CN102910297A - 多弹簧约束四边形可折展悬架式六轮车载机构 - Google Patents

Abstract

多弹簧约束四边形可折展悬架式六轮车载机构，它涉及一种可折展六轮车载机构。本发明解决目前探测车不能同时具有良好折叠功能和优越的移动性能的问题。第二杆、第三杆、第四杆、第七杆和第一拉伸弹簧构成第一弹簧约束四边形机构，第五杆、第六杆、第八杆、第七杆和第二拉伸弹簧构成第二弹簧约束四边形机构；第七杆的侧壁与导轨的一端固接，导轨与滑块通过锁定销锁定，第十杆、第十一杆、第十二杆、第十三杆和第三拉伸弹簧构成第三弹簧约束四边形机构。本发明用于行星探测。

Description

多弹簧约束四边形可折展悬架式六轮车载机构

技术领域

本发明涉及一种可折展六轮车载机构。

背景技术

目前国内外对于行星探测车的研究还主要集中在其移动机构的移动性能方面，很少考虑车体的折叠功能。在现阶段火箭空间和发射费用的限制下，折叠功能对于探测车具有十分重要的意义，可以解决功能多样性与体积之间的矛盾。随着我国探月工程的实施，具有折叠功能且移动性能优越的车载机构正在受到人们越来越多的重视。

发明内容

本发明为了解决目前探测车不能在具有良好折叠功能的同时具有优越的移动性能的问题，提供一种多弹簧约束四边形可折展悬架式六轮车载机构。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述机构包括第一车轮、第一杆、第一转动锁定装置、第二杆、第三杆、第一拉伸弹簧、第四杆、第七杆、第五杆、第二拉伸弹簧、导轨、锁定销、滑块、第十杆、第十一杆、第三拉伸弹簧、第十二杆、第十四杆、第三车轮、第十三杆、第二车轮、第九杆、第六杆、第八杆、第二转动锁定装置和第三转动锁定装置，第一杆的一端与第一车轮铰接，第一杆的另一端通过第一转动锁定装置与第三杆的一端铰接，第三杆的另一端与第四杆的一端铰接，第四杆的另一端与第五杆的一端铰接，第五杆的另一端与第六杆的一端铰接，第六杆的另一端通过第二转动锁定装置与第九杆的一端铰接，第八杆的一端与第六杆的侧壁铰接，第八杆的另一端与第二杆的一端铰接，第二杆的另一端与第三杆的侧壁铰接，第九杆的另一端与第二车轮铰接，第七杆的一端与第四杆和第五杆的铰接点铰接，第七杆的另一端与第二杆和第八杆的铰接点铰接，第一拉伸弹簧的一端与第三杆和第四杆的铰接点铰接，第一拉伸弹簧的另一端与第二杆和第八杆的铰接点铰接，第二拉伸弹簧的一端与第五杆和第六杆的铰接点铰接，第二拉伸弹簧的另一端与第二杆和第八杆的铰接点铰接，第二杆、第三杆、第四杆、第七杆和第一拉伸弹簧构成第一弹簧约束四边形机构，第五杆、第六杆、第八杆、第七杆和第二拉伸弹簧构成第二弹簧约束四边形机构；

第七杆的侧壁与导轨的一端固接，导轨与滑块通过锁定销锁定，滑块的侧壁与第十杆的侧壁固接，第十三杆的一端与第十二杆的侧壁铰接，第十三杆的另一端与第十杆的一端铰接，第十杆的另一端与第十一杆的一端铰接，第十一杆的另一端与第十二杆的一端铰接，第十二杆的另一端通过第三转动锁定装置与第十四杆的一端铰接，第十四杆的另一端与第三车轮铰接，第三拉伸弹簧的一端与第十一杆和第十二杆的铰接点铰接，第三拉伸弹簧的另一端与第十杆和第十四杆的铰接点铰接，第十杆、第十一杆、第十二杆、第十三杆和第三拉伸弹簧构成第三弹簧约束四边形机构。

本发明具有以下有益效果：本发明具有接近50％的折叠体积与展开体积比，在折叠状态下仍具有行走功能。车载机构通过折叠与展开状态的变化，不仅降低了发射成本，而且提高了发射的可靠性。车载机构由折叠状态展开至工作状态，整体尺寸增大，提高了车体的稳定性。本发明的折叠展开悬架机构具有良好的拓展性，不仅可作为月球或行星探测车的车载机构，也可通过改变其几何尺寸参数，作为复杂地形移动车辆的车载移动机构或玩具车。具体分析如下：1、本发明的基本构型(未折叠前的构型)有较强的越障性能和跨越壕沟的能力。能爬越两倍车轮直径的垂直台阶障碍和越过与探测车长度相近的壕沟，这使得探测车在野外有很强的适应能力。同时构型中的弹簧在车体行驶的过程中起到缓冲减振的作用；2、本发明的折叠比可以达到0.5。探测车可折叠悬架都是使用可靠性很强的低副连接，保证完成任务的成功性。在折叠和展开过程中无需外加电源，仅靠车轮的运动即可实现折展动作，使得车载电源可以更多地为其他设备提供能源；3、整个悬架具有很强的对崎岖地形的被动自适应能力，保证车辆行驶过程中车体质心的稳定性。

附图说明

图1是本发明展开状态图，图2是本发明折叠状态图，图3是本发明的第一弹簧约束四边形机构比例图，图4是本发明的第一转动锁定装置图，图5是本发明的第二转动锁定装置图，图6是本发明的第三转动锁定装置图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的机构包括第一车轮1、第一杆2、第一转动锁定装置3、第二杆4、第三杆5、第一拉伸弹簧6、第四杆7、第七杆9、第五杆10、第二拉伸弹簧11、导轨12、锁定销13、滑块14、第十杆15、第十一杆16、第三拉伸弹簧17、第十二杆18、第十四杆19、第三车轮20、第十三杆21、第二车轮22、第九杆23、第六杆25、第八杆26、第二转动锁定装置28和第三转动锁定装置29，第一杆2的一端与第一车轮1铰接，第一杆2的另一端通过第一转动锁定装置3与第三杆5的一端铰接，第三杆5的另一端与第四杆7的一端铰接，第四杆7的另一端与第五杆10的一端铰接，第五杆10的另一端与第六杆25的一端铰接，第六杆25的另一端通过第二转动锁定装置28与第九杆23的一端铰接，第八杆26的一端与第六杆25的侧壁铰接，第八杆26的另一端与第二杆4的一端铰接，第二杆4的另一端与第三杆5的侧壁铰接，第九杆23的另一端与第二车轮22铰接，第七杆9的一端与第四杆7和第五杆10的铰接点铰接，第七杆9的另一端与第二杆4和第八杆26的铰接点铰接，第一拉伸弹簧6的一端与第三杆5和第四杆7的铰接点铰接，第一拉伸弹簧6的另一端与第二杆4和第八杆26的铰接点铰接，第二拉伸弹簧11的一端与第五杆10和第六杆25的铰接点铰接，第二拉伸弹簧11的另一端与第二杆4和第八杆26的铰接点铰接，第二杆4、第三杆5、第四杆7、第七杆9和第一拉伸弹簧6构成第一弹簧约束四边形机构，第五杆10、第六杆25、第八杆26、第七杆9和第二拉伸弹簧11构成第二弹簧约束四边形机构；

第七杆9的侧壁与导轨12的一端固接，导轨12与滑块14通过锁定销13锁定，滑块14的侧壁与第十杆15的侧壁固接，第十三杆21的一端与第十二杆18的侧壁铰接，第十三杆21的另一端与第十杆15的一端铰接，第十杆15的另一端与第十一杆16的一端铰接，第十一杆16的另一端与第十二杆18的一端铰接，第十二杆18的另一端通过第三转动锁定装置29与第十四杆19的一端铰接，第十四杆19的另一端与第三车轮20铰接，第三拉伸弹簧17的一端与第十一杆16和第十二杆18的铰接点铰接，第三拉伸弹簧17的另一端与第十杆15和第十四杆19的铰接点铰接，第十杆15、第十一杆16、第十二杆18、第十三杆21和第三拉伸弹簧17构成第三弹簧约束四边形机构。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一弹簧约束四边形机构、第二弹簧约束四边形机构和第三弹簧约束四边形机构相同，第一弹簧约束四边形机构定义第七杆9的长度为a、第四杆7的长度为b、第三杆5在第一弹簧约束四边形机构内的长度为c、第二杆4的长度为d、第一杆2和第三杆5在第一弹簧约束四边形机构外的长度为e，其中c＝d＝e，a＝1.6b，c＝1.9b，即随着第四杆7绕第四杆9和第七杆9的铰接点转动，第一车轮1的轨迹为一直线。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图4说明本实施方式，本实施方式的第一转动锁定装置3包括第一卡环3-1、第一圆柱销3-3、第一锥销3-4、第一支撑板3-5、第一锥销导套3-6、第一弹簧帽3-7、第一弹簧3-8和二个第一垫片3-2，第一支撑板3-5为L形，第三杆5的侧壁与第一支撑板3-5的水平段的一端固接，第一支撑板3-5的竖直段的侧壁与第一锥销导套3-6的一端固接，第一锥销导套3-6的另一端上套装第一弹簧帽3-7且二者螺纹连接，第一锥销3-4的一端套装第一弹簧3-8且这一端依次穿过第一杆2、第一支撑板3-5的竖直段设在第一锥销导套3-6内，第一弹簧3-8的一端顶靠在第一弹簧帽3-7内，第一杆2与第三杆5的铰接是通过第一圆柱销3-3、第一垫片3-2及第一卡环3-1实现的，当第一锥销3-4在第一弹簧3-8的作用下插入第一杆2中的锁定空后，第一杆2与第三杆5即锁定为一体结构；当第一锥销3-4被拔出第一杆2中的锁定空后，第一杆2又可相对第三杆5转动。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图5说明本实施方式，本实施方式的第二转动锁定装置28包括第二卡环28-1、第二圆柱销28-3、第二锥销28-4、第二支撑板28-5、第二锥销导套28-6、第二弹簧帽28-7、第二弹簧28-8和二个第二垫片28-2，第二支撑板28-5为L形，第六杆25的侧壁与第二支撑板28-5的水平段的一端固接，第二支撑板28-5的竖直段的侧壁与第二锥销导套28-6的一端固接，第二锥销导套28-6的另一端上套装第二弹簧帽28-7且二者螺纹连接，第二锥销28-4的一端套装第二弹簧28-8且这一端依次穿过第九杆23、第二支撑板28-5的竖直段设在第二锥销导套28-6内，第二弹簧28-8的一端顶靠在第二弹簧帽28-7内，第九杆23与第六杆25的铰接是通过第二圆柱销28-3、第二垫片28-2及第二卡环28-1实现的。当第二锥销28-4在第二弹簧28-8的作用下插入第九杆23中的锁定空后，第九杆23与第六杆25即锁定为一体结构；当第二锥销3-4被拔出第九杆23中的锁定空后，第九杆23又可相对第六杆25转动。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图6说明本实施方式，本实施方式的第三转动锁定装置29包括第三卡环29-1、第三圆柱销29-3、第三锥销29-4、第三支撑板29-5、第三锥销导套29-6、第三弹簧帽29-7、第三弹簧29-8和二个第三垫片29-2，第三支撑板29-5为L形，第十二杆18的侧壁与第三支撑板29-5的水平段的一端固接，第三支撑板29-5的竖直段的侧壁与第三锥销导套29-6的一端固接，第三锥销导套29-6的另一端上套装第三弹簧帽29-7且二者螺纹连接，第三锥销29-4的一端套装第三弹簧29-8且这一端依次穿过第十四杆19、第三支撑板29-5的竖直段设在第三锥销导套29-6内，第三弹簧29-8的一端顶靠在第三弹簧帽29-7内，第十四杆19与第十二杆18的铰接是通过第三圆柱销29-3、第三垫片29-2及第三卡环29-1实现的。当第三锥销29-4在第三弹簧29-8的作用下插入第十四杆19中的锁定空后，第十四杆19与第十二杆18即锁定为一体结构；当第三锥销29-4被拔出第十四杆19中的锁定空后，第十四杆19又可相对第十二杆18转动。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的所述机构还包括第十五杆27和第十六杆24，第三杆5的侧壁与第十五杆27的一端固接，第六杆的侧壁与第十六杆24的一端铰接，此结构的设计是为了使车体整体具有强的越障性。其它实施方式与具体实施方式一相同。

工作原理：折叠过程：各杆件转动折叠原理：多弹簧约束四边形机构均为直线机构，即当第四杆7、第五杆10和第十杆16按照图2中箭头所示方向旋转时，第一车轮1、第二车轮22和第三车轮20的中心均沿直线方向上升，实现车体高度方向的折叠；解锁第二转动锁定装置28，如图2所示箭头第九杆23至图示位置；解锁第一转动锁定装置3，按图2所示箭头转动杆2至图示位置；最后解锁杆第三转动锁定装置29，如图2所示箭头第十四杆19至图示位置。这样车体既实现了一部分长度方向的折叠外又实现了一部分高度方向的折叠。

滑块运动折叠原理：在各杆件转动完成相应的折叠后，锁定销13解锁，滑块14向组合机构方向移动，同时带动弹簧约束四边形机构也向组合机构靠近至图2中所示位置，又完成了车体在长度方向的一部分折叠。

至此，折叠过程进行完毕，可用绳索等将折叠后车体相应的杆件锁紧，以备运输或发射。

展开过程：展开过程是折叠过程的逆过程，从动力源方面来讲，折叠过程可以由人在地面辅助完成，而展开过程则需车体在月球等行星表面依靠电机来完成。

滑块运动展开原理：当锁定车体各杆件的解锁绳等解锁后，第一车轮1在电机的带动下逆时针转动、第三车轮20顺时针转动，滑块14背向组合机构方向移动，同时带动弹簧约束四边形机构也背向组合机构靠近至图2所示位置时由锁定销13在弹簧力的作用下将其锁定。

各杆件转动展开原理：继续使第一车轮1和第三车轮20转动，则第一杆2和第十四杆19同时沿着图2箭头所示方向的反方向转动至图2所示位置时，第一杆2由第一转动锁定装置将其锁定，第十四杆由第三转动锁定装置将其锁定；使第一车轮1和第三车轮20停止转动，仅使第二车轮22顺时针转动，则第九杆23沿着图2箭头所示方向的反方向转动至图2所示位置时由第二转动锁定装置将其锁定。在此过程中，第四杆7、第五杆10和第十杆16在弹簧力的作用下会沿着图2箭头所示方向的反方向作部分转动至图2所示位置。

至此，展开过程结束，整个过程需各车轮按顺序转动配合完成。

Claims (6)

1.一种多弹簧约束四边形可折展悬架式六轮车载机构，其特征在于所述机构包括第一车轮(1)、第一杆(2)、第一转动锁定装置(3)、第二杆(4)、第三杆(5)、第一拉伸弹簧(6)、第四杆(7)、第七杆(9)、第五杆(10)、第二拉伸弹簧(11)、导轨(12)、锁定销(13)、滑块(14)、第十杆(15)、第十一杆(16)、第三拉伸弹簧(17)、第十二杆(18)、第十四杆(19)、第三车轮(20)、第十三杆(21)、第二车轮(22)、第九杆(23)、第六杆(25)、第八杆(26)、第二转动锁定装置(28)和第三转动锁定装置(29)，第一杆(2)的一端与第一车轮(1)铰接，第一杆(2)的另一端通过第一转动锁定装置(3)与第三杆(5)的一端铰接，第三杆(5)的另一端与第四杆(7)的一端铰接，第四杆(7)的另一端与第五杆(10)的一端铰接，第五杆(10)的另一端与第六杆(25)的一端铰接，第六杆(25)的另一端通过第二转动锁定装置(28)与第九杆(23)的一端铰接，第八杆(26)的一端与第六杆(25)的侧壁铰接，第八杆(26)的另一端与第二杆(4)的一端铰接，第二杆(4)的另一端与第三杆(5)的侧壁铰接，第九杆(23)的另一端与第二车轮(22)铰接，第七杆(9)的一端与第四杆(7)和第五杆(10)的铰接点铰接，第七杆(9)的另一端与第二杆(4)和第八杆(26)的铰接点铰接，第一拉伸弹簧(6)的一端与第三杆(5)和第四杆(7)的铰接点铰接，第一拉伸弹簧(6)的另一端与第二杆(4)和第八杆(26)的铰接点铰接，第二拉伸弹簧(11)的一端与第五杆(10)和第六杆(25)的铰接点铰接，第二拉伸弹簧(11)的另一端与第二杆(4)和第八杆(26)的铰接点铰接，第二杆(4)、第三杆(5)、第四杆(7)、第七杆(9)和第一拉伸弹簧(6)构成第一弹簧约束四边形机构，第五杆(10)、第六杆(25)、第八杆(26)、第七杆(9)和第二拉伸弹簧(11)构成第二弹簧约束四边形机构；

第七杆(9)的侧壁与导轨(12)的一端固接，导轨(12)与滑块(14)通过锁定销(13)锁定，滑块(14)的侧壁与第十杆(15)的侧壁固接，第十三杆(21)的一端与第十二杆(18)的侧壁铰接，第十三杆(21)的另一端与第十杆(15)的一端铰接，第十杆(15)的另一端与第十一杆(16)的一端铰接，第十一杆(16)的另一端与第十二杆(18)的一端铰接，第十二杆(18)的另一端通过第三转动锁定装置(29)与第十四杆(19)的一端铰接，第十四杆(19)的另一端与第三车轮(20)铰接，第三拉伸弹簧(17)的一端与第十一杆(16)和第十二杆(18)的铰接点铰接，第三拉伸弹簧(17)的另一端与第十杆(15)和第十四杆(19)的铰接点铰接，第十杆(15)、第十一杆(16)、第十二杆(18)、第十三杆(21)和第三拉伸弹簧(17)构成第三弹簧约束四边形机构。

2.根据权利要求1所述多弹簧约束四边形可折展悬架式六轮车载机构，其特征在于第一弹簧约束四边形机构、第二弹簧约束四边形机构和第三弹簧约束四边形机构相同，第一弹簧约束四边形机构定义第七杆(9)的长度为a、第四杆(7)的长度为b、第三杆(5)在第一弹簧约束四边形机构内的长度为c、第二杆(4)的长度为d、第一杆(2)和第三杆(5)在第一弹簧约束四边形机构外的长度为e，其中c＝d＝e，a＝1.6b，c＝1.9b。

3.根据权利要求1或2所述多弹簧约束四边形可折展悬架式六轮车载机构，其特征在于第一转动锁定装置(3)包括第一卡环(3-1)、第一圆柱销(3-3)、第一锥销(3-4)、第一支撑板(3-5)、第一锥销导套(3-6)、第一弹簧帽(3-7)、第一弹簧(3-8)和二个第一垫片(3-2)，第一支撑板(3-5)为L形，第三杆(5)的侧壁与第一支撑板(3-5)的水平段的一端固接，第一支撑板(3-5)的竖直段的侧壁与第一锥销导套(3-6)的一端固接，第一锥销导套(3-6)的另一端上套装第一弹簧帽(3-7)且二者螺纹连接，第一锥销(3-4)的一端套装第一弹簧(3-8)且这一端依次穿过第一杆(2)、第一支撑板(3-5)的竖直段设在第一锥销导套(3-6)内，第一弹簧(3-8)的一端顶靠在第一弹簧帽(3-7)内，第一杆(2)与第三杆(5)的铰接是通过第一圆柱销(3-3)、第一垫片(3-2)及第一卡环(3-1)实现的。

4.根据权利要求1或2所述多弹簧约束四边形可折展悬架式六轮车载机构，其特征在于第二转动锁定装置(28)包括第二卡环(28-1)、第二圆柱销(28-3)、第二锥销(28-4)、第二支撑板(28-5)、第二锥销导套(28-6)、第二弹簧帽(28-7)、第二弹簧(28-8)和二个第二垫片(28-2)，第二支撑板(28-5)为L形，第六杆(25)的侧壁与第二支撑板(28-5)的水平段的一端固接，第二支撑板(28-5)的竖直段的侧壁与第二锥销导套(28-6)的一端固接，第二锥销导套(28-6)的另一端上套装第二弹簧帽(28-7)且二者螺纹连接，第二锥销(28-4)的一端套装第二弹簧(28-8)且这一端依次穿过第九杆(23)、第二支撑板(28-5)的竖直段设在第二锥销导套(28-6)内，第二弹簧(28-8)的一端顶靠在第二弹簧帽(28-7)内，第九杆(23)与第六杆(25)的铰接是通过第二圆柱销(28-3)、第二垫片(28-2)及第二卡环(28-1)实现的。

5.根据权利要求1或2所述多弹簧约束四边形可折展悬架式六轮车载机构，其特征在于第三转动锁定装置(29)包括第三卡环(29-1)、第三圆柱销(29-3)、第三锥销(29-4)、第三支撑板(29-5)、第三锥销导套(29-6)、第三弹簧帽(29-7)、第三弹簧(29-8)和二个第三垫片(29-2)，第三支撑板(29-5)为L形，第十二杆(18)的侧壁与第三支撑板(29-5)的水平段的一端固接，第三支撑板(29-5)的竖直段的侧壁与第三锥销导套(29-6)的一端固接，第三锥销导套(29-6)的另一端上套装第三弹簧帽(29-7)且二者螺纹连接，第三锥销(29-4)的一端套装第三弹簧(29-8)且这一端依次穿过第十四杆(19)、第三支撑板(29-5)的竖直段设在第三锥销导套(29-6)内，第三弹簧(29-8)的一端顶靠在第三弹簧帽(29-7)内，第十四杆(19)与第十二杆(18)的铰接是通过第三圆柱销(29-3)、第三垫片(29-2)及第三卡环(29-1)实现的。

6.根据权利要求1或2所述多弹簧约束四边形可折展悬架式六轮车载机构，其特征在于所述机构还包括第十五杆(27)和第十六杆(24)，第三杆(5)的侧壁与第十五杆(27)的一端固接，第六杆的侧壁与第十六杆(24)的一端铰接。

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