CN106828439A - 一种备用驱动系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种备用驱动系统及车辆，其中备用驱动系统包括：主架体，用于所述备用驱动系统在车辆车架尾部的安装，并在该主架体的底部设置有提供一转座；多连杆机构，该多连杆机构包括一端通过转轴安装在转座上的转动臂，以及一端铰接于转动臂的车架所在侧，另一端向前铰接于主架体的第一杆，其中第一杆具有主动伸缩结构，而驱动转动臂绕转轴旋转；其中转轴的轴线平行于车辆车架的横向；轮胎总成，直接或者间接的装配于转动臂的另一端；以及驱动总成，用于轮胎总成的驱动。依据本发明能够有效提高车辆的通过能力，并且操作相对方便。

Description

一种备用驱动系统及车辆

技术领域

本发明涉及一种应用于车辆的备用驱动系统，以及配有该备用驱动系统的车辆。

背景技术

目前所有车辆，都会面临着因车轮陷于湿滑泥泞和陡坡等复杂路况导致四轮打滑或者扭矩不够而失去驱动力的境况，传统的自救方式主要通过脱困板、气囊、千斤顶、绞盘等辅助设施脱困，这些辅助设施在使用时需要乘车人员下车临时安装，而例如陡坡、沟坎、雪地、泥沙、泥泞道路等复杂环境中安装上述辅助设施，非常不利于人员的安全。

车辆自主脱困是目前车辆脱困研究的主要方向，例如中国专利文献CN105799664A，其公开了一种用于机动车辆自主脱困的系统，其原理是利用汽车底盘上增加的车身升起系统，在车辆陷入例如砂石之地后，顶托而使底盘升起一定高度，之后使用旋转系统将机动车打滑轮胎带离打滑路线。其车身升起系统仅用于将底盘托起一定高度，然后依靠行驶系使车辆脱困，然而在这种条件下，底盘被托起会导致行驶系与地面的摩擦力减小，使车辆处于一种更加严重的不可控状态。

车辆的脱困能力还与车辆的通过能力相关，目前车辆为加强车辆的通过能力普遍采用四轮驱动结构（简称四驱，是越野车的标准配置），由于四驱以上的车辆结构复杂，成本昂贵，较少使用。

中国专利文献CN105235666A中，公开了一种车俩脱困系统，具体表现为对既有的车辆制动系统进行改动，当车辆陷入困境时，使得各个车轮的制动不一致，具体是使被困车轮处于制动状态，而未被困的车轮则具有驱动力，从而使被困车轮不再转动，不会越陷越深，而未被困的车轮则具有驱动力，而能够把车辆推出被困区域。然而，稍有驾驶经验的人都会明白，车辆四轮刹车系统需要刹车均衡，尽可能避免偏刹，偏刹容易造成车辆在刹车时产生两侧驱动能力不一致的情况，即左右轮系在相同时间内行使的距离不同，使车辆向行使少的一侧偏斜，而使车辆处于变向不可控状态，进而，车辆不可控的变向容易导致事故发生。显而易见的是，在湿滑的路段上，该类车辆脱困系统非常容易产生左右摆动的行进姿态。尤其是，例如，假定左边两个车轮被困，这类脱困系统会产生这样的驱动方式，左边的两个车轮所制动，右边的两个车轮驱动，会产生车辆的原地打转，而有可能导致车辆陷入更加不可控的境地。

中国专利文献CN105730416A公开了一种车辆脱困自救装置，实现利用机动车轮的动力输出进行驱动，使车辆在轮胎与地面的摩擦力无法让车辆脱困的情况下，直接转换成绳索的牵引力而进行自救，从而使车辆轻松脱困。如前所述，该类脱困装置需要在车辆陷入困境后临时在车轮上安装，当例如陷入泥泞之中时，其安装本身就会遇到很多困难，甚至是不可能，例如整个轮子轮轴以下全部陷入泥泞之中，此时这类脱困装置的安装即出现一种不能实现的状态。

中国专利文献CN303068817S则公开了一张车辆脱困板，其使用方法是将脱困板填入打滑的车轮下，提供具有一定支撑能力和摩擦能力的与车轮接合的接合面，以使车辆脱困。脱困板一旦使用，其回收往往会比较困难，尤其是在泥泞的场景中，脱困板的回收受泥泞本身和碾压的影响，回收会比较困难。

中国专利文献CN202063119U，公开了一种车辆脱困器，实现当车辆陷于坑道，泥沙地内而受困时，用车载起升装置(如千斤顶、气垫等)将车辆起升到适当高度，再将该脱困器置于受困车轮承重轴的下方，调整高度合适后用锁销锁定支撑架，然后卸除起升装置，移动车辆，使车辆脱离受困地带。当遇到特殊路面时，将可折叠式垫板置于脱困器滚轮下方，帮助车辆脱离困境。该类脱困装置也如前述的脱困装置相似，需要临时安装，不可避免的会受到受困环境的影响。尤其是，需要车载起升装置辅助，然而，在车辆受困的很多环境中并不适合车载起升装置的使用，例如泥沙等支撑力比较弱的环境。

中国专利文献CN102828479A提出了活动车轮的概念，具体表现为活动车轮总成，其通过两个臂节将活动车轮伸出到车辆车体的一侧，并且活动车轮总成还配有支腿，使得所述车轮改变高度位置和横向位置。这种活动车轮总成在车辆碰到障碍的情形下有利于调节车轮位置，从而便于车辆脱困。然而，向一侧悬伸的活动车轮，其旋臂相对较长，因此其实际的支撑能力非常有限，并且向一侧偏置会导致车架载荷不均衡。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种备用驱动系统，用于提高车辆的通过能力，并且操作相对方便。同时，本发明还提供了一种使用该备用驱动系统的车辆。

依据本发明的实施例，提供一种备用驱动系统，包括：

主架体，用于所述备用驱动系统在车辆车架尾部的安装，并在该主架体的底部设置有提供一转座；

多连杆机构，该多连杆机构包括一端通过转轴安装在转座上的转动臂，以及一端铰接于转动臂的车架所在侧，另一端向前铰接于主架体的第一杆，其中第一杆具有主动伸缩结构，而驱动转动臂绕转轴旋转；其中转轴的轴线平行于车辆车架的横向；

轮胎总成，直接或者间接的装配于转动臂的另一端；以及

驱动总成，用于轮胎总成的驱动。

上述备用驱动系统，可选地，第一杆在转动臂上铰接的部位位于转动臂的中部；

多连杆机构包括一端铰接于转动臂另一端的第二杆，该第二杆的另一端向前铰接于主架体，该第二杆具有被动伸缩结构。

可选地，第二杆在主架体上的第一铰接位置高于第一杆在主架体上的第二铰接位置，并且第一铰接位置位于第一铰接位置的后侧。

可选地，多连杆机构还包括第三杆，该第三杆的一端铰接于第一杆在转动臂的铰接点而构成复合铰链，该第三杆的另一端铰接于第二杆；

第三杆为控制缸。

可选地，所述复合铰链的铰支座为活动铰支座，该活动铰支座与转动臂间形成移动副。

可选地，所述活动铰支座构成滑块，与该滑块形成移动副的结构为配装在转动臂上的滑轨。

可选地，第二杆为阻尼缸。

可选地，所述阻尼缸为多级阻尼缸，并配有独立的阻尼器。

可选地，所述多级阻尼缸至少一级设有减震弹簧。

可选地，所述转动臂的最大转角为90度，且在备用驱动系统收起状态时，匹配为转动臂的初始状态，在此初始状态下，转动臂竖直。

可选地，所述第一杆为液压缸。

可选地，用于轮胎总成与转动臂间接连接的结构包括：

旋转臂，从转动臂向侧面悬伸或在转动臂的轴向通过转动副接续该旋转臂；

转角驱动装置，设置在转动臂上，且输出端直接或者间接的连接旋转臂，以驱动旋转臂绕转动臂的轴线转动；以及

转角控制结构，配置在转动臂上，用于约束旋转臂转角。

可选地，所述转角驱动装置包括：

芯轴，通过转动副装设在与该芯轴共用轴线的转动臂上，该芯轴用作转角驱动装置的输出端；

第一驱动机构，输出端连接所述芯轴，以驱动芯轴绕该芯轴的轴线回转。

可选地，转动臂配置为管轴，芯轴部分地探入转动臂的管壳体内并通过轴承形成滚动转动副；

第一驱动机构为蜗轮蜗杆机构，该蜗轮蜗杆机构的涡轮套装在芯轴上并周向固定，蜗杆及其驱动装配在转臂上。

可选地，转角控制结构配置具有：

第一结构：跟随芯轴转动的第一部分和安装在转动臂上以在第一部分转动到预定角度后锁止第一部分的第二部分；

第二结构：安装在转动臂上，且采样端作用于芯轴的转角采样部件；或者

第三结构：配置在转角驱动装置上的止点控制结构。

可选地，第一结构配置为：

在芯轴上设置电动推杆和连接于电动推杆在芯轴轴向被推动的限位锁止环；

在转动臂上设有在给定的角度与限位锁止环啮合的啮合部件。

可选地，所述旋转臂为管轴，而轮胎总成的轮轴的轴座为套管式轴座，该套管式轴座的套管与旋转臂的末端垂直并连通，所形成通道用于驱动总成在该通道部分的安装。

可选地，所述转动轴为管轴，管轴管内用于驱动总成在转动轴段驱动部分的布设；

相应地，所述转轴为管轴，转轴与转动臂匹配连接并连通，所形成的直角连通口用于驱动总成在此处通过锥齿轮组转接。

可选地，位于管轴内的驱动总成部分的主体是与所在管轴同轴线布置的传动轴；

用作主动锥齿轮安装的传动轴端轴向续接有辅助限位轴，该辅助限位轴一端与相应传动轴固定连接，另一端通过轴承布设在相应管轴。

可选地，传动轴用于与辅助限位轴连接的结构为开在相应轴端的方孔；

相应地，辅助限位轴配有与所述方孔配合的方头。

可选地，用于转动臂与转轴连接的结构包括一具有管接法兰的连接座，其中的管接法兰用于转动臂的管轴结构的连接。

可选地，用于转动臂与转轴连接的结构还包括：

基座，与转轴固定连接；

支架，平行于转动臂，并在支架的末端与转动臂固定连接。

可选地，所述支架为横断面圆心角小于等于180度且大于等于150度的柱面支架。

可选地，柱面支架的末端形成有抱箍，用于对转动臂抱夹。

可选地，支架用于转动臂与第一杆的连接。

依据本发明的实施例，还提供了一种在车架尾部安装有如前所述所述的备用驱动装置的车辆。

上述车辆，可选地，在每一车辆上配有两个备用驱动装置，在车辆的尾部左右对置。

可选地，两车辆备用驱动装置的转轴共用一个驱动总成。

依据本发明的实施例，在车架后端常备车辆备用驱动装置，通过转动机构，可以将轮胎总成放下或者收起，作为机构要素，其放下或者收起的控制端可以联集到驾驶室，方便操作，即便是手动收放，也因为机构要素部分已经安装在车架上，其操作难度也会大幅下降。并且为轮胎总成配置驱动总成，可以当做备驱，从而在放下时增加车辆的驱动能力，提高车辆的通过性。备用驱动系统的收起或者放下由多连杆机构控制，多连杆机构主要依靠低副传动，传动效率高，并且控制精度高。

附图说明

图1为一实施例中备用驱动系统半放下结构示意图（旋转臂转动到位，侧面示意）。

图2-1为一实施例中备用驱动系统收起状态示意图（侧面示意）。

图2-2为在图1的基础上的详细标注。

图2-3为一实施例中备用驱动系统放下结构示意图。

图3为一实施例中多连杆机构结构示意图（半放下状态）。

图4-1为一实施例中机械臂收起状态示意图。

图4-2为一实施例中第一传动轴与第二传动轴的配置结构示意图。

图4-3为一实施例中第三传动轴与第四传动轴的配置结构示意图(轮胎总成轴向的视图)。

图4-4为相应于图4-3平行于轮胎轴向的结构示意图。

图4-5为一种轮胎驱动总成的配置结构示意图。

图4-6为行星齿轮总成结构示意图。

图5为备用驱动系统方向时的结构示意图。

图6-1为配有备用驱动系统的车辆收起备用驱动系统时的主视结构示意图。

图6-2为相应于图6-1的左视结构示意图。

图6-3为配有备用驱动系统的车辆放下备用驱动系统时的主视结构示意图。

图6-4为相应于图6-3的左视结构示意图。

图中：100.多连杆机构，200.转动机械臂。

101.机架，102.基座，103.支架，104.卡箍，105.弹簧控制缸，106.连杆，107.多级单向油缸，108.油缸基座，109.减震弹簧，110.弹簧座，111.螺母，112.阻尼器，113.推出油缸。

1031.滑轨，1032.滑块，1071.限位块。

102.基座，201.旋转轴架，202.第一传动轴，203.通端转动轴固定板，204.连接座，205.轴承，206.末端转动轴固定板，207.辅助限位轴，208.轴承，209.第二传动轴，210.螺母，211.转动臂，212.隔套，213.轴承。

214.芯轴，215.轴承组，216.涡轮，217.电动推杆，218.限位锁止环，219.芯轴基座，220.电机，221.蜗杆，222.旋转臂基座，223.轴承，224.第二传动轴输出伞齿，225.辅助限位轴，226.伞齿压紧块，227.第三传动轴输入端伞齿，228.轴承，229.轴承隔套，230.第三传动轴，231.旋转臂。

232.第四传动轴，233.轴承，234.轴承，235.轮毂，236.轮胎，237.辅助限位轴，238.行星齿轮减速器。

具体实施方式

结合本发明的实施例，详细说明本发明，通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能视为对本发明的限制。

本发明中，需要说明的是，术语“上”，“下”，“左，右”，“内，外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”，“第二”等词语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”，“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者一体结构；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介的间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，参见附图6-1~图6-4所示，对于车辆，其基础的参考系在其底盘上，底盘的车架基于行驶系而具有明确的前后、左右，并且对于设有梁的车架，前后方向设置的梁称为纵梁，左右方向设置的梁称为横梁。除非有附加的说明，在下文中所做的描述以基础的参考系为基准。

如图6-1所示的结构即为车辆的后视图，相对而言，图6-2即为车辆的侧面视图，如果图6-1是后视图，图6-2即为右视图。

图6-1和图6-2所示的结构是备用驱动装置收起状态，称为第一状态，该第一状态与越野车上的备胎携行状态比较相似，此状态下，备胎的轴线与车架的纵向平行；相应地，在某些应用中，备胎可以被配置在越野车后部两侧，备胎的轴线与车架的横向平行。整体而言，备用驱动装置的初始状态以轮胎总成的轮轴轴线为基础，其一种第一状态如图6-1和图6-2所示，轮轴的轴线与车辆的纵向平行，在另一些应用中，相应地，轮胎的轮轴轴线与车辆的横向平行。

图6-3和图6-4为第二状态，即备用驱动装置放下的状态，其整体上与车辆的行驶系一起用于驱动车辆，从而可以使车辆具有前驱、后驱和备驱。

备用驱动装置相对于现有的车辆脱困装置具有常备性，同时能够依靠多连杆机构实现第一状态和第二状态间的变换。

公知地，由于备胎自重相对较小，备胎架通常不直接安装在车辆的车架上，而是安装在车辆的后备箱盖上。而在本发明中，备用驱动装置在特定的路况或者脱困条件下作为行驶系的附加部分，需要承载比较大的载荷，因此，需要将其载荷转嫁到车架上。

图6-3和图6-4则示出了一种备用驱动装置放下的状态，即前述的第二状态，放下后，车辆备用驱动装置构造为车辆的行驶系的附加部分，参与车辆的驱动。

图6-3和图6-4中车辆备用驱动装置的轮胎总成的轮轴，即图4-4中所示第四传动轴232的轴线与车辆的行驶系的横向平行，但考虑到例如脱困的条件多变性，车辆的轮胎总成的配置方式并不必然为脱困条件的最优选择，为此，在图6-3和图6-4所示的结构中，针对特定的脱困条件，可以使备用驱动装置的轮胎总成与车辆的横向在竖直面内成一定角度。具体地可见于附图1和图2-2所示的状态，属于备用驱动装置的半展开状态，对此，应当理解，在一些场景中，车辆行驶系的部分或者全部车轮可能会陷入例如沙地中，备用驱动装置并不能像图6-3和图6-4完全放下。半放下状态不影响驱动总成的正常驱动，所提供的附加支撑取决于多连杆机构的状态保持能力。

对于备用驱动系统，其基本构成包括主架体，如前所述的多连杆机构，以及轮胎总成和驱动轮胎总成的驱动总成。关于主架体，如图4-1所示的机架101，以及轮胎总成和驱动总成是作为备用驱动系的必要配置。先看多连杆机构，其是实现第一状态与第二状态间转换的变换机构。

如前所述，备用驱动装置在第一状态下具有两种形式，即轮胎总成轮轴轴线与车架横向平行的第一种形式，以及于车架纵向平行的第二种形式，附图中所给出的第二种形式。第一状态变换到第二状态，对于第一种形式，只需要将轮胎总成落下，对于第二种形式，则将轮胎总成落下还不足以使轮胎总成与车辆行驶系上的轮胎总成的轴线平行，还需要再转动九十度，转动的角度和方向基于此技术条件能够为本领域的技术人员所理解。

图4-1所示的结构，机架101大致是一个直角三角形结构，在方位上，图4-1中的左右方向与车辆的前后方向相应，其中左端朝前，与车架的尾部固定连接。直角三角形结构的上顶角和左顶角为锐角，其中左顶角被修正为与车架后端平行的立架，以用于与车架连接，上端的锐角修正为水平架以用于铰接结构的配置，直角顶角所适配的竖直边框下延，用于配做基座102，用于图中机械臂200的安装。

对于第一种形式，从第一状态向第二状态的变换相对简单，机械臂200在图4-1所示的结构中顺时针转动90度即可。90度是一种优选结构，对于本领域的技术人员，应当理解，为提高承载能力，机械臂200的轴线可以与水平面成一定角度，例如机械臂200顺时针转动100度，以利于减轻机械臂200悬伸过长而产生的支撑力不足的问题。在一些实施例中，机械臂200可以转动180度，相对而言，在此类实施例中，机械臂200相对较短。

第二种形式则需要配置例如图4-1所示的结构中的芯轴214及其配属结构，以用于通过驱动芯轴214绕自身轴线自转实现状态变换。

关于驱动总成，需要考虑两个方面的技术内容，一是驱动总成动力引入的位置，该位置可以在机架101处，如图4-1中所示的通过旋转轴架201（管轴结构）的轴管引入，在轴管中设置第一传动轴202。该位置还可以是备用驱动装置的其他位置，位置越靠近轮胎总成，驱动总成的传动环节就越少，但因中间存在多个转动部件，如果驱动总成的原动部件是电动部件或者液动部件，尤其是电动部件，则不涉及中间传动环节，而只需要考虑线缆或者液路的设置。如果驱动总成的原动部件为车架上的机械传动部分或者独立的设置在车架上，则需要考虑机械传动在存在多个转动环节的结构配置。

驱动总成的第二个方面在前述的内容中已经涉及，即传动的设计难度问题，尽可能减少传动环节，并尽可能的与转动机构的机械结构相适配。

为实现上述的状态变换过程，依据说明书附图所示的优选的实施例及其替代实施例对备用驱动装置的结构描述如下：

图4-1所示的机械臂200是一个总成结构，在图4-2有详细的机械臂200的剖视结构，主要实现图中转动臂211的绕旋转轴架201的转动，图中的基座102与机架101固定连接，开有车架横向的安装孔，安装孔配有通端转动轴固定板203和末端转动轴固定板206，这两块固定板通过螺栓固定在基座102上，提供轴承座孔，用于安装轴承205，而轴承205则用于支撑旋转轴架201，旋转轴架201即为转动臂211的转轴。转动臂211与旋转轴架201通过法兰连接，旋转轴架上形成有连接座204，连接座204提供连接法兰，旋转臂211在图4-2上端的管接法兰与连接座204连接。

图4-2中，旋转轴架201整体上是管轴结构，其具有以下几个方面的优势，一方面可用于轮胎总成的驱动部分，即驱动总成在此处相关部分的配置，使传动部分尽量少的暴露在外，例如图4-2中第一传动轴202部分的安装，以及第一传动轴202与第二传动轴209的传动部分的连接，如图中所示的锥齿轮组；此外，图中还设有辅助限位轴207，以提高整体的传动可靠性。另一方面，在横断面面积相同的条件下，管轴结构的抗扭截面系数相对较大。

图2-1为备用驱动装置收起的状态，图2-2为放下的中间状态，图2-3为完全放下的状态，其中图2-2示出了其中的状态变换所涉及的相关多连杆机构中的杆系变动情况，其中所示的两个角度，即α角和β角，下文对此会有更详细的描述，在此暂不赘述。

图2-1~图2-3所表示的备用驱动装置的变换过程表明转动臂211以图中基座102为轴座，以旋转轴架201为轴实现转动臂211的摆动。图4-2中，第一传动轴202的的轴向平行于车架的横向，第二传动轴209在图2-3所示的状态时处于平行于车架的纵向。转动臂211的摆动路径在第二传动轴209所在的竖直面内。

机架101基于基础的参考系，图4-1的上下方向匹配车辆的上下方向，左右方向匹配车架的纵向，图4-1的法向为车辆的横向，机架101的左端可以与车架的尾部焊接，或者采用螺栓连接。

转动臂211的转动由多连杆机构驱动，图1中可见，多连杆机构以机架101为机架，其实现转动臂211转动的第一部分是图3中所示的推出油缸113，推出油缸113的油缸座铰接在机架101的前端（车辆车架参考系），具体位置是直角三角形的左端顶角。推出油缸113的推杆铰接在图3中所示的支架103的中部，而支架103与转动臂211固定连接，推出油缸113的推动会使转动臂211产生转动。

推出油缸113是实现直线运动的基本结构，需要配置液压系统。在一些实施例中，推动油缸113可以采用例如直线电机等直线驱动部件替代，所需要的原动部件是车载蓄电池。

图2-3所示的结构中，轮胎总成放下后，需要具备一定的承载能力，单纯的推出油缸113的推力所提供的承载能力有限，旋转轴架201位于推出油缸113的下侧，两者存在一定的距离，一方面推出油缸113的推力产生足够的扭矩，上述距离提供轮胎总成所安装于的转动臂211的阻力臂。

图2-3中，使放下的轮胎总成保持状态的结构还包括上部的阻尼装置，具体地址，如图2-2所示，包含一个多级单向油缸107，该多级单向油缸107的缸座，即图中所示的油缸基座108铰接于机架101的上端。

多级单向油缸107的推杆连接一连杆106，连杆106的末端铰接于图3所示支架103的末端。图2-3表明，当转动臂211完全放下时，转动臂211、多级单向油缸107、连杆106，以及机架101构成一个大致呈三角形的结构，使得转动臂211获得相对较为可靠地支撑。尽管，所形成的大致呈三角形的结构并不是静定结构，但应当理解，轮胎总成在实际运行中，不可避免的需要减震，而多级单向油缸107可以提供所需的减震，这是静定结构所不具备的。

多级单向油缸107的伸缩是一种被动伸缩，区别于推出油缸113，推出油缸113主要用于转动臂211的展开，也具有一定的减震能力。而多级单向油缸107配有阻尼器112，属于被动伸缩装置，阻尼器112则提供多级单向油缸107减震所需要的阻尼。

阻尼器112固定安装在机架101上，如图4-1所示，大致呈直角三角形的斜边构架可用于阻尼器112的安装，斜边因机架101的安装形式，必然与车辆后部留有一定的空间，并不占据额外的空间。

多级单向油缸107所提供的属于液压减震，整体上可以叫做液压减震器，而在一些实施例中可以采用机械减震器，而在一些实施例中，可以采用机械减震与液压减震的组合结构，如图3所示的结构，既配有用于提供机械减震的减震弹簧组件，又配有用于提供液压减震的多级单向油缸107和阻尼器112。

可选地，对于如图3所示的结构，减震还可以表现在图中所示的减震弹簧109上，减震弹簧109可以单独设置，而不必配置阻尼器112，两者也可以协同存在。

在一些实施例中，可以仅配有减震弹簧109，提供多级单向油缸107伸缩所需要的减震。

此外，可选地，在配有减震弹簧109的条件下，可以提供管套与杆件配合的伸缩结构，其中管套在杆件的轴向相对固定，杆件导引于管套，由减震弹簧109提供杆件伸缩所需要的减震能力。

关于减震，还可以配置在轮胎总成侧，在图4-4所示的结构中，轮胎总成包含第四传动轴232外部配装的管轴，可以相当于车辆前轮的半轴结构，将悬挂机构配装在旋转臂231上。

推出油缸113采用耳环式双作用油缸，推出油缸113的缸体尾部与机架101在图4-1的左端顶角处使用圆柱销铰接连接，推出油缸113的推杆与转动臂211通过圆柱销铰接连接，转动臂211是一个总成结构，在图3中具有比较清晰的表示，图3中转动臂211还具有一个支架103的总成结构，以利于转动臂211的较高的可维护性。

阻尼器112与机架101之间采用固定连接，而多级单向油缸107通过图3中所示的弹簧座110与机架101之间使用轴承铰接，阻尼器112与多级单向油缸107之间通过柔性的液压管路连接，提供两者相对运动所需要的转接。

减震弹簧109以多级单向油缸107的缸体为弹簧导柱，在油缸基座108处设置弹簧座110，并在缸体的末端设置约束减震弹簧109端部的限位螺母。

弹簧座110具有一个导引孔，该导引孔用于对缸体进行导引，具体地，油缸基座108通过限位螺母及减震弹簧109与弹簧座110连接，油缸基座108可以在弹簧座110的导引孔中在克服弹簧力的情况下在导引孔的轴向来回滑动。

多级单向油缸107与油缸基座108之间使用螺栓固定连接，而阻尼器112与多级单向油缸107的进油口通过油管连接，油管上设有进油口。

在一些实施例中，在多级单向油缸107上还配有齿轮齿条机构，其中该齿轮齿条机构中的齿条固定连接在多级单向油缸107的缸体的末端一侧，并平行于缸体的轴线。

在多级单向油缸107的活塞杆或者说推杆的端部装有齿轮齿条机构的齿轮，推杆提供齿轮安装所需要的齿轮座。

在齿轮上设有一限位销轴，该限位销轴可在齿轮座给定的滑道内围绕齿轮轴心转动，限位销轴在滑道内可在一定角度范围内的旋转，初始位置，齿轮与齿条啮合，齿轮与连杆106一体，从而推杆在推出时，能不时连杆106转动。

齿轮采用扇形齿轮，从而可以根据其圆心角确定连杆106的转动角度。

多级单向油缸107的活塞上的齿轮座与连杆106的一端铰接，具体如图3所示，连杆106的另一端与转动臂211铰接，转动臂211的基座102与机架101之间采用螺栓固定连接，转动臂211与基座102之间通旋转轴架201铰接，旋转轴架201与转动臂211采用花键结构连接。

备驱驱动系统通过机架101安装在车辆车架尾部，图4-1所示为备用驱动系统的初始位置，或者说收起状态，推出油缸113处于收缩状态，转动臂211处于竖直状态，图4-2所示为随着推出油缸113的作动，即其推杆推出，转动臂211绕与转动臂211旋转轴架201的轴线转动，多级单向油缸107与连杆106随着转动臂211的转动而绕连杆106与多级单向油缸107的活塞杆齿轮座齿轮的轴旋转张开，此时的多级单向油缸107仍处于收缩状态，齿轮与齿条之间不会相对运动，限位销轴绕铰接点旋转旋入连杆106给定的限位槽内，随着推出油缸113的逐渐伸出，转动臂211与竖直面的角度的加大，限位销轴更加深入的旋入连杆106的限位槽内，直至连接杆限位槽与推杆齿轮座上面的限位槽接近重合时，推出油缸113停止推出，进油口的油压释放，进入下一步的动作。

推出油缸113的油压释放，多级单向油缸107推出，齿轮与齿条啮合传动，齿轮相对齿条转动，随着齿轮的转动，限位销轴在推杆的齿轮座与连杆106的限位槽内滑动，由于前期的推杆齿轮座限位槽与连接杆的限位槽接近重合，在转动的限位销轴拨动下两个限位槽重合，多级单向油缸107与连杆106成一直线排列，当多级单向油缸107继续推出时限位销轴随重合的限位槽继续滑动，直至齿轮与齿条脱开，此时的多级单向油缸107的推杆与连杆106之间直线排列将被自锁，多级单向油缸107继续推出使转动臂211转到水平位置。

基于以上内容，赖以实现的结构还应当进一步包括：

1）推出油缸113与多级单向油缸107对转动臂211的协同推动。

2）推出油缸113到位后，不能与多级单向油缸107的进一步推动产生干涉。

3）多级单向油缸107与连杆106的传动配合，涉及齿轮齿条机构的动作时机，以及连杆106在推出油缸113作动时的运动不会对齿轮齿条机构产生干涉。

关于第1）点，推出油缸113如果单独使用，而不与多级单向油缸107配合使用，则推出油缸113应当将转动臂211推到位，所说的到位并不必然是转动臂211转动到如图2-3所示的水平状态，可以与水平面成一定的夹角，从而使转动臂211仍然具有对转动臂211的力臂。

承接上段内容可知，随着转动臂211的转动，推出油缸113所产生的使转动臂211旋转的力矩逐渐减少，在优选的实施例中，需要配合多级单向油缸107使用，这种协同就需要引入签署的连杆106。连杆106提供推出油缸113驱动转动臂211时，构成伸缩杆的多级单向油缸107总成侧的运动补偿。

在推出油缸113推出阶段，连杆106的转动不会对齿轮齿条机构产生干涉，在于前述的通过限位销轴齿轮座限位槽和连杆侧限位槽的槽约束的连杆106的转动行程，即前述第2）赖以实现的结构。此处的设计仍然是机械领域常见的行程设计，本领域的技术人员据此容易实现。

对于第3）点则是前两点的结合，对于通过限位槽与限位销轴所实现的形成配合，可以有效的消除多连杆机构运动过程中的相互干涉问题，并且能够实现对转动臂211分阶段的驱动。

第3）点还涉及推出油缸113推出止点后，多连杆机构是否会成为受到推出油缸113轴向的干涉问题，于此，如图3所示，推出油缸113在转动臂211上的铰接结构实际上是在转动臂211轴向活动的活动铰支座。

具体地，在支架103的机架101侧，设有滑轨1031，进而在滑轨1031上设置沿滑轨1031滑动的滑块1032，滑块1032提供推出油缸113的交接点，而构成活动铰支座。

在一些实施例中，如果推出油缸113足够长，上述活动铰支座可以不予配置，如果推出油缸113不够长，而对转动臂211的进一步转动产生干涉时，就需要配置所述活动铰支座。换言之，如果设置了活动铰支座，则可以采用相对较短的推出油缸113，而简化结构。

分阶段的驱动也有利于小于不同的油缸因设置位置的原因所产生的力矩过小的问题。

两个油缸的配合，一方面通过油缸自身获得良好的缓冲作用，或者说减震作用，另一方面，即前述的解决因油缸设置位置所产生的在某个阶段力矩过小的问题，甚至是力矩为0的问题。再者，在例如图2-3所示的结构中，大致呈三角形的轮胎总成支撑结构的承载能力相对较高。

多连杆机构收纳的动作为：机构的收回动作主要靠推出油缸113的收缩，由于连杆106与多级单向油缸106的活塞杆齿轮座之间自锁，推出油缸113的收缩，带动多级单向油缸106的收缩，收缩至齿轮和齿条啮合时，齿轮拨动限位销轴转动，解锁，此时多级单向油缸106完全收缩到位，推出油缸113继续收缩后，多级单向油缸106成收并趋势，依次回到初始位置。

进一步地，还配有弹簧控制缸105，在图3中可见，弹簧控制缸105的上端（座端）铰接于连杆106，下端（推杆端）铰接于滑块1032。

图6-1和图6-2所示的第一状态在变换到第二状态时，单纯的转动臂211的操作不足以满足这种变换，因此，适应于这种变换，需要进一步配置旋转臂231，用于转动臂211与轮胎总成的间接连接。

旋转臂231在图4-3和图4-4中也是一种管轴结构，图中，以转动臂211为机架构建绕转动臂211轴线自转的转动副，转动臂211与旋转臂231之间可以直接连接，也可以附加其他结构实现间接连接，所附加的结构涉及两部分，一部分是构建转动副以及该构建转动副的构件间实现转动的部件，另一部分是在必要时配置的辅助机构。

图4-2中转动臂211是一个管轴结构，由于不考虑例如转动臂211自身的传动，转轴结构也可以理解为是管套结构。应当理解，例如转动臂211，其术语名称仅用于区分技术特征，而不具有对其结构的具体限制，其结构仍然受其描述的具体限制。

管轴结构有利于构建转动副，如图4-2和4-3所示，转动臂211靠图中上部的位置的轴段形成一个轴承座，芯轴214通过轴承组215装配在该轴承座上而能够绕转动臂211的轴线自转。那么承载于芯轴214上的旋转臂231也就具备了绕转动臂211轴线自转的自由度，从而在垂直于转动臂211轴线的平面内，通过旋转臂231可以轮胎总成的轮轴（第四传动轴232所直连的轮毂235的轴孔内的轴）调整到与车辆的车架横向平行的状态。

旋转臂231向转动臂211的侧面延伸，在一些实施例中是垂直于转动臂211的轴线向转动臂211的侧面延伸。

旋转臂231的驱动，即为前段所涉及的转动副中活动构件的驱动，如对芯轴214的驱动。具体的配置结构是转动臂211与具有管壳结构的芯轴基座219之间采用法兰连接，芯轴基座219的管壳具有阶梯孔，提供一个台肩，用作轴承组21的装配，芯轴214则通过轴承组215装配在芯轴基座219上。

芯轴214外套蜗轮216，两者之间采用键连接，进而在芯轴基座219上设置于蜗轮216啮合的蜗杆221，蜗杆221则由电机220拖动。

在一些实施例中，芯轴214可以配置直齿轮，在芯轴基座219的侧面设置输出齿轮与该直齿轮啮合的齿轮传动机构，齿轮传动机构可以由电机拖动。

旋转臂231载于芯轴214上而被拖动，产生绕转动臂211轴线的转角，在图2-3和图6-3及图6-4中是一种期望的状态，需要旋转臂231的转角达到90度，在理想的状态下，需要旋转臂231处于可控的达到该转角的转动过程，同时使该转角所处的状态很好的保持。

在一些实施例中，需要提供转角的有效限位。在一些实施例中，直接在驱动端进行限位，例如用于驱动芯轴214转动的转角驱动装置的原动部件，可以采用90度摆动油缸，基于摆动油缸的止点控制实现转角的有效控制。

进而，在优选的实施例中，关于转角并非是在90度范围内的无级调整，其调整更类似于例如摆动缸的止点控制，因此，在一些实施例中，可以采用90度扇形齿轮实现转角控制。

除转角驱动装置自身的控制外，用于转角驱动装置与旋转臂231传动连接的传动链中的传动部分可以选择为转角控制的结构。假定使用扇形齿轮与齿条的转角驱动装置，可以对齿条进行行程限位实现转角角度的控制。

在一些实施例中，转角控制可以采用闭环系统来控制，闭环系统的采样端可以采用例如旋转编码器来采样例如芯轴214的转角。然后送入到例如车载ECU，由车载ECU输出控制例如电动机的转数或者转角。

旋转编码器成本结构，由于转角范围较小，可以选择成本非常低的电位计来采样例如芯轴214的转角。

在一些实施例中，如图4-3所示，在芯轴基座219上配装一限位锁止环218，该限位锁止环218与芯轴基座219为滑动限位连接，电动推杆217与芯轴基座219通过安装板固定连接，电动推杆217的活动杆与限位锁止环218固定连接，电动推杆217的动作可以使限位锁止环218沿芯轴基座219轴向运动，限位锁止环218与旋转臂基座222可以啮合，实现对旋转臂基座222相对芯轴基座219的锁止旋转。

关于轮胎总成的驱动，配置为驱动总成，因轮胎总成所依托的总的架体包括多个活动环节，因此，需要避免这些活动环节对驱动总成正常驱动的干涉。

对于车辆中的驱动部分，普遍采用齿轮传动，齿轮传动精度高，对其装配的精度要求也比较高，例如齿顶间隙和齿侧间隙的少量变化，都会造成传动环境变得非常恶劣。而如图4-1所示，第一传动轴202与第二传动轴209，第二传动轴209与第三传动轴230，以及第三传动轴230与第四传动轴232之间的传动，均是齿轮传动。对于某些活动环节，其本身不会的例如齿轮传动产生太大的影响，例如转动臂211与旋转臂231之间的活动链接，齿轮轴，例如第二传动轴209或者第三传动轴230会随着旋转臂231的转动而产生自适应的转动。

图4-1中给出了驱动总成的一种引入位置，即通过装配在机架101侧的第一传动轴202引入，是纯机械的传动链形式。在此结构条件下，传动链的主体是各个传动轴，以及适配于传动轴轴端的齿轮，在传动轴轴线发生变换的位置，采用锥齿轮进行适配。

传动轴被布设在图中所示的用于轮胎总成放下或者收起的结构中，具体是例如旋转轴架201、转动臂211、芯轴214、旋转臂231等均配置为管轴或者管套结构，适配的传动轴通过轴承安装在相应的管轴或者管套中，不占据额外的装配空间。

例如旋转轴架201与转动臂211连接处传动链的配置，具体如图4-1所示，旋转轴架201与转动臂211的轴线垂直，转动臂211通过连接座204装配在旋转轴架201上，转动臂211与旋转轴架201均为管套结构，两者连接形成一个类似于三通的结构。连接座204则提供形成三通结构的法兰连接座。

图4-1中，第一传动轴202的轴线平行于车辆车架的横向，转动臂211则在垂直于第一传动轴202轴线的竖直面内摆动，第一传动轴202的输出端配有锥齿轮10，加以适配的，位于转动臂211内的第二传动轴209在图4-3中的下端则配有与第三传动轴输入端伞齿227啮合的第二传动轴输出伞齿224。

此外，对于驱动总成的原动部件，一方面可以直接引自车辆的行驶系，另一方面可以为其配置独立的动力机，后者需要考虑轮胎总成与车辆行驶系中轮胎总成的转速匹配问题。

独立动力机或者原动部件的设计，其位置选择一方面可以直接配置给图4-1中所示的第一传动轴202，另一方面，在用于轮胎总成收放的架体部分都可以用于动力机的安装，只不过是关于软性动力引入的连接，还是硬性动力的引入，如果动力机是电动机，则从车辆的蓄电池通过线缆连接所述电动机，而如果动力机是液压马达，则在车辆上配置液压站或者单独的液压泵，液压缸大多是硬管，在一些应用中也可以采用软管，从而对车辆备用驱动装置的活动环节具有比较好的适应性。

关于驱动总成的设置位置，还可见于图4-5所示的在转动臂上设置一行星齿轮减速器238，并在此处设置行星齿轮减速器238的驱动部件，例如电机，将驱动总成的驱动部件设置在靠近轮胎总成侧，可以有效的减少传动链的环节，提高系统的可靠性。

在图1所示的结构中，例如推出油缸113必然需要引入液压管，而推出油缸113与轮胎总成的在传动链层次上已经非常近，在推出油缸113配置液压管的条件下，将作为动力机的液压马达可以直接配置在轮胎总成侧，液压马达的输出轴直接连接轮胎总成的第四传动轴232，或者通过减速器连接第四传动轴232。

液压马达的转速与液压管的输送速度正相关，因此，其与车辆行驶系中的轮胎总成的速度匹配也容易实现。

同时，如果采用液压马达直接设置在轮胎总成侧的结构，传动轴系均可以省略，从而可以大幅降低设计难度。尤其是连接板总成，完全可以省略。

动力机还可以配置在例如芯轴基座219这种收放的中间环节上，例如在芯轴基座219的侧面设置动力机，通过直齿轮组用于动力机输出轴与第二传动轴之间的传动。

如图4-2~图4-4所示，传动轴间的传动采用锥齿轮传动，用于相邻传动轴间的一对锥齿轮，如图4-3所示，主动锥齿轮为图4-3中第二传动轴209下端的第三传动轴输出伞齿224，从动锥齿轮为图中所标识的第三传动轴输入端伞齿227，两者在旋转臂231与转动臂211连接所形成的腔室内，锥齿轮在传动轴端或者轮轴端都是悬空的，如图4-3中所示的轴承223提供的支撑可见，相关锥齿轮悬空于轴承223之外。

在优选的实施例中，如图4-3中，作为从动轴的第二传动轴209通过辅助限位轴225在其图中的下端进一步延伸，延伸到所述腔室的壳上，配设一轴承，变第二传动轴209右端的锥齿轮的悬伸为两端支撑，以提高锥齿轮的支撑能力。

辅助限位轴225的轴径小于第二传动轴209，以减少辅助限位轴225的存在干涉锥齿轮的装配和润滑。

辅助限位轴225与第二传动轴209之间的连接优选型面联接，例如在第二传动轴209的右端面开设方孔，辅助限位轴225的左端为方轴，两者通过型面形成型锁和。

在一些实施例中，辅助限位轴225与第二传动轴209之间采用过盈配合，在第二传动轴209开设孔，辅助限位轴225设置轴，轴孔间采用过盈配合。

图4-4中，辅助限位轴237配置在作为主动轴的第四传动轴232上。

图1中，辅助限位轴207装配在作为主动轴的第一传动轴202上。

辅助限位轴设置在主动轴还是从动轴主要取决于相关轴悬伸的长度，相对而言，悬伸较长时，其轴端容易产生挠曲，而影响齿轮传动的精度。

关于备用驱动系统在车辆上的设置数量，在优选的实施例中均设置为两个，可以使车辆左右两侧的最大驱动力大致相同。

两个备用驱动系统可以共用一个动力机，或者动力总成，如图6-1所示，图中，两个车辆备用驱动装置的第一传动轴202同轴线，在车辆的尾部设置一个具有左右两个输出轴的分动箱，相应与所在侧第一传动轴202连接。

Claims (28)

1.一种备用驱动系统，其特征在于，包括：

主架体，用于所述备用驱动系统在车辆车架尾部的安装，并在该主架体的底部设置有提供一转座；

多连杆机构，该多连杆机构包括一端通过转轴安装在转座上的转动臂，以及一端铰接于转动臂的车架所在侧，另一端向前铰接于主架体的第一杆，其中第一杆具有主动伸缩结构，而驱动转动臂绕转轴旋转；其中转轴的轴线平行于车辆车架的横向；

轮胎总成，直接或者间接的装配于转动臂的另一端；以及

驱动总成，用于轮胎总成的驱动。

2.根据权利要求1所述的备用驱动系统，其特征在于，第一杆在转动臂上铰接的部位位于转动臂的中部；

多连杆机构包括一端铰接于转动臂另一端的第二杆，该第二杆的另一端向前铰接于主架体，该第二杆具有被动伸缩结构。

3.根据权利要求2所述的备用驱动系统，其特征在于，第二杆在主架体上的第一铰接位置高于第一杆在主架体上的第二铰接位置，并且第一铰接位置位于第一铰接位置的后侧。

4.根据权利要求3所述的备用驱动系统，其特征在于，多连杆机构还包括第三杆，该第三杆的一端铰接于第一杆在转动臂的铰接点而构成复合铰链，该第三杆的另一端铰接于第二杆；

第三杆为控制缸。

5.根据权利要求4所述的备用驱动系统，其特征在于，所述复合铰链的铰支座为活动铰支座，该活动铰支座与转动臂间形成移动副。

6.根据权利要求5所述的备用驱动系统，其特征在于，所述活动铰支座构成滑块，与该滑块形成移动副的结构为配装在转动臂上的滑轨。

7.根据权利要求2~6任一所述的备用驱动系统，其特征在于，第二杆为阻尼缸。

8.根据权利要求7所述的备用驱动系统，其特征在于，所述阻尼缸为多级阻尼缸，并配有独立的阻尼器。

9.根据权利要求8所述的备用驱动系统，其特征在于，所述多级阻尼缸至少一级设有减震弹簧。

10.根据权利要求7所述的备用驱动系统，其特征在于，所述转动臂的最大转角为90度，且在备用驱动系统收起状态时，匹配为转动臂的初始状态，在此初始状态下，转动臂竖直。

11.根据权利要求1~6任一所述的备用驱动系统，其特征在于，所述第一杆为液压缸。

12.根据权利要求1~6任一所述的备用驱动系统，其特征在于，用于轮胎总成与转动臂间接连接的结构包括：

旋转臂，从转动臂向侧面悬伸或在转动臂的轴向通过转动副接续该旋转臂；

转角驱动装置，设置在转动臂上，且输出端直接或者间接的连接旋转臂，以驱动旋转臂绕转动臂的轴线转动；以及

转角控制结构，配置在转动臂上，用于约束旋转臂转角。

13.根据权利要求12所述的备用驱动系统，其特征在于，所述转角驱动装置包括：

芯轴，通过转动副装设在与该芯轴共用轴线的转动臂上，该芯轴用作转角驱动装置的输出端；

第一驱动机构，输出端连接所述芯轴，以驱动芯轴绕该芯轴的轴线回转。

14.根据权利要求13所述的备用驱动系统，其特征在于，转动臂配置为管轴，芯轴部分地探入转动臂的管壳体内并通过轴承形成滚动转动副；

第一驱动机构为蜗轮蜗杆机构，该蜗轮蜗杆机构的涡轮套装在芯轴上并周向固定，蜗杆及其驱动装配在转臂上。

15.根据权利要求14所述的备用驱动系统，其特征在于，转角控制结构配置具有：

第一结构：跟随芯轴转动的第一部分和安装在转动臂上以在第一部分转动到预定角度后锁止第一部分的第二部分；

第二结构：安装在转动臂上，且采样端作用于芯轴的转角采样部件；或者

第三结构：配置在转角驱动装置上的止点控制结构。

16.根据权利要求15所述的备用驱动系统，其特征在于，第一结构配置为：

在芯轴上设置电动推杆和连接于电动推杆在芯轴轴向被推动的限位锁止环；

在转动臂上设有在给定的角度与限位锁止环啮合的啮合部件。

17.根据权利要求12所述的备用驱动系统，其特征在于，所述旋转臂为管轴，而轮胎总成的轮轴的轴座为套管式轴座，该套管式轴座的套管与旋转臂的末端垂直并连通，所形成通道用于驱动总成在该通道部分的安装。

18.根据权利要求1~6任一所述的备用驱动系统，其特征在于，所述转动轴为管轴，管轴管内用于驱动总成在转动轴段驱动部分的布设；

相应地，所述转轴为管轴，转轴与转动臂匹配连接并连通，所形成的直角连通口用于驱动总成在此处通过锥齿轮组转接。

19.根据权利要求18所述的备用驱动系统，其特征在于，位于管轴内的驱动总成部分的主体是与所在管轴同轴线布置的传动轴；

用作主动锥齿轮安装的传动轴端轴向续接有辅助限位轴，该辅助限位轴一端与相应传动轴固定连接，另一端通过轴承布设在相应管轴。

20.根据权利要求19所述的备用驱动系统，其特征在于，传动轴用于与辅助限位轴连接的结构为开在相应轴端的方孔；

相应地，辅助限位轴配有与所述方孔配合的方头。

21.根据权利要求18所述备用驱动系统，其特征在于，用于转动臂与转轴连接的结构包括一具有管接法兰的连接座，其中的管接法兰用于转动臂的管轴结构的连接。

22.根据权利要求21所述的备用驱动系统，其特征在于，用于转动臂与转轴连接的结构还包括：

基座，与转轴固定连接；

支架，平行于转动臂，并在支架的末端与转动臂固定连接。

23.根据权利要求22所述的备用驱动系统，其特征在于，所述支架为横断面圆心角小于等于180度且大于等于150度的柱面支架。

24.根据权利要求23所述的备用驱动系统，其特征在于，柱面支架的末端形成有抱箍，用于对转动臂抱夹。

25.根据权利要求22所述的备用驱动系统，其特征在于，支架用于转动臂与第一杆的连接。

26.一种在车架尾部安装有如权利要求1~25的任一所述的备用驱动装置的车辆。

27.根据权利要求26所述的车辆，其特征在于，在每一车辆上配有两个备用驱动装置，在车辆的尾部左右对置。

28.根据权利要求27所述的车辆，其特征在于，两车辆备用驱动装置的转轴共用一个驱动总成。