机动车或拖车的车轮及装有这种车轮的车辆

摘要

一种机动车或拖车的车轮，它具有连接在车辆下部结构上的中心部件11和与中心部件同轴可相对转动的外部部件12，两部件由轴承19连接，轴承具有与中心部件固定的内环和与外部部件固定的外环，外部部件带有与车辆接触面特征相应的接触机构20。其特征是：中心部件由支承臂在相对于车轮周边的安装区域21内与车辆下部结构连接，该区域靠近所述接触面并位于轮子下部；轴承是水密和刚性的，其中心部件是空的且没有径向加强机构。

说明书

本发明涉及一种机动车或拖车的在一确定的接触面上运动的车轮。它具有一个连接在车辆下部结构上的中心部件和一个与该中心部件同轴的、并设计成可相对其转动的外部部件。其中所说的中心部件和外部部件至少由一个轴承连接在一起，该轴承包括至少一个与中心部件固定连接的内环，和至少一个与外部部件固定连接的外环，外部部件带有一个与车辆连接面的特征相应的连接机构。

本发明还涉及装有这种车轮的机动车或拖车。

许多现有车辆的车轮，特别是公路车辆如小轿车、摩托车、载重车、拖车等，以及铁路车辆如火车，特别是高速列车的车轮，都是有轮毂类型的。轮毂通常具有较车轮小得多的直径，它包括一个固定连接在车辆下部结构上的中心部件和一个与中心部件同轴的并可相对其转动的外部部件。

在公路车辆中，车轮具有一个安装轮胎的轮辋和一个侧凸缘，该凸缘上有连接装置如螺栓，使车轮与相应的轮毂坚固地连接。在一些铁路车辆中，车轮具有一环形圈，它具有与钢轨相配合的接触面，车轮还有一个使其固定连接在轮毂上的凸缘。

车辆的动力以及制动力的传输，通常是通过轮毂作用的，即通过相对于车辆接触面与车轮接触机构的接触点较远的点。在机动车辆中，驱动力由轮毂传输，它将运动经轮辋传给轮胎，从而使轮胎接触面相对路面运动。同样，在制动时，使轮胎接触面相对路面减少移动的力是由固定在轮毂上的轮盘或摩擦面施加的，并由轮毂传输到最终目的地。这些力的传输均要通过杆臂，而它们所必需的坚固的结构相对很重，并且为了保证安全经常要加大它们的尺寸。

从运动学观点看，这种类型结构有许多缺点，存在许多影响因素，对悬挂、路面附着力、制动和动力传输的问题的解决已越来越完善，但仍没有完全解决，这是由于轮毂和装在其上的机构的重量，悬挂和减振装置要克服的较大的惯性力，这些力对车辆的路面附着产生相当严重的不良影响。实际上，车辆接触机构，通常是轮胎-至少公路车辆是轮胎，要像非悬挂质量的接触状态那样保持接触面的接触是困难的，如果轮胎与路面的接触不良，车辆的路面附着能力就差，驾驶车辆变得很危险，特别是在路面较差的情况下。

上述问题已通过多种不同途径试图解决，西德公开号为DE3408874A1的专利描述了一具有大直径轴承并在理论上没有轮毂的车轮，该车轮内部有一径向支承装置，它的两端构成该车轮的装配部位。实际上，已有的这种支承相当于延长了轮毂的尺寸，尤其是在其工作时。这种车轮不适用于双轮车辆，特别不适用于摩托车的前驱动轮，这种车轮的内部不能拆卸，并且不允许装入可改善车辆性能的机构。

本发明的目的在于制造一种本文所述的车轮，该车轮解决了上述的问题，通过将车辆的悬挂铰接点设置在离车辆的接触面很近的位置上。并大大地减轻与车辆下部结构连接的装置的质量，从而显著地减小杆臂传输的驱动力和制动力。此外，这种原理可使车轮的内部非常宽敞，从而可以装入用于改善车辆性能的机构，或者装入车辆附件。本发明的车轮即适用于二轮或四轮公路车辆的前轮，也适用于后轮以及建筑工程车辆或铁路车辆的前、后轮。

本发明的车轮可完成这一目的，其特征在于在至少一个车轮周边安装区域内，中心部件至少由一个支承臂与车辆下部结构连接，该区域位于与接触面相对应的轮子的下部，其中的轴承是水密的和刚性的，轴承中心部件是空的，并且没有径向支承机构。

根据一实施例，轴承的内环具有将该车轮活动连接在车辆下部结构上的连接装置。

按照一四轮车辆的实施例，轴承内环具有活动连接机构，将车轮通过两根支承臂与车辆下部结构相连，其中的一根支承臂铰接在内环的最低点，另一根铰接在内环的最高点。

按照另一两轮车辆的实施例，轴承内环具有一铰接连接装置，将车轮安装在车辆上，它由一个支承臂连接在车辆的下部结构上，该单个支承臂连接在所述内环上靠近最低点的位置。

按照一实施例，其中车轮为驱动轮，它具有将所述的环形部件与车辆的至少一个驱动轴相连接的装置。

按另一更好的车轮实施例，轴承外环连接在使车轮与车辆驱动装置相连的机构上。

四轮车辆中，所说的机构具有一平面机构，它至少由一短杆连接在内环上。

该平面机构最好用轻质复合材料制成。

按照本发明的另一实施例，所说的将车轮与车辆驱动装置相连的机构具有一设计成可与链条或驱动齿轮配合的齿状突起。

按照实施例，轴承外环带有一环状部件，它包括两个平面，该平面是一制动支承面，轴承内环具有至少一个与上述支承面配合工作的制动衬垫。

所述的内环可以与一管状支架相连，该支架的内部空间可设置用于改善车辆性能的机构或车辆附件。

通过对实施例和附图的描述，可更好地理解本发明。

图1为本发明车轮的一实施例的侧视图，是一两轮车辆的前驱动轮。

图2为四轮公路车辆的驱动轮的径向剖视图。

图3和4为一四轮公路车辆的驱动轮实施例的视图。

图5A和5B为用于本发明的车轮简图。

图6A和6B为本发明另一种车轮的简图。

图7A和7B为本发明又一种车轮的简图。

图8A和8B为本发明的一车轮的分解平面对比结构。

根据图1所述的车轮10，它具有一中心部件11和一与中心部件同轴的外部部件12，中心部件11与车辆下部结构固接，如由一臂13安装在一枢轴14上，枢轴14固定在底盘部件15上，或者直接固定在二轮摩托车的支架上。部件15固定在一叉子上，该叉子的理论轴线由线16表示并经过车轮10的非实体中心O。图中还示出了装有头灯18的车身17的一部分。中心部件11和与其同轴的部件12由轴承19彼此连接，轴承的内环与外环由通常已知的部件彼此相连，即球轴承、锥形滚柱轴承或滚针轴承。轴承19实际上是一大尺寸的标准轴承，它具有水密性能，并可满足较高的要求，可用于公路车辆、铁路车辆或越野车辆，这种轴承具有一个或多个彼此分离的球形突起，以防止它们彼此接触和发热以及磨损。

图1所示的车轮用于公路车辆，这种车轮具有一个接触装置20，它实际上是一安装在轮辋（图中未示出）上的轮胎，轮辋固定在轴承的外环上。具有管状结构的轴承内环用传统的方式如螺栓21固定到臂13上。为此，轴承内环上最好具有与螺栓21固定的板。

位于车轮最低部分的板足以使车轮定位，这种固定方式用于高性能的公路车辆，如小轿车、摩托车和载重车等。它们的优点是车轮装在尽可能靠近接触面的区域，这种固定方式省去了全部杆臂，这些杆臂对于传统车轮来说，轮毂对力的传输和约束是必要的。轴承外环上还有一制动支承面22，它的直径较大但宽度较小，它与安装在臂13上的制动衬垫23一起作用。由于这种结构，制动部位与路面靠得很近，其作用至少是使同样大小的制动力被直接传输给车轮，由于直径较大，这个力在轮胎与地面接触点的邻近区域内和在所述的支承面上都很大。

图2示出了一个小轿车的驱动轮，它具有由两个侧向轮缘24a和24b限位安装轮胎25的轮辋24，轮缘24b构成轴承支架26的一部分，由螺栓27固定在轮辋上，并与轴承28的内环固定连接。轴承28的外环（不旋转）固定在车辆底盘的一装置29上（未示出）。用传统的连接方式如螺栓30使制动轮盘31定位，这与图1中所述的支承面22相似。

轴承支架26可有一齿状突起26a，它可与驱动轮盘（未示出）上的链条配合。

由于驱动轮的特殊结构，它须由轴承28的内环传输驱动力，可由平面机构32的装置来完成，该装置由轻质复合材料如碳素纤维制成，并由三个短杆33与内环相连。驱动轴34与装置32相连，并用普通的方式与车辆的传动机构相连接。所述短杆的两端分别与轮辋和平面机构相连接。

图3和4示出了公路车辆的另一种驱动轮35的实施例。与前述相同，车轮具有一包括外环37、内环38的轴承36，轴承36的内环38至少在一点39上与车辆的下部结构相连，使用这种车轮的车辆具有两个已知的传统的支承臂40和41，轴承内环上有两个连接点39和39′，第三连接点42也位于轴承36的内环38上，它与已知类型的操纵杆相连。

显然，与传统的系统相比，所述第三连接点位于轮毂上，即在相对较小的周边上，图3和图4已示出车轮上的三个连接点39、39′和42，它们处于彼此相对远离的位置，这样可增加它们的作用以及允许活动的范围，不仅对操纵而且对悬挂均可大大地减少约束，由此减少所用零件的重量、增加其功能，最终可使车辆的操纵更准确。该系统的另一优点是使车轮中部完全空着，这样就允许设计者布置许多部件，如排气管的消音器等。此外，从美学和空气动力学考虑，车轮可几乎完全由车身覆盖，并使用新的方法来冷却制动系统，使它的精度和功能产生重大的变化。

为了适应部分车辆的需要，如越野车辆，尽可能大的路面附着力比其道路性能更为重要。本发明的车轮还提供了特别的优点，使葡萄园拖拉机具有较大的离地能力，以使其可跨在葡萄植株上，本发明的车轮使这种车辆结构简化且经济，在此，可将车轮上的连接点设置在尽可能高的配置点上，这种设置见图5A和5B所示，车轮50具有如前所述的轴承51，其旋转外环与轮辋固连，固定的轴承内环与支承臂52相连，车轮中心部分的最高区域内有一配置点53，它远离接触点，因此可产生一个与车轮直径密切相关的离地能力h。

对于拖车，其悬挂装置与车轮构成一体，通常它包括一横轴，其端部有一杆与车轮轮毂连接，该车轮可参照图6A和图6B所示，其结构简单有效。具有轴承61的车轮60由扭转摩擦型的弹性杆件构成的悬挂装置63将其安装在横轴62或枢轴上，连接点位于车轮一半高度处远离中心的区域，这种系统就悬挂装置而言，与传统的连接在轮毂上的悬挂系统是相同的，拖车平台或车身64可直接装在枢轴62上。

如果拖车装有重载荷，可像图7A和7B表示的那样使用车轮70，它至少有一轴承，其外环上套有轮辋，内环上有一连接点72，它位于尽可能靠近接触面73的位置，带有如平台75的底盘74可直接安装在远离中心的连接点72上。

不同的安装方式的变换见图8A和8B所示，假如制造一辆快速装载自卸车辆，平台80安装在两个车轮83和84上如前所述的远离中心的区域81和82处，在行驶时，两个连接点81和82在高的位置，当车轮84的连接点82由适当的装置降低到低的位置时，平台80变成适于从车辆上卸载的承载斜面。连接在拖车底盘上的可提供这种操作的装置须允许内环绕中心轴旋转180°（图中未示出）。

事实上除上述的优点以外，其他的显著优点是在装配之前车轮中心部件是一管状构件，可提供一安装插入件的有用空间，该插入件以前总要设置在其他的地方，其中排气管消音器可以固定在摩托车后轮内，后乘客的搁脚板可直接安装在轴承上。这个空间还可用于设置其他部件如汽油箱、齿轮箱等，由此构成一新型的完整的车辆。

由此可知，其优点在于，显著降低了重心，有较好的稳定性和良好的路面附着能力，并由此获得前所未有的安全性。

尽管附图只给出了公路车辆的车轮，这种类型的车轮还可用于铁路车辆是可想而知的。在此，适于钢轨外形的环形部件替换轮胎。

一不旋转的中心管状部件可以连接两个或多个车轮，及便用于特殊路面车辆在沼泽或松软地面上行驶，或用于军用车辆。

本发明不限于实施例所描述的那些形式，还可以认为包括各种改型以及本专业技术人员显而易见的多种形式。其基本特征归纳为车轮的内部部件与外部部件由一个大尺寸的轴承连接，这种车轮具有刚性滚筒履带的性能，由此使车轮的中心部分空着，从而允许技术上和美学上的改进。