CN108349302A - 可变直径轮 - Google Patents

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Abstract

本发明设计一种可变直径轮，该可变直径轮由中央轮毂(1)和由多个弧形区段(6)形成的周边带构成，弧形区段(6)中的每个弧形区段均联接至所述轮毂(1)，所述轮包括用于可缩回的径向臂(3)的滑动的径向导引装置，可缩回的径向臂(3)中的每个可缩回的径向臂的远端部固定至所述弧形区段(6)中的一个弧形区段，相反的端部设置有用于连接至可活动板的连接构件，所述活动板与所述轮毂(1)同轴并且相对于所述轮毂(1)旋转，所述活动板具有弯曲的导引区域，所述连接构件中的每个连接构件与所述臂(3)中的一个臂配合，以对对应的臂(3)的近端部的线性且径向的运动进行控制。

Description

可变直径轮
技术领域
本发明涉及能够产生可变长度的轮胎胎面或传动带的可变直径轮的领域。这种轮有多种应用：
-运输设备，其中轮直径的变化使轮能够适应不同的地面类型；
-诸如轮椅、城市自行车等的独立设备，其中减少直径使得能够在使用时间段之外减小体积；
-带驱动盘，其中一对轮的直径变化使得能够改变传动装置的特性；
-带轮的行李箱，其中轮的直径的变化使得能够适应行李箱在其上移动的地面类型；
-儿童推车，也使得轮的直径能够适应地面类型。
当然，这些只是这种可变直径轮的应用的简单示例。
背景技术
在现有技术GB498623中，已知具有可缩回夹具的用于配装固定截面轮的装置。该装置与固定尺寸的轮同轴并且能够提高湿地上的附着力。这些夹具由可缩回臂形成，每个臂均具有形成陷入到软地面中的梢端的远端部。
另外，已知限定下述轮的专利GB251256：该轮具有半径恒定的带部段，所述半径恒定的带部段能够通过切向连接部进行调节以便于更换轮胎胎面。
另外，已知限定外部可变直径轮的欧洲专利EP0665128。该直径轮包括管和密封件，其中，管具有穿透其筒形壁的四个孔，密封件具有与装配在该管上的穿透孔对应的隔膜。滑动件被推动并在径向孔口中移动，使得通过从设置在穿过隔膜的轴的轴线上的孔注入压缩空气来增大轮的外径。当压缩空气用完时，轮的外径减小并恢复至原始尺寸。
现有技术的缺点
现有技术的解决方案在轮内实施相对复杂的机构，这使得它们容易损坏并且不太适合于实现像手提箱轮那样的小尺寸。
此外，用以确保直径变化的多个可移动部件减小了能够通过轮毂传递至轮辋的作用力和扭矩并导致从该单元产生快速磨损和撕裂，这会损害轮的寿命和功能。
最后，由专利GB498623提出的解决方案必须将具有恒定直径的轮胎胎面连接至可缩回夹具，从而在地面较软时提高附着力。轮自身的直径是不可变的。
发明内容
为了弥补这些缺点，本发明提出了一种简单且稳固的解决方案，该解决方案能够容易地确保使轮的最小截面加倍并使轮辋的展开长度变成四倍。
根据整体意义，本发明涉及一种可变直径轮，该可变直径轮由中央轮毂和周边带构成，周边带由多个弧形区段形成，弧形区段中的每个弧形区段均联接至所述轮毂，其特征在于，所述轮毂包括用于可缩回的径向臂的滑动的径向导引装置，所述可缩回的径向臂的远端部固定至所述弧形区段中的一个弧形区段，相反的端部设置有连接构件，其中，活动板与所述轮毂同轴并且相对于所述轮毂旋转，所述活动板具有弯曲的导引区域，所述连接构件中的每个连接构件与所述臂中的一个臂配合，以对对应的臂的近端部的线性且径向的运动进行控制。
有利地，所述轮毂具有滑座，所述滑座具有附加于可缩回的径向臂的截面的截面，以使得臂能够相对于对应的滑座滑动。
根据一个替代性方案，所述弯曲的导引区域的远端部是大致切向的。
根据另一替代性方案，所述活动板由设置在可缩回的臂的两侧的两个附加盘形成。
优选地，所述导引区域由与连接构件配合的螺旋形凹槽形成，所述连接构件由相对于所述可缩回的臂中的每个可缩回的臂的近端部沿轴向延伸的突出部形成。
根据弧形实施方式，所述弧形区段中的每个弧形区段均具有至少一个周边凹槽以接纳至少一个相邻的弧形区段的弧形延伸部。
优选地，所述弧形区段中的每个弧形驱动均具有多个周边凹槽以接纳两个相邻的弧形区段的弧形延伸部。
本发明还涉及应用这种轮来制造下述各者：
-包括传动带和两个小齿轮的驱动系统，其特征在于，所述小齿轮中的至少一个小齿轮由上述可变直径轮构成；
-包括上述可变直径轮的轮椅；
-包括可变直径轮的车辆。
附图说明
通过阅读参照实施方式的非限定性示例和附图的以下描述，将最好地理解本发明，在附图中：
-图1表示处于其最大伸出的轮的前视图；
-图2表示轮的分解图；
-图3表示处于缩回构型的轮的前视图；
-图4和图5分别表示轮的替代性实施方式在最大直径位置和最小直径位置的视图。
具体实施方式
根据本发明的轮具有下述特性：使轮的周长可逆地加倍、以改进当前的使用，例如，以限制日常物品、手提箱、推车的体积且同时保持连续的滚轮表面，而不管轮的截面如何。
对于行李箱及其小轮而言，在靠近楼梯时，没有其他解决方案可供使用。本发明能够改变轮的直径以使其最佳地适应行驶表面的类型。
同理，对于固定截面的轮而言，用户必须在推车的紧凑性/存储性与操作性/越障性之间进行选择，而根据本发明的轮能够随时调整半径以满足使用环境。
其他应用在许多其他领域、例如轮椅(就体积和存储而言)、运输工具、推车，折叠自行车等也是可能的。
这种轮也能够应用于具有越障性需求的车辆(军用或粗糙地形上的机器人式车辆)，其能够例如从21英寸轮变成42英寸轮，这极大地增大了其性能和能力。
根据本发明的这种轮能够结合电反馈和/或集成动力设备(以便将其转变成轮/发动机)。
最后，这种可变直径的轮能够通过具有恒定皮带长度的皮带或链条实现可变传动，因此，例如，通过使用以相反方式修改直径变化的一对轮，可以获得具有可变传动比。如果通过使直径加倍而使轮的直径变化100％，则传动比可以在4(对应于处于最大伸出的驱动轮和处于最小伸出的从动轮)与0.25(对应于处于最小伸出的驱动轮和处于最大伸出的从动轮)之间连续变化。因此，对于汽车应用而言，可以使用对应于最佳功能点的恒速发动机并通过作用于由皮带组合的两个可变截面轮的直径来调节速度。第一示例性实施方式的的描述
图1和图2表示处于其展开构型的轮的视图，在展开构型中，轮具有最大外径。
轮包括由可缩回臂3连接的轮毂1和轮辋2。这些臂3沿径向延伸并且在该示例中具有矩形截面。
轮毂1由具有中央轴线5和沿径向延伸的滑座的本体4构成。
这些滑座50的横向截面附加于可缩回臂3的横向截面，以使这些臂3能够通过平滑的支承前进导引件或可能的滚轮元件而在对应的滑座50内滑动。
每个臂3在其远端部延伸至在360/N度的角度上延伸的弧形区段6，其中N表示臂3的数目。
每个弧形区段6具有由两个刚性部件7、8形成的胎面部分，所述两个刚性部件7、8在所述示例中关于中间平面对称并被槽9和呈附加于槽9的形状的连接区段10分隔开。
相邻弧形区段12的连接区段11在槽9内滑动，以使得轮的周长能够根据直径的变化而变化并且确保不间断的滚轮表面。
如图2中所示，连接区段10、11由长度与槽9对应的块形成，连接区段10、11在每个端部处由一对突出部24至26延伸以确保就设置在每个弧形区段6的两个刚性部件7、8的内表面上的弧形导引槽27而言的导引。
根据本发明的轮的功能
功能如下：
轮还包括控制板，所述控制板由与轮毂1同轴的两个盘20形成并且对称地设置在臂3的两侧。
每个盘20均具有N个凹槽21，N对应于臂3的数目。
这些凹槽具有螺旋形状，其中最接近大致切线半径的端部相对于切线形成5度与15度之间的角度并延伸至下述周边区域：在该周边区域，凹槽的端部也相对于切线形成5度与15度之间的角度。
凹槽21在所述示例中在盘20的180°的角扇区上延伸，但其也可以在90°和180°之间的较小扇区上延伸，以实现直径的快速变化，或者相反地，凹槽21在180°与360°之间的较大扇区上延伸以实现直径的较平缓的变化。
凹槽21的曲率轮廓是恒定的。该曲率轮廓也可以是可变的，曲率轮廓随着螺旋形凹槽的一点处的切线与经由此同一点的径向轴线之间的角度的变化而增大及减小。
每个凹槽由以下类型的函数定义：
R＝fn(alpha)
其中R表示凹槽的一个点相对于盘的轴线的距离。
Alpha表示该点相对于经由凹槽的近端部的基准半径的角度位置。
每个凹槽均相对于前一个凹槽偏移360/N的角度，其中N表示臂的数目。
函数fn可以是360/K类型的常数函数，其中K表示盘在臂的缩回位置与展开位置之间的角运动范围。K可以大于或小于1。
函数fn也可以是例如正弦类型的渐进函数，以控制在臂的伸出开始位置和结束位置处的缓慢展开以及在这两个位置之间的更快速展开。臂也可以具有一个或更多个支承件以实现索引式伸出。
每个臂3在其近端部处具有相对于中间平面对称的两个凸耳22、23，所述两个凸耳22、23用于与凹槽20配合以控制臂3的端部在对应的导引滑座50中的线性运动。
功能如下。在图3中所示的缩回位置中，臂3缩回，盘20相对于轮毂1成角度地定位在凹槽21的近端部与经由对应的臂3的径向轴线对准的位置中。
当该盘20相对于轮毂1转动时，设置在臂3的近端部处的凸耳22、23与对应的凹槽21之间的接触点朝向盘20的周边移动，这导致臂3竖立成处于展开位置。
通过滑座50导引臂3确保了轮的非常高的稳固性，而不管伸出水平如何。
第二示例性实施方式的描述
根据本发明的实施方式的该替代方案的轮包括轮胎胎面，所述轮胎胎面由沿可缩回臂3延伸且垂直于对应的可缩回臂的中间平面延伸的弧形区段6构成。
这些弧形区段6由呈瓦片形式的板61构成，在板61上固定有界定板61的两侧的弧形带62至65。这些弧形带62至65在它们之间限定了使得弧形滑动部72至74能够滑动的弧形凹槽。这些弧形滑动部72至74通过由两个侧向凸缘71、75形成的连接部而被组合，所述侧向凸缘71、75由跨过设置在弧形滑动部72至74的端部处的通道和跨过弧形带62至65的槽的横向杆76、77联接。
由弧形滑动部72至74、两个侧向凸缘71、75和两个横向杆76、77形成的单元形成下述区段：所述区段可以在形成于两个相邻的弧形区段的弧形带62至65之间的弧形凹槽之间滑动。
弧形滑动部72至74具有确定的厚度以填充两个弧形带62至65之间的空间并且轮的宽度上于覆盖区域中形成连续的滚轮表面。当轮如图5中所示的那样完全缩回时，轮具有环形滚轮表面。在图4中所示的伸出位置中，环形滚轮表面是网孔状的。
可能地，弹性隔膜可以覆盖轮的周边以确保封闭其网孔状的部分。

Claims (11)

1.一种可变直径轮，所述可变直径轮由中央轮毂(1)和周边带构成，所述周边带由多个弧形区段(6)形成，所述弧形区段(6)中的每个弧形区段均联接至所述轮毂(1)，其特征在于，所述轮毂(1)包括用于可缩回的径向臂(3)的滑动的径向导引装置(5)，所述可缩回的径向臂(3)中的每个可缩回的径向臂的远端部固定至所述弧形区段(6)中的一个弧形区段，相反的端部设置有连接构件(22、23)，其中，活动板(20)与所述轮毂(1)同轴并且相对于所述轮毂(1)旋转，所述活动板(20)具有弯曲的导引区域(21)，所述连接构件(22、23)中的每个连接构件与所述臂(3)中的一个臂配合，以对对应的所述臂(3)的近端部的线性且径向的运动进行控制。
2.根据权利要求1所述的可变直径轮，其特征在于，所述轮毂(1)具有滑座(50)，所述滑座(50)具有附加于所述可缩回的径向臂的截面的截面，以使得所述臂(3)能够相对于对应的所述滑座(50)滑动。
3.根据权利要求1所述的可变直径轮，其特征在于，所述弯曲的导引区域(21)的远端部是大致切向的。
4.根据权利要求1所述的可变直径轮，其特征在于，所述活动板由设置在所述可缩回的臂(3)的两侧的两个附加盘(20)形成。
5.根据权利要求1所述的可变直径轮，其特征在于，所述导引区域由与连接构件配合的螺旋形凹槽(21)形成，所述连接构件由相对于所述可缩回的臂(3)中的每个可缩回的臂的近端部沿轴向延伸的突出部(22、23)形成。
6.根据权利要求1所述的可变直径轮，其特征在于，所述弧形区段(6)中的每个弧形区段均具有至少一个周边凹槽(27)以接纳至少一个相邻的弧形区段的弧形延伸部(10、11)。
7.根据权利要求6所述的可变直径轮，其特征在于，所述弧形区段(6)中的每个弧形驱动均具有多个周边凹槽(27)以接纳两个相邻的弧形区段的弧形延伸部。
8.一种包括传动带和两个小齿轮的驱动系统，其特征在于，所述小齿轮中的至少一个小齿轮由可变直径轮构成，所述可变直径轮由中央轮毂和周边带构成，所述周边带由多个弧形区段形成，所述弧形区段中的每个弧形区段均联接至所述轮毂，所述轮毂包括用于可缩回的径向臂的滑动的径向导引装置，所述可缩回的径向臂中的每个可缩回的径向臂的远端部固定至所述弧形区段中的一个弧形区段，相反的端部设置连接构件，其中，活动板与所述轮毂同轴并且相对于所述轮毂旋转，所述活动板具有弯曲的导引区域，所述连接构件中的每个连接构件与所述臂中的一个臂配合以对对应的所述臂的近端部的线性且径向的运动进行控制。
9.一种包括可变直径轮的轮椅，其特征在于，所述轮由中央轮毂和周边带构成，所述周边带由多个弧形区段形成，所述弧形区段中的每个弧形区段均联接至所述轮毂，所述轮毂包括用于可缩回的径向臂的滑动的径向导引装置，所述可缩回的径向臂中的每个可缩回的径向臂的远端部固定至所述弧形区段中的一个弧形区段，相反的端部设置有连接构件，其中，活动板与所述轮毂同轴并且相对于所述轮毂旋转，所述活动板具有弯曲的导引区域，所述连接构件中的每个连接构件与所述臂中的一个臂配合以对对应的所述臂的近端部的线性且径向的运动进行控制。
10.一种具有包括可变直径轮的轮的手提箱，其特征在于，所述轮由中央轮毂和周边带构成，所述周边带由多个弧形区段形成，所述弧形区段中的每个弧形区段均联接至所述轮毂，所述轮毂包括用于可缩回的径向臂的滑动的径向导引装置，所述可缩回的径向臂中的每个可缩回的径向臂的远端部固定至所述弧形区段中的一个弧形区段，相反的端部设置有连接构件，其中，活动板与所述轮毂同轴并且相对于所述轮毂旋转，所述活动板具有弯曲的导引区域，所述连接构件中的每个连接构件与所述臂中的一个臂配合以对对应的所述臂的近端部的线性且径向的运动进行控制。
11.一种包括可变直径轮的车辆，其特征在于，所述轮由中央轮毂和周边带构成，所述周边带由多个弧形区段形成，所述弧形区段中的每个弧形区段均联接至所述轮毂，所述轮毂包括用于可缩回的径向臂的滑动的径向导引装置，所述可缩回的径向臂中的每个可缩回的径向臂的远端部固定至所述弧形区段中的一个弧形区段，相反的端部设置有连接构件，其中，活动板与所述轮毂同轴并且相对于所述轮毂旋转，所述活动板具有弯曲的导引区域，所述连接构件中的每个连接构件与所述臂中的一个臂配合以对对应的所述臂的近端部的线性且径向的运动进行控制。
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