CN211468602U - 一种可实现轮履切换的可重构变体轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可实现轮履切换的可重构变体轮，包括基架总成、保持架总成、伸展机构、动力传递机构、动力切换机构和履带。本实用新型有益效果为可根据需要，动力切换机构将动力分别传递给轮式动力输出盘或履式动力输出总成上，同时配合液压缸的往复运动驱动伸展机构，实现保持架在圆形和三角形之间的切换，从而实现轮式状态下的旋转运动以及履式状态下的履带运转。在不同的路况下，通过轮履切换，使得车辆兼具高通过性与高机动性。

Description

一种可实现轮履切换的可重构变体轮

技术领域

本实用新型涉及车辆行走技术领域，尤其涉及一种可实现轮履切换的可重构变体轮。

背景技术

近年来，随着车辆装备和机器人技术的发展，作为关键组成部件的行走机构，也获得了飞速的发展。目前，传统的机动车辆和移动机器人的行走机构包括轮式、履带式、足腿式以及以上几种的复合形式。

其中轮式行走机构应用最广,它能够达到较高的运动速度，效率高，转弯灵话，制造成本低，理论技术较成熟，但对地面的依赖性较强，接地比压大，易在湿滑和柔软地面上打滑和沉陷，因此，轮式行走机构虽有较高的机动性，但越障爬坡能力有限。

履带式行走机构与轮式的优缺点几乎相反，其是一种自铺路面形式的行走机构，具有接地比压小，牵引附着性和越野机动性好，最重要的是其越障爬坡能力要优于轮式，但机动性较差。

为了兼顾轮式与履带式的优点，近几年来国内外相关研究机构在这方面都进行了一些研究，也提出了不同的解决方案。但就目前已经公开的研究成果来看，这类装置总体仍然存在着：

轮体承载能力偏弱，现有的轮履复合机构多用于一些小型移动机器人或者轻载车辆，在重载车辆方面研究涉及的较少。

轮履状态转换不彻底，由于结构原理上存在的不足，多数此类机构在切换后的轮式状态和履带状态仍然不具有真正意义上轮式与履带行走机构的优势。

工作稳定性差，在解决轮式行走机构和履带行走机构复合问题的过程中，过多的采用了不成熟的新技术，虽然在某种程度上实现了轮履复合的目标，但同时也导致了此类装置整体的可靠程度大大降低，工作稳定性较差，并且部分采用的技术偏离目前的实际技术水平较远，短期内推广应用不太现实。

有鉴于此，针对目前单一轮式或履带行走机构所存在的通过性与机动性的矛盾，以及目前为解决这些问题而产生的相关轮履复合机构所存在的承载能力偏弱、轮履转换状态不彻底、工作稳定性差的问题。

本实用新型提供了一种可实现轮履切换的可重构变体轮，本方案突破了行走机构传统意义上的轮履复合观念，在保证与其它单一行走机构体积和重量变化不大的前提下，采用纯机械传动，并通过轮体内部的一套伸展机构驱动轮体保持架变形，进而改变车轮的形状，实现在“圆形”车轮和“三角形”履带之间的相互切换。从而改善移动底盘的运动性能，使其在良好路面行驶时，与轮式底盘一样可快速通行，节省通行时间；遇到滩涂、沟壑、冰雪等不良路面时变体为“类三角形”的履带式底盘，通过障碍后又可变回轮式底盘维续运行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了解决上述背景技术存在的问题，而提出的一种可实现轮履切换的可重构变体轮。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种可实现轮履切换的可重构变体轮，包括基架总成、保持架总成、伸展机构、动力传递机构、动力切换机构和履带，

基架总成包括：基架体、固定支座、可动支座、导向机构总成、中心轴承总成，基架体通过中心轴承总成与动力输出轴连接，所述固定支座与基架体固定连接，所述可动支座通过导向机构总成与基架体滑动连接，所述固定支座和可动支座上连接辅助承重轮及第一固定轮轴，所述第一固定轮轴固定连接在固定支座和可动支座上，所述固定轮轴上空套连接辅助承重轮，所述辅助承重轮与履带内侧接触连接；

导向机构总成包括：第一导向座、第一导向杆、第二导向座、第二辅助导向座、第二导向杆、第二辅助导向杆，所述第一导向座与基架体顶端固定连接，其一侧设置有动力输出轴的凸缘，所述第一导向杆穿过第一导向座，其一端与可动支座固定连接，另一端连接第二伸展机构或第三伸展机构，所述第二伸展机构和第三伸展机构一侧设置第二液压缸，所述第二液压缸活塞杆连接第一导向杆，所述第二导向座及第二辅助导向座均与基架体固定连接，所述第二导向杆与第二辅助导向杆通过螺纹连接，并穿过所述第二导向座及第二辅助导向座，所述第二导向杆一端与可动支座固定连接；

中心轴承总成包括：中心轴承、轴承座，所述轴承座位于基架体中心，所述轴承座与基架体固定连接；

保持架总成，包括保持架、承重轮组、第二固定轮轴、中间梁、锁止块，所述保持架与固定支座和可动支座铰接，所述第二固定轮轴与保持架固定连接，所述承重轮组中的承重轮空套在第二固定轮轴上；

伸展机构包括：安装基座、第一伸展机构、第二伸展机构和第三伸展机构，所述第一伸展机构、第二伸展机构、第三伸展机构的一端分别与安装基座固定连接，所述安装基座通过轴承与动力输出轴连接；

第一伸展机构包括：第一液压缸、连杆基座、主动连杆，其中所述连杆基座与对应第一液压缸的活塞杆固定连接，所述主动连杆一端与连杆基座铰接，其另一端与保持架铰接，所述第二伸展机构和第三伸展机构结构相同，并分别包括：液压缸、从动连杆,所述从动连杆一端与基架体铰接，其另一端与保持架铰接；

动力传递机构，包括动力输出轴、动力输出齿轮、轮式动力输出盘、履式动力输出总成，所述动力输出齿轮与动力输出轴作刚性连接，所述轮式动力输出盘一侧与轮式接合齿轮固定连接，其另一侧与轴承座固定连接，所述动力输出轴在靠近车体一侧有凸缘，所述凸缘上设有与车体的轮毂相对应的安装孔；

履式动力输出总成，包括：中间齿轮、中间轴、传动齿轮、驱动轴、驱动链轮，所述中间轴两端直接固定在基架体上，所述中间齿轮空套在中间轴上，所述驱动轴两端通过轴承固定在基架体上，所述传动齿轮和驱动链轮刚性固定在驱动轴上，所述驱动链轮与履带的履带齿啮合；

动力切换机构，包括接合套、轮式接合齿轮、履带接合齿轮、拨叉驱动总成,所述轮式接合齿轮和履带接合齿轮分别位于动力输出齿轮两侧，并空套在动力输出轴上，所述履带接合齿轮与中间齿轮啮合；

拨叉驱动总成包括：电机、丝杆螺母传动机构、拨叉，所述电机固定在基架体上，所述拨叉的分开叉位于接合套的周向凹槽内，所述拨叉的轴颈与丝杆螺母传动机构通过螺母连接。

优选的，所述基架体为类三棱柱体的框架形结构。

优选的，所述中心轴承总成共两个，其分别位于基架体的内外两侧。

优选的，所述保持架为具有一定角度的弧状结构，所述锁止块为具有一定角度的带齿的块状结构，所述履带内设置履带齿，所述履带与驱动链轮连接，所述锁止块与中间梁固定连接，其另外一端在轮式状态下可插入所述履带齿中。

优选的，所述丝杆螺母传动机构与电机连接，所述丝杆螺母传动机构带动拨叉可作轴向往复运动，所述丝杆螺母传动机构带动接合套分别与轮式接合齿轮或与履带接合齿轮接合连接。

优选的，所述履带选用柔性设置，所述履带为环形设置。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，来自车体的动力自轮体的动力输出轴传到动力输出齿轮上，根据需要，动力切换机构将动力分别传递给轮式动力输出盘或履式动力输出总成上，同时配合两个液压缸的往复运动驱动伸展机构，实现保持架在圆形和三角形之间的切换，从而实现轮式状态下的旋转运动以及履式状态下的履带运转。在不同的路况下，通过轮履切换，使得车辆兼具高通过性与高机动性。

2、本实用新型中，主体采用类三棱柱体的框架形结构，极大的提升了轮体的承载能力，同时也实现了轮体的轻量化。使得本方案区别于现有的轮履复合机构，既可适用于重型军事轮式装甲车辆，也可用于轻型或中型的越野车辆以及一些其它的地面行走机构。采用机械式的动力切换机构及动力传递机构，结构可靠，工作稳定，伸展机构中液压缸的工作油由车体提供，动力传递机构的动力来自于车体驱动半轴，轮体通过动力输出轴的凸缘实现与现有车辆的轮毂装配，技术可靠，可实施性高。

附图说明

图1为本实用新型提出的变体轮平面结构示意图；

图2为本实用新型提出的变体轮剖面连接示意图；

图3为本实用新型提出的固定支座连接示意图；

图4为本实用新型提出的导向机构总成连接示意图；

图5为本实用新型提出的保持架连接示意图；

图6为本实用新型提出的锁止块连接示意图；

图7为本实用新型提出的变体轮-履式行走示意图；

图8为本实用新型提出的伸展机构连接示意图；

图9为本实用新型提出的动力传递机构连接示意图；

图10为本实用新型提出的动力输出轴连接示意图；

图11为本实用新型提出的接合套连接示意图；

图12为本实用新型提出的拨叉结构示意图；

图13为本实用新型提出的保持架空间布局结构示意图。

图例说明：

1、基架总成；2、保持架总成；3、伸展机构；4、动力传递机构；5、动力切换机构；6、履带；11基架体；12、固定支座；13、可动支座；14、导向机构总成；15、中心轴承总成；121、辅助承重轮；122、固定轮轴；141、第一导向座；142、第一导向杆；143、第二导向座；144、第二辅助导向座；145、第二导向杆；146、第二辅助导向杆；151、中心轴承；152、轴承座；21、保持架；22、承重轮组；23、固定轮轴；24、中间梁；25、锁止块；31、安装基座；32、第一伸展机构；33、第二伸展机构34、第三伸展机构；321、第一液压缸；322、连杆基座；323、主动连杆；331、第二液压缸；332、从动连杆；41、动力输出轴；411、凸缘；412、安装孔；42、动力输出齿轮；43、轮式动力输出盘；44、履式动力输出总成；441、中间齿轮；442、中间轴；443、传动齿轮；444、驱动轴；445、驱动链轮；51、接合套；52、轮式接合齿轮；53、履带接合齿轮；54、拨叉驱动总成；541、电机；542、丝杆螺母传动机构；543、拨叉；543a、分开叉；543b、轴颈；61、履带齿。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

1.结合附图1及附图2所示，一种可实现轮履切换的可重构变体轮，包括：基架总成1、保持架总成2、伸展机构3、动力传递机构4、动力切换机构5和履带6。

2.结合附图3及附图4所示，基架总成1，包括基架体11、固定支座12、可动支座13、导向机构总成14、中心轴承总成15。基架体11通过中心轴承总成15与动力输出轴41连接，固定支座12与基架体11固定连接，可动支座13通过导向机构总成14与基架体11作滑动连接。基架总成1作为变体轮的装配基体和承重部件。基架体11为类三棱柱体的框架形结构，有利于提升轮体的承载能力以及实现轮体的轻量化。

3.结合附图3所示，固定支座12及可动支座13上有辅助承重轮121及第一固定轮轴122，第一固定轮轴122固定在固定支座12或可动支座13上，辅助承重轮121空套在固定轮轴122上。辅助承重轮121与履带6内侧接触，辅助保持架21承重。

4.结合附图4及附图5所示，导向机构总成14包括：第一导向座141、第一导向杆142、第二导向座143、第二辅助导向座144、第二导向杆145、第二辅助导向杆146。第一导向座141与基架体11顶端固定连接，并位于靠近动力输出轴41的凸缘411一侧。第一导向杆142穿过第一导向座141，其一端分别与第二伸展机构33或第三伸展机构34的第二液压缸331活塞杆固定连接，另外一端与可动支座13固定连接。第二导向座143及第二辅助导向座144均与基架体11固定连接，第二导向杆145的一端与第二辅助导向杆146通过螺纹连接，并穿过第二导向座143及第二辅助导向座144，第二导向杆145的另一端与对应的可动支座13固定连接。导向杆沿导向座轴向移动，配合第二及第三伸展机构驱动对应保持架运动，进而实现轮体的变形，并保证轮体变形过程中的履带与保持架组的良好贴合。

5.结合附图2及附图3所示，中心轴承总成15包括：中心轴承151、轴承座152，轴承座152位于基架体11中心，并与基架体11固定连接。中心轴承总成15共两个，分别位于基架体11的内外两侧。

6.结合附图5及附图6所示，保持架总成2，包括保持架21、承重轮组22、第二固定轮轴23、中间梁24、锁止块25，其中保持架21为具有一定角度的弧状结构，其一端与固定支座12或可动支座13铰接。第二固定轮轴23与保持架21固定连接，承重轮组22中的承重轮空套在第二固定轮轴23上。

7.结合附图6及附图7所示，锁止块25为具有一定角度的带齿的块状结构，其一端与中间梁24固定连接，另外一端在轮式状态下可插入履带齿61中，以确保轮式状态下履带不能相对于轮体转动。但在履式状态下，由于保持架21的回收，锁止块25的带齿一侧会和履带齿61脱离接触，从而保证履带6在履式状态下，仍可在驱动链轮445的驱动下正常运转。

8.结合附图13所示，保持架总成2布置为内外两排，通过中间梁24实现内外两排保持架总成的连接。

9.结合附图8所示，伸展机构3包括：安装基座31、第一伸展机构32、第二伸展机构33和第三伸展机构34。

第一伸展机构32、第二伸展机构33、第三伸展机构34的一端分别与安装基座31固定连接。安装基座31通过轴承与动力输出轴41连接。

第一伸展机构32包括：第一液压缸321、连杆基座322、主动连杆323，其中连杆基座322与对应第一液压缸321的活塞杆固定连接，主动连杆323一端与连杆基座322铰接，另一端与保持架21铰接。

第二伸展机构33和第三伸展机构34结构相同，并分别包括：液压缸331、从动连杆332。从动连杆332一端与基架体11铰接，另一端与保持架21铰接。

在高压油的作用下，第一伸展机构32的第一液压缸321的活塞杆沿轴向向内移动，通过主动连杆323驱动保持架绕着固定支座12旋转，同时第二伸展机构33及第三伸展机构34的第二液压缸331活塞杆向外移动，通过导向机构总成14使得可动支座13向外作一定范围内的轴向位移，并在从动连杆332的作用下驱动保持架作一定轨迹的平面运动。从而可实现由如图1轮式状态向如图7履式状态的转换。

10.结合附图9所示，动力传递机构4，包括动力输出轴41、动力输出齿轮42、轮式动力输出盘43、履式动力输出总成44，其中动力输出齿轮42与动力输出轴41作刚性连接，轮式动力输出盘43一侧与轮式接合齿轮52固定连接，另一侧与轴承座152固定连接。

11.结合附图10所示，动力输出轴41在靠近车体一侧有凸缘411，凸缘411上设有与车体的轮毂相对应的安装孔412，可通过螺栓与对应轮毂实现连接，从而将动力由车体传输到轮体上。

12.结合附图9所示，履式动力输出总成44，包括：中间齿轮441、中间轴442、传动齿轮443、驱动轴444、驱动链轮445。其中中间轴442两端直接固定在基架体11上，中间齿轮441空套在中间轴442上，驱动轴444两端通过轴承固定在基架体11上，传动齿轮443和驱动链轮445刚性固定在驱动轴444上，驱动链轮445与履带6的履带齿啮合。可实现动力由履带接合齿轮53向驱动链轮的动力传递，进而驱动履带运转。

13.结合附图11所示动力切换机构5，包括接合套51、轮式接合齿轮52、履带接合齿轮53、拨叉驱动总成54。其中轮式接合齿轮52和履带接合齿轮53分别位于动力输出齿轮42两侧，并空套在动力输出轴41上，并且履带接合齿轮53与中间齿轮441啮合。

14.结合附图11及附图12所示，拨叉驱动总成54包括：电机541、丝杆螺母传动机构542、拨叉543，其中电机541固定在基架体11上，拨叉543的分开叉543a位于接合套51的周向凹槽511内，拨叉543的轴颈543b与丝杆螺母传动机构542的螺母连接。电机带动丝杆螺母传动机构542运转，使得拨叉543可作轴向往复运动，并带动接合套51分别与轮式接合齿轮52或与履带接合齿轮53接合，从而实现动力由动力输出齿轮42经接合套51向轮式、履式状态的传递。

15.履带6选用柔性和刚度较好的材料制成的橡胶履带，内侧与保持架的承重轮组接触，外侧与地面相接触。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可实现轮履切换的可重构变体轮，包括基架总成(1)、保持架总成(2)、伸展机构(3)、动力传递机构(4)、动力切换机构(5)和履带(6)，其特征在于：

基架总成(1)包括：基架体(11)、固定支座(12)、可动支座(13)、导向机构总成(14)、中心轴承总成(15)，基架体(11)通过中心轴承总成(15)与动力输出轴(41)连接，所述固定支座(12)与基架体(11)固定连接，所述可动支座(13)通过导向机构总成(14)与基架体(11)滑动连接，所述固定支座(12)和可动支座(13)上连接辅助承重轮(121)及固定轮轴(122)，所述固定轮轴(122)固定连接在固定支座(12)和可动支座(13)上，所述固定轮轴(122)上空套连接辅助承重轮(121)，所述辅助承重轮(121)与履带(6)内侧接触连接；

导向机构总成(14)包括：第一导向座(141)、第一导向杆(142)、第二导向座(143)、第二辅助导向座(144)、第二导向杆(145)、第二辅助导向杆(146)，所述第一导向座(141)与基架体(11)顶端固定连接，其一侧设置有动力输出轴(41)的凸缘(411)，所述第一导向杆(142)穿过第一导向座(141)，其一端与可动支座(13)固定连接，另一端连接第二伸展机构(33)或第三伸展机构(34)，所述第二伸展机构(33)和第三伸展机构(34)一侧设置液压缸(331)，所述液压缸(331)活塞杆连接第一导向杆(142)，所述第二导向座(143)及第二辅助导向座(144)均与基架体(11)固定连接，所述第二导向杆(145)与第二辅助导向杆(146)通过螺纹连接，并穿过所述第二导向座(143)及第二辅助导向座(144)，所述第二导向杆(145) 一端与可动支座(13)固定连接；

中心轴承总成(15)包括：中心轴承(151)、轴承座(152)，所述轴承座(152)位于基架体(11)中心，所述轴承座(152)与基架体(11)固定连接；

保持架总成(2)，包括保持架(21)、承重轮组(22)、固定轮轴(23)、中间梁(24)、锁止块(25)，所述保持架(21)与固定支座(12)和可动支座(13)铰接，所述固定轮轴(23)与保持架(21)固定连接，所述承重轮组(22)中的承重轮空套在固定轮轴(23)上；

伸展机构(3)包括：安装基座(31)、第一伸展机构(32)、第二伸展机构(33)和第三伸展机构(34)，所述第一伸展机构(32)、第二伸展机构(33)、第三伸展机构(34)的一端分别与安装基座(31)固定连接，所述安装基座(31)通过轴承与动力输出轴(41)连接；

第一伸展机构(32)包括：液压缸(321)、连杆基座(322)、主动连杆(323)，其中所述连杆基座(322)与对应液压缸(321)的活塞杆固定连接，所述主动连杆(323)一端与连杆基座(322)铰接，其另一端与保持架(21)铰接，所述第二伸展机构(33)和第三伸展机构(34)结构相同，并分别包括：液压缸(331)、从动连杆(332),所述从动连杆(332)一端与基架体(11)铰接，其另一端与保持架(21)铰接；

动力传递机构(4)，包括动力输出轴(41)、动力输出齿轮(42)、轮式动力输出盘(43)、履式动力输出总成(44)，所述动力输出齿轮(42)与动力输出轴(41)作刚性连接，所述轮式动力输出盘(43)一侧与轮式接合齿轮(52)固定连接，其另一侧与轴承座(152)固定连接，所述动力输出轴(41)在靠近车体一侧有凸缘(411)，所述凸缘(411)上设有与车体的轮毂相对应的安装孔(412)；

履式动力输出总成(44)，包括：中间齿轮(441)、中间轴(442)、传动齿轮(443)、驱动轴(444)、驱动链轮(445)，所述中间轴(442)两端直接固定在基架体(11)上，所述中间齿轮(441)空套在中间轴(442)上，所述驱动轴(444)两端通过轴承固定在基架体(11)上，所述传动齿轮(443)和驱动链轮(445)刚性固定在驱动轴(444)上，所述驱动链轮(445)与履带(6)的履带齿啮合；

动力切换机构(5)，包括接合套(51)、轮式接合齿轮(52)、履带接合齿轮(53)、拨叉驱动总成(54)，所述轮式接合齿轮(52)和履带接合齿轮(53)分别位于动力输出齿轮(42)两侧，并空套在动力输出轴(41)上，所述履带接合齿轮(53)与中间齿轮(441)啮合；

拨叉驱动总成(54)包括：电机(541)、丝杆螺母传动机构(542)、拨叉(543)，所述电机(541)固定在基架体(11)上，所述拨叉(543)的分开叉(543a)位于接合套(51)的周向凹槽(511)内，所述拨叉(543)的轴颈(543b)与丝杆螺母传动机构(542)通过螺母连接。

2.根据权利要求1所述的一种可实现轮履切换的可重构变体轮，其特征在于，所述基架体(11)为类三棱柱体的框架形结构。

3.根据权利要求1所述的一种可实现轮履切换的可重构变体轮，其特征在于，所述中心轴承总成(15)共两个，其分别位于基架体(11)的内外两侧。

4.根据权利要求1所述的一种可实现轮履切换的可重构变体轮，其特征在于，所述保持架(21)为具有一定角度的弧状结构，所述锁止块(25)为具有一定角度的带齿的块状结构，所述履带(6)内设置履带齿(61)，所述履带(6)与驱动链轮(445)连接，所述锁止块(25)与中间梁(24)固定连接，其另外一端在轮式状态下可插入所述履带齿(61)中。

5.根据权利要求1所述的一种可实现轮履切换的可重构变体轮，其特征在于，所述丝杆螺母传动机构(542)与电机(541)连接，所述丝杆螺母传动机构(542)带动拨叉(543)可作轴向往复运动，所述丝杆螺母传动机构(542)带动接合套(51)分别与轮式接合齿轮(52)或与履带接合齿轮(53)接合连接。

6.根据权利要求1所述的一种可实现轮履切换的可重构变体轮，其特征在于，所述履带(6)选用柔性设置，所述履带(6)为环形设置。

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