CN109624601A - 一种具有液压互联转换结构的变形车轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有液压互联转换结构的变形车轮，主要由轮毂，活动轮辋单元和伸缩轮辐单元组成，活动轮辋单元由弧形内框和弧形外框通过销轴及滑槽孔的滑动连接，活动轮辋单元通过头尾连接的串联方式构成轮辋结构；轮毂的弧面设有固定法兰；同一固定法兰上的两个伸缩杆构成一组伸缩轮辐单元，其中一个伸缩杆的两端为直端，另一个两端均带有U形夹臂，相邻伸缩轮辐单元之间通过直端和U形夹臂的铆接相连并同时卡接到弧形内框的销孔中；伸缩杆由固定杆，液压套筒和活动杆组成，相邻的液压套筒及氮气减震囊通过三通油管相互连通。本发明构造了一种圆周向和径向均可变形的变形车轮，其变形灵活性高，变形恢复能力强，能够适应上下楼、越障等多种地形，适合大范围推广使用。

Description

一种具有液压互联转换结构的变形车轮

技术领域

本发明涉及轮椅车轮技术领域，尤其涉及一种具有液压互联转换结构的变形车轮。

背景技术

普通轮椅不具备攀爬阶梯和越野越障功能，大大限制了其使用范围。因而，国内外的技术人员提出了很多爬楼越障的特殊轮椅，相关装置及专利的种类很多，主要包括履带式、轮组式及多足式等三大类，其功能及应用特点也是各有利弊。

如履带式轮椅在转弯时，钢圈履带对地面损害很大；多足式轮椅在行走时，各个车轮（或支撑脚）对地面压力比较均匀，但椅座随车轮（或支撑脚）起伏颠簸，乘坐者的重心不断改变，舒适度较差；轮组式轮椅在平整路面无障碍环境下行驶性能很好，但上下楼梯或越障时，重心变化起伏较大，会使乘坐者感到不适。

以上轮椅在越障时的舒适度及安全性不仅体现在轮椅的悬架结构，轮椅轮的不可变形性也是导致轮椅颠簸的重要因素。

履带式车轮能够适应各种坑洼地形，但其钢圈履带对地面损害很大，爬楼时易打滑，安全性较低；针对此，专利CN 108403318 A 提出了“一种可爬楼梯的变形车轮”，其采用外轮毂和内轮毂通过滑槽滑销滑动连接的轮毂结构，外轮毂连接固定式轮辐，内轮毂连接可动式轮辐，越障或爬楼时两个轮缘的活动端收拢或展开，从而使车轮适应爬楼的起伏；但在受压时，其轮辐无法收缩或伸长，各个轮辐的受压情况不一致，在一个轮毂越障后，其上的轮辐无法迅速恢复，导致轮毂也无法迅速恢复成圆形，造成行走障碍，有时甚至需要手动辅助恢复。

因此，设计一种能随地形变化而变形、同时越障过后轮圈又能迅速恢复滚动的轮椅轮很有必要，这一点也是轮椅领域的重要攻关课题之一。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种具有液压互联转换结构的变形车轮。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种具有液压互联转换结构的变形车轮，主要由轮毂，活动轮辋单元和伸缩轮辐单元组成，活动轮辋单元包括弧形外框和弧形内框，弧形外框和弧形内框的横断面均为门框形，弧形外框弧面的一端设有U形缺口，弧形内框弧面的一端也设有U形缺口，弧形外框的平面设有滑槽孔和两个销孔，弧形内框的平面也设有滑槽孔和两个销孔；弧形内框套接在弧形外框的内部，弧形内框和弧形外框形成一个两端都带有U形缺口的活动轮辋单元，弧形内框远离U形缺口一端的销孔通过销轴卡接在弧形外框的滑槽孔中，弧形外框远离U形缺口一端的销孔通过销轴卡接在弧形内框的滑槽孔中，弧形内框位于U形缺口一端的销孔与另一个弧形外框位于U形缺口一端的销孔通过销轴卡接，相邻的活动轮辋单元通过头尾连接的串联方式构成轮辋结构；

轮毂的中心为动力轴，轮毂的弧面设有多组固定法兰，固定法兰为沿对称设置的两圈，且两圈固定法兰之间有间距，固定法兰也设有销孔；

伸缩轮辐单元包括两个伸缩杆，伸缩杆由固定杆，液压套筒和活动杆组成，固定杆为直杆，活动杆为V形杆，固定杆的一端固定在液压套筒的封闭端，其中一个伸缩杆的两端均固定连接有U形夹臂，另一个伸缩杆的两端为直端且直端的尺寸U形夹臂的夹臂间距离，两个伸缩杆的一端通过销轴连接且这一端夹在固定法兰内，两个液压套筒均设有油孔，两个液压套筒通过三通油管相互连通，三通油管的第三端连接有氮气减震囊；

同一固定法兰上的两个伸缩杆构成一组伸缩轮辐单元，每组伸缩轮辐单元形成V形，一个伸缩轮辐单元的直端卡到相邻伸缩轮辐单元的U形夹臂中，此一端卡接到弧形内框靠近U形缺口一端的销孔中，弧形内框靠近U形缺口一端再卡接在另一个弧形外框靠近U形缺口一端的销孔上。

优选地，销轴的尺寸略小于销孔的内径，销轴均采用松紧螺母进行封端。

优选地，氮气减震囊的中部通过螺栓紧固有震动膜片，震动膜片将氮气减震囊分为气体室和液体室，气体室填充有氮气，液体室通过支管与三通油管连通。

优选地，氮气减震囊具体为高强度橡胶材质，氮气减震囊外包接有密封橡胶层。

优选地，震动膜片具体是橡胶膜片、硅胶膜片及软质合金钢膜片中的任一种。

优选地，三通油管的三端均采用密封圈或绕接铁丝固定密封。

优选地，活动杆伸入液压套筒内的一端包接有密封橡胶杆套。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明采用弧形外框和弧形内框通过销轴及滑槽结构构成可伸缩的活动轮辋单元，相邻活动轮辋单元通过销轴连接且均可绕销轴旋转，采用两个伸缩杆通过销轴及销孔连接方式构成可伸缩的伸缩轮辐单元，其中一个伸缩杆的两端为直端，另一个伸缩杆的两端均带有U形夹臂，相邻伸缩轮辐单元之间通过直端和U形夹臂的铆接相连，构成一种圆周向和径向均可变形的变形车轮，其变形灵活性高，变形恢复能力强，能够适应上下楼、越障等多种地形，适合大范围推广使用；同时齿轮结构将颠簸产生的压力均匀地分布在车轮的各个部位上，使起伏较小，提高车轮的减震效果，装在轮椅上提高了轮椅的舒适度。

附图说明

图1为本发明提出的一种具有液压互联转换结构的变形车轮的结构示意图；

图2为本发明提出的一种具有液压互联转换结构的变形车轮的装配图；

图3为本发明提出的一种具有液压互联转换结构的变形车轮的氮气减震囊的连接示意图；

图4为本发明提出的一种具有液压互联转换结构的变形车轮的行走变形示意图；

图5为本发明提出的一种具有液压互联转换结构的变形车轮爬台阶过程中活动轮辋单元的变形示意图。

图中：1轮毂、2弧形外框、3弧形内框、4 U形缺口、5滑槽孔、6销孔、7销轴、8动力轴、9固定法兰、10伸缩杆、11固定杆、12液压套筒、13活动杆、14U形夹臂、15氮气减震囊、16震动膜片、17三通油管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-5，一种具有液压互联转换结构的变形车轮，主要由轮毂1，活动轮辋单元和伸缩轮辐单元组成，活动轮辋单元包括弧形外框2和弧形内框3，弧形外框2和弧形内框3的横断面均为门框形，弧形外框2弧面的一端设有U形缺口4，弧形内框3弧面的一端也设有U形缺口4，弧形外框2的平面设有滑槽孔5和两个销孔6，弧形内框3的平面也设有滑槽孔5和两个销孔6；弧形内框3套接在弧形外框2的内部，弧形内框3和弧形外框2形成一个两端都带有U形缺口4的活动轮辋单元，弧形内框3远离U形缺口4一端的销孔6通过销轴7卡接在弧形外框2的滑槽孔5中，弧形外框2远离U形缺口4一端的销孔通过销轴7卡接在弧形内框3的滑槽孔5中，弧形内框3位于U形缺口4一端的销孔6与另一个弧形外框2位于U形缺口4一端的销孔6通过销轴7卡接，相邻的活动轮辋单元通过头尾连接的串联方式构成轮辋结构；

轮毂1的中心为动力轴8，轮毂1的弧面设有多组固定法兰9，固定法兰9为沿对称设置的两圈，且两圈固定法兰9之间有间距，固定法兰9也设有销孔6；

伸缩轮辐单元包括两个伸缩杆10，伸缩杆10由固定杆11，液压套筒12和活动杆13组成，固定杆11为直杆，活动杆13为V形杆，固定杆11的一端固定在液压套筒11的封闭端，其中一个伸缩杆10的两端均固定连接有U形夹臂14，另一个伸缩杆10的两端为直端且直端的尺寸U形夹臂14的夹臂间距离，两个伸缩杆10的一端通过销轴7连接且这一端夹在固定法兰9内，两个液压套筒11均设有油孔，两个液压套筒11通过三通油管17相互连通，三通油管17的第三端连接有氮气减震囊15；

同一固定法兰9上的两个伸缩杆10构成一组伸缩轮辐单元，每组伸缩轮辐单元形成V形，一个伸缩轮辐单元的直端卡到相邻伸缩轮辐单元的U形夹臂14中，此一端卡接到弧形内框3靠近U形缺口4一端的销孔6中，弧形内框3靠近U形缺口4一端再卡接在另一个弧形外框2靠近U形缺口4一端的销孔6上。

参照图1-2，销轴7的尺寸略小于销孔6的内径，销轴7均采用松紧螺母进行封端，方便各部件连接后，均可自由绕销轴8旋转，提高变形车轮的灵活性。

参照图1和图3，氮气减震囊15的中部通过螺栓紧固有震动膜片16，震动膜片16将氮气减震囊15分为气体室和液体室，气体室填充有氮气，液体室通过支管与三通油管17连通，氮气减震囊15具体为高强度橡胶材质，氮气减震囊15外包接有密封橡胶层，震动膜片16具体是橡胶膜片、硅胶膜片及软质合金钢膜片中的任一种。氮气减震囊15起减震缓冲的作用。

参照图1和图3，三通油管17的三端均采用密封圈或绕接铁丝固定密封，活动杆13伸入液压套筒12内的一端包接有密封橡胶杆套，保证液压套筒12的密封性，防止漏油。

本发明的零配件装配示例：

1）活动轮辋单元的组装：弧形内框A位于U形缺口4一端的销孔6标记为A1，弧形内框A上另一个销孔标记为A2，弧形外框a位于U形缺口4一端的销孔6标记为a1，另一个销孔标记为a2，弧形外框b位于U形缺口4一端的销孔6标记为b1，另一个销孔标记为b2；

弧形内框A套在弧形外框a内，且弧形内框A的U形缺口4伸出弧形外框a外，A2通过销轴8卡在弧形外框a的滑槽孔5中，a2通过销轴7卡在弧形内框A的滑槽孔5中，弧形内框A在弧形外框a内自由滑动，从而构成一个两端都带U形缺口4的、可自由收缩的活动轮辋单元，相邻的活动轮辋单元通过头尾连接的串联方式构成车轮的轮辋结构；b1、A1、一个伸缩轮辐单元U形夹臂14上的销孔6、相邻伸缩轮辐单元直端上的销孔6由一个销轴7穿接而成，从而将活动轮辋单元与伸缩轮辐单元连接。

2）伸缩轮辐单元的组装：

两个伸缩杆10，一个的两端为直端，另一个的两端均带有U形夹臂14，一个伸缩杆10的直端卡在另一个伸缩杆10的U形夹臂14中，二者一起通过销轴7夹在同一固定法兰9中，形成一个大V形的伸缩轮辐单元，两个伸缩杆10上的液压套筒12通过三通油管17相互连通，三通油管17的第三端连接有氮气减震囊15；

一个伸缩轮辐单元的直端卡到相邻伸缩轮辐单元的U形夹臂14中，此一端卡接到弧形内框3靠近U形缺口4一端的销孔6中，弧形内框3靠近U形缺口4一端再卡接在另一个弧形外框2靠近U形缺口4一端的销孔6上，从而完成活动轮辋单元与伸缩轮辐单元的连接，同时也完成相邻伸缩轮辐单元之间的连接，以及完成伸缩轮辐单元与轮毂1的连接。

本发明的工作原理：相邻伸缩轮辐单元之间的连接是依靠三通油管17和液压套筒12，遇障碍时，将与障碍物接触的活动轮辋单元受到的压力，即此活动轮辋单元向上倾斜变形，压力推动对应的伸缩轮辐单元向轮毂1方向收缩，由于液体体积基本不变，相邻的伸缩轮辐单元向轮辋方向伸长，推动另一个活动轮辋单元向下倾斜变形，同时氮气减震囊15内的气体受到挤压，缓存了一部分压力，从而实现了能量的缓存，所以以上过程不仅仅只是活动轮辋单元的变形传递过程及伸缩轮辐单元的伸缩传递过程，也是能量的依次传递过程。如图4-5所示，当一个活动轮辋单元遇障碍物提升时，此活动轮辋单元的长度向上倾斜伸长，对应的伸缩轮辐单元也收缩，前后相邻的两个伸缩轮辐单元都伸长，前后相邻的两个活动轮辋单元均向下倾斜伸长，利于前后相邻的两个活动轮辋单元离地更加近直至着地，也就是说，一处活动轮辋单元遇到障碍物，相邻两处活动轮辋单元都着地，从而将一处活动轮辋单元所述的压力均匀分布到附近两处，形成类似履带式的行走方式，同时由于氮气减震囊15的能量缓存，此变形容易恢复，从而使本发明适用于上下楼、越障等各种地形，但同时本发明对地压力远远小于履带式车轮对地的压力，提高了本发明的应用范围。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有液压互联转换结构的变形车轮，其特征在于，主要由轮毂（1），活动轮辋单元和伸缩轮辐单元组成，所述活动轮辋单元包括弧形外框（2）和弧形内框（3），所述弧形外框（2）和弧形内框（3）的横断面均为门框形，所述弧形外框（2）弧面的一端设有U形缺口（4），所述弧形内框（3）弧面的一端也设有U形缺口（4），弧形外框（2）的平面设有滑槽孔（5）和两个销孔（6），所述弧形内框（3）的平面也设有滑槽孔（5）和两个销孔（6）；所述弧形内框（3）套接在弧形外框（2）的内部，所述弧形内框（3）和弧形外框（2）形成一个两端都带有U形缺口（4）的活动轮辋单元，所述弧形内框（3）远离U形缺口（4）一端的销孔（6）通过销轴（7）卡接在弧形外框（2）的滑槽孔（5）中，弧形外框（2）远离U形缺口（4）一端的销孔通过销轴（7）卡接在弧形内框（3）的滑槽孔（5）中，所述弧形内框（3）位于U形缺口（4）一端的销孔（6）与另一个所述弧形外框（2）位于U形缺口（4）一端的销孔（6）通过销轴（7）卡接，相邻的所述活动轮辋单元通过头尾连接的串联方式构成轮辋结构；

所述轮毂（1）的中心为动力轴（8），所述轮毂（1）的弧面设有多组固定法兰（9），所述固定法兰（9）为沿对称设置的两圈，且两圈所述固定法兰（9）之间有间距，所述固定法兰（9）也设有销孔（6）；

所述伸缩轮辐单元包括两个伸缩杆（10），所述伸缩杆（10）由固定杆（11），液压套筒（12）和活动杆（13）组成，所述固定杆（11）为直杆，所述活动杆（13）为V形杆，所述固定杆（11）的一端固定在液压套筒（11）的封闭端，其中一个伸缩杆（10）的两端均固定连接有U形夹臂（14），另一个伸缩杆（10）的两端为直端且直端的尺寸U形夹臂（14）的夹臂间距离，两个所述伸缩杆（10）的一端通过销轴（7）连接且这一端夹在固定法兰（9）内，两个所述液压套筒（11）均设有油孔，两个所述液压套筒（11）通过三通油管（17）相互连通，所述三通油管（17）的第三端连接有氮气减震囊（15）；

同一固定法兰（9）上的两个伸缩杆（10）构成一组伸缩轮辐单元，每组所述伸缩轮辐单元形成V形，一个所述伸缩轮辐单元的直端卡到相邻伸缩轮辐单元的U形夹臂（14）中，此一端卡接到弧形内框（3）靠近U形缺口（4）一端的销孔（6）中，弧形内框（3）靠近U形缺口（4）一端再卡接在另一个弧形外框（2）靠近U形缺口（4）一端的销孔（6）上。

2.根据权利要求1所述的一种具有液压互联转换结构的变形车轮，其特征在于，所述销轴（7）的尺寸略小于销孔（6）的内径，所述销轴（7）均采用松紧螺母进行封端。

3.根据权利要求1所述的一种具有液压互联转换结构的变形车轮，其特征在于，所述氮气减震囊（15）的中部通过螺栓紧固有震动膜片（16），所述震动膜片（16）将氮气减震囊（15）分为气体室和液体室，气体室填充有氮气，液体室通过支管与三通油管（17）连通。

4.根据权利要求1或3所述的一种具有液压互联转换结构的变形车轮，其特征在于，所述氮气减震囊（15）具体为高强度橡胶材质，所述氮气减震囊（15）外包接有密封橡胶层。

5.根据权利要求1或3所述的一种具有液压互联转换结构的变形车轮，其特征在于，所述震动膜片（16）具体是橡胶膜片、硅胶膜片及软质合金钢膜片中的任一种。

6.根据权利要求1或3所述的一种具有液压互联转换结构的变形车轮，其特征在于，所述三通油管（17）的三端均采用密封圈或绕接铁丝固定密封。

7.根据权利要求1所述的一种具有液压互联转换结构的变形车轮，其特征在于，所述活动杆（13）伸入液压套筒（12）内的一端包接有密封橡胶杆套。