CN104214300B - 变形轮 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变形轮，其中传动装置包括变速部分与摆臂部分，变速部分包括输入轴、一级行星轮系、二级行星轮系、一级常开式离合器、二级闭式离合器、一级制动器、第一输出轴；摆臂部分包括二级行星轮系、三级行星轮系、三级常开式离合器、二级制动器、三级制动器、第二输出轴。变形装置包括轮体包括轮体和展开部分，轮体包括第一基架、第二基架、内轮、外轮、第一输出轴、第二输出轴、第一离合器、第二离合器、轮毂罩；变形部分位于第一基架和第二基架之间，包括第一连架、第二连架、连架杆、从动轮。

Description

变形轮
所属技术领域
本发明涉及一种轮式与履带间相互变换的变形装置，尤其是一种可以实现轮式、轮带和摆臂三种运动输出的机构。
背景技术
目前，公知的行进方式主要是轮式或者履带式，轮式前进时，速度快，转向灵活，但是越障能力较差。履带式前进时，越障能力强，环境适应性好，但是速度较慢，机动灵活性差。出于多方面考虑，一般车辆在设计使用时只选择其中一种，不能全面良好适应行驶环境的行进方式极大限制了车辆的功用，形成了性能上的浪费。
发明内容
为了克服现有行进方式在复杂多变的环境变化中不能适时调整，适应的不足，本发明提供一种变形轮，该变形轮不仅在平整路面时采用可高速行进的轮式行进方式，在遇到崎岖、复杂路面时还可以即时调整变形为可转动摆臂履带。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：由传动装置和变形装置所组成，其中传动装置包括变速部分和摆臂部分，变形装置包括轮体部分和展开部分。
所述传动装置的变速部分包括输入轴、一级太阳轮、一级行星轮、一级行星架、一级齿圈、二级太阳轮、二级行星轮、二级行星架、二级齿圈、一级常开式离合器、二级常闭式离合器、一级制动器、第一输出轴；输入轴一端与伺服电机连接，另一端与一级太阳轮轮心固定连接，一级行星轮外啮于一级太阳轮，并内啮于一级齿圈，一级行星架与一级行星轮通过销连接且与二级太阳轮固定连接，二级行星轮外啮于二级太阳轮并内啮于二级齿圈，二级行星架一端与二级行星轮铰链接，另一端固定连接于二级常闭离合器的主动端，第一输出轴与二级常闭离合器的从动端固定连接，一级常开式离合器的主动端与输入轴固定连接且从动端与一级行星架固定连接，一级制动器安装于一级齿圈外部并与之固定。
所述传动装置的摆臂部分包括二级行星架、三级太阳轮、三级行星轮、三级行星架、三级齿圈、三级常开式离合器、二级制动器、三级制动器、第一单向离合器、第二单向离合器、第二输出轴；三级常开式离合器的主动端与二级行星架固定连接且从动端与三级太阳轮固定连接，三级行星轮外啮于三级太阳轮，并内啮于三级齿圈，三级行星架通过铰链接与三级行星轮，三级行星架一端可与第二单向离合器啮合，另一端与二级制动器连接；第一单向离合器与三级齿圈外端啮合，第二输出轴安装于两单向离合器之间，三级制动器安装于三级齿圈外。
所述变形装置的轮体部分包括第一基架、第二基架、内轮、外轮、第一输出轴、第二输出轴、离合器主动端摩擦片、离合器从动端摩擦片、轮毂罩；第一输出轴的外端固定连接在第二基架的内侧，第一输出轴的内端为动力输出端，第二输出轴通过滚动轴承套装在第一输出轴上，第二输出轴的内端为动力输出端，第二输出轴14与离合器主动端摩擦片1701通过花键固定连接，第一基架通过滚动轴承套接在第二输出轴上，离合器从动端摩擦片固定连接在第一基架的内侧，同时离合器主动端摩擦片与离合器从动端摩擦片的摩擦片体交替叠装，内轮与外轮分别通过滚动轴承安装在第一基架、第二基架上，第一基架与第二基架间通过销钉连接，轮毂罩固定连接在第二基架的外侧。
所述变形装置的展开部分位于第一基架和第二基架之间，包括第一连架、第二连架、连架杆、从动轮；第一连架的固定端环套并固定连接于第二输出轴外侧且连接端与连架杆的一端铰链接，连架杆中间部分与另一端分别与第二连架的连接端、从动轮铰链接，第二连架20的固定端与第一基架1501相铰接，第一基架、第一连架、第二连架与连架杆可构成一四连杆机构。
本发明的有益效果是，可以通过轮履变形，提高车体在不同环境中的通过性；由单一车型实行多车型的实用功能；在必要更换行进方式时快速有效；节约设计，节约生产。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1为传动装置的整体原理图；
图2为第一级和第二级传动装置原理图；
图3为第三级传动装置原理图；
图4为变形轮整体剖面图；
图5为变形轮展开示意图；
图6为变形轮收起示意图；
附图中的标号：1输入轴、201一级太阳轮、202一级行星轮、203一级行星架、204一级齿圈、301二级太阳轮、302二级行星轮、303二级行星架、304二级齿圈、5一级常开式离合器、6二级常闭式离合器、8一级制动器、9二级制动器、10三级制动器、11第一单向离合器、12第二单向离合器、13第一输出轴、14第二输出轴、1501第一基架、1502第二基架、1601内轮、1602外轮、1701离合器主动端摩擦片、1702离合器从动端摩擦片、18轮毂罩、19第一连架、20第二连架、21连架杆、22从动轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
本变形轮可完成轮子转动、轮履变形、履带滚动、履带臂摆动多个状态，由传动装置和变形装置所组成，其中传动装置包括变速部分和摆臂部分，变形装置包括轮体部分和展开部分。
所述传动装置的变速部分包括输入轴1、一级太阳轮201、一级行星轮202、一级行星架203、一级齿圈204、二级太阳轮301、二级行星轮302、二级行星架303、二级齿圈304、一级常开式离合器5、二级常闭式离合器6、一级制动器8、第一输出轴13；输入轴1一端与伺服电机连接，另一端与一级太阳轮201轮心固定连接，一级行星轮202外啮于一级太阳轮201，并内啮于一级齿圈204，一级行星架203与一级行星轮202通过销连接且与二级太阳轮固定连接301，二级行星轮302外啮于二级太阳轮301并内啮于二级齿圈304，二级行星架303一端与二级行星轮302铰链接，另一端固定连接于二级常闭离合器6的主动端，第一输出轴13与二级常闭离合器6的从动端固定连接，一级常开式离合器5的主动端与输入轴固定连接且从动端与一级行星架固定连接，一级制动器8安装于一级齿圈204外部并与之固定。
所述传动装置的摆臂部分包括二级行星架303、三级太阳轮401、三级行星轮402、三级行星架403、三级齿圈404、三级常开式离合器7、二级制动器9、三级制动器10、第一单向离合器11、第二单向离合器12、第二输出轴14；三级常开式离合器7的主动端与二级行星架303固定连接且从动端与三级太阳轮401固定连接，三级行星轮402外啮于三级太阳轮401，并内啮于三级齿圈404，三级行星架403通过铰链接与三级行星轮402，三级行星架403一端可与第二单向离合器12啮合，另一端与二级制动器9连接；第一单向离合器11与齿圈外端啮合，第二输出轴14安装于两单向离合器之间。三级制动器10安装于三级齿圈404外。
所述变形装置的轮体部分包括第一基架1501、第二基架1502、内轮1601、外轮1602、第一输出轴13、第二输出轴14、离合器主动端摩擦片1701、离合器从动端摩擦片1702、轮毂罩18；第一输出轴13的外端固定连接在第二基架1502的内侧，第一输出轴13的内端为动力输出端，第二输出轴14通过滚动轴承套装在第一输出轴13上，第二输出轴14的内端为动力输出端，第二输出轴14与离合器主动端摩擦片1701通过花键固定连接，第一基架1501通过滚动轴承套接在第二输出轴上，离合器从动端摩擦片1702固定连接在第一基架1501的内侧，同时离合器主动端摩擦片1701与离合器从动端摩擦片1702的摩擦片体交替叠装，内轮1601与外轮1602分别通过滚动轴承安装在第一基架1501、第二基架1502上，第一基架1501与第二基架1502间通过销钉连接，轮毂罩18固定连接在第二基架1502的外侧。
所述变形装置的展开部分位于第一基架1501和第二基架1502之间，包括第一连架19、第二连架20、连架杆21、从动轮22；第一连架19的固定端环套并固定连接于第二输出轴14外侧且连接端与连架杆21的一端铰链接，连架杆21中间部分与另一端分别与第二连架20的连接端、从动轮22铰链接，第二连架20的固定端与第一基架1501相铰接，第一基架1501、第一连架19、第二连架20与连架杆21可构成一四连杆机构。
该变形轮的具体工作过程是：
轮子滚动：图2与图4传动装置调至高速档：一级常开式离合器5处于接合状态，一级制动器8处于分离状态，使一级行星架203与输入轴1及一级太阳轮201固连为一整体，一级行星轮系形成直接档传动，输入轴1动力经由一级行星架203传递至二级行星轮系再经由二级常闭式离合器6传递至第一输出轴13。第一输出轴13输出动力，第二输出轴14无动力输出，此时展开部分为收起状态，离合器主动端摩擦片1701与离合器从动端摩擦片1702间的摩擦片无接触。由于第一输出轴13与第二基架1502为固定连接，在第二基架1502的带动下外轮为主动轮，内轮1601为从动轮，此时第二基架1502与第一基架1501之间有销钉连接，顾在第二基架1502的带动下，第一基架1501绕第二输出轴14外的滚动轴承转动，在外表现为轮子的转动。
轮履变形：参见图4与图5传动装置调至第二输出轴14输出动力，第一输出轴13无动力输出，离合器主动端摩擦片1701与离合器从动端摩擦片1702间的摩擦片分离，无相对摩擦。第二输出轴14输出动力带动固连在其外端的第一连架19转动，使四连杆机构第一基架1501、第一连架19、第二连架20、连架杆21运动，直至第一连架19、第二连架20、连架杆21共线后形成死点，使杆件固死，实现对履带的支撑，完成轮变履变形。当第二输出轴14反向输入动力时，带动第一连架19反转，从而时伸出的四连杆机构恢复初始位置，完成履变轮变形。
履带滚动：参见图1传动装置调至高扭档，一级常开式离合器5处于分离状态，一级制动器8处于锁止状态，使一级齿圈204固定不动，从而达到可从第一输出轴13输出高扭力，在展开部分伸出后，第一输出轴13输出动力，第二输出轴14无动力输出，原理与轮子滚动相同，即可完成履带滚动。
履带臂摆动：图3与图4，传动装置控制正向摆臂时三级制动器10处于锁止状态，三级常开式离合器7处于接合状态，第二单向离合器12处于锁止状态，第一单向离合器11处于打滑状态。动力经由三级离常开式合器7，由变速部分进入三级行星系4，由三级行星架403对第二输出轴14进行动力输出，则第二输出轴14输出与输入动力同向的摆臂动作；反向摆臂时二级制动器9处于锁止状态，二级常闭式离合器6处于接合状态，第一单向离合器11处于锁止状态，第二单向离合器12处于打滑状态。则第二输出轴14输出与输入动力反向的摆臂动作。变形装置当展开部分伸出时，第二输出轴14输出动力，第一输出轴13无动力输出，离合器主动端摩擦片1701与离合器从动端摩擦片1702间的摩擦片接触，使第一基架1501与第二输出轴14固定连接，当第二输出轴14输出动力时，会带动伸出的展开部分以及第一基架1501第二基架1502一同转动，从而完成履带臂的转动。

Claims (1)

1.一种变形轮，其特征在于，由传动装置和变形装置所组成，其中传动装置包括变速部分和摆臂部分，变形装置包括轮体部分和展开部分；
所述传动装置的变速部分包括输入轴(1)、一级太阳轮(201)、一级行星轮(202)、一级行星架(203)、一级齿圈(204)、二级太阳轮(301)、二级行星轮(302)、二级行星架(303)、二级齿圈(304)、一级常开式离合器(5)、二级常闭式离合器(6)、一级制动器(8)、第一输出轴(13)；输入轴(1)一端与伺服电机连接，另一端与一级太阳轮(201)轮心固定连接，一级行星轮(202)外啮于一级太阳轮(201)，并内啮于一级齿圈(204)，一级行星架(203)与一级行星轮(202)通过销连接且与二级太阳轮（301）固定连接(，二级行星轮(302)外啮于二级太阳轮(301)并内啮于二级齿圈(304)，二级行星架(303)一端与二级行星轮(302)铰链接，另一端固定连接于二级常闭离合器(6)的主动端，第一输出轴(13)与二级常闭离合器(6)的从动端固定连接，一级常开式离合器(5)的主动端与输入轴固定连接且从动端与一级行星架固定连接，一级制动器(8)安装于一级齿圈(204)外部并与之固定；
所述传动装置的摆臂部分包括二级行星架(303)、三级太阳轮(401)、三级行星轮(402)、三级行星架(403)、三级齿圈(404)、三级常开式离合器(7)、二级制动器(9)、三级制动器(10)、第一单向离合器(11)、第二单向离合器(12)、第二输出轴(14)；三级常开式离合器(7)的主动端与二级行星架(303)固定连接且从动端与三级太阳轮(401)固定连接，三级行星轮(402)外啮于三级太阳轮(401)，并内啮于三级齿圈(404)，三级行星架(403)通过铰链接与三级行星轮(402)，三级行星架(403)一端与第二单向离合器(12)啮合，另一端与二级制动器(9)连接；第一单向离合器(11)与三级齿圈(404)外端啮合，第二输出轴(14)安装于两单向离合器之间，三级制动器(10)安装于三级齿圈(404)外；
所述变形装置的轮体部分包括第一基架(1501)、第二基架(1502)、内轮(1601)、外轮(1602)、第一输出轴(13)、第二输出轴(14)、离合器主动端摩擦片(1701)、离合器从动端摩擦片(1702)、轮毂罩(18)；第一输出轴(13)的外端固定连接在第二基架(1502)的内侧，第一输出轴(13)的内端为动力输出端，第二输出轴(14)通过滚动轴承套装在第一输出轴(13)上，第二输出轴(14)的内端为动力输出端，第二输出轴(14)与离合器主动端摩擦片(1701)通过花键固定连接，第一基架(1501)通过滚动轴承套接在第二输出轴上，离合器从动端摩擦片(1702)固定连接在第一基架(1501)的内侧，同时离合器主动端摩擦片(1701)与离合器从动端摩擦片(1702)的摩擦片体交替叠装，内轮(1601)与外轮(1602)分别通过滚动轴承安装在第一基架(1501)、第二基架(1502)上，第一基架(1501)与第二基架(1502)间通过销钉连接，轮毂罩(18)固定连接在第二基架(1502)的外侧；
所述变形装置的展开部分位于第一基架(1501)和第二基架(1502)之间，包括第一连架(19)、第二连架(20)、连架杆(21)、从动轮(22)；第一连架(19)的固定端环套并固定连接于第二输出轴(14)外侧且连接端与连架杆(21)的一端铰链接，连架杆(21)中间部分与另一端分别与第二连架(20)的连接端、从动轮(22)铰链接，第二连架(20)的固定端与第一基架(1501)相铰接，第一基架(1501)、第一连架(19)、第二连架(20)与连架杆(21)构成一四连杆机构。
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