一种轮履复合式多功能车

技术领域

本发明涉及特征车辆技术领域，尤其涉及一种轮履复合式多功能车。

背景技术

目前车辆的行走机构主要是足式、轮式和履带式。足式机构的优点在于对地形要求低，可轻松跨越障碍物，可在沼泽、沙漠等特殊路面上通行，但是缺点是控制系统极其复杂，成本造价高昂。因此在现实中极少应用，仅仅在航天探测领域领域少量应用。对于某些多功能车来说，由于其运行环境的复杂性，必须具备较高的快速性、准确性、灵活性和适应性，单一的轮式或者履带式不能满足其需要。传统的多功能车的行走机构主要包括轮式和履带式，其中轮式机构较为简单，应用最广，它能够达到较高的运动速度，效率高，转弯灵活，制造成本低，理论技术较成熟，控制简单，但对地面的依赖性较强，由于轮式车轮与地面的接触面积小，接地比压大，易在湿滑和柔软地面上打滑和沉陷，因此，轮式行走机构虽有较高的机动性，但越障爬坡能力有限，但对于多功能车行驶的特种的驶路况则不太适用。履带式行走机构与轮式的优缺点几乎相反，是一种自铺路面形式的行走机构，因此具有以下优点：地面接触面积大，接地比压小，牵引附着性和越野机动性好，最重要的是其越障爬坡能力要优于轮式，但机动性较差，钢制履带对水泥路面的破坏性大，且维修维护成本较高。因此研制一种轮履复合式多功能车很有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种轮履复合式多功能车，解决多功能车在较平坦路面高机动性和多障碍路面高通过性的兼容问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种轮履复合式多功能车，包括车体、安装在所述车体的悬架上的四个轮履复合式变体车轮以及用于控制四个所述轮履复合式变体车轮在轮式和带式之间切换的变形控制机构，各所述轮履复合式变体车轮包括用于连接所述车体的悬架的驱动机构、设置于所述驱动机构上的动力传递机构、套设于所述驱动机构外侧的伸缩履带机构以及用于使所述伸缩履带机构变形的撑开机构。

进一步的，所述驱动机构包括与所述车体的悬架相连接的内驱动板以及和所述内驱动板传动连接的外驱动板，所述车体在所述内驱动板和所述外驱动板的相对的一侧均设置有固定板，所述内驱动板与所述外驱动板同轴设置且外圆周均开设有数量和大小相同的链轮齿。

再进一步的，所述动力传递机构包括设置于所述内驱动板上的驱动齿轮和设置于所述外驱动板上的从动齿轮，两个所述固定板之间可转动的设置有中间轴，所述中间轴的两端设置有两个分别与所述驱动齿轮和所述从动齿轮相啮合的中间齿轮。

再进一步的，所述履带伸缩机构包括多个依次首尾顺次连接的履带节单体，各所述履带节单体内均开设有长孔并在所述长孔的两侧分别开设有两个U形槽，所述长孔的两端分别插设有连接长轴和连接短轴，并且所述连接长轴和连接短轴分别位于所述履带节单体两端的U形槽内；各所述履带节单体上的连接长轴和相邻的所述履带节单体上的连接短轴的两端之间均共同的固定设置有连接块，所述连接长轴的两端分别延伸至所述连接块的外侧并且设置有驱动轴承，多个所述履带节单体依次首尾顺次连接形成圆周后套设于所述内驱动板和所述外驱动板的外侧并且各所述驱动轴承位于所述内驱动板和所述外驱动板的各个链轮齿内；各所述履带节单体的内侧中间分别设置有连接螺柱，每相邻的两个所述连接螺柱之间分别设置有连接弹簧。

再进一步的，各所述履带节单体的外侧分别设置有橡胶包覆层。

再进一步的，所述撑开机构包括对称设置于两个所述固定板之间的两个伸展臂，各伸展臂包括两个伸展臂板，两个所述伸展臂板的两端分别用伸展臂连接套固定连接，各个所述伸缩臂上相靠近的两个所述伸展臂连接套内分别插装设置有伸展臂轴，各所述伸展臂轴的两端与两个所述固定板相连接；各所述伸展臂靠近所述伸展臂轴的位置设置有活塞套筒固定轴，所述活塞套筒固定轴与活塞套筒的一端相连接，所述活塞套筒的另一端与液压缸的活塞的自由端相连接，两个所述液压缸的主体分别铰接设置于两个所述固定板之间的两个安装轴上，两个所述伸展臂的中部和另外两个所述伸展臂连接套内均设置有辅助轮轴，各所述辅助轮轴的两端位于所述伸展臂的外侧并且设置有伸展辅助轮。

再进一步的，所述变形控制机构包括设置于车体中控台上的变形控制开关，所述变形控制开关与设置所述于车体内的电控液压站电性连接，所述电控液压站通过高压油管与所述分配接头相连通，所述分配接头通过高压油管与八个所述液压缸相连通。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明将轮履复合式多功能车在不降低其自身机动性的同时，提高了越障能力，大大提升了多功能车对复杂地形的适应能力。其越障能力大大提升，轮式向履带式切换过程中既能够为最终的三角形，也能保持变形过程中的四边形形态，通过性更强，可以越过达到车轮半径高的垂直障碍物。本发明通过合理的设计电控液压站、液压缸和油路，轮式和履带式之间切换速度快，变形快速灵活，采用电控液压技术，操控更加简便，只需一键既能实现车轮变形，控制系统操作简单，同时又能产生车轮变形所需的足够的变形力。另外，多功能车可以在行进过程中进行轮履之间的自由切换，无需停车，更加提高了车辆的机动能力。

综上所述，本发明不仅能够根据路况实时在轮式和履带式之间自由切换，同时具有操作简便，越障能力更强，切换速度快等诸多优势。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为驱动机构与动力传递机构的结构示意图；

图3为伸缩履带机构的结构示意图；

图4为驱动机构与伸缩履带机构配合关系图；

图5为撑开机构的结构示意图；

图6为圆形履带轮工作状态图；

图7为跨越高度为车轮半径工作状态图；

图8为三角形履带轮工作状态图；

图9为变形控制开关的按钮开关分布图；

附图标记说明：1、车体；2、变形控制开关；3、电动液压站；4、分配接头；5、履复合式变体车轮；6、伸展臂连接套；7、活塞套筒固定轴；8、伸展臂板；9、外驱动板；10、伸展臂轴固定轴；11、固定板；12、辅助轮轴；13、伸展辅助轮；14、中间齿轮；15、液压缸；16、活塞套筒；17、连接螺柱；18、连接弹簧；19、连接长轴；20、驱动轴承；21、连接短轴；22、连接块；23、履带节单体；24、驱动齿轮；25、内驱动板；26、中间轴；28、从动齿轮；29、电源总开关；30、伸展按钮；31、收紧按钮；32、驱动机构；33、动力传递机构；34、伸缩履带机构；35、撑开机构。

具体实施方式

如图1所示，一种轮履复合式多功能车，包括车体1，安装在所述车体1的悬架上的四个轮履复合式变体车轮5以及用于控制四个所述轮履复合式变体车轮在轮式和带式之间切换的变形控制机构。

各所述轮履复合式变体车轮5包括用于连接所述车体的悬架的驱动机构、设置于所述驱动机构上的动力传递机构33、套设于所述驱动机构32外侧的伸缩履带机构34以及用于使所述伸缩履带机构变形的撑开机构35。

如图2所示，所述驱动机构包括与所述车体1的悬架相连接的内驱动板26以及和所述内驱动板26传动连接的外驱动板9，所述车体1在所述内驱动板26和所述外驱动板9的相对的一侧均设置有固定板11，所述内驱动板26与所述外驱动板9同轴设置且外圆周均开设有数量和大小相同的链轮齿。

所述动力传递机构包括安装于所述内驱动板26上的驱动齿轮24和安装于所述外驱动板9上的从动齿轮28。两个所述固定板9之间可转动的安装有中间轴27，所述中间轴27的两端安装有两个分别与所述驱动齿轮24和所述从动齿轮28相啮合的中间齿轮14。

如图3与图4所示，所述履带伸缩机构包括多个依次首尾顺次连接的履带节单体23，在本实施例中，所述履带节单体23的数目为27个。各所述履带节单体23内均开设有长孔并在所述长孔的两侧分别开设有两个U形槽，所述长孔的两端分别插设有连接长轴19和连接短轴21，并且所述连接长轴19和连接短轴21分别位于所述履带节单体23两端的U形槽内。各所述履带节单体23上的连接长轴19和相邻的所述履带节单体23上的连接短轴的两端之间均共同的固定设置有连接块22。具体的，所述连接块22为两端为半圆形的长方体，在两端各开设有一个圆形孔，所述连接块通过两个圆形孔分别与所述连接长轴19伸出履带节单体23的部分和相邻的履带节单体23长孔内的连接短轴21伸出履带节单体23的部分相配合，所述连接长轴19的两端分别延伸至所述连接块的外侧并且安装有驱动轴承20，然后用螺钉压住垫片拧入连接长轴19一端的螺纹孔内，用螺钉压住垫片拧入连接短轴21一端的螺纹孔内。多个所述履带节单体23通过所述连接块22依次首尾顺次连接形成圆周后套设于所述内驱动板24和所述外驱动板9的外侧并且各所述驱动轴承20位于所述内驱动板24和所述外驱动板9的各个链轮齿内。各所述履带节单体23的内侧中间分别固定安装有连接螺柱17，每相邻的两个所述连接螺柱16之间分别设置有连接弹簧18。

在本实施例中，各所述履带节单体为铝合金材质，并且且外侧分别设置有橡胶包覆层，所述橡胶包覆层的外表面加工有胎花，以加大与地面的摩擦力。

如图5所示，所述撑开机构包括对称设置于两个固定板11之间的两个伸展臂，各伸展臂包括两个伸展臂板8，两个所述伸展臂板8的两端分别用伸展臂连接套6固定连接，并进行焊接成一体。各个所述伸缩臂上相靠近的一端的两个所述伸展臂连接套6内分别插装设置有伸展臂轴10，各所述伸展臂轴10的两端与两个所述固定板11相连接。各所述伸展臂靠近所述伸展臂轴10的位置设置有活塞套筒固定轴7，所述活塞套筒固定轴7与活塞套筒16的一端相连接，所述活塞套筒16的另一端与液压缸15的活塞的自由端相连接，两个所述液压缸15的主体分别铰接设置于两个所述固定板11之间的两个安装轴上。两个所述伸展臂的中部和另外两个所述伸展臂连接套6内均设置有辅助轮轴12，各所述辅助轮轴12的两端位于所述伸展臂的外侧并且安装有伸展辅助轮13。各个所述伸展辅助轮13用尼龙材料制成。

所述变形控制机构包括安装于车体中控台上的变形控制开关2，所述变形控制开关3通过导线电性连接车体的蓄电池，并用导线与安装所述于车体内的电控液压站3电性连接。所述电控液压站3通过高压油管与所述分配接头4相连通，所述分配接头4通过高压油管与八个所述液压缸15相连通。

具体的，如图9所示，所述变形控制开关3包括1个伸展按钮30，1个收紧按钮31和1个电源总开关29。电源总开关29电性连接蓄电池和所述电控液压站3的电源端，控制电控液压站3工作产生压力，所述伸展按钮30连接电源总开关29的电源输出端和电控液压站3的一个继电器，控制将液压油引入到所述液压缸15的上腔，将活塞伸长，所述收紧按钮31连接电源总开关29的电源输出端和电控液压站3的另一个继电器，控制将液压油引入到液压缸15的下腔，将活塞缩短。

其中，所述电控液压站3采用为双作用液压泵，工作电压DC 12V，额定压力10Mpa。

分配接头4的数目具体设置为两个，每个分配接头4上有9个口，9个口彼此相通；其中一个口通过油管连接电控液压站3的一个液压油出口，另外8个口分别连接8个液压缸15的上腔；另一个分配接头一个口接电控液压站3的另一个出口，另外8个口分别连接8个液压缸15的下腔。将液压油分配到四个车轮的8个液压缸。

本发明的工作原理如下：

当多功能车在较为平坦的道路上行驶时，轮履复合式变体车轮如图6所示状态，为圆形，此时所述变形控制开关处于关闭状态；液压缸处于收紧状态。动力通过车体的悬架的半轴传递给内驱动板上，内驱动板带动安装与内驱动板内侧的驱动齿轮一起转动，驱动齿轮通过中间齿轮和中间轴将动力传输到从动齿轮，从动齿轮固定安装于外驱动板上使得外驱动板和内驱动板产生同样的驱动力。内外驱动板通过外缘上的链轮齿拨动27个连接长轴上的54个轴承，最终实现由履带节组成的圆形履带轮滚动，使得多功能车行驶。

当多功能车行驶到泥泞或者坎坷路面时，如驾驶员判断前方道路圆形车轮不能够顺利通过，驾驶员手动拧开变形控制开关2上的电源总开关29旋钮，将电控液压站3供电，然后按住伸展按钮30，为电控液压站3上的2个电磁阀通电，电控液压站3输出的高压液压油经其中一个电磁阀进入连接液压缸15上腔的分配接头4，经分配接头4为液压缸的上腔供油，同时，液压缸15下腔的液压油通过油管经连接液压缸15下腔的分配接头4，再经另一电磁阀回到电控液压站3，最终使得液压缸15伸展。液压缸15活塞伸展同时带动活塞套筒16推动活塞套筒固定轴7，从而带动由两块伸展臂板8构成的伸展臂绕固定轴10转动，安装在伸展臂上的伸展辅助轮13随伸展臂展开，伸展辅助轮展开的过程中，伸展辅助轮13撑开由履带节单体23连接起来的履带轮，相邻的履带节单体23彼此分开，连接履带节单体23之间的连接弹簧伸长，履带节单体23通过连接长轴19、连接短轴21和连接块22连接成一条链，相邻连接履带节单体23之间被拉开一定间隙，将圆形履带拉长撑开至等腰三角形履带，三角形的底边与地面接触。内驱动板25通过螺栓连接车辆的驱动轴，内驱动板25随驱动轴旋转，带动驱动齿轮24旋转，驱动齿轮24通过中间齿轮14和中间轴26将驱动力传递到外驱动板9，内驱动板24和外驱动板9同时产生驱动力，内驱动板24和外驱动板9的上部和下部的链轮齿拨动连接长轴19上的驱动轴承20，使得三角形的履带三边围绕着中心沿顺时针或逆时针运动，与地面接触的三角边与地面之间产生的摩擦力驱动车辆行驶。此时状态如图7所示。此时由圆形车轮与地面之间的点接触变成线接触，增大与地面之间的摩擦，从而增大驱动力，增大了越障能力。变形时间大约为6s，当完全变成三角形后，驾驶员松开伸展按钮，关闭电源总开关即可。

如图8所示，当车辆遇到高度达到车轮半径的垂直障碍物时，驾驶员接通电源总开关29之后，按下伸展按钮30，液压缸15活塞伸长，伸展臂带动伸展辅助轮13撑开履带，至如图8所示状态，履带搭载障碍物上，利用履带与支点和地面之间的摩擦越过障碍物。

当通过坎坷路况后，变体车轮由撑开的三角履带状态变为圆形状态，驾驶员只需打开电源总29开关，按下收紧按钮31，电控液压站3工作，为液压缸15的下腔供油，上腔的液压油回到电控液压站3，液压缸15的活塞收缩，带动伸展臂以及伸展辅助轮13收紧，履带节单体23在连接弹簧18的作用下，三角形履带收紧回到圆形状态。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。