CN209381677U - 一种全地形自适应轮履 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全地形自适应轮履，包括行星齿轮减速机构、活动组合式轮毂机构和橡胶履带传动机构；行星齿轮减速机构通过伸缩装置、支撑杆与活动组合式轮毂机构连接，通过伸缩装置工作使活动组合式轮毂机构改变外部形状；橡胶履带传动机构与活动组合式轮毂机构连接，当活动组合式轮毂机构外部形状改变时，实现橡胶履带传动机构的轮式形态与履带式形态之间的转换。本实用新型能够通过制动器、离合器和液压缸的相互配合控制轮式与履带式形态之间的相互转换，在平坦硬路面上，转换成轮式形态，从而提高行驶速度，降低功率消耗；在松软地面上，转换成履带式形态，从而增大接地面积，提高牵引力，提高通过性。

Description

一种全地形自适应轮履

技术领域

本实用新型涉及一种全地形自适应轮履，属于车辆行走部件技术领域。

背景技术

目前，工程车辆主要有轮式、履带式和可转换轮履带式三种车型。针对不同的工作地形，需要选用不用的车型。轮式车辆适合地形平坦的硬质路面，履带式车辆适合地形复杂的松软地面，而可转换轮履带车辆可以兼顾轮式与履带式。然而现今工程车辆的工作环境大多不是单一的地形，因此可转换轮履带车辆为了适应不同的地形需要频繁的更换车轮与履带，降低了工作效率。

轮式车辆具有结构简单、高速度、控制简单、运动稳定和低能耗等优点，但是它不适合于跨越像沟壑、通过泥泞路面等，越障能力、通过性差。

履带式车辆相比轮式车辆有着较强的地形适应能力，在陡峭地形、复杂环境下有着较高的越障能力和良好的环境适应性，但由于存在较大的摩擦阻力，其能耗很高且运动速度较低。

经检索，中国专利文献CN108454718A公开了一种履带式被动自适应机器人，包括车体模块、安装在车体模块前后的两个减震模块、安装在车体模块上部的信息采集模块及安装在车体模块两侧的四个履带式车轮；一个减震模块的两端连接两个履带式车轮；四个履带式车轮结构完全相同，围绕车体模块呈前后左右对称布置；每个履带式车轮均包括履带、带轮结构和带传动体，所述带传动体一方面与车体模块连接，另一方面与带轮结构连接；在带轮结构外表面安装履带；所述带轮结构包括六个传动齿轮、两个行星支撑架、四个中心轴、两个中心齿轮及两个行星齿轮。该机器人的每个履带式车轮均通过一个电机驱动运动，通过减震模块连接，使得减震臂伸缩变化，摆杆左右摆动，能够越过复杂的地形。

中国专利文献CN108860341A公开了一种可切换式行星轮履带行驶机构，驱动轴上分别连接有旋转支架、第一固定支架和第二固定支架，旋转支架上安装有第一支重轮，旋转支架的另一端与张紧轮液压缸相连接，张紧轮液压缸的液压轴上安装有张紧轮，第一固定支架的另一端与驱动轮液压缸相连接，驱动轮液压缸的液压轴上安装有驱动轮，第二固定支架上安装有第二支重轮，第二固定支架的另一端安装有导向轮，三个行星轮的轮毂两侧分别可拆卸地安装有限位卡盘，三个行星轮外侧绕设有可拆卸的履带，其中，驱动轮能驱动履带转动，使可切换式行星轮履带行驶机构轮履式行驶。本实用新型具有行星轮组和轮履组合两种状态，可根据不同路况切换使用，具有适应多种路况的较好前进和越障功能。

虽然以上两篇专利文献提供的技术方案能够在一定程度上改变履带式车轮的形状，但依然是履带式的行走机构，仅仅能够满足特殊路况的单一需求，提升履带式车轮的越障能力，无法实现全地形全路况的应用，无法在优质路况和特殊路况之间自由转换，且目前还没有全地形轮履见诸报端。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种全地形自适应轮履，其能够在各种路况条件下实现轮式和履带式的自由转换，满足不同路况的需求，真正做到全地形适用。

本实用新型的技术方案如下：

一种全地形自适应轮履，包括行星齿轮减速机构、活动组合式轮毂机构和橡胶履带传动机构；

行星齿轮减速机构通过伸缩装置、支撑杆与活动组合式轮毂机构连接，通过伸缩装置工作使活动组合式轮毂机构改变外部形状；

橡胶履带传动机构与活动组合式轮毂机构连接，当活动组合式轮毂机构外部形状改变时，实现橡胶履带传动机构的轮式形态与履带式形态之间的转换。

优选的，所述行星齿轮减速机构包括前行星架、后行星架、驱动轴、太阳轮、行星轴、行星轮和离合器；太阳轮固定安装在驱动轴上，驱动轴穿过后行星架，行星轮通过轴承连接安装在行星轴上，三个行星轮与太阳轮相啮合，行星轴安装连接于前行星架和后行星架之间，离合器安装于驱动轴与后行星架之间。

优选的，所述行星齿轮减速机构还包括制动器，制动器安装于后行星架与车体之间。

优选的，所述伸缩装置包括液压缸、气缸、电动缸。

优选的，所述活动组合式轮毂机构包括毂板、加强板和承重轴；液压缸固定安装在前行星架上，液压缸支柱的两侧对称铰接毂板，每侧毂板通过承重轴对应连接加强板，支撑杆一端与毂板铰接、另一端与前行星架或后行星架铰接。

优选的，所述活动组合式轮毂机构包括十二块毂板，每四块毂板对称铰接于同一液压缸支柱的两侧。此设计的好处是，采用十二块毂板就可组成圆形轮毂，同时采用最少三个液压缸就可实现十二块毂板在圆形轮毂和履带形态之间的转换。

优选的，所述橡胶履带传动机构包括橡胶履带、驱动轮、承重轮；驱动轮安装于行星轴并固定连接在行星轮上，行星轮左右两端各有一个驱动轮，承重轮安装在毂板与加强板之间的承重轴上，橡胶履带包裹着驱动轮和承重轮，且橡胶履带内侧与驱动轮啮合。

优选的，所述毂板与加强板之间布置有四个承重轮。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型所提供的新型全地形自适应轮履，设置了行星齿轮减速机构、活动组合式轮毂机构和橡胶履带传动机构，能够通过制动器、离合器和液压缸的相互配合控制轮式与履带式形态之间的相互转换，因此可以根据车辆行驶的需要进行快速的形态转换，在平坦硬路面上，转换成轮式形态，从而提高行驶速度，降低功率消耗；在松软地面上，转换成履带式形态，从而增大接地面积，提高牵引力，提高通过性。

附图说明

图1为轮履轮式形态的外侧结构示意图；

图2为轮履轮式形态的内侧结构示意图；

图3为轮履履带式形态的结构示意图；

图4为轮履轮式形态下轮毂的结构示意图；

图5为轮履履带式形态下轮毂的结构示意图；

图6为行星减速机构的结构示意图；

图7为活动式毂板与承重轮安装示意图；

图中：1-行星齿轮减速机构；101-前行星架；102-后行星架；103-驱动轴；104-太阳轮；105-行星轴；106-行星轮；107-制动器；108-离合器；2-活动组合式轮毂机构；201-毂板；202-液压缸支柱；203-液压缸；204-支撑杆；205-加强板；206-承重轴；3-橡胶履带传动机构；301-橡胶履带；302-驱动轮；303-承重轮。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1至图7所示，本实施例提供一种全地形自适应轮履，主要包括行星齿轮减速机构1、活动组合式轮毂机构2和橡胶履带传动机构3三大部分；

行星齿轮减速机构1通过伸缩装置、支撑杆204与活动组合式轮毂机构2连接，通过伸缩装置工作使活动组合式轮毂机构2改变外部形状；

橡胶履带传动机构3与活动组合式轮毂机构2连接，当活动组合式轮毂机构2外部形状改变时，实现橡胶履带传动机构3的轮式形态与履带式形态之间的转换。

具体地，行星齿轮减速机构1包括前行星架101、后行星架102、驱动轴103、太阳轮104、行星轴105、行星轮106和离合器108；太阳轮104固定安装在驱动轴103上，驱动轴103穿过后行星架102，行星轮106通过轴承连接安装在行星轴105上，三个行星轮106与太阳轮104相啮合，并与前行星架和后行星架结合组成行星排，行星轴105安装连接于前行星架101和后行星架102之间，离合器108安装于驱动轴103与后行星架102之间。这里的离合器108用来连接或断开后行星架102与驱动轴103，从而决定行星架是否跟随驱动轴103和太阳轮104同步转动。

行星齿轮减速机构还包括制动器107，制动器107安装于后行星架102与车体之间，这里的制动器107主要是用于使行星架与车体保持静止，以实现行星传动。本实施例中制动器107、离合器108选用常规设备。

本实施例中伸缩装置选用液压缸203，共有三个液压缸203安装在前行星架101上，三个液压缸之间等间隔分布，液压缸支柱202(活塞杆)为一T型结构，前端为一T型块。

活动组合式轮毂机构包括毂板201、加强板205和承重轴206；液压缸203固定安装在前行星架101上，液压缸支柱202的两侧对称铰接毂板201(毂板一端铰接在T型块上)，每侧毂板201通过承重轴206对应连接加强板205，支撑杆204一端与毂板201铰接、另一端与前行星架101或后行星架102铰接，此时毂板201、液压缸支柱202、液压缸203和支撑杆204组成含有一个移动副的四连杆机构。本实施例中由十二块毂板201组成轮毂机构，左右两端均安装六块，每四块毂板201对称铰接于同一液压缸支柱202的两侧。采用十二块毂板就可组成圆形轮毂，同时采用最少三个液压缸就可实现十二块毂板在圆形轮毂和履带形态之间的转换，部件少，成本低。

橡胶履带传动机构包括橡胶履带301、驱动轮302、承重轮303；驱动轮302安装于行星轴105并固定连接在行星轮106上，行星轮106左右两端各有一个驱动轮302，驱动轮302与行星轮106同步转动，承重轮303安装在毂板201与加强板205之间的承重轴206上，毂板201与加强板205之间布置有四个承重轮303，橡胶履带301包裹着驱动轮302和承重轮303，且橡胶履带301内侧与驱动轮302啮合。

本实施例技术方案采用行星减速机构与活动组合式轮毂机构的设计，使轮履能够实现轮式与履带式形态之间的相互转换，可以根据车辆行驶的地形需要进行形态的转换，在平坦硬路面上，转换成轮式形态，从而提高行驶速度，降低功率消耗；在松软地面上，转换成履带式形态，从而增大接地面积，提高牵引力，提高通过性；橡胶履带的使用能够实现轮式与履带式形态的平稳转换，在轮式形态下起缓冲减震作用，在履带式形态下起增大接地面积以增大牵引力的作用；负重轮连接在组合式轮毂上，在承重的同时起到加固轮毂的作用。

实施例2：

一种全地形自适应轮履，结构如实施例1所述，其不同之处在于：伸缩装置选用气缸。根据车辆不同使用要求，可选择不同的伸缩装置，以满足个性化的配置。

实施例3：

一种全地形自适应轮履，结构如实施例1所述，其不同之处在于：伸缩装置选用电动缸。

实施例4：

如实施例1所述的全地形自适应轮履的工作方法，具体工作过程如下：

当需要轮式形态行驶时，液压缸203收起液压缸支柱202，毂板201向内收缩组成圆形轮毂，制动器107分离，离合器108接合闭锁行星排，整个行星排与橡胶履带锁定并跟随驱动轴103同步转动，从而实现由履带式向轮式形态的转换；

当需要履带式形态行驶时，制动器107接合，离合器108分离，驱动轴103驱动太阳轮104，太阳轮104带动行星轮106，进而带动驱动轮302驱动橡胶履带301，液压缸203升起液压缸支柱202，毂板201向外扩散组成三角形轮毂，从而实现由轮式向履带式形态的转换。

在轮履形态转换过程中，通过控制液压装置的液压缸支柱的伸缩，使轮毂的形状发生变化，并且在此过程中保证轮毂外圈周长基本保持不变，以使橡胶履带与驱动轮正确啮合。

Claims (8)

1.一种全地形自适应轮履，其特征在于，包括行星齿轮减速机构、活动组合式轮毂机构和橡胶履带传动机构；

行星齿轮减速机构通过伸缩装置、支撑杆与活动组合式轮毂机构连接，通过伸缩装置工作使活动组合式轮毂机构改变外部形状；

橡胶履带传动机构与活动组合式轮毂机构连接，当活动组合式轮毂机构外部形状改变时，实现橡胶履带传动机构的轮式形态与履带式形态之间的转换。

2.如权利要求1所述的全地形自适应轮履，其特征在于，所述行星齿轮减速机构包括前行星架、后行星架、驱动轴、太阳轮、行星轴、行星轮和离合器；太阳轮固定安装在驱动轴上，驱动轴穿过后行星架，行星轮通过轴承连接安装在行星轴上，三个行星轮与太阳轮相啮合，行星轴安装连接于前行星架和后行星架之间，离合器安装于驱动轴与后行星架之间。

3.如权利要求2所述的全地形自适应轮履，其特征在于，所述行星齿轮减速机构还包括制动器，制动器安装于后行星架与车体之间。

4.如权利要求2所述的全地形自适应轮履，其特征在于，所述伸缩装置包括液压缸、气缸、电动缸。

5.如权利要求4所述的全地形自适应轮履，其特征在于，所述活动组合式轮毂机构包括毂板、加强板和承重轴；液压缸固定安装在前行星架上，液压缸支柱的两侧对称铰接毂板，每侧毂板通过承重轴对应连接加强板，支撑杆一端与毂板铰接、另一端与前行星架或后行星架铰接。

6.如权利要求5所述的全地形自适应轮履，其特征在于，所述活动组合式轮毂机构包括十二块毂板，每四块毂板对称铰接于同一液压缸支柱的两侧。

7.如权利要求4所述的全地形自适应轮履，其特征在于，所述橡胶履带传动机构包括橡胶履带、驱动轮、承重轮；驱动轮安装于行星轴并固定连接在行星轮上，行星轮左右两端各有一个驱动轮，承重轮安装在毂板与加强板之间的承重轴上，橡胶履带包裹着驱动轮和承重轮，且橡胶履带内侧与驱动轮啮合。

8.如权利要求7所述的全地形自适应轮履，其特征在于，所述毂板与加强板之间布置有四个承重轮。