CN102310710A - 一种适用于可变直径半步行轮的四连杆轮架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于可变直径半步行轮的四连杆轮架，该四连杆轮架包括有六个结构相同的轮脚组件和一个轮毂组件；六个轮脚组件中的上吊耳分别安装在液压缸缸套上，六个轮脚组件中的下吊耳分别安装在连接盘上；四连杆之间采用销轴进行连接。在液压驱动力的条件下，液压缸缸套沿驱动桥桥壳轴线方向的运动，使得四连杆具有伸缩运动，四连杆的伸缩使得滑块在滑轨中沿滑动线方向运动，从而实现安装有本发明四连杆轮架的车轮得到变径。本发明的六个轮脚组件的张开或是合拢，从而实现可变直径半步行轮的轮径变化。

Description

一种适用于可变直径半步行轮的四连杆轮架

技术领域

本发明涉及一种可变直径半步行轮，具体地说，是指一种机械型车辆用的可变直径半步行轮上用的四连杆轮架。

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。

步行轮的运动相当于一个多边形轮子的滚动。它滚过地面时留下的不是沟辙，而是一个齿孔(齿孔的形状根据轮脚的形状而定)。步行轮的试验研究证明，步行轮具有跨步方案，明显地减小滚动阻力，改进牵引效率。步行轮的设计技术及理论研究，许多方面需要进一步研究。但首先要研究的仍是轮脚和土壤相互作用的问题。

而这种多边形的滚动不可避免地造成轮心的上下波动。当采用多个半步行轮时，由于很难保证轮心的同步波动，又使车辆本身产生扭动，车辆一旦从软地面转移到硬路面，这种扭动将使人和车辆难以承受，从而使轮子的应用受到一定的限制。

开发一种半步行轮，使其可以根据不同土壤条件，采用不同工作方式：在松软土壤上采用步行轮方式，以获得较小的滚动阻力和较大的驱动力；在硬路面上采用圆形轮子方式以获得良好的平顺性。此外，通过改变轮子等效半径，可以调整车辆离地间隙，满足不同行驶条件、工作条件对离地间隙的要求。改善了车辆的越障能力、通过性、稳定性；通过调整四个车轮的等效半径，可以对姿态进行调整，提高车辆的越障能力和抗侧倾能力，并且能为车载设备提供稳定的工作平台；不同工作条件下的转换是采用自动控制的方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于可变直径半步行轮的四连杆轮架，该四连杆轮架通过液压系统驱动轮毂组件运动，致使相同结构的六个变径组件间的相对运动，实现了轮子直径可变和结构的伸缩。安装有本发明四连杆轮架的车轮结构，能实现了全地域行走、越障和姿态控制、满足不同耕作需求的多功能集成，兼具在崎岖地面上的高通过性和硬路面上的良好平顺性，具有其它各式车辆无法比拟的优点。在圆周方向上均匀设置多个本发明四连杆轮架所形成的可变直径半步行轮能够用于全地域军民用车辆、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、滩涂车等是一种适用于全地域使用的新型轮系结构。

本发明的一种适用于可变直径半步行轮的四连杆轮架，该四连杆轮架包括有六个结构相同的轮脚组件和一个轮毂组件(7)；所述的六个结构相同的轮脚组件是指第一轮脚组件(1)、第二轮脚组件(2)、第三轮脚组件(3)、第四轮脚组件(4)、第五轮脚组件(5)和第六轮脚组件(6)；第一轮脚组件(1)包括有变径四连杆(11)、滑块(12)、滑轨(13)、A上吊耳(14)、A下吊耳(15)、轮脚板(16)和橡胶轮块(17)；所述变径四连杆(11)包括有八个连杆和八个销轴；八个连杆是指A连杆(101)、B连杆(102)、C连杆(103)、D连杆(104)、E连杆(105)、F连杆(106)、G连杆(107)和H连杆(108)；八个销轴是指A销轴(111)、B销轴(112)、C销轴(113)、D销轴(114)、E销轴(115)、F销轴(116)、G销轴(117)和H销轴(118)；所述的八个销轴用于实现所述的八个连杆之间的连接。

本发明变径四连杆(11)的装配关系为：

A销轴(111)的一端顺次穿过B连杆(102)的第十一通孔(102a)、A轴套(111A)、A连杆(101)的第八通孔(101a)后，并在A销轴(111)的端部安装上卡环；A轴套(111A)安装在滑块(12)的E通孔(124)中；B销轴(112)的一端顺次穿过D连杆104的第十六通孔104a、B轴套112A、C连杆(103)的第十四通孔(103a)后，并在B销轴(112)的端部安装上卡环；B轴套(112A)安装在A连杆(101)的第十通孔(101c)和B连杆(102)的第十三通孔(102c)中；C销轴(113)的一端顺次穿过B连杆(102)的第十二通孔(102b)、A轴套(113A)、F连杆(106)的第二十一通孔(106a)、E连杆(105)的第十八通孔(105a)、E轴套(113B)、A连杆(101)的第十通孔(101c)后，并在C销轴(113)的端部安装上卡环；D销轴(114)的一端顺次穿过E连杆(105)的第十八通孔(105a)、C连杆(103)的第十五通孔(103b)后，并在D销轴(114)的端部安装上卡环；E销轴(115)的一端顺次穿过F连杆(106)的第二十一通孔(106a)、D连杆(104)的第十七通孔(104b)后，并在E销轴(115)的端部安装上卡环；F销轴(116)的一端顺次穿过H连杆(108)的第二十九通孔(108c)、C轴套(116A)、G连杆(107)的第二十六通孔(107c)后，并在F销轴(116)的端部安装上卡环；C轴套(116A)安装在E连杆(105)的第二十通孔(105c)和F连杆(106)的第二十三通孔(106c)中；G销轴(117)的一端顺次穿过F连杆(106)的第二十二通孔(106b)、A上吊耳(14)的A通孔(141)、E连杆(105)的第十九通孔(105b)后，并在G销轴(117)的端部安装上卡环；H销轴(118)的一端顺次穿过H连杆(108)的第二十八通孔(108b)、A下吊耳(15)的D通孔(151)、G连杆(107)的第二十五通孔(107b)后，并在H销轴(118)的端部安装上卡环。

在液压驱动力的条件下，液压缸缸套(74)沿驱动桥桥壳轴线方向进行运动，液压缸缸套(74)的运动带动了四连杆(11)的伸缩运动，四连杆(11)的伸缩使得滑块(12)在滑轨(13)中沿滑动线方向运动，从而实现了轮脚组件的张开或是合拢。

本发明的适用于可变直径半步行轮的四连杆轮架的优点在于：

①在圆周方向上均匀设置本发明四连杆轮架所形成的可变直径半步行轮，这样的轮子在松软地面条件下滚动阻力小，牵引力大，附着性能好。

②具有本发明设计的四连杆轮架的可变直径半步行车轮，通过连杆与滑块、滑轨的配合来改变车轮半径，能调整车辆离地间隙，满足不同行驶条件、工作条件对离地间隙的要求。改善了车辆的越障能力、通过性、稳定性。

③基于四连杆的可变直径半步行轮能够通过姿态调整，提高车辆的越障能力和抗侧倾能力，并且能为车载设备提供稳定的工作平台。

附图说明

图1是张开状态下本发明可变直径半步行轮的四连杆轮架结构图。

图1A是张开状态下本发明可变直径半步行轮的四连杆轮架另一视角的结构图。

图1B是收缩状态下本发明可变直径半步行轮的四连杆轮架结构图。

图2是本发明的轮毂组件的结构图。

图2A是本发明轮毂组件的分解图。

图2B是本发明连接盘的结构图。

图2C是本发明连接盘的另一视角结构图。

图2D是液压缸缸套的结构图。

图2E是液压缸缸套的另一视角结构图。

图3是本发明第一轮脚组件的结构图。

图3A是本发明第一轮脚组件中上吊耳的结构图。

图3B是本发明第一轮脚组件的下吊耳结构图。

图3C是本发明第一轮脚组件的滑块结构图。

图3D是本发明第一轮脚组件的滑轨结构图。

图3E是本发明第一轮脚组件的轮脚板结构图。

图3F是本发明第一轮脚组件的橡胶轮块结构图。

图3G是本发明第一轮脚组件的四连杆的分解图。

图4是本发明六个轮脚组件中连杆与液压缸缸套、连接盘的装配图。

图4A是本发明六个轮脚组件中连杆与液压缸缸套、连接盘的另一视角装配图。

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。

本发明设计的适用于可变直径半步行轮的四连杆轮架，轮脚组件与轮毂组件的安装采用上下吊耳分别与液压缸缸套、连接盘的固定连接来实现；轮脚组件的张开或是合拢，从而实现可变直径半步行轮的轮径变化。

参见图1、图1A、图1B所示，本发明的一种适用于可变直径半步行轮的四连杆轮架，该四连杆轮架包括有六个结构相同的轮脚组件和一个轮毂组件7；所述的六个结构相同的轮脚组件是指第一轮脚组件1、第二轮脚组件2、第三轮脚组件3、第四轮脚组件4、第五轮脚组件5、第六轮脚组件6。

(一)第一轮脚组件1

参见图3、图3A～图3G所示，第一轮脚组件1包括有变径四连杆11、滑块12、滑轨13、A上吊耳14、A下吊耳15、轮脚板16和橡胶轮块17；

变径四连杆11包括有八个连杆(A连杆101、B连杆102、C连杆103、D连杆104、E连杆105、F连杆106、G连杆107、H连杆108)和八个销轴(A销轴111、B销轴112、C销轴113、D销轴114、E销轴115、F销轴116、G销轴117、H销轴118)，销轴用于实现连杆与连杆之间的连接；其中：

A连杆101与B连杆102的结构相同，且相对放置，组成第一运动连杆；第一运动连杆与第三运动连杆的结构相同；

C连杆103与D连杆104的结构相同，组成第二运动连杆；

E连杆105与F连杆106的结构相同，且相对放置，组成第三运动连杆；第一运动连杆与第三运动连杆的结构相同；

G连杆107与H连杆108的结构相同，且相对放置，组成第四运动连杆。

参见图3G所示，A连杆101的一端设有第八通孔101a，A连杆101的另一端设有第九通孔101b，A连杆101的中部设有第十通孔101c。

B连杆102的一端设有第十一通孔102a，B连杆102的另一端设有第十二通孔102b，B连杆102的中部设有第十三通孔102c。在本发明中，第八通孔101a和第十一通孔102a用于放置A销轴111，且A连杆101一端与B连杆102一端之间的A销轴111上套接有A轴套111A。第九通孔101b和第十二通孔102b用于放置C销轴113，且A连杆101另一端与E连杆105一端之间套接有E轴套113B，B连杆102另一端与F连杆106一端之间套接有D轴套113A；第十通孔101c和第十三通孔102c用于放置套接有B轴套112A的B销轴112。

C连杆103的一端设有第十四通孔103a，C连杆103的另一端设有第十五通孔103b。

D连杆104的一端设有第十六通孔104a，D连杆104的另一端设有第十七通孔104b。在本发明中，第十四通孔103a和第十六通孔104a用于放置B销轴112；第十五通孔103b用于放置F销轴116；第十七通孔104b用于放置E销轴115。

E连杆105的一端设有第十八通孔105a，E连杆105的另一端设有第十九通孔105b，E连杆105的中部设有第二十通孔105c。

F连杆106的一端设有第二十一通孔106a，F连杆106的另一端设有第二十二通孔106b，F连杆106的中部设有第二十三通孔106c。在本发明中，第十八通孔105a和第二十一通孔106a用于放置C销轴113，且A连杆101另一端与E连杆105一端之间套接有E轴套113B，B连杆102另一端与F连杆106一端之间套接有D轴套113A；第十九通孔105b和第二十二通孔106b用于放置H销轴118；第二十通孔105c和第二十三通孔106c用于放置套接有C轴套116A的C销轴116。

G连杆107的一端设有第二十四通孔107a，G连杆107的另一端设有第二十五通孔107b，G连杆107的中部设有第二十六通孔107c。

H连杆108的一端设有第二十七通孔108a，H连杆108的另一端设有第二十八通孔108b，H连杆108的中部设有第二十九通孔108c。在本发明中，第二十四通孔107a用于放置D销轴114，第二十七通孔108a用于放置E销轴115，第二十五通孔107b和第二十八通孔108b用于放置G销轴117，第二十六通孔107c和第二十九通孔108c用于放置套接有C轴套116A的C销轴116。

在本发明中，变径四连杆11的装配关系为：

参见图3、图3G、图4、图4A所示，A销轴111的一端顺次穿过B连杆102的第十一通孔102a、A轴套111A、A连杆101的第八通孔101a后，并在A销轴111的端部安装上卡环；A轴套111A安装在滑块12的E通孔124中。

B销轴112的一端顺次穿过D连杆104的第十六通孔104a、B轴套112A、C连杆103的第十四通孔103a后，并在B销轴112的端部安装上卡环；B轴套112A安装在A连杆101的第十通孔101c和B连杆102的第十三通孔102c中。

C销轴113的一端顺次穿过B连杆102的第十二通孔102b、A轴套113A、F连杆106的第二十一通孔106a、E连杆105的第十八通孔105a、E轴套113B、A连杆101的第十通孔101c后，并在C销轴113的端部安装上卡环。

D销轴114的一端顺次穿过E连杆105的第十八通孔105a、C连杆103的第十五通孔103b后，并在D销轴114的端部安装上卡环。

E销轴115的一端顺次穿过F连杆106的第二十一通孔106a、D连杆104的第十七通孔104b后，并在E销轴115的端部安装上卡环。

F销轴116的一端顺次穿过H连杆108的第二十九通孔108c、C轴套116A、G连杆107的第二十六通孔107c后，并在F销轴116的端部安装上卡环；C轴套116A安装在E连杆105的第二十通孔105c和F连杆106的第二十三通孔106c中。

G销轴117的一端顺次穿过F连杆106的第二十二通孔106b、A上吊耳14的A通孔141、E连杆105的第十九通孔105b后，并在G销轴117的端部安装上卡环。

H销轴118的一端顺次穿过H连杆108的第二十八通孔108b、A下吊耳15的D通孔151、G连杆107的第二十五通孔107b后，并在H销轴118的端部安装上卡环。

参见图3C所示，滑块12为凸字形结构，滑块12的中心为凸块123，凸块123的一端上设有E通孔124，所述E通孔124用于A销轴113穿过，所述凸块123运动在滑轨13的开口136中；滑块12的两侧分别为A侧翼121、B侧翼122，所述的A侧翼121和B侧翼122在滑轨13的空腔134内运动。

参见图3D所示，滑轨13为凹字形结构，滑轨13的中心为带有开口136的空腔135，所述开口136的两侧为A安装面131、B安装面132，所述开口136用于滑块12的凸块123在开口内运动，起到限制滑块12的跑偏运动；滑轨13的空腔135用于放置滑块12；滑轨13的A安装面131上设有用于安装轮毂压板72的通孔133，滑轨13的B安装面132上设有用于安装轮毂压板72的扇形块的通孔134。轮毂压板72的扇形块与滑轨13固定连接。

参见图3A所示，A上吊耳14上设有A通孔141、B通孔142和C通孔143，该A通孔141用于G销轴117穿过，该B通孔142和C通孔143用于穿过螺钉实现将A上吊耳14安装在液压缸缸套74的第一板面74A上。

参见图3B所示，A下吊耳15上设有D通孔151，该D通孔151用于H销轴118穿过；A下吊耳15的底板面152上设有螺纹孔153，通过在第一组安装孔73A(连接盘73上)与螺纹孔153中拧入螺钉实现A下吊耳15与连接盘73的连接。

参见图3E所示，轮脚板16上设有凸字形空腔161，该凸字形空腔161用于放置滑块12的一端；滑块12的另一端插入滑轨13的空腔135内，且滑块12运行在滑轨13的开口136形成的导引通道中。

参见图3F所示，橡胶轮块17通过安装板面171固定在轮脚板16上，橡胶轮块17的外部设有齿牙172，该齿牙172在行驶过程中便会在地面上留下齿孔。

参见图1、图3、图4、图4A所示，在本发明中，第一轮脚组件1的运动关系为：在液压缸的驱动下，液压缸缸套74沿驱动桥桥壳轴线方向进行运动，A上吊耳14安装在液压缸缸套74上，致使A上吊耳14随动；A上吊耳14通过G销轴117实现与第三运动连杆一端连接，第三运动连杆的中部绕F销轴116转动，从而带动D销轴114沿滑动线方向作直线移动；

在第三运动连杆旋转的条件下，安装在第三运动连杆上的F销轴116带动第四运动连杆绕H销轴118旋转；

在第四运动连杆旋转的条件下，C销轴113带动第一运动连杆绕A销轴111旋转；

在第一运动连杆旋转的条件下，安装在第一运动连杆上的B销轴112带动第二运动连杆绕D销轴114旋转；

在四个运动连杆相互约束下，实现了A销轴111沿滑动线方向作直线运动，A销轴111与滑块12的固定安装，使得滑块12相对于滑轨13作直线的相对运动。

本发明设计的变径轮架，在变径四连杆11、滑块12和滑轨13的协作下，实现了可变直径轮轮径的改变。

(二)第二轮脚组件2

参见图3、图3G、图4、图4A所示，在本发明中，第二轮脚组件2与第一轮脚组件1的结构相同。第二轮脚组件2与液压缸缸套74、连接盘73之间的装配关系为：

第二轮脚组件2中的B上吊耳24安装在液压缸缸套74的第二板面74B上。第二轮脚组件2中的G连杆207另一端和H连杆208另一端通过一销轴穿过B上吊耳24上的通孔，从而实现G连杆207另一端和H连杆208另一端与B上吊耳24的连接。

第二轮脚组件2中的B下吊耳25通过在第二组安装孔73B(连接盘73上)与B下吊耳25底部的螺纹孔中拧入螺钉，从而实现B下吊耳25底部与连接盘73的连接。第二轮脚组件2中的E连杆205另一端和F连杆206另一端通过一销轴穿过B下吊耳25上的通孔，从而实现E连杆205另一端和F连杆206另一端与B下吊耳25的连接。

(三)第三轮脚组件3

参见图3、图3G、图4、图4A所示，在本发明中，第三轮脚组件3与第一轮脚组件1的结构相同。第三轮脚组件3与液压缸缸套74、连接盘73之间的装配关系为：

第三轮脚组件3中的C上吊耳34安装在液压缸缸套74的第三板面74C上。第三轮脚组件3中的G连杆307另一端和H连杆308另一端通过一销轴穿过C上吊耳34上的通孔，从而实现G连杆307另一端和H连杆308另一端与C上吊耳34的连接。

第三轮脚组件3中的C下吊耳35通过在第三组安装孔73C(连接盘73上)与C下吊耳35底部的螺纹孔中拧入螺钉，从而实现C下吊耳35底部与连接盘73的连接。第三轮脚组件3中的E连杆305另一端和F连杆306另一端通过一销轴穿过C下吊耳35上的通孔，从而实现E连杆305另一端和F连杆306另一端与C下吊耳35的连接。

(四)第四轮脚组件4

参见图3、图3G、图4、图4A所示，在本发明中，第四轮脚组件4与第一轮脚组件1的结构相同。第四轮脚组件4与液压缸缸套74、连接盘73之间的装配关系为：

第四轮脚组件4中的D上吊耳44安装在液压缸缸套74的第四板面74D上。第四轮脚组件4中的G连杆407另一端和H连杆408另一端通过一销轴穿过D上吊耳44上的通孔，从而实现G连杆407另一端和H连杆408另一端与D上吊耳44的连接。

第四轮脚组件4中的D下吊耳45通过在第四组安装孔73D(连接盘73上)与D下吊耳45底部的螺纹孔中拧入螺钉，从而实现D下吊耳45底部与连接盘73的连接。第四轮脚组件4中的E连杆405另一端和F连杆406另一端通过一销轴穿过D下吊耳45上的通孔，从而实现E连杆405另一端和F连杆406另一端与D下吊耳45的连接。

(五)第五轮脚组件5

参见图3、图3G、图4、图4A所示，在本发明中，第五轮脚组件5与第一轮脚组件1的结构相同。第五轮脚组件5与液压缸缸套74、连接盘73之间的装配关系为：

第五轮脚组件5中的E上吊耳54安装在液压缸缸套74的第五板面74E上。第五轮脚组件5中的G连杆507另一端和H连杆508另一端通过一销轴穿过E上吊耳54上的通孔，从而实现G连杆507另一端和H连杆508另一端与E上吊耳54的连接。

第五轮脚组件5中的E下吊耳55通过在第五组安装孔73E(连接盘73上)与E下吊耳55底部的螺纹孔中拧入螺钉，从而实现E下吊耳55底部与连接盘73的连接。第五轮脚组件5中的E连杆505另一端和F连杆506另一端通过一销轴穿过E下吊耳55上的通孔，从而实现E连杆505另一端和F连杆506另一端与E下吊耳55的连接。

(六)第六轮脚组件6

参见图3、图3G、图4、图4A所示，在本发明中，第六轮脚组件6与第一轮脚组件1的结构相同。第六轮脚组件6与液压缸缸套74、连接盘73之间的装配关系为：

第六轮脚组件6中的F上吊耳64安装在液压缸缸套74的第六板面74F上。第六轮脚组件6中的G连杆607另一端和H连杆608另一端通过一销轴穿过F上吊耳64上的通孔，从而实现G连杆607另一端和H连杆608另一端与F上吊耳64的连接。

第六轮脚组件6中的F下吊耳65通过在第六组安装孔73F(连接盘73上)与F下吊耳65底部的螺纹孔中拧入螺钉，从而实现F下吊耳65底部与连接盘73的连接。第六轮脚组件6中的E连杆605另一端和F连杆606另一端通过一销轴穿过F下吊耳65上的通孔，从而实现E连杆605另一端和F连杆606另一端与F下吊耳65的连接。

参见图1所示，在本发明中，在所述连接盘73的圆周上均匀设置第一轮脚组件1、第二轮脚组件2、第一轮脚组件3、第一轮脚组件4、第一轮脚组件5和第一轮脚组件6，在液压驱动力的条件下，液压缸缸套74沿驱动桥桥壳轴线方向进行运动，液压缸缸套74的运动带动了四连杆11的伸缩运动，四连杆11的伸缩使得滑块12在滑轨13中沿滑动线方向运动，从而实现了轮脚组件的张开或是合拢。本发明的六个轮脚组件的统一张开或是合拢，从而实现可变直径半步行轮的轮径变化。

(七)轮毂组件7

参见图2、图2A所示，轮毂组件7包括有轮毂71、轮毂压板72、连接盘73、液压缸缸套74；

参见图2A所示，轮毂71为一体化结构设计；轮毂71上均匀设有A槽沟711、B槽沟712、C槽沟713、D槽沟714、E槽沟715和F槽沟716，所述的这六个槽沟用于放置六个轮脚组件，同时也是对六个轮脚组件的位置安装进行限定；每两个槽沟之间的凸块71A用于对收缩状态下轮架变径范围的限制。

参见图2A所示，轮毂压板72为一体化结构设计；轮毂压板72上均匀设有A扇形块721、B扇形块722、C扇形块723、D扇形块724、E扇形块725和F扇形块726；所述轮毂压板72的中心开有A通孔7G，该A通孔7G用于液压缸9穿过；

A扇形块721与B扇形块722之间是A间隙7A；

B扇形块722与C扇形块723之间是B间隙7B；

C扇形块723与D扇形块724之间是C间隙7C；

D扇形块724与E扇形块725之间是D间隙7D；

E扇形块725与F扇形块726之间是E间隙7E；

F扇形块726与A扇形块721之间是F间隙7F；所述的这六个间隙用于放置六个轮脚组件上的滑轨，且六个轮脚组件上的滑轨分别固定安装在两个扇形块的一侧。即：

A扇形块721的一侧与B扇形块722的另一侧上固定安装(如铆接、螺钉螺母的固定)有第一轮脚组件1上的滑轨，且滑轨的凸起则置于A间隙7A中；

B扇形块722的一侧与C扇形块723的另一侧上固定安装(如铆接、螺钉螺母的固定)有第二轮脚组件2上的滑轨，且滑轨的凸起则置于B间隙7B中；

C扇形块723的一侧与D扇形块724的另一侧上固定安装(如铆接、螺钉螺母的固定)有第三轮脚组件3上的滑轨，且滑轨的凸起则置于C间隙7C中；

D扇形块724的一侧与E扇形块725的另一侧上固定安装(如铆接、螺钉螺母的固定)有第四轮脚组件4上的滑轨，且滑轨的凸起则置于D间隙7D中；

E扇形块725的一侧与F扇形块726的另一侧上固定安装(如铆接、螺钉螺母的固定)有第五轮脚组件5上的滑轨，且滑轨的凸起则置于E间隙7E中；

F扇形块726的一侧与A扇形块721的另一侧上固定安装(如铆接、螺钉螺母的固定)有第六轮脚组件6上的滑轨，且滑轨的凸起则置于F间隙7F中。

参见图2B、图2C所示，连接盘73的中心是通孔73H，该通孔73H用于放置液压驱动系统的半轴。

连接盘73的安装面板73G上均匀分布设有第一组安装孔73A、第二组安装孔73B、第三组安装孔73C、第四组安装孔73D、第五组安装孔73E、第六组安装孔73F，以及用来安装轮毂压板72的通孔73J；

第一组安装孔73A用来安装第一轮脚组件1上的A下吊耳15；

第二组安装孔73B用来安装第二轮脚组件2上的B下吊耳25；

第三组安装孔73C用来安装第三轮脚组件3上的C下吊耳35；

第四组安装孔73D用来安装第四轮脚组件4上的D下吊耳45；

第五组安装孔73E用来安装第五轮脚组件5上的E下吊耳55；

第六组安装孔73F用来安装第六轮脚组件6上的F下吊耳65。

参见图2D、图2E所示，液压缸缸套74的中心是通孔74G，该通孔74G用于液压缸9通过；

液压缸缸套74的第一板面74A用于安装第一轮脚组件1的A上吊耳14；

液压缸缸套74的第二板面74B用于安装第二轮脚组件2的B上吊耳24；

液压缸缸套74的第三板面74C用于安装第三轮脚组件3的C上吊耳34；

液压缸缸套74的第四板面74D用于安装第四轮脚组件4的D上吊耳44；

液压缸缸套74的第五板面74E用于安装第五轮脚组件5的E上吊耳54；

液压缸缸套74的第六板面74F用于安装第六轮脚组件6的F上吊耳64。

在本发明中，轮毂压板72的中心盘体727通过铆接或者螺钉螺母配合固定安装在连接盘73上，轮毂压板72的扇形块铆接或者螺钉螺母配合固定安装在滑轨13上，实现本发明设计的适用于可变直径半步行轮的四连杆轮架与机械型车辆的液压驱动系统连接，进而在液压驱动系统提供的驱动力条件下，实现车轮的转动与变径。

本发明智能可变直径半步行轮具有多种用途，特别是丘陵地区农用机械、星际开发、海底探测、矿井开采以及交战与营救的机器人等。本发明智能可变直径半步行轮与一般车轮相比，具有如下优点：

(1)松软地面条件下滚动阻力小，牵引力大，附着性能好

智能可变直径半步行轮滚过松软地面时留下的是不连续的车辙，所以滚动阻力及压实土壤阻力大大减少，不存在推土或拥土阻力；另外，由于步行轮是掘土而不是滚动前进，所以它的附着性能良好，能产生较大的牵引力。而且可以防止轮胎陷入松软土壤里打滑。

(2)结构紧凑，便于运输

本发明的智能可变直径半步行轮可以作为机器人的轮系结构，车辆在转运状态时，半步行轮子处于最小状态，大大节省了空间。收缩伸展装置，可实现四轮的伸展。

(3)较高的越障能力和通过性

半步行轮的轮子直径可变，通过增大轮子直径，提高了越障能力。可以轻松越过20cm～25cm的垂直障碍。

(4)离地间隙可调，改善了车辆的越障能力、通过性、稳定性；

独特的四连杆轮架设计，使轮子收拢或张开，通过改变车轮半径，调整车辆的离地间隙，满足不同行驶条件、工作条件对离地间隙的要求。

(5)通过姿态调整，提高车辆的越障能力和抗侧倾能力，并且能为车载设备提供稳定的工作平台

通过对四个轮子直径的分别调整，可以对车身姿态进行控制，在爬升陡坡时，防止车辆发生侧倾。并且可以为车载设备提供一个稳定的工作平台。

Claims (5)

1.一种适用于可变直径半步行轮的四连杆轮架，其特征在于：该四连杆轮架包括有六个结构相同的轮脚组件和一个轮毂组件(7)；所述的六个结构相同的轮脚组件是指第一轮脚组件(1)、第二轮脚组件(2)、第三轮脚组件(3)、第四轮脚组件(4)、第五轮脚组件(5)和第六轮脚组件(6)；

第一轮脚组件(1)包括有变径四连杆(11)、滑块(12)、滑轨(13)、A上吊耳(14)、A下吊耳(15)、轮脚板(16)和橡胶轮块(17)；所述变径四连杆(11)包括有八个连杆和八个销轴；八个连杆是指A连杆(101)、B连杆(102)、C连杆(103)、D连杆(104)、E连杆(105)、F连杆(106)、G连杆(107)和H连杆(108)；八个销轴是指A销轴(111)、B销轴(112)、C销轴(113)、D销轴(114)、E销轴(115)、F销轴(116)、G销轴(117)和H销轴(118)；所述的八个销轴用于实现所述的八个连杆之间的连接；

A连杆(101)的一端设有第八通孔(101a)，A连杆(101)的另一端设有第九通孔(101b)，A连杆(101)的中部设有第十通孔(101c)；B连杆(102)的一端设有第十一通孔(102a)，B连杆(102)的另一端设有第十二通孔(102b)，B连杆(102)的中部设有第十三通孔(102c)；第八通孔(101a)和第十一通孔(102a)用于放置A销轴(111)，且A连杆(101)一端与B连杆(102)一端之间的A销轴(111)上套接有A轴套(111A)；第九通孔(101b)和第十二通孔(102b)用于放置C销轴(113)，且A连杆(101)另一端与E连杆(105)一端之间套接有E轴套(113B)，B连杆(102)另一端与F连杆(106)一端之间套接有D轴套(113A)；第十通孔(101c)和第十三通孔(102c)用于放置套接有B轴套(112A)的B销轴(112)；

C连杆(103)的一端设有第十四通孔(103a)，C连杆(103)的另一端设有第十五通孔(103b)；D连杆(104)的一端设有第十六通孔(104a)，D连杆(104)的另一端设有第十七通孔(104b)；第十四通孔(103a)和第十六通孔(104a)用于放置B销轴(112)；第十五通孔(103b)用于放置F销轴(116)；第十七通孔(104b)用于放置E销轴(115)；

E连杆(105)的一端设有第十八通孔(105a)，E连杆(105)的另一端设有第十九通孔(105b)，E连杆(105)的中部设有第二十通孔(105c)；F连杆(106)的一端设有第二十一通孔(106a)，F连杆(106)的另一端设有第二十二通孔(106b)，F连杆(106)的中部设有第二十三通孔(106c)；第十八通孔(105a)和第二十一通孔(106a)用于放置C销轴(113)，且A连杆(101)另一端与E连杆(105)一端之间套接有E轴套(113B)，B连杆(102)另一端与F连杆(106)一端之间套接有D轴套(113A)；第十九通孔(105b)和第二十二通孔(106b)用于放置H销轴(118)；第二十通孔(105c)和第二十三通孔(106c)用于放置套接有C轴套(116A)的C销轴(116)；

G连杆(107)的一端设有第二十四通孔(107a)，G连杆(107)的另一端设有第二十五通孔(107b)，G连杆(107)的中部设有第二十六通孔(107c)；H连杆(108)的一端设有第二十七通孔(108a)，H连杆(108)的另一端设有第二十八通孔(108b)，H连杆(108)的中部设有第二十九通孔(108c)；第二十四通孔(107a)用于放置D销轴(114)，第二十七通孔(108a)用于放置E销轴(115)，第二十五通孔(107b)和第二十八通孔(108b)用于放置G销轴(117)，第二十六通孔(107c)和第二十九通孔(108c)用于放置套接有C轴套116A的C销轴(116)；

滑块(12)为凸字形结构，滑块(12)的中心为凸块(123)，凸块(123)的一端上设有E通孔(124)，所述E通孔(124)用于A销轴(113)穿过，所述凸块(123)运动在滑轨(13)的开口(136)中；滑块(12)的两侧分别为A侧翼(121)、B侧翼(122)，所述的A侧翼(121)和B侧翼(122)在滑轨(13)的空腔(134)内运动；

滑轨(13)为凹字形结构，滑轨(13)的中心为带有开口(136)的空腔(135)，所述开口(136)的两侧为A安装面(131)、B安装面(132)；滑轨(13)的空腔(135)用于放置滑块(12)；滑轨(13)的A安装面(131)上设有用于安装轮毂压板(72)的第六通孔(133)，滑轨(13)的B安装面(132)上设有用于安装轮毂压板(72)的扇形块的第七通孔(134)；轮毂压板(72)的扇形块与滑轨(13)固定连接；

A上吊耳(14)上设有A通孔(141)、B通孔(142)和C通孔(143)，该A通孔(141)用于G销轴(117)穿过，该B通孔(142)和C通孔(143)用于穿过螺钉实现将A上吊耳(14)安装在液压缸缸套(74)的第一板面(74A)上；

A下吊耳(15)上设有D通孔(151)，该D通孔(151)用于H销轴(118)穿过；A下吊耳(15)的底板面(152)上设有螺纹孔(153)，通过在连接盘(73)上的第一组安装孔(73A)与螺纹孔(153)中拧入螺钉实现A下吊耳(15)与连接盘(73)的连接；

轮脚板(16)上设有凸字形空腔(161)，该凸字形空腔(161)用于放置滑块(12)的一端；滑块(12)的另一端插入滑轨(13)的空腔(135)内，且滑块(12)运行在滑轨(13)的开口(136)形成的导引通道中；

第二轮脚组件(2)与液压缸缸套(74)、连接盘(73)之间的装配关系为：第二轮脚组件(2)中的B上吊耳(24)安装在液压缸缸套(74)的第二板面(74B)上；第二轮脚组件(2)中的G连杆(207)另一端和H连杆(208)另一端通过一销轴穿过B上吊耳(24)上的通孔，从而实现G连杆(207)另一端和H连杆(208)另一端与B上吊耳(24)的连接；第二轮脚组件(2)中的B下吊耳(25)通过在第二组安装孔(73B)与B下吊耳(25)底部的螺纹孔中拧入螺钉，从而实现B下吊耳(25)底部与连接盘(73)的连接；第二轮脚组件(2)中的E连杆(205)另一端和F连杆(206)另一端通过一销轴穿过B下吊耳(25)上的通孔，从而实现E连杆(205)另一端和F连杆(206)另一端与B下吊耳(25)的连接；

第三轮脚组件(3)与液压缸缸套(74)、连接盘(73)之间的装配关系为：第三轮脚组件(3)中的C上吊耳(34)安装在液压缸缸套(74)的第三板面(74C)上；第三轮脚组件(3)中的G连杆(307)另一端和H连杆(308)另一端通过一销轴穿过C上吊耳(34)上的通孔，从而实现G连杆(307)另一端和H连杆(308)另一端与C上吊耳(34)的连接；第三轮脚组件(3)中的C下吊耳(35)通过在第三组安装孔(73C)与C下吊耳(35)底部的螺纹孔中拧入螺钉，从而实现C下吊耳(35)底部与连接盘(73)的连接；第三轮脚组件(3)中的E连杆(305)另一端和F连杆(306)另一端通过一销轴穿过C下吊耳(35)上的通孔，从而实现E连杆(305)另一端和F连杆(306)另一端与C下吊耳(35)的连接；

第四轮脚组件(4)与液压缸缸套(74)、连接盘(73)之间的装配关系为：第四轮脚组件(4)中的D上吊耳(44)安装在液压缸缸套(74)的第四板面(74D)上；第四轮脚组件(4)中的G连杆(407)另一端和H连杆(408)另一端通过一销轴穿过D上吊耳(44)上的通孔，从而实现G连杆(407)另一端和H连杆(408)另一端与D上吊耳(44)的连接；第四轮脚组件(4)中的D下吊耳(45)通过在第四组安装孔(73D)与D下吊耳(45)底部的螺纹孔中拧入螺钉，从而实现D下吊耳(45)底部与连接盘(73)的连接；第四轮脚组件(4)中的E连杆(405)另一端和F连杆(406)另一端通过一销轴穿过D下吊耳(45)上的通孔，从而实现E连杆(405)另一端和F连杆(406)另一端与D下吊耳(45)的连接；

第五轮脚组件(5)与液压缸缸套(74)、连接盘(73)之间的装配关系为：第五轮脚组件(5)中的E上吊耳(54)安装在液压缸缸套(74)的第五板面(74E)上；第五轮脚组件(5)中的G连杆(507)另一端和H连杆(508)另一端通过一销轴穿过E上吊耳(54)上的通孔，从而实现G连杆(507)另一端和H连杆(508)另一端与E上吊耳(54)的连接；第五轮脚组件(5)中的E下吊耳(55)通过在第五组安装孔(73E)与E下吊耳(55)底部的螺纹孔中拧入螺钉，从而实现E下吊耳(55)底部与连接盘(73)的连接；第五轮脚组件(5)中的E连杆(505)另一端和F连杆(506)另一端通过一销轴穿过E下吊耳(55)上的通孔，从而实现E连杆(505)另一端和F连杆(506)另一端与E下吊耳(55)的连接；

第六轮脚组件(6)与液压缸缸套(74)、连接盘(73)之间的装配关系为：第六轮脚组件(6)中的F上吊耳(64)安装在液压缸缸套(74)的第六板面(74F)上；第六轮脚组件(6)中的G连杆(607)另一端和H连杆(608)另一端通过一销轴穿过F上吊耳(64)上的通孔，从而实现G连杆(607)另一端和H连杆(608)另一端与F上吊耳(64)的连接；第六轮脚组件(6)中的F下吊耳(65)通过在第六组安装孔(73F)与F下吊耳(65)底部的螺纹孔中拧入螺钉，从而实现F下吊耳(65)底部与连接盘(73)的连接；第六轮脚组件(6)中的E连杆(605)另一端和F连杆(606)另一端通过一销轴穿过F下吊耳(65)上的通孔，从而实现E连杆(605)另一端和F连杆(606)另一端与F下吊耳(65)的连接；

轮毂组件(7)包括有轮毂(71)、轮毂压板(72)、连接盘(73)和液压缸缸套(74)；

轮毂(71)上均匀设有A槽沟(711)、B槽沟(712)、C槽沟(713)、D槽沟(714)、E槽沟(715)和F槽沟(716)，所述的这六个槽沟用于放置六个轮脚组件，同时也是对六个轮脚组件的位置安装进行限定；每两个槽沟之间的凸块(71A)用于对收缩状态下轮架变径范围的限制；

轮毂压板(72)上均匀设有A扇形块(721)、B扇形块(722)、C扇形块(723)、D扇形块(724)、E扇形块(725)和F扇形块(726)；所述轮毂压板(72)的中心开有A通孔(7G)，该A通孔(7G)用于液压缸(9)穿过；A扇形块(721)的一侧与B扇形块(722)的另一侧上固定安装有第一轮脚组件(1)上的滑轨，且滑轨的凸起则置于A间隙(7A)中；B扇形块(722)的一侧与C扇形块(723)的另一侧上固定安装有第二轮脚组件(2)上的滑轨，且滑轨的凸起则置于B间隙(7B)中；C扇形块(723)的一侧与D扇形块(724)的另一侧上固定安装有第三轮脚组件(3)上的滑轨，且滑轨的凸起则置于C间隙(7C)中；D扇形块(724)的一侧与E扇形块(725)的另一侧上固定安装有第四轮脚组件(4)上的滑轨，且滑轨的凸起则置于D间隙(7D)中；E扇形块(725)的一侧与F扇形块(726)的另一侧上固定安装有第五轮脚组件(5)上的滑轨，且滑轨的凸起则置于E间隙(7E)中；F扇形块(726)的一侧与A扇形块(721)的另一侧上固定安装有第六轮脚组件(6)上的滑轨，且滑轨的凸起则置于F间隙(7F)中；

连接盘(73)的安装面板(73G)上均匀分布设有第一组安装孔(73A)、第二组安装孔(73B)、第三组安装孔(73C)、第四组安装孔(73D)、第五组安装孔(73E)、第六组安装孔(73F)，以及用来安装轮毂压板(72)的通孔(73J)；第一组安装孔(73A)用来安装第一轮脚组件(1)上的A下吊耳(15)；第二组安装孔(73B)用来安装第二轮脚组件(2)上的B下吊耳(25)；第三组安装孔(73C)用来安装第三轮脚组件(3)上的C下吊耳(35)；第四组安装孔(73D)用来安装第四轮脚组件(4)上的D下吊耳(45)；第五组安装孔(73E)用来安装第五轮脚组件(5)上的E下吊耳(55)；第六组安装孔(73F)用来安装第六轮脚组件(6)上的F下吊耳(65)；

液压缸缸套(74)的中心是通孔(74G)，该通孔(74G)用于液压缸(9)通过；液压缸缸套(74)的第一板面(74A)用于安装第一轮脚组件(1)的A上吊耳(14)；液压缸缸套(74)的第二板面(74B)用于安装第二轮脚组件(2)的B上吊耳(24)；液压缸缸套(74)的第三板面(74C)用于安装第三轮脚组件(3)的C上吊耳(34)；液压缸缸套(74)的第四板面(74D)用于安装第四轮脚组件(4)的D上吊耳(44)；液压缸缸套(74)的第五板面(74E)用于安装第五轮脚组件(5)的E上吊耳(54)；液压缸缸套(74)的第六板面(74F)用于安装第六轮脚组件(6)的F上吊耳(64)。

2.根据权利要求1所述的适用于可变直径半步行轮的四连杆轮架，其特征在于：A连杆(101)与B连杆(102)的结构相同，且相对放置，组成第一运动连杆；第一运动连杆与第三运动连杆的结构相同；

C连杆(103)与D连杆(104)的结构相同，组成第二运动连杆；

E连杆(105)与F连杆(106)的结构相同，且相对放置，组成第三运动连杆；第一运动连杆与第三运动连杆的结构相同；

G连杆(107)与H连杆(108)的结构相同，且相对放置，组成第四运动连杆。

3.根据权利要求1所述的适用于可变直径半步行轮的四连杆轮架，其特征在于：变径四连杆(11)的装配关系为：

A销轴(111)的一端顺次穿过B连杆(102)的第十一通孔(102a)、A轴套(111A)、A连杆(101)的第八通孔(101a)后，并在A销轴(111)的端部安装上卡环；A轴套(111A)安装在滑块(12)的E通孔(124)中；

B销轴(112)的一端顺次穿过D连杆104的第十六通孔104a、B轴套112A、C连杆(103)的第十四通孔(103a)后，并在B销轴(112)的端部安装上卡环；B轴套(112A)安装在A连杆(101)的第十通孔(101c)和B连杆(102)的第十三通孔(102c)中；

C销轴(113)的一端顺次穿过B连杆(102)的第十二通孔(102b)、A轴套(113A)、F连杆(106)的第二十一通孔(106a)、E连杆(105)的第十八通孔(105a)、E轴套(113B)、A连杆(101)的第十通孔(101c)后，并在C销轴(113)的端部安装上卡环；

D销轴(114)的一端顺次穿过E连杆(105)的第十八通孔(105a)、C连杆(103)的第十五通孔(103b)后，并在D销轴(114)的端部安装上卡环；

E销轴(115)的一端顺次穿过F连杆(106)的第二十一通孔(106a)、D连杆(104)的第十七通孔(104b)后，并在E销轴(115)的端部安装上卡环；

F销轴(116)的一端顺次穿过H连杆(108)的第二十九通孔(108c)、C轴套(116A)、G连杆(107)的第二十六通孔(107c)后，并在F销轴(116)的端部安装上卡环；C轴套(116A)安装在E连杆(105)的第二十通孔(105c)和F连杆(106)的第二十三通孔(106c)中；

G销轴(117)的一端顺次穿过F连杆(106)的第二十二通孔(106b)、A上吊耳(14)的A通孔(141)、E连杆(105)的第十九通孔(105b)后，并在G销轴(117)的端部安装上卡环；

H销轴(118)的一端顺次穿过H连杆(108)的第二十八通孔(108b)、A下吊耳(15)的D通孔(151)、G连杆(107)的第二十五通孔(107b)后，并在H销轴(118)的端部安装上卡环。

4.根据权利要求1所述的适用于可变直径半步行轮的四连杆轮架，其特征在于：在液压驱动力的条件下，液压缸缸套(74)沿驱动桥桥壳轴线方向进行运动，液压缸缸套(74)的运动带动了四连杆(11)的伸缩运动，四连杆(11)的伸缩使得滑块(12)在滑轨(13)中沿滑动线方向运动，从而实现了轮脚组件的张开或是合拢。

5.根据权利要求4所述的适用于可变直径半步行轮的四连杆轮架，其特征在于：在液压缸的驱动下，液压缸缸套(74)沿驱动桥桥壳轴线方向进行运动，A上吊耳(14)安装在液压缸缸套(74)上，致使A上吊耳(14)随动；A上吊耳(14)通过G销轴(117)实现与第三运动连杆一端连接，第三运动连杆的中部绕F销轴(116)转动，从而带动D销轴(114)沿滑动线方向作直线移动；

在第三运动连杆旋转的条件下，安装在第三运动连杆上的F销轴(116)带动第四运动连杆绕H销轴(118)旋转；

在第四运动连杆旋转的条件下，C销轴(113)带动第一运动连杆绕A销轴(111)旋转；

在第一运动连杆旋转的条件下，安装在第一运动连杆上的B销轴(112)带动第二运动连杆绕D销轴(114)旋转；

在四个运动连杆相互约束下，实现了A销轴(111)沿滑动线方向作直线运动，A销轴(111)与滑块(12)的固定安装，使得滑块(12)相对于滑轨(13)作直线的相对运动。

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