CN215398000U - 一种适应复杂路况的可变体车轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适应复杂路况的可变体车轮，属于汽车用特种装备领域。包括动力传递机构、变体机构、可变形履带、锁止机构四部分，动力传递机构中的轮毂安装盘与中心轴连接，中心轴上安装太阳轮，惰轮分别与太阳轮和行星轮啮合，行星轮轴上同时安装行星轮和履带驱动轮；变体机构中的伸缩缸安装到固定板上，导向杆分别与固定板和连接板相连接，连接板通过连接销将两块撑开板连接到一起；可变形履带嵌套在动力传递机构和变形机构的外缘，锁止机构中的电磁铁固定在外行星架上，锁止销和回位弹簧置于电磁铁的中心孔内。本发明可使车轮在圆形和圆角三角形之间进行切换，兼顾普通路面和坎坷道路，适合在运行环境复杂的特种汽车上使用。

Description

一种适应复杂路况的可变体车轮

技术领域

本发明涉及一种适应复杂路况的变体车轮，特别是涉及一种可在圆形和圆角三角形之间切换的可变体车轮，解决了特种车辆复杂路况行走过程中面临轮式和履带式之间转换的问题。

背景技术

目前汽车的行走机构主要是轮式和履带式。在普通的平坦硬质道路上，轮式车轮基本能够满足汽车行驶的需求，同时能够达到较高的运动速度，效率高，轮式车轮转弯也比较灵活，成本也较低，理论技术较成熟，控制简单，但是在面临一些极端路况时，比如在沙土、雪地、泥泞路面，轮式极易在湿滑和柔软路面上打滑和沉陷，然而履带式行走机构却具有明显的优势，其越障爬坡能力高于轮式结构，但是在条件较好的铺装路面上行驶速度低，转弯困难。如采用轮履换装结构又费时费力。因此，可在轮式和履带式之间切换的可变体车轮既拥有轮式较高的行驶速度和灵活的转的特性，又具有履带式很好的爬坡越障能力。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中存在的问题，提供一种适应复杂路况的变体车轮，根据实时路况在两种模式之间进行切换，采用机械结构进行模式切换，稳定可靠，采用电气控制，精准灵活，在复杂路况下，变成履带式，增大车轮与地面的接触面积，保证能够顺利通过，在较平整且坚硬的路况上，由履带式变成轮式，可以保证较高的行驶速度，使得汽车的机动性和通过性整体上得到显著提升。

为了实现本发明的目的，本发明的技术方案如下。

一种适应复杂路况的可变体车轮,其特征在于：包括动力传递机构、变体机构、可变形履带、锁止机构。

所述动力传递机构主要包括轮毂安装盘、中心轴、太阳轮、惰轮、行星轮、履带驱动轮，轮毂安装盘固定到汽车的制动盘上，随制动盘一起转动，中心轴与轮毂安装盘焊接成一个整体，太阳轮与中心轴固定到一起，三个惰轮依靠惰轮轴固定到内行星架和外行星架之间，内、外两侧分别与太阳轮和行星轮啮合，行星轮通过行星轮轴固定到行星架上，行星架与中心轴之间安装有行星架轴承和行星架轴承座，行星架和中心轴之间彼此独立运动，行星轮轴的两端均安装有履带驱动轮。

进一步地，所述惰轮、行星轮围绕着中心轮均匀分布，彼此之间成120°角。

进一步地，所述三个惰轮的齿数和行星轮的齿数相等，只改变动力传递的方向。

进一步地，所述中心轴、惰轮轴和行星轮轴在一条直线上。

进一步地，所述太阳轮的腹板上设有18个圆孔，用于穿过锁止销。

进一步地，所述内行星架和外行星架上均有3个圆孔，圆孔之间夹角为120°，圆孔距离中心轴的距离与太阳轮腹板上圆孔距离中心轴的距离相等。

进一步地，所述内行星架和外行星架均为两块圆形的薄板，太阳轮、行星轮和惰轮置于内行星架和外行星架之间。

进一步地，所述行星轮轴贯穿内行星架和外行星架，两个履带驱动轮固定到行星轮轴两端。

进一步地，所述行星轮轴穿过行星轮轴承，行星轮轴承置于行星轮轴承座内，行星轮轴承座置于内行星架（外行星架）的孔内并与内行星架（外行星架）焊接到一起。

进一步地，所述惰轮轴轴承嵌入惰轮轴轴承座内，惰轮轴穿过惰轮轴轴承内孔，惰轮轴承的外圈嵌入惰轮轴承座内，惰轮轴轴承座置于内行星架（外行星架）的孔内，并且与之焊接到一起。

进一步地，所述内行星架和中心轴之间以及外行星架和中心轴之间行安装有行星架轴承和行星架轴承座。

进一步地，所述履带驱动轮由内圆盘、外圆盘、翼片和圆柱焊接而成，12个翼片构成12个扇形槽，拨动可变体履带绕中心旋转。

进一步地，所述履带驱动轮有6个，每两个一组，分别安装在内驱动板和外驱动板的外侧。

进一步地，所述轮毂安装盘和中心轴同轴焊接成一个整体。

所述变体机构主要包括电动推杆、内固定板、外固定板、固定板连接杆、撑开板、连接板、导向杆、履带导轮，内固定板和外固定板同心套在中心轴上，电动推杆固定端通过电动推杆固定销固定到内固定板和外固定板的凸肋的侧面，电动推杆的伸缩端通过电动推杆连接销与撑开板的一端连接，撑开板的另一端通过撑开板销与连接板相连，连接板中间的圆孔与导向杆一端的圆孔用连接板销相连，导向杆另一端插入内固定板和外固定板凸肋中孔内，履带导轮通过导轮销安装撑开板中间的槽内。

进一步地，所述内固定板中心孔内安装内固定板轴承，外固定板中心孔内安装外固定板轴承，内固定板轴承和外固定板轴承套在中心轴上。

进一步地，所述内固定板和外固定板上均有凸肋3个，均匀分布在固定板圆盘上，从中心向外缘伸展，凸肋的侧面设置安装电动推杆的方孔，凸肋的径向设有1个圆孔，圆孔中插入导向杆，每两个凸肋之间的腹板上设置一个孔，凸肋之间夹角为120°。

进一步地，所述电动推杆能够实现自锁，电动推杆有12个，电动推杆固定端的方形凸台通过电动推杆固定销固定到内固定板（外固定板）凸肋两侧的方孔内，电动推杆伸缩端的圆孔内穿有电动推杆连接销，电动推杆连接销同时穿过与撑开板的活动端的孔。

所述撑开板有12个，内固定板和外固定板上各6个，每两个相邻撑开板通过连接板销连接到1个连接板上，且能够围绕着连接板销转动。

进一步地，所述固定板的凸肋均匀分布在固定板的圆盘上，且固定板上设有3个孔，三个孔均匀分布，孔与凸肋的夹角为60°。

进一步地，所述电动推杆的活塞能够自由伸缩，伸缩行程为50mm，最大推力90N。

进一步地，所述每个撑开板上安装有2个两个履带导轮，导轮采用尼龙材料制成，以增大履带导轮与可变形履之间的摩擦。

进一步地，所述履带导轮安装在撑开板之间，履带导轮销同时穿过撑开板和履带导轮的孔，履带导轮的孔与履带导轮销之间为间隙配合，履带导轮销与撑开板的孔为过盈配合，履带导轮在履带导轮销上自由旋转。

进一步的，所述固定板连接杆穿过内固定板、外固定板、内行星架和外行星架对应的孔，将内固定板和外固定板连接到一起。

所述可变形履带包覆在撑开板和连接板外缘，可变形履带的内圈有两排凸齿，两排凸齿嵌入到内、外两侧的履带驱动轮的齿槽内。

进一步地，可变形履带的内圈上设有36个均匀分布的凸齿，用于与履带驱动轮的扇形槽配合。

进一步地，所述可变形履带为橡胶履带，厚度为25mm。

所述锁止机构包括电磁铁、锁止销、回位弹簧。

进一步地，回位弹簧和锁止销均置于电磁铁中心孔内，回位弹簧的一端接触电磁铁的底部，另一端接触锁止销的底部。

进一步地，锁止销中心与外行星架对应的孔心重合。

进一步地，所述电磁铁、锁止销和回位弹簧有3组，用螺钉固定到外行星架上。

进一步地，所述锁止销在电磁铁未通电时，在回位弹簧的作用下伸出，穿入内行星架、外行星架和太阳轮腹板的孔。

本发明所提供的技术方案的有益效果在于。

通过动力传递机构将驱动轮的动力传递到可变形履带，并且通过行星齿轮减速机构实现减速增扭，提高驱动力，通过变体机构的多个电动推杆的伸缩动作，带动撑开板和连接板的运动，可以使车轮在圆形及圆角三角形两种形态之间变化，能够快速通过硬质路面，平稳通过湿滑、泥泞、积雪等极端路面，同时兼顾正常路面和复杂路况。

附图说明

图1为本发明圆形状态整体结构示意图。

图2为本发明圆形状态内部结构示意图。

图3为本发明动力传递机构结构示意图。

图4为本发明动力传递机构内部结构图。

图5为本发明圆形状态撑开机构结构示意图。

图6为本发明圆角三角形状态撑开机构结构示意图。

图7为本发明可变形履带结构示意图。

图8为本发明锁止机构结构示意图。

图9为本发明圆角三角形状态整体结构示意图。

图10为本发明圆角三角形状态内部结构示意图。

图中：1-履带驱动轮；2-行星轮轴；3-外行星架；4-电磁铁；5-行星架轴承座；6-中心轴；7-外固定板轴承；8-行星轮；9-内固定板轴承；10-轮毂安装盘；11-内行星架；12-行星轮轴承座；13-行星轮轴轴承；14-惰轮轴；15-惰轮轴轴承座；16-太阳轮；17-行星架轴承；18-锁止销；19-惰轮；20-惰轮轴轴承；21-撑开板销；22-撑开板；23-履带导轮销；24-电动推杆连接销；25-电动推杆；26-电动推杆固定销；27-履带导轮；28-导向杆；29-连接板销；30-连接板；31-固定板连接杆；32-可变形履带；33-内固定板；34-外固定板；35-回位弹簧。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

请结合图1至图10所示，本实施例涉及的适应复杂路况的可变体车轮,包括动力传递机构、变体机构、可变形履带、锁止机构。

请结合图1至图4所示，动力传递机构主要包括轮毂安装盘10、中心轴6、太阳轮16、惰轮19、行星轮8、内行星架11、外行星架3履带驱动轮1，轮毂安装盘10固定到汽车的制动盘上，随制动盘一起转动，中心轴6与轮毂安装盘10焊接成一个整体，太阳轮16与中心轴6固定到一起，3个惰轮19依靠惰轮轴14固定到内行星架11和外行星架3之间，内、外两侧分别与太阳轮16和行星轮8啮合，行星轮8通过行星轮轴2固定到内行星架11和外行星架3之间，内行星架11与中心轴6之间和外行星架3与中心轴6之间均安装有行星架轴承17和行星架轴承座5，行星轮轴2的两端均安装有履带驱动轮1。

惰轮19、行星轮8围绕着太阳轮16均匀分布，彼此之间成120°角。

3个惰轮19的齿数和行星轮8的齿数相等，只改变动力传递的方向。

中心轴6、惰轮轴20和行星轮轴2在一条直线上。

太阳轮16的腹板上设有18个圆孔，用于穿过锁止销18。

内行星架11和外行星架3均为两块圆形的薄板，太阳轮16、行星轮8和惰轮19置于内行星架11和外行星架3之间。

行星轮轴2贯穿内行星架11和外行星架3，两个履带驱动轮1固定到行星轮轴2两端。

所述行星轮轴2穿过行星轮轴承13，行星轮轴轴承13置于行星轮轴承座12内，行星轮轴承座12置于内行星架11（外行星架3）的孔内并与内行星架11（外行星架3）焊接到一起。

惰轮轴轴承13嵌入惰轮轴轴承座15内，惰轮轴14穿过惰轮轴轴承13内孔，惰轮轴轴承13的外圈嵌入惰轮轴轴承座15内，惰轮轴轴承座15置于内行星架11（外行星架3）的孔内，并且与之焊接到一起。

内行星架11和中心轴6之间以及外行星架3和中心轴11之间安装有行星架轴承5和行星架轴承座17。

履带驱动轮1由内圆盘、外圆盘、翼片和圆柱焊接而成，12个翼片构成12个扇形槽，嵌入到可变形履带32的内圈凸齿内，拨动可变形履带32绕中心旋转。

轮毂安装盘10和中心轴6同轴焊接成一个整体。

请结合图5至图6所示，变体机构主要包括电动推杆25、内固定板33、外固定板34、固定板连接杆31、撑开板22、连接板30、导向杆25、履带导轮27，内固定板33和外固定板34均套在中心轴6上，电动推杆25固定端通过电动推杆固定销26固定到内固定板33（外固定板34）的凸肋的侧面，电动推杆25的伸缩端通过电动推杆连接销24与撑开板22的活动端端连接，撑开板22的另一端通过撑开板销21与连接板30相连，连接板30中间的圆孔与导向杆28一端的圆孔用连接板销29连接，导向杆28另一端插入内固定板33（外固定板34）的凸肋中孔内，履带导轮27通过导轮销23安装在撑开板22中间的槽内。

内固定板33中心孔内安装内固定板轴承9，外固定板34中心孔内安装外固定板轴承7，外固定板34和内固定板轴承9的内圈套在中心轴6上。

内固定板33和外固定板34的凸肋有3个，均匀分布在内固定板33和外固定板34圆盘上，从中心向外圆伸展，凸肋的侧面设置安装电动推杆25的方孔，凸肋的径向设有1个圆孔，圆孔中插入导向杆28，每两个凸肋腹板之间上设置一个孔，凸肋之间夹角为120°。

电动推杆25能够实现自锁，电动推杆25有12个，电动推杆25固定端的方形凸台通过电动推杆固定销26固定到内固定板33的凸肋两侧方孔内，6个电动推杆25固定端的方形凸台通过电动推杆固定销26固定到外固定板凸肋两侧的方孔内，电动推杆25伸缩端的圆孔内穿有电动推杆连接销24，电动推杆连接销24同时穿过与撑开板22的活动端的孔。

撑开板22有12个，6个与内固定板33连接，6个与外固定板34连接，每两个撑开板22通过连接板销29连接到1个连接板30上，且能够围绕着连接板销29转动。

内固定板33和外固定板34上腹板设有3个孔，三个孔均匀分布，孔与凸肋的夹角为60°。

电动推杆25的活塞能够自由伸缩，伸缩行程为50mm，最大推力90N。

每个撑开板22上安装有2个两个履带导轮27，且履带导轮27采用尼龙材料制成，以增大履带导轮27与可变形履32之间的摩擦。

履带导轮27安装在撑开板22之间，履带导轮销23同时穿过撑开板22和履带导轮27上的孔，履带导轮27的孔与履带导轮销23之间为间隙配合，履带导轮销27与撑开板22的孔为过盈配合，履带导轮27在履带导轮销23上自由旋转。

固定板连接杆31穿过内固定板33、外固定板34、内行星架11和外行星架3上对应的孔，将内固定板33和外固定板34连接到一起。

请结合图7所示，可变形履带32包覆在撑开板22和连接板30外缘，可变形履带32的内圈有两排凸齿，两排凸齿嵌入到内、外两侧的履带驱动轮1的齿槽内。

可变形履带32的内圈上设有36个均有分布的凸齿，用于与履带驱动轮1扇形槽配合。

可变形履带32为橡胶履带，厚度为25mm。

请结合图3、图4和图8所示，锁止机构包括电磁铁4、锁止销18和回位弹簧35。

回位弹簧35和锁止销18均置于电磁铁4中心孔内，回位弹簧35的一端接触电磁铁24的底部，另一端接触锁止销18的底部。

锁止销18对准外行星架3对应的孔内。

电磁铁4、锁止销18和回位弹簧35均有3组，用螺钉固定到外行星架3上。

在电磁铁4未通电时，锁止销18在回位弹簧35的作用下伸出，穿入内行星架11、太阳轮16和外行星架3的孔内。

本发明中可变体车轮实现圆形状态模式和三角形状态模式变换的方法如下。

当汽车在硬质良好路面上行驶时，采用圆形状态模式，如图1和图2所示，此时变体机构中的电动推杆25处于伸展状态，撑开板22和连接板30的外圆同圆心，将可变形履带32支撑为圆形，同时锁止机构中的锁止销18在回位弹簧35的作用下伸出，插入到内行星架11、太阳轮16和外行星架3上相应的孔内，将内行星架11、太阳轮16和外行星架3锁止到一起，此时汽车的驱动力通过制动盘传递给轮毂安装盘10，再通过中心轴6传递给太阳轮16，由于太阳轮16、内行星架11和外行星架3锁止在一起，太阳轮16、惰轮19、行星轮8、内行星架11和外行星架3成为一个整体随中心轴6一起转动，履带驱动轮1也随太阳轮16、惰轮19、行星轮8、内行星架11和外行星架3一起转动，可变形履带32的凸齿嵌入到履带驱动轮1的齿槽内，随动力传递机构一起转动，整个变体车轮为一个圆形整体，此时车轮以圆形状态滚动，实现轮式行驶。

当汽车在湿滑、泥泞、积雪等极端路面行驶时，采用三角形状态模式，如图9和图10所示，此时给变体机构中的电动推杆25通电，使电动推杆25进行收缩，随着电动推杆25的收缩，电动推杆25的伸缩端拉动撑开板22的活动端收起，撑开板22绕着撑开板销21旋转，撑开板22开始收拢，同时撑开板22带动连接板30沿车轮径向运动，导向杆28也随连接板30沿车轮径向运动，并从内固定板33（外固定板34）凸肋中的孔中伸出，当电动推杆25收缩到极限位置时，连接板30和与之相连的两个撑开板22构成圆角三角形，同时将可变形履带32的轮廓撑开为等边三角形，圆角三角形的一个边与地面接触，此时三个履带驱动轮1分别与圆角三角形对应的两边相切，可变形履带32的凸齿在切点位置嵌入履带驱动轮1的齿槽内，同时，锁止机构通电，由于电磁铁4的吸引作用，锁止销18克服回位弹簧35的弹力沿着电磁铁内孔进行回缩，解除内固定板33、太阳轮16和外固定板34的锁定，太阳轮16随中心轴6一起转动，由于可变形履带32变成圆角三角形，将履带驱动轮1夹在圆角三角形的三个角之间，由于可变形履带32的束缚作用，使得内行星架11和外行星架3被约束，不能在绕中心轴转动，驱动力通过中心轴6传递给太阳轮16，经惰轮19传递给行星轮8，行星轮8通过行星轮轴2带动履带驱动轮1转动，履带驱动轮1通过齿槽拨动可变形履带32的凸齿，可变形履带32绕撑开机构的连接板和撑开板外缘在履带导轮上进行移动，此处增加惰轮来保证中心轴6的旋转方向和可变形履带32的移动方向同向，此时撑开机构由于地面的约束也不能转动，可变形履带32包裹在撑开板22和连接板30的外缘与中心轴6同方向运动，可变体车轮的以圆角三角形状态工作，汽车以履带式行驶。

本发明同时兼具轮式结构和履带式结构的优点，通过电控实现了圆形模式和圆角三角形两种模式的快速切换，增大了汽车的通过性，既能实行良好路面快速机动，又能够保证平稳通过恶劣路面，整体上提升了汽车的通行效率，为特殊道路运行车辆提供了很好的选择。

Claims (8)

1.一种适应复杂路况的可变体车轮,其特征在于:包括动力传递机构、变体机构、可变形履带、锁止机构；所述动力传递机构主要包括轮毂安装盘、中心轴、太阳轮、惰轮、行星轮、履带驱动轮，轮毂安装盘固定到汽车的制动盘上，随制动盘一起转动，中心轴与轮毂安装盘焊接成一个整体，太阳轮与中心轴固定到一起，三个惰轮依靠惰轮轴固定到内行星架和外行星架之间，内、外两侧分别与太阳轮和行星轮啮合，行星轮通过行星轮轴固定到行星架上，行星架与中心轴之间安装有行星架轴承和行星架轴承座，行星架和中心轴之间彼此独立运动，行星轮轴的两端均安装有履带驱动轮；所述变体机构主要包括电动推杆、内固定板、外固定板、固定板连接杆、撑开板、连接板、导向杆、履带导轮，内固定板和外固定板同心套在中心轴上，电动推杆固定端通过电动推杆固定销固定到内固定板和外固定板的凸肋的侧面，电动推杆的伸缩端通过电动推杆连接销与撑开板的一端连接，撑开板的另一端通过撑开板销与连接板相连，连接板中间的圆孔与导向杆一端的圆孔用连接板销相连，导向杆另一端插入固定板凸肋中孔内，履带导轮通过导轮销安装在撑开板中间的槽内；所述可变形履带包覆在撑开板和连接板周围，可变形履带的内圈凸齿嵌入到履带驱动轮的齿槽内；所述锁止机构包括电磁铁、锁止销、回位弹簧，电磁铁固定到外行星架上，回位弹簧和锁止销均置于电磁铁中心孔内，回位弹簧的一端接触电磁铁的底部，另一端接触锁止销的底部。

2.根据权利要求1所述的一种适应复杂路况的可变体车轮,其特征在于所述固定板的凸肋有3个，均匀分布在固定板圆盘上，从中心向外圆伸展，凸肋的侧面设置安装电动推杆的方孔，凸肋的径向设有圆孔，每两个凸肋之间设置一个孔，凸肋之间夹角为120°。

3.根据权利要求1所述的一种适应复杂路况的可变体车轮,其特征在于所述电动推杆能够实现自锁，电动推杆有12个，12个电动推杆固定端的方形凸台通过电动推杆固定销固定到内固定板和外固定板凸肋两侧的方孔内，电动推杆伸缩端的圆孔内穿有电动推杆连接销，电动推杆连接销同时穿过与撑开板的活动端的孔。

4.根据权利要求1所述的一种适应复杂路况的可变体车轮,其特征在于所述可变形履带的内圈上设有36个均有分布的凸齿，用于与履带驱动轮配合。

5.根据权利要求1所述的一种适应复杂路况的可变体车轮,其特征在于所述撑开板有12个，内固定板和外固定板上各6个，每两个撑开板通过连接板销连接到1个连接板上，且能够围绕着连接板销转动。

6.根据权利要求1所述的一种适应复杂路况的可变体车轮，其特征在于所述太阳轮的腹板上设有18个圆孔，用于穿过锁止销。

7.根据权利要求1所述的一种适应复杂路况的可变体车轮，其特征在于所述内行星架和外行星架上均有3个圆孔，圆孔之间夹角为120°，圆孔距离中心轴的距离与太阳轮腹板上圆孔距离中心轴的距离相等。

8.根据权利要求1所述的一种适应复杂路况的可变体车轮，其特征在于所述固定板连接杆穿过内固定板、外固定板、内行星架和外行星架对应的孔，将内固定板和外固定板连接到一起。

Images