1.本发明涉及到特种车辆的技术领域，特别涉及特种车辆使用的特种车轮机构。
背景技术：
2.目前，由于乘用车和大部分商用车在普通的平坦硬质道路上行驶，行走机构的车轮采用的均为“圆形”车轮。“圆形”车轮基本能够满足汽车在这样的路面上的行驶的需求，车辆能够实现较高的运动速度，同时转弯灵活，成本也较低，结构简单。但是，对于行驶在一些极端路况上的特种车辆一般采用履带式结构，因为“圆形”车轮极易在湿滑和柔软路面上打滑和沉陷，影响车辆的运行，然而履带式结构却具有明显的优势，其越障爬坡能力高于轮式结构，但是在条件较好的铺装路面上行驶速度低，转弯困难。同时考虑特种车辆的行驶速度和通过性，可采用轮履换装结构，但是换装过程中不仅费时而且费力，另外还需要随车携带较重的备用轮（履带轮）。因此，本发明的可切换形状的可变体车轮结合了“圆形”车轮和履带式机构的各自优点，能够在“圆形”和“类椭圆形”之间切换，灵活机动、通过性强。
技术实现要素：
3.本技术的目的在于提供特种车辆用可切换形状的可变体车轮，以解决上述背景提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。
5.一种可切换形状的可变体车轮，包括柔性履带、形状切换机构、扭矩传输机构和横向稳定机构，所述柔性履带包覆于形状切换机构的外边缘，形状切换机构安装在扭矩传递机构上，扭矩传输机构连接车体与可变体车轮，横向稳定机构安装于可变体车轮两侧，连接到形状切换机构。
6.进一步地，所述柔性履带外缘上分布突起花纹，增大与地面的附着力，内缘设有轴向凹槽，凹槽延圆周均匀分布，共64个，槽型与扭矩传递机构中的扭矩传递轮的齿形相一致。
7.优选的，柔性履带采用橡胶履带，履带内部夹有帘布层，以增大履带柔韧性和抗拉性，柔性履带的凹槽内衬套金属保护层，防止扭矩传递轮的轮齿在拨动橡胶履带时造成橡胶的损坏，同时在凹槽内涂抹润滑脂，降低扭矩传递轮的轮齿进出凹槽时的摩擦。
8.进一步地，所述形状切换机构有了内外两部分，对称置于扭矩传输机构的扭矩传递轮的两侧，形状切换机构包括变形支撑块、伸展液压缸、伸展活塞、固定销、伸展活动块、收缩活动块、导向轮、导向轮轴、收缩液压缸，其中每个变形支撑块中心孔内安装有两个扭矩传输轴轴承，扭矩传输轴轴承内圈套在扭矩传输轴，变形支撑块可以在扭矩传输轴上自由转动，变形支撑块的外缘上加工有4个平面，相邻平面之间成90
°
夹角，每个面的中间位置有一螺纹孔，一对相对的面的螺纹孔内安装伸展液压缸，伸展活塞的一端插入伸展液压缸内，伸展活塞的另一端插入伸展活动块的径向孔内，固定销插入伸展活动块的轴向孔，将伸展活塞与伸展活动块固定到一起；另一对相对面的螺纹孔内安装收缩液压缸，收缩活塞一
端插入收缩液压缸内，收缩活塞的另一端插入收缩活动块的径向孔内，固定销插入收缩活动块的轴向孔，将收缩活塞与收缩活动块固定到一起。
9.其中，两个扭矩传输轴轴承分别置于变形支撑块轴向两个端面的孔内，并且用弹性挡圈轴向固定，扭矩传输轴上开有卡簧槽，卡簧槽内装入轴卡簧，防止扭矩传输轴轴承和变形支撑块在扭矩传输轴上轴向移动。
10.其中，伸展液压缸和收缩液压缸均为双作用液压缸，由电动液压站在不同腔体内注入液压油实现伸展活塞、收缩活塞的伸缩动作。
11.其中，伸展活动块和收缩活动块的外圆半径相等，当车轮为“圆形”状态时，伸展活动块和收缩活动块的外圆在同一圆面上，将柔性履带撑开为“圆形”。
12.其中，所述伸展活动块延径向设有导向轮槽，导向轮槽数量为5个，每个导向轮槽内部设有7个导向轮，每个导向轮轴沿轴向穿过5个导向轮槽，将5个导向轮连成一组，导向轮轴的一端有圆形凸台，另一端用螺母固定，导向轮能够在导向轮轴上转动。
13.进一步地，所述扭矩传输机构包含扭矩传输轴轴承、连接法兰盘、扭矩传输轴、扭矩传递轮、扭矩传递轮固定键、中间轮、伸缩推杆、中间轮固定键、伸缩推杆座、固定螺栓，连接法兰通过螺栓连接到车体上，连接法兰盘与扭矩传输轴同轴心，扭矩传输轴的一端插入到连接法兰盘的“圆形”凹槽内并焊接到一起，扭矩传输轴穿过扭矩传递轮中心的孔内，扭矩传输轴和扭矩传递轮扭之间安装扭矩传递轮固定键，“圆形”状态下，中间轮的轮齿嵌入到扭矩传递轮的轮齿，伸缩推杆穿过中间轮的中心孔内，中间轮固定键安装在伸缩推杆和中间轮之间，伸缩推杆插入到伸缩推杆座的孔内，在孔内延轴线方向移动，推杆座固定螺栓穿过伸缩推杆座的四个孔，将伸缩推杆座固定到收缩活动块上。
14.其中，伸缩推杆在伸缩推杆座内的伸缩采用电驱动形式。
15.其中，靠近扭矩传递轮的一侧的中间轮轮齿的轴向为斜角，便于中间轮的轮齿顺利插入到扭矩传递轮的轮齿内。
16.其中，扭矩传递轮的轮齿数为40个，轮辐上设有5个圆孔，以降低扭矩传递轮的重量。
17.进一步地，横向稳定机构包括横向稳定板、稳定板紧固螺栓、伸展稳定杆、收缩稳定杆、稳定杆紧固螺钉、横向固定螺母，止推轴承，4个稳定板紧固螺栓将横向稳定板固定到变形支撑块的端面，横向稳定板中间孔与扭矩传输轴同心，扭矩传输轴穿过横向稳定板的孔，止推轴承安装于横向稳定板和横向固定螺母之间，并且止推轴承置于横向稳定板端面的“圆形”凹槽内；横向稳定板上设置有8个沟槽，伸展稳定杆的一端用稳定杆紧固螺钉固定到伸展滑动块的端面上，收缩稳定杆的一端嵌入收缩活动块的凹槽，并且用稳定杆紧固螺钉固定，伸展稳定杆和收缩稳定杆的另一端设有圆柱形导向滑块，分别嵌入到横向稳定板对应的凹槽内，可在凹槽内移动。
18.其中，横向稳定机构有两套，分别安装在可切换形状的可变体车轮的两侧。
19.可切换形状的可变体车轮的工作模式及形状切换方法如下。
[0020]“圆形”状态下工作模式：汽车动力通过连接法兰盘传给扭矩传输轴，扭矩传输轴依靠扭矩传递轮固定键将动力传递给扭矩传递轮，此时中间轮的轮齿嵌入到扭矩传递轮的轮齿之间，中间轮的轮齿同时嵌入到柔性履带的凹槽内，由于中间轮固定键将中间轮和伸缩推杆固定到一起，固定螺栓将伸缩推杆座与收缩活动块固定到一起，使得扭矩传输轴、扭
矩传递轮收、缩活动块固定和柔性履带锁止，形成一个整体，柔性履带的转速与扭矩传输轴转速相等，可变体车轮和汽车传动半轴同转速滚动。
[0021]“圆形”切换到“类椭圆形”过程：伸缩推杆座通电，伸缩推杆缩进推伸缩杆座的孔内，带动中间轮一同回缩，中间轮的轮齿与扭矩传递轮的轮齿轴向脱离，然后，收缩液压缸的一个腔注入液压油，使得收缩活塞收缩，带动收缩活动块延径向收缩，中间轮、伸缩推杆座和伸缩推杆共同随收缩活动块径向收缩，同时伸展液压缸的一个腔注入液压油，使得伸展活塞伸出，带动伸展活动块延径向伸展，伸缩推杆、收缩活塞、伸展活塞三者的共同作用下，车轮由“圆形”切换成“类椭圆形”，此时扭矩传递轮的轮齿嵌入到柔性履带的凹槽内。
[0022]“类椭圆形”状态下工作模式：由于扭矩传递轮的轮齿嵌入到柔性履带的凹槽内，随着扭矩传递轮的转动，扭矩传递轮的轮齿波动柔性履带上的凹槽，推动柔性履带沿着伸展活动块和收缩活动块形成的“类椭圆形”的轮廓外边缘运动，柔性履带在“类椭圆形”的轮廓外边缘运动的过程中，伸展活动块上导向轮的转动起到降低摩擦的作用。由于柔性履带的凹槽数大于扭矩传递轮的轮齿数，所以柔性履带的运动速度小于扭矩传递轮的转动线速度，减低速度增大扭矩，同时增大地面之间的摩擦力，两个方面共同提高了在坎坷道路上通过能力。
[0023]“类椭圆形”切换到“圆形”过程：收缩液压缸的另一个腔注入液压油，收缩活塞伸出，带动收缩活动块延径向伸出，中间轮、伸缩推杆座和伸缩推杆共同随收缩活动块径向伸出，同时伸展液压缸的另一个腔注入液压油，伸展活塞回缩，带动伸展活动块延径向回缩，伸缩推杆座反向通电，伸缩推杆从推伸缩杆座的孔内伸出，带动中间轮一同伸出，中间轮的轮齿重新插入扭矩传递轮的轮齿，伸缩推杆、收缩活塞、伸展活塞三者的共同作用下，车轮由“类椭圆形”切换为“圆形”，此时中间轮的轮齿再次嵌入到柔性履带的凹槽内。
[0024]
与现有技术相比，本发明的有益效果如下。
[0025]
上述方案，在“圆形”状态时，整个可切换形状的可变体车轮为一个整体，和轮式车轮工作原理相同，行驶速度不受影响，并且转弯灵活，机动性好；当切换为“类椭圆形”时，与地面接触面积大幅度增大，从而增大了摩擦力，附着力提高，另外，该状态时扭矩传递轮轮齿与柔性履带的凹槽相配合，传动比增大到原来的1.6倍，驱动力也相应增大到原来的1.6倍，通过增大附着力和传动比，最终使得可变体车轮在恶劣路况下的越障性能大幅度提升。
[0026]
上述方案，形状切换机构采用电控液压技术，液压驱动能够提供足够大的推动力实现形状切换，电动推杆响应速度快，液压站和电动推杆均由电信号控制，控制系统简单。
附图说明
[0027]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]
图1为本发明“圆形”状态下整体结构示意图。
[0029]
图2为本发明“圆形”状态下内部结构示意图。
[0030]
图3为柔性履带结构示意图。
[0031]
图4为“圆形”状态下扭矩传输结构示意图。
[0032]
图5为“圆形”状态下横向稳定结构示意图。
[0033]
图6为“圆形”状态下形状切换机构结构示意图。
[0034]
图7为本发明“类椭圆形”状态下整体结构示意图。
[0035]
图8为本发明“类椭圆形”状态下内部结构示意图。
[0036]
附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、柔性履带；2、扭矩传输机构；3、横向稳定机构；4、形状切换机构；20、扭矩传输轴轴承； 21、连接法兰盘；22、扭矩传输轴；23、扭矩传递轮；24、中间轮；25、伸缩推杆；26、伸缩推杆座；27、中间轮固定键；28、推杆座固定螺栓；29、扭矩传递轮固定键；31、横向稳定板；32、收缩稳定杆；33、伸展稳定杆；34、稳定杆紧固螺钉；35、止推轴承；36、横向固定螺母；37、稳定板紧固螺栓；40、收缩活塞；41、伸展活动块；42、收缩活动块；43、导向轮；44、伸展液压缸；45、伸展活塞；46、变形支撑块；47、固定销；48、导向轮轴；49、收缩液压缸。
具体实施方式
[0037]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]
请结合图1至图8所示，本实施例涉及的一种可切换形状的可变体车轮,包括柔性履带（1）、形状切换机构（4）、扭矩传输机构（2）和横向稳定机构（3），所述柔性履带（1）包覆于形状切换机构（4）的外边缘，形状切换机构（4）安装在扭矩传递机构（2）上，扭矩传输机构（2）连接车体与可变体车轮，横向稳定机构（3）安装于可变体车轮两侧，连接到形状切换机构（4）。
[0039]
请结合图3所示，所述柔性履带（1）外缘上分布突起花纹，增大与地面的附着力，内缘设有轴向凹槽，凹槽延圆周均匀分布，共64个，槽型与扭矩传递机构（2）中的扭矩传递轮（23）的齿形相一致。
[0040]
其中，柔性履带（1）采用橡胶履带，履带内部夹有帘布层，以增大履带柔韧性和抗拉性，柔性履带（1）的凹槽内衬套金属保护层，防止扭矩传递轮（23）的轮齿在拨动橡胶履带（1）时造成橡胶的损坏，同时在凹槽内涂抹润滑脂，减低扭矩传递轮（23）的轮齿进出凹槽时的摩擦。
[0041]
请结合图1、图2、图6、图7、图8所示，所述形状切换机构（4）包含了内外两部分，对称置于扭矩传输机构（2）的扭矩传递轮（23）的两侧，形状切换机构（4）包括变形支撑块（46）、伸展液压缸（44）、伸展活塞（45）、固定销（47）、伸展活动块（41）、收缩活动块（42）、导向轮（43）、导向轮轴（48）、收缩液压缸（49），其中每个变形支撑块（46）中心孔内安装有两个扭矩传递轴轴承（20），扭矩传递轴轴承（20）内圈套在扭矩传输轴（22）上，变形支撑块（46）可以在扭矩传输轴（22）上自由转动，变形支撑块（46）的外缘上加工有4个平面，相邻平面之间成90
°
夹角，每个面的中间位置有一螺纹孔，一对相对的面的螺纹孔内安装伸展液压缸（44），伸展活塞（45）的一端插入伸展液压缸内，伸展活塞（45）的另一端插入伸展活动块
（41）的径向孔内，固定销（47）插入伸展活动块（41）的轴向孔，将伸展活塞（45）与伸展活动块（41）固定到一起；另一对相对面的螺纹孔内安装收缩液压缸（49），收缩活塞（40）一端插入收缩液压缸（49）内，收缩活塞（40）的另一端插入收缩活动块（42）的径向孔内，固定销（47）插入收缩活动块（42）的轴向孔，将收缩活塞（40）与收缩活动块（42）固定到一起。
[0042]
其中，两个扭矩传输轴轴承（20）分别置于变形支撑块（46）轴向两个端面的孔内，并且用弹性挡圈轴向固定，扭矩传输轴（22）上开有卡簧槽，卡簧槽内装入轴卡簧，防止扭矩传输轴轴承（20）和变形支撑块（46）在扭矩传输轴（22）上轴向移动。
[0043]
其中，伸展液压缸（44）和收缩液压缸（42）均为双作用液压缸，由电动液压站向不同腔体内注入液压油实现伸展活塞（45）、收缩活塞（40）的伸缩动作。
[0044]
其中，伸展活动块（41）和收缩活动块（42）的外圆半径相等，当车轮为“圆形”状态时，伸展活动块（41）和收缩活动块（42）的外圆在同一圆面上，将柔性履带（1）撑开为“圆形”。
[0045]
其中，所述伸展活动块（41）延径向设有导向轮槽，导向轮槽数量为5个，每个导向轮槽内部设有7个导向轮（43），每个导向轮轴（48）沿轴向穿过5个导向轮槽，将5个导向轮（43）连成一组，导向轮轴（48）的一端有圆形凸台，另一端用螺母固定，导向轮（43）能够在导向轮轴（48）上转动。
[0046]
请结合图1、图2、图4、图7、图8所示，所述扭矩传输机构（2）包含连接法兰盘（21）、扭矩传输轴（22）、扭矩传递轮（23）、扭矩传递轮固定键（29）、中间轮（24）、伸缩推杆（25）、中间轮固定键（27）、伸缩推杆座（26）、推杆座固定螺栓（28），连接法兰（21）通过螺栓连接到车体上，连接法兰盘（21）与扭矩传输轴（22）同轴心，扭矩传输轴（22）的一端插入到连接法兰盘（21）的“圆形”凹槽内并焊接到一起，扭矩传输轴（22）穿过扭矩传递轮（23）中心的孔内，扭矩传输轴（22）和扭矩传递轮扭（23）之间安装扭矩传递轮固定键（29），
““
圆形
””
状态下，中间轮（24）的轮齿嵌入到扭矩传递轮（23）的轮齿，伸缩推杆（25）穿过中间轮（24）的中心孔内，中间轮固定键（27）安装在伸缩推杆（25）和中间轮（24）之间，伸缩推杆（25）插入到伸缩推杆座（26）的孔内，在孔内延轴线方向移动，推杆座固定螺栓（28）穿过伸缩推杆座（26）的四个个孔，将伸缩推杆座（26）固定到收缩活动块（42）上。
[0047]
其中，伸缩推杆（25）在伸缩推杆座（26）内的伸缩采用电驱动形式。
[0048]
其中，靠近扭矩传递轮（23）的一侧的中间轮（24）的轮齿的轴向设置为斜角，便于中间轮的轮齿顺利插入到扭矩传递轮（23）的轮齿内。
[0049]
其中，扭矩传递轮（23）的轮齿数为40个，轮辐上设有5个圆孔，以降低扭矩传递轮（23）的重量。
[0050]
请结合图1、图2、图3、图7、图8所示，横向稳定机构（3）包括横向稳定板（31）、稳定板紧固螺栓（37）、伸展稳定杆（33）、收缩稳定杆（32）、稳定杆紧固螺钉（34）、横向固定螺母（36），止推轴承（35），4个稳定板紧固螺栓（37）将横向稳定板（31）固定到变形支撑块（46）的端面，横向稳定板（31）中间孔与扭矩传输轴（22）同心，扭矩传输轴（23）穿过横向稳定板（31）的孔，止推轴承（35）安装于横向稳定板（31）和横向固定螺母（36）之间，并且止推轴承（35）置于横向稳定板（31）端面的“圆形”凹槽内。横向稳定板（31）上设置有8个沟槽，伸展稳定杆（33）的一端用稳定杆紧固螺钉（34）固定到伸展活动块（41）的端面上，收缩稳定杆（32）的一断嵌入收缩活动块（42）的凹槽内，并且用稳定杆紧固螺钉（34）固定，伸展稳定杆（33）
和收缩稳定杆（32）的另一端设有圆柱形导向滑块，分别嵌入到横向稳定板（31）对应的凹槽内，可在凹槽内移动。
[0051]
其中，横向稳定机构（3）有两套，分别安装在可切换形状的可变体车轮的两侧。
[0052]
为了更清楚本发明的技术方案，下面详细说明本发明的工作原理。
[0053]“圆形”状态下工作模式：汽车动力通过连接法兰盘（21）传给扭矩传输轴（22），扭矩传输轴（22）依靠扭矩传递轮固定键（29）将动力传递给扭矩传递轮（23），此时中间轮（24）的轮齿嵌入到扭矩传递轮（23）的轮齿之间，中间轮（24）的轮齿同时嵌入到柔性履带（1）的凹槽内，由于中间轮固定键（27）将中间轮（24）和伸缩推杆（25）固定到一起，伸缩推杆（25）也不能在伸缩推杆座（26）内转动，推杆座固定螺栓（28）将伸缩推杆座（26）与收缩活动块（42）固定到一起，使得扭矩传输轴（22）、扭矩传递轮（23）、收缩活动块固定（42）和柔性履带（1）锁止，形成一个整体，柔性履带（1）的转速与扭矩传输轴（22）转速相等，可变体车轮和汽车传动半轴同转速滚动。
[0054]“圆形”切换到“类椭圆形”过程：伸缩推杆座（26）通电，伸缩推杆（25）缩进推伸缩杆座（26）的孔内，带动中间轮（24）一同回缩，中间轮（24）的轮齿与扭矩传递轮（23）的轮齿轴向脱离，然后，收缩液压缸（49）的一个腔注入液压油，使得收缩活塞（40）收缩，带动收缩活动块（42）延径向收缩，中间轮（24）、伸缩推杆座（26）和伸缩推杆（25）共同随收缩活动块（42）径向收缩，同时伸展液压缸（45）的一个腔注入液压油，使得伸展活塞（45）伸出，带动伸展活动块（41）延径向伸展，在伸缩推杆（25）、收缩活塞（40）、伸展活塞（45）三者的共同作用下，车轮由“圆形”切换成“类椭圆形”，此时扭矩传递轮（23）的轮齿嵌入到柔性履带（1）的凹槽内。
[0055]“类椭圆形”状态下工作模式：由于扭矩传递轮（23）的轮齿嵌入到柔性履带（1）的凹槽内，随着扭矩传递轮（23）的转动，扭矩传递轮（23）的轮齿拨动柔性履带（1）上的凹槽，推动柔性履带（1）沿着伸展活动块（41）和收缩活动块（42）形成的“类椭圆形”的轮廓外边缘运动，柔性履带（1）在“类椭圆形”的轮廓外边缘运动的过程中，伸展活动块（41）上导向轮（43）的转动起到降低摩擦的作用。由于柔性履带（1）凹槽数大于扭矩传递轮（23）的轮齿，所以柔性履带（1）的运动速度小于扭矩传递轮（23）的转动线速度，降低速度增大扭矩，同时增大地面之间的摩擦力，在两个方面共同提高了在坎坷道路上通过能力。
[0056]“类椭圆形”切换到“圆形”过程：收缩液压缸（40）的另一个腔注入液压油，收缩活塞（40）伸出，带动收缩活动块（42）延径向伸出，中间轮（24）、伸缩推杆座（26）和伸缩推杆（25）共同随收缩活动块（42）径向伸出，同时伸展液压缸（41）的另一个腔注入液压油，伸展活塞（45）回缩，带动伸展活动块（41）延径向回缩，伸缩推杆座（26）反向通电，伸缩推杆（25）从推伸缩杆座（26）的孔内伸出，带动中间轮（24）一同伸出，中间轮的轮齿（24）重新插入扭矩传递轮（23）的轮齿，在伸缩推杆（25）、收缩活塞（40）、伸展活塞（45）三者的共同作用下，车轮由“类椭圆形”切换为“圆形”，此时中间轮（24）的轮齿再次嵌入到柔性履带（1）的凹槽内。