CN211416838U - 一种张合式行走装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种张合式行走装置，其包括有至少一个独轮组件，独轮组件包括有支撑板、主轮法兰和内轮，主轮法兰穿过支撑板，内轮与主轮法兰同轴设置，主轮法兰的中心处穿设有内轴，支撑板上设有行走驱动机构以及张合驱动机构，内轮的中心处嵌设有主动伞形齿轮，内轴的端部穿过主动伞形齿轮，内轮上设有至少一组张合传动组件，张合传动组件包括有多个传动丝杆，传动丝杆穿过内轮的侧壁，传动丝杆位于内轮内侧的一端设有从动伞形齿轮，传动丝杆位于内轮外侧的一端套设有套筒，套筒内固定有传动螺母，套筒远离内轮的一端固定有弧状的外轮。本实用新型通过驱使外轮张开或者合拢来调整轮径，进而完成上下楼梯以及跨越障碍动作。

Description

一种张合式行走装置

技术领域

本实用新型涉及可行走的装置，尤其涉及一种张合式行走装置。

背景技术

随着智能化、自动化技术的不断发展，自行车、电动车、汽车等代步工具逐渐普及至家家户户，但是这些代步工具几乎只能够供四肢健全的正常人使用，对于老年人及失能人士而言，日常出行已经成为一种奢望，即使现在市面上已经有老年代步车以及电动轮椅车供其出行，但是，这些工具仅能够提供他们在平地上进行活动，一旦遇到了楼梯或者障碍，就无法继续前进。此外，平衡车的问世给人们的出行带来了许多便捷，其无需操控，只需改变整体的重心，就可以控制平衡车前进后退、左右转弯，但是，平衡车的续航能力不强，稳定性不高，使用过程中容易摔倒，一般难以在马路上行驶，并且平衡车的运转仍需依靠人体重心控制，无法自主导航行驶。由此可见，现有技术中亟需一种可用于驱使代步车辆行走，同时能够跨越楼梯或者低矮障碍物并且具有平衡行走能力的行走动力装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种通过驱使外轮张开或者合拢来调整轮径，进而完成上楼、下楼以及跨越障碍动作，并且可以进行自主导航的张合式行走装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。

一种张合式行走装置，其包括有至少一个独轮组件，所述独轮组件包括有支撑板、主轮法兰和内轮，所述主轮法兰穿过所述支撑板且二者转动连接，所述内轮与所述主轮法兰同轴设置且二者固定连接，所述主轮法兰呈中空状，所述主轮法兰的中心处穿设有内轴且二者转动连接，所述支撑板上设有用于驱使所述主轮法兰转动的行走驱动机构以及用于驱使所述内轴转动的张合驱动机构，所述内轮的中心处嵌设有主动伞形齿轮且二者转动连接，所述内轴的端部穿过所述主动伞形齿轮且二者固定连接，所述内轮上设有至少一组张合传动组件，所述张合传动组件包括有多个传动丝杆，多个传动丝杆沿所述内轮的周向均匀分布，所述传动丝杆穿过所述内轮的侧壁且二者转动连接，所述传动丝杆位于所述内轮内侧的一端设有从动伞形齿轮，所述从动伞形齿轮与所述主动伞形齿轮相互啮合，所述传动丝杆位于所述内轮外侧的一端套设有套筒，所述套筒内固定有传动螺母，所述传动丝杆穿过所述传动螺母且二者相互螺合，所述套筒远离所述内轮的一端固定有弧状的外轮，当所述张合驱动机构驱使所述内轴和所述主动伞形齿轮转动时，所述从动伞形齿轮随之转动并通过所述传动丝杆驱使所述套筒靠近或者远离所述内轮，进而驱使多个外轮向外张开或者向内合拢。

优选地，所述外轮包括有轮辋和橡胶轮片，所述轮辋与所述套筒固定连接，所述橡胶轮片包覆于所述轮辋的外侧且二者固定连接。

优选地，所述轮辋的一端形成有弧状突出部，所述轮辋的另一端形成有弧状凹口，当多个外轮向内合拢时，相邻两个轮辋的弧状突出部和弧状凹口相互插接，以令多个外轮组成圆环状。

优选地，所述传动丝杆上套设有弹簧，所述弹簧夹设于所述传动螺母与所述外轮之间。

优选地，所述内轮的侧壁穿设有两组张合传动组件，两组张合传动组件中的所述从动伞形齿轮分别啮合于所述主动伞形齿轮两侧，两组张合传动组件中相邻的两个传动丝杆相互平行且二者的螺纹方向相反，相互平行的两个套筒均固定连接于同一轮辋。

优选地，所述支撑板的侧部贴合有平衡调节板，所述主轮法兰穿过所述平衡调节板且二者转动连接，所述平衡调节板上固定有平衡调节支架，所述平衡调节支架上固定有平衡调节电机，所述支撑板上固定有弧状调节块，所述弧状调节块的外侧形成有外齿牙，所述平衡调节电机的动力输出轴固定有平衡调节齿轮，所述平衡调节齿轮与所述外齿牙相互啮合，借由所述平衡调节电机、所述平衡调节齿轮和所述弧状调节块的配合，驱使所述支撑板和所述平衡调节板在预设角度内旋动。

优选地，所述行走驱动机构包括有行走机构支架和行走驱动电机，所述行走机构支架与所述平衡调节板固定连接，所述行走驱动电机固定于所述行走机构支架上，所述主轮法兰上形成有主齿轮，所述行走驱动电机的动力输出轴与所述主齿轮之间通过一行走齿轮机构传动连接。

优选地，所述张合驱动机构包括有张合机构支架和张合驱动电机，所述张合驱动电机固定于所述张合机构支架上，所述内轴上固定有内轴齿轮，所述张合驱动电机的动力输出轴与所述内轴齿轮之间通过一张合齿轮机构传动连接。

优选地，所述支撑板的侧部设有至少两个Z形限位块，所述Z形限位块的一端与所述支撑板固定连接，所述Z形限位块的另一端卡设于所述平衡调节板的外侧。

优选地，包括有两个对称设置的独轮组件，两个独轮组件的支撑板通过一横梁架固定连接，两个独轮组件的内轴通过一连轴套管固定连接，且所述连轴套管与至少一个内轴转动连接。

本实用新型公开的张合式行走装置中，在所述行走驱动机构的驱动下，所述主轮法兰可驱使由所述内轮、所述传动丝杆、所述套筒和多个外轮组成的轮子前后转动，进而实现前进、后退、左转、右转等行走动作，当需要上下楼梯或者遇到低矮的障碍物时，可利用所述张合驱动机构驱使所述内轴、所述主动伞形齿轮转动和所述传动丝杆转动，在所述传动螺母与所述传动丝杆的配合下，驱使所述套筒向外伸展，多个外轮同时向外张开，轮子的轮径随之增加，由于大轮径的轮子更易于跨越阶梯和障碍，所以本实用新型在轮子张开状态下可轻易地完成上下楼梯以及越过低矮障碍物，而当轮子行走至平坦位置时，只需要所述张合驱动机构驱使所述内轴和所述主动伞形齿轮反向转动，直至多个外轮同时向内合拢至小轮径状态，进而实现了在平地、上下楼梯、跨越障碍等多种环境中的行走动作，较好地满足了用户和市场需求。

附图说明

图1为本实用新型张合式行走装置的立体图；

图2为本实用新型张合式行走装置动力部分和轮子部分的结构图；

图3为动力部分的分解图；

图4为轮子部分的局部分解图一；

图5为图4中A部分的放大图；

图6为轮子部分合拢后的侧视图；

图7为图6中沿B-B线的剖视图；

图8为轮子部分的局部分解图二；

图9为轮子部分张开后的侧视图；

图10为两个独轮组件组装后的立体图；

图11为本实用新型张合式行走装置应用于轮椅时的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作更加详细的描述。

本实用新型公开了一种张合式行走装置，结合图1至图9所示，其包括有至少一个独轮组件100，所述独轮组件100包括有支撑板1、主轮法兰2和内轮3，所述主轮法兰2穿过所述支撑板1且二者转动连接，所述内轮3与所述主轮法兰2同轴设置且二者固定连接，所述主轮法兰2呈中空状，所述主轮法兰2的中心处穿设有内轴5且二者转动连接，所述支撑板1上设有用于驱使所述主轮法兰2转动的行走驱动机构4以及用于驱使所述内轴5转动的张合驱动机构6，所述内轮3的中心处嵌设有主动伞形齿轮30且二者转动连接，所述内轴5的端部穿过所述主动伞形齿轮30且二者固定连接，所述内轮3上设有至少一组张合传动组件，所述张合传动组件包括有多个传动丝杆31，多个传动丝杆31沿所述内轮3的周向均匀分布，所述传动丝杆31穿过所述内轮3的侧壁且二者转动连接，所述传动丝杆31位于所述内轮3内侧的一端设有从动伞形齿轮32，所述从动伞形齿轮32与所述主动伞形齿轮30相互啮合，所述传动丝杆31位于所述内轮3外侧的一端套设有套筒33，所述套筒33内固定有传动螺母34，所述传动丝杆31穿过所述传动螺母34且二者相互螺合，所述套筒33远离所述内轮3的一端固定有弧状的外轮35，当所述张合驱动机构6驱使所述内轴5和所述主动伞形齿轮30转动时，所述从动伞形齿轮32随之转动并通过所述传动丝杆31驱使所述套筒33靠近或者远离所述内轮3，进而驱使多个外轮35向外张开或者向内合拢。

上述装置中，在所述行走驱动机构4的驱动下，所述主轮法兰2可驱使由所述内轮3、所述传动丝杆31、所述套筒33和多个外轮35组成的轮子前后转动，进而实现前进、后退、左转、右转等行走动作，当需要上下楼梯或者遇到低矮的障碍物时，可利用所述张合驱动机构6驱使所述内轴5、所述主动伞形齿轮30转动和所述传动丝杆31转动，在所述传动螺母34与所述传动丝杆31的配合下，驱使所述套筒33向外伸展，多个外轮35同时向外张开，轮子的轮径随之增加，由于大轮径的轮子更易于跨越阶梯和障碍，所以本实用新型在轮子张开状态下可轻易地完成上下楼梯以及越过低矮障碍物，而当轮子行走至平坦位置时，只需要所述张合驱动机构6驱使所述内轴5和所述主动伞形齿轮30反向转动，直至多个外轮35同时向内合拢至小轮径状态，进而实现了在平地、上下楼、跨越障碍等多种环境中的行走动作，较好地满足了用户和市场需求。

为了使得所述轮子满足张合要求，本实施例中，所述外轮35包括有轮辋350和橡胶轮片351，所述轮辋350与所述套筒33固定连接，所述橡胶轮片351包覆于所述轮辋350的外侧且二者固定连接。

为了在合拢后更加稳固地组合成轮子形状，本实施例中，所述轮辋350的一端形成有弧状突出部352，所述轮辋350的另一端形成有弧状凹口353，当多个外轮35向内合拢时，相邻两个轮辋350的弧状突出部352和弧状凹口353相互插接，以令多个外轮35组成圆环状。

作为一种优选结构，所述传动丝杆31上套设有弹簧36，所述弹簧36夹设于所述传动螺母34与所述外轮35之间。上述弹簧36可以为所述外轮35提供弹力，进而在上下楼梯和跨越障碍时，起到弹性缓冲作用。

为使得所述轮子平稳转动，同时提高张合式行走装置的可靠性，本实施例中，所述内轮3的侧壁穿设有两组张合传动组件，两组张合传动组件中的所述从动伞形齿轮32分别啮合于所述主动伞形齿轮30两侧，两组张合传动组件中相邻的两个传动丝杆31相互平行且二者的螺纹方向相反，相互平行的两个套筒33均固定连接于同一轮辋350。

作为一种优选结构，所述支撑板1的侧部贴合有平衡调节板7，所述主轮法兰2穿过所述平衡调节板7且二者转动连接，所述平衡调节板7上固定有平衡调节支架70，所述平衡调节支架70上固定有平衡调节电机71，所述支撑板1上固定有弧状调节块10，所述弧状调节块10的外侧形成有外齿牙11，所述平衡调节电机71的动力输出轴固定有平衡调节齿轮72，所述平衡调节齿轮72与所述外齿牙11相互啮合，借由所述平衡调节电机71、所述平衡调节齿轮72和所述弧状调节块10的配合，驱使所述支撑板1和所述平衡调节板7在预设角度内旋动。上述结构中，当所述平衡调节电机71微步转动时，可以对所述支撑板1和所述平衡调节板7的相对位置进行微调，使得所述平衡调节板7无论在上下楼梯、跨越障碍或者行走过程中，均可以保持在平衡状态。实际应用中，可通过预设的主控制器、陀螺仪、重力加速度传感器等相关机构，对所述平衡调节电机71的转动量、转动方向实施控制，进而实现对所示张合式行走装置的平衡调节。

为了实现前进、后退等行走驱动，本实施例中，所述行走驱动机构4包括有行走机构支架40和行走驱动电机41，所述行走机构支架40与所述平衡调节板7固定连接，所述行走驱动电机41固定于所述行走机构支架40上，所述主轮法兰2上形成有主齿轮20，所述行走驱动电机41的动力输出轴与所述主齿轮20之间通过一行走齿轮机构42传动连接。

为了更加准确可靠地实施张合驱动，本实施例中，所述张合驱动机构6包括有张合机构支架60和张合驱动电机61，所述张合驱动电机61固定于所述张合机构支架60上，所述内轴5上固定有内轴齿轮50，所述张合驱动电机61的动力输出轴与所述内轴齿轮50之间通过一张合齿轮机构62传动连接。

作为一种优选结构，所述支撑板1的侧部设有至少两个Z形限位块12，所述Z形限位块12的一端与所述支撑板1固定连接，所述Z形限位块12的另一端卡设于所述平衡调节板7的外侧。在上述两个Z形限位块12的作用下，既能对所述平衡调节板7起到限位作用，又能保证所述支撑板1与所述平衡调节板7之间可相对滑动。

实际应用中，请参见图10，本实施例中的独轮组件100可配合辅助轮独立使用，当然也可以设置为双轮结构，具体是指，在本实用新型的另一实施例中，包括有两个对称设置的独轮组件100，两个独轮组件100的支撑板1通过一横梁架固定连接，两个独轮组件100的内轴5通过一连轴套管8固定连接，且所述连轴套管8与至少一个内轴5转动连接。

在此基础上，本实用新型可应用于轮椅等代步车辆中，请参见图10，两个对称设置的独轮组件100可安装于轮椅后端，进而为轮椅提供动力。但是这仅是一种应用举例，并不用于限制本实用新型的保护范围，即实际应用中，本实用新型张合式行走装置可应用于其他多种代步车辆中，而这些应用方式均属于在本实用新型精神指导之下作出的扩展或者替换，凡在本实用新型的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本实用新型所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种张合式行走装置，其特征在于，包括有至少一个独轮组件(100)，所述独轮组件(100)包括有支撑板(1)、主轮法兰(2)和内轮(3)，所述主轮法兰(2)穿过所述支撑板(1)且二者转动连接，所述内轮(3)与所述主轮法兰(2)同轴设置且二者固定连接，所述主轮法兰(2)呈中空状，所述主轮法兰(2)的中心处穿设有内轴(5)且二者转动连接，所述支撑板(1)上设有用于驱使所述主轮法兰(2)转动的行走驱动机构(4)以及用于驱使所述内轴(5)转动的张合驱动机构(6)，所述内轮(3)的中心处嵌设有主动伞形齿轮(30)且二者转动连接，所述内轴(5)的端部穿过所述主动伞形齿轮(30)且二者固定连接，所述内轮(3)上设有至少一组张合传动组件，所述张合传动组件包括有多个传动丝杆(31)，多个传动丝杆(31)沿所述内轮(3)的周向均匀分布，所述传动丝杆(31)穿过所述内轮(3)的侧壁且二者转动连接，所述传动丝杆(31)位于所述内轮(3)内侧的一端设有从动伞形齿轮(32)，所述从动伞形齿轮(32)与所述主动伞形齿轮(30)相互啮合，所述传动丝杆(31)位于所述内轮(3)外侧的一端套设有套筒(33)，所述套筒(33)内固定有传动螺母(34)，所述传动丝杆(31)穿过所述传动螺母(34)且二者相互螺合，所述套筒(33)远离所述内轮(3)的一端固定有弧状的外轮(35)，当所述张合驱动机构(6)驱使所述内轴(5)和所述主动伞形齿轮(30)转动时，所述从动伞形齿轮(32)随之转动并通过所述传动丝杆(31)驱使所述套筒(33)靠近或者远离所述内轮(3)，进而驱使多个外轮(35)向外张开或者向内合拢。

2.如权利要求1所述的张合式行走装置，其特征在于，所述外轮(35)包括有轮辋(350)和橡胶轮片(351)，所述轮辋(350)与所述套筒(33)固定连接，所述橡胶轮片(351)包覆于所述轮辋(350)的外侧且二者固定连接。

3.如权利要求2所述的张合式行走装置，其特征在于，所述轮辋(350) 的一端形成有弧状突出部(352)，所述轮辋(350)的另一端形成有弧状凹口(353)，当多个外轮(35)向内合拢时，相邻两个轮辋(350)的弧状突出部(352)和弧状凹口(353)相互插接，以令多个外轮(35)组成圆环状。

4.如权利要求1所述的张合式行走装置，其特征在于，所述传动丝杆(31)上套设有弹簧(36)，所述弹簧(36)夹设于所述传动螺母(34)与所述外轮(35)之间。

5.如权利要求1所述的张合式行走装置，其特征在于，所述内轮(3)的侧壁穿设有两组张合传动组件，两组张合传动组件中的所述从动伞形齿轮(32)分别啮合于所述主动伞形齿轮(30)两侧，两组张合传动组件中相邻的两个传动丝杆(31)相互平行且二者的螺纹方向相反，相互平行的两个套筒(33)均固定连接于同一轮辋(350)。

6.如权利要求1所述的张合式行走装置，其特征在于，所述支撑板(1)的侧部贴合有平衡调节板(7)，所述主轮法兰(2)穿过所述平衡调节板(7)且二者转动连接，所述平衡调节板(7)上固定有平衡调节支架(70)，所述平衡调节支架(70)上固定有平衡调节电机(71)，所述支撑板(1)上固定有弧状调节块(10)，所述弧状调节块(10)的外侧形成有外齿牙(11)，所述平衡调节电机(71)的动力输出轴固定有平衡调节齿轮(72)，所述平衡调节齿轮(72)与所述外齿牙(11)相互啮合，借由所述平衡调节电机(71)、所述平衡调节齿轮(72)和所述弧状调节块(10)的配合，驱使所述支撑板(1)和所述平衡调节板(7)在预设角度内旋动。

7.如权利要求6所述的张合式行走装置，其特征在于，所述行走驱动机构(4)包括有行走机构支架(40)和行走驱动电机(41)，所述行走机构支架(40)与所述平衡调节板(7)固定连接，所述行走驱动电机(41)固定于所述行走机构支架(40)上，所述主轮法兰(2)上形成有主齿轮(20)，所述行走驱动电机(41)的动力输出轴与所述主齿轮(20)之间通过一行走齿轮机构(42)传动连接。

8.如权利要求6所述的张合式行走装置，其特征在于，所述张合驱动机构(6)包括有张合机构支架(60)和张合驱动电机(61)，所述张合驱动电机(61)固定于所述张合机构支架(60)上，所述内轴(5)上固定有内轴齿轮(50)，所述张合驱动电机(61)的动力输出轴与所述内轴齿轮(50)之间通过一张合齿轮机构(62)传动连接。

9.如权利要求6所述的张合式行走装置，其特征在于，所述支撑板(1)的侧部设有至少两个Z形限位块(12)，所述Z形限位块(12)的一端与所述支撑板(1)固定连接，所述Z形限位块(12)的另一端卡设于所述平衡调节板(7)的外侧。

10.如权利要求1所述的张合式行走装置，其特征在于，包括有两个对称设置的独轮组件(100)，两个独轮组件(100)的支撑板(1)通过一横梁架固定连接，两个独轮组件(100)的内轴(5)通过一连轴套管(8)固定连接，且所述连轴套管(8)与至少一个内轴(5)转动连接。

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