CN110901298A

CN110901298A - 一种用于爬楼梯的变形轮

Info

Publication number: CN110901298A
Application number: CN201911231522.1A
Authority: CN
Inventors: 邓孔书; 巫海亮; 杨国庆; 钱弟垒; 李星辰; 丁一成; 曾露; 尹祝融
Original assignee: Hunan University of Science and Technology
Current assignee: Hunan University of Science and Technology
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2020-03-24
Anticipated expiration: 2039-12-05
Also published as: CN110901298B

Abstract

本发明公开了一种用于爬楼梯的变形轮，该变形轮包括轮毂，所述轮毂圆周上沿中心发散式均布有4N（N≥1）根辐条，各所述辐条端部均连接有可在辐条长度方向滑动的轮辐滑块，所有的轮辐滑块上设置的轮辐段相互配合可构成圆形轮；所述轮毂中间连轴孔处与N个独立设置的曲柄中间位置铰接，同一曲柄两端各铰接有两个连杆，4N个长度相同连杆分别与4N个轮辐滑块铰接，且同一曲柄上的四个连杆分别与轮毂上成十字交叉的四根辐条上设置的四个轮辐滑块铰接，变形轮在其圆形轮平面内沿辐条长度方向上下滑动变形实现与地面接触行走；其结构简单，成本低，移动速度较快，容易操作，体积小，便于组装。

Description

一种用于爬楼梯的变形轮

技术领域

本发明涉及变形轮领域，尤其涉及一种用于爬楼梯的变形轮。

背景技术

随着中国发展，用到轮子的工具越来越多，目前使用的轮子一般不具有爬楼梯的功能，难以在复杂的地形上走动。而具有爬楼梯功能的变形轮工具结构复杂，价格昂贵。国内外现有该功能变形轮装置种类众多，主要归结为轮组式、履带式、足式。轮组式的综合性能在三者中最好，移动速度快，结构简单，容易控制，但越障能力差。履带式性能比较均衡。足式综合性能较差，移动速度慢，结构复杂，较难控制，但是越障性能最好。因此，针对这些问题设计出了变形轮，具有更好的综合性能。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种用于爬楼梯的变形轮，其通过轮子的变形实现爬楼梯，结构简单，成本低，移动速度较快，容易操作，体积小，便于组装。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种用于爬楼梯的变形轮，该变形轮包括轮毂，所述轮毂圆周上沿中心发散式均布有4N（N为整数且≥1）根辐条，各所述辐条端部均连接有可在辐条长度方向滑动的轮辐滑块，所有的轮辐滑块上设置的轮辐段相互配合可构成圆形轮；所述轮毂中间连轴孔处与N个独立设置的曲柄中间位置铰接，同一曲柄两端各铰接有两个连杆，4N个长度相同连杆分别与4N个轮辐滑块铰接，且同一曲柄上的四个连杆分别与轮毂上成十字交叉的四根辐条上设置的四个轮辐滑块铰接，变形轮在其圆形轮平面内沿辐条长度方向上下滑动变形实现与地面接触行走。

进一步的，所述轮辐滑块包括弧面部和杆部，所述弧面部形状为斧头形，其顶部设置为与地面接触的圆弧形的轮辐段，所述弧面部与杆部相连构成形状为T字形结构。

进一步的，其特征在于，所述弧面部与杆部连接处设置有螺纹孔，所述螺纹孔内设置螺栓，所述螺栓顶部无螺纹段与连杆一端铰接。

进一步的，所述杆部底端设置有方孔，所述辐条对应设置为与之相适配的方形，所述辐条设置在方孔内，且可在方孔内滑动。

进一步的，所述杆部侧面上设置有滑槽，所述辐条上端部设置有可在滑槽内滑动的凸起。

本发明的有益效果：

1、本发明的变形轮，结构简单，成本低，移动速度较快，容易操作，体积小，便于组装。

2、本发明的变形轮，在实际使用过程中，不仅在爬楼梯上使用，还可以在平地上以及其他复杂的地形上使用。

3、本发明变形轮的大小可以通过改变滑块滑动的最大范围来调节轮胎大小，利用不同大小的滑块可以组成任意大小的轮子。

4、本发明中变形轮中各轮辐滑块均可滑动，使得变形轮在移动过程中自动适应接触面情况实现变形。

5、本发明在爬楼梯的过程中依旧保持与平地行走的时候相似的形状，更有利于越障，且越障平稳。

附图说明

图1为本发明为变形轮结构简图。

图2为本发明轮辐滑块的结构简图。

图3为本发明变形轮变形前的结构简图。

图4为本发明变形轮变形后的结构简图。

图5为本发明变形轮爬楼梯时轮子的变化过程图。

图中：1、变形轮；3、轮辐滑块；4、连杆；5、曲柄；6、轮毂；61、辐条；62、凸起；7、螺栓；21、第一滑块；22、第二滑块；23、第三滑块；24、第四滑块；25、第五滑块；26、第六滑块；27、第七滑块；28、第八滑块；31、弧面部；32、杆部；33、轮辐段；34、螺纹孔；35、滑槽；36、方孔；41、第一连杆；42、第二连杆；43、第三连杆；44、第四连杆；51、第一曲柄。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明方法进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图4所示，本实施例选择轮辐数量为12的变形轮1结构作为本实施例的设计方案，具体结构如下：该变形轮1包括轮毂6，所述轮毂6圆周上沿中心发散式均布有12根辐条61，各所述辐条61端部均连接有可在辐条61长度方向滑动的轮辐滑块3，所有的轮辐滑块3上设置的轮辐段相互配合可构成圆形轮；所述轮毂6中间连轴孔处与三个独立设置的曲柄5中间位置铰接，同一曲柄5两端各铰接有两个连杆4，12个长度相同连杆4分别与12个轮辐滑块3铰接，且同一曲柄5上的四个连杆4分别与轮毂6上成十字交叉的四根辐条61上设置的四个轮辐滑块3铰接，通过变形轮1的转动使各轮辐滑块3在圆形轮平面内沿辐条61长度方向上下滑动变形实现与地面接触行走。

由于在轮毂6上铰接有三个曲柄5，每个曲柄5两端都铰接了两个连杆4，每个连杆都连接了一个轮辐滑块3，故12连杆与12个轮辐滑块3相连，而同一曲柄5上的四个连杆4分别与12个轮辐滑块3中间隔为2的四个轮辐滑块3铰接；当同一曲柄5同一端的一个轮辐滑块3与地面接触时承受重力向上滑动收缩，推动与之相连接的曲柄5顺时针或逆时针转动，带动曲柄5上同一端的另一连杆4向外推动轮辐滑块3，即该轮辐滑块3沿辐条61长度方向滑动向外伸出，同时同一曲柄5另一端的两个连杆4带动轮辐滑块3一个收缩，一个伸出，目的在于确保同一曲柄5上同一端的两个轮辐滑块3不同时与地面接触，始终是一个收缩另一个为伸出的状态，而中间间隔的两个轮辐滑块3可同时与地面接触，同时实现收缩，也可一个与地面接触，另一个不与地面接触；在变形轮1移动时，由于变形轮1的转动，不承受重力的轮辐滑块3开始承受重力，变形轮1形状发生了相应的改变，由承受重力变为不受力的轮辐滑块3恢复正常状态，在变形轮1转动的过程中一直持续这一过程。

优选的，三个曲柄5设置在轮毂6两侧，一边铰接一个曲柄5，另一边铰接两个曲柄5。

优选的，如图2所示，轮辐滑块3包括弧面部31和杆部32，所述弧面部31形状为斧头形，其顶部设置为与地面接触的圆弧形的轮辐段33，所述弧面部31与杆部32相连构成形状为T字形结构。

优选的，所述弧面部31与杆部32连接处设置有螺纹孔34，所述螺纹孔34内与螺栓7配合，所述螺栓7顶部无螺纹段与连杆4一端铰接，螺栓7另一端与螺母拧紧，其上部无螺纹段作为与连接4的铰接轴。

优选的，所述杆部32底端设置有方孔36，所述辐条61对应设置为与之相适配的方形，所述辐条61设置在方孔36内，且可在方孔36内滑动。

优选的，所述杆部32侧面上设置有滑槽35，所述辐条61上端部穿过方孔36后其上设置有可在滑槽35内滑动的凸起62。

具体实现方式：如图3、图4所示，变形轮1在变形之前呈圆形，各辐条61上的凸起62设置在滑槽35的中部，如图4所示，在变形后呈椭圆形，在第一滑块21受到力的作用下沿辐条61长度方向在滑槽35内向内滑动收缩，带动第一连杆41的发生了一定角度的摆动，带动第一曲柄51发生转动，第一曲柄51同一端的第二连杆42也发生一定角度的摆动，推动第二滑块22向外滑动伸出；第一曲柄51另一端的第三连杆43随着第一曲柄51转动而转动，因此，上面的第三滑块23向内滑动收缩，同时第四连杆44带动第四滑块24受到力的作用向外滑动伸出，得到如图5一样的椭圆形状。

本实施例作为爬楼梯用变形轮1使用时，具体爬楼梯时，如图5中①图所示，变形轮1在爬楼梯的之前，只有第七滑块27、第五滑块25和第一滑块21受到力的作用，当第六滑块26碰到楼梯梯面时，继续往前走的话就会受到楼梯对第六滑块26的反作用力，第六滑块26移动，第七滑块27也发生移动，会使第七滑块27对底面产生一个作用力，底面对变形轮1产生一个向上的力，使变形轮1轻松的爬上楼梯，在变形轮1运动的过程中，由于变形轮1逐渐接近楼梯，第一滑块21也会受到力的作用变形。

如图5中②所示，变形轮1继续往上运动，第一滑块21滑到运动范围的最小值，之后变形轮1以第一滑块21最为支点，继续往上转动，第六滑块26也会逐渐滑到运动范围的最小值，如图5中③所示。此时第八滑块28已经开始接触到楼梯，第八滑块28会受力滑动。由于第六滑块26已经达到运动范围的最大值，此时第一滑块21作为支点，而是以第六滑块26作为支点继续往上运动，运动时第八滑块28会受到力的作用变形发生滑动，如图5中④所示。

如图5中⑤所示，变形轮1继续向上运动，第二滑块22逐渐靠近楼梯，在第八滑块28达到运动范围的最小值时，变形轮1的位置和形状如图5中⑥所示，此时第二滑块22已经与楼梯接触并且发生一定的移动，这时不再以第六滑块26作为支点，而是以第八滑块28作为支点继续往上运动。后续的运动过程不断的重复上面的几个过程，之后爬上楼梯。

需要说明的是，该用于越障的变形轮1中轮辐滑块3数量可选择4、8、12、16等等，数量越多行走越平稳。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims

1.一种用于爬楼梯的变形轮，该变形轮包括轮毂，其特征在于，所述轮毂圆周上沿中心发散式均布有4N（N≥1）根辐条，各所述辐条端部均连接有可在辐条长度方向滑动的轮辐滑块，所有的轮辐滑块上设置的轮辐段相互配合可构成圆形轮；所述轮毂中间连轴孔处与N个独立设置的曲柄中间位置铰接，同一曲柄两端各铰接有两个连杆，4N个长度相同连杆分别与4N个轮辐滑块铰接，且同一曲柄上的四个连杆分别与轮毂上成十字交叉的四根辐条上设置的四个轮辐滑块铰接，变形轮在其圆形轮平面内沿辐条长度方向上下滑动变形实现越障行走。

2.根据权利要求1所述的一种用于爬楼梯的变形轮，其特征在于，所述轮辐滑块包括弧面部和杆部，所述弧面部形状为斧头形，其顶部设置为与地面接触的圆弧形的轮辐段，所述弧面部与杆部相连构成形状为T字形结构。

3.根据权利要求2所述的一种用于爬楼梯的变形轮，其特征在于，所述弧面部与杆部连接处设置有螺纹孔，所述螺纹孔内设置螺栓，所述螺栓顶部无螺纹段与连杆一端铰接。

4.根据权利要求2所述的一种用于爬楼梯的变形轮，其特征在于，所述杆部底端设置有方孔，所述辐条对应设置为与之相适配的方形，所述辐条设置在方孔内，且可在方孔内滑动。

5.根据权利要求4所述的一种用于爬楼梯的变形轮，其特征在于，所述杆部侧面上设置有滑槽，所述辐条上端部设置有可在滑槽内滑动的凸起。