CN104960379A - 三模式变形轮 - Google Patents

Abstract

一种三模式变形轮，包括：转盘、轮毂、若干个连杆及其对应的外轮缘，其中：转盘活动套接于两个轮毂中间，连杆的两端分别与转盘和轮缘转动连接，外轮缘与轮毂转动连接。本发明可通过电机正转和反转完成圆形模式、圆弧模式、钩爪模式三种模式的转换，显著改善配备该种变形轮车辆的越障通过性能。

Description

三模式变形轮

技术领域

本发明涉及的是一种机械工程领域的技术，具体是一种三模式变形轮。

背景技术

现阶段，各类具有不同性能的车辆或机器人广泛运用到了城市交通、农业、军事、航空航天等领域中。不过，现今的轮式机械，由于大量采用普通圆轮结构，无法根据实际情况改变结构参数，存在着对路面要求高、越障能力不足、抓地力不强等缺陷。针对这一问题，研究人员提出了变形轮这一解决方案。变形轮能够通过驱动一定的机构带动车轮变形，从而大大提高机车的路面通过能力。同时，在普通路面行驶时，变形轮能够保持为圆形，高速、平稳地行驶。但是，现有的变形轮由于机械结构较为复杂，变形方式过于单一，导致越障能力还不够强大，在实际使用中存在着一定的局限性。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN 201712415 U，公开日2011‐1‐19，记载了一种多路况行走变形轮，如图1所示。它通过驱动连杆机构转动推动变形轮变形，从而提高车轮的越障能力。不过，它只有一种变形方式，在应对复杂路况时，不能通过切换变形方式的方法，更好地提高机车的路面通过能力。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种三模式变形轮，实现具有多种变形形态的结合，显著提高车辆的越障能力。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所述变形轮拥有两个变形模式：圆弧模式和钩爪模式，本质上区别于背景技术中所述变形轮(仅有一种形态)，本发明在功能上较背景技术中所述变形轮更加丰富。本发明通过将外轮缘的中间部分和端部分别与轮毂以及转盘转动连接以实现车轮的变形。通过设置转盘以及连杆的尺寸比例使得外轮缘呈圆形时为一中间状态而非极限位置。车轮的两模式切换可通过固定于轮毂上的电机驱动转盘正反转来实现，并且当车轮处于圆弧模式时，连杆和转盘恰好为死点位置，可增强车轮的刚性和强度，此方案背景技术中所述变形轮并未使用。

本发明包括：转盘、轮毂、若干个连杆及其对应的外轮缘，其中：转盘活动套接于两个轮毂中间，连杆的两端分别与转盘和轮缘转动连接，外轮缘与轮毂转动连接。

所述的轮毂与车辆驱动轴相连以实现转动。

所述的若干个连杆周向均布于轮身上，且连杆和外轮缘个数与连杆个数相同，优选为五个，对应外轮缘所对应张角为72°，外轮缘所围直径为80厘米。

所述的外轮缘与转盘转动连接点位于：外轮缘的边缘处以及连杆的一端。

所述的转盘优选为两个，该两个转盘结构相同且对称设置设置于轮毂内侧。

所述的连杆数量优选为十个，与十个相同外轮缘组成十组双摇杆机构。

所述的轮毂内设有控制车轮进行变形的电机，用于实现三模式切换。

所述的三模式是指：通过轮毂与转盘之间的相对正转和相对反转完成三种模式，具体为：

圆轮模式:外轮缘围成圆形，由电机锁死。主要用于正常平整路段的快速通过，以及一些简单的障碍路面通过，如砂石路，或较小的沟壑，坡道的通过。该模式的越障能力较差，但圆轮模式为车辆提供了稳定的重心，快速性得到了保证。

圆弧模式：电机驱动转盘顺时针旋转直到机构到达死点位置，此时连杆联动外轮缘向外凸起，此状态下，车轮可以通过高于自身半径的障碍。并且由于是圆弧面接触地面，因此受力状况较好。

钩爪模式：电机驱动转盘逆时针旋转至连杆相互接触，连杆联动外轮缘一段向轮内心收缩，而外轮毂另外一端翘起，形成五个钩爪。此模式类似于足式变形轮，拥有较强的障碍通过能力，可以通过高于自身轮半径的障碍，并且提供了更强的抓地力，提高车辆通过流沙，沼泽等打滑地面环境的能力。

此外，本发明还可作为车辆配件设置于普通车轮上，且变形轮处于圆轮状态时的最大半径(即外轮缘半径)略小于普通圆轮的半径。在平整路面行驶时，三模式变形轮处于圆轮模式，普通圆轮的轮胎与地面接触，行驶性能与普通车辆相同。当车辆遇到圆轮无法通过的障碍时，变形轮可通过变形使变形轮轮缘凸出普通车轮。凸出的轮缘与地面接触，改善车辆的通过性能。当车辆通过障碍后变形轮收回至圆轮状态。

技术效果

与现有技术相比，本发明结构简单，利用四杆机构实现了变形的功能。此外本发明赋予车轮三种变形方式，可以视环境通过驱动电机旋转实现圆轮模式、圆弧模式以及钩爪模式的切换。本发明结构简单，适应性强，具有很大的实用价值，可广泛应用于救灾抢险，外星探测，以及军事侦查等。

附图说明

图1为现有技术示意图；

图2为本发明结构示意图；

图中：a为圆轮模式示意图，b为圆弧模式示意图，c为钩爪模式示意图；1为外轮缘，2为轮毂，3为转盘，4为连杆；

图3为除连杆外的组件图；

图中：a为外轮缘示意图，b为轮毂示意图，c为转盘示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图2所示，本实施例包括：一个对轮毂2、两个相同的转盘3、五个相同的连杆4和五个相同外轮缘1，其中：轮毂固定在车辆的驱动轴上，转盘活动套接于两个轮毂中间，连杆的两端分别与转盘和外轮缘转动连接，外轮缘与轮毂转动连接。

上述两个轮毂2、一个转盘3、五个相同的连杆4、五个相同外轮缘1共同组成一个三模式变形轮。

车辆在平地行驶时，车轮处于圆形模式，如图2a所示；当车辆遇到障碍时，转盘通过转动带动连杆，连杆带动轮缘运动，完成圆弧模式的变形，如图2b所示；当车辆遇到更高的障碍或陷入泥地，流沙，沼泽等环境，无法利用摩擦力通过时，圆盘驱动车轮变形至钩爪模式，如图2c所示，此时车轮可利用钩爪的强大通过性能通过障碍。

如图3a所示，所述的车轮外部由五个相同的外轮缘围成，每个外轮缘各有两个旋转关节，分别与连杆和轮毂进行连接；如图3b所示，所述的轮毂2的中心打通与车辆主轴相连，沿周向均布五个连接点分别和五个外轮缘1的中间关节进行旋转连接；如图3c所示，所述的转盘3与两个轮毂2同轴布置并处于车轮对称面上，其上有均布的五个连接点与连杆4相连，连杆4的另一端与外轮缘1的处在边缘处的关节相连。

当三模式变形轮用作配件时，变形轮与普通车轮同轴安装，当车辆在平整地面行驶时，变形轮处于圆形模式，此时普通车轮与地面接触；当遇到普通车轮无法通过的障碍时，变形轮可通过变形使轮缘凸出普通车轮，利用变形轮轮缘与地面接触，进而提高车轮的通过性能。

Claims (9)

1.一种三模式变形轮，其特征在于，包括：转盘、轮身、若干个连杆及其对应的外轮缘，其中：转盘活动套接于两个轮毂中间，连杆的两端分别与转盘和外轮缘转动连接，外轮缘与轮身转动连接。

2.根据权利要求1所述的三模式变形轮，其特征是，所述的轮毂与车辆驱动轴相连以实现转动。

3.根据权利要求1所述的三模式变形轮，其特征是，所述的若干个连杆周向均布于轮身上，且外轮缘个数与连杆个数相同。

4.根据权利要求1所述的三模式变形轮，其特征是，所述的外轮缘为弧形结构，外轮缘和连杆个数均为五个，并组成五组双摇杆机构，其中：外轮缘所对应张角为72°，外轮缘所围直径为80厘米。

5.根据权利要求1所述的三模式变形轮，其特征是，所述的外轮缘与转盘转动连接点位于：外轮缘的边缘处以及连杆的一端。

6.根据权利要求1所述的三模式变形轮，其特征是，所述的转盘为两个，该两个转盘结构相同且对称设置设置于轮毂内侧。

7.根据权利要求1所述的三模式变形轮，其特征是，所述的轮毂内设有控制车轮进行变形的电机，用于实现三模式切换。

8.根据权利要求1或7所述的三模式变形轮，其特征是，所述的三模式是指：通过轮毂与转盘之间的相对正转和相对反转完成三种模式，其中：

圆轮模式是指:外轮缘围成圆形，由电机锁死；

圆弧模式是指：电机驱动转盘顺时针旋转直到机构到达死点位置，此时连杆联动外轮缘向外凸起；

钩爪模式是指：电机驱动转盘逆时针旋转至连杆相互接触，连杆联动外轮缘一端向轮内心收缩，而外轮毂另外一端翘起，形成五个钩爪。

9.一种根据上述任一权利要求所述的三模式变形轮的应用，其特征在于，将该变形轮设置于普通车轮上，且变形轮的外轮缘半径小于普通圆轮的半径。