專利名稱:路面自適應可調節驅動輪的制作方法
技術領域:
本發明涉及一種路面自適應可調節驅動輪,并且更具體地,本發明涉及車輪的形狀能夠根據路面狀態而調節的路面自適應可調節驅動輪。
背景技術:
通常,被驅動裝置驅動的旋轉體使用具有高行駛速度的優點的圓形輪。然而,當在崎嶇地點移動或越過臺階時,圓形輪的旋轉體可能容易滑動。因此,履帶型旋轉體已經被廣泛地用作由在傾斜表面上或臺階上移動的驅動裝置驅動的旋轉體。履帶型旋轉體當在崎嶇地點移動時(例如,當在傾 斜表面或臺階上移動時)沒有很大的困難。然而,履帶型旋轉體具有如下缺點當在平地上旋轉時,履帶型旋轉體的移動速度變得低于諸如圓形輪之類的旋轉型旋轉體的移動速度。此外,這種履帶型旋轉體的制造非常困難。因此,在諸如監控機器人之類的需要高行進速度的結構中,需要的是能夠調節的可調節驅動輪而不是具有低移動速度的履帶型驅動輪。也就是說,已經提出了用于不斷地改變車輪形狀的可調節驅動輪,使得諸如監控機器人等之類的結構使用普通輪型旋轉體在平地中行進,而在傾斜表面或置有障礙物的崎嶇地點上行進的情況下,車輪的形狀發生改變以便平順地克服崎嶇地點。具有上述可調節驅動輪的結構整體地形成為圓形,以改變驅動輪的模式或改變旋轉體的直徑。然而,由于旋轉體的表面是一體成形的,所以旋轉體在表面不改變以保持原始形狀的狀態下被驅動。因此,盡管當旋轉體在平地上行駛時沒有問題,但旋轉體的表面可能滑動,從而導致旋轉體當在諸如臺階之類的傾斜表面上行駛時具有困難。另外,由于現有技術的可調節驅動輪使用通過人工調節命令來改變車輪形狀的方法,所以另外需要包括用于感測地面狀態的傳感器和用于檢測來自傳感器的信號并指令調節操作的控制單元的構造。然而,使用人工操作命令的這種表面狀態敏感的可調節驅動輪頻繁地發生故障,從而降低了效率。此外,盡管已經提出了用于折疊和展開可調節驅動輪的翼部改變旋轉軸的旋轉方向的方法,該方法需要旋轉軸的變化,因此,可能無法實現行進方向上的平順行進。
發明內容
技術問題因此,已經完成了本發明以解決在現有技術中存在的上述問題,并且本發明要實現的主題是提供一種路面自適應可調節驅動輪,該可調節驅動輪具有與一般的圓形輪相同的移動速度,同時以與履帶型車輪相同的方式適應于路面狀態。本發明要實現的另一個主題是提供一種路面自適應可調節驅動輪,該可調節驅動輪自動地適應于路面狀態并且在車輪到達崎嶇地點時自動地展開車輪的翼部,而不需要諸如路面檢測傳感器和控制單元之類的單獨的車輪調節構成元件。本發明要實現的又一個主題是提供一種路面自適應可調節驅動輪,該可調節驅動輪防止了由于傳感器和控制單元而導致的故障并且通過取決于路面狀態的車輪自動調節而提供了更平順的行進。本發明的另外的優點、主題和特征將部分在接下來的描述中闡述,并且部分地將在本領域普通技術人員審閱了以下內容之后對其顯見,或者可以從本發明的實施中獲得。技術方案在本發明的一個方面中,提供了一種路面自適應可調節驅動輪,該可調節驅動輪包括驅動軸,其能夠通過馬達的驅動而旋轉;輔助驅動軸,其與驅動軸可旋轉地嚙合;以及可調節驅動體,每個可調節驅動體具有與輔助驅動軸直接嚙合的頭部以及從頭部延伸的翼部。在平地中,可調節驅動體被向內折疊并與輔助驅動軸的圓周緊密接觸,以形成整體上的圓形旋轉體。 在存在障礙物的崎嶇地點,如果輔助驅動軸的旋轉產生的扭矩大于車輪自身的重量,那么可調節驅動體沿可調節驅動體離開輔助驅動軸的圓周的方向展開以形成翼形旋轉體,使得車輪能夠容易地越過障礙物。將在后面參照附圖描述根據本發明的路面自適應可調節驅動輪的詳細示例。有益效果根據本發明的路面自適應可調節驅動輪具有與一般的圓形輪相同的移動速度,同時以與履帶型車輪相同的方式適應于路面狀態。另外,根據本發明的路面自適應可調節驅動輪不需要諸如路面檢測傳感器和控制單元之類的單獨的車輪調節構成元件,從而降低了制造成本,并且該可調節驅動輪自動地適應于路面狀態并且在車輪到達崎嶇地點時自動地展開車輪的翼部,從而防止了由于傳感器或控制單元而導致的故障并且提供了更平順的行進。此外,在到達崎嶇地點的情況下,由于車輪沿與已有平地中相同的旋轉方向旋轉,所以可以短時間到達期望的目的地而無需改變行進方向。本發明的效果不限于上述效果,并且其他未提到的效果將從對要保護內容的描述中被本領域技術人員清楚地理解。
本發明的上述和其他主題、特征和優點將從下面結合附圖進行的詳細描述中更加顯而易見,在附圖中圖I是示出如下結構的視圖,其中根據本發明的實施例的路面自適應可調節驅動輪形成圓形旋轉體;圖2是示出根據本發明的實施例的路面自適應可調節驅動輪中的輔助驅動軸和可調節驅動體的嚙合結構的視圖;圖3是示出如下結構的視圖,其中根據本發明的實施例的路面自適應可調節驅動輪形成翼形旋轉體;圖4是闡釋形成根據本發明的實施例的路面自適應可調節驅動輪的翼形旋轉體的原理的視圖;以及圖5是示出根據本發明的路面自適應可調節驅動輪所應用于的驅動裝置的視圖。
具體實施例方式將在下文中參照附圖更全面地描述本發明,在附圖中示出了本發明的優選實施例。然而,本發明可以以不同的形式來實施,并且不應理解為局限于本文闡述的實施例。相反,提供這些實施例是為了使本公開透徹而完整,并將本發明的范圍全面地傳達給本領域技術人員。在通篇的說明書中,相同的附圖標記指代相同的組成部分。在附圖中,為了清楚起見,對層和區域的厚度進行了放大。諸如“下面”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等之類的空間相對術語可以在本文中使用,以便于說明書描述如附圖所示的一個元件或特征與另一個或多個元件或特征的關系。應當理解,除了附圖所描繪的定向之外,空間相對術語意在還涵蓋裝置在使用或操作中的不同定向。例如,如果圖中的裝置被翻轉,那么描述為其他元件或特征“下方”或“下面”的元件將被定向為在所述其他元件或特征“上方”。因此,示例性的術語“下方”能夠涵蓋上方和下方兩種定向。裝置可以以其他方式定向(旋轉90度或處于其他方位),并且本文使用的空間相對描述用語被相應地理解。
將參照示出了本發明的優選實施例的立體圖、截面圖和/或平面圖描述本發明。因此,示例性附圖的外形可以根據制造技術和/或容差而修改。也就是說,本發明的實施例并不意在限制本發明的范圍,而是覆蓋能夠由于制造過程的變化而導致的所有變化和修改。因此,附圖所示的區域是以示意圖的形式圖示的,并且區域的形狀僅僅是示意性表現,而不是作為限制。在下文中,將參照附圖詳細地描述本發明的優選實施例。圖I是示出了根據本發明的實施例的路面自適應可調節驅動輪的形狀的視圖。圖I示出了可調節驅動體30 (將在后面描述)形成圓形旋轉體100,使得驅動體能夠容易地在平地上移動。根據本發明的實施例的路面自適應可調節驅動輪包括驅動軸10,其能夠通過馬達的驅動而旋轉;輔助驅動軸20,其與驅動軸10可旋轉地嚙合;以及可調節驅動體30,其與輔助驅動軸20的圓周嚙合,從而能夠根據輔助驅動軸20的旋轉而折疊。如果馬達(未示出)旋轉,那么馬達產生的旋轉力被傳遞到驅動軸10,以使驅動軸10旋轉。如果驅動軸10旋轉,那么與驅動軸10可旋轉地嚙合的輔助驅動軸20也旋轉。用于傳遞旋轉力的驅動軸10和輔助驅動軸20的類型不受限制。例如,驅動軸10和輔助驅動軸20可以構造成具有形成在驅動軸10和輔助驅動軸20的圓周上的輪齒的一對直齒齒輪,或者可以構造成通過摩擦鼓輪類型來傳遞旋轉力。另外,驅動軸10和輔助驅動軸20可以構造成通過以閉環形式連接驅動軸10和輔助驅動軸20的帶來接收旋轉力。根據旋轉力傳遞類型,驅動軸10和輔助驅動軸20的形狀、直徑或圓周的橫截面形狀可以根據傳遞旋轉力的類型而不同。如圖2所示,多個輔助驅動軸20中的每一個與可調節驅動體30中的每一個嚙合。可調節驅動體30由頭部31和從頭部31延伸的翼部32組成,頭部31與輔助驅動軸20直接嚙合。可調節驅動體30的數量與輔助驅動軸20的數量相同,并且,如果輔助驅動軸20是直齒齒輪的形狀,那么輪齒可以形成在可調節驅動體30的圓周上,使得可調節驅動體30的頭部31與輔助驅動軸20可旋轉地嚙合。也就是說,如果輔助驅動軸20旋轉,那么與輔助驅動軸20嚙合的可調節驅動體30的頭部31和翼部32繞輔助驅動軸20的旋轉軸擺動。可調節驅動體30的形狀不受限制,但是優選地,可調節驅動體30的翼部以弧形伸展,使得可調節驅動體30如圖I所示向內折疊并且形成圓形旋轉體100,從而便于車輪在平地上的移動。弧形的曲率可以根據可調節驅動體30的數量來確定。也就是說,由于多個可調節驅動體30的圓周一體地形成圓形輪,所以隨著可調節驅動體30的數量變大,翼部32的伸展長度變短并且曲率變小。此時,多個可調節驅動體30接觸其他相鄰的可調節驅動體30的端部,并且,為了使圓形旋轉體100形成完整的圓而不發生彎曲,如圖2所示,優選使頭部31的端部具有錐形槽33。也就是說,翼部32的端部容納在形成于相鄰的可調節驅動體30的頭部31上的槽33中,以形成整體上的光滑的圓形旋轉體100而不會出現圓周的伸出,如圖I所示。圖I示出了如下形狀,其中可調節驅動體30向內折疊,并且變為與輔助驅動軸20的圓周緊密接觸,以形成圓形旋轉體100。更具體地,圓形旋轉體100以使得一個可調節驅動體30的翼部32容納在形成于相鄰的可調節驅動體30的頭部31上的槽33中的方式形成。根據本發明的實施例的路面自適應可調節驅動輪在平地上形成圓形旋轉體100,并且能夠通過由車輪像普通的圓形輪一樣與路面緊密接觸的狀態下的旋轉產生的反作用摩擦 力而沿期望的方向行進。如果需要,可以相對于可調節驅動體30的外表面執行特殊的涂覆處理,以通過摩擦力的升高而促進行進或者通過耐久性的提高而提高產品的壽命。例如,在可調節驅動體30形成圓形旋轉體100的情況下,其圓周可以涂覆有橡膠,并且摩擦力被升高以提高移動速度。另一方面,如果路面不是平地,也就是說,在山路或不規則路面的狀態下,如圖I所示的圓形旋轉體100難以行進。特別地,如果形成有臺階部,例如,如果車輪在車輛道路與人行道之間的區塊上行進,那么圓形旋轉體100可瞬時地與地面分離,并且可能無法提供用于行進的力。在這種情況下,可調節驅動體30展開以形成如圖3所示的翼形旋轉體200。也就是說,可調節驅動體30的翼部32展開以沿翼部32離開可調節驅動軸的方向豎立,從而形成翼形旋轉體200。翼形旋轉體200具有大于圓形旋轉體100的直徑的直徑,并且因此在越過障礙物時或者在臺階路上行進時是穩定的。如圖4所示,根據本發明的實施例的路面自適應可調節驅動輪所應用于的移動體能夠容易地克服崎嶇地點以進行行進。如上所述,依照根據本發明的實施例的路面自適應可調節驅動輪,圓形旋轉體100和翼形旋轉體200根據道路狀態可調節地形成,并且在這種可調節操作中,不需要采用對應于傳感器或控制單元的構造,其中傳感器用于單獨地感測道路狀態,控制單元用于通過對由傳感器捕獲的道路狀態進行分析而以電子方式控制可調節操作。也就是說,圓形旋轉體100根據道路狀態而自動地改變成翼形旋轉體200。在圖5中示意性地示出了該自動調節原理。將參照圖5描述該自動調節原理。也就是說,在平地中,車輪處于如圖I所示的圓形旋轉體100的形式。驅動軸10通過馬達而旋轉(由圖中的R表示),并且與驅動軸10嚙合的多個輔助驅動軸20接收旋轉力R’。此時,在平地中,由輔助驅動軸20施加于可調節驅動體30的扭矩的豎直分量T變得小于法向力N,其中法向力N與對應于包括路面自適應可調節驅動輪在內的總體的負載的力平行。因此,由于法向力N大于用作通過扭矩使可調節驅動體30的翼部32展開的力,所以翼部32向內折疊以保持圓形旋轉體100繼續行進。此時,在形成圓形旋轉體100的多個可調節驅動體30中,僅僅在特定時間與地面接觸的一個可調節驅動體30被限制而不能通過法向力N展開。因此,不與地面接觸的其他可調節驅動體30的翼部32展開而豎立。如上所述,由于槽33附加地形成在頭部31的端部處,所以相鄰的可調節驅動體30彼此擠壓以保持圓形旋轉體100的狀態,并因此防止翼部32在平地上展開。如果車輪在行進期間遇到障礙物0或者如果車輛越過崎嶇地點中的臺階部,那么車輛的一部分瞬時地與地面分離,并且此時,比平常大的力被施加于驅動軸10。因此,由可調節驅動體的旋轉導致的扭矩增大。如果增大的扭矩的豎向分量T大于法向力N,那么其克服法向力N,并且可調節驅動體30的翼部32沿翼部32離開輔助驅動軸20的圓周的方向展開以分別圍繞輔助驅動軸20的中心豎立,從而形成翼形旋轉體200。因此,即使在沒有單獨的電子控制的情況下,根據本發明的路面自適應可調節驅動輪也能夠根據道路狀態從圓形旋轉體100的狀態改變為翼形旋轉體200的狀態,并且因此能夠克服崎嶇地點而繼續穩定行進。如圖5所示,在可調節驅動體30形成翼形旋轉體200的情況下,可調節驅動體30的頭部31沿著旋轉方向(圖中的順時針方向)R’移動,并與驅動軸10的圓周接觸。因此, 可調節驅動體30不能夠旋轉。如上所述,能夠通過驅動軸10的圓周來保持可調節驅動體30的翼形旋轉體200的這種停止狀態,并且其變得可以克服崎嶇地點。通過上述原理,根據本發明的路面自適應可調節驅動輪能夠根據路面狀態自動地改變車輪狀態,并且特別地,不管路面自適應可調節驅動輪的狀態變化而能夠保持相同的行進狀態。盡管已經為了示例的目的描述了本發明的優選實施例,但本領域技術人員將認識至IJ,在不偏離如在所附權利要求中公開的本發明的范圍和精神的情況下,可以進行各種修改、增加和替換。
權利要求
1.一種路面自適應可調節驅動輪,包括 驅動軸,所述驅動軸通過馬達的驅動而可旋轉; 輔助驅動軸,所述輔助驅動軸與所述驅動軸可旋轉地嚙合;以及 可調節驅動體,每個可調節驅動體都具有與所述輔助驅動軸直接嚙合的頭部以及從所述頭部延伸的翼部。
2.根據權利要求I所述的路面自適應可調節驅動輪,其中,所述可調節驅動體被向內折疊并與所述輔助驅動軸的圓周緊密接觸,以形成整體上的圓形旋轉體。
3.根據權利要求I所述的路面自適應可調節驅動輪,其中,如果所述輔助驅動軸的旋轉產生的扭矩在豎直方向上的分量大于所述路面自適應可調節驅動輪的法向力,那么所述可調節驅動體沿所述翼部離開所述輔助驅動軸的圓周的方向展開以形成翼形旋轉體。
4.根據權利要求3所述的路面自適應可調節驅動輪,其中,當所述可調節驅動體形成所述翼形旋轉體時,所述可調節驅動體的所述頭部與所述驅動軸的所述圓周接觸從而被支撐。
5.根據權利要求I所述的路面自適應可調節驅動輪,其中,所述驅動軸和所述輔助驅動軸由具有形成在其圓周上的輪齒的直齒齒輪構成,以可旋轉地彼此嚙合。
6.根據權利要求I所述的路面自適應可調節驅動輪,其中,所述驅動軸和所述輔助驅動軸通過旋轉的摩擦鼓輪彼此嚙合。
7.根據權利要求I所述的路面自適應可調節驅動輪,其中,所述驅動軸和所述輔助驅動軸通過帶彼此嚙合。
8.根據權利要求I所述的路面自適應可調節驅動輪,其中,所述翼部以弧形伸展。
9.根據權利要求I所述的路面自適應可調節驅動輪,其中,在所述可調節驅動體的所述頭部上形成有槽,以將另一個相鄰的可調節驅動體的翼部的端部容納在所述槽中。
10.根據權利要求I所述的路面自適應可調節驅動輪,其中,所述可調節驅動體的外表面涂覆有橡膠。
全文摘要
提供了一種路面自適應可調節驅動輪,該可調節驅動輪具有與一般的圓形輪相同的移動速度,同時以與履帶型車輪相同的方式適應于路面狀態,并且該可調節驅動輪在車輪到達崎嶇地點時自動地展開車輪的翼部,而不需要諸如路面檢測傳感器和控制單元之類的單獨的車輪調節構成元件。該路面自適應可調節驅動輪包括驅動軸,其能夠通過馬達的驅動而旋轉;輔助驅動軸,其與驅動軸可旋轉地嚙合;以及可調節驅動體,每個可調節驅動體具有與輔助驅動軸直接嚙合的頭部以及從頭部延伸的翼部。
文檔編號B60B15/16GK102811867SQ201080065599
公開日2012年12月5日 申請日期2010年5月13日 優先權日2010年4月21日
發明者趙字衍 申請人:感應電動機技術有限公司