一种可变宽度车轮的制作方法

1.本发明涉及车辆技术领域，更具体地说，涉及一种可变宽度车轮。


背景技术：

2.固定橡胶轮胎为主的车辆所存在的安全性差、多变复杂路况适应性弱、轮胎损耗大、无法调节轮胎宽度等问题。
3.综上所述，如何有效地解决车轮无法调节宽度的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可变宽度车轮，该可变宽度车轮可以有效地解决车轮无法调节宽度的问题。
5.为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种可变宽度车轮，包括：
7.中心轮体；
8.扩展轮体，与所述中心轮体沿中心轴线延伸方向并列设置且轮面外径相等，且与所述中心轮体沿所述中心轴线延伸方向滑动连接；
9.传动驱动机构，用于带动所述扩展轮体相对所述中心轮体沿中心轴线滑动。
10.在该可变宽度车轮中，并列设置了中心轮体和扩展轮体，且使得其中扩展轮体与中心轮体沿中心轴线延伸方向滑动连接。中心轮体和扩展轮体相远离移动时，扩展轮体与中心轮体之间距离加大，此时该可变宽车轮呈现增宽状态，而当扩展轮体与中心轮体相靠近移动时，两者之间的距离缩小，此时该可变宽车轮呈现变窄状态，进而实现该车轮的宽度调节。综上所述，该可变宽度车轮能够有效地解决车轮无法调节宽度的问题。
11.优选地，所述中心轮体在所述中心轴线方向上的两侧均设置有所述扩展轮体。
12.优选地，所述中心轮体在周向均匀设置有多个径向凸起支撑部，所述扩展轮体靠近所述中心轮体的一侧具有多个滑杆部，各个所述滑杆部与各个所述径向凸起支撑部滑动配合。
13.优选地，所述径向凸起支撑部包括径向向外横截面逐渐减小的根柱部和位于所述根柱部外端且沿所述中心轴线延伸方向延伸的横杆部，所述横杆部径向外侧面为凸面，所述横杆部的两侧分别与两侧的所述扩展轮体上的所述滑杆部滑动连接。
14.优选地，所述横杆部外侧为盖板部，所述横杆部中位于所述盖板部内侧的部分两侧均具有滑凸，所述滑杆部对应一侧设置有与所述滑凸配合的滑槽，所述滑杆部在远离所述滑槽的一侧具有加强凸条，所述滑杆部的根部与所述扩展轮体的本体之间具有加强块，所述加强块具有减重孔，所述滑杆部从根部至前端横截面渐缩设置。
15.优选地，所述传动驱动机构包括转动圆筒，所述转动圆筒与所述扩展轮体通过轴线与所述中心轴线一致的螺纹连接，且所述转动圆筒与所述中心轮体绕所述中心轴线转动
连接。
16.优选地，所述传动驱动机构还包括中心圆筒，所述中心圆筒与所述中心轮体绕所述中心轴线转动连接，所述中心圆筒具有外齿部、所述中心轮体具有内齿部，所述外齿部与所述内齿部之间具有相啮合的行星齿轮，所述行星齿轮的一端轴部与所述转动圆筒的孔部连接，以用于推动所述转动圆筒转动。
17.优选地，所述转动圆筒包括圆筒部和连接在圆筒部靠近所述中心轮体一端的圆盘部，所述圆筒部具有外螺纹以与所述扩展轮体上的内螺纹连接，所述圆盘部具有与所述行星齿轮一端轴部相配合的孔部，所述圆盘部与所述圆筒部之间设置有加强筋。
18.优选地，所述中心圆筒径向外侧具有卡槽以卡在所述中心轮体内圈上，且所述卡槽槽壁与所述内圈通过轴向延伸的环形凸条、环形凹槽相配合接触，所述中心圆筒固定连接沿所述中心轴线延伸的传动杆。
19.优选地，所述转动圆筒具有伸入至所述中心轮体中的安装筒部，所述安装筒部与所述中心轮体之间具有轴承以实现转动连接，所述转动圆筒处还设置有锁圈以阻止所述转动圆筒沿所述中心轴线方向脱离所述中心轮体。
20.优选地，包括控制装置和用于驱动所述中心圆筒相对所述中心轮体转动的内置电机，所述控制装置能够根据车轮滚动速度与车轮平移速度的速度差获取车辆行驶的滑移率，且当所述滑移率高于第一预定值时，控制所述内置电机转动以使所述扩展轮体向远离所述中心轮体的方向移动，当所述滑移率低于第二预定值时控制所述内置电机转动以使所述扩展轮体向靠近所述中心轮体的方向移动。
附图说明
21.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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例提供的可变宽车轮的结构示意图；
23.图2为图1中的扩展轮体a
‑
a处剖面结构示意图；
24.图3为本发明实施例提供的扩展轮体的爆炸结构示意图；
25.图4为本发明实施例提供的行星齿轮组的配合示意图；
26.图5为本发明实施例提供的扩展轮体的结构示意图；
27.图6为本发明实施例提供的中心轮体的结构示意图。
28.附图中标记如下：
29.中心轮体1、扩展轮体2、转动圆筒3、中心圆筒4、行星齿轮5、传动杆6、轴承7、锁圈8、径向凸起支撑部11、根柱部111、横杆部112、内齿部12、滑杆部21、安装筒部31、外齿部41。
具体实施方式
30.本发明实施例公开了一种可变宽度车轮，该可变宽度车轮可以有效地解决车轮无法调节宽度的问题。
31.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。
32.请参阅图1
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图6，图1为本发明实施例提供的可变宽车轮的结构示意图；图2为图1中的扩展轮体aa处剖面结构示意图；图3为本发明实施例提供的扩展轮体的爆炸结构示意图；图4为本发明实施例提供的行星齿轮组的配合示意图；图5为本发明实施例提供的扩展轮体的结构示意图；图6为本发明实施例提供的中心轮体的结构示意图。
33.在一种具体实施例中，本实施例提供了一种可变宽车轮，具体的，该可变宽车轮包括中心轮体1、扩展轮体2和传动驱动机构。
34.其中扩展轮体2与中心轮体1沿中心轴线延伸方向并列设置且轮面外径相等，且扩展轮体2与中心轮体1沿中心轴线延伸方向滑动连接。需要说明的是，其中中心轴线指的是可变宽车轮的转动轴线，即该可变宽车轮绕该中心轴线转动时，以滚动行走。
35.其中扩展轮体2与中心轮体1沿中心轴线方向并列设置，且相远离移动时，扩展轮体2与中心轮体1之间距离加大，此时该可变宽车轮呈现增宽状态，而当扩展轮体2与中心轮体1相靠近移动时，两者之间的距离缩小，此时该可变宽车轮呈现变窄状态。
36.需要说明的是，其中中心轮体1可以仅在一侧设置有扩展轮体2，也可以是在两侧均设置有上述扩展轮体2。若两侧均设置有上述扩展轮体2，两侧扩展轮体2与传动驱动机构以及中心轮体1之间的连接方式可以完全相同，也可以不同。而传动驱动机构可以同步驱动两侧扩展轮体2相比中心轮体1远离移动以增宽，或靠近移动以变窄。当然传动驱动机构可以分别单独驱动两侧扩展轮体2相比中心轮体1移动，以使两侧扩展轮体2移动互不干涉。
37.扩展轮体2轮面与中心轮体1轮面外径相等，可以接近相等，也可以是完全相等，以使得扩展轮体2轮面与中心轮体1轮面共同组成轮面，以在与地面接触时，扩展轮体2轮面与中心轮体1轮面均与地面接触，均能够形成支撑力。
38.其中扩展轮体2与中心轮体1沿中心轴线延伸方向滑动连接，以通过滑动连接，约束扩展轮体2与中心轮体1之间的位置关系，以仅能够沿中心轴线滑动，如上所述，以进行轮宽调节。且扩展轮体2与所述中心轮体1还应能够通过该滑动连接传递扭矩。
39.上述滑动连接，可以是通过滑轨实现，也可以通过滑孔与滑杆实现滑动连接。为了方便传力，此处优选中心轮体1在周向均匀设置有多个径向凸起支撑部11，扩展轮体2靠近中心轮体1的一侧具有多个滑杆部21，各个滑杆部21与各个径向凸起支撑部11滑动配合。
40.其中径向凸起支撑部11为中心轮体1的支撑部，即在滚动时，径向凸起支撑部11为最靠近地面部分，甚至直接与地面接触。需要说明的是，为了使径向凸起支撑部11具有更好的支撑效果，一般周向方向设置越多径向凸起支撑部11，整体圆周效果更好。
41.进一步的，为了起到更好的支撑效果，其中径向凸起支撑部11包括径向向外横截面逐渐减小的根柱部111和位于所述根柱部111外端且沿中心轴线延伸方向延伸的横杆部112，以通过根柱部111起到很好的支撑效果，且又能够缩小中部空间，以使得其它结构安装更为方便。
42.具体的，可以使横杆部112径向外侧面为凸面，以起到更好的支撑效果。在中心轮体1的两侧均设置有上述扩展轮体2时，横杆部112的两侧分别与两侧的扩展轮体上2的滑杆部21滑动连接，以使得两侧的扩展轮体2错开安装，且具有更好的安装配合效果，以此实现
交错滑动配合。
43.横杆部112外侧为盖板部，该盖板部的外侧面即优选为上述凸面。而其中的横杆部112中位于所述盖板部内侧的部分两侧均具有滑凸，而滑杆部21对应一侧设置有与滑凸配合的滑槽，以实现滑动连接。其中滑杆部21在远离所述滑槽的一侧具有加强凸条，滑杆部21的根部与扩展轮体2的本体之间具有加强块，加强块具有减重孔，滑杆部从根部至前端横截面渐缩设置。
44.上述传动驱动机构，用于带动扩展轮体2相对中心轮体1沿中心轴线滑动。可以是电机等动力源结构，也可以是单纯的传动机构，以主要将转动转为直线驱动，以驱动扩展轮体2相对中心轮体1沿中心轴线滑动。
45.进一步的，可以使传动驱动机构包括转动圆筒3，转动圆筒3与扩展轮体2通过轴线与中心轴线一致的螺纹连接，且转动圆筒3与中心轮体1绕所述中心轴线转动连接。以使得转动圆筒3、中心轮体1和扩展轮体2之间形成丝杠螺母传动机构，即转动圆筒3相对中心轮体1转动时，因为扩展轮体2与中心轮体1之间滑动连接，以限制相对转动，所以在螺纹配合下，转动圆筒3相对扩展轮体2螺旋运动，那么扩展轮体2与中心轮体1之间沿中心轴线滑动。
46.进一步的，此处优选其中传动驱动机构还包括中心圆筒4，中心圆筒4与中心轮体1绕所述中心轴线转动连接，而中心圆筒4具有外齿部41、中心轮体1具有内齿部12，其中内齿部12套设在外齿部41上设置，且之间同轴设置，外齿部41与内齿部12之间具有相啮合的行星齿轮5，行星齿轮5分别与内齿部12和外齿部41啮合，以共同组成行星齿轮组，以当中心圆筒4转动时，外齿部41相对内齿部12转动，因为行星齿轮5与内齿部12和外齿部41之间的配合关系，所以此时行星齿轮5会相对内齿部12滚动，即其轴线绕中心轮体1的轴线转动。而其中的行星齿轮5的一端轴部与转动圆筒3的孔部连接，以用于推动转动圆筒3绕中心轴线转动，进而推动上述扩展车轮2沿中心轴线滑动，另一端轴部与中心轮体1上的环形凹槽配合。需要说明的是，其中内齿部12和外齿部41之间可以设置一个或多个行星齿轮5，一般设置三个行星齿轮5。
47.其中外齿部41与中心圆筒4的本体之间螺栓连接，可以从中心圆筒4本体上拆下，形成一个独立的太阳轮。装配时，先将中心圆筒4的本体，即一个传动圆筒，插入中心轮体1的圆孔中，外齿部41从另一侧与传动圆筒接触配合，并用螺栓连接紧固，使中心圆筒4可以相对中心轮体1的轴线旋转。
48.其中转动圆筒3包括圆筒部和连接在圆筒部靠近中心轮体一端的圆盘部，圆筒部具有外螺纹以与扩展轮体2上的内螺纹连接，圆盘部具有与行星齿轮5一端轴部相配合的孔部，圆盘部与圆筒部之间设置有加强筋。
49.其中中心圆筒4径向外侧具有卡槽以卡在中心轮体1内圈上，且卡槽槽壁与内圈通过轴向延伸的环形凸条、环形凹槽相配合接触，一般卡槽两侧槽壁均设置有环形凸条，而内圈具有环形凹槽。中心圆筒4固定连接沿所述中心轴线延伸的传动杆6。上述各个径向凸起支撑部11设置在内圈上，内圈在中心轴线方向两侧均具有转动筒体3，以与两侧的扩展轮体2螺纹连接。
50.转动圆筒3具有安装筒部31，安装筒部31与中心轮体1之间具有轴承7以实现转动连接，为了方便安装，此处优选中心轮体1的侧面开设有用于放置轴承7的安装槽，安装筒部31伸入至中心轮体1安装槽中，轴承7的外圈与安装槽外侧槽壁配合接触，内圈与安装筒部
31的外壁配合接触。所述转动圆筒3处还设置有锁圈8以阻止所述转动圆筒3沿所述中心轴线方向脱离所述中心轮体1，以使转动圆筒3相对中心轮体1只能进行作绕轴线的旋转。
51.在安装时，先进行轴承7、转动圆筒3以及中心轮体1的安装，即轴承7装入至中心轮体1的安装槽中，然后再装入转动圆筒3，最后装入锁圈8进行限位。具体的，可以使安装筒部31外侧面、轴承7外侧面、中心轮体1对应一侧侧面在安装槽槽口对齐，以位于同一平面上，而锁圈贴合于这个平面，以与安装筒部31外端、轴承7外侧以及中心轮体1对应一侧相抵，且锁圈8与中心轮体1通过螺栓连接，进而对转动圆筒3以及轴承7进行限位。
52.进一步的，此处优选包括控制装置和用于驱动所述中心圆筒4相对所述中心轮体1转动的内置电机，其中内置电机机座主要是安装汽车轮毂上或安装在中心轮体1上，而内置电机的主轴1与中心圆筒4传动连接，如通过上述传动杆6传动连接。而中心轮体1一般与汽车轮毂固定连接，此时内置电机机座主要是安装汽车轮毂或中心轮体1上；而若中心圆筒4与汽车轮毂相对固定，那么内置电机机座应当是安装在中心轮体1上。具体的，安装方式，可以根据实际需要进行设置。
53.其中控制装置能够根据车轮滚动速度与车轮平移速度的速度差获取车辆行驶的滑移率；当所述滑移率高于第一预定值时，控制所述内置电机转动以使所述扩展轮体向远离所述中心轮体的方向移动，直到滑移率满足要求；当所述滑移率低于第二预定值时控制所述内置电机转动以使所述扩展轮体向靠近所述中心轮体的方向移动，直到滑移率满足要求。其中第二预定值低于第一预定值。以根据滑移率大小调节车轮宽度。
54.车辆在不同路面行驶时，其车轮滑移率也不同，例如，在结构化路面上，滑移率偏小，而在非结构化路面上，滑移率较高，因此，可根据滑移率的变化来确定车轮行驶的路面状况，进而对车轮变宽、变窄等进行调节。
55.同时，在不同速度下，滑移率也会有所不同：在高速行驶路况下，车辆行驶速度较高，车轮滑移率较低，车轮会变窄，同时，由于汽车的高速行驶，为保证行驶过程中的稳定性，会使车轮稍微变宽。
56.在低速行驶路况下，车辆行驶速度较低，车轮滑移率较高，而减少由于摩擦损失带来的额外不必要损耗，同时使得车辆加速过程较为轻便，车轮会变窄。
57.其中车轮滚动速度，是指车轮轮面转动时运行的速度，可以通过轮速传感器获得；而其中的车轮平移速度，是指行驶中车轮的轴线相对在地面上平移的速度，通过放置在传动轴上的应变片扭矩传感器检测传动轴的形变从而获得驱动力，进一步通过驱动力计算获得。
58.具体计算方式如下：轮速传感器放置在驱动桥壳上，用以监测车轮转速，而应变片扭矩传感器放置在传动轴上。根据轮速传感器测得的车轮转速，利用公式：车轮转速＝行驶速度/轮胎周长，然后根据车轮速度公式由v＝2πnr得到，n为车轮转速，r为车轮半径，得到车轮滚动速度；而应变片扭矩传感器可通过传动轴的形变测得其扭矩大小，根据公式：驱动力＝(扭矩*变速箱齿比*最终齿轮壁*机械效率)/轮胎半径，其中*表示两者相乘，以获得车辆所受的驱动力。根据驱动力图，可得到汽车的实际行驶速度，即车轮平移速度。通过转速传感器和应变片扭矩传感器所测得的两次行驶速度取平均值，即可获得车辆的平均行驶速度。而根据滑移率公式，滑移率＝(实际行驶速度
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车轮滚动速度)/实际行驶速度，可得到当前行驶路况下滑移率的大小。
59.根据上述计算结构，控制装置的处理步骤如下：
60.将得到的滑移率传输到控制装置，由于车辆行驶时的最佳滑移率范围为：10％～30％，控制装置将测得的滑移率与最佳滑移率进行对比并输出信号：
61.若所测滑移率大于最佳滑移率，控制装置判断车辆此时行驶在非结构化路面上，从而输出信号控制轮毂的内置电机转动，以使车轮执行变宽动作。具体的，内置电机朝正向转动，进而带动中心圆筒4相对中心轮体1转动，以通过行星齿轮5，带动转动圆筒3转动，进而带动扩展轮体2向远离中心轮体1的方向滑动，车轮变宽。
62.若所测滑移率小于最佳滑移率，中央处理器判断车辆此时行驶在结构化路面上，从而输出信号控制轮毂内置电机转动，以使车轮执行变窄动作。具体的，内置电机朝反向转动，进而带动中心圆筒4相对中心轮体1转动，以通过行星齿轮5，进而带动转动圆筒3转动，进而带动扩展轮体2向靠近中心轮体1的方向滑动，车轮变窄。
63.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。
64.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。