CN112406430A - 一种用于水陆两栖车的多功能球形驱动轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水陆两栖车的多功能球形驱动轮，包括依次设置的桨叶定位挡板、桨叶、车轮以及轮毂密封挡板；桨叶设有多片，为弧形，每片桨叶与车轮转动连接，车轮内设有轮毂电机、伺服电机、普通齿轮传动机构、行星齿轮传动机构以及制动装置，伺服电机作为动力源驱动所述普通齿轮传动机构从而驱动所述桨叶自转控制所述桨叶的展开与收缩，在陆地行驶时，轮毂电机驱动所述行星齿轮传动机构驱动所述车轮转动；当在水上航行时，轮毂电机传驱动所述行星齿轮传动机构带动桨叶做公转运动。本发明驱动轮将普通车轮与桨叶良好的结合起来，将水陆驱动，制动集成一体，减小了空气阻力，提高了划水效率。具备实现良好经济效应的潜力。

Description

一种用于水陆两栖车的多功能球形驱动轮

技术领域

本发明属于水陆两栖车辆技术领域，尤其涉及一种用于水陆两栖车的多功能球形驱动轮。

背景技术

水陆两栖车兼备车和船的特性，既能陆路行驶，又能水上航行。因此在交通运输方面和军事方面具有广阔的应用前景。随着城市的不断发展，尤其是现在处于和平年代，人们的出行方式越来越多，水陆两栖车渐渐的也在趋于民用化。目前水陆两栖车在水上航行有排水型和滑水型，普通水陆两栖车在水上单靠车轮和履带划水，这种车轮在水中转动所形成的阻力很大，不利于节能减排。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明主要目的在于提供一种既可满足陆路行驶的车轮，又可在水上充当桨叶的驱动轮。当两栖车在陆路行驶时，球形桨叶便包裹在车轮外侧，桨叶两端都有定位限制，球面就可以承受一定的来至地面的冲击载荷，此时桨叶所包裹的半球固定，仅车轮转动，以免增加空气阻力。当两栖车在水上航行时，包裹在车轮外侧的桨叶便展开来，此时车轮固定不动，仅桨叶转动，提高车轮在水上的划水效率，提高水上航行速度。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于水陆两栖车的多功能球形驱动轮，包括依次设置的桨叶定位挡板、桨叶、车轮以及轮毂密封挡板；所述桨叶设有多片，为弧形，每片桨叶与车轮转动连接，车轮内设有、轮毂电机，伺服电机、普通齿轮传动机构、行星齿轮传动机构以及制动装置，所述伺服电机作为动力源驱动所述普通齿轮传动机构从而驱动所述桨叶自转控制所述桨叶的展开与收缩，在陆地行驶时，所述轮毂电机驱动所述所述行星齿轮传动机构驱动所述车轮转动；当在水上航行时，所述轮毂电机传驱动所述所述行星齿轮传动机构带动桨叶做公转运动。

进一步，所述轮毂电机内设有轮毂轴，所述轮毂轴一端与桨叶定位挡板通过转动副连接，另一端依次贯穿车轮、桨叶和轮毂密封挡板，所述轮毂轴的另一端穿过所述轮毂密封挡板后设有法兰盘，所述法兰盘上设有轮毂轴螺栓孔，所述驱动轮通过所述法兰盘及轮毂轴螺栓孔与外部设备进行固定连接。

进一步，所述行星齿轮传动机构包括行星齿轮传动机构包括中心太阳轮、多个行星齿轮、齿圈、主行星架和副行星架，所述中心太阳轮安装在所述轮毂电机的外圈与所述轮毂电机固定连接，多个所述行星齿轮设置在所述中心太阳轮与齿圈之间分别和中心太阳轮以及所述齿圈啮合，所述行星齿轮中间设有行星齿轮柱销，所述行星齿轮与所述行星齿轮柱销通通过转动副进行连接，所述行星齿轮柱销端部与主行星架固定连接，齿圈所述齿圈外圆周与所述车轮刚性连接。

进一步，所述主行星架靠近所述桨叶的一侧设有副行星架，所述桨叶中心设有桨叶轴，所述桨叶轴依次贯穿所述桨叶、副行星架上的副行星架桨叶轴孔和所述主行星架上的主行星架桨叶轴孔连接将所述主行星架、副行星架和桨叶进行固定连接，所述桨叶轴与主行星架桨叶轴孔和副行星架桨叶轴孔通过转动副连接。

进一步，所述普通齿轮传动机构包括大齿轮，小齿轮和伺服电机齿轮，所述小齿轮设置在所述桨叶轴外圈通过花键与所述桨叶轴固定连接，所述小齿轮与中间的大齿轮啮合，所述大齿轮与轮毂轴通过转动副连接，伺服电机齿轮安装在所述伺服电机的电机轴上，所述伺服电机齿轮与所述大齿轮啮合。

进一步，所述桨叶轴靠近所述桨叶定位挡板的一侧设有桨叶定位轴，所述桨叶定位挡板上设有桨叶定位孔，所述桨叶定位轴与所述桨叶定位孔通过转动副连接。

进一步，所述制动装置包括齿圈制动装置和行星架制动装置，齿圈制动装置和行星架制动装置均为鼓式制动器，所述齿圈制动装置包括设置在齿圈一侧的齿圈制动鼓和安装在所述轮毂轴上的齿圈制动蹄，所述行星架制动装置包括设置在副行星架一侧的行星架制动鼓和安装在轮毂轴上的行星架制动蹄。

进一步，所述副行星架上设有检查孔，可以方便检查伺服电机的运行状况。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过球形车轮在外侧包裹桨叶，当水陆两栖车在陆路行驶时，桨叶便包裹在车轮外侧形成球面，可以在一定程度上提高车轮刚度，球面阻力较小，并且车轮转动与桨叶旋转相互独立，此时桨叶不转动，这样不会增加较多空气阻力。当两栖车在水上航行时，车轮一侧包裹的桨叶展开来，此时只有桨叶在水中旋转，车轮固定不动，提供给汽车在水上行驶时更大的动力，提高水上航行速度和车轮在水上的划水效率，并且可以通过左右车轮的转速控制，可以达到更快的转向能力，以提高水陆两栖车在水上的机动性。

附图说明

图1为桨叶展开的球形水陆两栖驱动轮整体结构示意图一；

图2为桨叶展开的球形水陆两栖驱动轮整体结构示意图二；

图3为桨叶收缩的球形水陆两栖驱动轮整体结构示意图；

图4为桨叶展开机构示意图；

图5为主行星架结构示意图；

图6为行星齿轮结构示意图一；

图7为行星齿轮结构示意图二；

图8为球形水陆两栖驱动轮桨叶位置控制装置结构示意图；

图9为球形水陆两栖驱动轮行星架制动装置结构示意图；

图10为球形水陆两栖驱动轮剖切结构示意图；

图11为球形水陆两栖驱动轮轮毂轴示意图；

图中：1-车轮，2-桨叶，3-轮毂轴，4-大齿轮，5-小齿轮，6-伺服电机，7-伺服电机齿轮，8-副行星架，9-轮毂电机，10-齿圈，11-行星齿轮，12-行星齿轮柱销，13-中心太阳轮，14-轮毂电机固定螺栓，15-桨叶轴，16-主行星架，17-齿圈制动装置，18-行星架制动装置，19-轮毂轴螺栓孔，20-桨叶定位轴，21-伺服电机检查孔，22-桨叶定位孔，23-轮毂密封挡板，24-挡板固定螺栓，25-桨叶定位挡板，26-副行星架桨叶轴孔，27-主行星架桨叶轴孔。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，并不是指示或暗示所指的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，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，如图1-11所示，本发明提供一种用于水陆两栖车的多功能球形驱动轮，包括依次设置的桨叶定位挡板、桨叶2、车轮1以及轮毂密封挡板。其中桨叶2设有多片，为弧形，每片桨叶2与车轮1转动连接，车轮1内设有轮毂电机9，伺服电机6、普通齿轮传动机构、行星齿轮传动机构以及制动装置，所述伺服电机6作为动力源驱动所述普通齿轮传动机构从而驱动所述桨叶2自转控制所述桨叶2的展开与收缩，在陆地行驶时，所述轮毂电机9驱动所述所述行星齿轮传动机构驱动所述车轮1转动；当在水上航行时，所述轮毂电机9传驱动所述所述行星齿轮传动机构带动桨叶2做公转运动。轮毂电机9内设有轮毂轴3，轮毂轴3一端与桨叶定位挡板25通过转动副连接，另一端依次贯穿车轮1、桨叶2和轮毂密封挡板23，所述轮毂轴3的另一端穿过所述轮毂密封挡板23后设有法兰盘，所述法兰盘上设有轮毂轴螺栓孔19，所述驱动轮通过所述法兰盘及轮毂轴螺栓孔19与外部设备进行固定连接，其中轮毂密封挡板23与车轮1通过挡板固定螺栓24连接。

行星齿轮传动机构包括中心太阳轮13，多个行星齿轮11，齿圈10，行星齿轮柱销12，主行星架16，普通齿轮传动机构包括大齿轮4，小齿轮5和伺服电机齿轮7。车轮1侧面为球形，不仅有利于桨叶2及控制装置的安装，又有利于减小在陆上行驶的阻力。桨叶2通过一侧的桨叶轴15和另一侧的桨叶定位轴20进行定位约束，桨叶轴15分别通过主行星架桨叶轴孔27和副行星架桨叶轴孔26，桨叶轴15与主行星架桨叶轴孔27和副行星架桨叶轴孔26转动副连接，使得主副行星架相当于刚性连接，即可以实现同步运动，桨叶定位轴20与桨叶定位挡板25上的桨叶定位孔22转动副连接，桨叶定位挡板25与轮毂轴3转动副连接，可以提高桨叶2的刚度，桨叶轴15中间的小齿轮5与桨叶轴15之间利用花键刚性连接，伺服电机6通过花键与伺服电机齿轮7刚性连接，伺服电机齿轮7与大齿轮4啮合，大齿轮4和轮毂轴3转动副连接，随即带动五个小齿轮5转动，桨叶轴15可以绕着主行星架桨叶轴孔27和副行星架桨叶轴孔26实现自转运动，就能控制桨叶2的展开与收缩，带动五片桨叶2绕轮毂轴3转动的主行星架16和副行星架8与轮毂轴3由转动副连接，主行星架16上圆周方向均布四根行星齿轮柱销12，行星齿轮柱销12与主行星架16固连，四个行星齿轮11分别和主行星架上的行星齿轮柱销12进行转动副连接。副行星架8靠桨叶2的一侧固连一个制动鼓，与轮毂轴3上的制动蹄保持一定的间隙。轮毂电机9安装在中心太阳轮13中间孔中，与轮毂轴3转动副连接，轮毂电机9的法兰盘上的轮毂电机固定螺栓14与中心太阳轮13相连接，齿圈10与车轮1刚性连接，齿圈10一侧装有齿圈制动装置17，其中齿圈制动装置17包括设置在齿圈一侧的齿圈制动鼓和安装在所述轮毂轴上的齿圈制动蹄，一齿圈制动鼓与轮毂轴3上的齿圈制动蹄保持一定间隙，齿圈制动装置17还充当整个驱动轮制动的功能。副行星架8上有伺服电机检查孔21，可以方便检查伺服电机6的运行状况。水陆两栖球形驱动轮的整体结构示意图如图1、2、3所示。在轮毂轴3两侧各装有一个鼓式制动器——行星架制动装置18和齿圈制动装置17，两个制动器与轮毂轴3通过花键进行刚性连接，当行星架制动装置18工作，齿圈制动装置17不工作，此时行星齿轮机构将是中心太阳轮13输入，齿圈10输出模式；当行星架制动装置18不工作，齿圈制动装置17工作，此时行星齿轮机构将是中心太阳轮13输入，行星架16输出模式。下面介绍水上航行模式和陆路行驶模式切换的详细过程。

当水陆两栖车由陆路行驶转为水上航行时，桨叶2需要展开。此时伺服电机6作为控制动力源，伺服电机齿轮7与大齿轮4中的齿啮合，伺服电机6转动，带动大齿轮4正向转动，大齿轮4的转动，带动其周边与之啮合的小齿轮5转动，小齿轮5带动与其同轴连接的桨叶2转动，实现桨叶2绕着自身桨叶轴15旋转一定的角度，展开至指定位置。随后就是齿圈制动装置17工作，行星架制动装置18关闭不工作，使得行星齿轮机构形成中心太阳轮13输入，主行星架16输出模式，此时行星轮11既绕着行星轮柱销12自转又绕着中心太阳轮13公转，最终轮毂电机9的转动经过行星齿轮机构减速传至主行星架16及副行星架8，随即两个行星架转动带动桨叶2绕轮毂轴3做旋转运动，当桨叶2旋转没入水里时，浆叶2向后作用力，同时浆叶2也会受到向前的反作用力，为整车前进提供了动力，增加了水陆两栖车的划水效率，从而提高了水上航行速度，并且可以通过对左右车轮轮毂电机9的转速调节，可以实现水陆两栖车在水上的转向。

当球形水陆两栖车由水上航行转为陆路行驶时，桨叶2需要收缩。此时伺服电机6作为控制动力源，伺服电机齿轮7与大齿轮4中的齿啮合，伺服电机6转动，带动大齿轮4反向转动，大齿轮4的转动，带动其周边与之啮合的小齿轮5转动，小齿轮5带动与其同轴连接的桨叶2转动，实现桨叶2绕着桨叶轴15反向旋转一定的角度，收缩至车轮1内指定位置，形成半球形在车轮1一侧，使桨叶在陆路上行驶时不展开来，以免增加空气阻力。随后就是齿圈制动装置17工作，行星架制动装置18关闭不工作，使得行星齿轮机构形成中心太阳轮13输入，齿圈10输出模式，此时行星轮11只绕着行星轮柱销12自转，因为齿圈10与车轮1刚性连接，最终轮毂电机9的转动经过行星齿轮机构减速传至齿圈10，然后车轮1转动，为整车前进提供了动力。并且可以通过控制齿圈制动装置，对水陆两栖车进行制动。

上述实施例只是用于对本发明的举例和说明，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明不局限于上述实施例，根据本发明教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围内。

Claims (8)

1.一种用于水陆两栖车的多功能球形驱动轮，其特征在于：包括依次设置的桨叶定位挡板、桨叶、车轮以及轮毂密封挡板；所述桨叶设有多片，为弧形，每片桨叶与车轮转动连接，车轮内设有轮毂电机、伺服电机、普通齿轮传动机构、行星齿轮传动机构以及制动装置，所述伺服电机作为动力源驱动所述普通齿轮传动机构从而驱动所述桨叶自转控制所述桨叶的展开与收缩，在陆地行驶时，所述轮毂电机驱动所述行星齿轮传动机构驱动所述车轮转动；当在水上航行时，所述轮毂电机传驱动所述行星齿轮传动机构带动桨叶做公转运动。

2.根据权利要求1所述的一种用于水陆两栖车的多功能球形驱动轮，其特征在于：所述轮毂电机内设有轮毂轴，所述轮毂轴一端与桨叶定位挡板通过转动副连接，另一端依次贯穿车轮、桨叶和轮毂密封挡板，所述轮毂轴的另一端穿过所述轮毂密封挡板后设有法兰盘，所述法兰盘上设有轮毂轴螺栓孔，所述驱动轮通过所述法兰盘及轮毂轴螺栓孔与外部设备进行固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于水陆两栖车的多功能球形驱动轮，其特征在于：所述行星齿轮传动机构包括行星齿轮传动机构包括中心太阳轮、多个行星齿轮、齿圈、主行星架和副行星架，所述中心太阳轮安装在所述轮毂电机的外圈与所述轮毂电机固定连接，多个所述行星齿轮设置在所述中心太阳轮与齿圈之间分别和中心太阳轮以及所述齿圈啮合，所述行星齿轮中间设有行星齿轮柱销，所述行星齿轮与所述行星齿轮柱销通通过转动副进行连接，所述行星齿轮柱销端部与主行星架固定连接，齿圈所述齿圈外圆周与所述车轮刚性连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于水陆两栖车的多功能球形驱动轮，其特征在于：所述主行星架靠近所述桨叶的一侧设有副行星架，所述桨叶中心设有桨叶轴，所述桨叶轴依次贯穿所述桨叶、副行星架上的副行星架桨叶轴孔和所述主行星架上的主行星架桨叶轴孔连接将所述主行星架、副行星架和桨叶进行固定连接，所述桨叶轴与主行星架桨叶轴孔和副行星架桨叶轴孔通过转动副连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于水陆两栖车的多功能球形驱动轮，其特征在于：所述普通齿轮传动机构包括大齿轮，小齿轮和伺服电机齿轮，所述小齿轮设置在所述桨叶轴外圈通过花键与所述桨叶轴固定连接，所述小齿轮与中间的大齿轮啮合，所述大齿轮与轮毂轴通过转动副连接，伺服电机齿轮安装在所述伺服电机的电机轴上，所述伺服电机齿轮与所述大齿轮啮合。

6.根据权利要求4所述的一种用于水陆两栖车的多功能球形驱动轮，其特征在于：所述桨叶轴靠近所述桨叶定位挡板的一侧设有桨叶定位轴，所述桨叶定位挡板上设有桨叶定位孔，所述桨叶定位轴与所述桨叶定位孔通过转动副连接。

7.根据权利要求4所述的一种用于水陆两栖车的多功能球形驱动轮，其特征在于：所述制动装置包括齿圈制动装置和行星架制动装置，齿圈制动装置和行星架制动装置均为鼓式制动器，所述齿圈制动装置包括设置在齿圈一侧的齿圈制动鼓和安装在所述轮毂轴上的齿圈制动蹄，所述行星架制动装置包括设置在副行星架一侧的行星架制动鼓和安装在轮毂轴上的行星架制动蹄。

8.根据权利要求3所述的一种用于水陆两栖车的多功能球形驱动轮，其特征在于：所述副行星架上设有检查孔，可以方便检查伺服电机的运行状况。

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