專利名稱：機動車或拖車的車輪及裝有這種車輪的車輛的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機動車或拖車的在一確定的接觸面上運動的車輪。它具有一個連接在車輛下部結構上的中心部件和一個與該中心部件同軸的、并設計成可相對其轉動的外部部件。其中所說的中心部件和外部部件至少由一個軸承連接在一起，該軸承包括至少一個與中心部件固定連接的內環，和至少一個與外部部件固定連接的外環，外部部件帶有一個與車輛連接面的特征相應的連接機構。
本發明還涉及裝有這種車輪的機動車或拖車。
許多現有車輛的車輪，特別是公路車輛如小轎車、摩托車、載重車、拖車等，以及鐵路車輛如火車，特別是高速列車的車輪，都是有輪轂類型的。輪轂通常具有較車輪小得多的直徑，它包括一個固定連接在車輛下部結構上的中心部件和一個與中心部件同軸的并可相對其轉動的外部部件。
在公路車輛中，車輪具有一個安裝輪胎的輪輞和一個側凸緣，該凸緣上有連接裝置如螺栓，使車輪與相應的輪轂堅固地連接。在一些鐵路車輛中，車輪具有一環形圈，它具有與鋼軌相配合的接觸面，車輪還有一個使其固定連接在輪轂上的凸緣。
車輛的動力以及制動力的傳輸，通常是通過輪轂作用的，即通過相對于車輛接觸面與車輪接觸機構的接觸點較遠的點。在機動車輛中，驅動力由輪轂傳輸，它將運動經輪輞傳給輪胎，從而使輪胎接觸面相對路面運動。同樣，在制動時，使輪胎接觸面相對路面減少移動的力是由固定在輪轂上的輪盤或摩擦面施加的，并由輪轂傳輸到最終目的地。這些力的傳輸均要通過桿臂，而它們所必需的堅固的結構相對很重，并且為了保證安全經常要加大它們的尺寸。
從運動學觀點看，這種類型結構有許多缺點，存在許多影響因素，對懸掛、路面附著力、制動和動力傳輸的問題的解決已越來越完善，但仍沒有完全解決，這是由于輪轂和裝在其上的機構的重量，懸掛和減振裝置要克服的較大的慣性力，這些力對車輛的路面附著產生相當嚴重的不良影響。實際上，車輛接觸機構，通常是輪胎-至少公路車輛是輪胎，要像非懸掛質量的接觸狀態那樣保持接觸面的接觸是困難的，如果輪胎與路面的接觸不良，車輛的路面附著能力就差，駕駛車輛變得很危險，特別是在路面較差的情況下。
上述問題已通過多種不同途徑試圖解決，西德公開號為DE3408874A1的專利描述了一具有大直徑軸承并在理論上沒有輪轂的車輪，該車輪內部有一徑向支承裝置，它的兩端構成該車輪的裝配部位。實際上，已有的這種支承相當于延長了輪轂的尺寸，尤其是在其工作時。這種車輪不適用于雙輪車輛，特別不適用于摩托車的前驅動輪，這種車輪的內部不能拆卸，并且不允許裝入可改善車輛性能的機構。
本發明的目的在于制造一種本文所述的車輪，該車輪解決了上述的問題，通過將車輛的懸掛鉸接點設置在離車輛的接觸面很近的位置上。并大大地減輕與車輛下部結構連接的裝置的質量，從而顯著地減小桿臂傳輸的驅動力和制動力。此外，這種原理可使車輪的內部非常寬敞，從而可以裝入用于改善車輛性能的機構，或者裝入車輛附件。本發明的車輪即適用于二輪或四輪公路車輛的前輪，也適用于后輪以及建筑工程車輛或鐵路車輛的前、后輪。
本發明的車輪可完成這一目的，其特征在于在至少一個車輪周邊安裝區域內，中心部件至少由一個支承臂與車輛下部結構連接，該區域位于與接觸面相對應的輪子的下部，其中的軸承是水密的和剛性的，軸承中心部件是空的，并且沒有徑向支承機構。
根據一實施例，軸承的內環具有將該車輪活動連接在車輛下部結構上的連接裝置。
按照一四輪車輛的實施例，軸承內環具有活動連接機構，將車輪通過兩根支承臂與車輛下部結構相連，其中的一根支承臂鉸接在內環的最低點，另一根鉸接在內環的最高點。
按照另一兩輪車輛的實施例，軸承內環具有一鉸接連接裝置，將車輪安裝在車輛上，它由一個支承臂連接在車輛的下部結構上，該單個支承臂連接在所述內環上靠近最低點的位置。
按照一實施例，其中車輪為驅動輪，它具有將所述的環形部件與車輛的至少一個驅動軸相連接的裝置。
按另一更好的車輪實施例，軸承外環連接在使車輪與車輛驅動裝置相連的機構上。
四輪車輛中，所說的機構具有一平面機構，它至少由一短桿連接在內環上。
該平面機構最好用輕質復合材料制成。
按照本發明的另一實施例，所說的將車輪與車輛驅動裝置相連的機構具有一設計成可與鏈條或驅動齒輪配合的齒狀突起。
按照實施例，軸承外環帶有一環狀部件，它包括兩個平面，該平面是一制動支承面，軸承內環具有至少一個與上述支承面配合工作的制動襯墊。
所述的內環可以與一管狀支架相連，該支架的內部空間可設置用于改善車輛性能的機構或車輛附件。
通過對實施例和附圖的描述，可更好地理解本發明。
圖1為本發明車輪的一實施例的側視圖，是一兩輪車輛的前驅動輪。
圖2為四輪公路車輛的驅動輪的徑向剖視圖。
圖3和4為一四輪公路車輛的驅動輪實施例的視圖。
圖5A和5B為用于本發明的車輪簡圖。
圖6A和6B為本發明另一種車輪的簡圖。
圖7A和7B為本發明又一種車輪的簡圖。
圖8A和8B為本發明的一車輪的分解平面對比結構。
根據圖1所述的車輪10，它具有一中心部件11和一與中心部件同軸的外部部件12，中心部件11與車輛下部結構固接，如由一臂13安裝在一樞軸14上，樞軸14固定在底盤部件15上，或者直接固定在二輪摩托車的支架上。部件15固定在一叉子上，該叉子的理論軸線由線16表示并經過車輪10的非實體中心O。圖中還示出了裝有頭燈18的車身17的一部分。中心部件11和與其同軸的部件12由軸承19彼此連接，軸承的內環與外環由通常已知的部件彼此相連，即球軸承、錐形滾柱軸承或滾針軸承。軸承19實際上是一大尺寸的標準軸承，它具有水密性能，并可滿足較高的要求，可用于公路車輛、鐵路車輛或越野車輛，這種軸承具有一個或多個彼此分離的球形突起，以防止它們彼此接觸和發熱以及磨損。
圖1所示的車輪用于公路車輛，這種車輪具有一個接觸裝置20，它實際上是一安裝在輪輞(圖中未示出)上的輪胎，輪輞固定在軸承的外環上。具有管狀結構的軸承內環用傳統的方式如螺栓21固定到臂13上。為此，軸承內環上最好具有與螺栓21固定的板。
位于車輪最低部分的板足以使車輪定位，這種固定方式用于高性能的公路車輛，如小轎車、摩托車和載重車等。它們的優點是車輪裝在盡可能靠近接觸面的區域，這種固定方式省去了全部桿臂，這些桿臂對于傳統車輪來說，輪轂對力的傳輸和約束是必要的。軸承外環上還有一制動支承面22，它的直徑較大但寬度較小，它與安裝在臂13上的制動襯墊23一起作用。由于這種結構，制動部位與路面靠得很近，其作用至少是使同樣大小的制動力被直接傳輸給車輪，由于直徑較大，這個力在輪胎與地面接觸點的鄰近區域內和在所述的支承面上都很大。
圖2示出了一個小轎車的驅動輪，它具有由兩個側向輪緣24a和24b限位安裝輪胎25的輪輞24，輪緣24b構成軸承支架26的一部分，由螺栓27固定在輪輞上，并與軸承28的內環固定連接。軸承28的外環(不旋轉)固定在車輛底盤的一裝置29上(未示出)。用傳統的連接方式如螺栓30使制動輪盤31定位，這與圖1中所述的支承面22相似。
軸承支架26可有一齒狀突起26a，它可與驅動輪盤(未示出)上的鏈條配合。
由于驅動輪的特殊結構，它須由軸承28的內環傳輸驅動力，可由平面機構32的裝置來完成，該裝置由輕質復合材料如碳素纖維制成，并由三個短桿33與內環相連。驅動軸34與裝置32相連，并用普通的方式與車輛的傳動機構相連接。所述短桿的兩端分別與輪輞和平面機構相連接。
圖3和4示出了公路車輛的另一種驅動輪35的實施例。與前述相同，車輪具有一包括外環37、內環38的軸承36，軸承36的內環38至少在一點39上與車輛的下部結構相連，使用這種車輪的車輛具有兩個已知的傳統的支承臂40和41，軸承內環上有兩個連接點39和39′，第三連接點42也位于軸承36的內環38上，它與已知類型的操縱桿相連。
顯然，與傳統的系統相比，所述第三連接點位于輪轂上，即在相對較小的周邊上，圖3和圖4已示出車輪上的三個連接點39、39′和42，它們處于彼此相對遠離的位置，這樣可增加它們的作用以及允許活動的范圍，不僅對操縱而且對懸掛均可大大地減少約束，由此減少所用零件的重量、增加其功能，最終可使車輛的操縱更準確。該系統的另一優點是使車輪中部完全空著，這樣就允許設計者布置許多部件，如排氣管的消音器等。此外，從美學和空氣動力學考慮，車輪可幾乎完全由車身覆蓋，并使用新的方法來冷卻制動系統，使它的精度和功能產生重大的變化。
為了適應部分車輛的需要，如越野車輛，盡可能大的路面附著力比其道路性能更為重要。本發明的車輪還提供了特別的優點，使葡萄園拖拉機具有較大的離地能力，以使其可跨在葡萄植株上，本發明的車輪使這種車輛結構簡化且經濟，在此，可將車輪上的連接點設置在盡可能高的配置點上，這種設置見圖5A和5B所示，車輪50具有如前所述的軸承51，其旋轉外環與輪輞固連，固定的軸承內環與支承臂52相連，車輪中心部分的最高區域內有一配置點53，它遠離接觸點，因此可產生一個與車輪直徑密切相關的離地能力h。
對于拖車，其懸掛裝置與車輪構成一體，通常它包括一橫軸，其端部有一桿與車輪輪轂連接，該車輪可參照圖6A和圖6B所示，其結構簡單有效。具有軸承61的車輪60由扭轉摩擦型的彈性桿件構成的懸掛裝置63將其安裝在橫軸62或樞軸上，連接點位于車輪一半高度處遠離中心的區域，這種系統就懸掛裝置而言，與傳統的連接在輪轂上的懸掛系統是相同的，拖車平臺或車身64可直接裝在樞軸62上。
如果拖車裝有重載荷，可像圖7A和7B表示的那樣使用車輪70，它至少有一軸承，其外環上套有輪輞，內環上有一連接點72，它位于盡可能靠近接觸面73的位置，帶有如平臺75的底盤74可直接安裝在遠離中心的連接點72上。
不同的安裝方式的變換見圖8A和8B所示，假如制造一輛快速裝載自卸車輛，平臺80安裝在兩個車輪83和84上如前所述的遠離中心的區域81和82處，在行駛時，兩個連接點81和82在高的位置，當車輪84的連接點82由適當的裝置降低到低的位置時，平臺80變成適于從車輛上卸載的承載斜面。連接在拖車底盤上的可提供這種操作的裝置須允許內環繞中心軸旋轉180°(圖中未示出)。
事實上除上述的優點以外，其他的顯著優點是在裝配之前車輪中心部件是一管狀構件，可提供一安裝插入件的有用空間，該插入件以前總要設置在其他的地方，其中排氣管消音器可以固定在摩托車后輪內，后乘客的擱腳板可直接安裝在軸承上。這個空間還可用于設置其他部件如汽油箱、齒輪箱等，由此構成一新型的完整的車輛。
由此可知，其優點在于，顯著降低了重心，有較好的穩定性和良好的路面附著能力，并由此獲得前所未有的安全性。
盡管附圖只給出了公路車輛的車輪，這種類型的車輪還可用于鐵路車輛是可想而知的。在此，適于鋼軌外形的環形部件替換輪胎。
一不旋轉的中心管狀部件可以連接兩個或多個車輪，及便用于特殊路面車輛在沼澤或松軟地面上行駛，或用于軍用車輛。
本發明不限于實施例所描述的那些形式，還可以認為包括各種改型以及本專業技術人員顯而易見的多種形式。其基本特征歸納為車輪的內部部件與外部部件由一個大尺寸的軸承連接，這種車輪具有剛性滾筒履帶的性能，由此使車輪的中心部分空著，從而允許技術上和美學上的改進。
權利要求
1.一種機動車或拖車的車輪，它具有一連接在車輛下部結構上的中心部件和一與該中心部件同軸并設計成可相對其轉動的外部部件，其中所說的中心部件(11)和外部部件(12)由至少一個軸承(19)連接在一起，該軸承包括至少一個與中心部件固定連接的內環和至少一個與外部部件固定連接在外環，外部部件帶有一與車輛接觸面特征相應的接觸機構(20)，其特征在于，中心部件(11)由至少一個支承臂在至少一個相對于車輪周邊的安裝區域(21)內與車輛的下部結構連接，該區域位于靠近所述的接觸面、輪子的下部，其中軸承是水密的和剛性的，并且軸承的中心部件(11)是空的，沒有徑向加強機構。
2.根據權利要求1所述的車輪，其特征在于軸承(28)的內環具有連接裝置(39，39′，42)，它們由至少一個支承臂(40，41)將車輪與車輛下部結構連接。
3.根據權利要求1所述的車輪，其特征在于軸承(28)的內環具有連接裝置(39，39′，42)，它們通過兩個支承臂(40，41)將車輪與車輛下部結構相連接，其中一個支承臂連接在內環的最低點上，另一個的端部連接在該內環的最高點上。
4.根據權利要求2所述的車輪，它用于雙輪車輛，其特征在于軸承(28)的內環具有連接裝置(39)，它通過支承臂(40)將車輪與車輛下部結構(29)相連接，支承臂(40)連接在所述內環上靠近最低點處。
5.根據權利要求3所述的車輪，它用于驅動輪，其特征在于它具有將所述的內環與至少一車輛的驅動軸(43)連接的連接裝置(42)。
6.根據權利要求1所述的車輪，其特征在于軸承(36)的外環(37)連接在使車輪與車輛驅動裝置相連的機構上。
7.根據權利要求6所述的車輪，它用于四輪車輛，其特征在于所述的使車輪與車輛驅動裝置相連的機構具有一平面機構(32)，它至少由一短桿(33)連接在外環上。
8.根據權利要求7所述的車輪，其特征在于平面機構(32)是由輕質復合材料制成的。
9.根據權利要求6所述的車輪，其特征在于將車輪與車輛驅動裝置相連的機構具有一齒狀突起，使其可與鏈條配合或與驅動齒輪嚙合。
10.根據權利要求1所述的車輪，其特征在于軸承外環是一具有兩個平面的環形制動環(22)，而在內環上帶有至少一個與所述制動環相配合的制動襯墊(23)。
11.根據權利要求1所述的車輪，其特征在于內環與一管狀支架相連，管狀支架的內部空間可設置用于改善車輛性能的機構。
12.機動車或拖車，其特征在于它至少具有上述任一權利要求所述的車輪。
13.根據權利要求1所述的車輛，其特征在于車輪內部用于設置可改進車輛性能的機構。
全文摘要
一種機動車或拖車的車輪，它具有連接在車輛下部結構上的中心部件11和與中心部件同軸可相對轉動的外部部件12，兩部件由軸承19連接，軸承具有與中心部件固定的內環和與外部部件固定的外環，外部部件帶有與車輛接觸面特征相應的接觸機構20。其特征是中心部件由支承臂在相對于車輪周邊的安裝區域21內與車輛下部結構連接，該區域靠近所述接觸面并位于輪子下部；軸承是水密和剛性的，其中心部件是空的且沒有徑向加強機構。
文檔編號B60B27/02GK1043667SQ8910758
公開日1990年7月11日 申請日期1989年7月11日 優先權日1988年7月11日
發明者斯巴羅·弗朗科 申請人:Sm斯巴羅·莫塔斯工程公司