一種可變直徑車輪輪轂的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種車輪輪轂，具體地說，是一種可用于汽車、摩托車以及獨輪車，適 應多種路況的可變直徑輪轂。
【背景技術】
[0002] 汽車在人們生活中扮演著越來越重要的角色，隨著生活水平的提高，人們對于汽 車功能有了更高的要求。一般來說，普通轎車、跑車的車輪直徑較小，可以降低車輛重心、增 大車輪扭矩，但是對于路況較差的地段，小直徑車輪的車輛通過性較差。相反，越野汽車、 SUV車型的車輪較大，可以有效滿足車輛在惡劣路況下的通過性能，但是這類車型在城市公 路路面行駛時的操縱穩定性、加速性能不如小直徑車輪的車輛。
[0003] 在目前的可變直徑車輪相關專利中，都需要一個直接的驅動力來改變直徑，而在 直徑變大時，將車身抬高所需的驅動力較大，增加了能耗;并且已有的可變徑車輪發明大多 只能在靜止狀態下實現變徑，不能在行駛過程中實時變徑;其次，目前可變直徑車輪大多為 面向特種勘探車輛設計，不能夠滿足高速運動時的行駛平順性，因此不能應用于普通乘用 車、摩托車、獨輪車。
【發明內容】
[0004] 為解決上述技術問題，本發明提供一種可變直徑車輪輪轂，使得車輪輪轂能夠在 運轉過程中實現一定范圍內的無級變徑，以適應不同的路面情況。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：
[0006] -種可變直徑車輪輪轂，其特征在于:包括中心控制艙以及多個相同的伸縮式輪 轂塊；中心控制艙包括相互連接的蓄電池和電控單元；中心控制艙一端與車橋連接，在車橋 與中心控制艙之間設置制動盤，制動盤外緣上連接制動片，車橋上套置車輪轉角轉速傳感 器；
[0007] 各伸縮式輪轂塊由鋸齒形拼接式輪輞、和與鋸齒形拼接式輪輞連接并用于控制鋸 齒形拼接式輪輞徑向移動的伸縮式輪輻總成構成；
[0008] 相鄰兩輪輞塊之間采用鋸齒形拼接的方式周向順次首尾拼接形成周向輪轂環面， 各輪轂塊均與各自伸縮式輪輻總成連接而形成可徑向移動的伸縮式輪轂；
[0009] 伸縮式輪輻總成由變阻尼式伸縮執行機構外壁套置一個伸長助力彈簧組成;變阻 尼式伸縮執行機構主體為一個帶有雙活塞的缸筒，缸筒的筒壁內由內至外依次設置浮動活 塞和連接有活塞桿的工作活塞，浮動活塞與筒壁的端壁之間充有高壓氮氣，浮動活塞和筒 壁的另一端壁之間充填磁流變液材料，工作活塞設置在磁流變液材料所在空間內；活塞桿 從工作活塞的中心伸出并穿過筒壁的另一端壁而自由伸縮;工作活塞內沿縱向在活塞桿外 圍埋設一圈電磁線圈，在電磁線圈外側間隔設定距離處，工作活塞內沿縱向在活塞桿外圍 設置一圈節流孔;活塞桿中心沿縱向設置導線通道，導線通道內設置導線，導線一端與電磁 線圈連通，另一端與蓄電池連通。
[0010]上述技術方案中，在相鄰兩輪輞塊的徑向內側設置一個輪輞滑片限位機構，包括 設置在一個輪輞塊上的與輪輞塊弧度一致或接近的鋼片以及固定在相鄰輪輞塊上的限位 套，鋼片能夠插入限位套中將輪輞塊沿車輪徑向的轉動自由度進行固定。
[0011]上述技術方案中，各伸長助力彈簧的徑向內端固定一個內彈簧座，外端固定一個 外彈簧座;各內彈簧座固定在中心控制艙上，各外彈簧座固定在各輪輞塊的徑向內壁上。
[0012] 上述技術方案中，在活塞桿外部還設置一個防塵罩，防塵罩從變阻尼式伸縮執行 機構主體筒壁外部將缸筒的一端封閉并固定在筒壁上，防塵罩的頂部端面中心設置一個縱 向通孔;導線另一端穿過防塵罩的縱向通孔與蓄電池連通。
[0013] 上述技術方案中，中心控制艙呈圓形，蓄電池設置在中心控制艙的中心。
[0014] 上述技術方案中，車橋中心的半軸通過車橋殼體內的軸承支承并與中心控制艙連 接;與制動盤鄰近處的半軸上套置車輪轉角轉速傳感器。
[0015] 上述技術方案中，在筒壁的另一端壁中心設置導向座，活塞桿由導向座中心通孔 伸出。
[0016] 上述技術方案中，車輪直徑改變工作步驟如下：（1)電控單元產生和控制電流信 號；（2)電磁線圈中的電流產生磁場實現對磁流變液材料粘稠狀態的改變；（3)磁流變液材 料通過粘稠狀態的變化，實現各輪輞塊內伸縮式輪輻總成內阻尼力的變換；（4)通過改變阻 尼力和車輪旋轉過程中所受離心力，車輪模塊和車身重力的差值正負，再結合伸長助力彈 簧的彈力，實現車輪直徑改變。
[0017] 由此，本發明的輪轂包括1個中心控制艙與8個相同的車輪模塊。在中設置有電子 控制單元、蓄電池。每個車輪模塊又包括鋸齒形拼接式輪輞、兩個部分。另外在車軸上安裝 車輪轉角傳感器、車輪轉速傳感器，負責向電控單元傳遞車輪轉角與轉速信號。相對于現有 技術來說具體有以下特點：
[0018] 1、鋸齒形拼接式輪輞:車輪的輪輞被分割為8塊或更多塊，相鄰兩塊之間采用鋸齒 形拼接的方式，此外，為了克服車輪側向力對輪輞產生輪輻軸線方向的扭轉力，在相鄰兩塊 輪輞的內側設置一個滑片裝置，限制兩塊輪輞在輪輻軸線方向的轉動自由度。
[0019] 2、伸縮式輪輻總成:該部分以磁流變液作為核心材料，由電磁線圈、變阻尼式伸縮 執行機構、伸長助力彈簧組成。
[0020] 3、變阻尼式伸縮執行機構：當電磁線圈中通有電流時，會在工作活塞上的節流孔 處產生磁場，通過控制電流的大小來控制磁場的大小，基于磁流變特性，進而控制磁流變液 的粘稠度，使得該伸縮裝置拉伸和壓縮時受到的阻尼力不同。
[0021] 4、通過電控單元產生和控制電流信號使線圈中的電流產生磁場實現對磁流變液 粘稠狀態的改變，之后，磁流變液通過粘稠狀態的變化，實現分塊式輪胎輪輞總成內阻尼力 的變換，再通過改變阻尼力和車輪旋轉過程中所受離心力，車輪模塊和車身重力的差值正 負，結合伸長助力彈簧的彈力，實現車輪直徑改變，由于車輪是高速旋轉件，故旋轉一周直 徑變化要求不高，通過車輪多次旋轉累積，實現變徑尺寸要求
[0022] 本發明的有益效果是:本發明充分利用車輪運轉時產生的離心力實現變徑，無需 增加額外的驅動裝置，僅需要很小的電流來實現磁流變液的狀態控制，能耗更小，響應更 快。兼顧了行駛平順性和越障能力，可以配合非充氣式輪胎，應用于普通乘用車輛。當汽車 在城市，高速公路行駛的時候，可以采用小直徑的車輪，以獲得較好的操縱穩定性、平順性 以及動力性、經濟性。當汽車在越野工況下行駛在復雜凹凸路面上的時候，可以增大車輪的 直徑，以提高汽車的通過性，使其具有良好的越障能力。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明立體結構圖；
[0024]圖2為本發明的正視結構圖；
[0025] 圖3為本發明的內部結構示意圖；
[0026] 圖4為本發明的變阻尼式伸縮執行機構4的內部結構示意圖（剖視圖）；
[0027] 圖5為本發明在大小徑狀態下的輪輞圓度示意圖；
[0028] 圖6為大直徑狀態下相鄰輪輞接合處的示意圖（圖5的局部放大框31局部放大圖）；
[0029] 圖7為本發明輪輞變徑工作過程配圖；
[0030] 圖8為滑片限位機構7的俯視圖；
[0031]圖9為滑片限位機構7的側視圖。
[0032] 附圖1-9中附圖標記對應如下：
[0033] 1、輪輞;2、制動盤;3、外彈簧座;4、變阻尼式伸縮執行機構;5、內彈簧座;6、伸長助 力彈簧;7、輪輞滑片限位機構；8、中心控制艙;9、蓄電池；10、伸縮式輪輻總成；11、電控單 元；12、制動片；13、車輪轉角轉速傳感器；14、車橋殼體；15、半軸；16、軸承；17、防塵罩；18、 導向座；19、活塞桿;20、導線通道;21、線圈端蓋;22、節流孔;23、工作活塞；24、電磁線圈； 25、筒壁;26、磁流變液材料;27、浮動活塞;28、高壓氮氣;29、鋼片;30、限位套;31、局部放大 框;32、正圓輪廓。
【具體實施方式】
[0034] 本發明的可變直徑車輪輪轂如圖1-9所示，屬于鋸齒形拼接式車輪輪輞，如圖1-3， 車輪輪輞1沿周向被分割為8個伸縮式輪輻塊，相鄰兩輪輞塊之間采用鋸齒形拼接的方式沿 周向順次首尾拼接形成周向輪轂面。各輪轂塊沿輪輻徑向通過一個伸縮式輪輻總成10與位 于圓心處的中心控制艙8連接并能夠在伸縮式輪輻總成10作用下沿徑向伸縮移動。
[0035] 伸縮式輪輻總成10為由變阻尼式伸縮執行機構4外壁套置一個伸長助力彈簧6組 成的可伸縮機構(參見圖3的虛線框所引出附圖標記10);各伸長助力彈簧6的內端與彈簧座 5接觸，外端與外彈簧座3接觸；內彈簧座5與中心控制艙8及伸縮執行機構4內端固定連接， 外彈簧座3與輪輞塊1內壁及伸縮執行機構4外端固定連接。
[0036] 如圖4,變阻尼式伸縮執行機構4主體為一個帶有雙活塞的缸筒，缸筒的筒壁25內 由內至外依次設置浮動活塞27和連接有活塞桿19的工作活塞23,浮動活塞27與筒壁25的端 壁之間縱向空間內充有高壓氮氣28，浮動活塞27和筒壁25的另一端壁之間縱向空間內充填 磁流變液材料26,工作活塞23設置在磁流變液材料26所在縱向空間內，活塞桿19從工作活 塞23的中心伸出并穿過筒壁25的另一端壁而自由伸縮;在活塞桿19外部還設置一個防塵罩 17,防塵罩17從筒壁25外部將缸筒的一端封閉并固定在筒壁25外壁上（防塵罩17的罩腔縱 向長度大于活塞桿19的自由伸出長度），防塵罩17的頂部端面中心設置一個縱向通孔;工作 活塞23內沿縱向埋設一圈電磁線圈24,電磁線圈24埋設在活塞桿19所在中心外圍；在電磁 線圈24外側間隔一定距離處，工作活塞23內沿縱向設置一圈節流孔22(優選節流孔是直通 孔），節流孔22同樣周向埋設在活塞桿19所在中心外圍；活