CN111761990B - 一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置 - Google Patents

Abstract

一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置，包括主轴、轮辐总成、轮辋总成、变换及张紧机构、可切换传动机构，轮辐总成安装在主轴上，轮辋总成连接在轮辐总成上，轮辋总成的外圈通过多个承重轮组安装有履带，变换及张紧机构可以带动轮辋总成进行旋转变形，从而使履带的截面形状在圆形和三角形之间变换并对履带进行张紧，可切换传动机构能够在履带的截面形状为圆形和三角形时分别传递主轴的旋转，从而驱动装置的行走。本发明从多个方面对现有的变体轮式行走装置做出改进，克服了现有的变体轮式行走装置存在的多种不足，适应实际使用需求。

Description

一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置

技术领域

本发明涉及轮履切换行走装置领域，尤其涉及一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置。

背景技术

随着人类探索领域和生产要求的不断扩大和提升，作为人类生产生活最重要辅助工具的地面移动车辆，也对于机动性和通过性提出了更为苛刻要求，如何满足复杂多变地形下各类车辆对于机动性与通过性的双重要求，已变得愈发的紧迫。作为车辆底盘最重要组成部分的行走机构，其与地面直接接触的部分-车轮的结构形态直接制约了车辆的通过性和机动性。目前传动车辆的行走机构主要有轮式、履带式以及轮履复合式，其中轮式行走机构具有移动平稳、能耗小、机动性优越等优点，但其越障能力有限，非铺装路面下通过性较差。履带式行走机构具有接地比压小、行走驱动力矩大等优点，非结构化地形下通过能力强大，但其机动性能较差。

轮履复合式行走装置，融合了轮式行走机构的高机动性与履带式行走机构的高通过性，主要可分为轮履组合式、轮履更换式以及轮履变体式。其中变体轮式行走装置是近年出现的新型轮履复合机构，一般为通过伸缩机构的伸缩运动带动轮辋相对于轮辐和主轴产生旋转，从而改变车轮的形状，实现“轮式”和“三角履带式”的状态切换，使配置这种行走机构的车辆具备真正意义上轮式和履带式的双重优点。近年国内外在变体轮式行走装置的研究方面取得了一些进展，但总体来说研究成果仍然较少，并且从已公开的研究成果上来看，目前方案下的该类行走装置在轮体承载能力、轮履状态转换彻底性以及轮体工作可靠性上，仍然存在着较多的问题，难以适应恶劣的路面情况，也容易产生履带松脱，并容易在变形时发生传动效率降低的情况，难以适应实际使用的需求。

发明内容

为解决现有的变体轮式行走装置存在多种不足，难以适应实际使用需求的问题，本发明提供了一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置，从多个方面对现有的变体轮式行走装置做出改进。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置，包括主轴、轮辐总成、轮辋总成、变换及张紧机构、可切换传动机构，轮辐总成安装在主轴上，轮辋总成连接在轮辐总成上，轮辋总成的外圈通过多个承重轮组安装有履带，变换及张紧机构可以带动轮辋总成进行旋转变形，从而使履带的截面形状在圆形和三角形之间变换并对履带进行张紧，可切换传动机构能够在履带的截面形状为圆形和三角形时分别传递主轴的旋转，从而驱动装置的行走，

所述轮辐总成包括两个具有相同结构并且左右对称设置的轮辐体，两个轮辐体之间连接有限位杆，轮辐体包括一个通过轴承空套在主轴上的轮辐基板，轮辐基板的外周上连接有三个固定辐板和六个可动辐板，六个可动辐板共分为三组，三个固定辐板和三组可动辐板沿轮辐基板的周向交错设置，且三个固定辐板和三组可动辐板沿轮辐基板的周向依次均匀间隔，可动辐板与轮辐基板铰接，同一组的两个可动辐板沿轮辐基板的周向对称间隔分布；所述轮辋总成包括两圈具有相同结构并且左右对称设置的轮辋体，两圈轮辋体的数量均为六个，轮辋体上穿设有多个承重轮轴，承重轮轴与主轴平行，承重轮轴贯穿轮辋体的两端分别安装有承重轮；

所述变换及张紧机构包括六个伸缩机构，六个伸缩机构分别与六个固定辐板相对应，伸缩机构的长度方向与主轴垂直，伸缩机构均位于不同轮辐基板外周上连接的在厚度方向相对应的两个固定辐板之间，伸缩机构的一端与轮辐基板或固定辐板靠近轮辐基板的一侧连接，伸缩机构的另一端贯穿固定辐板远离轮辐基板的一侧开设的导向孔，伸缩机构贯穿固定辐板的一端连接有活动支座，活动支座与同一圈中的相邻两个轮辋体分别铰接，两个轮辋体与活动支座铰接的位置分别位于该活动支座所连接伸缩机构的轴线的两侧，两个轮辋体还分别与该活动支座沿轮辐基板的周向相邻的两个可动辐板铰接，使伸缩机构的伸缩运动能够带动两个轮辋体关于该伸缩机构的轴线进行对称的反向旋转；

所述变换及张紧机构还包括六个张紧轮组件，六个活动支座远离主轴的一侧分别安装有各自的张紧轮组件，张紧轮组件包括一个连接在活动支座上的固定支撑块，固定支撑块远离活动支座的一侧设有可动支撑块，可动支撑块上穿设有张紧轮轴，张紧轮轴贯穿可动支撑块的两端分别安装有张紧轮，张紧轮轴与主轴平行，且张紧轮轴的轴线与该张紧轮组件所对应伸缩机构的轴线相交，固定支撑块上设有两个弹簧导杆，两个弹簧导杆均贯穿可动支撑块，两个弹簧导杆的轴线均与该张紧轮组件所对应伸缩机构的轴线平行，且两个弹簧导杆的轴线关于张紧轮轴的轴线对称，弹簧导杆远离固定支撑块的一端设有挡片，弹簧导杆上套设有第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧的两端分别与固定支撑块和可动支撑块连接，第二弹簧的两端分别与可动支撑块和挡片连接，当履带的截面形状为三角形时，通过第一弹簧和第二弹簧的弹性力配合将可动支撑块顶向远离固定支撑块的一侧，从而使张紧轮的外周面与履带的内壁面保持贴合；可动支撑块沿轮辐基板的周向的两侧分别设有压盘，可动支撑块两侧的压盘分别向该张紧轮组件相邻的两个轮辋体延伸，轮辋体靠近张紧轮组件的一端均设有与相邻压盘对应的压杆，当履带的截面形状为圆形时，压杆能够将压盘压设在活动支座上，并使张紧轮和多个承重轮与履带的内壁面同时相切；

所述可切换传动机构包括一个用于在履带的截面形状为圆形时带动履带和轮辋体同步旋转的轮式驱动齿轮，轮式驱动齿轮空套在主轴上，轮式驱动齿轮与两个轮辐基板中的一个固定连接，主轴上套装有能够随主轴同步旋转的接合套，接合套靠近轮式驱动齿轮的一侧开设有与轮式驱动齿轮相匹配的内齿，接合套的外周上开设有一圈环槽，所述限位杆上安装有拨叉驱动机构，拨叉驱动机构上连接有拨叉，拨叉与所述环槽滑动配合，通过拨叉驱动机构带动拨叉运动，使拨叉能够推动环槽的侧壁，从而使接合套沿主轴运动并与轮式驱动齿轮啮合，以便于主轴带动轮辐基板、轮辋体和履带同步旋转；

所述可切换传动机构还包括三个用于在履带的截面形状为三角形时带动履带相对于轮辋体旋转的开放式驱动轮，所述活动支座朝向两个轮辐体之间的一侧连接有驱动轮安装板，三组相对设置的驱动轮安装板之间分别穿设有驱动轮轴，三个驱动轮轴均与主轴平行，用于分别安装三个开放式驱动轮，所述开放式驱动轮包括两个相对设置的轮圈，轮圈套设在驱动轮轴上，两个轮圈之间连接有多个驱动销，多个驱动销沿轮圈的周向均匀间隔分布并与履带的内齿啮合，两个轮圈中的一个的内环面连接有轮盘，轮盘套设在驱动轮轴上，轮盘远离开放式驱动轮的一端连接有被动链轮，主轴上空套有三个主动链轮和一个链式驱动齿轮，三个主动链轮分别与各自的一个被动链轮通过链条传动连接，链式驱动齿轮与轮式驱动齿轮分别位于接合套的两侧，三个主动链轮均位于链式驱动齿轮远离接合套的一侧，链式驱动齿轮和三个主动链轮沿主轴的轴向依次连接，接合套靠近链式驱动齿轮的一侧开设有与链式驱动齿轮相匹配的内齿，通过拨叉驱动机构带动拨叉运动，使拨叉能够推动环槽的侧壁，从而使接合套沿主轴运动并与链式驱动齿轮啮合，以便于主轴带动三个主动链轮旋转，并使三个被动链轮和三个开放式驱动轮同步旋转，从而使主轴带动履带相对于轮辐基板和轮辋体旋转；

所述可切换传动机构还包括三组链条约束机构，链条约束机构包括四根依次首尾铰接相连的连杆，使四根连杆组成可转动的四边形结构，所述伸缩机构的伸缩端连接有动力轴，四边形结构的一角铰接在动力轴上，四边形结构与动力轴相对的一角铰接在轮辐基板上，四边形结构的另外两角分别铰接有链约束轮，同一个四边形结构的两个链约束轮分别与同一根链条相对的两侧贴合，以便于两个链约束轮配合对同一根链条进行张紧约束；

所述轮辋体上安装有锁止器，锁止器位于同一圈中相邻的两个轮辋体相互靠近并远离各自铰接的活动支座的一端，锁止器由两个半锁止体组成，两个半锁止体分别铰接在两个轮辋体相互靠近一侧的承重轮轴上，半锁止体远离另一个半锁止体所铰接承重轮轴的一侧设有锁止块，半锁止体的另一侧为延伸至另一个半锁止体所铰接承重轮轴的锁止斜面，锁止斜面位于另一个半锁止体所铰接的承重轮轴朝向主轴的一侧，锁止斜面的端部设有锁止钩，当履带的截面形状为圆形时，两个半锁止体所铰接的承重轮轴能够分别顶住另一个半锁止体的锁止斜面，使两个半锁止体的锁止块分别卡设至履带内齿的齿槽中，从而限制履带和轮辋体的相对旋转；当履带的截面形状为三角形时，两个半锁止体的锁止钩能够分别勾住另一个半锁止体所铰接的承重轮轴，使两个半锁止体的锁止块从履带的内齿中脱出，以便于履带相对于轮辋体进行旋转。

优选的，所述限位杆共设有三个，三个限位杆沿轮辐基板的周向均匀间隔设置。

优选的，所述轮辋体上穿设的承重轮轴不少于四个。

优选的，所述伸缩机构和所述拨叉驱动机构采用电动推杆、液压缸或气缸的其中一种。

优选的，所述可动支撑块沿轮辐基板的周向的两侧分别设有两个压盘，两个压盘分别位于固定支撑块沿张紧轮轴轴向的两侧，两个压盘关于弹簧导杆对称设置。

优选的，所述张紧轮轴的长度与承重轮轴的长度相等，张紧轮的直径与承重轮的直径相等。

优选的，所述轮式驱动齿轮一侧的端面与一个轮辐基板的端面贴合并固定连接。

优选的，所述被动链轮固定贴设在轮盘远离开放式驱动轮的端面上。

优选的，所述轮盘的直径大于被动链轮的直径，轮盘上开设有多段通槽。

优选的，所述链式驱动齿轮和三个主动链轮之间通过多个轴向螺栓依次连接。

根据上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中轮辐的结构为三个固定辐板和三组可动辐板围绕固定辐板均匀间隔交错布置，使三个固定辐板和分为三组的六个可动辐板能够配合安装六个轮辋体，轮辋体上安装了两排承重轮，再通过两圈轮辋体上的一共四排承重轮配合安装履带，与现有的变体轮式行走装置相比结构更为合理，在履带变换为三角形时轮辋体、固定辐板和可动辐板能够配合形成多个三角形承力结构，不仅便于伸缩机构带动装置在圆形和三角形之间变换，也提升了装置在不同形态下的结构强度和稳定性，使本发明能够比现有的变体轮式行走装置更为平稳地行走，并且负重更大。

2、本发明中在履带变换为三角形时，通过三个开放式驱动轮配合带动履带旋转，开放式驱动轮由两个轮圈之间安装多个驱动销形成，并且仅有一个轮圈上安装了轮盘，因此开放式驱动轮为一侧敞开、并且外周面上的驱动销之间具有大量间隙的开放式结构，在装置行走的过程中有利于污泥、石子等异物的及时排出，并且驱动销与履带内齿之间的啮合关系要求较低，即使驱动销与污泥、石子等异物碰撞造成驱动销的表面出现凹坑等碰撞缺陷时也不会影响驱动销与履带内齿的啮合，能够保证开放式驱动轮在恶劣路况下与履带的良好啮合，而现有技术中采用的齿轮与履带内齿啮合传动的方式在恶劣路况下容易受到污泥、石子等异物的影响，一方面难以将污泥、石子等异物及时排出，容易造成污泥、石子等异物卡入齿轮和履带内齿之间的情况，另一方面由于齿轮传动的要求较高，导致齿轮与污泥、石子等异物碰撞造成齿轮的轮齿表面出现凹坑等碰撞缺陷时会较为严重的影响齿轮与履带内齿的啮合，因此本发明中通过开放式驱动轮的结构形式避免了现有的变体轮式行走装置难以适应恶劣路况的问题，并且本发明的开放式驱动轮从结构上比现有采用的齿轮更为简化，制造难度也比齿轮更低，能够降低成本。

3、本发明中在相邻的轮辋体之间增加了随伸缩机构同步运动的张紧轮组，当装置变换为三角形时，伸缩机构会伸长并推动活动支座和张紧轮组向装置外侧运动，第一弹簧和第二弹簧就能够配合将可动支撑块顶向远离固定支撑块的一侧，使张紧轮的外周面与履带的内壁面保持贴合，从而在履带为三角形时起到对履带进行张紧的作用，避免了现有的变体轮式行走装置变换为三角形后，在履带相对于轮辋体旋转的过程中由于缺少张紧力而导致履带容易松脱的问题。而当装置变换为圆形时，本发明中还可以通过轮辋体端部的压杆将可动支撑块两侧的压盘压在活动支座上，此时第一弹簧和第二弹簧的弹性力不会对张紧轮产生实际推动作用，即等同于把张紧轮直接固定安装在活动支座上，因此在装置变换为圆形时并不会对张紧轮产生额外的向履带外侧推动的力，能够保证圆形的履带会受到来自张紧轮和承重轮的均匀的作用力，使履带能够形成规范的圆形，避免圆形的履带由于张紧轮组的张紧力作用而在张紧轮的位置发生向外侧凸出变形的情况，便于圆形的履带随轮辋和轮辐同步旋转。因此，本发明中通过设置张紧轮组，并且在张紧轮组和轮辋体上配合设置压盘和压杆，既可以保证在三角形时对履带进行有效的张紧，防止三角形的履带松脱，也可以在圆形时避免张紧力对履带的不利作用，保证圆形的履带能够受力均匀平稳转动。

4、本发明中在履带为圆形时通过接合套与轮式驱动齿轮啮合就能带动圆形的装置整体做车轮式滚动，而在履带为三角形时通过拨叉驱动机构带动拨叉运动，就可以使接合套与轮式驱动齿轮脱开并与链式驱动齿轮啮合，链式驱动齿轮能够通过三组链传动来带动三个开放式驱动轮运动，便捷的实现了动力传输在圆形和三角形之间的切换，即便捷的实现了履带与轮辋同步旋转和履带相对轮辋旋转的两种不同的动力输出形式，与现有的变体轮式行走装置采用齿轮传动方式相比，本发明中的链传动可以在链轮的体积较小时实现较大的传动比，占用装置内部空间更小，并且现有的变体轮式行走装置在圆形和三角形之间变换时，相互啮合的主动齿轮和被动齿轮之间的中心距会出现变化，导致齿轮的啮合效率下降，使齿轮传动的效率和履带的旋转运动效率均发生下降；而本发明中由于采用的是链条传动，并且通过链条约束机构能够对链条进行张紧约束，因此当装置在圆形和三角形之间变换导致主动链轮和被动链轮之间的中心距发生改变时，被张紧约束后的链条也能有效传递主轴的旋转动力，能够保证通过链条传动来带动开放式驱动轮旋转的传动效率，就能保证履带的旋转运动效率，克服了传动机构的中心距变化对现有的变体轮式行走装置的不利影响。其中，链条约束机构采用了通过动力轴与伸缩机构铰接的四边形连杆结构，因此在伸缩机构进行伸缩运动时能够自动调节两个链约束轮向链条两侧运动的距离，使链条约束机构对链条的张紧约束作用能够与装置的形状变换自动适应，保证了对链条进行张紧约束的效果，从而有效保证链传动的效率。

5、本发明中在轮辋体之间设置了锁止器，锁止器从原理上利用了装置变形时履带与两个半锁止体之间相对位置的必然变化关系，通过设置锁止斜面和锁止钩的结构，一方面在履带变换为圆形使履带的内齿靠近锁止块运动后，可以利用承重轮轴顶住锁止斜面以限制半锁止体相对于轮辋体的旋转，保证锁止块能够卡设至履带内齿的齿槽，从而对履带产生阻力以限制履带和轮辋体的相对旋转，另一方面在履带变换为三角形使履带的内齿远离锁止块运动后，可以利用锁止钩分别勾住一个承重轮轴，使两个半锁止体的锁止块能够从履带的内齿中脱出，并且可以进一步限制在锁止块从履带内齿脱出后半锁止体的旋转，保证在三角形时半锁止体不会与履带内齿发生碰撞，从而使履带在三角形时能够相对于轮辋体自由旋转，因此，本发明通过锁止器能够避免在圆形时履带和轮辋之间产生相对旋转的不利情况，保证履带在圆形时与轮辋、轮辐和主轴同步旋转，锁止器的结构简单合理，成本极低，并且完全不会影响三角形时履带和轮辋之间的相对旋转，与现有的变体轮式行走装置相比做出了结构简单但效果极佳的改进。

附图说明

图1为本发明沿主轴轴向的示意图；

图2为图1的剖视示意图；

图3为图2的局部放大图；

图4为履带变换为三角形时的剖视示意图，图中未示出连杆；

图5为图4中锁止器的放大图；

图6为履带变换为圆形时锁止器的放大图；

图7为本发明拆除履带和开放式驱动轮后的立体示意图；

图8为图7的局部放大图；

图9为轮辐总成的立体示意图；

图10为张紧轮组和轮辋体的结构示意图；

图11为轮辋体的结构示意图；

图12为张紧轮组的结构示意图；

图13为可切换传动机构的结构示意图，图中省略了三个伸缩机构；

图14为图13上半部的局部放大图；

图15为图13下半部的局部放大图；

图16为图13中拆除了一个开放式驱动轮和被动链轮后的示意图；

图17为图16的局部放大图。

图中标记：1、轮辐基板，2、固定辐板，3、导向孔，4、可动辐板，5、主轴，6、限位杆，7、轮辋体，8、承重轮，9、伸缩机构，10、活动支座，11、固定支撑块，12、可动支撑块，13、张紧轮，14、张紧轮轴，15、弹簧导杆，16、挡片，17、第一弹簧，18、第二弹簧，19、压盘，20、压杆，21、履带，22、轮式驱动齿轮，23、接合套，24、环槽，25、拨叉，26、拨叉驱动机构，27、开放式驱动轮，28、轮圈，29、驱动销，30、轮盘，31、驱动轮安装板，32、驱动轮轴，33、被动链轮，34、链式驱动齿轮，35、主动链轮，36、连杆，37、动力轴，38、链约束轮，39、半锁止体，40、锁止块，41、锁止斜面，42、锁止钩，43、轴向螺栓。

具体实施方式

参见附图，具体实施方式如下：

一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置，包括主轴5、轮辐总成、轮辋总成、变换及张紧机构、可切换传动机构，轮辐总成安装在主轴5上，轮辋总成连接在轮辐总成上，轮辋总成的外圈通过多个承重轮组安装有履带21，变换及张紧机构可以带动轮辋总成进行旋转变形，从而使履带21的截面形状在圆形和三角形之间变换并对履带21进行张紧，可切换传动机构能够在履带21的截面形状为圆形和三角形时分别传递主轴5的旋转，从而驱动装置的行走。

如图7～9所示，轮辐总成包括两个具有相同结构并且左右对称设置的轮辐体，两个轮辐体之间连接有限位杆6，限位杆6共设有三个，三个限位杆6沿轮辐基板1的周向均匀间隔设置。轮辐体包括一个通过轴承空套在主轴5上的轮辐基板1，轮辐基板1的外周上连接有三个固定辐板2和六个可动辐板4，六个可动辐板4共分为三组，三个固定辐板2和三组可动辐板4沿轮辐基板1的周向交错设置，且三个固定辐板2和三组可动辐板4沿轮辐基板1的周向依次均匀间隔，可动辐板4与轮辐基板1铰接，同一组的两个可动辐板4沿轮辐基板1的周向对称间隔分布；所述轮辋总成包括两圈具有相同结构并且左右对称设置的轮辋体7，两圈轮辋体7的数量均为六个，轮辋体7上穿设有多个承重轮轴，同一个轮辋体7上穿设的承重轮轴不少于四个，承重轮轴与主轴5平行，承重轮轴贯穿轮辋体7的两端分别安装有承重轮8。

如图1～3所示，变换及张紧机构包括六个伸缩机构9，六个伸缩机构9分别与六个固定辐板2相对应，伸缩机构9的长度方向与主轴5垂直，伸缩机构9均位于不同轮辐基板1外周上连接的在厚度方向相对应的两个固定辐板2之间，伸缩机构9的一端与轮辐基板1或固定辐板2靠近轮辐基板1的一侧连接，伸缩机构9的另一端贯穿固定辐板2远离轮辐基板1的一侧开设的导向孔3，伸缩机构9贯穿固定辐板2的一端连接有活动支座10，活动支座10与同一圈中的相邻两个轮辋体7分别铰接，两个轮辋体7与活动支座10铰接的位置分别位于该活动支座10所连接伸缩机构9的轴线的两侧，两个轮辋体7还分别与该活动支座10沿轮辐基板1的周向相邻的两个可动辐板4铰接，使伸缩机构9的伸缩运动能够带动两个轮辋体7关于该伸缩机构9的轴线进行对称的反向旋转。

如图3、10～12所示，变换及张紧机构还包括六个张紧轮组件，六个活动支座10远离主轴5的一侧分别安装有各自的张紧轮组件，张紧轮组件包括一个连接在活动支座10上的固定支撑块11，固定支撑块11远离活动支座10的一侧设有可动支撑块12，可动支撑块12上穿设有张紧轮轴14，张紧轮轴14贯穿可动支撑块12的两端分别安装有张紧轮13，张紧轮轴14的长度与承重轮轴的长度相等，张紧轮13的直径与承重轮8的直径相等，张紧轮轴14与主轴5平行，且张紧轮轴14的轴线与该张紧轮组件所对应伸缩机构9的轴线相交，固定支撑块11上设有两个弹簧导杆15，两个弹簧导杆15均贯穿可动支撑块12，两个弹簧导杆15的轴线均与该张紧轮组件所对应伸缩机构9的轴线平行，且两个弹簧导杆15的轴线关于张紧轮轴14的轴线对称，弹簧导杆15远离固定支撑块11的一端设有挡片16，弹簧导杆15上套设有第一弹簧17和第二弹簧18，第一弹簧17的两端分别与固定支撑块11和可动支撑块12连接，第二弹簧18的两端分别与可动支撑块12和挡片16连接，当履带21的截面形状为三角形时，通过第一弹簧17和第二弹簧18的弹性力配合将可动支撑块12顶向远离固定支撑块11的一侧，从而使张紧轮13的外周面与履带21的内壁面保持贴合；可动支撑块12沿轮辐基板1的周向的两侧分别设有两个压盘19，可动支撑块12两侧的压盘19分别向该张紧轮组件相邻的两个轮辋体7延伸，两个压盘19分别位于固定支撑块11沿张紧轮轴14轴向的两侧，两个压盘19关于弹簧导杆15对称设置，轮辋体7靠近张紧轮组件的一端均设有与相邻压盘19对应的压杆20，当履带21的截面形状为圆形时，压杆20能够将压盘19压设在活动支座10上，并使张紧轮13和多个承重轮8与履带21的内壁面同时相切。

如图13～17所示，可切换传动机构包括一个用于在履带21的截面形状为圆形时带动履带21和轮辋体7同步旋转的轮式驱动齿轮22，轮式驱动齿轮22空套在主轴5上，轮式驱动齿轮22一侧的端面与两个轮辐基板1中的一个的端面贴合并固定连接，主轴5上套装有能够随主轴5同步旋转的接合套23，接合套23靠近轮式驱动齿轮22的一侧开设有与轮式驱动齿轮22相匹配的内齿，接合套23的外周上开设有一圈环槽24，所述限位杆6上安装有拨叉驱动机构26，拨叉驱动机构26上连接有拨叉25，拨叉25与所述环槽24滑动配合，通过拨叉驱动机构26带动拨叉25运动，使拨叉25能够推动环槽24的侧壁，从而使接合套23沿主轴5运动并与轮式驱动齿轮22啮合，以便于主轴5带动轮辐基板1、轮辋体7和履带21同步旋转。

如图13～17所示，可切换传动机构还包括三个用于在履带21的截面形状为三角形时带动履带21相对于轮辋体7旋转的开放式驱动轮27，所述活动支座10朝向两个轮辐体之间的一侧连接有驱动轮安装板31，三组相对设置的驱动轮安装板31之间分别穿设有驱动轮轴32，三个驱动轮轴32均与主轴5平行，用于分别安装三个开放式驱动轮27，所述开放式驱动轮27包括两个相对设置的轮圈28，轮圈28套设在驱动轮轴32上，两个轮圈28之间连接有多个驱动销29，多个驱动销29沿轮圈28的周向均匀间隔分布并与履带21的内齿啮合，两个轮圈28中的一个的内环面连接有轮盘30，轮盘30的直径大于被动链轮33的直径，轮盘30上开设有多段通槽，以便于污泥、石子等异物通过轮盘30的通槽进一步排出，轮盘30套设在驱动轮轴32上，轮盘30远离开放式驱动轮27的一端连接有被动链轮33，被动链轮33固定贴设在轮盘30远离开放式驱动轮27的端面上，主轴5上空套有三个主动链轮35和一个链式驱动齿轮34，三个主动链轮35分别与各自的一个被动链轮33通过链条传动连接，链式驱动齿轮34与轮式驱动齿轮22分别位于接合套23的两侧，三个主动链轮35均位于链式驱动齿轮34远离接合套23的一侧，链式驱动齿轮34和三个主动链轮35之间通过多个轴向螺栓43依次连接，接合套23靠近链式驱动齿轮34的一侧开设有与链式驱动齿轮34相匹配的内齿，通过拨叉驱动机构26带动拨叉25运动，使拨叉25能够推动环槽24的侧壁，从而使接合套23沿主轴5运动并与链式驱动齿轮34啮合，以便于主轴5带动三个主动链轮35旋转，并使三个被动链轮33和三个开放式驱动轮27同步旋转，从而使主轴5带动履带21相对于轮辐基板1和轮辋体7旋转。

如图13～14所示，可切换传动机构还包括三组链条约束机构，链条约束机构包括四根依次首尾铰接相连的连杆36，使四根连杆36组成可转动的四边形结构，所述伸缩机构9的伸缩端连接有动力轴37，四边形结构的一角铰接在动力轴37上，四边形结构与动力轴37相对的一角铰接在轮辐基板1上，四边形结构的另外两角分别铰接有链约束轮38，同一个四边形结构的两个链约束轮38分别与同一根链条相对的两侧贴合，以便于两个链约束轮38配合对同一根链条进行张紧约束。

如图4～6所示，轮辋体7上安装有锁止器，锁止器位于同一圈中相邻的两个轮辋体7相互靠近并远离各自铰接的活动支座10的一端，锁止器由两个半锁止体39组成，两个半锁止体39分别铰接在两个轮辋体7相互靠近一侧的承重轮轴上，半锁止体39远离另一个半锁止体39所铰接承重轮轴的一侧设有锁止块40，半锁止体39的另一侧为延伸至另一个半锁止体39所铰接承重轮轴的锁止斜面41，锁止斜面41位于另一个半锁止体39所铰接的承重轮轴朝向主轴5的一侧，锁止斜面41的端部设有锁止钩42，当履带21的截面形状为圆形时，两个半锁止体39所铰接的承重轮轴能够分别顶住另一个半锁止体39的锁止斜面41，使两个半锁止体39的锁止块40分别卡设至履带21内齿的齿槽中，从而限制履带21和轮辋体7的相对旋转；当履带21的截面形状为三角形时，两个半锁止体39的锁止钩42能够分别勾住另一个半锁止体39所铰接的承重轮轴，使两个半锁止体39的锁止块40从履带21的内齿中脱出，以便于履带21相对于轮辋体7进行旋转。

Claims (10)

1.一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置，包括主轴（5）、轮辐总成、轮辋总成、变换及张紧机构、可切换传动机构，轮辐总成安装在主轴（5）上，轮辋总成连接在轮辐总成上，轮辋总成的外圈通过多个承重轮组安装有履带（21），变换及张紧机构可以带动轮辋总成进行旋转变形，从而使履带（21）的截面形状在圆形和三角形之间变换并对履带（21）进行张紧，可切换传动机构能够在履带（21）的截面形状为圆形和三角形时分别传递主轴（5）的旋转，从而驱动装置的行走，其特征在于：

所述轮辐总成包括两个具有相同结构并且左右对称设置的轮辐体，两个轮辐体之间连接有限位杆（6），轮辐体包括一个通过轴承空套在主轴（5）上的轮辐基板（1），轮辐基板（1）的外周上连接有三个固定辐板（2）和六个可动辐板（4），六个可动辐板（4）共分为三组，三个固定辐板（2）和三组可动辐板（4）沿轮辐基板（1）的周向交错设置，且三个固定辐板（2）和三组可动辐板（4）沿轮辐基板（1）的周向依次均匀间隔，可动辐板（4）与轮辐基板（1）铰接，同一组的两个可动辐板（4）沿轮辐基板（1）的周向对称间隔分布；所述轮辋总成包括两圈具有相同结构并且左右对称设置的轮辋体（7），两圈轮辋体（7）的数量均为六个，轮辋体（7）上穿设有多个承重轮轴，承重轮轴与主轴（5）平行，承重轮轴贯穿轮辋体（7）的两端分别安装有承重轮（8）；

所述变换及张紧机构包括六个伸缩机构（9），六个伸缩机构（9）分别与六个固定辐板（2）相对应，伸缩机构（9）的长度方向与主轴（5）垂直，伸缩机构（9）均位于不同轮辐基板（1）外周上连接的在厚度方向相对应的两个固定辐板（2）之间，伸缩机构（9）的一端与轮辐基板（1）或固定辐板（2）靠近轮辐基板（1）的一侧连接，伸缩机构（9）的另一端贯穿固定辐板（2）远离轮辐基板（1）的一侧开设的导向孔（3），伸缩机构（9）贯穿固定辐板（2）的一端连接有活动支座（10），活动支座（10）与同一圈中的相邻两个轮辋体（7）分别铰接，两个轮辋体（7）与活动支座（10）铰接的位置分别位于该活动支座（10）所连接伸缩机构（9）的轴线的两侧，两个轮辋体（7）还分别与该活动支座（10）沿轮辐基板（1）的周向相邻的两个可动辐板（4）铰接，使伸缩机构（9）的伸缩运动能够带动两个轮辋体（7）关于该伸缩机构（9）的轴线进行对称的反向旋转；

所述变换及张紧机构还包括六个张紧轮组件，六个活动支座（10）远离主轴（5）的一侧分别安装有各自的张紧轮组件，张紧轮组件包括一个连接在活动支座（10）上的固定支撑块（11），固定支撑块（11）远离活动支座（10）的一侧设有可动支撑块（12），可动支撑块（12）上穿设有张紧轮轴（14），张紧轮轴（14）贯穿可动支撑块（12）的两端分别安装有张紧轮（13），张紧轮轴（14）与主轴（5）平行，且张紧轮轴（14）的轴线与该张紧轮组件所对应伸缩机构（9）的轴线相交，固定支撑块（11）上设有两个弹簧导杆（15），两个弹簧导杆（15）均贯穿可动支撑块（12），两个弹簧导杆（15）的轴线均与该张紧轮组件所对应伸缩机构（9）的轴线平行，且两个弹簧导杆（15）的轴线关于张紧轮轴（14）的轴线对称，弹簧导杆（15）远离固定支撑块（11）的一端设有挡片（16），弹簧导杆（15）上套设有第一弹簧（17）和第二弹簧（18），第一弹簧（17）的两端分别与固定支撑块（11）和可动支撑块（12）连接，第二弹簧（18）的两端分别与可动支撑块（12）和挡片（16）连接，当履带（21）的截面形状为三角形时，通过第一弹簧（17）和第二弹簧（18）的弹性力配合将可动支撑块（12）顶向远离固定支撑块（11）的一侧，从而使张紧轮（13）的外周面与履带（21）的内壁面保持贴合；可动支撑块（12）沿轮辐基板（1）的周向的两侧分别设有压盘（19），可动支撑块（12）两侧的压盘（19）分别向该张紧轮组件相邻的两个轮辋体（7）延伸，轮辋体（7）靠近张紧轮组件的一端均设有与相邻压盘（19）对应的压杆（20），当履带（21）的截面形状为圆形时，压杆（20）能够将压盘（19）压设在活动支座（10）上，并使张紧轮（13）和多个承重轮（8）与履带（21）的内壁面同时相切；

所述可切换传动机构包括一个用于在履带（21）的截面形状为圆形时带动履带（21）和轮辋体（7）同步旋转的轮式驱动齿轮（22），轮式驱动齿轮（22）空套在主轴（5）上，轮式驱动齿轮（22）与两个轮辐基板（1）中的一个固定连接，主轴（5）上套装有能够随主轴（5）同步旋转的接合套（23），接合套（23）靠近轮式驱动齿轮（22）的一侧开设有与轮式驱动齿轮（22）相匹配的内齿，接合套（23）的外周上开设有一圈环槽（24），所述限位杆（6）上安装有拨叉驱动机构（26），拨叉驱动机构（26）上连接有拨叉（25），拨叉（25）与所述环槽（24）滑动配合，通过拨叉驱动机构（26）带动拨叉（25）运动，使拨叉（25）能够推动环槽（24）的侧壁，从而使接合套（23）沿主轴（5）运动并与轮式驱动齿轮（22）啮合，以便于主轴（5）带动轮辐基板（1）、轮辋体（7）和履带（21）同步旋转；

所述可切换传动机构还包括三个用于在履带（21）的截面形状为三角形时带动履带（21）相对于轮辋体（7）旋转的开放式驱动轮（27），所述活动支座（10）朝向两个轮辐体之间的一侧连接有驱动轮安装板（31），三组相对设置的驱动轮安装板（31）之间分别穿设有驱动轮轴（32），三个驱动轮轴（32）均与主轴（5）平行，用于分别安装三个开放式驱动轮（27），所述开放式驱动轮（27）包括两个相对设置的轮圈（28），轮圈（28）套设在驱动轮轴（32）上，两个轮圈（28）之间连接有多个驱动销（29），多个驱动销（29）沿轮圈（28）的周向均匀间隔分布并与履带（21）的内齿啮合，两个轮圈（28）中的一个的内环面连接有轮盘（30），轮盘（30）套设在驱动轮轴（32）上，轮盘（30）远离开放式驱动轮（27）的一端连接有被动链轮（33），主轴（5）上空套有三个主动链轮（35）和一个链式驱动齿轮（34），三个主动链轮（35）分别与各自的一个被动链轮（33）通过链条传动连接，链式驱动齿轮（34）与轮式驱动齿轮（22）分别位于接合套（23）的两侧，三个主动链轮（35）均位于链式驱动齿轮（34）远离接合套（23）的一侧，链式驱动齿轮（34）和三个主动链轮（35）沿主轴（5）的轴向依次连接，接合套（23）靠近链式驱动齿轮（34）的一侧开设有与链式驱动齿轮（34）相匹配的内齿，通过拨叉驱动机构（26）带动拨叉（25）运动，使拨叉（25）能够推动环槽（24）的侧壁，从而使接合套（23）沿主轴（5）运动并与链式驱动齿轮（34）啮合，以便于主轴（5）带动三个主动链轮（35）旋转，并使三个被动链轮（33）和三个开放式驱动轮（27）同步旋转，从而使主轴（5）带动履带（21）相对于轮辐基板（1）和轮辋体（7）旋转；

所述可切换传动机构还包括三组链条约束机构，链条约束机构包括四根依次首尾铰接相连的连杆（36），使四根连杆（36）组成可转动的四边形结构，所述伸缩机构（9）的伸缩端连接有动力轴（37），四边形结构的一角铰接在动力轴（37）上，四边形结构与动力轴（37）相对的一角铰接在轮辐基板（1）上，四边形结构的另外两角分别铰接有链约束轮（38），同一个四边形结构的两个链约束轮（38）分别与同一根链条相对的两侧贴合，以便于两个链约束轮（38）配合对同一根链条进行张紧约束；

所述轮辋体（7）上安装有锁止器，锁止器位于同一圈中相邻的两个轮辋体（7）相互靠近并远离各自铰接的活动支座（10）的一端，锁止器由两个半锁止体（39）组成，两个半锁止体（39）分别铰接在两个轮辋体（7）相互靠近一侧的承重轮轴上，半锁止体（39）远离另一个半锁止体（39）所铰接承重轮轴的一侧设有锁止块（40），半锁止体（39）的另一侧为延伸至另一个半锁止体（39）所铰接承重轮轴的锁止斜面（41），锁止斜面（41）位于另一个半锁止体（39）所铰接的承重轮轴朝向主轴（5）的一侧，锁止斜面（41）的端部设有锁止钩（42），当履带（21）的截面形状为圆形时，两个半锁止体（39）所铰接的承重轮轴能够分别顶住另一个半锁止体（39）的锁止斜面（41），使两个半锁止体（39）的锁止块（40）分别卡设至履带（21）内齿的齿槽中，从而限制履带（21）和轮辋体（7）的相对旋转；当履带（21）的截面形状为三角形时，两个半锁止体（39）的锁止钩（42）能够分别勾住另一个半锁止体（39）所铰接的承重轮轴，使两个半锁止体（39）的锁止块（40）从履带（21）的内齿中脱出，以便于履带（21）相对于轮辋体（7）进行旋转。

2.根据权利要求1所述的一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置，其特征在于：所述限位杆（6）共设有三个，三个限位杆（6）沿轮辐基板（1）的周向均匀间隔设置。

3.根据权利要求1所述的一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置，其特征在于：所述轮辋体（7）上穿设的承重轮轴不少于四个。

4.根据权利要求1所述的一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置，其特征在于：所述伸缩机构（9）和所述拨叉驱动机构（26）采用电动推杆、液压缸或气缸的其中一种。

5.根据权利要求1所述的一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置，其特征在于：所述可动支撑块（12）沿轮辐基板（1）的周向的两侧分别设有两个压盘（19），两个压盘（19）分别位于固定支撑块（11）沿张紧轮轴（14）轴向的两侧，两个压盘（19）关于弹簧导杆（15）对称设置。

6.根据权利要求1所述的一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置，其特征在于：所述张紧轮轴（14）的长度与承重轮轴的长度相等，张紧轮（13）的直径与承重轮（8）的直径相等。

7.根据权利要求1所述的一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置，其特征在于：所述轮式驱动齿轮（22）一侧的端面与一个轮辐基板（1）的端面贴合并固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置，其特征在于：所述被动链轮（33）固定贴设在轮盘（30）远离开放式驱动轮（27）的端面上。

9.根据权利要求8所述的一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置，其特征在于：所述轮盘（30）的直径大于被动链轮（33）的直径，轮盘（30）上开设有多段通槽。

10.根据权利要求1所述的一种可实现轮履切换的变体轮式行走装置，其特征在于：所述链式驱动齿轮（34）和三个主动链轮（35）之间通过多个轴向螺栓（43）依次连接。

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