[发明专利]一种自动适应路面的变径车轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种变直径车轮，尤其是一种适用于凹凸不平复杂路面环境中自动适应的变径车轮。

背景技术

在井下、行星表面或其他复杂路面环境中，对车体的适应性和灵活性提出了更高的要求。目前国内普遍采用的刚性定半径车轮，在平整的硬质路面可以运行自如，但在凹凸不平的复杂路面，车轮则会受到冲击且平稳性差，尤其在沼泽、沙地等松软地面，又容易产生不同程度的打滑或沉陷，影响车体的运行。为解决这一难题，近几年出现大量充气轮胎和腿式，履带式车轮，但这类新型车轮多数只能在特定的地形条件下运行，应用范围小，仍然不能满足人们的需要。

邓宗全、高海波等研究的探测车弹性可自动伸缩变直径车轮，以及高峰、崔莹等研究的可变直径轮，通过控制轮径的变化，可变直径轮在有轮缘和无轮缘之间变换，有效适应多种特殊地面环境。但是这种变径方法驱动复杂，实现的变径范围小，大径状态下轮缘不平整。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服已有技术中的不足，提供一种结构紧凑、适应性强、灵活性高的自动适应路面的变径车轮。

技术方案：本发明的变直径车轮，包括构成车轮的多个外轮片，多个外轮片之间设有与其个数相同的多个内轮片，多个外轮片与多个内轮片之间铰接有使车轮变径的连杆轮片，多个内轮片的中部均设有一个固定于中心轮毂圆周上的伸缩支撑杆，中心轮毂端面上设有与每个内轮片相连的多个曲柄滑块机构，并设有驱动多个曲柄滑块机构的驱动装置，曲柄滑块机构的连杆一端与内轮片以转动副连接，另一端与曲柄以转动副连接。

所述的多个外轮片和多个内轮片的个数相同，均为3～8个；所述的伸缩支撑杆由I连杆、II连杆、III连杆套合组成。

有益效果：本发明提高了车轮的适应性能，有效解决了现有车轮在井下、行星表面或其他复杂路面环境中存在的问题。该车轮通过控制电机驱动曲柄转动的角度，由曲柄滑块机构并联带动片内轮片沿径向扩张或收缩，从而实现轮径连续可变。在变径过程中体现了普通车轮所不具备的多种优越性能，可实现扩径越障、步履越障、包容越障等，增强了车轮对不同路面的适应性和灵活性。多个曲柄合并为一个构件，结构对称，位于机架中心，多个独立的曲柄滑块单元运动过程中互不干扰，有效节省了空间。具体优点如下：

(1)在机架与内轮片之间安装与内轮片数量相同的曲柄滑块机构，充分利用了车轮内部空间，由滑块带动内轮片径向运动，最终实现变直径车轮的轮径连续可变。

(2)仅由一个电机驱动，驱动与控制简单可靠，且车轮具有1～2.1倍的轮径连续变化。

(3)小径工作状态下成普通的刚性车轮，适用于平稳路面、运输空间小的情况；大径状态下轮缘仍连续且具有较高的轮缘平整度，可抵抗下沉，越过较高的障碍，用于路面复杂场合，有效增强了越障能力。

(4)变径过程中外轮片具有多自由度，使刚性车轮轮缘赋予自由度柔性化，从而使刚性车轮具有一定的自适应地面的特性，采用包容越障、步履越障及扩径越障等方法在路面上行驶，可起到缓冲吸振的作用，多自由度的复杂性给车轮的性能与应用留下广阔的空间。

(5)可应用于滩涂、沼泽、沙地等特殊路面的车辆，以及救灾机器人、行星探测车等。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明的径向结构剖视示意图。

图3是本发明的小径状态下的结构示意图。

图4是本发明的大径状态下的结构示意图。

图中：1-外轮片，2-连杆轮片，3-内轮片，4-I连杆，5-II连杆，6-III连杆，7-伸缩支撑杆，8-连杆，9-曲柄，10-变径轮轴，11-中心轮骰，12-驱动装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：