一种轮履复合式变形车轮

1.本发明涉及车辆行走技术领域，具体涉及一种轮履复合式变形车轮。


背景技术：

2.履带轮是一种轮履一体式行驶机构，通过行驶机构形状的变化，实现轮式与履带式的转换，其主要用于改善行驶机构与地面的接地情况，即在平坦硬质路面上以轮式状态行驶来提高行驶速度，在崎岖软质路面上以履带式状态行驶来提高通过性。目前，较为成熟的行走机构有轮式和履带式两种，其中，轮式行走机构具有速度快、效率高的优点，但是运行区域受限较大，而履带式行走机构，适应力强，通过性好，但结构复杂，机构相对笨重，运行效率低。
3.现有的轮履一体式车轮，主要通过安装在轮毂上的变形机构对链轮进行支撑，使其转变成近三角形形状，如cn109878582a中公开的一种可转换轮式状态与履带式状态的磁驱动履带轮，此种方式变形机构需要随轮毂同步转动，并需要承担行驶过程中的压力，对变形机构的结构强度等需求较高；同时，此种变形方式，对车轮与地面的接触面积增加有限，无法实现完全从车轮到履带式车轮之间的切换，也导致车辆的使用环境受限，在一些较易沉陷的场合无法使用的问题。


技术实现要素：

4.技术目的：针对现有轮履一体车轮变形机构需要承担车辆运行压力，并且变形增大接触面积受限，无法适用于易沉陷场合的不足，本发明公开了一种变形机构受力小，履带变形后与地面接触面积大，能够在易下降沉陷的场合对车辆提供有效支撑并维持行走的轮履复合式变形车轮。
5.技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：一种轮履复合式变形车轮，包括可伸缩履带总成，用于驱动可伸缩履带总成变形进行轮式与履带式车轮结构切换的变形总成，以及用于为可伸缩履带总成的行驶以及变形总成的驱动提供动力的驱动总成；所述可变形履带总成采用双层结构，包括内层履带板和外层履带板，内层履带板和外层履带板之间间隔设置，外层履带板与内层履带板之间通过滑块滑动连接，内层履带板上设有用于滑块滑动的截面为的滑槽，处于同一滑槽内的两个滑块之间通过回位弹簧连接，回位弹簧通过滑块对与滑块相连接的外层履带板施加拉力。
6.优选地，本发明的驱动总成包括中心轮毂和传动轴，中心轮毂和传动轴之间相对固定，中心轮毂的外周与可伸缩履带总成的内侧面相互啮合，两组变形总成设置在传动轴上，对称位于中心轮毂的两侧，变形总成与传动轴之间通过转动配合连接，在传动轴转动时，变形总成不随传动轴转动。
7.优选地，本发明的变形总成采用对称结构，分为左变形框架和右变形框架，左变形框架和右变形框架结构相同，均包括转动环、变形驱动连杆机构以及承压杆，承压杆相互靠近的一端相互铰接；在传动轴上设有用于对承压杆铰接端部位置进行限定的固定杆，固定
杆通过固定环与传动轴配合连接，固定杆靠近承压杆的一端与承压杆之间相互铰接；变形驱动连杆机构一端与转动环固定连接，另一端与承压杆端部铰接；通过转动环带动对应的变形驱动连杆机构运动，驱动承压杆绕与固定杆铰接的端部转动。
8.优选地，本发明的变形驱动连杆机构包括第一驱动杆和第二驱动杆，第一驱动杆一端与转动环固定连接，另一端与第二驱动杆铰接，旋转转动环带动第一驱动杆、第二驱动杆移动，使承压杆绕固定杆转动，进行可伸缩履带总成的展开与收缩，在转动到位后将转动环锁紧。
9.优选地，本发明的变形驱动连杆机构上设有用于将机构锁紧维持履带张开状态的锁紧机构，锁紧机构包括设置在第一驱动杆和第二驱动杆上的锁紧孔对，以及与锁紧孔对相适配的锁紧杆，在转动环转动至履带对应的张开状态时，安装锁紧杆，限制第一驱动杆和第二驱动杆之间的相对转动。
10.优选地，本发明的固定杆的长度与中心轮毂的半径相一致，在固定杆与承压杆端部的铰接处设有中心张紧轮，中心张紧轮的外沿与位于底部的履带板相接触。
11.优选地，本发明的承压杆包括第一承压杆和第二承压杆，第一承压杆连接变形驱动连杆机构和第二承压杆，第二承压杆的端部与固定杆相互铰接；在第一承压杆和第二承压杆相互背离的端部之间设有两根相互铰接的联动杆，联动杆与第一承压杆、第二承压杆共同构成形状为四边形的连杆结构，在变形驱动连杆机构驱动第一承压杆时，第二承压杆和第一承压杆依次与履带板接触，将位于中心轮毂下部的履带板向下撑开，实现车轮的变形；在第一承压杆、第二承压杆的端部及杆身上设有辅助张紧轮，通过辅助张紧轮与履带板配合。
12.优选地，本发明在第一承压杆和第二承压杆的杆身中部设有用于与辅助张紧轮配合的安装孔，所述安装孔采用矩形形状，辅助张紧轮的转轴穿设在安装孔内，使辅助张紧轮随下方对应的履带板上下浮动。
13.优选地，本发明的外层履带板的两侧设有连接滑杆，在内层履带板上对应设有用于与连接滑杆相互扣合的限位凹槽，在履带板受力张开时，外层履带板克服回位弹簧的拉力向内层履带板的两侧滑动，通过连接滑杆和限位凹槽限制外层履带板滑动的距离。
14.优选地，本发明的滑块采用工字型结构，滑槽的截面采用t型结构，滑块的一端位于滑槽内，另一端设有与外层履带板的连接滑杆相匹配的曲面卡槽，将连接滑杆卡接在曲面卡槽内，回位弹簧设置在滑槽内，回位弹簧的端部连接在曲面卡槽的侧面，滑块在滑槽内滑动的同时会绕其处于滑槽内的端部转动；在履带展开后，外层履带板和内层履带板的板面平齐。
15.有益效果：本发明所提供的一种轮履复合式变形车轮具有如下有益效果：1、本发明外层履带板与内层履带板之间通过滑块和滑槽配合，在受到变形总成的作用力后，可以相对滑动，进而增加履带板整体与地面的接触面积，实现轮式与履带式车轮之间的切换，并由回位弹簧在履带板不受力时实现自动复位，外层履带板的展开增大车轮与地面之间的接触面积，能够在易沉陷的环境中保证车辆的正常行驶。
16.2、本发明的变形总成与传动轴之间通过轴承转动配合连接，在车辆行驶过程中，变形总成不需要随车辆转动，即结构不需要承担车辆自身运行的压力，只需要维持履带的变形即可，降低结构强度需求，也可以提高车轮的使用寿命。
17.3、本发明的变形总成采用对称结构，保证受力均衡，并由固定杆维持变形总成整体框架的位置稳定。
18.4、本发明的变形驱动连杆机构上和事业有锁紧机构，通过开设的锁紧孔对以及锁紧杆使的车轮在变形后能够维持变形状态，保证车辆运行的稳定性，并且机械结构的锁紧，安全性和稳定性高，能够避免或者降低锁紧失效的风险。
19.5、本发明的承压杆包括第一承压杆和第二承压杆，能够满足履带板不同程度的扩张需求，适应不同的地形环境。
20.6、本发明的第一承压杆和第二承压杆的端部之间通过相互铰接的联动杆连接，形成四边形的连杆结构，在进行履带板扩张时，能够保证扩张的稳定性，同时使第二承压杆先于第一承压杆与履带板接触，满足车轮两种变形状态的调整需求。
21.7、本发明第一承压杆和第二承压杆上设有辅助张紧轮进行履带板的扩张变形，降低履带板与变形总成之间的磨损，两个承压杆杆身的中部设有用于和辅助张紧轮相配合的安装孔，并且安装孔采用矩形结构，在履带板受到地面的作用力时，辅助张紧轮可以随履带板上下进行浮动，从而使得车辆行走在不平整路面时，履带轮可以对应进行浮动，保证运行的平稳。
22.8、本发明滑块采用工字型结构，在外层履带板相对于内层履带板滑动时，同时滑块会产生转动，从而使滑动后的外层履带板和内层履带板能够处于同一平面上，从而避免因高度温体引起的局部受力问题，使履带板与地面的接触面积达至最大。
23.9、本发明外层履带板和内层履带板之间通过连接滑杆和限位凹槽配合，限制最大相对滑动距离，避免因距离过大引起的回位弹簧变形失效的问题，同时本发明的回位弹簧处于滑槽内，滑槽截面为t型形状，一定程度上对回位弹簧进行保护，延长车轮的使用寿命。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。
25.图1为本发明变形车轮整体结构图；图2为本发明变形总成结构图；图3为本发明承压杆结构图；图4为本发明中心轮毂结构图；图5为本发明可伸缩履带总成收缩状态结构图；图6为本发明可伸缩履带总成张开状态结构图；图7为本发明内层履带板沿长度方向剖视图；图8为本发明变形车轮一般模式状态图；图9为本发明变形车轮极限模式状态图；其中，1-可伸缩履带总成、2-变形总成、3-驱动总成、4-内层履带板、5-外层履带板、6-滑块、7-滑槽、8-回位弹簧、9-中心轮毂、10-传动轴、11-转动环、12-变形驱动连杆机构、13-承压杆、14-固定杆、15-固定环、16-第一驱动杆、17-第二驱动杆、18-限位凹槽、19-曲面卡槽、20-中心张紧轮、21-第一承压杆、22-第二承压杆、23-联动杆、24-辅助张紧轮、25-安装孔、26-连接滑杆。
具体实施方式
26.下面通过一较佳实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
27.如图1-图9所示为本发明所公开的一种轮履复合式变形车轮，包括可伸缩履带总成1，用于驱动可伸缩履带总成1变形进行轮式与履带式车轮结构切换的变形总成2，以及用于为可伸缩履带总成1的行驶以及变形总成的驱动提供动力的驱动总成3；所述可变形履带总成采用双层结构，包括内层履带板4和外层履带板5，内层履带板4和外层履带板5之间间隔设置，外层履带板5与内层履带板4之间通过滑块6滑动连接，内层履带板4上设有用于滑块滑动的截面为的滑槽7，处于同一滑槽内的两个滑块之间通过回位弹簧8连接，回位弹簧8通过滑块6对与滑块6相连接的外层履带板5施加拉力。
28.为避免因滑动距离过大导致回位弹簧失效，无法实现履带的复位，如图5-图7所示，本发明在外层履带板5的两侧设有连接滑杆26，在内层履带板4上对应设有用于与连接滑杆26相互扣合的限位凹槽18，在履带板受力张开时，外层履带板5克服回位弹簧8的拉力向内层履带板4的两侧滑动，通过连接滑杆26和限位凹槽18限制外层履带板5滑动的距离；滑块6采用工字型结构，滑槽7的截面采用t型结构，滑块6的一端位于滑槽7内，另一端设有与外层履带板5的连接滑杆26相匹配的曲面卡槽19，将连接滑杆26卡接在曲面卡槽19内，回位弹簧8设置在滑槽7内，回位弹簧8的端部连接在曲面卡槽19的侧面，滑块6在滑槽7内滑动的同时会绕其处于滑槽7内的端部转动；在履带展开后，外层履带板5和内层履带板4的板面平齐，保证张开后的履带板均能够与地面保持充分接触，为车辆提供支撑。
29.本发明的驱动总成3包括中心轮毂9和传动轴10，中心轮毂9和传动轴10之间相对固定，中心轮毂9的外周与可伸缩履带总成的内侧面相互啮合，两组变形总成设置在传动轴10上，对称位于中心轮毂9的两侧，变形总成2与传动轴10之间通过转动配合连接，在传动轴10转动时，变形总成2不随传动轴10转动。由于对车辆的支撑还是通过中心轮毂9来实现，变形总成2不需要承担车辆自身的压力，对结构强度的需求也会降低，同时也避免因为变形总成2出现问题导致车辆无法行驶的问题。
30.具体的，本发明的变形总成2采用对称结构，分为左变形框架和右变形框架，左变形框架和右变形框架结构相同，均包括转动环11、变形驱动连杆机构12以及承压杆13，承压杆13相互靠近的一端相互铰接；在传动轴10上设有用于对承压杆13铰接端部位置进行限定的固定杆14，固定杆14通过固定环15与传动轴10转动配合连接，可以通过轴承来实现；固定杆14靠近承压杆13的一端与承压杆13之间相互铰接，固定杆14的长度与中心轮毂9的半径相一致，在固定杆14与承压杆13端部的铰接处设有中心张紧轮20，中心张紧轮20的外沿与位于底部的履带板相接触；变形驱动连杆机构12一端与转动环11固定连接，另一端与承压杆13端部铰接；通过转动环11带动对应的变形驱动连杆机构12运动，驱动承压杆13绕与固定杆14铰接的端部转动。
31.变形驱动连杆机构12包括第一驱动杆16和第二驱动杆17，第一驱动杆16一端与转动环11固定连接，另一端与第二驱动杆16铰接，旋转转动环11带动第一驱动杆16、第二驱动杆17移动，使承压杆13绕固定杆14转动，进行可伸缩履带总成1的展开与收缩，在转动到位后将转动环11锁紧。变形驱动连杆机构12上设有用于将机构锁紧维持履带张开状态的锁紧机构，锁紧机构包括设置在第一驱动杆16和第二驱动杆17上的锁紧孔对18，以及与锁紧孔
对18相适配的锁紧杆19，在转动环11转动至履带对应的张开状态时，安装锁紧杆19，限制第一驱动杆16和第二驱动杆17之间的相对转动。
32.本发明通过变形驱动连杆机构12带动承压杆绕其铰接端转动，从而实现对履带板的张紧，并通过固定杆对变形总成整体的结构进行限制，保持其能够使用处于车轮的下部，为了提高车轮对地形的适应范围，具备更大的调整空间，本发明的承压杆13包括第一承压杆21和第二承压杆22，第一承压杆21连接变形驱动连杆机构12和第二承压杆22，第二承压杆22的端部与固定杆14相互铰接；在第一承压杆21和第二承压杆22相互背离的端部之间设有两根相互铰接的联动杆23，联动杆23与第一承压杆21、第二承压杆22共同构成形状为四边形的连杆结构，在变形驱动连杆机构12驱动第一承压杆21时，第二承压杆22和第一承压杆21依次与履带板接触，将位于中心轮毂9下部的履带板向下撑开，实现车轮的变形；在第一承压杆21、第二承压杆22的端部及杆身上设有辅助张紧轮24，通过辅助张紧轮24与履带板配合。
33.第一承压杆21和第二承压杆22能够根据地形需求，改变履带板与地面之间的接触面积，在普通形式状态，仅由第二承压杆22将履带板扩张，两根第二承压杆22水平长度即为履带轮与地面的接触长度，在地形特别恶劣，容易沉陷时，再由变形驱动连杆机构12带动第一承压杆21绕其与第二承压杆22的铰接端转动，进一步将履带板扩张，增大接触面积，以适应极限地形状态下的车辆行驶需求，通过辅助张紧轮与履带板之间配合，减小履带板与变形总成之间的摩擦阻力。相应的锁紧杆和锁紧孔对的数量设置为两组，以便在不同的状态下实现对变形总成2形态的固定，维持履带的张开状态。
34.由于地面会存在凹凸不平，为使履带板能够随地形进行变化，降低对车辆自身的冲击，本发明的第一承压杆21和第二承压杆22的杆身中部设有用于与辅助张紧轮24配合的安装孔25，所述安装孔25采用矩形形状，辅助张紧轮24的转轴穿设在安装孔25内，使辅助张紧轮24随下方对应的履带板上下浮动。
35.本发明的变形车轮在使用时，如图1、图8和图9所示，在正常地形行驶，变形总成2处于收缩状态，车轮为轮式形状，在需要进行轮履切换的地形时，根据地形的情况选择使用一般模式还是极限模式：在一般模式下，转动传动轴10上的转动环，左变形框架逆时针转动，右变形框架顺时针转动，依次带动第一驱动杆16、第二驱动杆17、第一承压杆21和第二承压杆22移动，第二承压杆22最先与履带板接触，在履带板收到第二承压杆22施加的作用力后，内层履带板4和外层履带板5会克服回位弹簧的作用力产生相对滑动，在滑动过程中，滑块6在滑槽7内移动，并沿位于滑槽7内的端部产生转动，使外层履带板5上的连接滑杆26被限制在限位凹槽内，完成车轮的变形，在第二承压杆22到达位置后，使用锁紧杆19将第一驱动杆16和第二驱动杆17锁紧，保持车轮的变形状态，当车辆启动时，由于变形总成2不随车轮转动，可伸缩履带总成1的履带板会依次经过第二驱动杆17形成的张开部，在到达车轮底部时完全张开，再经过另一侧第二驱动杆17后，又会在回位弹簧8的作用下收缩。
36.在极端路况时，第一承压杆21与第二承压杆22平行，将履带板张开至最大状态，提升车辆与地面的接触面积。对于转动环的转动，可以通过在转动环上开设销孔的方式，在需要转动时，插入对应的转动杆，使转动环转动，实现车轮的变形。
37.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。