[发明专利]一种可变直径及可变轮面形态的车轮

说明书

本发明公开了一种可变直径及可变轮面形态的车轮，包括轮毂部件、车轮支撑部件和柔性轮面。轮毂部件包括外侧轮毂和内侧轮毂，外侧轮毂和内侧轮毂通过伸缩轴连接。车轮支撑部件包括可折叠轮辐，多组可折叠轮辐沿内、外侧轮毂的圆周方向均匀布置。柔性轮面包括位于中间区域的外凸四边形柔性面以及位于外凸四边形柔性面四周的内凹三角形柔性面。本发明通过伸缩轴运动可实现车轮在最大直径和最小直径两种工作状态之间的切换，能够显著提升其越过地面障碍的能力或使其可以顺利通过低矮障碍空间，整体上提高了越障的灵活性。本发明结构简单，能够灵活调节车轮直径，稳定性更高，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及机械工程技术领域，具体为一种可变直径及可变轮面形态的车轮。

背景技术

在军事、灾害救援、卫生防疫等领域中，往往需要特种小型无人车或机器人代替人类完成许多任务，例如危险环境下的侦测工作，或在难以进入的环境中运送物品等，这对特种小型无人车或机器人的复杂地形通过能力提出了很高的要求。但是，传统轮毂结构在越障方面具有一定的局限性，比如大直径轮胎虽然能够较好的越过地面障碍，但会导致无人车无法穿过低矮的空间，甚至一些车轮为了满足越障要求而被设计的十分复杂。折纸中的科学问题在现实生活中具有广泛的应用价值，折纸结构不需要支撑却很稳定，并具备空间利用率高、轻量化等优点。因此，有必要研究一种基于折纸结构的可变径车轮来解决这些问题。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN105711329A，公布日2016.06.29，公开了一种基于凸轮副的可变径车轮，包括轮毂、凸轮、外轮缘和与外轮缘对应的凸轮副。当可变形车轮的外轮缘张开达到最外点时，连杆与凸轮正好运行到死角位置，使得车辆能承受的负载大大提高。通过外轮缘的展开和收入，提高车辆在不同环境中的通过性：在翻越障碍时，可提高环境适应性；在沙地时，可恢复原状以不至于陷入沙土中；在平地时，可保持初始形状以保证平稳而高速的行驶。但该专利机械结构复杂，其三个连杆作为变形后的主要受力杆，其强度要求较高，另外该装置的变形只改变车轮的径向尺寸，导致其变形程度不大，越障能力有限。同时，该车轮结构的三个外轮缘张开一定角度的工作状态时，其轮缘外侧呈开放状态，三个外轮缘之间的间隙对车轮行走也容易造成颠簸，同时也不可避免的造成地面石块等杂质进入车轮内部，三个外轮缘之间的间隙容易与地面凸起造成卡顿影响正常行进功能。

发明内容

为克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可变直径及可变轮面形态的车轮。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可变直径及可变轮面形态的车轮，包括轮毂部件、车轮支撑部件和柔性轮面，其中，

所述轮毂部件包括外侧轮毂和内侧轮毂，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂相对的一侧通过伸缩轴连接，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂在所述伸缩轴的带动下相互靠近或相互远离移动；

所述车轮支撑部件包括可折叠轮辐，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂的圆周方向上均匀的设有多组所述可折叠轮辐，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂通过所述可折叠轮辐连接；

所述可折叠轮辐包括两个L型辐板和两个连接辐板，两个所述连接辐板的一端通过铰接轴铰接连接，所述L型辐板的一端与对应的所述连接辐板远离所述铰接轴的一端铰接连接，所述L型辐板的另一端分别与对应的所述外侧轮毂或所述内侧轮毂铰接连接；

所述柔性轮面设置在相邻的两个所述可折叠轮辐之间，所述柔性轮面包括位于中间区域的外凸四边形柔性面，以及位于所述外凸四边形柔性面四周的内凹三角形柔性面，其中，

所述外凸四边形柔性面沿其对角线向靠近伸缩轴的方向对折，所述外凸四边形柔性面的四个侧边分别折叠连接有所述内凹三角形柔性面，且四个所述内凹三角形柔性面分别向所述外凸四边形柔性面对折，所述内凹三角形柔性面与所述外凸四边形柔性面的相邻的一个侧边分别与所述可折叠轮辐固定连接。