多类别地理环境行走踏板轮的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种多类别地理环境行走踏板轮，所述踏板轮包括突棘轮、凹形踏板、踏板垫、消粘栓钉、消粘弹簧、回位弹簧、伸缩杆和伸缩限位组合弹簧；突棘轮设有6个突棘，每个突棘插进伸缩杆，由内置伸缩限位组合弹簧与重力、惯性推动往复滑动；所述凹形踏板铰接与伸缩杆末端，利用回位弹簧维持转动归位，踏板垫消音、减震并防滑，消粘栓钉减弱光滑、粘湿地面粘贴。
【专利说明】多类别地理环境行走踏板轮
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种多类别地理环境行走踏板轮，其应用于平坦地、沼泽、农田、冰雪、水面和台阶等多种类地理环境频繁改换行走的载体制作，尤其擅长于构造农业、科考、探险与军事侦察诸类特殊行业苛刻要求搬运、代步工具。
【背景技术】
[0002]目前，复杂、多种类环境行走主要依靠履带、折叠式履带和轮式与履带组合等模式解决，由于各自本身特性决定了极难或几乎不可能同时高效应对不同种类环境变换。组合式即便针对某几类环境能够取得稍好成效，但自重、监控复杂性等都将急剧恶化。此种客观现实极大地约束了人们在许多环境面前不得不依然保持原始的工作模式，这样不但难以大幅改善劳动条件、提高工作效率，同时常常还无法确保自身安全，也不易对突发事件及时采取有效措施，帮助危难者尽快摆脱险境。
【发明内容】
[0003]实用新型目的:本实用新型涉及一种多类别地理环境行走踏板轮，利用踏板轮结构能够灵活适应不同类别环境的特性，从而解决以往的设备在平坦地、沼泽、农田、冰雪、水面和台阶等多种类地理环境中，或者不同类别环境间频繁变换时的自如行走问题，为农业、科考、探险、军事侦察等行业提供比较满意的交通工具。
[0004]技术方案:本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0005]一种多类别地理环境行走踏板轮，其特征在于:所述踏板轮主要包括突棘轮和凹形踏板；在突棘轮沿圆周方向均匀地设置多个突棘，伸缩杆的一端通过伸缩限位组合弹簧插进突棘，伸缩杆的另一端铰接凹形踏板，在伸缩杆与凹形踏板的铰接处安置有回位弹簧。
[0006]在凹形踏板着地面一侧设置有踏板垫，凹形踏板与踏板垫通过消粘栓钉紧密地连接在一起，在凹形踏板靠近突棘轮中心轴一侧安装有消粘弹簧，消粘栓钉与消粘弹簧连接并联动，消粘栓钉在使用时能在消粘弹簧的作用下在踏板垫的一侧凸出与缩进。
[0007]所述突棘轮设有6个突棘。
[0008]所述伸缩杆使用时在内置伸缩限位组合弹簧的伸缩力、重力及惯性共同推动下往复地伸缩运动。
[0009]在踏板垫的着地面设置有M形斜坡沟槽。
[0010]凹形踏板的截面为倒梯形的凹字状。
[0011]优点及效果:本实用新型提供一种多类别地理环境行走踏板轮，所述踏板轮包括突棘轮、凹形踏板、踏板垫、消粘栓钉、消粘弹簧、回位弹簧、伸缩杆和伸缩限位组合弹簧；突棘轮设有6个突棘，每个突棘插进伸缩杆，由内置伸缩限位组合弹簧与重力、惯性推动往复滑动；所述凹形踏板铰接与伸缩杆末端，利用回位弹簧维持转动归位，踏板垫消音、减震并防滑，消粘栓钉减弱光滑、粘湿地面粘贴。
[0012]该实用新型利用了突棘轮转动期间突棘末端高高举起特性，从而轻易地实现了台阶攀爬；借助凹形踏板落升达到基本消除相对滑动，依靠水阻斩切夹角与平衡不稳定性扭转其产生划水效应；在伸缩杆、伸缩限位组合弹簧和回位弹簧共同作用下，最大限度地减弱了行走起伏颠簸给乘坐者带来的不适感；踏板垫与消粘栓钉配合在一起，不仅弱化了凹形踏板触地拍打发声，而且收到减震、防滑和减粘等诸多效果。
[0013]此实用新型不用人工专门调整、电子测控，仅仅依靠结构本身特性即可以实现平坦地、沼泽、农田、冰雪、水面和台阶等多类别环境的自适应、灵活行走。利用其制成的实用载体平台，不但能够很好地解决至今一直无法彻底逾越的农田、沙漠、冰雪地域重物搬运难题，而且有望消除沼泽、水面与台阶等给人们造成的自由往来桎梏。除此以外，本实用新型还能够解除长期以来困扰人类的水灾、火灾、地震和落水搜助、救援之类高度棘手的社会问题。
[0014]本实用新型结构简洁、可靠、合理、功能齐全，不但驱动能量利用率高，而且符合当前绿色、环保、节能和不断追求个性化发展空间的社会潮流。另外，其制成品还可填补现今在科考、探险与军事侦察诸类特殊领域面临的缺乏实用化代步工具空白，从而促使人类自由活动空间取得极大拓展。
[0015]【专利附图】
【附图说明】:
[0016]图1为本实用新型的结构示意图；
[0017]图2为本实用新型的踏板垫着地面的示意图。
[0018]【具体实施方式】:下面结合附图对本实用新型做进一步的说明:
[0019]如图1所示，本实用新型提供一种多类别地理环境行走踏板轮，所述踏板轮主要包括突棘轮I和凹形踏板2 ;在突棘轮I的沿圆周方向均匀地设置多个突棘，伸缩杆4的一端均通过伸缩限位组合弹簧3插进突棘，伸缩杆4的另一端铰接凹形踏板2，在伸缩杆4与凹形踏板2的铰接处安置有回位弹簧5。凹形踏板2为图1所示的，截面为倒梯形的凹字状。
[0020]在凹形踏板2着地面一侧设置有踏板垫6，凹形踏板2与踏板垫6通过消粘栓钉8紧密地连接在一起，在凹形踏板2靠近突棘轮I中心轴一侧安装有消粘弹簧7。所述突棘轮I设有6个突棘；消粘栓钉8与消粘弹簧7连接并联动，消粘栓钉8在使用时能在消粘弹簧7的作用下在踏板垫6的一侧凸出与缩进。
[0021]所述伸缩杆4使用时在内置伸缩限位组合弹簧3的伸缩力、自身重力及惯性共同推动下往复地伸缩运动。从而减弱了突棘轮I行走期间因有效半径改变带来的起伏波动颠簸。
[0022]所述凹形踏板2在回位弹簧5帮助下实现台阶攀爬、水面行走划水，以及脱离行走接触介质后的位姿复原，同时又最大限度地弱化了沙粒、泥水抛撒，增强了抗弯曲、变形强度。
[0023]所述踏板垫6不但肩负着行走消音、减震以及防滑作用，而且利用M形斜坡沟槽减弱了抬离地面时的粘附效应。所谓的M形斜坡沟槽也就是总体呈M形分布的类似于轮胎纹
理的结构。
[0024]所述消粘栓钉8与消粘弹簧7共同地帮助了踏板垫6进一步地消除抬离时面临的粘附效应。
[0025]如图1所示，每个突棘内插有可往复运动且具有限位的伸缩杆，伸缩杆在内置伸缩限位组合弹簧与重力、惯性共同作用下推动其往复滑动。伸缩杆滑动既减弱了突棘轮转动角度变化引起的支撑平台起伏波动，同时又可以在一定限度内改善地面凸凹不平给乘坐者带来的颠簸性不适。本实用新型之所以选定带有6突棘的突棘轮，其根本目的在于折中地面压强与行走起伏波动对立性冲突。伸缩限位组合弹簧用于促使伸缩杆着地之前保持伸出状态，因为其动作极端频繁，于是很容易产生疲劳性断裂。另外，要是采用单一方式，恰当弹性很难确定，过软无法达到预期效果，过硬则着地瞬间势必形成碰撞性冲击。即使通过反复调试勉强达到要求范围，当载重和行走状态发生改变，踏板轮却无法自行予以适应，并且在一定范围内给予消解。伸缩限位组合弹簧由两个或更多不同直径、长度、螺距和截面尺寸的弹簧复合而成，为防相互缠绕、搭碰，在外部弹簧两端的内侧套有外翻式锁扣管筒。
[0026]所述凹形踏板铰接于伸缩杆末端，利用回位弹簧维持扭转归位。回位弹簧在此担当双重角色——行走起伏波动削弱与缓慢行走姿态保持。在突棘轮转动期间，回位弹簧利用凹形踏板同伸缩杆之间的角度配合关系，可使支撑平台不致急速改变突棘轮有效半径，进而取得减弱起伏波动的效果。但是回位弹簧也不可过于强硬，它的弹性强度必须低于水面行走时水阻产生的旋转扭曲力。否则，因为丧失划水效应而引致水面行走能力急剧弱化，甚至彻底丢失。
[0027]传统的轮式行走方式在地面与车轮间均为绝对刚性材质时，接触区域属于线条性质，由于结合面面积趋于零，故各自承受压强也趋于无穷大，因任何材料不可能担负如此重负于是不得不产生某种程度变形。材质变形必然导致两方面问题:疲劳断裂与发热。充气或橡胶一类弹性轮虽然改善了刚性轮某些不足，但触地面积依然极其有限，加之攀爬台阶能力不足，当承载沉重物体时只好加大轮径，然而如此以来却恶化了整体尺寸、自重、成本等方面负担。此外，无论如何努力，轮式行走机理不可避免地带有两方面局限一相对滑动和不具划水能力。前者在提供攀上不高台阶的同时则引发诸多难题。首先，攀上台阶是以巨大破坏性摩擦为代价换取的，当台阶不够十分坚固时即形成毁坏。其次，轮同地面摩擦自然要出现磨损性变形，久而久之设备老化报废就难以有效控制，整体可靠性也无法给予全面保证。最后，不管怎样改进，当面临农田、沼泽、沙漠与雪地等松软地面，深陷其中难于自爬在所难免，起码原有性能将大打折扣。比起轮式，履带虽然在某些方面略有改观，但局限性依旧非常突出，其缺陷至少表现在对地面破坏和基本不具划水能力两个方面。
[0028]本申请的踏板轮行走过程的触地面积是相对固定的，它既不是依靠相对变形产生，也不会伴随地面介质变化发生大范围波动，如此以来触地压强十分稳定。另外，踏板轮行走期间除载体整体倾斜之外，凹形踏板同地面之间几乎不存在相对运动趋势，于是便基本上消除了摩擦和由此引起的各类连带性难题。当载体行走于水面之上时，因为水阻与轮体带动旋转的入水斩切夹角必然扭转凹形踏板发生侧偏性翻转，该翻转直至结构阻挡限位停止，于是在随后直至出水过程产生划水效应，推动本体前行。出水以后，在回位弹簧作用下再次恢复到入水前姿态。周而复始，如此反复最终达到水面行走目的。
[0029]踏板之所以选择了凹形结构，其根本出发点在于预防沙漠、沼泽地行走时可能出现的下陷和沙粒、泥水掩埋，以及抬起后的抛撒现象。另外，该造型仍有强化踏板抵抗弯曲、变形的附带成效。
[0030]当行走过程遇到台阶时，只要不超出容限范围，凹形踏板触及阶面会促使其发生扭转并落入上面，伴随着轮体的继续前行转动，使得重心从台阶下面转移到台阶之上，从而完成台阶攀爬目标。
[0031 ] 出于减小触地压强目的，实际应用时自然希望增加凹形踏板在长、宽两个方向的尺度，但它们必然要遭受来自总体尺寸、自由空间裕度和相邻踏板运动干涉等约束，不可肆意放宽。
[0032]踏板轮行走过程或多或少会产生拍打地面发出声音倾向，尤其在高速行走时本问题更加突出，为减弱、消除此固有缺陷，在此采用了踏板垫。踏板垫不仅可以取得消音目的，而且兼具减震、防滑与粘湿地面粘贴吸附弱化功能。踏板垫使用橡胶或改良材质制成，出于进一步消音、减震、防滑和减粘，以及弱化土块、石子、树枝对行走构成影响，其上刻有M形斜边沟槽。沟槽顶端宽度以不产生过分挤压变形为基本原则；坡度以配合顶宽和不致挤压栓塞物体为关键要点。即便采取如此对策，依然无法完全消除光滑、粘湿地面形成的吸附效应，于是就借助消粘栓钉8功能扩展达到进一步消粘目的。消粘栓钉靠近突棘轮轴侧配有减粘弹簧，消粘栓钉8在重力与惯性共同作用下缩进，随突棘轮前行重力减弱，在减粘弹簧推动下消粘栓钉8伸展，进而帮助踏板垫脱离地面吸附。除此之外，减粘弹簧还承载着协助伸缩、回位弹簧改善行走起伏颠簸的间接使命。凹形踏板2利用回位弹簧5维持转动归位。
[0033]所述突棘轮I在通常地面行走时，伴随轮体前行扭转着地突棘倾斜逐渐加剧，前方突棘末端的凹形踏板2边缘开始着地支撑，重力不断传递直至过渡到二者均匀分担，随后由后来者逐步全部承载，前者退出支撑过程而实现一次角色变换。在该过程中，伸缩杆4在重力、惯性与伸缩限位组合弹簧3联合作用下完成了一个由压缩到伸展的往复过程。类似地，凹形踏板2也在重力、惯性、伸缩杆4位置变化和回位弹簧5等多方推动之下经历了一个由扭曲变形到回归原状的改变周期。此间，凹形踏板2着地时压迫消粘栓钉8缩进，抬起时依靠消粘弹簧7帮助顺利摆脱地面粘附效应影响。
[0034]如前所述，当载体行走遇到水面时，因为水阻与突棘轮体I带动旋转的入水斩切夹角必然扭转凹形踏板2发生侧偏性翻转，该翻转直至结构阻挡限位停止，于是在随后直至出水过程产生划水效应，推动本体前行。出水以后，在回位弹簧5作用下再次恢复到入水前姿态。周而复始，如此反复最终达到水面行走目的。
[0035]同前所述，若行走过程面对台阶时，该突棘轮I的突棘连同伸缩杆4 一起转动，使得其铰接于末端的凹形踏板2高高举起。只要高度不超出容限范围，凹形踏板2随突棘轮I旋转触及上一台阶，之后促使凹形踏板扭转并最终完全落入阶梯上面，伴随着突棘轮I的继续前行转动，使得重心从下层台阶逐渐转移到上层台阶，从而完成台阶攀爬目的。
[0036]如图1所示，整个实用新型不必人工调整或电子测控，仅仅依赖本身特性就同时实现了平坦地、沼泽、农田、冰雪、水面和台阶等多类别环境的自适应、灵活行走。用其制成的实用载体平台，不仅可以很好地攻克至今无法彻底解决的农田、沙漠、冰雪地重物搬运，而且能够为沼泽、水灾泛滥河流、峡谷与台阶等复杂环境提供行之有效的科考、探险与军事侦察手段，并给各类自然灾害，以及落水、遇险人员的救援、物资运送创造便捷工具。
【权利要求】
1.一种多类别地理环境行走踏板轮，其特征在于:所述踏板轮主要包括突棘轮(I)和凹形踏板(2);在突棘轮(I)沿圆周方向均匀地设置多个突棘，伸缩杆(4)的一端通过伸缩限位组合弹簧(3)插进突棘，伸缩杆(4)的另一端铰接凹形踏板(2)，在伸缩杆(4)与凹形踏板(2)的铰接处安置有回位弹簧(5)。
2.根据权利要求1所述的多类别地理环境行走踏板轮，其特征在于:在凹形踏板(2)着地面一侧设置有踏板垫(6)，凹形踏板(2)与踏板垫(6)通过消粘栓钉(8)紧密地连接在一起，在凹形踏板(2)靠近突棘轮(I)中心轴一侧安装有消粘弹簧(7)，消粘栓钉(8)与消粘弹簧(7)连接并联动，消粘栓钉(8)在使用时能在消粘弹簧(7)的作用下在踏板垫(6)的一侧凸出与缩进。
3.根据权利要求2所述的多类别地理环境行走踏板轮，其特征在于:所述突棘轮(I)设有6个突棘。
4.根据权利要求1所述的多类别地理环境行走踏板轮，其特征在于:所述伸缩杆(4)使用时在内置伸缩限位组合弹簧(3)的伸缩力、重力及惯性共同推动下往复地伸缩运动。
5.根据权利要求2所述的多类别地理环境行走踏板轮，其特征在于:在踏板垫(6)的着地面设置有M形斜坡沟槽。
6.根据权利要求1所述的多类别地理环境行走踏板轮，其特征在于:凹形踏板(2)的截面为倒梯形的凹字状。
【文档编号】B60B19/00GK203567454SQ201320725610
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】杨淮清, 贾威, 杨莹 申请人:沈阳工业大学