求3所述的一种全地形刚性车轮，其特征在于，每个所述拨壤片均与车轮直径方向呈0-45
°
夹角。5.根据权利要求3所述的一种全地形刚性车轮，其特征在于，每个所述拨壤片外端部均低于所述胎圈外缘。6.根据权利要求1所述的一种全地形刚性车轮，其特征在于，所述一种全地形刚性车轮还包括多个胎内挡板，多个所述胎内挡板分别安装在所述轮毂圆周面上沿周向等间隔分布，且与两个所述胎圈之间形成的内开放空间位置相对应。7.根据权利要求2所述的一种全地形刚性车轮，其特征在于，所述一种全地形刚性车轮还包括多组胎内挡板，多组所述胎内挡板分别安装在所述轮毂的圆周面上且并排等间隔分布；每组所述胎内挡板均包括多个胎内挡板，多个所述胎内挡板分别安装在所述轮毂圆周面上沿周向等间隔分布，且与同一所述车胎的两个所述胎圈之间形成的内开放空间位置相对应。8.根据权利要求6或7所述的一种全地形刚性车轮，其特征在于，所述轮毂包括由内到外连接为一体的法兰、多个轮辐和多个轮辋，每个所述轮辋均包括一个或多个连接为一体的支撑臂，每个支撑臂均包括两个相对称分布且连接为一体的支撑板，每个所述支撑板的外侧面上均具有卡槽，所述胎圈卡接固定在所述卡槽内；所述胎内挡板位于两个所述支撑板之间且与其滑动连接。9.根据权利要求8所述的一种全地形刚性车轮，其特征在于，每个所述胎内挡板均包括两个胎内半挡板，两个所述胎内半挡板对称分布，且均与其两侧的两个所述支撑板滑动连接。10.根据权利要求9所述的一种全地形刚性车轮，其特征在于，所述胎内半挡板的宽度小于两个所述胎圈间宽度。

技术总结
本发明公开了一种全地形刚性车轮，包括轮毂和车胎，车胎包括两个胎圈、多个拨壤片和两个胎面套环，两个胎圈分别相对称安装在轮毂的圆周面上；多个拨壤片分别固定在两个胎圈之间且沿周向均匀分布；两个胎面套环分别套合固定在两个胎圈的外圆周端缘上。本发明在硬地面行驶时，在胎面套环作用下能够提供支撑和驱动实现通过性，在泥泞地面行驶时，拨壤片陷入松软介质中旋转并转移介质，从而获得前进动力，在石砾、攀越、大驱动需求越障时能够获得抓取力，实现越障及大摩擦阻力，保证脱困功能，本发明结构简单，对复杂地形适应性强，可用于航天、军事、农业及救援等特种工况下的移动系统的全地形自适应性需求。形自适应性需求。形自适应性需求。


技术研发人员：金敬福 董新桔 贾志成 刘泽宇 贺连彬 齐迎春 于庆宇 邹猛
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/9/14