CN112223951B - 一种多路况可变形行走车轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多路况可变形行走车轮，包括动力输入轴、第一小径轮、补充轮组件、第二小径轮、大径轮组件、大径轮驱动组件、盘形轮盖和圆形导轨；所述动力输入轴设置在第一小径轮后侧圆心处，所述第二小径轮设置在第一小径轮前端，所述补充轮组件设置在第一小径轮和第二小径轮之间，所述补充轮组件与第二小径轮径向滑动连接；所述大径轮组件与大径轮驱动组件径向滑动连接，所述大径轮驱动组件与第二小径轮轴向滑动连接；所述盘形轮盖内圆周设置有内啮合齿轮，所述大径轮驱动组件与内啮合齿轮啮合；所述圆形导轨滑动连接在盘形轮盖圆周外侧。本发明具有三种车轮形态，可依据路况随意切换，在不降低车辆灵活性的前提下，有效提高车辆的通过能力。

Description

一种多路况可变形行走车轮

技术领域

本发明涉及车辆运输技术领域，尤其涉及一种多路况可变形行走车轮。

背景技术

随着现代工业技术的发展，使用车辆来运输货物越来越普遍，现有车辆的车轮大都为圆形，圆形车轮阻力小，速度快，但是现有车辆的圆形车轮的轮毂半径都是固定不变的，导致其面对不同道路环境时的通过能力较弱，尤其是当遇到复杂路面如坑洼、泥泞、松软等路况时，其单一的车轮半径和单一的车辆底盘高度，会给车辆的通过造成许多困难，当车轮半径较小时，车辆底盘由于过低会被卡住，当道路泥泞坑洼时车轮会发生打滑，大大降低了通过效率，因此，现有的车轮还具有很大的提升和完善的空间。针对现有问题本发明提出一种多路况可变形行走车轮，其三种车轮形态依据路况随意切换，在不降低车辆灵活性的前提下，提高了车辆的通过能力。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种多路况可变形行走车轮，通过三种车轮形态依据路况随意切换，在不降低车辆灵活性的前提下，能够有效提高车辆的通过能力和通过效率。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的一种多路况可变形行走车轮，包括动力输入轴、第一小径轮、补充轮组件、第二小径轮、大径轮组件、大径轮驱动组件、盘形轮盖和圆形导轨；所述动力输入轴设置在第一小径轮后端面圆心处，所述第二小径轮设置在第一小径轮的前端，所述补充轮组件设置在第一小径轮和第二小径轮之间，且所述补充轮组件与第二小径轮径向滑动连接；所述大径轮组件与大径轮驱动组件径向滑动连接，所述大径轮组件后端面通过大径轮驱动组件与第二小径轮前端面轴向滑动连接；所述补充轮组件圆周外侧前端穿过第二小径轮与大径轮组件圆周外侧后端卡合连接；所述盘形轮盖内圆周表面设置有内啮合齿轮，所述大径轮组件前端面通过大径轮驱动组件与盘形轮盖内圆周表面啮合；所述圆形导轨滑动连接在盘形轮盖的圆周外侧，且所述圆形导轨由两个半圆形导轨构成。

进一步的，所述补充轮组件包括补充轮瓣、五铰接座曲柄、连杆、第一伺服电机和直线滑块；所述补充轮瓣设置有五个，五个所述补充轮瓣呈圆周均布，所述五铰接座曲柄设置在五个补充轮瓣的正后方，所述连杆对应设置有五个，每个所述连杆的两端分别对应铰接在每个补充轮瓣的后端面和五铰接座曲柄的一端之间，所述第一伺服电机固定在第二小径轮后端面的中心处，且所述第一伺服电机的电机轴与五铰接座曲柄的中心固定连接，所述第一伺服电机的电机轴带动五铰接座曲柄转动，可通过连杆带动五个补充轮瓣伸展和收缩；所述直线滑块分别设置在五个补充轮瓣的前端面下部区域，对应的，所述第二小径轮的后端面上设置有五个径向圆周均布且与各直线滑块滑动连接的第一直线导轨，且所述第二小径轮的后端面圆周边缘设置有五个圆周均布的方槽，所述方槽分别与各补充轮瓣对应，用于存放收缩状态时的补充轮瓣。

进一步的，所述大径轮组件包括大径轮瓣和齿条；所述大径轮瓣设置有五个，所述大径轮瓣头部为弧形轮面，尾部为T形板，所述齿条分别设置在各尾部T形板的外板面中部。

进一步的，所述大径轮驱动组件包括径向驱动机构和轴向驱动机构；所述径向驱动机构包括支撑圆环、电机支架、连接板、销轴、第二直线导轨、第一圆柱齿轮、第二圆柱齿轮和第二伺服电机；所述电机支架固定连接在支撑圆环的正后方，所述连接板设置有五个，分别圆周均布在支撑圆环后端面的圆周边缘，所述连接板一端与支撑圆环固定连接，另一端与圆形导轨后端面边缘固定连接，所述销轴分别轴连接在各连接板中部，所述第二直线导轨分别设置在各连接板的同一侧，并与支撑圆环后端面圆周边缘固定连接，所述第二直线导轨分别与各齿条的后端滑动连接；所述第一圆柱齿轮分别设置在各连接板的后端，并与销轴后轴端固定连接；所述第二圆柱齿轮分别设置在各连接板的前端，并与销轴的前轴端固定连接；所述第一圆柱齿轮分别与齿条啮合，所述第二圆柱齿轮分别与内啮合齿轮啮合；所述第二伺服电机固定在电机支架的中心处，且所述第二伺服电机的电机轴与盘形轮盖的中心固定连接；所述轴向驱动机构设置在电机支架后端中部和第二小径轮前端面中部之间。

进一步的，所述轴向驱动机构包括电动缸、伸缩杆和伸缩套筒；所述电动缸的推杆和伸缩杆交替均布在第二伺服电机圆周外侧，并与电机支架后端中部固定连接；所述电动缸的缸体和伸缩套筒固定连接在第二小径轮的前端面中部，且所述伸缩套筒与伸缩杆对应滑动配合。

进一步的，所述补充轮瓣前端左右两侧对称设置有固定凸台，所述大径轮瓣弧形轮面后端的左右两侧均设置有与固定凸台尺寸对应的固定凹槽，所述补充轮瓣处于收缩状态时，其前端穿过方槽后通过两侧的固定凸台分别与相邻两个大径轮瓣上的固定凹槽卡合。

进一步的，所述大径轮瓣弧形轮面的曲率半径大于第一小径轮和第二小径轮的曲率半径。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、轮径大小可以根据路况条件进行调节，两种轮径模式下的车轮外沿均为圆形轮廓，在改变车轮直径的条件下，同时改变了车身的底盘高度，提高了越障能力，又不失车轮的灵活性；

2、当遇到坑洼路面时，车轮打滑的情况下，补充轮瓣伸出，提高了车轮的越野能力和通过能力。

附图说明

图1是本发明所提出的一种多路况可变形行走车轮的整体结构示意图；

图2是图1的爆炸结构示意图；

图3是第一小径轮的结构示意图；

图4是补充轮组件和第二小径轮连接的结构示意图；

图5是补充轮瓣的结构示意图；

图6是第二小径轮的结构示意图；

图7是大径轮组件和大径轮驱动组件连接的结构示意图；

图8是大径轮瓣的结构示意图；

图9是图7中大径轮驱动组件的部分结构示意图；

图10是盘形轮盖的结构示意图；

图11是大轮径状态的轴测结构示意图；

图12是图11的正面结构示意图；

图13是本发明越障状态的正面结构示意图。

其中，附图标记：1-动力输入轴；2-第一小径轮；3-补充轮组件；4-第二小径轮；5-大径轮组件；6-大径轮驱动组件；7-盘形轮盖；8-圆形导轨；21-凹槽；31-补充轮瓣；32-五铰接座曲柄；33-连杆；34-第一伺服电机；35-直线滑块；311-固定凸台；312-铰接座；41-第一直线导轨；42-方槽；51-大径轮瓣；52-齿条；511-固定凹槽；61-支撑圆环；62-电机支架；63-连接板；64-销轴；65-第二直线导轨；66-第一圆柱齿轮；67-第二圆柱齿轮；68-第二伺服电机；69-电动缸；610-伸缩杆；611-伸缩套筒；621-环形板；622-L形杆。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

需要说明的是，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

参见附图1至13，给出了本发明所提出的一种多路况可变形行走车轮实施例一的整体结构。所述车轮包括动力输入轴1、第一小径轮2、补充轮组件3、第二小径轮4、大径轮组件5、大径轮驱动组件6、盘形轮盖7和圆形导轨8；所述动力输入轴1固定连接在第一小径轮2后端面圆心处，所述第二小径轮4对应设置在第一小径轮2的前端，所述补充轮组件3对应连接在第一小径轮2和第二小径轮4之间，所述第一小径轮2的圆周外侧设置有用于固定补充轮组件3的凹槽21，且所述补充轮组件3与第二小径轮4径向滑动连接；所述大径轮组件5与大径轮驱动组件6径向滑动连接，所述大径轮组件5后端面通过大径轮驱动组件6与第二小径轮4前端面轴向滑动连接；所述补充轮组件3圆周外侧前端穿过第二小径轮4与大径轮组件5圆周外侧后端卡合连接；所述盘形轮盖7内圆周表面设置有内啮合齿轮71，所述大径轮组件5前端面通过大径轮驱动组件6与盘形轮盖7内圆周表面啮合；所述圆形导轨8滑动连接在盘形轮盖7的圆周外侧，本实施例中，所述圆形导轨8由两个半圆形导轨构成，所述圆形导轨8的内圆周设置有环形滑槽，对应的，所述盘形轮盖7的外圆周表面设置有环形滑块。

所述补充轮组件3包括补充轮瓣31、五铰接座曲柄32、连杆33、第一伺服电机34和直线滑块35；所述补充轮瓣31设置有五个，为T形板结构，五个所述补充轮瓣31间隔一定距离，且呈圆周均布，所述五铰接座曲柄32设置在五个补充轮瓣31的正后方，所述五铰接座曲柄32五个端部的连线呈正五边形，所述连杆33对应设置有五个，且所述各补充轮瓣31的后端中部均固定有一个铰接座，每个所述连杆33的两端分别对应铰接在每个补充轮瓣31后端面的铰接座312和五铰接座曲柄32的各端部之间，所述第一伺服电机34固定在第二小径轮4后端面的中心处，且所述第一伺服电机34的电机轴与五铰接座曲柄32的中心固定连接，所述第一伺服电机34的电机轴可带动五铰接座曲柄32转动，通过五个连杆33带动五个补充轮瓣31完成伸展和收缩动作；所述直线滑块35分别对应固定在五个补充轮瓣31的前端面下部区域，对应的，所述第二小径轮4的后端面上设置有五个径向圆周均布且与各直线滑块35滑动连接的第一直线导轨41，且所述第二小径轮4的后端面圆周边缘设置有五个圆周均布的方槽42，所述方槽42分别与各补充轮瓣31对应，用于存放收缩状态时的补充轮瓣31。

所述大径轮组件5包括大径轮瓣51和齿条52；所述大径轮瓣51设置有五个，所述大径轮瓣51头部均为弧形轮面，尾部均为T形板，所述齿条52分别设置在各尾部T形板的外板面中部，所述大径轮瓣51的弧形轮面曲率半径大于第一小径轮2和第二小径轮4的曲率半径；每个所述补充轮瓣31前端左右两侧均对称设置有固定凸台311，所述大径轮瓣51弧形轮面后端的左右两侧均设置有与固定凸台311尺寸对应的固定凹槽511，每个所述补充轮瓣31处于收缩状态时，其前端均穿过方槽42后通过两侧的固定凸台311分别与相邻两个大径轮瓣上的固定凹槽511卡合。

所述大径轮驱动组件6包括径向驱动机构和轴向驱动机构；所述径向驱动机构包括支撑圆环61、电机支架62、连接板63、销轴64、第二直线导轨65、第一圆柱齿轮66、第二圆柱齿轮67和第二伺服电机68；所述电机支架62固定连接在支撑圆环的正后方，所述电机支架62由环形板621和圆周均布在环形板圆周外侧的五个L形杆622组成，所述五个L形杆622分别与支撑圆环61的后端面固定连接，所述连接板63设置有五个，分别圆周均布在支撑圆环61后端面的圆周边缘，所述连接板63一端与支撑圆环61固定连接，另一端与圆形导轨8的后端面边缘固定连接，所述销轴64设置有五个，分别轴连接在各连接板63的中部，所述第二直线导轨65设置有五个，分别固定在各连接板63的同一侧，并与支撑圆环61后端面圆周边缘固定连接，且所述五个第二直线导轨65分别与各齿条52后端一一对应滑动连接，使得大径轮瓣51可以沿第二直线导轨65向外张开和向内收缩；所述第一圆柱齿轮66设置有五个，分别对应设置在各连接板63的后端，并与销轴64的后轴端固定连接；所述第二圆柱齿轮67设置有五个，分别对应设置在各连接板63的前端，并与销轴64的前轴端固定连接；所述第一圆柱齿轮66分别与各齿条52一一对应啮合连接，所述第二圆柱齿轮67分别与盘形轮盖7内圆周表面上的内啮合齿轮71啮合连接；所述第二伺服电机68固定在环形板624的中心处，且所述第二伺服电机68的电机轴与盘形轮盖7的中心固定连接，所述第二伺服电机68电机轴的转动可以通过内啮合齿轮71、第二圆柱齿轮67、第一圆柱齿轮66和齿条52的齿轮啮合带动大径轮瓣51沿第二直线导轨65进行张开与收缩动作，且所述大径轮瓣51收缩状态时位于第二小径轮内部；所述轴向驱动机构设置在电机支架62后端中部和第二小径轮4前端面中部之间。

所述轴向驱动机构包括电动缸69、伸缩杆610和伸缩套筒611；本实施例中，所述电动缸69、伸缩杆610和伸缩套筒611各设置有两个，所述电动缸69的推杆和伸缩杆610交替均布在第二伺服电机68的圆周外侧，并与环形板621后端面固定连接；所述电动缸69的缸体和伸缩套筒611交替均布，固定连接在第二小径轮4的前端面中部，且两个所述伸缩套筒611与两个伸缩杆610分别一一对应的滑动配合。

本发明的工作原理在于：当车辆在平坦路面行驶时，车轮处于收缩状态，此时所述大径轮瓣51收缩在最低端并且收缩在第二小径轮4的内部，同样所述补充轮瓣31收缩在最低端并且收缩在第二小径轮4后圆端面的五个方槽42中，所述补充轮瓣31的最外沿低于第二小径轮4的轮面，此时车轮的第一小径轮2和第二小径轮4为工作行驶的轮，此时车轮直径小，车体底盘变低，车体可以以高速状态行驶，并且车身稳定性强；当车辆行驶在较为颠簸的路面，路面较为起伏时，所述电动缸69伸长，当所述大径轮瓣51的最外端伸出第二小径轮4的外沿时停止，进一步所述第二伺服电机68的电机轴转动，通过内啮合齿轮71、第二圆柱齿轮67、第一圆柱齿轮66和齿条52的齿轮啮合带动大径轮瓣51向外张开，当五个大径轮瓣51的外弧面在一个圆上时停止，进一步所述第一伺服电机34的电机轴转动，通过曲柄连杆机构使得补充轮瓣31向外张开，当补充轮瓣31的外弧面与大径轮瓣51重合时停止，进一步所述电动缸69收缩使得固定凸台311卡在固定凹槽511中，此时大径轮瓣51和补充轮瓣31组成大轮面，并且互相卡住结构稳定，此时由于车轮直径变大，增加了车轮底盘高度，车辆的通过能力提高，同时由于轮面是完整的圆面又不失灵活性；当车辆行驶在路况恶劣的环境时，在上述流程中补充轮瓣31伸展到最外端，所述五铰接座曲柄32转动带动连杆33伸直，所述连杆33达到死点，此时补充轮瓣31的凸起增大了车轮的越障能力和通过能力；车轮在工作时通过车轮动力输入轴1与车体的输出轴连接，从而获得动力。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种多路况可变形行走车轮，其特征在于：所述车轮包括动力输入轴、第一小径轮、补充轮组件、第二小径轮、大径轮组件、大径轮驱动组件、盘形轮盖和圆形导轨；所述动力输入轴设置在第一小径轮后端面圆心处，所述第二小径轮设置在第一小径轮的前端，所述补充轮组件设置在第一小径轮和第二小径轮之间，且所述补充轮组件与第二小径轮径向滑动连接；所述大径轮组件与大径轮驱动组件径向滑动连接，所述大径轮组件后端面通过大径轮驱动组件与第二小径轮前端面轴向滑动连接；所述补充轮组件圆周外侧前端穿过第二小径轮与大径轮组件圆周外侧后端卡合连接；所述盘形轮盖内圆周表面设置有内啮合齿轮，所述大径轮组件前端面通过大径轮驱动组件与盘形轮盖内圆周表面啮合；所述圆形导轨滑动连接在盘形轮盖的圆周外侧，且所述圆形导轨由两个半圆形导轨构成。

2.根据权利要求1所述的一种多路况可变形行走车轮，其特征在于：所述补充轮组件包括补充轮瓣、五铰接座曲柄、连杆、第一伺服电机和直线滑块；所述补充轮瓣设置有五个，五个所述补充轮瓣呈圆周均布，所述五铰接座曲柄设置在五个补充轮瓣的正后方，所述连杆对应设置有五个，每个所述连杆的两端分别对应铰接在每个补充轮瓣的后端面和五铰接座曲柄的一端之间，所述第一伺服电机固定在第二小径轮后端面的中心处，且所述第一伺服电机的电机轴与五铰接座曲柄的中心固定连接，所述第一伺服电机的电机轴带动五铰接座曲柄转动，可通过连杆带动五个补充轮瓣伸展和收缩；所述直线滑块分别设置在五个补充轮瓣的前端面下部区域，对应的，所述第二小径轮的后端面上设置有五个径向圆周均布且与各直线滑块滑动连接的第一直线导轨，且所述第二小径轮的后端面圆周边缘设置有五个圆周均布的方槽，所述方槽分别与各补充轮瓣对应，用于存放收缩状态时的补充轮瓣。

3.根据权利要求2所述的一种多路况可变形行走车轮，其特征在于：所述大径轮组件包括大径轮瓣和齿条；所述大径轮瓣设置有五个，所述大径轮瓣头部为弧形轮面，尾部为T形板，所述齿条分别设置在各尾部T形板的外板面中部。

4.根据权利要求3所述的一种多路况可变形行走车轮，其特征在于：所述大径轮驱动组件包括径向驱动机构和轴向驱动机构；所述径向驱动机构包括支撑圆环、电机支架、连接板、销轴、第二直线导轨、第一圆柱齿轮、第二圆柱齿轮和第二伺服电机；所述电机支架固定连接在支撑圆环的正后方，所述连接板设置有五个，分别圆周均布在支撑圆环后端面的圆周边缘，所述连接板一端与支撑圆环固定连接，另一端与圆形导轨后端面边缘固定连接，所述销轴分别轴连接在各连接板中部，所述第二直线导轨分别设置在各连接板的同一侧，并与支撑圆环后端面圆周边缘固定连接，所述第二直线导轨分别与各齿条的后端滑动连接；所述第一圆柱齿轮分别设置在各连接板的后端，并与销轴后轴端固定连接；所述第二圆柱齿轮分别设置在各连接板的前端，并与销轴的前轴端固定连接；所述第一圆柱齿轮分别与齿条啮合，所述第二圆柱齿轮分别与内啮合齿轮啮合；所述第二伺服电机固定在电机支架的中心处，且所述第二伺服电机的电机轴与盘形轮盖的中心固定连接；所述轴向驱动机构设置在电机支架后端中部和第二小径轮前端面中部之间。

5.根据权利要求4所述的一种多路况可变形行走车轮，其特征在于：所述轴向驱动机构包括电动缸、伸缩杆和伸缩套筒；所述电动缸的推杆和伸缩杆交替均布在第二伺服电机圆周外侧，并与电机支架后端中部固定连接；所述电动缸的缸体和伸缩套筒固定连接在第二小径轮的前端面中部，且所述伸缩套筒与伸缩杆对应滑动配合。

6.根据权利要求3所述的一种多路况可变形行走车轮，其特征在于：所述补充轮瓣前端左右两侧对称设置有固定凸台，所述大径轮瓣弧形轮面后端的左右两侧均设置有与固定凸台尺寸对应的固定凹槽，所述补充轮瓣处于收缩状态时，存放在方槽中。

7.根据权利要求3所述的一种多路况可变形行走车轮，其特征在于：所述大径轮瓣弧形轮面的曲率半径大于第一小径轮和第二小径轮的曲率半径。

Images