一种爬楼变形轮组制造技术

一种爬楼变形轮组，包括爬行轮组和变形装置，其技术特征是：每个所述爬行轮组包括前后两个形态一致的异形变形轮、轮组传动机构和轮组支架；所述异形变形轮由形态一致的外螺线异形轮和内螺线异形轮，以及异形轮位移装置组成；所述两个螺线异形轮同轴垂直交叉布置，依靠异形轮位移装置活动连接；所述爬行轮组中的两个异形变形轮相互平行，分别连接在轮组支架中，且所述异形变形轮通过轮组传动机构相互传动，同步转动；所述变形装置分别连接爬行轮组和载具车体，其结构包括水平变形装置、垂直变形装置。本发明专利技术的设计可以应用于手动推车或加装动力装置的自动载具，无需使用履带进行较为平稳的爬楼。

【技术实现步骤摘要】
一种爬楼变形轮组
本专利技术涉及一种机械载具，具体是一种能够平稳跨越楼梯的变形车轮组。
技术介绍
在城市环境中，自动化通勤、运输都或多或少需要面临无电梯爬楼问题。特别是对于老人或残障出行以及医疗救助担架移动等特殊需求的场合，一旦遇到楼梯，都会带来极大不便。为解决这个问题，有多种形式的爬楼机设计。比较普遍的有步进式、杠杆式、复轮式和履带式四大类。步进式效率低下，难以运行平稳，需要复杂的控制系统，因此实用性不高。履带式要求履带长度能够横跨三阶台阶，狭长的履带摩擦力过大，传动效率低，不适用于平地行走，因此在载人、载物场合，实用的设计往往需要与普通轮子并用，两套系统大幅增加重量，提高了爬楼负荷；同时爬行中仅靠履带与楼梯边缘接触固定，导致应力集中，有打滑隐患，也易损坏履带甚至楼梯。杠杆式和复轮式有条件解决上述问题，但它们的缺点是爬楼过程中颠簸较大，一般仅用于手推车或轻型无人机器人。因此在上述基本设计基础上，可尝试在在复轮、杠杆结构中结合有助于平稳爬升的特定曲线，解决这两种结构稳定性差、颠簸的问题。如专利ZL91203377.0《一种手动爬楼车辆》、ZL201220092977.7《家用阿基米德螺线轮楼梯搬运机》、ZL201810120280.8《旋臂履带组合式爬楼车轮》等等。在此需要指出的是，如果想要在实现平稳爬升跨越台阶，优选的是等角螺线(对数螺线)而非其他螺线形态。由等角螺线性质可知，以等角螺线为边缘形状的异形轮，其边缘任意一点的轮径(螺线极径)与地面(螺线切线)之间的夹角为定值，因此其轮轴(螺线原点)运动轨迹始终在的直线上。对于台阶宽度为W，高度为H的楼梯，只要那么理论上轮轴就可以按照与楼梯整体一致的斜率平稳上升。但是目前使用上述等角螺线的异形轮有两个缺陷：第一是在每段阶梯上，轮轴只能平稳上升至的高度，此时螺线已推至阶梯底边内边缘，轮体无法再进一步沿螺线滚动。接下来轮体继续旋转直至下一轮瓣螺线与下一阶台阶接触的这一过渡段，是无法直线上升的。第二是不同的楼梯，阶梯宽度和高度是不同的，一般的异形轮结构无法针对不同的阶梯对轮缘曲线进行改变，不具备普适性。以上两个因素导致此类异形轮均仅仅是在一定的阶段减少颠簸的幅度，无法实现平稳爬楼。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种爬楼变形轮组，以解决上述
技术介绍
中目前出现的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种爬楼变形轮组，包括变形装置和两个对称布置的爬行轮组，其特征在于：每个所述爬行轮组包括前后两个形态一致的异形变形轮、轮组传动机构和轮组支架；所述异形变形轮由形态一致的外螺线异形轮和内螺线异形轮，以及异形轮位移装置组成；所述两个螺线异形轮同轴垂直交叉布置，依靠异形轮位移装置活动连接；所述爬行轮组中的两个异形变形轮相互平行，分别连接在轮组支架中，且所述异形变形轮通过轮组传动机构相互传动，同步转动；所述变形装置分别连接爬行轮组和载具车体，其结构包括水平变形装置、垂直变形装置，分别在水平和垂直方向上改变爬行轮组的倾斜度。进一步的，所述外螺线异形轮和内螺线异形轮各自均由两个轮瓣组成；所述两个轮瓣以轮轴为中心点中心对称，每个轮瓣外缘由第一螺线和第二螺线拼合而成，第一螺线和第二螺线极坐标系下的长极径相互重合，短极径长度相等。由于轮瓣中心对称，当两个螺线异形轮同轴垂直交叉布置的时候，其合并投影形成一个中心对称的四瓣轮。进一步的，所述第一螺线和第二螺线均为等角螺线，其中：第一等角螺线极坐标线型公式为螺线转过的角度为α；第二等角螺线极坐标线型公式为螺线转过的角度为β；其中所述内螺线异形轮和外螺线异形轮的轮轴为极坐标原点，ρ1、ρ2分别是等角螺线上任意一点的极径长度，d0为轮瓣螺线极径较短的一端起点的初始极径，θ为螺线上此点极径线与初始极径线的夹角，和分别为第一等角螺线和第二等角螺线任一点极径与切线的夹角；且和互余，α与β互余，α≥β，相邻螺线两端相交，其两端的短极径和长极径相等，故有：因此由于α与β互余，和互余，因此,有这样，第一等角螺线在楼梯水平面上滚动前进，到达楼梯水平面与楼梯垂直面的交界点后，改由第二等角螺线与楼梯垂直面接触并继续爬升。进一步的，爬行轮组中所述两个异形变形轮中心间距L为n为任意正整数，且前后两轮的运行姿态并不一致，两者的长极径存在α角的夹角。若爬行轮组的前后两轮转动角速度同步，在其中一轮与楼梯垂直面接触时，始终有另一轮与楼梯水平面接触，为另一轮提供支撑。进一步的，所述轮组传动机构由两个锥齿轮组和连杆组成，锥齿轮组包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮垂直排布咬合，连杆穿套连接在轮组支架中；两个第一锥齿轮分别与异形变形轮固定相连，随异形变形轮转动，且反向平行排列；两个第二锥齿轮以连杆为转动轴，固定在连杆两端，且反向平行排列。通过锥齿轮组将前后轮的转动传动至另一个轮，使两轮转动角速度同步。楼梯水平面接触支撑的异形变形轮有条件将支撑力和前进力传递给另一个与楼梯垂直面接触的异形变形轮，使其不易从楼梯垂直面滑落。进一步的，所述异形轮位移装置包括花键轮轴，第一花键轴套、第二花键轴套和伸缩部件组成，其中：所述花键轮轴为外花键杆，与轮组支架相连；所述第一花键轴套为空心套管，内表面为内花键结构，与花键轮轴外花键匹配并花键联接，靠近轮组支架的一端与内螺线异形轮中央固定连接；所述第二花键轴套为空心套管，内表面为内花键结构，与花键轮轴外花键匹配并花键联接，远离轮组支架的一端与外螺线异形轮中央固定连接；所述伸缩部件以轮轴为中心对称排布，其中央与花键轮轴固定相连，同时两端分别与第一花键轴套、第二花键轴套固定相连。进一步的，所述伸缩部件为齿轮齿条结构，其中齿轮轴固定于花键轮轴上，两根齿条分别与第一花键轴套、第二花键轴套固定连接，并同时与齿轮咬合，并由花键轨道限位于齿轮平面上。当两个螺线异形轮中的一个产生横向位移倾向时，伸缩部件能够为其提供横向位移空间，同时带动另一个螺线异形轮同步反向运动。进一步的，所述水平变形装置，为涡轮蜗杆配合齿轮结构，包括涡轮、蜗杆、主动齿轮、从动齿轮，其中蜗杆连接动力主动转动，涡轮与蜗杆咬合组成涡轮蜗杆结构，随蜗杆转动而转动，涡轮轴心固定在载具上；主动齿轮与涡轮同轴并固定相连，随涡轮转动，从动齿轮轴心固定在载具上，与主动齿轮共面咬合，随主动齿轮转动而转动；主动齿轮与从动齿轮分别通过万向节与轮组支架连接。进一步的，所述垂直变形装置，为推杆结构，包括推杆、推杆轨道，推杆为螺杆螺套、液压推杆、电动推杆中的一种，推杆轨道为圆弧形，固定在载具或载具支架上，推杆一端垂直滑动连接于推杆轨道上，可沿轨道平移，另一端铰接于轮组支架上；推杆轨道与在水平变形装置变形时轮组支架与推杆的铰接点的运行轨迹相对应。涡轮蜗杆配合齿轮结构、推杆结构均可使轮组支架倾斜，并方便掌握倾斜角度。轮组支架倾斜后，异本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种爬楼变形轮组，包括爬行轮组和变形装置，其特征在于：/n每个所述爬行轮组包括前后两个形态一致的异形变形轮、轮组传动机构和轮组支架；/n所述异形变形轮由形态一致的外螺线异形轮和内螺线异形轮，以及异形轮位移装置组成；所述两个螺线异形轮同轴垂直交叉布置，依靠异形轮位移装置活动连接；/n所述爬行轮组中的两个异形变形轮相互平行，分别连接在轮组支架中，且所述异形变形轮通过轮组传动机构相互传动，同步转动；/n所述变形装置分别连接爬行轮组和载具车体，其结构包括水平变形装置、垂直变形装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种爬楼变形轮组，包括爬行轮组和变形装置，其特征在于：
每个所述爬行轮组包括前后两个形态一致的异形变形轮、轮组传动机构和轮组支架；
所述异形变形轮由形态一致的外螺线异形轮和内螺线异形轮，以及异形轮位移装置组成；所述两个螺线异形轮同轴垂直交叉布置，依靠异形轮位移装置活动连接；
所述爬行轮组中的两个异形变形轮相互平行，分别连接在轮组支架中，且所述异形变形轮通过轮组传动机构相互传动，同步转动；
所述变形装置分别连接爬行轮组和载具车体，其结构包括水平变形装置、垂直变形装置。


2.如权利要求1所述的一种爬楼变形轮组，其特征在于：所述外螺线异形轮和内螺线异形轮各自均由两个轮瓣组成；所述两个轮瓣以轮轴为中心点中心对称，每个轮瓣外缘由第一螺线和第二螺线拼合而成，第一螺线和第二螺线极坐标系下的长极径相互重合，短极径长度相等。


3.如权利要求2所述的一种爬楼变形轮组，其特征在于：所述第一螺线和第二螺线均为等角螺线，其中：
第一等角螺线极坐标线型公式为螺线转过的角度为α；
第二等角螺线极坐标线型公式为螺线转过的角度为β；
其中所述内螺线异形轮和外螺线异形轮的轮轴为极坐标原点，ρ1、ρ2分别是等角螺线上任意一点的极径长度，d0为轮瓣螺线极径较短的一端起点的初始极径，θ为螺线上此点极径线与初始极径线的夹角，和分别为第一等角螺线和第二等角螺线任一点极径与切线的夹角；
且和互余，α与β互余，α≥β，


4.如权利要求3所述的一种爬楼变形轮组，其特征在于：爬行轮组中所述两个异形变形轮中心间距L为n为任意正整数，且前后两轮的运行姿态并不一致，两者的长极径存在α角的夹角。


5.如权利要求1所述的一种爬楼变形轮组，其特征在于：所述轮组传动机构由两个锥齿轮组和连杆组成，锥齿轮组包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮垂直排布咬合，连杆穿套连接在轮组支架中；两个第一锥齿轮分别与异形变形轮固...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴雅林，
申请(专利权)人：柴雅林，
类型：发明
国别省市：山东;37