一种可切换为履带结构的全变形车轮装置转让专利
申请号 : CN202110210007.6
文献号 : CN112793679B
文献日 : 2022-04-26
发明人 : 赵付舟 , 沈逸凡
申请人 : 常熟理工学院
摘要 :
权利要求 :
1.一种可切换为履带结构的全变形车轮装置,其特征在于,包括轮毂结构、履带和伸缩驱动机构,所述履带绕设于所述轮毂结构外,所述轮毂结构包括在轴向依次设置的外轮毂部件、中轮毂部件和内轮毂部件,所述外轮毂部件包括外轮毂、外尖头支架、外圆头支架、外惰轮、外尖头直线电机和外圆头直线电机,所述外尖头支架和外圆头支架分别设有三个并位于所述外轮毂的周向三等分位置,所述外尖头支架通过径向设置的所述外尖头直线电机与所述外轮毂连接,所述外圆头支架通过径向设置的所述外圆头直线电机与所述外轮毂连接,所述外尖头支架上转动连接所述外惰轮,所述中轮毂部件包括中轮毂、中圆头支架、中圆头直线电机和行星轮,所述中圆头支架设有三个并位于所述中轮毂的周向三等分位置,所述中圆头支架通过径向设置的所述中圆头直线电机与所述中轮毂连接,至少一个所述中圆头支架上转动连接所述行星轮,所述内轮毂部件包括内轮毂、内尖头支架、内圆头支架、内惰轮、内尖头直线电机和内圆头直线电机,所述内尖头支架和内圆头支架分别设有三个并位于所述内轮毂的周向三等分位置,所述内尖头支架通过径向设置的所述内尖头直线电机与所述内轮毂连接,所述内圆头支架通过径向设置的所述内圆头直线电机与所述内轮毂连接,所述内尖头支架上转动连接所述内惰轮,所述外惰轮、所述行星轮以及所述内惰轮的轴线与所述外轮毂的轴线平行,所述行星轮与所述履带的内表面啮合,所述外尖头支架和所述内尖头支架的外侧轮廓线为勒洛三角形的一部分,所述外圆头支架、所述中圆头支架和所述内圆头支架的外侧轮廓线为等半径的圆弧,所述外轮毂、所述中轮毂和所述内轮毂同轴固定连接,所述外圆头支架和所述内圆头支架中至少一个的外侧轮廓面上设有与所述履带的内表面啮合的齿槽,所述伸缩驱动机构驱动所述行星轮或者所述内轮毂转动。
2.根据权利要求1所述的可切换为履带结构的全变形车轮装置,其特征在于,所述伸缩驱动机构包括油缸、活塞、驱动轴和从动轴,所述活塞设置于所述油缸内,所述驱动轴头端加工有方轴,所述活塞的尾端设有与所述方轴配合的方轴套,所述方轴插入所述方轴套,所述活塞的头端固定连接所述从动轴,所述从动轴依次设有锥面离合摩擦盘和太阳轮,所述内轮毂的端面设有与所述锥面离合摩擦盘配合的锥面摩擦槽,所述太阳轮用于驱动所述行星轮转动。
3.根据权利要求2所述的可切换为履带结构的全变形车轮装置,其特征在于,包括传动行星轮,所述传动行星轮和所述行星轮同轴固定连接,所述太阳轮用于与所述传动行星轮啮合。
4.根据权利要求1所述的可切换为履带结构的全变形车轮装置,其特征在于,所述外圆头支架、所述中圆头支架和所述内圆头支架的外侧轮廓线轴向投影形成一完整圆形。
5.根据权利要求1所述的可切换为履带结构的全变形车轮装置,其特征在于,所述外尖头直线电机和所述外圆头直线电机处于所述外轮毂的相同的三等分位置。
6.根据权利要求1所述的可切换为履带结构的全变形车轮装置,其特征在于,所述内尖头直线电机和所述内圆头直线电机处于所述内轮毂的相同的三等分位置。
7.根据权利要求1所述的可切换为履带结构的全变形车轮装置,其特征在于,所述外尖头直线电机和所述内尖头直线电机的轮毂结构轴向投影重叠,所述中圆头直线电机的轮毂结构轴向投影位于相邻的所述外尖头直线电机的轮毂结构轴向投影的对称中轴。
8.根据权利要求1所述的可切换为履带结构的全变形车轮装置,其特征在于,所述外惰轮、所述内惰轮都与所述履带的内表面啮合。
9.根据权利要求1所述的可切换为履带结构的全变形车轮装置,其特征在于,所述外惰轮的轮轴位于所述外尖头直线电机的运动轴线上,所述内惰轮的轮轴位于所述内尖头直线电机的运动轴线上。
说明书 :
一种可切换为履带结构的全变形车轮装置
技术领域
背景技术
更大,会具备更小的压强、更大的抓合力等利于越野的特点,使车辆在全地形上保持敏捷
性。履带在对坑洼、障碍物面前具有比常规轮胎的脱困能力更好的特性,但是在条件较好的
铺装路面行驶,则常规车轮能够提供更灵活的转向,并且能满足更高的行驶速度要求。
发明内容
置的外轮毂部件、中轮毂部件和内轮毂部件,所述外轮毂部件包括外轮毂、外尖头支架、外
圆头支架、外惰轮、外尖头直线电机和外圆头直线电机,所述外尖头支架和外圆头支架分别
设有三个并位于所述外轮毂的周向三等分位置,所述外尖头支架通过径向设置的所述外尖
头直线电机与所述外轮毂连接,所述外圆头支架通过径向设置的所述外圆头直线电机与所
述外轮毂连接,所述外尖头支架上转动连接所述外惰轮,所述中轮毂部件包括中轮毂、中圆
头支架、中圆头直线电机和行星轮,所述中圆头支架设有三个并位于所述中轮毂的周向三
等分位置,所述中圆头支架通过径向设置的所述中圆头直线电机与所述中轮毂连接,至少
一个所述中圆头支架上转动连接所述行星轮,所述内轮毂部件包括内轮毂、内尖头支架、内
圆头支架、内惰轮、内尖头直线电机和内圆头直线电机,所述内尖头支架和内圆头支架分别
设有三个并位于所述内轮毂的周向三等分位置,所述内尖头支架通过径向设置的所述内尖
头直线电机与所述内轮毂连接,所述内圆头支架通过径向设置的所述内圆头直线电机与所
述内轮毂连接,所述内尖头支架上转动连接所述内惰轮,所述外惰轮、所述行星轮以及所述
内惰轮的轴线与所述外轮毂的轴线平行,所述行星轮与所述履带的内表面啮合,所述外尖
头支架和所述内尖头支架的外侧轮廓线为勒洛三角形的一部分,所述外圆头支架、所述中
圆头支架和所述内圆头支架的外侧轮廓线为等半径的圆弧,所述外轮毂、所述中轮毂和所
述内轮毂同轴固定连接,所述外圆头支架和所述内圆头支架中至少一个的外侧轮廓面上设
有与所述履带的内表面啮合的齿槽,所述伸缩驱动机构驱动所述行星轮或者所述内轮毂转
动。
所述方轴插入所述方轴套,所述活塞的头端固定连接所述从动轴,所述从动轴依次设有锥
面离合摩擦盘和太阳轮,所述内轮毂的端面设有与所述锥面离合摩擦盘配合的锥面摩擦
槽,所述太阳轮用于驱动所述行星轮转动。
轴向投影的对称中轴。
洛三角形结构时轮毂不转而履带转动,使该车轮装置可以适应湿滑泥泞、积雪等极端路面
的同时兼顾正常路面行驶,适用于特种车辆。
附图说明
具体实施方式
毂部件1、中轮毂部件2和内轮毂部件3。
尖头直线电机105和外圆头直线电机106位于外轮毂101的周向相同的三等分位置并呈径向
伸缩设置,也就是说外尖头直线电机105和外圆头直线电机106在轮毂结构的轴向位置重
叠。外尖头支架102连接在外尖头直线电机105的运动端,外圆头支架103连接在外圆头直线
电机106的运动端。每个外尖头支架102上装有一个外惰轮104,外惰轮104的轴线与外轮毂
101的轴线平行可伴随履带4做自由的轴向转动。
105和外圆头直线电机106根据车轮尺寸,将外尖头支架102和外圆头支架103伸缩到合适位
置来满足车轮各种状态的需求。外尖头支架102的外侧轮廓线为满足车轮尺寸的勒洛三角
形的一部分,在变形到“履带运动结构”时起到支撑履带4形成勒洛三角形,外圆头支架103
的外侧轮廓线应满足1/6个圆形的轮廓曲线,在变形到“车轮转动结构”时起支撑履带4形成
圆形。在三个外圆头支架103上都设有与履带4的内表面啮合的齿槽5,当轮子处于“车轮转
动结构”时,履带4的内表面的齿401与齿槽5相啮合,阻止履带4与轮毂结构发生相对转动。
位置并呈径向伸缩设置,中圆头直线电机204的轮毂结构轴向投影位于相邻的两个外尖头
直线电机105的轮毂结构轴向投影的对称中轴上,也就是说在同一个圆形上中圆头直线电
机204和外尖头直线电机105为一隔一处于六等分位置。中圆头支架202连接于中圆头直线
电机204的运动端,每个中圆头支架202上装有一个行星轮203,行星轮203的轴线与外轮毂
101的轴线平行可伴随履带4做自由的轴向转动。行星轮203与履带4的内表面啮合,行星轮
203的背侧同轴刚性连接有一个传动行星轮205,传动行星轮205用于接受伸缩驱动机构的
驱动而转动,从而使行星轮203转动带动履带4转动。
动结构”时起支撑履带4形成圆形,同时在变形到“履带运动结构”时,对勒洛三角形的两个
顶角之间的履带4起到支撑作用。
内尖头直线电机305和内圆头直线电机306位于内轮毂301的周向相同的三等分位置并呈径
向伸缩设置,也就是说内尖头直线电机305和内圆头直线电机306在轮毂结构的轴向位置重
叠。内尖头支架302连接在内尖头直线电机305的运动端,内圆头支架303连接在内圆头直线
电机306的运动端。每个内尖头支架302上装有一个内惰轮304,内惰轮304的轴线与内轮毂
301的轴线平行可伴随履带4做自由的轴向转动。内尖头直线电机305和外尖头直线电机105
的轮毂结构轴向投影重叠。
305和内圆头直线电机306根据车轮尺寸,将内尖头支架302和内圆头支架303伸缩到合适位
置来满足车轮各种状态的需求。内尖头支架302的内侧轮廓线为满足车轮尺寸的勒洛三角
形的一部分,在变形到“履带运动结构”时起到支撑履带4形成勒洛三角形,内圆头支架303
的内侧轮廓线应满足1/6个圆形的轮廓曲线,在变形到“车轮转动结构”时起支撑履带4形成
圆形。外圆头支架103、中圆头支架202和内圆头支架303的外侧轮廓线轴向投影形成一完整
圆形。在三个内圆头支架303上都设有与履带4的内表面啮合的齿槽5,当轮子处于“车轮转
动结构”时,履带4的内表面的齿与齿槽相啮合,阻止履带4与轮毂结构发生相对转动。请结
合图13所示,履带4在宽度方向设置多排齿401以分别与外惰轮104、行星轮203及内惰轮304
啮合,履带4的外表面为橡胶花纹结构,可增加更大的摩擦力以及提高其韧性。
致的。在“履带运动结构”转变为“车轮转动结构”时,三个外尖头直线电机105与三个内尖头
直线电机305做收缩运动,将三个外尖头支架102、三个内尖头支架302安放到合适位置;三
个外圆头直线电机106、三个中圆头直线电机204和三个内圆头直线电机306做伸展运动,将
三个中圆头支架202安放到合适位置,抵消外尖头支架102和内尖头支架302回缩引起的履
带4的收缩量,并与三个外圆头支架103以及三个内圆头支架303一起支撑履带4呈圆形,使
该状态的轮胎周长与“履带运动结构”的周长保持一致。此状态下,外圆头支架103和内圆头
支架303的齿槽以及行星轮203与履带4的内表面的齿啮合。
尖头直线电机305做伸展运动,将履带4向三个方向外撑构成勒洛三角形。此状态下,外惰轮
104、行星轮203以及内惰轮304与履带4的内表面的齿啮合。
轴承连接,油缸7通过液压泵12及输油管路与油箱13连接,活塞8设置在油缸7内,活塞8前侧
空间充入氮气形成高压氮气弹簧14,活塞8后侧空间连通液压泵12,通过向活塞8后侧空间
泵油或者抽油以驱动活塞8移动。驱动轴9头端加工有方轴15,活塞8的尾端设有与方轴15配
合的方轴套16,方轴15插入方轴套16。活塞8的头端固定连接从动轴10,从动轴10上依次设
有锥面离合摩擦盘17和太阳轮18。从动轴10穿设在转向节11内,从动轴10从内轮毂301穿
出。内轮毂301与从动轴10间具有一层转向节11来增加其垂直载荷能力。内轮毂301的端面
设有与锥面离合摩擦盘17配合的锥面摩擦槽301a,锥面离合摩擦盘17和锥面摩擦槽301a通
过锥面接触摩擦以防止冲击造成的损坏。太阳轮18用于驱动传动行星轮205转动。
泵油动作,将油液从油箱13泵至油缸7,从而带动活塞8克服高压氮气弹簧14的阻力,将锥面
离合摩擦盘17推离锥面摩擦槽301a。同时将太阳轮18与传动行星轮205相啮合,传递力矩给
行星轮203从而带动履带4实现驱动。“车轮转动结构”时,驾驶员将切换按钮19复位,信号由
ECU传递到液压泵12,液压泵12做抽油动作,将油液从油缸7泵至油箱13,从而带动活塞8同
时利用高压氮气弹簧14的压强,将锥面离合摩擦盘17推进离锥面摩擦槽301a内。同时解除
太阳轮18与传动行星轮205的啮合接触,将力矩直接传递给内轮毂301,从而实现驱动。