CN100355589C - 可变直径柔性轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变直径柔性轮，由电机、法兰盘、脚板、轮毂和弹簧板组成，轮毂为圆桶结构，轮毂上设有通过焊柱与弹簧板一端连接的焊接孔，电机安装在法兰盘上，法兰盘安装在轮毂内，弹簧板的一端焊接在轮毂的外桶上，弹簧板的另一端焊接脚板，弹簧板的两侧边上分别设有b形勾，弹簧板的两端设有焊接孔；脚板与弹簧板连接端上设有焊接孔，脚板另一端的下部设有左C形卡夹和右C形卡夹，脚板另一端的上部有左凹槽和右凹槽。本发明可变直径柔性轮通过弹簧板的伸缩改变结构提高轮式车辆在松软土壤条件下的越障能力，改善轮子的下限和打滑现象。同时减轻轮子总量，提高车辆的效率。

Description

可变直径柔性轮

技术领域

本发明涉及一种步行机构，具体地说，是指一种机械型车辆用可变直径柔性轮。

背景技术

轮式车辆在相对平坦的自然地面上，具有平稳、高速、机动灵活的特性。近几年出现了各种各样可适应复杂地形的底盘与悬架系统，已使轮式移动系统成为深空巡游探测器移动系统的主流形式。但在松软的土壤和复杂的地形条件下，轮子沉陷入松软的土壤中产生车辙，在行走中需要连续的向上爬，而且容易出现打滑越陷越深的情况。

美国、前苏联等国家从40年代开始就一直研究车辆在松软地面的通过性。但是，他们的研究工作主要局限于改变原有车辆的某些参数，因而始终未能取得突破性的进展。60年代美国开始了非常规行走机构的研究，从而涉足仿生学领域。其他国家如前苏联、日本、澳大利亚等也相继开展这方面的研究，但大多数尚处于科学试验阶段，未能真正应用到实际当中去。

发明内容

本发明的目的是提供一种可变直径柔性轮，所述可变直径柔性轮通过弹簧板的伸缩改变结构提高轮式车辆在松软土壤条件下的越障能力，改善轮子的下限和打滑现象。同时减轻轮子总量，提高车辆的效率。

本发明的一种可变直径柔性轮，由电机、法兰盘、脚板、轮毂和弹簧板组成，轮毂为圆桶结构，轮毂上设有通过铆钉与弹簧板一端连接的铆接孔，电机安装在法兰盘上，法兰盘安装在轮毂内，弹簧板的一端铆接在轮毂的外桶上，弹簧板的另一端铆接脚板，弹簧板的两侧边上分别设有b形勾，弹簧板的两端设有铆接孔；脚板与弹簧板连接端上设有铆接孔，脚板另一端的下部设有左C形卡夹和右C形卡夹，脚板另一端的上部有左凹槽和右凹槽。

本发明可变直径柔性轮采用创新的结构，该结构具有以下优点：

(1)具有较大的越障能力，柔性轮的轮缘采用弹簧板2结构，使柔性轮着陆后轮子自动张开，增大了轮子直径，可以轻松跨过25cm左右的垂直障碍。

(2)地压力低，由弹簧板2组成的柔性轮缘，可以增加接地面积，减小单位面积轮子对土壤的压力，有效的改善了轮子在松软土壤条件下下陷和打滑现象的发生。

(3)大的负载能力，柔性轮缘(即弹簧板2)，降低了轮子的接地压力，与相同直径的轮子相比，具备更大的负载能力。

(4)重量轻，柔性轮采用钛合金制作，大大的减轻了轮子的重量，降低了能量消耗。

(5)结构简单，利用地面与车轮的作用，轮子在运行时弹簧板2自动张开，其结构简单，安全可靠。

附图说明

图1是本发明可变直径柔性轮的整体结构图。

图2是弹簧板结构图。

图2A是弹簧板“b”形勾结构放大图。

图3是脚板结构图。

图3A是图3的A向视图。

图4是法兰盘与电机的装配图。

图中：    1.轮毂     2.弹簧板  21.b形勾      22.焊接孔3.法兰盘      4.电机     5.脚板    51.右C形卡夹  52.右凹槽53.左C形卡夹  54.左凹槽  55.焊接孔

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

请参见图1～图4所示，本发明是一种可变直径柔性轮，由电机4、法兰盘3、脚板5、轮毂1和弹簧板2组成，轮毂1为圆桶结构，轮毂1上设有通过铆钉与弹簧板2一端连接的铆接孔。电机4安装在法兰盘3上，法兰盘3安装在轮毂1内，弹簧板2的一端铆接在轮毂1的外桶上，弹簧板2的另一端铆接脚板5。弹簧板2的两侧边上分别设有b形勾21，b形勾21用于限制脚板5的极限位置，弹簧板2的两端设有铆接孔22；脚板5与弹簧板2连接端上设有铆接孔55，脚板5另一端的下部设有左C形卡夹53和右C形卡夹51，左C形卡夹53和右C形卡夹51之间的距离与弹簧板2的宽度适配，一般约大于弹簧板2的宽度10mm～20mm左右。左C形卡夹53和右C形卡夹51用于减小弹簧板2与脚板5的接触面积，降低摩擦，实现弹簧板2在脚板5上的滑动，脚板5另一端的上部有左凹槽54和右凹槽52，左凹槽54和右凹槽52与脚板5下部的左C形卡夹53和右C形卡夹51配合使用夹紧另一个弹簧板2。法兰盘3和电机4连接，实现轮子的旋转。

在本发明中，电机4为永磁直流力矩电机，法兰盘3、脚板5、轮毂1和弹簧板2采用钛合金加工。弹簧板2也可以采用钢丝编织而成，达到减轻重量的目的。

初始状态下，轮子处于收缩状态，工作时，通过土壤对轮子的阻力，自动实现轮子的伸展，扩大轮子直径，提高车辆的越障能力。同时，由于轮缘是由柔性轮毂组成，车轮接地部分发生变形，可以增加接地面积，减小单位面积轮子对土壤的压力，改善了轮子在松软土壤条件下下陷和打滑的现象。

根据本发明可变直径柔性轮的结构设计，安装在轮毂1上的弹簧板2数量为大于三，结构允许的条件下，可以任意组合。如图1所示的六脚可变直径柔性轮，弹簧板2的安装是按照轮毂1为一个圆的角度进行均匀分布来安装的，即以圆心每60°对应的弧长度进行分配。依此类推，本发明的可变直径柔性轮可以是3脚可变直径柔性轮、9脚可变直径柔性轮等。

本发明可变直径柔性轮的运动过程为：轮子发射时，弹簧板2处于收缩状态，轮子工作时，通过地面施加给弹簧板2的摩擦力，弹簧板2相对于脚板5滑动，轮子展开，实现轮子直径的增大，提高了越障能力，可以轻松越过20cm～25cm的垂直障碍。

本发明可变直径柔性轮通过弹簧板的伸缩改变结构提高轮式车辆在松软土壤条件下的越障能力，改善轮子的下限和打滑现象。同时减轻轮子总量，提高车辆的效率。

Claims (5)

1、一种可变直径柔性轮，其特征在于：由电机(4)、法兰盘(3)、脚板(5)、轮毂(1)和弹簧板(2)组成，轮毂(1)为圆桶结构，轮毂(1)上设有通过焊柱与弹簧板(2)一端连接的焊接孔，电机(4)安装在法兰盘(3)上，法兰盘(3)安装在轮毂(1)内，弹簧板(2)的一端焊接在轮毂(1)的外桶上，弹簧板(2)的另一端焊接脚板(5)，弹簧板(2)的两侧边上分别设有b形勾(21)，弹簧板(2)的两端设有焊接孔(22)；脚板(5)与弹簧板(2)连接端上设有焊接孔(55)，脚板(5)另一端的下部设有左C形卡夹(53)和右C形卡夹(51)，脚板(5)另一端的上部有左凹槽(54)和右凹槽(52)。

2、根据权利要求1所述的可变直径柔性轮，其特征在于：法兰盘(3)、脚板(5)、轮毂(1)和弹簧板(2)采用钛合金加工。

3、根据权利要求1所述的可变直径柔性轮，其特征在于：左C形卡夹(53)和右C形卡夹(51)之间的距离与弹簧板(2)的宽度适配。

4、根据权利要求4所述的可变直径柔性轮，其特征在于：柔性轮为3脚可变直径柔性轮、或6脚可变直径柔性轮、或9脚可变直径柔性轮。

5、根据权利要求1所述的可变直径柔性轮，其特征在于：电机(4)选取永磁直流力矩电机。

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