專利名稱：一種變形輪裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種車輛行走裝置，具體涉及一種輕型車輛的可適應(yīng)不同路面的 可變形的車輪。
背景技術(shù)：
目前人們研究最多、應(yīng)用也最為廣泛的行走機(jī)構(gòu)有輪式、履帶式、腿足式行走機(jī) 構(gòu)。輪式行走機(jī)構(gòu)具有行走速度快、轉(zhuǎn)向靈活等優(yōu)點(diǎn)，被大多數(shù)車輛所采用，現(xiàn)代汽車 幾乎都采用輪式結(jié)構(gòu)，車輪采用充氣輪胎與地面接觸，充氣輪胎和懸架共同緩和汽車行駛 時(shí)所受到的沖擊，并保證車輪和路面間有良好的附著性、摩擦性，但由于車輪和地面的接觸 面積較小，汽車在松軟路面上行駛時(shí)，容易發(fā)生打滑和沉陷，適應(yīng)性和通過性大為降低，即 便有些汽車安裝了輪胎氣壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)氣壓來改變車輪與地面的接觸面積，其改 變量也相當(dāng)有限，且系統(tǒng)復(fù)雜，成本較高。與輪式行走機(jī)構(gòu)相比，履帶式行走機(jī)構(gòu)具有接地比壓小，越野機(jī)動性好等優(yōu)點(diǎn)，但 其機(jī)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量大，高速運(yùn)動過程特別是轉(zhuǎn)彎時(shí)能耗較高，加之履帶對路面有一定的破壞 作用，只在某些特殊用途車輛上使用。腿足式行走機(jī)構(gòu)雖然適合任何實(shí)際存在的地形，但其運(yùn)動速度較低，結(jié)構(gòu)和控制 系統(tǒng)復(fù)雜。目前，用于松軟路面的車輛多采用低壓真空定型車輪，采用低限位車輪的實(shí)質(zhì)是 增大車輪接地面積，但改變量不大，另外，現(xiàn)有技術(shù)中有些車輛結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)車輪外形的改 變，來達(dá)到改變接地面積的目的。例如CN1958375A公開了一種履帶式多路況自動變形輪， 這種機(jī)構(gòu)利用液壓缸驅(qū)動凸輪軸套，雖然可使變形輪外輪廓發(fā)生變化，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成 本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)中變形車輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、維修困難、應(yīng)用范圍小的問題，本 實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)方便、適用于硬路和松軟路面的可變形車輪，具體方案如 下一種變形輪裝置，包括變形輪圈、驅(qū)動軸，其特征在于，變形輪圈內(nèi)表面有內(nèi)齒圈，內(nèi)齒 圈上嚙合有驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪，驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪對稱布置在變形輪圈圓心垂直線兩邊，在變 形輪圈外表面驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪的相對處分別安裝有限位輪A、限位輪B，所述限位輪A和驅(qū) 動輪中心共線，限位輪B和導(dǎo)向輪中心共線。本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方式所述驅(qū)動輪與車輛的驅(qū)動軸連接，所述限位輪AJg 位輪B和導(dǎo)向輪通過支撐軸與車體連接。本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方式所述限位輪A、限位輪B中間有滾動軸，滾動軸的兩 端有擋片。本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方式驅(qū)動輪與導(dǎo)向輪之間的位置相對變形輪圈軸心的角
3度從驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪相互接觸至180°。本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方式所述角度優(yōu)選為120°。本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方式所述內(nèi)齒圈一側(cè)有調(diào)節(jié)圈，調(diào)節(jié)圈中安裝有調(diào)節(jié)裝 置，調(diào)節(jié)裝置包括中心軸、中心軸圓周上安裝的支桿，支桿包括依次連接的固定端、接觸端 和調(diào)節(jié)缸，接觸端與調(diào)節(jié)圈接觸，固定端固定在中心軸上。本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方式所述接觸端頂部安裝有墊片，墊片固定在調(diào)節(jié)圈內(nèi)， 所述中心軸隨變形輪圈一同運(yùn)動。本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方式所述接觸端與墊片之間為鉸接，所述墊片為弧形。本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方式所述接觸端為光滑面，接觸端與調(diào)節(jié)圈滑動接觸，所 述中心軸固定在車體上并不隨變形輪圈一同轉(zhuǎn)動。本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方式所述調(diào)節(jié)缸為液壓缸、氣缸或液氣混合缸。本實(shí)用新型適用于一種低負(fù)荷的輕型車輛，負(fù)重一般在幾公斤至幾千公斤，車輪 的厚度可以視負(fù)載的情況，增加或減小，以保證車輪變形在一個(gè)可控范圍之內(nèi)，當(dāng)車輛受載 時(shí)，變形輪發(fā)生變形，由圓形變?yōu)榻茩E圓形，從而改變接地面積，減小單位壓力，提高車輛 的通過能力，且受載越大，變形越大，接地面積越大，單位壓力增加量不大或基本不變。本 方案充分結(jié)合輪式和履帶式行走機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，既有一定得行駛速度又有良好的通過能力， 不僅可以一定的速度順利通過松軟路面如海灘、沙漠、雪地、草原等，也可在硬路面上以較 高的速度行駛。另外，變形輪有較好的彈性，相當(dāng)于懸架中的彈性元件，驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪和限 位輪相當(dāng)于懸架中的導(dǎo)向元件，故系統(tǒng)本身具有懸架的作用，車輛無需另加懸架。在硬路面 上時(shí)，利用調(diào)節(jié)裝置使車輪保持近似圓型，以提高行駛速度，在松軟路面上時(shí)，使其保持近 似橢圓，以增大接地面積，增加了行駛的安全性。本方案的限位輪A、限位輪B將車輪卡住， 保證驅(qū)動輪的正常驅(qū)動，采用齒輪嚙合的行走方式，保證了在任何情況下，動力傳輸?shù)耐暾?性。

圖1本實(shí)用新型變形輪結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本實(shí)用新型圖1變形輪的A-A剖視圖圖3本實(shí)用新型變形輪變形狀態(tài)示意圖圖4本實(shí)用新型調(diào)節(jié)裝置示意圖
具體實(shí)施方式
如圖1、2、3所示，本方案的變形輪由變形輪圈1、驅(qū)動輪2、限位輪A3、導(dǎo)向輪4、限 位輪B5和調(diào)節(jié)裝置組成，變形輪圈1外表面與普通車輪一樣，都有摩擦紋，但本變形輪圈內(nèi) 部并不充氣，而是采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，在變形輪圈1的內(nèi)表面有內(nèi)齒圈7，利用安裝在車體上的 驅(qū)動輪2與導(dǎo)向輪4，以嚙合的方式，從變形輪圈1內(nèi)部驅(qū)動變形輪圈前進(jìn)，驅(qū)動輪2與車 輛的驅(qū)動軸6連接，為保證對變形輪圈的控制，在驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪處安裝相應(yīng)的限位輪A3、 限位輪B5，限位輪A和限位輪B的中間為滾動軸8，在滾動軸8的兩端安裝有擋片9，安裝 時(shí)將限位輪A、限位輪B卡在變形輪圈外表面上，限位輪A、限位輪B滾動軸8兩端的擋片9 卡在變形輪圈1的兩側(cè)，從而保證變形輪圈在行駛過程中不會受力脫離及動力傳輸?shù)耐暾裕鴮?dǎo)向輪4和限位輪B5的工作方式與驅(qū)動輪2和限位輪A3工作方式相同，只是導(dǎo)向輪 4的運(yùn)動由驅(qū)動輪2帶動，驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪的寬度一般與變形輪圈內(nèi)部的內(nèi)齒圈7寬度相 同，也可以大于或小于內(nèi)齒圈的寬度，以適應(yīng)不同的車輛需求，而限位輪A、限位輪B的寬度 則需大于車輛的寬度，好方便卡在變形輪圈外表面。驅(qū)動輪2和導(dǎo)向輪4對稱的分布在變形輪圈1圓心垂線兩邊，驅(qū)動輪與導(dǎo)向輪之 間的角度可在一定范圍內(nèi)變化，驅(qū)動輪與導(dǎo)向輪之間的角度不同，相同負(fù)載下變形輪圈變 形后的形狀也不同，角度的最大值為180°，最小值應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸而定，驅(qū)動輪與 導(dǎo)向輪剛好接觸時(shí)角度最小。如圖4所示，本方案的變形輪還包括調(diào)節(jié)裝置，可以更好的適應(yīng)路面情況，帶調(diào)節(jié) 裝置的變形輪圈內(nèi)齒圈7的一側(cè)有調(diào)節(jié)圈，調(diào)節(jié)裝置包括中心軸14、固定在中心軸上的支 桿，支桿包括依次連接的固定端12、調(diào)節(jié)缸10和接觸端11，固定端12固定在中心軸14上， 接觸端11與變形輪圈1的調(diào)節(jié)圈接觸，支桿均勻固定在中心軸14的圓周上，支桿的數(shù)目視 負(fù)載的情況而定，負(fù)載大時(shí)可以多安裝支桿，接觸端11與調(diào)節(jié)圈之間可以采用不同方式連 接，本方案公開以下兩種方式(1)接觸端與調(diào)節(jié)圈固定此時(shí)接觸端11的端點(diǎn)安裝一個(gè)弧形的墊片13，其中固 定端與中心軸、接觸端與墊片之間固定方式為鉸接方式，中心軸隨著支桿與變形輪圈同步 運(yùn)動。(2)接觸端不與調(diào)節(jié)圈固定此時(shí)接觸端11表面為圓滑面，接觸端與調(diào)節(jié)圈為滑 動接觸，此時(shí)固定端與中心軸為固定連接，中心軸固定在車體上并不轉(zhuǎn)動，而是變形輪圈相 對轉(zhuǎn)動。以上兩各方式中，支桿的固定端12、接觸端11長度相同，調(diào)節(jié)缸10位于支桿的中 間位置，調(diào)節(jié)缸的伸長縮短會使支桿的長度發(fā)生變化，在調(diào)節(jié)缸伸長到預(yù)定值時(shí)，所有支桿 的長度相同，此時(shí)變形輪圈會保持一個(gè)近似的圓形，這種情形適合車輛在硬路面上行駛時(shí)。調(diào)節(jié)缸的運(yùn)動是通過車輛采用的不同動力方式工作的，如氣動方式、液動方式或 液氣混合方式，支桿的固定端與調(diào)節(jié)缸之間的支桿內(nèi)部有供氣體或液體流動的通道，通道 一端的開口與中心軸上的氣液出口接通，由車上供應(yīng)的氣體/液體經(jīng)中心軸、支桿通道送 到調(diào)節(jié)缸內(nèi)部，對調(diào)節(jié)缸的伸縮做出相應(yīng)的控制，最終體現(xiàn)在變形輪圈的變形程度上。此調(diào) 節(jié)方式可以視路面的情況而定，在硬路面上時(shí)，利用氣體/液體使調(diào)節(jié)缸伸長，并使各支桿 的長度保持一致，變形輪圈在支桿的支撐下保持為近似的圓型，可大大加快車輛的進(jìn)行速 度。在松軟路面上時(shí)，使調(diào)節(jié)缸處于自由活動狀態(tài)，變形輪圈在負(fù)載的作用發(fā)生變形，調(diào)節(jié) 缸會隨著變形輪圈的變形而相應(yīng)伸縮，具體為支桿轉(zhuǎn)到變形輪圈的受力位置時(shí)，變形輪圈 會給固定端一個(gè)推力，進(jìn)而固定端推動調(diào)節(jié)缸收縮，保證了變形輪圈在變形的情況下，調(diào)節(jié) 機(jī)構(gòu)不會影響變形輪圈的正常變形。此時(shí)變形輪圈在負(fù)載的作用下變?yōu)榻茩E圓形，增大 了與地面的接觸面積，從而車輛不會陷入路面而快速通過。驅(qū)動輪由車上的驅(qū)動軸6驅(qū)動，驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動帶動嚙合的內(nèi)齒圈，從而帶動變形 輪圈前進(jìn)，導(dǎo)向輪、限位輪A、限位輪B通過支撐軸與車體連接，限位輪A和驅(qū)動輪、限位輪B 和導(dǎo)向輪的中心共線且兩線對稱布置在變形輪圈的圓心垂直線兩邊。限位輪A、限位輪B以 及導(dǎo)向輪都采取可調(diào)式，可以采取如下兩種方式(1)、調(diào)節(jié)支撐軸使限位輪A3、限位輪B5 相對變形輪圈1圓心產(chǎn)生徑向運(yùn)動，離開變形輪圈，驅(qū)動輪2和導(dǎo)向輪4不發(fā)生移動，此時(shí)可以實(shí)現(xiàn)更換變形輪圈的目的。(2)、調(diào)整驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪之間的角度調(diào)節(jié)支撐軸使限位輪A3、限位輪B5相對變 形輪圈1圓心產(chǎn)生徑向運(yùn)動，離開變形輪圈，此時(shí)驅(qū)動輪2不發(fā)生移動，同時(shí)支撐軸使導(dǎo)向 輪4以變形輪圈的圓心做圓周運(yùn)動，使導(dǎo)向輪與驅(qū)動輪之間的夾角發(fā)生改變，此時(shí)限位輪 A、限位輪B還保持與驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪的中心共線。本方案的變形輪圈采用彈性材料制成，如橡膠、金屬彈性復(fù)合材料等，在車輛整體 重量較輕的情況下，一般采用橡膠材料來制做變形輪圈，當(dāng)車輛整體重量較大的情況下，一 般采用金屬彈性復(fù)合材料。在變形輪圈選材時(shí)，按使用的車輛及實(shí)際情況，還需要考慮橡 膠、金屬彈性材料的彈性強(qiáng)度、厚度、材料的組成等因素。
權(quán)利要求一種變形輪裝置，包括變形輪圈(1)、驅(qū)動軸(6)，其特征在于，變形輪圈內(nèi)表面有內(nèi)齒圈(7)，內(nèi)齒圈上嚙合有驅(qū)動輪(2)和導(dǎo)向輪(4)，驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪對稱布置在變形輪圈(1)圓心垂直線兩邊，在變形輪圈外表面驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪的相對處分別安裝有限位輪A(3)、限位輪B(5)，所述限位輪A(3)和驅(qū)動輪(2)中心共線，限位輪B(5)和導(dǎo)向輪(4)中心共線。
2.如權(quán)利要求1所述的一種變形輪裝置，其特征在于，所述驅(qū)動輪(2)與車輛的驅(qū)動軸 (6)連接，所述限位輪A、限位輪B和導(dǎo)向輪通過支撐軸與車體連接。
3.如權(quán)利要求2所述的一種變形輪裝置，其特征在于，所述限位輪A(3)、限位輪B (5) 中間有活動軸(8)，活動軸的兩端有擋片(9)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種變形輪裝置，其特征在于，驅(qū)動輪(2)與導(dǎo)向輪(4)之間的 位置相對變形輪圈軸心的角度從驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪相互接觸至180°。
5.如權(quán)利要求4所述的一種變形輪裝置，其特征在于，所述角度優(yōu)選為120°。
6.如權(quán)利要求5所述的一種變形輪裝置，其特征在于，所述內(nèi)齒圈(7)—側(cè)有調(diào)節(jié)圈， 調(diào)節(jié)圈中安裝有調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)裝置包括中心軸(14)、中心軸圓周上安裝的支桿，支桿包括 依次連接的固定端(12)、接觸端(11)和調(diào)節(jié)缸(10)，接觸端(11)與調(diào)節(jié)圈接觸，固定端 (12)固定在中心軸(14)上。
7.如權(quán)利要求6所述的一種變形輪裝置，其特征在于，所述接觸端(11)頂部安裝有墊 片(13)，墊片固定在調(diào)節(jié)圈內(nèi)，所述中心軸(14)隨變形輪圈一同運(yùn)動。
8.如權(quán)利要求7所述的一種變形輪裝置，其特征在于，所述接觸端(11)與墊片(13)之 間為鉸接，所述墊片(13)為弧形。
9.如權(quán)利要求6所述的一種變形輪裝置，其特征在于，所述接觸端(11)為光滑面，接觸 端與調(diào)節(jié)圈滑動接觸，所述中心軸(14)固定在車體上并不隨變形輪圈一同轉(zhuǎn)動。
10.如權(quán)利要求8或9所述的一種變形輪裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)缸(10)為液壓 缸、氣缸或液氣混合缸。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種變形輪裝置，具體涉及一種輕型車輛的可適應(yīng)不同路面的可變形的車輪。包括變形輪圈、驅(qū)動軸，變形輪圈內(nèi)表面有內(nèi)齒圈，內(nèi)齒圈上嚙合有驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪，驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪對稱布置在變形輪圈圓心垂直線兩邊，在變形輪圈外表面驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪的相對處分別安裝有限位輪A、限位輪B，限位輪A和驅(qū)動輪中心共線，限位輪B和導(dǎo)向輪中心共線。本實(shí)用新型當(dāng)車輛受載時(shí)，變形輪發(fā)生變形，由圓形變?yōu)榻茩E圓形，從而改變接地面積，減小單位壓力，提高車輛的通過能力，且受載越大，變形越大，接地面積越大。在硬路面上時(shí)，還可利用調(diào)節(jié)裝置使車輪保持近似圓型，以提高行駛速度。
文檔編號B60B19/00GK201619394SQ20092029358
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者王東亮, 馬國新 申請人:中國北方車輛研究所