一种可变直径及可变轮面形态的车轮制造技术

本发明专利技术公开了一种可变直径及可变轮面形态的车轮，包括轮毂部件、车轮支撑部件和柔性轮面。轮毂部件包括外侧轮毂和内侧轮毂，外侧轮毂和内侧轮毂通过伸缩轴连接。车轮支撑部件包括可折叠轮辐，多组可折叠轮辐沿内、外侧轮毂的圆周方向均匀布置。柔性轮面包括位于中间区域的外凸四边形柔性面以及位于外凸四边形柔性面四周的内凹三角形柔性面。本发明专利技术通过伸缩轴运动可实现车轮在最大直径和最小直径两种工作状态之间的切换，能够显著提升其越过地面障碍的能力或使其可以顺利通过低矮障碍空间，整体上提高了越障的灵活性。本发明专利技术结构简单，能够灵活调节车轮直径，稳定性更高，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种可变直径及可变轮面形态的车轮
本专利技术涉及机械工程
，具体为一种可变直径及可变轮面形态的车轮。
技术介绍
在军事、灾害救援、卫生防疫等领域中，往往需要特种小型无人车或机器人代替人类完成许多任务，例如危险环境下的侦测工作，或在难以进入的环境中运送物品等，这对特种小型无人车或机器人的复杂地形通过能力提出了很高的要求。但是，传统轮毂结构在越障方面具有一定的局限性，比如大直径轮胎虽然能够较好的越过地面障碍，但会导致无人车无法穿过低矮的空间，甚至一些车轮为了满足越障要求而被设计的十分复杂。折纸中的科学问题在现实生活中具有广泛的应用价值，折纸结构不需要支撑却很稳定，并具备空间利用率高、轻量化等优点。因此，有必要研究一种基于折纸结构的可变径车轮来解决这些问题。经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN105711329A，公布日2016.06.29，公开了一种基于凸轮副的可变径车轮，包括轮毂、凸轮、外轮缘和与外轮缘对应的凸轮副。当可变形车轮的外轮缘张开达到最外点时，连杆与凸轮正好运行到死角位置，使得车辆能承受的负载大大提高。通过外轮缘的展开和收入，提高车辆在不同环境中的通过性：在翻越障碍时，可提高环境适应性；在沙地时，可恢复原状以不至于陷入沙土中；在平地时，可保持初始形状以保证平稳而高速的行驶。但该专利机械结构复杂，其三个连杆作为变形后的主要受力杆，其强度要求较高，另外该装置的变形只改变车轮的径向尺寸，导致其变形程度不大，越障能力有限。同时，该车轮结构的三个外轮缘张开一定角度的工作状态时，其轮缘外侧呈开放状态，三个外轮缘之间的间隙对车轮行走也容易造成颠簸，同时也不可避免的造成地面石块等杂质进入车轮内部，三个外轮缘之间的间隙容易与地面凸起造成卡顿影响正常行进功能。
技术实现思路
为克服上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种可变直径及可变轮面形态的车轮。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种可变直径及可变轮面形态的车轮，包括轮毂部件、车轮支撑部件和柔性轮面，其中，所述轮毂部件包括外侧轮毂和内侧轮毂，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂相对的一侧通过伸缩轴连接，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂在所述伸缩轴的带动下相互靠近或相互远离移动；所述车轮支撑部件包括可折叠轮辐，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂的圆周方向上均匀的设有多组所述可折叠轮辐，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂通过所述可折叠轮辐连接；所述可折叠轮辐包括两个L型辐板和两个连接辐板，两个所述连接辐板的一端通过铰接轴铰接连接，所述L型辐板的一端与对应的所述连接辐板远离所述铰接轴的一端铰接连接，所述L型辐板的另一端分别与对应的所述外侧轮毂或所述内侧轮毂铰接连接；所述柔性轮面设置在相邻的两个所述可折叠轮辐之间，所述柔性轮面包括位于中间区域的外凸四边形柔性面，以及位于所述外凸四边形柔性面四周的内凹三角形柔性面，其中，所述外凸四边形柔性面沿其对角线向靠近伸缩轴的方向对折，所述外凸四边形柔性面的四个侧边分别折叠连接有所述内凹三角形柔性面，且四个所述内凹三角形柔性面分别向所述外凸四边形柔性面对折，所述内凹三角形柔性面与所述外凸四边形柔性面的相邻的一个侧边分别与所述可折叠轮辐固定连接。进一步地，所述外凸四边形柔性面和所述内凹三角形柔性面的边缘均设有硬质折痕。进一步地，所述外凸四边形柔性面和所述内凹三角形柔性面采用三层复合结构，由内向外依次分别包括内层聚酯基片、中间织物层和外层聚酯基片，采用热压工艺压制而成。进一步地，所述伸缩轴的外表面沿圆周方向均匀的布设有多个托架，所述托架的数量与所述可折叠轮辐的数量一致，当所述伸缩轴处于最大行程时两个所述连接辐板的铰接端位于所述托架上。进一步地，所述伸缩轴为电动伸缩轴，所述电动伸缩轴包括套筒和伸缩杆，所述套筒通过轴承与所述内侧轮毂连接，所述伸缩杆插接在所述套筒内并能沿所述套筒伸缩移动，所述伸缩杆远离所述套筒的一端通过轴承与所述外侧轮毂连接。进一步地，所述套筒的内壁开设有四个矩形槽，所述矩形槽沿所述套筒的长度方向设置，且四个所述矩形槽在所述套筒上沿圆周方向均匀设置，所述伸缩杆的外表面一体成型有四个与所述矩形槽配合使用的矩形长条，所述伸缩杆通过所述矩形长条和所述矩形槽的配合与所述套筒插接连接。进一步地，所述托架位于所述套筒的外壁上，且所述托架与所述套筒以固定连接。进一步地，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂的圆周方向均匀分布有多个凹槽，每个所述凹槽内均设置有一个所述外铰链，所述L型辐板通过所述外铰链与所述外侧轮毂或所述内侧轮毂铰接连接。进一步地，所述L型辐板包括长连杆和短连杆，所述长连杆与所述短连杆焊接连接，所述短连杆通过所述外铰链与对应的所述外侧轮毂或所述内侧轮毂铰接连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术示例的一种可变直径及可变轮面形态的车轮，通过伸缩轴的伸缩实现车轮轴向大小和径向尺寸的变化。通过伸缩轴的伸缩运动，改变内侧轮毂和外侧轮毂之间的相对位置，达到改变车轮轴向大小的目的。内侧轮毂和外侧轮毂的相对移动能够带动可折叠轮辐进行变形，使得车轮的径向尺寸发生改变，进而实现车轮在最大直径和最小直径两种工作状态之间切换。当内侧轮毂和外侧轮毂之间的相对距离达到最小时，车轮半径最大，能够显著提升越过地面障碍能力；当内侧轮毂和外侧轮毂之间的相对距离达到最大时，车轮半径最小，使其可以顺利通过低矮障碍空间，整体上提高了越障的灵活性。2、本专利技术示例的一种可变直径及可变轮面形态的车轮，通过在相邻的两个可折叠轮辐之间设置柔性轮面，可以提高车轮在行进时的平稳性，使得车轮转动的更加平顺。通过柔性轮面弥补了相邻的两个可折叠轮辐之间的间隙，避免行进过程中泥沙等杂物被带入轮毂内部，提高了车轮的可靠性。同时，由于柔性轮面具有一定的韧性，可以很好的缓冲两个可折叠轮辐之间的间隙与路面之间的碰撞，对可折叠轮辐的边缘起到保护作用。柔性轮面的良好韧性也可以对车轮行进过程起到弹性缓冲作用。附图说明图1为本专利技术一种可变直径及可变轮面形态的车轮的结构示意图；图2为本专利技术一种可变直径及可变轮面形态的车轮的另一的结构示意图；图3为本专利技术一种可变直径及可变轮面形态的车轮的内部结构示意图图；图4为本专利技术一种可变直径及可变轮面形态的车轮的最小直径状态时的结构示意图；图5为本专利技术一种可变直径及可变轮面形态的车轮的最大直径状态时的结构示意图；图6为本专利技术图1中A的局部放大图；图7为本专利技术一种可变直径及可变轮面形态的车轮的柔性轮面的结构示意图；图8为本专利技术一种可变直径及可变轮面形态的车轮的柔性轮面的折叠方向示意图；图9为本专利技术一种可变直径及可变轮面形态的车轮的柔性轮面的折叠状态结构示意图；图10为本专利技术一种可变直径及可变轮面形态的车轮的伸缩轴的剖视图。图中，1-外侧轮毂，2-内侧轮毂，3-可折叠轮辐，301-L型辐板，3011-长连杆，3012-短连杆，302-连接辐板，303-铰接轴，4-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变直径及可变轮面形态的车轮，其特征在于，包括轮毂部件、车轮支撑部件和柔性轮面，其中，/n所述轮毂部件包括外侧轮毂和内侧轮毂，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂相对的一侧通过伸缩轴连接，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂在所述伸缩轴的带动下相互靠近或相互远离移动；/n所述车轮支撑部件包括可折叠轮辐，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂的圆周方向上均匀的设有多组所述可折叠轮辐，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂通过所述可折叠轮辐连接；/n所述可折叠轮辐包括两个L型辐板和两个连接辐板，两个所述连接辐板的一端通过铰接轴铰接连接，所述L型辐板的一端与对应的所述连接辐板远离所述铰接轴的一端铰接连接，所述L型辐板的另一端分别与对应的所述外侧轮毂或所述内侧轮毂铰接连接；/n所述柔性轮面设置在相邻的两个所述可折叠轮辐之间，所述柔性轮面包括位于中间区域的外凸四边形柔性面，以及位于所述外凸四边形柔性面四周的内凹三角形柔性面，其中，/n所述外凸四边形柔性面沿其对角线向靠近伸缩轴的方向对折，所述外凸四边形柔性面的四个侧边分别折叠连接有所述内凹三角形柔性面，且四个所述内凹三角形柔性面分别向所述外凸四边形柔性面对折，所述内凹三角形柔性面与所述外凸四边形柔性面的相邻的一个侧边分别与所述可折叠轮辐固定连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可变直径及可变轮面形态的车轮，其特征在于，包括轮毂部件、车轮支撑部件和柔性轮面，其中，
所述轮毂部件包括外侧轮毂和内侧轮毂，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂相对的一侧通过伸缩轴连接，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂在所述伸缩轴的带动下相互靠近或相互远离移动；
所述车轮支撑部件包括可折叠轮辐，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂的圆周方向上均匀的设有多组所述可折叠轮辐，所述外侧轮毂和所述内侧轮毂通过所述可折叠轮辐连接；
所述可折叠轮辐包括两个L型辐板和两个连接辐板，两个所述连接辐板的一端通过铰接轴铰接连接，所述L型辐板的一端与对应的所述连接辐板远离所述铰接轴的一端铰接连接，所述L型辐板的另一端分别与对应的所述外侧轮毂或所述内侧轮毂铰接连接；
所述柔性轮面设置在相邻的两个所述可折叠轮辐之间，所述柔性轮面包括位于中间区域的外凸四边形柔性面，以及位于所述外凸四边形柔性面四周的内凹三角形柔性面，其中，
所述外凸四边形柔性面沿其对角线向靠近伸缩轴的方向对折，所述外凸四边形柔性面的四个侧边分别折叠连接有所述内凹三角形柔性面，且四个所述内凹三角形柔性面分别向所述外凸四边形柔性面对折，所述内凹三角形柔性面与所述外凸四边形柔性面的相邻的一个侧边分别与所述可折叠轮辐固定连接。


2.根据权利要求1所述的一种可变直径及可变轮面形态的车轮，其特征在于，所述外凸四边形柔性面和所述内凹三角形柔性面的边缘均设有硬质折痕。


3.根据权利要求1所述的一种可变直径及可变轮面形态的车轮，其特征在于，所述外凸四边形柔性面和所述内凹三角形柔性面采用三层复合结构，由内向外依次分别包括内层聚酯基片、中间织物层和外层聚酯基片，采用热压工艺压制而成。

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【专利技术属性】
技术研发人员：栾亨宣，李浩，曲皇屹，翁丽媛，陈阳，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37