[發明專利]一種自適應變徑車輪

在審

• 申請號: 202110046335.7
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112757839A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 周俊;李奧;蔣英光
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: B60B19/02
• 分類號: B60B19/02
• 代理公司: 上海海頌知識產權代理事務所(普通合伙) 31258
• 代理人: 馬云

本發明公開了一種自適應變徑車輪，包括螺桿和電機，螺桿的軸向兩端分別套設有固定塊和螺母，螺桿的四周分布有多個外輪片，每兩個相鄰的外輪片之間連接有一個內輪片，外輪片與內輪片之間連接有連桿輪片，連桿輪片的兩端分別與內輪片和外輪片轉動連接，內輪片的底部與螺桿之間連接有剪叉機構，剪叉機構的底部兩端分別與固定塊和螺母轉動連接，剪叉機構的頂部一端與內輪片的底部轉動連接、另一端與內輪片的底部滑動連接。本發明的自適應變徑車輪綜合了傳統的輪系驅動機構高效、機動性好以及新型的腿式行走機構較強地形適應性等優點，在具有出色的牽引性能的同時還具有較強的越障能力。

技術領域

本發明涉及一種自適應變徑車輪，屬于輪徑式行走機械裝置技術領域。

背景技術

目前，輪徑式車輛在復雜路面環境中能否發揮作用，對于承載其行走功能的行走裝置的性能要求很高，不僅要質量輕、體積小、多功能，還要有很強的自適應性，這也就使得地面上成熟的行走機構無法適用。目前地面上成熟的行走機構通常是圓形車輪的形式，雖然傳統的圓形車輪移動速度快、行走效率高、運動靈活性好，但在崎嶇、復雜路面行駛時，傳統圓形車輪的通過性和穩定性有所不足。因此，為實現輪徑式車輛較好的機動性，提高輪徑式車輛的牽引性能，其關鍵在于對非常規車輪的研究。

近幾年研究人員研發過各種不同于常規輪系的行走機構，但不論是腿式、爬行式或履帶式等非輪系行走機構，與輪式行走機構比較而言，控制方式和結構都比較復雜，且牽引性能也都不是十分的理想。因此，需要研發一種新型自適應輪徑式車輛，以提高車輛行駛的平穩性、快速性、安全性、機動性等。

北京航空航天大學研制的車輪輪徑可改變的月球探測車(孫鵬,高峰,李雯,孫剛.深空探測車可變直徑車輪牽引通過性分析[J].北京航空航天大學學報,2007(12):1404-1407；孫剛,高峰,孫鵬.可變直徑輪月球探測車及其越障能力分析[J].機械設計,2008(05):21-23.)，該車輪輪轂內安裝了電機驅動變徑機構，使得車輪的輪片能自由的收縮或張開，從而實現車輪的直徑能在200mm～390mm的范圍內變化；但車輪展開行走時，由于輪片不可動易產生多邊形效應，影響行駛的平順性，且其對地形的自適應能力也不盡人意。吉林大學研制的一款葉片可伸縮復式步行輪(陳澤宇.適用于月球車的可伸縮葉片復式步行輪的研究[D].吉林大學,2007.)，該車輪由內輪、外圈、彈簧和葉片組成，通過內輪與外圈的相對轉動來控制葉片的伸出長度，該車輪盡管其葉片的伸縮不需要額外的控制機構，但其不能主動適應地形，且當其倒行時葉片容易被卡住。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提供一種自適應變徑車輪。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種自適應變徑車輪，包括螺桿和用于驅動螺桿的電機，所述螺桿的軸向兩端分別套設有固定塊和可相對螺桿做軸向運動的螺母，所述螺桿的四周沿圓周方向均勻分布有多個外輪片，每兩個相鄰的外輪片之間連接有一個內輪片，所述內輪片的數量與外輪片的數量相同，且外輪片與內輪片之間連接有連桿輪片，所述連桿輪片的兩端分別與內輪片和外輪片轉動連接，所述內輪片的底部與螺桿之間連接有剪叉機構，所述剪叉機構的數量與內輪片的數量相同且沿圓周方向均勻分布于螺桿上，所述剪叉機構的底部兩端分別與固定塊和螺母轉動連接，所述剪叉機構的頂部一端與內輪片的底部轉動連接、另一端與內輪片的底部滑動連接。

一種實施方案，所述外輪片的數量至少為三個。

一種實施方案，所述螺母與螺桿通過梯形螺紋連接。

一種實施方案，所述固定塊與螺桿通過軸承連接。

一種實施方案，所述固定塊和螺母上均沿圓周方向均勻分布有與剪叉機構數量相同的凸起連接塊，所述剪叉機構的底部兩端分別通過對應的凸起連接塊與固定塊和螺母轉動連接。

一種實施方案，所述剪叉機構的底部兩端通過鉚釘分別與固定塊和螺母轉動連接，所述剪叉機構的頂部一端通過鉚釘與的內輪片的底部轉動連接。