[發明專利]一種可實現輪履切換的變體輪式行走裝置

有效

• 申請號: 202010698903.7
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111761990B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 郭占正;張志豪;王濤;崔鳴洋;秦海洋;關澤
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: B60B19/02
• 分類號: B60B19/02;B62D55/04;B62D55/30
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 陳佳麗

1.一種可實現輪履切換的變體輪式行走裝置，包括主軸（5）、輪輻總成、輪輞總成、變換及張緊機構、可切換傳動機構，輪輻總成安裝在主軸（5）上，輪輞總成連接在輪輻總成上，輪輞總成的外圈通過多個承重輪組安裝有履帶（21），變換及張緊機構可以帶動輪輞總成進行旋轉變形，從而使履帶（21）的截面形狀在圓形和三角形之間變換并對履帶（21）進行張緊，可切換傳動機構能夠在履帶（21）的截面形狀為圓形和三角形時分別傳遞主軸（5）的旋轉，從而驅動裝置的行走，其特征在于：

所述輪輻總成包括兩個具有相同結構并且左右對稱設置的輪輻體，兩個輪輻體之間連接有限位桿（6），輪輻體包括一個通過軸承空套在主軸（5）上的輪輻基板（1），輪輻基板（1）的外周上連接有三個固定輻板（2）和六個可動輻板（4），六個可動輻板（4）共分為三組，三個固定輻板（2）和三組可動輻板（4）沿輪輻基板（1）的周向交錯設置，且三個固定輻板（2）和三組可動輻板（4）沿輪輻基板（1）的周向依次均勻間隔，可動輻板（4）與輪輻基板（1）鉸接，同一組的兩個可動輻板（4）沿輪輻基板（1）的周向對稱間隔分布；所述輪輞總成包括兩圈具有相同結構并且左右對稱設置的輪輞體（7），兩圈輪輞體（7）的數量均為六個，輪輞體（7）上穿設有多個承重輪軸，承重輪軸與主軸（5）平行，承重輪軸貫穿輪輞體（7）的兩端分別安裝有承重輪（8）；

所述變換及張緊機構包括六個伸縮機構（9），六個伸縮機構（9）分別與六個固定輻板（2）相對應，伸縮機構（9）的長度方向與主軸（5）垂直，伸縮機構（9）均位于不同輪輻基板（1）外周上連接的在厚度方向相對應的兩個固定輻板（2）之間，伸縮機構（9）的一端與輪輻基板（1）或固定輻板（2）靠近輪輻基板（1）的一側連接，伸縮機構（9）的另一端貫穿固定輻板（2）遠離輪輻基板（1）的一側開設的導向孔（3），伸縮機構（9）貫穿固定輻板（2）的一端連接有活動支座（10），活動支座（10）與同一圈中的相鄰兩個輪輞體（7）分別鉸接，兩個輪輞體（7）與活動支座（10）鉸接的位置分別位于該活動支座（10）所連接伸縮機構（9）的軸線的兩側，兩個輪輞體（7）還分別與該活動支座（10）沿輪輻基板（1）的周向相鄰的兩個可動輻板（4）鉸接，使伸縮機構（9）的伸縮運動能夠帶動兩個輪輞體（7）關于該伸縮機構（9）的軸線進行對稱的反向旋轉；

所述變換及張緊機構還包括六個張緊輪組件，六個活動支座（10）遠離主軸（5）的一側分別安裝有各自的張緊輪組件，張緊輪組件包括一個連接在活動支座（10）上的固定支撐塊（11），固定支撐塊（11）遠離活動支座（10）的一側設有可動支撐塊（12），可動支撐塊（12）上穿設有張緊輪軸（14），張緊輪軸（14）貫穿可動支撐塊（12）的兩端分別安裝有張緊輪（13），張緊輪軸（14）與主軸（5）平行，且張緊輪軸（14）的軸線與該張緊輪組件所對應伸縮機構（9）的軸線相交，固定支撐塊（11）上設有兩個彈簧導桿（15），兩個彈簧導桿（15）均貫穿可動支撐塊（12），兩個彈簧導桿（15）的軸線均與該張緊輪組件所對應伸縮機構（9）的軸線平行，且兩個彈簧導桿（15）的軸線關于張緊輪軸（14）的軸線對稱，彈簧導桿（15）遠離固定支撐塊（11）的一端設有擋片（16），彈簧導桿（15）上套設有第一彈簧（17）和第二彈簧（18），第一彈簧（17）的兩端分別與固定支撐塊（11）和可動支撐塊（12）連接，第二彈簧（18）的兩端分別與可動支撐塊（12）和擋片（16）連接，當履帶（21）的截面形狀為三角形時，通過第一彈簧（17）和第二彈簧（18）的彈性力配合將可動支撐塊（12）頂向遠離固定支撐塊（11）的一側，從而使張緊輪（13）的外周面與履帶（21）的內壁面保持貼合；可動支撐塊（12）沿輪輻基板（1）的周向的兩側分別設有壓盤（19），可動支撐塊（12）兩側的壓盤（19）分別向該張緊輪組件相鄰的兩個輪輞體（7）延伸，輪輞體（7）靠近張緊輪組件的一端均設有與相鄰壓盤（19）對應的壓桿（20），當履帶（21）的截面形狀為圓形時，壓桿（20）能夠將壓盤（19）壓設在活動支座（10）上，并使張緊輪（13）和多個承重輪（8）與履帶（21）的內壁面同時相切；

所述可切換傳動機構包括一個用于在履帶（21）的截面形狀為圓形時帶動履帶（21）和輪輞體（7）同步旋轉的輪式驅動齒輪（22），輪式驅動齒輪（22）空套在主軸（5）上，輪式驅動齒輪（22）與兩個輪輻基板（1）中的一個固定連接，主軸（5）上套裝有能夠隨主軸（5）同步旋轉的接合套（23），接合套（23）靠近輪式驅動齒輪（22）的一側開設有與輪式驅動齒輪（22）相匹配的內齒，接合套（23）的外周上開設有一圈環槽（24），所述限位桿（6）上安裝有撥叉驅動機構（26），撥叉驅動機構（26）上連接有撥叉（25），撥叉（25）與所述環槽（24）滑動配合，通過撥叉驅動機構（26）帶動撥叉（25）運動，使撥叉（25）能夠推動環槽（24）的側壁，從而使接合套（23）沿主軸（5）運動并與輪式驅動齒輪（22）嚙合，以便于主軸（5）帶動輪輻基板（1）、輪輞體（7）和履帶（21）同步旋轉；

所述可切換傳動機構還包括三個用于在履帶（21）的截面形狀為三角形時帶動履帶（21）相對于輪輞體（7）旋轉的開放式驅動輪（27），所述活動支座（10）朝向兩個輪輻體之間的一側連接有驅動輪安裝板（31），三組相對設置的驅動輪安裝板（31）之間分別穿設有驅動輪軸（32），三個驅動輪軸（32）均與主軸（5）平行，用于分別安裝三個開放式驅動輪（27），所述開放式驅動輪（27）包括兩個相對設置的輪圈（28），輪圈（28）套設在驅動輪軸（32）上，兩個輪圈（28）之間連接有多個驅動銷（29），多個驅動銷（29）沿輪圈（28）的周向均勻間隔分布并與履帶（21）的內齒嚙合，兩個輪圈（28）中的一個的內環面連接有輪盤（30），輪盤（30）套設在驅動輪軸（32）上，輪盤（30）遠離開放式驅動輪（27）的一端連接有被動鏈輪（33），主軸（5）上空套有三個主動鏈輪（35）和一個鏈式驅動齒輪（34），三個主動鏈輪（35）分別與各自的一個被動鏈輪（33）通過鏈條傳動連接，鏈式驅動齒輪（34）與輪式驅動齒輪（22）分別位于接合套（23）的兩側，三個主動鏈輪（35）均位于鏈式驅動齒輪（34）遠離接合套（23）的一側，鏈式驅動齒輪（34）和三個主動鏈輪（35）沿主軸（5）的軸向依次連接，接合套（23）靠近鏈式驅動齒輪（34）的一側開設有與鏈式驅動齒輪（34）相匹配的內齒，通過撥叉驅動機構（26）帶動撥叉（25）運動，使撥叉（25）能夠推動環槽（24）的側壁，從而使接合套（23）沿主軸（5）運動并與鏈式驅動齒輪（34）嚙合，以便于主軸（5）帶動三個主動鏈輪（35）旋轉，并使三個被動鏈輪（33）和三個開放式驅動輪（27）同步旋轉，從而使主軸（5）帶動履帶（21）相對于輪輻基板（1）和輪輞體（7）旋轉；

所述可切換傳動機構還包括三組鏈條約束機構，鏈條約束機構包括四根依次首尾鉸接相連的連桿（36），使四根連桿（36）組成可轉動的四邊形結構，所述伸縮機構（9）的伸縮端連接有動力軸（37），四邊形結構的一角鉸接在動力軸（37）上，四邊形結構與動力軸（37）相對的一角鉸接在輪輻基板（1）上，四邊形結構的另外兩角分別鉸接有鏈約束輪（38），同一個四邊形結構的兩個鏈約束輪（38）分別與同一根鏈條相對的兩側貼合，以便于兩個鏈約束輪（38）配合對同一根鏈條進行張緊約束；

所述輪輞體（7）上安裝有鎖止器，鎖止器位于同一圈中相鄰的兩個輪輞體（7）相互靠近并遠離各自鉸接的活動支座（10）的一端，鎖止器由兩個半鎖止體（39）組成，兩個半鎖止體（39）分別鉸接在兩個輪輞體（7）相互靠近一側的承重輪軸上，半鎖止體（39）遠離另一個半鎖止體（39）所鉸接承重輪軸的一側設有鎖止塊（40），半鎖止體（39）的另一側為延伸至另一個半鎖止體（39）所鉸接承重輪軸的鎖止斜面（41），鎖止斜面（41）位于另一個半鎖止體（39）所鉸接的承重輪軸朝向主軸（5）的一側，鎖止斜面（41）的端部設有鎖止鉤（42），當履帶（21）的截面形狀為圓形時，兩個半鎖止體（39）所鉸接的承重輪軸能夠分別頂住另一個半鎖止體（39）的鎖止斜面（41），使兩個半鎖止體（39）的鎖止塊（40）分別卡設至履帶（21）內齒的齒槽中，從而限制履帶（21）和輪輞體（7）的相對旋轉；當履帶（21）的截面形狀為三角形時，兩個半鎖止體（39）的鎖止鉤（42）能夠分別勾住另一個半鎖止體（39）所鉸接的承重輪軸，使兩個半鎖止體（39）的鎖止塊（40）從履帶（21）的內齒中脫出，以便于履帶（21）相對于輪輞體（7）進行旋轉。