CN109515061A - 一种可自适应重构电动变形轮体结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自适应重构电动变形轮体结构，由轮片、大小U型架、支撑杆、作动器、轮轴、轴环、测力传感器和视觉传感器组成；轴环与轮轴连接，多个作动器沿轴环等角度分布，作动器两端分别与轴环和大小U型架连接，支撑杆分别位于作动器的两侧，大小U型架与多个轮片依次连接，形成轮体变形结构。车身前端的视觉传感器实时检测前进方向的路况信息，位于轮轴上测力传感器实时检测到路面传递给轮片的阻力，视觉传感器和测力传感器将检测结果传递给信息处理系统，由信息处理系统判断作动器的伸缩动作，作动器将电机的旋转运动转化为直线运动，带动轮片的大端和小端伸出或缩回；车辆在行进中可自动完成轮式到履带式的切换模式。

Description

一种可自适应重构电动变形轮体结构

技术领域

本发明涉及轮式车体设计领域，具体地说，涉及一种可自适应重构电动变形轮体结构。

背景技术

汽车轮体是汽车的重要组成部件之一，它的作用是承受汽车的负荷，并将汽车的动力传递给路面，减轻和吸收汽车在行驶时的震动和冲击力，防止汽车零件受到剧烈震动和过早损坏。民用汽车都是轮式车，多运行于平坦地面，经济性和舒适性是首先考虑的两大因素，当遇到泥泞坑洼地形时，轮式车胎越障性能较差。中国专利CN 107415574 A提出了“一种具有伸缩弹性的轮辐轮胎”，即每个轮辐的一端连接至一轮胎体，另一端连接至一中心结构，所连接的轮胎体和中心结构之间具有第一长度，当车轮体遇到台阶式具有高低差的地形时，轮辐的伸缩弹性可动态调整第一长度，使其具有攀爬或爬高的功能，但是，这种设计比较适用于一些轻型车辆，如山地自行车、轮椅。特种车辆如坦克、装甲车多为履带车，拥有无可比拟的通过性，但履带车又面临着行驶速度慢、耗损大的问题。现有公开的文献“可重构橡胶履带变体轮设计及分析”(《中国工程机械学报》2014年4期)文中，提出了一种由可重构橡胶履带和履带伸展机构组成的变体轮，即在伸展机构的作用下实现轮式与三角带式的转换，使车辆同时拥有了轮式车和履带车的双重优点。但是，车轮体的变形仅限于圆形和三角形之间的模式切换，并且其运动模式中的液压缸驱动具有维护成本和安装成本高、液压油泄露的缺点。因此，需要有新的车轮体结构设计，来解决现有技术中存在的问题。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，克服其轮式车轮体遇到恶劣地形时越障性能差；履带车在路面上行驶速度慢、损耗大问题；本发明提出一种可自适应重构电动变形轮体结构。该变形轮体结构使车辆不仅可以在平坦的地形上快速行驶，当遇到恶劣地形时，也可通过自适应重构，在行驶过程中切换为适应模式，车辆不会因地形受阻，更好的保持车辆的运行能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括轮片、小U型架、铰链、支撑杆、轮轴、滑块、紧定环、作动器、开口销、大U型架、轴环和测力传感器，其特征在于所述轴环与轮轴连接，多个作动器沿轴环等角度分布，作动器一端与轴环上的U形件连接，作动器另一端与U型架相连接，支撑杆分别位于作动器的两侧，U型架与轮片通过铰链连接，其中U型架分为小U型架和大U型架，小U型架和大U型架依轴环间隔设置，小U型架与两个相邻轮片的大端部通过铰链连接，大U型架与其中一个轮片的小端部和另一个相邻轮片的小端部通过铰链连接，多个U型架与多个轮片依次连接，形成轮体变形结构；

所述小U型架和所述大U型架为结构相同的部件，U型架的两杆端部有连接孔，U型架中间部位外侧有凸出的双耳片，U型架与作动器通过两个紧定环连接；

所述紧定环中间的双耳设有通孔，所述支撑杆为圆形杆，两端设有通孔，支撑杆一端与紧定环通过开口销连接，实现支撑杆与U型架连接，支撑杆另一端与滑块通过开口销连接，滑块与轮轴通过燕尾槽连接，形成轮体辅助支撑结构；作动器两侧的支撑杆分别对轮片的大端和小端支撑固定，滑块位于轮轴的燕尾槽内以防止轮片相对于轴环产生周向运动；

所述测力传感器位于轮轴上，测力传感器实时检测到路面传递给轮片的阻力，安装在车身前端部的视觉传感器实时检测前进方向的路况信息，视觉传感器和测力传感器的检测信号传递给信息处理系统，信息处理系统判断作动器的伸缩动作，作动器将电机的旋转运动转化为直线运动，带动轮片的大端与小端伸出或缩回。

所述小U型架的连杆比大U型架的连杆稍短。

所述轮片为多个，轮片以轮轴为圆心形成轮体外缘，且相邻轮片的大端部或小端部相对，轮片大小端部内侧分别设有连接凸耳与U型架配合连接。

有益效果

本发明提出的一种可自适应重构电动变形轮体结构，由轮片、大小U型架、支撑杆、作动器、轮轴、轴环、测力传感器和视觉传感器组成；轴环与轮轴连接，多个作动器沿轴环等角度分布，作动器两端分别与轴环和大小U型架连接，支撑杆分别位于作动器的两侧，大小U型架与多个轮片依次连接，形成轮体变形结构。安装在车身前端视觉传感器会实时检测前进方向的路况信息并及时处理，安装在轮轴上测力传感器，能实时检测到路面传递给轮片的阻力，视觉传感器和测力传感器的检测结果以电信号的形式传递给信息处理系统，最终由信息处理系统判断作动器的伸缩动作，使车辆在行进过程中自动完成轮式到履带式的切换。根据路况信息的不同，轮式的运动模式中车轮的半径可在作动器的尺寸范围内调节，履带式的运动模式中有三角形、椭圆、梯形等，履带式运动模式中的形状也可在作动器尺寸范围内调节。

本发明提出的一种可自适应重构电动变形轮体结构，该变形轮体结构使车辆不仅可以在平坦的地形上快速行驶，当遇到恶劣地形时，也可通过自适应重构，在行驶过程中切换为适应模式，车辆不会因地形受阻，更好地保持车辆的运行能力。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种可自适应重构电动变形轮体结构作进一步详细说明。

图1为本发明可自适应重构电动变形轮体结构示意图。

图2为本发明可自适应重构电动变形轮体侧视图。

图3为本发明的U型架件示意图。

图4为本发明的作动器件示意图。

图5为本发明的轴环件示意图。

图中:

1.轮片 2.小U型架 3.铰链 4.支撑杆 5.轮轴 6.滑块 7.紧定环 8.作动器9.开口销 10.大U型架 11.轴环 12.测力传感器

具体实施方式

本实施例是一种可自适应重构电动变形轮体结构。

参阅图1～图5，本实施例可自适应重构电动变形轮体结构，由轮片1、小U型架2、铰链3、支撑杆4、轮轴5、滑块6、紧定环7、作动器8、开口销9、大U型架10、轴环11和测力传感器12组成；其中，轴环11与轮轴5连接，多个作动器8沿轴环11等角度分布；作动器8一端与轴环11上的U形件连接，作动器8另一端与U型架相连接，支撑杆4分别位于作动器8的两侧，U型架与轮片1通过铰链3连接；其中，U型架分为小U型架2和大U型架10，小U型架2和大U型架10依轴环11间隔设置，小U型架2与两个相邻轮片1的大端部通过铰链3连接，大U型架10与其中一个轮片1的小端部和另一个相邻轮片1的小端部通过铰链3连接，多个U型架与多个轮片依次连接，形成轮体变形结构。小U型架2和大U型架10为结构相同的部件，U型架的两杆端部有连接孔，U型架中间部位外侧有凸出的双耳片，U型架与作动器8通过两个紧定环7连接；紧定环7中间的双耳设有通孔，支撑杆4为圆形杆，两端设有通孔，支撑杆4一端与紧定环7通过开口销9连接，实现支撑杆4与U型架的连接；支撑杆4另一端与滑块6通过开口销9连接，滑块与轮轴通过燕尾槽连接，形成轮体辅助支撑结构。作动器8两侧的支撑杆4分别对轮片的大端和小端支撑固定，滑块6位于轮轴的燕尾槽内以防止轮片1相对于轴环11产生周向运动。

本实施例中，安装在车身前端部的视觉传感器实时检测前进方向的路况信息，位于轮轴上的测力传感器实时检测到路面传递给轮片的阻力；视觉传感器和测力传感器的检测信号传递给信息处理系统，信息处理系统判断作动器的伸缩动作；作动器将电机的旋转运动转化为直线运动，带动轮片的大端与小端伸出或缩回。

本实施例中，小U型架2的连杆比大U型架10的连杆稍短。

本实施例中，轮片1为多个，轮片1以轮轴为圆心形成轮体外缘，且相邻轮片的大端部或小端部相对，轮片大小端部内侧分别设有连接凸耳与U型架配合连接。

工作原理

作动器8将电机的旋转运动转化为直线运动，带动轮片1的大端和小端伸出或缩回；小U型架2与轮片的大端、大U型架10与轮片的小端选择铰接形式连接，是为了满足轮体根据路况切换为最佳形状时轮片转动一定角度的需要；与作动器8直接相连接的小U型架2和大U型架10会随着作动器8的直线运动而动作，进而可带动轮片的大端和小端伸出或者缩回；当轮片大端伸出，轮片小端缩回时，小U型架2与轮片大端铰接的部分和大U型架10与轮片小端铰接的部分会相应转动计算出的最佳角度，此时，轮体变形为适应复杂地形的最佳形状，提高了车辆的机动性，保证车辆的敏捷性。

安装在车身前端视觉传感器实时检测前进方向的路况信息并及时处理，安装在轮轴上测力传感器实时检测到路面传递给轮片的阻力，视觉传感器和测力传感器的检测结果以电信号的形式传递给信息处理系统，由信息处理系统判断作动器的伸缩动作，使车辆在行进过程中自动完成轮式到履带式的切换。根据路况信息的不同，轮式的运动模式中车轮的半径可在作动器的尺寸范围内调节，履带式的运动模式中有三角形、或椭圆、或梯形，履带式运动模式中的形状可在作动器尺寸范围内调节。

Claims (3)

1.一种可自适应重构电动变形轮体结构，包括轮片、小U型架、铰链、支撑杆、轮轴、滑块、紧定环、作动器、开口销、大U型架、轴环和测力传感器，其特征在于:所述轴环与轮轴连接，多个作动器沿轴环等角度分布，作动器一端与轴环上的U形件连接，作动器另一端与U型架相连接，支撑杆分别位于作动器的两侧，U型架与轮片通过铰链连接，其中U型架分为小U型架和大U型架，小U型架和大U型架依轴环间隔设置，小U型架与两个相邻轮片的大端部通过铰链连接，大U型架与其中一个轮片的小端部和另一个相邻轮片的小端部通过铰链连接，多个U型架与多个轮片依次连接，形成轮体变形结构；

所述小U型架和所述大U型架为结构相同的部件，U型架的两杆端部有连接孔，U型架中间部位外侧有凸出的双耳片，U型架与作动器通过两个紧定环连接；

所述紧定环中间的双耳设有通孔，所述支撑杆为圆形杆，两端设有通孔，支撑杆一端与紧定环通过开口销连接，实现支撑杆与U型架连接，支撑杆另一端与滑块通过开口销连接，滑块与轮轴通过燕尾槽连接，形成轮体辅助支撑结构；作动器两侧的支撑杆分别对轮片的大端和小端支撑固定，滑块位于轮轴的燕尾槽内以防止轮片相对于轴环产生周向运动；

所述测力传感器位于轮轴上，测力传感器实时检测到路面传递给轮片的阻力，安装在车身前端部的视觉传感器实时检测前进方向的路况信息，视觉传感器和测力传感器的检测信号传递给信息处理系统，信息处理系统判断作动器的伸缩动作，作动器将电机的旋转运动转化为直线运动，带动轮片的大端与小端伸出或缩回。

2.根据权利要求1所述的可自适应重构电动变形轮体结构，其特征在于:所述小U型架的连杆比大U型架的连杆稍短。

3.根据权利要求1所述的可自适应重构电动变形轮体结构，其特征在于:所述轮片为多个，轮片以轮轴为圆心形成轮体外缘，且相邻轮片的大端部或小端部相对，轮片大小端部内侧分别设有连接凸耳与U型架配合连接。