CN101486295A - 一种适用于可变直径轮的变径机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于可变直径轮的变径机构，该变径机构包括有摆动液压缸组件(1)、半轴套管(2)、行星轮系组件(5)、A轮毂(1A)、(B)轮毂(1B)、C轮毂(1C)；摆动液压缸组件(1)、行星轮系组件(5)套接在半轴套管(2)上，A轮毂(1A)、B轮毂(1B)、C轮毂(1C)分别与行星轮系组件(5)上的A齿圈(502)、B齿圈(503)、C齿圈(504)的外部镶嵌连接。本发明变径机构采用摆动液压缸作为动力直接驱动变径行星轮系机构，比采用电机等驱动的方式对多栖环境的适应能力更强，变径能力可不受电机输出转矩小的局限；在行星轮系组件(5)中采用浮动行星架方案，可使变径机构中行星轮系的轮齿啮合充分，实现均载，改善受力状况，从而延长了变径机构的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种可变直径轮，具体地说，是指一种多栖多模式车辆用可变直径轮的变径机构。
背景技术
可变直径轮可适应不同地域条件有效的运行，是多栖车辆行走机构的一种很好的选择。通过控制轮径的变化，使轮子在有轮缘和无轮缘车轮之间转换，在松软地面上可提高通过性，减少滚动阻力，增加驱动力，在浅水及滩涂区域可使用滑橇支撑车体，防止车身的沉陷；轮子收缩至圆轮时可实现公路上高速行走。可变直径轮可广泛用于多栖全地域军民用车辆、移动机器人和各种特殊装备移动平台的行走机构，如沙漠车、滩涂车辆等。
为使多栖移动平台能够在多栖环境(主要是指公路、松软地面、沼泽、滩涂和沙地等不同地域)更好地行走，人们设计了多种多样的轮子，如充气轮胎、履带轮等，但这类与地面直接接触的车轮多数只能适应特定的地面条件，不能满足多栖环境的运行要求，效果都不很理想，限制了人们的活动范围，并带来极大的交通不便。为使与多栖环境直接接触的车轮适应能力更强，本发明设计了一种适用于可变直径轮的变径机构。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于可变直径轮的变径机构，该变径机构第一方面采用三组行星轮系分别实现对安装在各行星轮系上的轮毂作运动；第二方面，行星轮系组件采用浮动行星架组件实现载荷均布，能够改善行星轮系中齿轮的啮合状况；第三方面，采用一半轴套管作为整个变径机构的支撑，并通过半轴套管上的两个花键实现B行星轮系和C行星轮系的定位安装；第四方面，在半轴套管上安装深沟球轴承和双列圆柱滚子轴承，实现了三个轮毂与三组行星轮系组件相对于半轴套管转动。
本发明的一种适用于可变直径轮的变径机构，该变径机构包括有摆动液压缸组件1、半轴套管2、行星轮系组件5、A轮毂1A、B轮毂1B、C轮毂1C；摆动液压缸组件1、行星轮系组件5套接在半轴套管2上，A轮毂1A、B轮毂1B、C轮毂1C分别与行星轮系组件5上的A齿圈502、B齿圈503、C齿圈504的外部镶嵌连接。本发明的变径机构，当汽车中的液压驱动系统输出的液压油经进口进入摆动液压缸的密封油腔中，液压油将推动转动叶片105和叶片轴103转动。叶片轴103通过花键带动A组行星轮系的A太阳轮501同步转动。A太阳轮501作为行星轮系转动的输入，驱动浮动的行星架组件上A组行星轮系的三个内行星轮、C组行星轮系的三个外行星轮同步转动，行星轮系通过A组行星轮系的内齿圈和C组行星轮系的外齿圈输出转动。B组行星轮系的B太阳轮通过花键固定于静止的半轴套管2上，B组行星轮系的行星轮与行星轴之间为轴承连接，因而整体绕行星轮系的中心公转的浮动行星架组件上的三个行星轮同时相对于行星轮轴作自转，与B组行星轮系的三个中行星轮啮合的中齿圈保持静止不输出转动。
本发明的一种适用于可变直径轮的变径机构的优点在于：1、采用摆动液压缸作为动力直接驱动变径行星轮系机构，比其它采用电机等驱动的方式对多栖环境的适应能力更强，变径能力可不受电机输出转矩小的局限；2、采用浮动行星架方案，可使变径机构中行星轮系的轮齿啮合充分，实现均载，改善受力状况，从而延长了变径机构的使用寿命；3、采用半轴套管支撑整个行星轮系和液压组件，使整个变径机构结构紧凑，变径效率高；4、由半轴套管、三个轮毂和密封件围成的密闭空腔，可有效防止在多栖环境中灰尘、泥和水等，从而增强了该变径机构对多栖环境的适应能力；5本发明是适用于多栖多模式车辆用可变直径轮实施变径的理想结构，采用本发明的可变直径轮对多栖环境地面的适应性更好，机动性和通过性较强。
附图说明
图1是本发明变径机构的外部结构图。
图1A是本发明变径机构的剖视图。
图2是本发明半轴套管的结构图。
图3是本发明摆动液压缸组件的结构图。
图3A是本发明摆动液压缸组件的分解图。
图3B是本发明叶片轴的另一视角图。
图4是本发明行星轮组件的结构图。
图4A是本发明浮动行星架组件的结构图。
图4B是本发明浮动行星架组件的分解图。
图4C是本发明A组行星轮系结构图。
图4D是本发明B组行星轮系结构图。
图4E是本发明C组行星轮系结构图。
图中： 1.摆动液压缸组件 101.上端盖 101a.A通孔
102.下端盖 102a.B通孔 103.叶片轴 131.外圆面 132.豁口
133.连接段 134.密封段 135.螺钉孔 136.销钉孔 104.缸体
141.液压油进口 142.液压油出口 143.圆柱段 144.螺钉孔 145.销钉孔
146.缸体内腔 147.中心通孔 148.安装面 104a.油腔 105.转动叶片
151.螺钉孔 152.销钉孔 106.固定叶片 161.螺钉孔 162.销钉孔
2.半轴套管 201.盖板 202.凹腔 203.通孔 204.液压驱动段
205.A花键段 206.B花键段 207.轴承段 208.套管尾段 3.花键法兰端盖
4.深沟球轴承 5.行星轮系组件 501.A太阳轮 501a.凸块 502.A齿圈
503.B齿圈 504.C齿圈 505.B太阳轮 506.C太阳轮 507.A行星架
571.A轴承孔 572.B轴承孔 573.C轴承孔 508.B行星架 581.D轴承孔
582.E轴承孔 583.F轴承孔 511.A行星轮 512.B行星轮 513.C行星轮
514.D行星轮 515.E行星轮 516.F行星轮 517.G行星轮 518.H行星轮
519.I行星轮 521.A行星轮轴 521a.A轴环 522.B行星轮轴 522a.B轴环
523.C行星轮轴 523a.C轴环 531.A滚针轴承 532.B滚针轴承 533.C滚针轴承
534.D滚针轴承 535.E滚针轴承 536.F滚针轴承 537.G滚针轴承 538.H滚针轴承
539.I滚针轴承 6.双列圆柱滚子轴承 1A.A轮毂 1B.B轮毂 1C.C轮毂
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1、图1A所示，本发明是一种适用于可变直径轮的变径机构，该变径机构包括有摆动液压缸组件1、半轴套管2、行星轮系组件5、A轮毂1A、B轮毂1B、C轮毂1C；摆动液压缸组件1、行星轮系组件5套接在半轴套管2上，A轮毂1A、B轮毂1B、C轮毂1C分别与行星轮系组件5上的A齿圈502、B齿圈503、C齿圈504的外部镶嵌连接。
参见图2所示，半轴套管2为一体成型件；半轴套管2上设有盖板201，盖板201的中心位置开有通孔203，该通孔203用于汽车车轮的半轴穿过；盖板201的上端面设有一凹腔202；盖板201的下端中心位置设有一空心圆柱，该圆柱上顺次设有液压驱动段204、A花键段205、B花键段206、轴承段207和套管尾段208，液压驱动段204上通过一轴套将叶片轴103安装在其上，A花键段205上安装有B太阳轮505，B花键段206上安装有C太阳轮506，轴承段207上安装有双列圆柱滚子轴承6，套管尾段208安装在花键法兰端盖3内。在本发明中，半轴套管2用于支承、定位、安装摆动液压缸组件1和行星轮系组件5上的零部件。
参见图3、图3A所示，摆动液压缸组件1包括有缸体104、上端盖101、下端盖102、叶片轴103、转动叶片105和固定叶片106；下端盖102安装在缸体104的缸体内腔146的底部，固定叶片106通过螺钉和定位销安装在缸体内腔146的内壁，转动叶片105通过螺钉和定位销安装在叶片轴103的外圆面131上，叶片轴103的连接段133穿过下端盖102的B通孔102a后，装配在缸体104的中心通孔147内，上端盖101安装在的缸体内腔146的顶部，且上端盖101的顶面与缸体104的安装面148齐平，叶片轴103的密封段134通过密封圈安装在上端盖101的A通孔101a内。
叶片轴103为一体成型件，叶片轴103的外缘上设有外圆面131，外圆面131的上端为密封段134，外圆面131的下端为连接段133，连接段133上设有豁口132，该豁口132用于与A太阳轮501的凸块501a配合。
缸体104为一体成型件，缸体104的外缘上设有液压油进口141、液压油出口142、以及用来连接用的螺钉孔144和销钉孔145，缸体104的下端设有圆柱段143，该圆柱段143上通过深沟球轴承4连接A轮毂1A，缸体104的上端设有一缸体内腔146，该缸体内腔146用于放置下端盖102、叶片轴103、上端盖101、转动叶片105和固定叶片106。
在本发明中，转动叶片105设计成“Y”型形状，转动叶片105上设有螺钉孔151和销钉孔152，通过螺钉孔151和销钉孔152与叶片轴103上的螺钉孔135和销钉孔136对齐，然后通过螺钉和销钉将转动叶片105安装在叶片轴103的外圆面131上。
在本发明中，固定叶片106设计成“T”型形状，固定叶片106的侧面上设有螺钉孔161和销钉孔162。固定叶片106上的螺钉孔161与缸体104上的螺钉孔144对齐，固定叶片106上的销钉孔162与缸体104上的销钉孔145对齐，固定叶片106通过螺钉和销钉安装在缸体104的内腔的内壁。
参见图4、图4A、图4B、图4C、图4D、图4E所示，行星轮系组件5由A组行星轮系、B组行星轮系、C组行星轮系、浮动行星架组件组成，B组行星轮系设置在A组行星轮系与C组行星轮系之间，浮动行星架组件的上方安装有A组行星轮系，浮动行星架组件的下方安装有C组行星轮系，浮动行星架组件的中间安装有B组行星轮系。
浮动行星架组件由两个行星架、三个行星轮轴和九个滚针轴承组成。
两个行星架是指A行星架507、B行星架508。A行星架507为三角形结构，A行星架507上设有A轴承孔571、B轴承孔572、C轴承孔573，A轴承孔571内安装有A滚针轴承531，B轴承孔572内安装有B滚针轴承532，C轴承孔573内安装有C滚针轴承533。B行星架508为三角形结构，B行星架508上设有D轴承孔581、E轴承孔582、F轴承孔583，D轴承孔581内安装有G滚针轴承537，E轴承孔582内安装有H滚针轴承538，F轴承孔583内安装有I滚针轴承539。
三个行星轮轴是指A行星轮轴521、B行星轮轴522、C行星轮轴523。
A行星轮轴521的两端设有上花键、下花键，A行星轮轴521的中间设有A轴环521a，A轴环521a与上花键之间为上轴肩521b，A轴环521a与下花键之间为下轴肩521c，A轴环521a上套接有D滚针轴承534，D滚针轴承534安装在D行星轮514的内孔中，上轴肩521b上套接有A滚针轴承531，下轴肩521c套接有G滚针轴承537，上花键与A行星轮511的内花键连接，下花键与D行星轮517的内花键连接。
B行星轮轴522的两端设有上花键、下花键，B行星轮轴522的中间设有B轴环522a，B轴环522a与上花键之间为上轴肩522b，B轴环522a与下花键之间为下轴肩522c，B轴环522a上套接有E滚针轴承535，E滚针轴承535安装在E行星轮515的内孔中，上轴肩522b上套接有B滚针轴承532，下轴肩522c套接有H滚针轴承538，上花键与B行星轮512的内花键连接，下花键与E行星轮518的内花键连接。
C行星轮轴523的两端设有上花键、下花键，C行星轮轴523的中间设有C轴环523a，C轴环523a与上花键之间为上轴肩523b，C轴环523a与下花键之间为下轴肩523c，C轴环523a上套接有F滚针轴承536，F滚针轴承536安装在F行星轮516的内孔中，上轴肩523b上套接有C滚针轴承533，下轴肩523c套接有I滚针轴承539，上花键与C行星轮513的内花键连接，下花键与I行星轮519的内花键连接。
九个滚针轴承是指A滚针轴承531、B滚针轴承532、C滚针轴承533、D滚针轴承534、E滚针轴承535、F滚针轴承536、G滚针轴承537、H滚针轴承538、I滚针轴承539。
A组行星轮系由A行星轮511、B行星轮512、C行星轮513、A太阳轮501和A齿圈502组成，A行星轮511、B行星轮512和C行星轮513的轮齿分别与A太阳轮501和A齿圈502啮合。A太阳轮501套接在半轴套管2的液压驱动段204上。A太阳轮501上的凸块501a与叶片轴103下端的豁口132对齐。
B组行星轮系由D行星轮514、E行星轮515、F行星轮516、B太阳轮505和B齿圈503组成，D行星轮514、E行星轮515和F行星轮516的轮齿分别与B太阳轮505和B齿圈503啮合。B太阳轮505的内花键与半轴套管2上的A花键段205连接。
C组行星轮系由G行星轮517、H行星轮518、I行星轮519、C太阳轮506和C齿圈504组成，G行星轮517、H行星轮518和I行星轮519的轮齿分别与C太阳轮506和C齿圈504啮合。C太阳轮506的内花键与半轴套管2上的B花键段206连接。
本发明是一种适用于可变直径轮的变径机构，在实施变径时，液压驱动系统将液压油经缸体104上的进口141进入油腔104a内，液压油将推动转动叶片105使叶片轴103转动。在叶片轴103转动的条件下，A太阳轮501保持与叶片轴103的同步转动，则A行星轮511、B行星轮512和C行星轮513与A太阳轮501通过轮齿的啮合转动。在行星轮轴转动的条件下，B组行星轮系和C组行星轮系与行星轮轴保持同步转动。行星轮系上的齿圈与轮毂采用镶嵌连接，A太阳轮501和C太阳轮506均固定于半轴套管2上，因而B齿圈503保持静止不转动，则B轮毂也保持静止不转动；在行星轮之间的轮齿啮合下，A轮毂1A和C轮毂1C相对B轮毂1B转动。
当转动叶片105转至固定叶片106的限位面163时，转动叶片105停止转动，液压油从出口142回流至液压油路，并保持油腔104a内的油压，从而保持变径机构各部件间的位置。
Claims (1)
1、一种适用于可变直径轮的变径机构，其特征在于：该变径机构包括有摆动液压缸组件(1)、半轴套管(2)、行星轮系组件(5)、A轮毂(1A)、(B)轮毂(1B)、C轮毂(1C)；
半轴套管(2)为一体成型件；半轴套管(2)上设有盖板(201)，盖板(201)的中心位置开有通孔(203)，盖板(201)的上端面设有一凹腔(202)，盖板(201)的下端中心位置设有一空心圆柱，该圆柱上顺次设有液压驱动段(204)、A花键段(205)、B花键段(206)、轴承段(207)和套管尾段(208)，液压驱动段(204)上安装有叶片轴(103)，A花键段(205)上安装有B太阳轮(505)，B花键段(206)上安装有C太阳轮(506)，轴承段(207)上安装有双列圆柱滚子轴承(6)，套管尾段(208)安装在花键法兰端盖(3)内；
摆动液压缸组件(1)包括有缸体(104)、上端盖(101)、下端盖(102)、叶片轴(103)、转动叶片(105)和固定叶片(106)；下端盖(102)安装在缸体(104)的缸体内腔(146)的底部，固定叶片(106)通过螺钉和定位销安装在缸体内腔(146)的内壁，转动叶片(105)通过螺钉和定位销安装在叶片轴(103)的外圆面(131)上，叶片轴(103)的连接段(133)穿过下端盖(102)的B通孔(102a)后，装配在缸体(104)的中心通孔(147)内，上端盖(101)安装在的缸体内腔(146)的顶部，且上端盖(101)的顶面与缸体(104)的安装面(148)齐平，叶片轴(103)的密封段(134)通过密封圈安装在上端盖(101)的A通孔(101a)内；
叶片轴(103)为一体成型件，叶片轴(103)的外缘上设有外圆面(131)，外圆面(131)的上端为密封段(134)，外圆面(131)的下端为连接段(133)，连接段(133)上设有豁口(132)，该豁口(132)用于与A太阳轮(501)的凸块(501a)配合；
缸体(104)为一体成型件，缸体(104)的外缘上设有液压油进口(141)、液压油出口(142)、以及用来连接用的螺钉孔(144)和销钉孔(145)，缸体(104)的下端设有圆柱段(143)，该圆柱段(143)上通过深沟球轴承(4)连接A轮毂(1A)，缸体(104)的上端设有一缸体内腔(146)；
行星轮系组件(5)由A组行星轮系、B组行星轮系、C组行星轮系、浮动行星架组件组成，B组行星轮系设置在A组行星轮系与C组行星轮系之间，浮动行星架组件的上方安装有A组行星轮系，浮动行星架组件的下方安装有C组行星轮系，浮动行星架组件的中间安装有B组行星轮系；浮动行星架组件由两个行星架、三个行星轮轴和九个滚针轴承组成；两个行星架是指A行星架(507)、B行星架(508)；三个行星轮轴是指A行星轮轴(521)、B行星轮轴(522)、C行星轮轴(523)；九个滚针轴承是指A滚针轴承(531)、B滚针轴承(532)、C滚针轴承(533)、D滚针轴承(534)、E滚针轴承(535)、F滚针轴承(536)、G滚针轴承(537)、H滚针轴承(538)、I滚针轴承(539)；
A行星架(507)为三角形结构，A行星架(507)上设有A轴承孔(571)、B轴承孔(572)、C轴承孔(573)，A轴承孔(571)内安装有A滚针轴承(531)，B轴承孔(572)内安装有B滚针轴承(532)，C轴承孔(573)内安装有C滚针轴承(533)；B行星架(508)为三角形结构，B行星架(508)上设有D轴承孔(581)、E轴承孔(582)、F轴承孔(583)，D轴承孔(581)内安装有G滚针轴承(537)，E轴承孔(582)内安装有H滚针轴承(538)，F轴承孔(583)内安装有I滚针轴承(539)；
A行星轮轴(521)的两端设有上花键、下花键，A行星轮轴(521)的中间设有A轴环(521a)，A轴环(521a)与上花键之间为上轴肩(521b)，A轴环(521a)与下花键之间为下轴肩(521c)，A轴环(521a)上套接有D滚针轴承(534)，D滚针轴承(534)安装在D行星轮(514)的内孔中，上轴肩(521b)上套接有A滚针轴承(531)，下轴肩(521c)套接有G滚针轴承(537)，上花键与A行星轮(511)的内花键连接，下花键与D行星轮(517)的内花键连接；
B行星轮轴(522)的两端设有上花键、下花键，B行星轮轴(522)的中间设有B轴环(522a)，B轴环(522a)与上花键之间为上轴肩(522b)，B轴环(522a)与下花键之间为下轴肩(522c)，B轴环(522a)上套接有E滚针轴承(535)，E滚针轴承(535)安装在E行星轮(515)的内孔中，上轴肩(522b)上套接有B滚针轴承(532)，下轴肩(522c)套接有H滚针轴承(538)，上花键与B行星轮(512)的内花键连接，下花键与E行星轮(518)的内花键连接；
C行星轮轴(523)的两端设有上花键、下花键，C行星轮轴(523)的中间设有C轴环(523a)，C轴环(523a)与上花键之间为上轴肩(523b)，C轴环(523a)与下花键之间为下轴肩(523c)，C轴环(523a)上套接有F滚针轴承(536)，F滚针轴承(536)安装在F行星轮(516)的内孔中，上轴肩(523b)上套接有C滚针轴承(533)，下轴肩(523c)套接有I滚针轴承(539)，上花键与C行星轮(513)的内花键连接，下花键与I行星轮(519)的内花键连接；
A组行星轮系由A行星轮(511)、B行星轮(512)、C行星轮(513)、A太阳轮(501)和A齿圈(502)组成，A行星轮(511)、B行星轮(512)和C行星轮(513)的轮齿分别与A太阳轮(501)和A齿圈(502)啮合。A太阳轮(501)套接在半轴套管(2)的液压驱动段(204)上；A太阳轮(501)上的凸块(501a)与叶片轴(103)下端的豁口(132)对齐；
B组行星轮系由D行星轮(514)、E行星轮(515)、F行星轮(516)、B太阳轮(505)和B齿圈(503)组成，D行星轮(514)、E行星轮(515)和F行星轮(516)的轮齿分别与B太阳轮(505)和B齿圈(503)啮合；B太阳轮(505)的内花键与半轴套管(2)上的A花键段(205)连接；
C组行星轮系由G行星轮(517)、H行星轮(518)、I行星轮(519)、C太阳轮(506)和C齿圈(504)组成，G行星轮(517)、H行星轮(518)和I行星轮(519)的轮齿分别与C太阳轮(506)和C齿圈(504)啮合；C太阳轮(506)的内花键与半轴套管(2)上的B花键段(206)连接。
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