CN105856961A - 可变径轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可变径轮。该可变径轮包括：轮轴；可滑动地设在轮轴上的移动副；沿着轮轴的周向间隔开的多个连杆组件，每个连杆组件包括第一连杆和第二连杆，第一连杆的第一端与第二连杆的中部相铰接，第一连杆的第二端与移动副和轮轴中的一个相铰接，第二连杆的第一端与移动副和轮轴中的另一个相铰接；以及多个轮廓瓣，每个轮廓瓣分别设置在相应的第二连杆的第二端上，使得多个轮廓瓣形成可变径轮的多瓣式外周。本发明的可变径轮能够调整其多瓣式外周的外径。

Description

可变径轮

技术领域

本发明涉及一种可变径轮。

背景技术

众所周知，轮子属于一种通用性较强的标准部件，广泛应在机器人、外星探测车、交通工具和家用电器等诸多领域中。其中，机器人、外星探测车和折叠车等特殊设备迫切希望有一种可以直径可调的可变径轮。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种直径可调的可变径轮。

根据本发明的第一方面，提供了本发明提供了一种可变径轮，其包括：轮轴；可滑动地设在所述轮轴上的移动副；沿着所述轮轴的周向间隔开的多个连杆组件，每个所述连杆组件包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的第一端与所述第二连杆的中部相铰接，所述第一连杆的第二端与所述移动副和轮轴中的一个相铰接，所述第二连杆的第一端与所述移动副和轮轴中的另一个相铰接；以及多个轮廓瓣，每个所述轮廓瓣分别设置在相应的所述第二连杆的第二端上，使得多个所述轮廓瓣形成所述可变径轮的多瓣式外周。

进一步地，所述轮廓瓣包括中部与所述第二连杆的第二端相连接的弧形条，所述弧形条的圆心比所述弧形条的中部更靠近所述轮轴，所述弧形条的所在面和与其相连的所述连杆组件的所在面相垂直。

进一步地，所述轮廓瓣包括：

主弧形条，所述主弧形条的第一端设置在所述第二连杆的第二端上，所述主弧形条的第一端到所述第一连杆的第一端的距离小于所述主弧形条的第二端到所述第一连杆的第一端的距离，所述主弧形条、所述第一连杆和所述第二连杆的三者共面；

多条副弧形条，各所述副弧形条的中心均与所述主弧形条相连，所述副弧形条的所在面与所述主弧形条的所在面相垂直，多条所述副弧形条的圆心均位于所述主弧形条的内侧，并且相互共面。

进一步地，多个连杆组件沿着所述轮轴的周向等距地间隔开。

进一步地，在任一个所述连杆组件中，所述第一连杆的第二端与设置在所述移动副和轮轴中的一个上的第一支撑部件相铰接，所述第二连杆的第一端与设置在所述移动副和轮轴中的另一个上的第二支撑部件相铰接。

进一步地，所述第一支撑部件垂直地连接于所述移动副和轮轴中的一个，所述第二支撑部件垂直地连接于所述移动副和轮轴中的另一个。

进一步地，所述第一支撑部件和第二支撑部件的长度相同。

进一步地，所述第一连杆与第二连杆的铰接部位到所述第二连杆的第一端的距离比所述第一连杆的长度短。

进一步地，所述移动副为套设在所述轮轴上的滑套。

进一步地，多个所述连杆组件包括沿着所述轮轴的周向交替且等距地间隔开的半数个第一种连杆组件和半数个第二种连杆组件；在所述第一种连杆组件中，所述第一连杆的第二端与所述移动副相铰接，所述第二连杆的第一端与所述轮轴相铰接；在所述第二种连杆组件中，所述第一连杆的第二端与所述轮轴相铰接，所述第二连杆的第一端与所述移动副相铰接。

当本发明的可变径轮的多瓣式外周的当前外径需要变化时，该可变径轮的移动副能够带动各个连杆组件和各个轮廓瓣同时做以下这样运动，即当移动副沿着轮轴的轴向移动时，移动副将调整每个连杆组件中的第一连杆和第二连杆之间的夹角，不断地改变第二连杆的第二端相对于轮轴的距离，使得各个轮廓瓣相对于轮轴的距离不断改变，从而改变可变径轮的多瓣式外周的当前外径。

本发明的可变径轮的结构简单，制造容易，使用安全，便于实施推广应用。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为显示了本发明的实施例一的可变径轮；

图2显示了图1所示的可变径轮的轮轴、移动副、一个连杆组件和一个轮廓瓣；

图3显示了本发明的实施例一的可变径轮，其中图3所示的可变径轮是图1所示的可变径轮的外周外径变大后的状态；

图4显示了图3所示的可变径轮的轮轴、移动副、一个连杆组件和一个轮廓瓣；

图5为显示了本发明的实施例二的可变径轮；

图6显示了图5所示的可变径轮的轮轴、移动副、一个连杆组件和一个轮廓瓣；

图7为本发明的实施例三的可变径轮的立体图；

图8为本发明的实施例三的可变径轮的侧视图；以及

图9为图8中D-D线的旋转剖视图，其中省略了一些连杆组件。

在附图中相同的部件使用相同的附图标记。附图并不一定按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。

实施例一

图1显示了本发明的实施例一的可变径轮10；图2显示了图1所示的可变径轮10的轮轴、移动副、一个连杆组件和一个轮廓瓣；图3显示了本发明的实施例一的可变径轮10，图3所示的可变径轮10是图1所示的可变径轮10的外周外径变大后的状态；图4显示了图3所示的可变径轮10的轮轴、移动副、一个连杆组件和一个轮廓瓣。本发明的可变径轮10适用于外星探测车、机器人、交通工具和家用电器等。本发明的可变径轮10特别适用于机器人，方便机器人行走在路况复杂的道路上，例如障碍物较多的地方。

如图1到图4所示，本发明的可变径轮10包括轮轴2和可滑动地设在轮轴2上的移动副3。该移动副3既可以选为套设在轮轴2上的滑套，也可以选为与轮轴2可滑动连接的滑块，即该滑块例如通过常规的导轨机构可移动地连接在轮轴2上。

本发明的可变径轮10还包括沿着轮轴2的周向间隔开的多个连杆组件5。也就是说，每个连杆组件5与轮轴2均共面，同时各连杆组件5与轮轴2的所在面沿着轮轴2的周向彼此间隔开。优选地，多个连杆组件5沿着轮轴2的周向等距地间隔开。更优选地，各个连杆组件5完全相同。如图1和图2所示，该连杆组件5包括第一连杆51和第二连杆52。其中，第一连杆51的第一端51a与第二连杆52的中部相铰接，第一连杆51的第二端51b与轮轴2相铰接，第二连杆52的第一端52a与移动副3相铰接。在其他的实施例中，第一连杆51的第一端51a与第二连杆52的中部相铰接，第一连杆51的第二端51b与移动副3相铰接，第二连杆52的第一端52a与轮轴2相铰接。简言之，第一连杆51的第一端51a与第二连杆52的中部相铰接，第一连杆51的第二端51b与移动副3和轮轴2中的一个相铰接，第二连杆52的第一端52a与移动副3和轮轴2中的另一个相铰接。需要特别说明的是，虽然图2中的第一连杆51和第二连杆52分别通过部件53和部件54连接在相应部件上，但实际上第一连杆51和第二连杆52可直接连接在相应部件上。

本发明的可变径轮10还包括多个轮廓瓣6。如图2或图4所示，每个轮廓瓣6分别设置在相应的第二连杆52的第二端52b上，使得多个轮廓瓣6形成可变径轮10的多瓣式外周。当该可变径轮10作为行走轮时，其多瓣式外周可直接用于接触地面，为该可变径轮10的转动提供所需的抓地力。多瓣式外周是指可变径轮10的外周形状并不是连续的。轮廓瓣6的结构可为块状、网状或条状等等。

如图1到图4所示，当需要变化可变径轮10的多瓣式外周的当前外径时，移动副3能够带动各个连杆组件5和各个轮廓瓣6同时做以下这样运动，即当移动副3沿着轮轴2的轴向移动时，移动副3将调整每个连杆组件5中的第一连杆51和第二连杆52之间的夹角，从而不断地改变第二连杆52的第二端52b相对于轮轴2的距离，使得各个轮廓瓣6相对于轮轴2的距离不断改变，从而改变可变径轮10的多瓣式外周的当前外径。如图2和图4所示，当移动副3沿着轮轴2的轴向渐渐靠近第一连杆51的第一端51a时，移动副3将促使每个连杆组件5中的第一连杆51和第二连杆52之间的夹角逐渐变小，不断地增加第二连杆52的第二端52b相对于轮轴2的距离，使得各个轮廓瓣6相对于轮轴2的距离不断增大，从而增加可变径轮10的多瓣式外周的当前外径。反之，当移动副3沿着轮轴2的轴向渐渐远离第一连杆51的第一端51a时，移动副3将促使每个连杆组件5中的第一连杆51和第二连杆52之间的夹角逐渐变大，不断地降低第二连杆52的第二端52b相对于轮轴2的距离，使得各个轮廓瓣6相对于轮轴2的距离不断缩减，从而减小可变径轮10的多瓣式外周的当前外径。

本发明的可变径轮10的多瓣式外周外径的改变易于提高轮子的越障功能，例如遇到较大的障碍物时，可增加可变径轮10的多瓣式外周外径，以使其外径大于障碍物的外径，从而保证该可变径轮10能够顺利地越过该障碍物。

如图1和图2所示，在任一个连杆组件5中，第一连杆51的第二端51b与设置在移动副3上的第一支撑部件53相铰接，第二连杆52的第一端52a与设置在轮轴2上的第二支撑部件54相铰接。通过这种方式，能够直接地扩大可变径轮10的多瓣式外周的当前外径。为了降低制造成本，第一支撑部件53垂直地连接于轮轴2，第二支撑部件54垂直地连接于移动副3。其中，第一支撑部件53和第二支撑部件54均优选为直杆，并且第一支撑部件53和第二支撑部件54的长度相同。

在一个未示出的实施例中，在任一个连杆组件中，第一连杆的第二端与设置在轮轴上的第一支撑部件相铰接，第二连杆的第一端与设置在移动副上的第二支撑部件相铰接。通过这种方式，同样能够直接地扩大可变径轮的多瓣式外周的当前外径。为了降低制造成本，第一支撑部件垂直地连接于移动副，第二支撑部件垂直地连接于轮轴。其中，第一支撑部件和第二支撑部件均优选为直杆，并且第一支撑部件和第二支撑部件的长度相同。

如图1和图2所示，第一连杆51与第二连杆52的铰接部位到第二连杆52的第一端52a的距离比第一连杆51的长度短，这样易于提高该可变径轮10的多瓣式外周的可变范围。

如图4所示，该轮廓瓣6包括中部与第二连杆52的第二端52b相连接的弧形条，该弧形条的圆心比弧形条的中部更靠近轮轴2，并且弧形条的所在面和与其相连的连杆组件5的所在面大致垂直。通过这种方式，可变径轮10的多瓣式外周是由多个沿着周向间隔开的弧形条所形成的，其占用空间较小，结构简单，成本较低。

实施例二

本发明的实施例二的可变径轮10与本发明的实施例一的可变径轮10的区别主要在于轮廓瓣6的形状，其他部件或组件基本相同。如图5和图6所示，该可变径轮10的轮廓瓣6包括主弧形条61和多条副弧形条62。其中，主弧形条61的第一端设置在第二连杆52的第二端52b上，并且主弧形条61的第一端到第一连杆51的第一端51a的距离小于主弧形条61的第二端到第一连杆51的第一端51a的距离，主弧形条61、第一连杆51和第二连杆52三者共面。各副弧形条62的中心均与主弧形条61相连，副弧形条62的所在面与主弧形条61的所在面大致垂直，多副弧形条62的圆心均位于主弧形条61的内侧(即圆心所在一侧)，并且相互共面(即多副弧形条62的圆心相互共面)。与第一实施例相比，由主弧形条61和多条副弧形条62形成的轮廓瓣6所组成的多瓣式外周的结构更加密集紧凑，能够为可变径轮10的运转提供更好的稳定性。比如说，当可变径轮10作为机器人的与地面相接触的行走轮时，该可变径轮10与地面之间可具有较大接触面积，进而易于提高该可变径轮10的抓地能力。

实施例三

图7和图8分别显示了本发明的实施例三的可变径轮10的立体图和侧视图，图9为图8中D-D线的旋转剖视图，其中省略了一些连杆组件5。如图7到图9所示，本发明的实施例三的可变径轮10与本发明的实施例一的可变径轮10的区别主要在于连杆组件5的布置方式。

该可变径轮10的多个连杆组件5包括沿着轮轴2的周向交替且等距地间隔开的半数个第一种连杆组件5a和半数个第二种连杆组件5b，详见图9。在第一种连杆组件5a中，第一连杆51的第二端51b与移动副3相铰接，第二连杆52的第一端52a与轮轴2相铰接；而在第二种连杆组件5b中，第一连杆51的第二端51b与轮轴2相铰接，第二连杆52的第一端52a与移动副3相铰接。需要说明的是，虽然图9中的第一种连杆组件5a的第二连杆52的第一端52a通过第二支撑部件54与轮轴2相铰接，但是该第一种连杆组件5a的第二连杆52的第一端52a可直接与轮轴2相铰接。同理，虽然图9中的第二种连杆组件5b的第一连杆51的第二端51b与通过第二支撑部件54与轮轴2相铰接，但是第二种连杆组件5b的第一连杆51的第二端51b直接与轮轴2相铰接。沿着轮轴2的轴向方向看，任意相邻两个第一种连杆组件5a所连接的轮廓瓣6之间的空隙将被相应第二种连杆组件5b所连接的轮廓瓣6部分或完全填补，这样有利于提高该可变径轮10在运转过程中的稳定性。同时，由于第一种连杆组件5a与第二种连杆组件5b既沿着轮轴2的轴向间隔开，又沿着轮轴2的周向间隔开，因此第一种连杆组件5a和第二种连杆组件5b在各自独立运动过程中不易相互干扰，同时第一种连杆组件5a所连接的轮廓瓣6和第二种连杆组件5b所连接的轮廓瓣6在各自独立运动过程中也不易相互干扰。

在本申请中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种可变径轮，其特征在于，包括：

轮轴；

可滑动地设在所述轮轴上的移动副；

沿着所述轮轴的周向间隔开的多个连杆组件，每个所述连杆组件包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的第一端与所述第二连杆的中部相铰接，所述第一连杆的第二端与所述移动副和轮轴中的一个相铰接，所述第二连杆的第一端与所述移动副和轮轴中的另一个相铰接；以及

多个轮廓瓣，每个所述轮廓瓣分别设置在相应的所述第二连杆的第二端上，使得多个所述轮廓瓣形成所述可变径轮的多瓣式外周。

2.根据权利要求1所述的可变径轮，其特征在于，所述轮廓瓣包括中部与所述第二连杆的第二端相连接的弧形条，所述弧形条的圆心比所述弧形条的中部更靠近所述轮轴，所述弧形条的所在面和与其相连的所述连杆组件的所在面相垂直。

3.根据权利要求1所述的可变径轮，其特征在于，所述轮廓瓣包括：

主弧形条，所述主弧形条的第一端设置在所述第二连杆的第二端上，所述主弧形条的第一端到所述第一连杆的第一端的距离小于所述主弧形条的第二端到所述第一连杆的第一端的距离，所述主弧形条、所述第一连杆和所述第二连杆的三者共面；

多条副弧形条，各所述副弧形条的中心均与所述主弧形条相连，所述副弧形条的所在面与所述主弧形条的所在面相垂直，多条所述副弧形条的圆心均位于所述主弧形条的内侧，并且相互共面。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的可变径轮，其特征在于，多个连杆组件沿着所述轮轴的周向等距地间隔开。

5.根据权利要求1到3中任一项所述的可变径轮，其特征在于，在任一个所述连杆组件中，所述第一连杆的第二端与设置在所述移动副和轮轴中的一个上的第一支撑部件相铰接，所述第二连杆的第一端与设置在所述移动副和轮轴中的另一个上的第二支撑部件相铰接。

6.根据权利要求5所述的可变径轮，其特征在于，所述第一支撑部件垂直地连接于所述移动副和轮轴中的一个，所述第二支撑部件垂直地连接于所述移动副和轮轴中的另一个。

7.根据权利要求6所述的可变径轮，其特征在于，所述第一支撑部件和第二支撑部件的长度相同。

8.根据权利要求1到3中任一项所述的可变径轮，其特征在于，所述第一连杆与第二连杆的铰接部位到所述第二连杆的第一端的距离比所述第一连杆的长度短。

9.根据权利要求1到3中任一项所述的可变径轮，其特征在于，所述移动副为套设在所述轮轴上的滑套。

10.根据权利要求1到3中任一项所述的可变径轮，其特征在于，多个所述连杆组件包括沿着所述轮轴的周向交替且等距地间隔开的半数个第一种连杆组件和半数个第二种连杆组件；

在所述第一种连杆组件中，所述第一连杆的第二端与所述移动副相铰接，所述第二连杆的第一端与所述轮轴相铰接；

在所述第二种连杆组件中，所述第一连杆的第二端与所述轮轴相铰接，所述第二连杆的第一端与所述移动副相铰接。