CN2302154Y - 变辐车轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变辐车轮,由一个圆形轮毂(1)和在其外围圆周方向上相间排布的若干轮辐(2)和楔块(3)组成。所述的轮辐(2)可以沿着车轮的半径方向独立伸缩。当其完全回缩时,所述的楔块(3)恰好能够弥补其间隙,使变辐车轮整体呈圆轮状,而用以实现轮辐伸缩的部件,则被容纳在轮毂(1)的里面。由于本实用新型能够利用轮辐的伸缩极大地补偿地面和障碍的起伏,所以采用了本实用新型的运载工具可以在各种地形下最大限度地保持车体的水平,以前所未有的低能耗和小起伏高速行进。

Description

变辐车轮

本实用新型涉及一种变辐车轮，尤其涉及一种轮辐能够沿着车轮的半径方向独立伸缩的变辐车轮。

通常车辆的车轮都呈圆形并且其半径也都是固定的，这样的车轮在平直道路上有着最佳的行驶效果，但在坑洼不平的路面上却会因为车轮的中心不能够保持在一个相对平滑的曲面上而使车辆颠簸起伏。如果路面或障碍的凸凹程度进一步增大，这样的车轮甚至会使车辆轻易地丧失行进能力。

本实用新型的目的在于克服上述缺点，提供一种既能在平直道路上高速行驶，又能在起伏非常大的路面上平稳前进，还能攀登和跨越复杂障碍的变辐车轮。

根据本实用新型提供的变辐车轮，包括一个圆形轮毂、若干轮辐和若干楔块，所述的轮辐和所述的楔块在所述轮毂的外围圆周方向上相间排布，所述的轮辐可以沿所述的变辐车轮的半径方向独立伸缩，其末端设有端足；所述的楔块具有扇形横断面，其圆弧侧与减震垫连接，其顶部与轮毂的外圆周表面连接，当轮辐完全回缩时，所述的端足的底面与所述的减震垫的外表面将弥合成一个完整的圆周使所述的车轮整体呈圆轮状；所述的轮毂为一个中空的腔体，里面容纳有用以实现轮辐伸缩的部件如电动机、液压泵、控制电路等。

本实用新型的工作原理和优点是：

由于变辐车轮采用了可以在径向上独立伸缩的轮辐，并且在轮辐完全回缩时具有圆形车轮的特征，因此采用了本实用新型的车辆或其它运载工具在平直道路上可以把变辐车轮当作普通车轮一样高速驱动，而在各个车轮途经路面的相对落差非常大的情况下，变辐车轮既可以在轮辐发挥支承作用之前就调节到合适的长度予以补偿，使车轮的中心最大限度地保持在一个相对平滑的曲面上，从而使车辆低能耗、小起伏、高速度地行驶，又可以在轮辐发挥支承作用的过程中改变长度，从而使车辆产生攀登、跳跃、选择落足点等许多超常功能，这是采用传统的固定直径的车轮所无法实现的。

和现有技术相比，本实用新型与通常的车轮具有以下差别：

1.通常的车轮呈圆形，直径也是固定的，而变辐车轮没有确定形状的轮辋。

2.通常的车轮在运行时，其基本构件相对静止，而变辐车轮的轮辐可以独立伸缩。

作为一种变辐车轮，本实用新型与腿足行走机构的差别在于：车轮的轮辐呈平面辐射状分布在同一个圆周上，相互间的夹角一般不变，它们可以围绕一个共同的轴心以相同的角位移不断旋转、滚动前进，某个轮辐转动一定角度后，能够完全替代另一个轮辐复现在相同的空间位置上。而在腿足行走机构中，各个腿足一般是在不同的平面上往复摆动，通过改变相互间的夹角交替前进，因此不会有相同的角速度和角加速度，而且腿的近轴端在轴向上彼此错开，一条腿无论怎样动作也不能完全在另一条腿的空间位置上复现出来。

本实用新型的最佳使用方式是作为一个智能化测控系统的移动操作机装配到专门设计或经过改造后的车辆上构成一个机器人车。

下面将结合附图对本实用新型的一个实施例进行详细地插述，其中：

图1是本实用新型的局部剖视图，由于它是对称结构，所以图中仅仅表示了该结构的一半；

图2是图1的A-A视图；

图3是本实用新型的轮毂和一个楔块的立体剖视图；

图4是本实用新型的端足的分解示意图；

图5是本实用新型的轮辐所采用的剪叉式伸缩单元的立体示意图；

图6是本实用新型的轮辐的两个伸缩段之间的铰接部分的立体示意图；

如图1所示，本实用新型的变辐车轮包括一个圆形轮毂(1)、若干轮辐(2)和若干楔块(3)，所述的轮辐(2)和所述的楔块(3)在所述的轮毂(1)的外围圆周方向上相间排布；所述的轮毂为中空腔体，里面容纳着用以实现轮辐伸缩的部件，如电机12、液压泵13等，所述的轮辐为剪叉式伸缩机构，可以沿所述车轮的半径方向独立伸缩；所述的楔块具有扇形横断面，在轮辐完全回缩时刚好能够弥补其间隙，使变辐车轮的整体呈现一个圆轮状。

为了在车轮的滚动过程中更好地调节轮辐的跨度，本实施例中将可伸缩的轮辐(2)分为两个伸缩段，其中第一伸缩段(6)的伸缩由液压缸(4)来控制，第二伸缩段(9)的伸缩由液压缸20来控制，两个伸缩段之间相互铰接，相对弯折的角度由液压缸7来控制，在第二伸缩段9的末端还连接有端足11。

参见图2可以看出，伸缩液压缸(4)的缸筒置于轮毂(1)内，和轮辐一样呈辐射状圆周排布，并与轮毂固连，伸缩液压缸(4)的活塞杆与第一伸缩段6的第一个剪叉单元在中部铰接，而该剪叉单元的进入轮毂的一端则分别铰接有两个滑块，所述的滑块可以在轮毂浅表层的滑轨中滑动。

图3所示的是变辐车轮的轮毂(1)和一个楔块(3)，其中轮毂被局部剖开。从图中可以清楚地看出，在轮毂中、沿轴向依次设有电机12、液压泵13、圆盘(14)和摆动马达15。其中圆盘(14)是一个双层同心圆盘，外层的定盘25相对于轮毂固定，内层的转盘26可以相对于定盘25旋转，在定盘25上还设有许多孔27，另外还有许多拉线21，一般来说，孔27和拉线21的数目与轮辐2的数目是一致的。

这些部件的连接方式是这样的：电机12的输出轴与液压泵13连接，摆动马达15的输出轴与转盘26连接，拉线21的外套与定盘25连接，拉线21的内筋穿过定盘上的孔27与转盘26在切点处连接，这样，当摆动马达15带动转盘26旋转一定角度后拉线的内筋会缠绕在转盘上而相对于定盘上的外套拉伸一定的长度，从而使拉线的另一端拉紧。

从图3中还可以看出，所述的楔块(3)在其圆弧侧的外表面上设有一层减震垫5，这种减震垫可以由橡胶或其它有弹性的材料制成，当轮辐完全回缩时，端足11的减震层30的底面应该与楔块(3)的减振垫5的底面共圆周。楔块(3)的顶部与轮毂(1)的外圆周表面连接，相互间还通过连杆连接。楔块的作用一方面是弥补轮辐的间隙，另一方面则是加强轮辐和提供导向凹槽28。

当然，在轮毂(1)中还设有为实现本实用新型目的而必不可少的装置；例如液压阀、液压管路、蓄能器、控制电路等等，但是，这些装置对于本领域普通技术人员来说是公知的常识，并且其布置和结构也仅仅是普通的结构设计问题。因此在此不再赘述。另外，为了加强轮毂的强度，与其中还设有一些加强件，在图中未予表示。

图4以立体图的形式示意地表示了本实施例中所采用的端足11的结构。端足11包括球头22和壳体23，球头22所在的连接杆与轮辐(2)的第二伸缩段9的下端铰接，并通过两根拉伸弹簧限位。在与所述连接杆相对的另一侧于球头和壳体之间还设有五个相互相间90°分布的螺旋截锥弹簧29，其锥顶固定在球头上，其锥底则分别固定于壳体23的四壁和底板31上。利用这种结构，使得壳体23相对于球头22既可以向任何方向拉伸或压缩一定的长度，又可以围绕连接杆所在的轴线在很大的立体角内旋转一定的角度，并且在外力撤消后均可自动回复。这样，无论路面相对于本实用新型的轮辐有怎样的倾斜，端足的底面均可与之保持较完整的接触。

从图4中还可以看出，在端足11的四个交角上分别设有垂直于端足底板，可以从底板和减震层向外伸出的防滑钉24。防滑钉24的头部33与上述拉线21的内筋连接，并且在防滑钉头33和端足底板31之间还设有用于使防滑钉复位的拉伸弹簧32，如上所述，拉线21的另一端连接在轮毂中的圆盘14上，这样，即可通过拉线21来控制防滑钉24的伸出和缩回。

另外，在端足的壳体23上还覆盖有柔性密封罩，它的作用是防止水和尘砂进入壳体。

图5表示的是本实施例中的轮辐所采用的剪叉结构的一个伸缩单元16，如图所示，它包括两根有弹性的支承杆34和一个有弹性的中间板35，二者在中间部位互相铰接。该铰接销的两端分别向支承杆34的外侧凸出，该凸出部分将在楔块侧面的凹槽28中滑动。凹槽28在图3中被清楚地表示出来。在支承杆34和中间板35的两端还设有铰接孔，相邻的伸缩单元通过在铰接孔中插入公共铰接销相互连接，形成剪叉或伸缩段6和9。

从图5中还可以看出，在中间板35上设有环36和孔37。这些环和孔是用于为拉线21和柔性液压管道导向的，所述的拉线21从轮毂中的圆盘14上引出以后，便通过各个中间板35上的环36和孔37反复弯折直至进入端足11的内部，而所述的液压软管也可以通过同样的途径延伸至轮辐第二段9的液压缸20和两段轮辐铰接部分8的液压缸7。

图6表示了轮辐的第一和第二伸缩段6、9之间的铰接部分8。该铰接部分8包括一个矩形顶板17和一个矩形底板19。如图所示，顶板17和底板19相对面的一侧由轴向铰链18相互铰接，使得底板19可以相对于顶板17围绕该铰链在车轮的切向上弯折。顶板17的另一侧的中部铰接有一根支杆38，支杆38的另一端可以在设置于底板19的相应侧上的滑槽39中滑动，并且在支杆的滑动端上还连接有用于驱动支杆38在所述滑槽39中滑动的液压缸7。所述液压缸7与所述滑槽39同轴设置于底板19的一侧，其活塞杆的伸缩程度决定了轮辐第二段9相对于第一段6的弯折角度。

从图6和图2中还可以看到，轮辐的两个伸缩段与相应的两个矩形板之间是通过靠近矩形板一侧的更小的剪叉结构在矩形板的中部铰接的，这个小的剪叉结构的长度为大的剪叉式伸缩单元16的四分之一，而大的伸缩单元16与矩形板相接触的一端则是活动的，这一端的两个铰接销均可在矩形板上滑动，能够防止矩形板围绕前述的中部铰链左右摆动。

Claims (10)

1.一种变辐车轮，包括一个圆形轮毂(1)、若干轮辐(2)和若干楔块(3)，其特征在于，

所述的轮辐(2)和楔块(3)在所述的轮毂(1)的外围圆周方向上相间排布；所述的轮辐(2)可以沿着所述车轮的半径方向独立伸缩；所述的楔块(3)具有扇形横断面，其圆弧侧与减震垫(5)相连，其顶部与轮毂(1)的外圆周表面相连，当轮辐(2)完全回缩时，所述楔块(3)恰好能够弥补其间隙，使所述车轮整体呈圆轮状；所述的轮毂(1)为一个中空腔体，里面容纳着用以实现轮辐动作的部件如电机(12)、液压泵(13)、圆盘(14)、摆动马达(15)和控制电路等。

2.如权利要求1所述的变辐车轮，其特征在于，所述的轮辐(2)由两个伸缩段(6)和(9)组成，末端设有端足(11)；所述第一伸缩段(6)通过铰接部分(8)与第二伸缩段(9)铰接，使得第二伸缩段(9)可以相对于第一伸缩段(6)在车轮的切向上弯折；所述的端足(11)经万向节(10)与第二伸缩段(9)铰接。

3.如权利要求2所述的变辐车轮，其特征在于，所述的铰接部分(8)包括矩形顶板(17)和矩形底板(19)，顶板(17)和底板(19)相对面的一侧由轴向铰链(18)可相互摆动地相互铰接，顶板(17)的另一侧的中部铰接有一根支杆(38)，支杆(38)的另一端可以在设置于底板(19)的相同侧上的滑槽(39)中滑动，并且在支杆的滑动端上还连接有用于驱动支杆(38)在所述滑槽(39)中滑动的液压缸(7)。

4.如权利要求1或2所述的变辐车轮，其特征在于，所述轮辐的伸缩机构由相互铰接的若干剪叉式伸缩单元(16)组成，所述的伸缩单元(16)包括至少两根在其中部相互铰接的支承杆(34)，所述支承杆(34)的两端设有用于与相邻伸缩单元铰接的铰接孔。

5.如权利要求4所述的变辐车轮，其特征在于，所述的剪叉式伸缩单元(16)包括两根支承杆(34)和一个中间板(35)，所述的支承杆(34)和中间板(35)在各自的中间部位相互铰接，在各支承杆和中间板的两端分别设有用于与相邻伸缩单元铰接的铰接孔，在所述中间板(35)上还设有至少一个自其表面弯起的环(36)和一个沿其厚度方向延伸的孔(37)，它们用于引导贯穿整个轮辐(2)的拉线(21)或液压软管。

6.如权利要求1或2所述的变辐车轮，其特征在于，所述的可伸缩轮辐(2)为8个或更多。

7.如权利要求2所述的变辐车轮，其特征在于，所述的端足(11)包括壳体(23)，在壳体(23)的底板(31)上设有减震层(30)，万向节(10)设置于所述的壳体(23)中。

8.如权利要求7所述的变辐车轮，其特征在于，所述万向节(10)包括一个球头(22)，在球头和壳体之间设有五个相互相间90°分布的螺旋截锥弹簧(29)，弹簧(29)的顶端固定在球头(22)上，底端固定在壳体(23)的四壁和底板上。

9.如权利要求2、7或8所述的变辐车轮，其特征在于，所述端足(11)的四角处设有垂直于端足底板(31)，可从所述底板(31)和所述减震层(30)向外伸出的防滑钉(24)。

10.如权利要求9所述的变辐车轮，其特征在于，所述防滑钉(24)的头部(33)和壳体(23)的底板(31)之间设有用于使所述防滑钉(24)复位的弹簧(32)，在防滑钉的头部(33)上还固连有拉线(21)的内筋，所述拉线(21)穿过所述中间板(35)上的环(36)和孔(37)沿着整个轮辐(2)延伸，其另一端固连于所述轮毂(1)中的定盘(25)和转盘(26)上，所述的转盘(26)在摆动马达(15)的带动下可使固连其上的拉线内筋相对于定盘上的拉线外套滑出一定的长度，在复位弹簧(32)的配合下控制防滑钉(24)的伸出和缩回。

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