CN115320288A - 一种行星排式可重构车轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行星排式可重构车轮，涉及车轮技术领域。包括行星排换挡机构和行星轮变形机构，所述行星排换挡机构位于车辆内侧，所述行星轮变形机构位于远离车辆的一侧，用于改变车轮的直径，所述行星排换挡机构和所述行星轮变形机构传动连接，所述行星排换挡机构包括由内至外的第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组的两端分别与所述第一行星齿轮组和所述行星轮变形机构传动连接，所述第一行星齿轮组的另一端连接有主动齿轮，所述主动齿轮由驱动电机驱动。本发明提供的行星排式可重构车轮，通过行星轮变形机构的伸展和收缩，从而改变车轮的直径，提高了移动平台或车辆的越障能力。

Description

一种行星排式可重构车轮

技术领域

本发明涉及车轮技术领域，具体涉及一种行星排式可重构车轮。

背景技术

汽车中的行走机构通常有轮式、履带式和支腿等形式。轮式行走机构应用最广，相关研究也较为透彻，运行时可达较高的运动速度，效率高，转弯灵活，制造成本低，控制简单，对地面的依赖性较强，适于在平坦路面上运行，具有转速高、运转平稳等优点。但由于其与地面的接触面积小，接地比压大，在野外复杂地形和恶劣路段容易发生车轮陷于软路基或砂石路面中的情况，从而出现车轮打滑现象，使整车的通过性能大幅降低。但是随着时代的发展和各类移动平台应用领域的拓展，对其越障能力和通过性的要求在不断提高，传统的轮式、履带式和腿足式行走机构都无法满足更高的要求。

本发明内容

本发明主要目的在于提供一种行星排式可重构车轮，以解决现有技术存在的问题。

为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：

一种行星排式可重构车轮，包括行星排换挡机构和行星轮变形机构，所述行星排换挡机构位于车辆内侧，所述行星轮变形机构位于远离车辆的一侧，用于改变车轮的直径，所述行星排换挡机构和所述行星轮变形机构传动连接；

所述行星排换挡机构包括由内至外的第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组的两端分别与所述第一行星齿轮组和所述行星轮变形机构传动连接，所述第一行星齿轮组的另一端连接有主动齿轮，所述主动齿轮由驱动电机驱动。

进一步的，还包括外壳，第一行星齿轮组设置于所述外壳的内部，所述第一行星齿轮组包括第一太阳轮、第一齿圈、第一行星轮和第一行星架，所述第一太阳轮通过连接轴与所述主动齿轮连接，所述第一行星轮啮合设置于所述第一太阳轮的外侧，所述第一齿圈套设于所述第一行星轮外侧，且第一齿圈的内侧与所述第一行星轮的外侧啮合，所述第一行星架与所述第一行星轮的齿轮孔转动连接。

进一步的，所述第一齿圈外侧套设有第一同步器，当车辆处于一档工作时，所述第一齿圈通过第一同步器与所述外壳连接，当车辆处于二档工作时，所述第一齿圈通过第一同步器与所述主动齿轮连接。

进一步的，所述第二行星齿轮组包括第二太阳轮、第二齿圈、第二行星轮和第二行星架，所述第二太阳轮通过连接轴与所述第一行星架连接，所述第二行星轮啮合设置于所述第二太阳轮的外侧，所述第二齿圈套设于所述第二行星轮外侧，且第二齿圈的内侧与所述第二行星轮的外侧啮合，所述第二行星架一端与所述第二行星轮的齿轮孔转动连接，另一端与所述外壳固定连接。

进一步的，所述行星轮变形机构包括第三行星架、驱动齿轮、限位块、轮径伸缩机构和第三太阳轮，所述第三行星架上设有轴承，所述第二齿圈输出端的连接轴穿过所述轴承与所述驱动齿轮连接，所述限位块与所述第三行星架固定连接，所述第三太阳轮上设有滑槽，所述轮径伸缩机构上设有与所述滑槽滑动连接的滑块，所述滑块的另一侧与所述限位块连接。

进一步的，所述驱动齿轮外侧设有第二同步器，当车辆处于静止和未变形状态时，所述驱动齿轮和所述第三太阳轮通过第二同步器啮合连接，当车辆处于变形状态时，所述驱动齿轮与所述第三行星架通过第二同步器啮合连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

通过设置行星排换挡机构，可以改变传动比，提供两种传动比可供车辆或移动平台根据当前路面类型自行选择；

通过设置行星轮变形机构进行伸展和收缩，改变车轮的直径，能够在小直径和大直径两种状态下进行自由转换，使得该重构车轮对于多障碍路面的适应性有所提高，小直径车轮具有灵活高速的特点，大直径车轮在越障爬坡方面性能更为优异，对路面的适应性更高；

通过行星排换挡机构和行星轮变形机构的结合，可以完成车轮在不同档位下的变径，具备了轮式行走机构高动力性的优点，又大大提高了车辆对于多障碍路面的通过性，使得车辆在错综复杂的路况下，实现了较高动力性和较高越障性的兼容。

附图说明

图1是本发明整体结构分层示意图。

图2是本发明整体结构原理图。

图3是本发明行星排换挡机构的原理图。

图4是本发明行星排换挡机构处于一档工作时的动力传递路线图。

图5是本发明行星排换挡机构处于二档工作时的动力传递路线图。

图6是本发明行星轮变形机构的原理图。

图7是本发明行星轮变形机构的动力传递路线图。

图8是本发明行星排式可重构车轮未变形时的形态图。

图9是本发明行星排式可重构车轮变径后的形态图。

其中，1-第一行星齿轮组，11-主动齿轮，12-第一同步器，13-第一太阳轮，14-第一齿圈，15-第一行星轮，16-第一行星架，2-第二行星齿轮组，21-制动装置，22-第二太阳轮，23-第二行星轮，24-第二行星架，25-第二齿圈，3-行星轮变形机构，31-第三行星架，32-驱动齿轮，33-第二同步器，34-限位块，35-第三太阳轮，36-轮径伸缩机构，4-驱动电机，5-壳体。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

结合图1至图9，本发明提供一种行星排式可重构车轮，在轴向上分为三层，位于车辆内侧的两层构成了行星排换挡机构，行星排换挡机构用于改变传动比，远离车辆的一层为行星轮变形机构3，行星轮变形机构3用于改变车轮的直径，所述行星排换挡机构和所述行星轮变形机构3传动连接，

所述行星排换挡机构包括由内至外的第一行星齿轮组1和第二行星齿轮组2，所述第二行星齿轮组2的两端分别与所述第一行星齿轮组1和所述行星轮变形机构3传动连接，所述第一行星齿轮组1的另一端连接有主动齿轮11，所述主动齿轮11由驱动电机4驱动。动力由驱动电机4输入传递至主动齿轮11，随后主动齿轮11将动力传递至行星排换挡机构，最终行星排换挡机构将动力传递至行星轮变形机构3。

优选的，还包括外壳5，第一行星齿轮组1设置于所述外壳5的内部，所述第一行星齿轮组1包括第一太阳轮13、第一齿圈14、第一行星轮15和第一行星架16，所述第一太阳轮13通过连接轴与所述主动齿轮11连接，所述第一行星轮15啮合设置于所述第一太阳轮13的外侧，所述第一齿圈14套设于所述第一行星轮15外侧，且第一齿圈14的内侧与所述第一行星轮15的外侧啮合，所述第一行星架16与所述第一行星轮15的齿轮孔转动连接。

优选的，所述第二行星齿轮组2包括第二太阳轮22、第二齿圈25、第二行星轮23和第二行星架24，所述第二太阳轮22通过连接轴与所述第一行星架16连接，所述第二行星轮23啮合设置于所述第二太阳轮22的外侧，所述第二齿圈25套设于所述第二行星轮23外侧，且第二齿圈25的内侧与所述第二行星轮23的外侧啮合，所述第二行星架24一端与所述第二行星轮23的齿轮孔转动连接，另一端与所述外壳5固定连接。第二齿圈25上设有制动装置21。

本实施例中，所述第一齿圈14外侧套设有第一同步器12，当车辆处于一档工作时，所述第一齿圈14通过第一同步器12与所述外壳5连接，此时第一齿圈14与外壳5连接处于固定不动的状态，驱动电机4运转时，主动齿轮14带动第一太阳轮13转动，第一太阳轮13带动第一行星轮15转动，第一行星轮15带动第一行星架16转动，随后第一行星架16将动力传递至第二太阳轮22，第二太阳轮22带动第二行星轮23转动，第二行星轮23带动第二齿圈25转动，第二行星架24固定不动，动力由第二齿圈25输出至行星轮变形机构3。

当车辆处于二档工作时，所述第一齿圈14通过第一同步器12与所述主动齿轮11连接，此时第一齿圈14与主动齿轮11同步运动，而主动齿轮11与第一太阳轮13连接，则第一太阳轮13与第一齿圈14锁止同步运动，由于第一太阳轮13与第一齿圈14两者的直径大小不同，因此处于两者之间的第一行星轮15转动，补偿转速差，保证第一太阳轮13与第一齿圈14转动速度一致，第一行星轮15转动时带动第一行星架16转动，第一行星架16将动力传递至第二行星齿轮组2，最终动力由第二齿圈25输出至行星轮变形机构3。

通过设置第一行星齿轮组1和第二行星齿轮组2，利用第一同步器12轴向移动，使第一齿圈14与外壳5连接或者使第一齿圈14与主动齿轮11连接，改变传动比，使得车辆或移动平台在合适的转矩输入下行驶及变形。采用上述的技术方案可以提供两种传动比，供车辆或移动平台根据当前路面类型自行选择。

优选的，所述行星轮变形机构3包括第三行星架31、驱动齿轮32、限位块34、轮径伸缩机构36和第三太阳轮35，所述第三行星架31上设有轴承，所述第二齿圈25输出端的连接轴穿过所述轴承与所述驱动齿轮32连接，所述限位块34与所述第三行星架31固定连接，所述第三太阳轮35上设有滑槽，所述轮径伸缩机构36上设有与所述滑槽滑动连接的滑块，所述滑块的另一侧与所述限位块34连接。

本实施例中，所述驱动齿轮32外侧设有第二同步器33，当车辆处于静止和未变形状态时，所述驱动齿轮32和所述第三太阳轮35通过第二同步器33啮合连接，此时第三行星架31固定不动，动力由行星排换挡机构的第二齿圈25传递至驱动齿轮32，由于第三太阳轮35与驱动齿轮32通过第二同步器33啮合，因此两者同步运动，第三太阳轮35转动时轮径伸缩机构36在滑槽内移动，轮径伸缩机构36向外伸展，完成车轮的原地变形；

当车辆处于行驶状态时，所述驱动齿轮32与所述第三行星架31通过第二同步器33啮合连接，此时驱动齿轮32与第三行星架31同步运动，第三行星架31带动限位块34运动，限位块34带动轮径伸缩机构36的滑块在滑槽内滑动，轮径伸缩机构36向外伸展的同时也在旋转运动，使得车轮边旋转边变形。当车轮复位时，挂入倒挡，行星排换挡机构的动力输入部件第一太阳轮13反转，轮径伸缩机构36即可回位。在另一实施例中，可以采用牙嵌式离合器取代第二同步器，两者功能相同。

本发明采用小直径和大直径车轮的结合使得该可重构车轮能够更加灵活且有效地适应多障碍路面，大大提高了车轮的适用范围，使车辆或无人平台的行驶和作业效率得以提高，该行星排式可重构车轮主要面向非结构化路面的无人平台，其可在越野环境、乡村道路等非结构化地形中行驶、作业，装载多种装置和设备，以完成抢险、救灾、运输、侦察、排爆等任务，能够减少人员参与、降低行动风险。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种行星排式可重构车轮，其特征在于，包括行星排换挡机构和行星轮变形机构，所述行星排换挡机构位于车辆内侧，所述行星轮变形机构位于远离车辆的一侧，用于改变车轮的直径，所述行星排换挡机构和所述行星轮变形机构传动连接；

所述行星排换挡机构包括由内至外的第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组的两端分别与所述第一行星齿轮组和所述行星轮变形机构传动连接，所述第一行星齿轮组的另一端连接有主动齿轮，所述主动齿轮由驱动电机驱动。

2.如权利要求1所述的一种行星排式可重构车轮，其特征在于，还包括外壳，第一行星齿轮组设置于所述外壳的内部，所述第一行星齿轮组包括第一太阳轮、第一齿圈、第一行星轮和第一行星架，所述第一太阳轮通过连接轴与所述主动齿轮连接，所述第一行星轮啮合设置于所述第一太阳轮的外侧，所述第一齿圈套设于所述第一行星轮外侧，且第一齿圈的内侧与所述第一行星轮的外侧啮合，所述第一行星架与所述第一行星轮的齿轮孔转动连接。

3.如权利要求2所述的一种行星排式可重构车轮，其特征在于，所述第一齿圈外侧套设有第一同步器，当车辆处于一档工作时，所述第一齿圈通过第一同步器与所述外壳连接，当车辆处于二档工作时，所述第一齿圈通过第一同步器与所述主动齿轮连接。

4.如权利要求2所述的一种行星排式可重构车轮，其特征在于，所述第二行星齿轮组包括第二太阳轮、第二齿圈、第二行星轮和第二行星架，所述第二太阳轮通过连接轴与所述第一行星架连接，所述第二行星轮啮合设置于所述第二太阳轮的外侧，所述第二齿圈套设于所述第二行星轮外侧，且第二齿圈的内侧与所述第二行星轮的外侧啮合，所述第二行星架一端与所述第二行星轮的齿轮孔转动连接，另一端与所述外壳固定连接。

5.如权利要求4所述的一种行星排式可重构车轮，其特征在于，所述行星轮变形机构包括第三行星架、驱动齿轮、限位块、轮径伸缩机构和第三太阳轮，所述第三行星架上设有轴承，所述第二齿圈输出端的连接轴穿过所述轴承与所述驱动齿轮连接，所述限位块与所述第三行星架固定连接，所述第三太阳轮上设有滑槽，所述轮径伸缩机构上设有与所述滑槽滑动连接的滑块，所述滑块的另一侧与所述限位块连接。

6.如权利要求5所述的一种行星排式可重构车轮，其特征在于，所述驱动齿轮外侧设有第二同步器，当车辆处于静止和未变形状态时，所述驱动齿轮和所述第三太阳轮通过第二同步器啮合连接，当车辆处于变形状态时，所述驱动齿轮与所述第三行星架通过第二同步器啮合连接。

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