[实用新型]一种高通过性螺旋轮

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种轮子，尤其涉及一种具有高通过性的螺旋轮。

背景技术

现有的各类轮子只擅长在平地上滚动，当遇到阶梯状障碍物时，如爬楼梯或下楼梯则无法跨越，通过性差。星形轮虽能爬楼梯，但会发生撞地现象，而且只能前进或后退，不能进行横向移动，履带也是如此。这就使得很多使用轮子或履带的设备的功能受到很大限制。

发明内容

为了解决以上问题，本实用新型提供了一种结构简单、制造容易、机动灵活、跨越障碍平稳的高通过性螺旋轮。本实用新型打破了对轮子外圈为封闭的圆这一传统理解，创新地引入开放螺旋的概念。

本实用新型所述高通过性螺旋轮，包括一个三维螺旋体或者两个以上相同、同向、彼此等距的三维螺旋体，以及将以上三维螺旋体与其轴心刚性相连的连接体。

使用本实用新型所述高通过性螺旋轮时，使三维螺旋体绕轴心旋转，整个轮子即发生位移；若遇较高或较低障碍物，轮子前端产生倾角，顺时针三维螺旋体绕轴心顺时针转动或者逆时针三维螺旋体绕轴心逆时针转动，前端的螺旋接触到障碍物顶部，后面的螺旋依次到达，直至整个轮子全部翻越障碍物顶部，反向旋转可平稳再返回。

进一步地，所述三维螺旋体的半径沿轴向从一端至另一端逐渐变小，螺旋的外轮廓形成渐近轴心的连续、光滑曲线或直线。从而在行进中遇障碍物时，无须给轮子一个倾斜的角度，而是轮子前端较小部分的螺旋先接触障碍物顶部，后面的螺旋依次到达，于是增加轮子翻越障碍物的能力，更加便捷。

进一步地，所述三维螺旋体位于大端的螺旋，其等径螺旋的旋转角度构成至少完整的一周。这样，当轮子在水平方向滚动时，其轴心与地面距离为常数，从而增加轮子行进中的顺畅性和稳定性。

进一步地，所述三维螺旋体大端的螺旋半径沿其轴向减小的方向是向两端均减小。这样，轮子的前后端都具有前端较小的部分，当攀升或下降时，两端均能发挥作用，同时还能相互配合，特别是与轮子的支架系统、车架等配合，仰角能大幅增加。例如，当轮子行进中遇到陡峭低洼处（下楼梯时），后部会均匀释放轮子，当车体前倾时，轮子前部会提前与地面接触，与轮子后部配合，平稳降到底部，从而轻松地实现轮子的爬楼梯、下楼梯等跨越障碍物的功能。

进一步地，所述三维螺旋体外轮廓上设有若干相互平行子轴和子轮，子轮可绕子轴自由旋转，相邻的子轮之间保持间隙；位于端部的子轴轴向与三维螺旋体的横截面形成非90°夹角，其余子轴轴向与相应螺旋的切线方向在三维螺旋体的横截面及横截面的切面均形成非90°夹角。这样的设计可以将滑动摩擦转变为滚动摩擦，降低能耗，避免划伤地面；其次，更好模拟三维螺旋体，运行过程中更加平稳顺畅；再次，可防止子轮向非预期方向滚动，避免主轮在通过障碍物时，从其上滑脱。当轴心与行进方向被限定在一定夹角时，主轮旋转，则子轮在与接触面间静摩擦力作用下旋转，并将部分主轮转向力转化到该子轮的法向力上面，最终产生向前的动力。

进一步地，位于两端的子轮为半球形；其余的子轮形状为中间鼓形、两边半球形相结合。鼓形加半球形子轮的设计，是为了更好地模拟从子轮所在部位经过的那段螺旋线，从而增加轮子爬越障碍物的平稳性。由于端部空间较小，到最两端就简化成半球形，当行进中遇到陡峭凸起障碍物时，最先与障碍物顶部接触的部位往往是子轮的端部，半球形设计可降低其对地面的压强。

进一步地，所述中间鼓形、两边半球形的子轮是分体式，沿子轴方向分割成不同组成部分。分体式结构可增加辐条、子轴和子轮的牢固程度，但在狭小部位，也可在尽量保有其完整形状的同时，做成一个整体或从中间等分的两部分。

进一步地，所述分体式子轮各组成部分之间同轴或者不同轴。同轴时结构简单，易于装配，缺点是子轮过大，两端与中间部分的截面半径存在较大差距，造成在角速度相同时线速度差距过大。不同轴时，可将中间部分变细，使其截面半径接近两端，缺点是结构复杂，装配繁琐。

进一步地，本实用新型所述高通过性螺旋轮还包括固定轴，所述轴心为具有中心孔的轮毂，固定轴穿过轮毂的中心孔，轮毂可绕固定轴自由转动。主轴固定在车架支撑系统上，用马达驱动轮毂转动，从而降低马达轴承的磨损，延长其使用寿命。

进一步地，所述轮毂沿轴向分割成若干段，相应地三维螺旋体也随之分割成若干段，各段之间刚性连接。从而可大大简化安装过程。

进一步地，所述连接体为从三维螺旋体至轴心的若干实心面或者若干辐条。

进一步地，本实用新型所述高通过性螺旋轮在内部设置电动马达驱动或固定轴上加装从动轮，通过链条或皮带与外部马达连接驱动。