三模式變形輪的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種機(jī)械工程領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種三模式變形輪。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段，各類(lèi)具有不同性能的車(chē)輛或機(jī)器人廣泛運(yùn)用到了城市交通、農(nóng)業(yè)、軍事、航空航天等領(lǐng)域中。不過(guò)，現(xiàn)今的輪式機(jī)械，由于大量采用普通圓輪結(jié)構(gòu)，無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況改變結(jié)構(gòu)參數(shù)，存在著對(duì)路面要求高、越障能力不足、抓地力不強(qiáng)等缺陷。針對(duì)這一問(wèn)題，研宄人員提出了變形輪這一解決方案。變形輪能夠通過(guò)驅(qū)動(dòng)一定的機(jī)構(gòu)帶動(dòng)車(chē)輪變形，從而大大提高機(jī)車(chē)的路面通過(guò)能力。同時(shí)，在普通路面行駛時(shí)，變形輪能夠保持為圓形，高速、平穩(wěn)地行駛。但是，現(xiàn)有的變形輪由于機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，變形方式過(guò)于單一，導(dǎo)致越障能力還不夠強(qiáng)大，在實(shí)際使用中存在著一定的局限性。
[0003]經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)號(hào)CN 201712415 U，公開(kāi)日2011 -1 - 19，記載了一種多路況行走變形輪，如圖1所示。它通過(guò)驅(qū)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)變形輪變形，從而提高車(chē)輪的越障能力。不過(guò)，它只有一種變形方式，在應(yīng)對(duì)復(fù)雜路況時(shí)，不能通過(guò)切換變形方式的方法，更好地提高機(jī)車(chē)的路面通過(guò)能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種三模式變形輪，實(shí)現(xiàn)具有多種變形形態(tài)的結(jié)合，顯著提高車(chē)輛的越障能力。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明所述變形輪擁有兩個(gè)變形模式:圓弧模式和鉤爪模式，本質(zhì)上區(qū)別于【背景技術(shù)】中所述變形輪(僅有一種形態(tài))，本發(fā)明在功能上較【背景技術(shù)】中所述變形輪更加豐富。本發(fā)明通過(guò)將外輪緣的中間部分和端部分別與輪轂以及轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)連接以實(shí)現(xiàn)車(chē)輪的變形。通過(guò)設(shè)置轉(zhuǎn)盤(pán)以及連桿的尺寸比例使得外輪緣呈圓形時(shí)為一中間狀態(tài)而非極限位置。車(chē)輪的兩模式切換可通過(guò)固定于輪轂上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且當(dāng)車(chē)輪處于圓弧模式時(shí)，連桿和轉(zhuǎn)盤(pán)恰好為死點(diǎn)位置，可增強(qiáng)車(chē)輪的剛性和強(qiáng)度，此方案【背景技術(shù)】中所述變形輪并未使用。
[0006]本發(fā)明包括:轉(zhuǎn)盤(pán)、輪轂、若干個(gè)連桿及其對(duì)應(yīng)的外輪緣，其中:轉(zhuǎn)盤(pán)活動(dòng)套接于兩個(gè)輪轂中間，連桿的兩端分別與轉(zhuǎn)盤(pán)和輪緣轉(zhuǎn)動(dòng)連接，外輪緣與輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0007]所述的輪轂與車(chē)輛驅(qū)動(dòng)軸相連以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]所述的若干個(gè)連桿周向均布于輪身上，且連桿和外輪緣個(gè)數(shù)與連桿個(gè)數(shù)相同，優(yōu)選為五個(gè)，對(duì)應(yīng)外輪緣所對(duì)應(yīng)張角為72°，外輪緣所圍直徑為80厘米。
[0009]所述的外輪緣與轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)連接點(diǎn)位于:外輪緣的邊緣處以及連桿的一端。
[0010]所述的轉(zhuǎn)盤(pán)優(yōu)選為兩個(gè)，該兩個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)相同且對(duì)稱(chēng)設(shè)置設(shè)置于輪轂內(nèi)側(cè)。
[0011]所述的連桿數(shù)量?jī)?yōu)選為十個(gè)，與十個(gè)相同外輪緣組成十組雙搖桿機(jī)構(gòu)。
[0012]所述的輪轂內(nèi)設(shè)有控制車(chē)輪進(jìn)行變形的電機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)三模式切換。
[0013]所述的三模式是指:通過(guò)輪轂與轉(zhuǎn)盤(pán)之間的相對(duì)正轉(zhuǎn)和相對(duì)反轉(zhuǎn)完成三種模式，具體為:
[0014]圓輪模式:外輪緣圍成圓形，由電機(jī)鎖死。主要用于正常平整路段的快速通過(guò)，以及一些簡(jiǎn)單的障礙路面通過(guò)，如砂石路，或較小的溝壑，坡道的通過(guò)。該模式的越障能力較差，但圓輪模式為車(chē)輛提供了穩(wěn)定的重心，快速性得到了保證。
[0015]圓弧模式:電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)直到機(jī)構(gòu)到達(dá)死點(diǎn)位置，此時(shí)連桿聯(lián)動(dòng)外輪緣向外凸起，此狀態(tài)下，車(chē)輪可以通過(guò)高于自身半徑的障礙。并且由于是圓弧面接觸地面，因此受力狀況較好。
[0016]鉤爪模式:電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至連桿相互接觸，連桿聯(lián)動(dòng)外輪緣一段向輪內(nèi)心收縮，而外輪轂另外一端翹起，形成五個(gè)鉤爪。此模式類(lèi)似于足式變形輪，擁有較強(qiáng)的障礙通過(guò)能力，可以通過(guò)高于自身輪半徑的障礙，并且提供了更強(qiáng)的抓地力，提高車(chē)輛通過(guò)流沙，沼澤等打滑地面環(huán)境的能力。
[0017]此外，本發(fā)明還可作為車(chē)輛配件設(shè)置于普通車(chē)輪上，且變形輪處于圓輪狀態(tài)時(shí)的最大半徑(即外輪緣半徑)略小于普通圓輪的半徑。在平整路面行駛時(shí)，三模式變形輪處于圓輪模式，普通圓輪的輪胎與地面接觸，行駛性能與普通車(chē)輛相同。當(dāng)車(chē)輛遇到圓輪無(wú)法通過(guò)的障礙時(shí)，變形輪可通過(guò)變形使變形輪輪緣凸出普通車(chē)輪。凸出的輪緣與地面接觸，改善車(chē)輛的通過(guò)性能。當(dāng)車(chē)輛通過(guò)障礙后變形輪收回至圓輪狀態(tài)。
技術(shù)效果
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了變形的功能。此外本發(fā)明賦予車(chē)輪三種變形方式，可以視環(huán)境通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)圓輪模式、圓弧模式以及鉤爪模式的切換。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，具有很大的實(shí)用價(jià)值，可廣泛應(yīng)用于救災(zāi)搶險(xiǎn)，外星探測(cè)，以及軍事偵查等。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖中:a為圓輪模式示意圖，b為圓弧模式示意圖，c為鉤爪模式示意圖；1為外輪緣，2為輪轂，3為轉(zhuǎn)盤(pán)，4為連桿；
[0022]圖3為除連桿外的組件圖；
[0023]圖中:a為外輪緣示意圖，b為輪轂示意圖，c為轉(zhuǎn)盤(pán)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
[0025]如圖2所示，本實(shí)施例包括:一個(gè)對(duì)輪轂2、兩個(gè)相同的轉(zhuǎn)盤(pán)3、五個(gè)相同的連桿4和五個(gè)相同外輪緣1，其中:輪轂固定在車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)軸上，轉(zhuǎn)盤(pán)活動(dòng)套接于兩個(gè)輪轂中間，連桿的兩端分別與轉(zhuǎn)盤(pán)和外輪緣轉(zhuǎn)動(dòng)連接，外輪緣與輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0026]上述兩個(gè)輪轂2、一個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)3、五個(gè)相同的連桿4、五個(gè)相同外輪緣I共同組成一個(gè)三模式變形輪。
[0027]車(chē)輛在平地行駛時(shí)，車(chē)輪處于圓形模式，如圖2a所示；當(dāng)車(chē)輛遇到障礙時(shí)，轉(zhuǎn)盤(pán)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)連桿，連桿帶動(dòng)輪緣運(yùn)動(dòng)，完成圓弧模式的變形，如圖2b所示；當(dāng)車(chē)輛遇到更高的障礙或陷入泥地，流沙，沼澤等環(huán)境，無(wú)法利用摩擦力通過(guò)時(shí)，圓盤(pán)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪變形至鉤爪模式，如圖2c所示，此時(shí)車(chē)輪可利用鉤爪的強(qiáng)大通過(guò)性能通過(guò)障礙。
[0028]如圖3a所示，所述的車(chē)輪外部由五個(gè)相同的外輪緣圍成，每個(gè)外輪緣各有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，分別與連桿和輪轂進(jìn)行連接；如圖3b所示，所述的輪轂2的中心打通與車(chē)輛主軸相連，沿周向均布五個(gè)連接點(diǎn)分別和五個(gè)外輪緣I的中間關(guān)節(jié)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)連接；如圖3c所示，所述的轉(zhuǎn)盤(pán)3與兩個(gè)輪轂2同軸布置并處于車(chē)輪對(duì)稱(chēng)面上，其上有均布的五個(gè)連接點(diǎn)與連桿4相連，連桿4的另一端與外輪緣I的處在邊緣處的關(guān)節(jié)相連。
[0029]當(dāng)三模式變形輪用作配件時(shí)，變形輪與普通車(chē)輪同軸安裝，當(dāng)車(chē)輛在平整地面行駛時(shí)，變形輪處于圓形模式，此時(shí)普通車(chē)輪與地面接觸；當(dāng)遇到普通車(chē)輪無(wú)法通過(guò)的障礙時(shí)，變形輪可通過(guò)變形使輪緣凸出普通車(chē)輪，利用變形輪輪緣與地面接觸，進(jìn)而提高車(chē)輪的通過(guò)性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三模式變形輪，其特征在于，包括:轉(zhuǎn)盤(pán)、輪身、若干個(gè)連桿及其對(duì)應(yīng)的外輪緣，其中:轉(zhuǎn)盤(pán)活動(dòng)套接于兩個(gè)輪轂中間，連桿的兩端分別與轉(zhuǎn)盤(pán)和外輪緣轉(zhuǎn)動(dòng)連接，外輪緣與輪身轉(zhuǎn)動(dòng)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三模式變形輪，其特征是，所述的輪轂與車(chē)輛驅(qū)動(dòng)軸相連以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三模式變形輪，其特征是，所述的若干個(gè)連桿周向均布于輪身上，且外輪緣個(gè)數(shù)與連桿個(gè)數(shù)相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三模式變形輪，其特征是，所述的外輪緣為弧形結(jié)構(gòu)，外輪緣和連桿個(gè)數(shù)均為五個(gè)，并組成五組雙搖桿機(jī)構(gòu)，其中:外輪緣所對(duì)應(yīng)張角為72°，外輪緣所圍直徑為80厘米。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三模式變形輪，其特征是，所述的外輪緣與轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)連接點(diǎn)位于:外輪緣的邊緣處以及連桿的一端。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三模式變形輪，其特征是，所述的轉(zhuǎn)盤(pán)為兩個(gè)，該兩個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)相同且對(duì)稱(chēng)設(shè)置設(shè)置于輪轂內(nèi)側(cè)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三模式變形輪，其特征是，所述的輪轂內(nèi)設(shè)有控制車(chē)輪進(jìn)行變形的電機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)三模式切換。8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的三模式變形輪，其特征是，所述的三模式是指:通過(guò)輪轂與轉(zhuǎn)盤(pán)之間的相對(duì)正轉(zhuǎn)和相對(duì)反轉(zhuǎn)完成三種模式，其中: 圓輪模式是指:外輪緣圍成圓形，由電機(jī)鎖死； 圓弧模式是指:電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)直到機(jī)構(gòu)到達(dá)死點(diǎn)位置，此時(shí)連桿聯(lián)動(dòng)外輪緣向外凸起； 鉤爪模式是指:電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至連桿相互接觸，連桿聯(lián)動(dòng)外輪緣一端向輪內(nèi)心收縮，而外輪轂另外一端翹起，形成五個(gè)鉤爪。9.一種根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的三模式變形輪的應(yīng)用，其特征在于，將該變形輪設(shè)置于普通車(chē)輪上，且變形輪的外輪緣半徑小于普通圓輪的半徑。
【專(zhuān)利摘要】一種三模式變形輪，包括：轉(zhuǎn)盤(pán)、輪轂、若干個(gè)連桿及其對(duì)應(yīng)的外輪緣，其中：轉(zhuǎn)盤(pán)活動(dòng)套接于兩個(gè)輪轂中間，連桿的兩端分別與轉(zhuǎn)盤(pán)和輪緣轉(zhuǎn)動(dòng)連接，外輪緣與輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)連接。本發(fā)明可通過(guò)電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)完成圓形模式、圓弧模式、鉤爪模式三種模式的轉(zhuǎn)換，顯著改善配備該種變形輪車(chē)輛的越障通過(guò)性能。
【IPC分類(lèi)】B60B19/02
【公開(kāi)號(hào)】CN104960379
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510271693
【發(fā)明人】趙齊屾, 潘登, 莫喜先, 劉光遠(yuǎn), 李正安, 郭為忠
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年5月25日