CN210680881U - 一种便于越障的变径轮系及驱动装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种便于越障的变径轮系及驱动装置，包括一对同轴设置的固定盘，每个固定盘的环向均设有多个四杆机构，每个所述四杆机构的机架杆均固定在对应的固定盘上，每个四杆结构的连杆上设有滚轮，所述滚轮的轴线与固定盘轴线保持平行，每个所述四杆机构上分别铰接有拉杆，所述拉杆带动连架杆运动从而改变机架杆和连架杆的夹角，同一固定盘对应的所有拉杆均铰接到同一驱动盘上，通过改变驱动盘与固定盘的轴向间距改变固定盘和滚轮的轴线距离，所述固定盘通过回转运动带动滚轮绕固定盘轴线公转；通过对四杆机构内部杆件的夹角进行改变，从而通过实时改变滚轮公转半径以适应不同高度障碍，使轮系能够快速通过各种高度的障碍物。

Description

一种便于越障的变径轮系及驱动装置

技术领域

本申请涉及驱动轮领域，具体的说是一种便于越障的变径轮系及驱动装置。

背景技术

在现有的手拉车和轮椅使用中，都有需要越障的需求，而目前的受拉车中具有三个轮体呈等边三角形布置，使轮体在自转的同时，能够绕该等边三角形的中心公转，对于一些台阶位置，能够通过轮体的公转来提高复合轮的直径，实现越障的功能，但是，这种方式需要较大的驱动力，且其轮体组合后体积过大，轮系布置方式难以应用到轮椅上。

发明人发现，目前的越障轮系多为三个轮体的组合，通过利用组合轮系的公转来进行越障，但是，由于障碍物高度不同，不同的道路分布着不同情况的障碍物，比如马路牙子和台阶具有不同的高度，有些较高的障碍传统的越障轮无法通过，仍需要对承载物整体搬运才能实现越障，若通过增大轮间距的方式提高轮系表现出的越障能力，则会造成轮系体积的急剧增大，反而不利于手拉车和轮椅的使用。

实用新型内容

本申请的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种便于越障的变径轮系及驱动装置，通过四杆机构配合滚轮，对四杆机构内部杆件的夹角进行改变，带动滚轮与公转轴的轴线间距发生改变，从而通过实时改变滚轮公转半径以适应不同高度障碍，使轮系能够快速通过各种高度的障碍物。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种便于越障的变径轮系，包括一对同轴设置的固定盘，每个固定盘的环向均设有多个四杆机构，每个所述四杆机构的机架杆均固定在对应的固定盘上，每个四杆结构的连杆上设有滚轮，所述滚轮的轴线与固定盘轴线保持平行，每个所述四杆机构上分别铰接有拉杆，所述拉杆带动连架杆运动从而改变机架杆和连架杆的夹角，同一固定盘对应的所有拉杆均铰接到同一驱动盘上，所述驱动盘与固定盘同轴设置，通过改变驱动盘与固定盘的轴向间距改变固定盘和滚轮的轴线距离，所述固定盘通过回转运动带动滚轮绕固定盘轴线公转。

进一步的，所述固定盘配合有驱动轴，驱动轴连接有回转驱动机构，所述驱动轴的两端分别配合两个固定盘，同时对两个固定盘驱动。

进一步的，每个固定盘对应的多个四杆机构均匀布置在固定环的外圆周面上，所述四杆机构的机架杆轴线沿固定盘径向分布。

进一步的，所述的连杆与机架杆保持平行，所述滚轮的轴线垂直于连杆轴线安装。

进一步的，所述的四杆机构为双摇杆机构，每个固定盘对应配合五个四杆机构。

进一步的，所述的拉杆铰接在对应四杆机构的一连架杆和连杆的连接处，驱动盘和固定盘之间直线驱动机构，用于改变驱动盘和固定盘之间的间距。

进一步的，所述的拉杆连接固定盘近心侧的连架杆。

进一步的，所述滚轮安装在连杆远离拉杆的一端，当驱动盘远离固定盘时，所述滚轮轴线与固定盘轴线的间距随之增大，滚轮绕固定盘轴线的公转半径随之增大。

本申请还提供一种驱动装置，采用以下技术方案：

包括上述的便于越障的变径轮系、轮轴和机架，所述轮轴和驱动轴分别通过轴承安装在机架上，所述轮轴两端分别与两个固定盘同轴配合，通过滚轮的自转和/或公转带动机架移动。

与现有技术相比，本申请具有的优点和积极效果是：

(1)通过固定盘带动多个滚轮进行公转，扩大了轮系整体表现出的转动半径，能够接触并翻过更高的障碍，提高了轮系的越障能力；

(2)通过四杆机构对滚轮和固定盘轴线间距的调整，能够调节滚轮的公转半径大小，从而根据实际障碍的大小，及时调整滚轮的公转半径，获取满足越障的轮系状态，适应路面分布的不同障碍；

(3)通过与固定盘同轴设置的驱动盘对拉杆进行调控，使得驱动盘能与固定盘同轴转动，即驱动盘和固定盘二者处于相对静止状态，在对驱动盘和固定盘的间距进行调整时，带动拉杆推拉四杆机构，对四杆机构进行调整，进而带动位于连杆上的滚轮调整，实现同步快速的调整公转半径的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请实施例1的变径轮系的整体结构示意图；

图2为本申请实施例1的变径轮系的侧视图。

其中：1、固定盘，2、四杆机构，3、滚轮，4、驱动盘，5、驱动轴，6、电机，7、传动齿轮，8、机架，9、拉杆，201、机架杆，202、连杆，203、第一连架杆，204、第二连架杆。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本申请中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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申请的限制。

术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请的具体含义。

正如背景技术中所介绍的，现有技术越障轮系多为三个轮体的组合，通过利用组合轮系的公转来进行越障，但是，由于障碍物高度不同，不同的道路分布着不同情况的障碍物，比如马路牙子和台阶具有不同的高度，有些较高的障碍传统的越障轮无法通过，仍需要对承载物整体搬运才能实现越障，若通过增大轮间距的方式提高轮系表现出的越障能力，则会造成轮系体积的急剧增大，反而不利于手拉车和轮椅的使用，针对上述技术问题，本申请提出了一种便于越障的变径轮系及驱动装置。

实施例1

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图2所示，提出了一种便于越障的变径轮系。

包括一对同轴设置的固定盘1，每个固定盘的环向均设有多个四杆机构2，每个所述四杆机构的机架杆均固定在对应的固定盘上，每个四杆结构的连杆上设有滚轮3，所述滚轮的轴线与固定盘轴线保持平行，每个所述四杆机构上分别铰接有拉杆9，所述拉杆带动连架杆运动从而改变机架杆和连架杆的夹角，同一固定盘对应的所有拉杆均铰接到同一驱动盘4上，所述驱动盘与固定盘同轴设置，通过改变驱动盘与固定盘的轴向间距改变固定盘和滚轮的轴线距离，所述固定盘通过回转运动带动滚轮绕固定盘轴线公转；

在本实施例中，每个固定盘上对应设有五个四杆结构，每个四杆机构上对应设置一个滚轮，即形成一个固定盘配合有五个滚轮的结构，五个滚轮均能够绕其轴线自转，在固定盘的回转运动驱动下，接收四杆机构传递的驱动转矩，能够饶固定盘的轴线公转，由于公转运动的半径远大于自转运动的半径，因此，在遇到障碍时，公转半径大于障碍的高度，滚轮公转能够实现爬上障碍。

具体的，所述的四杆机构通过一个机架杆201、两个连架杆和一个连杆202依次铰接形成，其中连架杆包括第一连架杆203和第二连架杆204，第一连架杆安装在固定盘的远心侧。其中机架杆可以作为固定盘的一部分直接与固定盘一体制造，也可以通过固定连接方式与固定盘配合，实现连接；由于滚轮的支撑力通过四杆机构传递到固定盘上，因此，机架杆与固定盘之间需要进行稳定的对接，以传递稳定的支撑力，避免变径和运动过程中产生形变。

进一步的，所述固定盘配合有驱动轴5，驱动轴连接有回转驱动机构，所述驱动轴的两端分别配合两个固定盘，同时对两个固定盘驱动；所述的固定盘与驱动轴可以通过传动齿轮7配合，具体的，所述固定盘的外圆周面上设有齿轮，驱动轴端部设有对应的配合齿轮，通过齿轮与配合齿轮的啮合，实现固定盘和驱动轴的良好传动。

在本实施例中，所述的驱动机构为电机6，所述的电极通过减速器带动驱动轴转动，通过驱动轴的转动带动固定盘转动，进而带动滚轮公转，进行越障。

所述的四杆机构的机架杆沿固定盘的径向分布，从而保证了四杆结构的运动面与固定盘的轴线重合，在四杆机构改变形状时，始终保持与固定盘轴线共面的状态，位于多个四杆机构上的多个滚轮能够始终分布在同一个圆形轨迹上，保证了不同滚轮距离固定盘轴线的距离相等，即有效控制了公转的半径。

通过控制四杆机构的分布平面，当四杆机构所在运动平面不经过固定盘轴线时，在调整四杆机构后，滚轮所处的位置与其他滚轮不处于同一分布圆的轨迹上，就会导致该处公转半径的变化，造成转动过程中的不均匀，引起颠簸。

进一步的，所述的连杆与机架杆保持平行，所述滚轮的轴线垂直于连杆轴线安装；所述的四杆机构为双摇杆机构，每个固定盘对应配合五个四杆机构。

连杆与机架杆保持平行，则滚轮的外圆周面与固定盘轴线保持平行，从而使得滚轮与地面接触的部分更为平稳，并且能够保证滚轮公转和自转的均匀，避免其自转轴线与水平面存在夹角引起的加速磨损的问题。

在轮系不进行越障而在平面上行驶时，每个固定盘对应的滚轮至多有两个与地面接触，对整个轮系进行支撑，接收外力作用，支撑轮系结构沿平面移动。

进一步的，所述的拉杆铰接在对应四杆机构的一连架杆和连杆的连接处，驱动盘和固定盘之间直线驱动机构，用于改变驱动盘和固定盘之间的间距；所述的拉杆连接固定盘近心侧的连架杆，即图中所示的第二连架杆。

具体的，所述滚轮安装在连杆远离拉杆的一端，当驱动盘远离固定盘时，所述滚轮轴线与固定盘轴线的间距随之增大，滚轮绕固定盘轴线的公转半径随之增大；在跨越较高的障碍时，能够通过直线驱动机构带动驱动盘远离固定盘，从而推动四杆机构变形，使第二连架杆和连杆之间的夹角增大，使滚轮轴线与驱动盘轴向的间距逐渐增大，此时滚轮在轴向上靠近固定盘，能够缩短滚轮支撑和固定盘之间的轴向间距，提高支撑能力，增大公转半径，提高越障能力。

同样的，当跨越较低的障碍时，通过直线驱动机构带动驱动盘靠近固定盘，从而拉动四杆机构变形，使第二连架杆和连杆之间的夹角减小，使滚轮轴线与驱动盘轴向的间距逐渐减小，此时滚轮在轴向上远离固定盘，能够延长滚轮支撑和固定盘之间的轴向间距，减小公转半径至满足越障需求的长度值。

当然，在不需要跨越障碍时，可以根据轴向长度需求对轮系的公转半径进行调整，使其满足轴向长度即宽度需求，便于携带。

通过四杆机构对滚轮和固定盘轴线间距的调整，能够调节滚轮的公转半径大小，从而根据实际障碍的大小，及时调整滚轮的公转半径，获取满足越障的轮系状态，适应路面分布的不同障碍；

通过与固定盘同轴设置的驱动盘对拉杆进行调控，使得驱动盘能与固定盘同轴转动，即驱动盘和固定盘二者处于相对静止状态，在对驱动盘和固定盘的间距进行调整时，带动拉杆推拉四杆机构，对四杆机构进行调整，进而带动位于连杆上的滚轮调整，实现同步快速的调整公转半径的效果。

实施例2

在本申请的另一典型实施例中，提供一种利用上述便于越障的变径轮系的驱动装置。

包括上述的便于越障的变径轮系、轮轴和机架8，所述轮轴和驱动轴分别通过轴承安装在机架上，所述轮轴两端分别与两个固定盘同轴配合，通过滚轮的自转和/或公转带动机架移动；

当然，该驱动装置可以进一步作为部件安装至手拉车、轮椅或其他小型车辆上，作为支撑轮进行使用。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便于越障的变径轮系，其特征在于，包括一对同轴设置的固定盘，每个固定盘的环向均设有多个四杆机构，每个所述四杆机构的机架杆均固定在对应的固定盘上，每个四杆结构的连杆上设有滚轮，所述滚轮的轴线与固定盘轴线保持平行，每个所述四杆机构上分别铰接有拉杆，所述拉杆带动连架杆运动从而改变机架杆和连架杆的夹角，同一固定盘对应的所有拉杆均铰接到同一驱动盘上，所述驱动盘与固定盘同轴设置，通过改变驱动盘与固定盘的轴向间距改变固定盘和滚轮的轴线距离，所述固定盘通过回转运动带动滚轮绕固定盘轴线公转。

2.如权利要求1所述的便于越障的变径轮系，其特征在于，所述固定盘配合有驱动轴，驱动轴连接有回转驱动机构，所述驱动轴的两端分别配合两个固定盘，同时对两个固定盘驱动。

3.如权利要求1所述的便于越障的变径轮系，其特征在于，每个固定盘对应的多个四杆机构均匀布置在固定环的外圆周面上，所述四杆机构的机架杆轴线沿固定盘径向分布。

4.如权利要求3所述的便于越障的变径轮系，其特征在于，所述的连杆与机架杆保持平行，所述滚轮的轴线垂直于连杆轴线安装。

5.如权利要求4所述的便于越障的变径轮系，其特征在于，所述的四杆机构为双摇杆机构，每个固定盘对应配合五个四杆机构。

6.如权利要求1所述的便于越障的变径轮系，其特征在于，所述的拉杆铰接在对应四杆机构的一连架杆和连杆的连接处，驱动盘和固定盘之间直线驱动机构，用于改变驱动盘和固定盘之间的间距。

7.如权利要求6所述的便于越障的变径轮系，其特征在于，所述的拉杆连接固定盘近心侧的连架杆。

8.如权利要求7所述的便于越障的变径轮系，其特征在于，所述滚轮安装在连杆远离拉杆的一端，当驱动盘远离固定盘时，所述滚轮轴线与固定盘轴线的间距随之增大，滚轮绕固定盘轴线的公转半径随之增大。

9.一种驱动装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的便于越障的变径轮系。

10.如权利要求9所述的驱动装置，其特征在于，还包括轮轴和机架，所述轮轴和驱动轴分别通过轴承安装在机架上，所述轮轴两端分别与两个固定盘同轴配合，通过滚轮的自转和/或公转带动机架移动。

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