CN102825973A - 滚珠限位式重复折展锁解车轮机构 - Google Patents

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Abstract

本发明的滚珠限位式重复折展锁解车轮机构是通过滚珠限位装置实现轮毂轴向与周向的运动转换，即顺序运动式轮毂沿轴向运动时，与其铰接的轴向推杆做平面运动，进而带动固接在轮缘斜块上的径向推杆沿径向运动，实现车轮径向尺寸的调节；顺序运动式轮毂沿周向旋转时，滚珠限位式重复折展锁解车轮机构的轮毂、轮轴、轮辐、轮缘构成一体化的车轮结构，车轮处于锁定状态，可驱动车轮转动以实现其行驶功能。本发明能够根据不同地形状况实现车轮径向尺寸的有效调节，可以克服现有移动越障探测车对非结构化地形适应能力较差的缺陷，有效提高车轮的地形适应性。

Description

滚珠限位式重复折展锁解车轮机构
技术领域
本发明涉及一种通过调节车轮径向尺寸来提高整车越障性能的机构，具体地涉及一种滚珠限位式重复折展锁解车轮机构。
背景技术
复杂地形移动探测车广泛应用于星球探测、军事侦察和灾险搜救等领域，运行环境大多为复杂的、非结构化地形。为满足移动探测车高机动性、强环境感知和快速反应的性能要求，车轮作为探测车移动系统的执行部件，其构型和尺寸对探测车的驱动、越障、非结构化地形适应性具有较大影响。目前复杂地形移动探测车所采用车轮虽已具备较强驱动性能和一定越障能力，但对于多变的复杂地形适应能力均较差。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，改善复杂地形移动探测车对非结构化环境的适应性，需要为其设计可根据不同地形来调节车轮径向尺寸的车轮机构。本发明提供了一种滚珠限位式重复折展锁解车轮机构，可根据实际地形状况改变车轮的径向尺寸，进而提高复杂地形移动探测车对非结构化地形的适应能力。
所述的滚珠限位式重复折展锁解车轮机构，由轮缘、轮辐、轮毂、轮轴组成，所述轮缘包括轮缘斜块和内轮缘，所述轮辐部件包括轴向推杆和径向推杆，所述轮毂包括顺序运动式轮毂，所述轮轴包括主轴，所述轴向推杆一端铰接在所述顺序运动式轮毂上，另一端与相对应的径向推杆铰接，所述径向推杆的另一端穿过内轮缘的滑槽与所述轮缘斜块固定。
进一步的，所述主轴和顺序运动式轮毂内侧通过螺纹连接。
进一步的，所述轮毂还包括导向滚珠和轮架固定套，所述顺序运动式轮毂通过所述导向滚珠安装在轮架固定套中。
进一步的，所述顺序运动式轮毂上有槽结构，所述槽结构包括轮毂滑道后凹槽、轴向滑道和轮毂滑道前凹槽，所述轮架固定套上具有半球形凹槽，在车轮机构展开状态下，所述导向滚珠位于轮毂滑道前凹槽内，在车轮机构伸缩过程中，所述导向滚珠上半部分位于所述轮架固定套的半球形凹槽内，其下半部分位于所述顺序运动式轮毂的所述轴向滑道中。
进一步的，所述轮缘还包括位于所述轮缘斜块外侧上的轮缘齿片。
进一步的，所述轮轴包括轴端限位盘，用来限制所述顺序运动式轮毂的轴向运动。
进一步的，所述轴向推杆和径向推杆的根数是六根。
进一步的，所述轮缘斜块为六片，分别固接在对应的径向推杆上。
进一步的，在车轮机构展开状态下，所述轴向推杆和轮缘推杆展成一条直线，在车轮机构折叠状态下，所述轴向推杆和轮缘推杆的夹角为锐角。
本发明的有益效果是：1、滚珠限位式重复折展锁解车轮机构可以实现较大的折展比；2、车轮的折叠展开、行驶驱动仅使用一个电机，结构紧凑，充分利用了轮体的空间； 3、车轮锁定机构简单，能确保车轮多次折展的冗余可靠度；4、车轮轮缘斜块保证了车轮与地面的连续接触，可减少车体振动，轮缘齿片可以增加轮地的附着系数，增强其越障性能。5、应用广泛，除可在星球探测车、军事侦察和灾险搜救等领域使用外，还可作为其它复杂地形状况用移动探测装置。
附图说明
图1为本发明的滚珠限位式重复折展锁解车轮机构简图；
图2为滚珠限位式重复折展锁解车轮机构组装结构示意图；
图3为滚珠限位式重复折展锁解车轮机构分解结构示意图；
图4为滚珠限位式重复折展锁解车轮机构展开状态示意图；
图5为滚珠限位式重复折展锁解车轮机构折叠状态示意图；
图6为滚珠限位式重复折展锁解车轮机构顺序运动式轮毂剖视图；
图7为滚珠限位式重复折展锁解车轮机构轮毂滑道前凹槽剖视图；
图8为滚珠限位式重复折展锁解车轮机构轮毂滑道后凹槽剖视图；
图9为滚珠限位式重复折展锁解车轮机构轮架固定套剖视图。
图1-9中各附图标记含义：1、轮缘斜块；2、轮缘齿片；3、径向推杆；4、内轮缘；5、轴向推杆；6、轴端限位盘；7、顺序运动式轮毂；8、轮毂滑道前凹槽；9、轴向滑道；10、轮毂滑道后凹槽；11、导向滚珠；12、轮架固定套；13、主轴；14、半球形凹槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明的工作原理是：应用滚珠限位式重复折展锁解机构，通过滚珠限定装置实现顺序运动式轮毂的轴向和周向运动的转换。顺序运动式轮毂沿轴向运动时，与其铰接的轴向推杆做平面运动，进而驱动固接在轮缘上的径向推杆沿径向运动，从而调节车轮的径向尺寸；顺序运动式轮毂沿周向旋转时，轮毂、轮轴、轮辐、轮缘构成一体化车轮结构，车轮处于整体锁定状态，通过电机可驱动车轮转动以实现其行驶功能。
如图1-3所示，本发明的滚珠限位式重复折展锁解车轮机构由轮缘、轮毂、轮辐、轮轴四部分组成。其中轮缘包括轮缘斜块1、轮缘齿片2，内轮缘4；轮辐包括轴向推杆5、径向推杆3；轮毂包括顺序运动式轮毂7、导向滚珠11、轮架固定套12；轮轴包括主轴13、轴端限位盘6。其中，所述顺序运动式轮毂7通过导向滚珠11安装在轮架固定套12中，其内侧与主轴13通过螺纹副连接；六根沿径向均布的轴向推杆5的一端铰接在顺序运动式轮毂7上，另一端与对应的六根径向推杆3铰接；径向推杆3装配于内轮缘4的滑槽中，与内轮缘4构成滑动副；内轮缘4与主轴13相连并构成旋转副；沿径向分布的六片轮缘斜块1分别固接在对应的径向推杆3上；轮缘齿片2则附着于轮缘斜块1外侧。
具体实现过程如下：电机驱动主轴13沿顺时针转动，带动顺序运动式轮毂7转动，处在轮毂滑道后凹槽10中的导向滚珠11在离心惯性力作用下沿凹槽向上运动，其上半部分被挤入轮架固定套12的半球形凹槽14内，此时导向滚珠11的下半部分则位于顺序运动式轮毂7的轴向滑道9内，实现对顺序运动式轮毂7轴向转动的限制作用；主轴13继续转动，顺序运动式轮毂7则沿轴向运动，与其铰接的轴向推杆5做平面运动，进而固接在轮缘斜块1上的径向推杆3沿径向运动，使车轮径向尺寸增大；当顺序运动式轮毂7沿轴向运动至与轴端限位盘6接触时，导向滚珠11则落入轮毂滑道前凹槽8内，轴向推杆5与径向推杆3展开成一条直线，且垂直于主轴13，此时径向推杆3与轴向推杆5形成机构死点，同时主轴13和顺序运动式轮毂7之间螺纹自锁，最终实现车轮机构的可靠冗余锁定，车轮完成其由折叠到展开锁定的过程。电机继续工作，一体化展开车轮转动实现其行驶功能。
反之，由于轮毂前凹槽8与轮毂后凹槽10的开口方向相反，故主轴12逆时针旋转时，导向滚珠11上半部分被推入轮架固定套12的半球形凹槽14内，其下半部分则会再次回到顺序运动式轮毂7的轴向滑道9中。顺序运动式轮毂7沿轴向运动时，与其铰接的轴向推杆5做平面运动，进而带动固接在轮缘斜块1上的径向推杆3沿径向运动，使车轮径向尺寸减小；当顺序运动式轮毂7的端面与轮架固定套12接触时，导向滚珠11再次回到轮毂滑道的后凹槽10内，通过顺序运动式轮毂7与主轴13之间的螺纹自锁实现车轮的可靠冗余锁定，车轮完成其由展开到折叠锁定的过程。电机继续工作，一体化折叠车轮实现其行驶功能。
本发明的滚珠限位式重复折展锁解车轮机构具有较好的机动性，展开状态下能够越过较高障碍，遇到较松软路面时，轮缘斜块之间的缝隙和轮缘外附着的齿片可增大车轮的牵引力，提高车轮的整体越障性能；在折叠状态下则可以降低车体质心高度，可在高度受限制的管道和隧道中行驶，增强了复杂地形移动探测车对非结构化地形的适应性。
以上所述及图中所示的仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种滚珠限位式重复折展锁解车轮机构，由轮缘、轮辐、轮毂、轮轴组成，其特征在于：所述轮缘包括轮缘斜块（1）和内轮缘（4），所述轮辐部件包括轴向推杆（5）和径向推杆（3），所述轮毂包括顺序运动式轮毂（7），所述轮轴包括主轴（13），所述轴向推杆（5）一端铰接在所述顺序运动式轮毂（7）上，另一端与相对应的径向推杆（3）铰接，所述径向推杆（3）的另一端穿过内轮缘（4）的滑槽与所述轮缘斜块（1）固定。
2.如权利要求1所述的滚珠限位式重复折展锁解车轮机构，其特征在于：所述主轴（13）和顺序运动式轮毂（7）内侧通过螺纹连接。
3.如权利要求1所述的滚珠限位式重复折展锁解车轮机构，其特征在于：所述轮毂还包括导向滚珠（11）和轮架固定套（12），所述顺序运动式轮毂（7）通过所述导向滚珠（11）安装在轮架固定套（12）。
4.如权利要求3所述的滚珠限位式重复折展锁解车轮机构，其特征在于：所述顺序运动式轮毂（7）上有槽结构，所述槽结构包括轮毂滑道后凹槽（10）、轴向滑道（9）和轮毂滑道前凹槽（8），所述轮架固定套（12）上具有半球形凹槽（14），在车轮机构展开状态下，所述导向滚珠（11）位于轮毂滑道前凹槽（8）内，在车轮机构伸缩过程中，所述导向滚珠（11）上半部分位于所述轮架固定套（12）的半球形凹槽（14）内，其下半部分位于所述顺序运动式轮毂（7）的所述轴向滑道（9）中。
5.如权利要求1所述的滚珠限位式重复折展锁解车轮机构，其特征在于：所述轮缘还包括位于所述轮缘斜块（1）外侧上的轮缘齿片（2）。
6.如权利要求1所述的滚珠限位式重复折展锁解车轮机构，其特征在于：所述轮轴包括轴端限位盘（6），用来限制所述顺序运动式轮毂（7）的轴向运动。
7.如权利要求1所述的滚珠限位式重复折展锁解车轮机构，其特征在于：所述轴向推杆（5）和径向推杆（3）的根数是六根。
8.如权利要求7所述的滚珠限位式重复折展锁解车轮机构，其特征在于：所述轮缘斜块（1）为六片，分别固接在对应的径向推杆（3）上。
9.如权利要求1所述的滚珠限位式重复折展锁解车轮机构，其特征在于：在车轮机构展开状态下，所述轴向推杆（5）和轮缘推杆（3）展成一条直线，在车轮机构折叠状态下，所述轴向推杆（5）和轮缘推杆（3）的夹角为锐角。
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