CN108116491B - 转向系统及骑乘式园林工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转向系统，转向组件，包括传动机构、与所述传动机构机械连接的连动机构以及连接在所述连动机构两侧的转向轮；驱动组件，所述驱动组件与所述转向组件电性相连，包括驱动轮、用于驱动所述驱动轮的驱动电机以及与所述驱动电机连接的转向控制系统。本发明的转向系统，通过设置由多连杆结构构成的连动机构，以及与所述连动机构机械连接的传动机构，可有效放大转向轮的转向角度，在保证转向机构具有的较小的转向角度的同时简化了转向系统的安装结构，安装简洁方便，降低转向系统及使用该转向系统的骑乘式园林工具的制造成本。

Description

转向系统及骑乘式园林工具

技术领域

本发明涉及一种转向系统，尤其涉及一种适用于骑乘式园林工具的转向系统。

背景技术

目前，园林的护理工作多是利用各种工具和/或机器来执行，园林工具和/或机器被配置成各种结构以用于执行相应的护理任务。为满足园林工具的不同应用场景，现有的园林工具通常具有手推式和骑乘式两种形式，其中，手推式园林工具的结构简单方便移动及收纳，但受到手推式园林工具的体积的影响，手推式园林工具的动力小不适用于大面积的园林护理；而骑乘式园林工具则具有较大的工作动力，同时骑乘式园林工具还可配置其它功能附件(例如拖拽附件、耕作附件等)，因此相比于手推式园林工具，骑乘式园林工具具有更大的工作范围及适用范围。

骑乘式园林工具通常设有转向组件，以指引骑乘式园林工具的运动方向，现有技术中为保证骑乘式园林工具具有较小的转向角，通常是通过大小齿轮、凸轮、大小皮带盘和大小链轮来实现不同的传动比，进一步采用一个转向轮位置传感器通过检测转向轮的实际位置，产生信号，由控制单元进行处理从而控制驱动轮实现小角度转向。然而，现有的骑乘式园林工具的转向组件，受到转向组件中各部分结构及形状的影响，一方面会占据较大空间；另一方面，现有的转向组件的转向半径较大，使得现有技术中的骑乘式园林工具适用范围受限，不利于推广及使用。

有鉴于此，确有必要对现有的骑乘式园林工具的转向组件进行改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转向系统，该转向系统通过多连杆结构合理的将转向轮的角度增大，使得转向系统的转向半径无线趋近于零；同时该转向系统的结构简单，制造成本低，安装简洁方便，可适用于骑乘式园林工具有效提升使用该转向系统的骑乘式园林工具的实用性。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种转向系统，包括转向组件，包括传动机构、与所述传动机构机械连接的连动机构以及连接在所述连动机构两侧的转向轮；驱动组件，所述驱动组件与所述转向组件电性相连，包括驱动轮、用于驱动所述驱动轮的驱动电机以及与所述驱动电机连接的转向控制系统；所述连动机构包括横拉杆、连接在所述横拉杆两端的转向臂和弧形连杆以及用于连接所述连动机构及所述传动机构的连动臂；所述转向臂和所述弧形连杆对应设置在所述横拉杆的两侧；所述弧形连杆的一端旋转安装在所述横拉杆上另一端转动连接在所述转向轮上；所述传动机构设有传动齿轮所述连动臂的一端旋转固定在所述传动齿轮上另一端转动连接在所述转向臂上。

作为本发明的进一步改进，所述传动机构还设有方向盘及传动轴，所述传动轴的一端通过万向节与所述方向盘连接，另一端设有与所述传动齿轮对应设置的圆柱齿轮；所述传动齿轮上还设有用于检测所述转向轮的转向角的传感装置，所述传感装置与所述驱动组件电性连接。

作为本发明的进一步改进，所述传动齿轮呈扇形设置，所述传动齿轮的轮齿设置在所述传动齿轮的圆弧的外圆周，所述传动齿轮上设有转动滑槽，以固定所述传动齿轮的旋转角度。

作为本发明的进一步改进，所述转向臂包括第一转向臂及第二转向臂，所述第一转向臂设有转向部及连接部，所述转向部及所述连接部之间的夹角为90～180°。

作为本发明的进一步改进，所述转向部、第二转向臂及所述横拉杆共同构成转向梯形，且所述转向部及所述第二转向臂具有相似的形状及连接固定方式。

作为本发明的进一步改进，所述扇形传动齿轮的半径为所述连接部长度的1～2倍。

作为本发明的进一步改进，所述转向轮设有中轴及轮架，所述转向轮通过所述中轴旋转固定在所述轮架上；所述轮架设有固定轴及垂直所述固定轴设置的旋转臂，所述旋转臂垂直所述固定轴且沿所述转向轮的前进方向延伸形成；所述转向部及所述第二转向臂的长度分别为所述旋转臂的1～2倍。

作为本发明的进一步改进，所述转向控制系统设有齿轮箱，所述齿轮箱分别与所述驱动轮及所述驱动电机连接，以控制所述驱动轮的正/反转及驱动轮的转速。

为实现上述发明目的，本发明还提供了一种骑乘式园林工具，包括底座、固定在所述底座上的座椅、转向系统供电装置以及工作组件，所述转向系统为前述的转向系统，所述座椅与所述转向系统分设在所述底座的两侧，所述转向轮及所述驱动轮分别设置在所述底座沿前进方向的前后两端；所述工作组件固定安装在所述底座的底部。

作为本发明的进一步改进，所述骑乘式园林工具还设有分别与所述驱动组件及所述供电装置电性连接的驱动踏板，以控制所述骑乘式园林工具运行。

本发明的有益效果在于：本发明的转向系统，通过设置由多连杆结构构成的连动机构，以及与所述连动机构机械连接的传动机构，可有效放大转向轮的转向角度，在保证转向系统具有的较小的转向半径的同时简化了转向系统的安装结构，安装简洁方便，降低转向系统及使用该转向系统的骑乘式园林工具的制造成本。

附图说明

图1为本发明转向系统的结构示意图。

图2为图1中转向组件的结构示意图。

图3为图1中转向组件另一角度的结构示意图。

图4为图3中传动齿轮位置处的局部放大图。

图5为图3中传动齿轮位置处另一角度的局部放大图。

图6为本发明骑乘式园林工具的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

请参阅图1所示，为本发明提供的一种转向系统100，包括沿转向系统100运动前后方向设置的转向组件1以及与所述转向组件1电性相连的驱动组件2。

请参阅图2至图4并结合图1所示，所述转向组件1包括传动机构11、与所述传动机构11机械连接的连动机构12以及连接在所述连动机构12两侧的转向轮13。所述传动机构11包括方向盘111、与所述方向盘111机械连接的传动轴112以及分别与所述传动轴112及所述连动机构12机械连接的传动齿轮113。

所述方向盘111包括转向盘及连接在所述转向盘一侧的转向轴，所述转向轴的一端与所述转向盘固定连接另一端通过万向节14与所述传动轴112的一端机械连接。进一步的，所述传动轴112远离所述万向节14的一侧还设有与所述传动齿轮113对应设置的圆柱齿轮1121；具体来讲，所述传动齿轮113平行水平面设置，以降低传动机构11的占用空间；且所述传动齿轮113的外圆周上设有轮齿1131，在本发明中所述圆柱齿轮1121的齿数小于所述传动齿轮113的轮齿1131数，如此设置，用户可根据转向系统100的实际使用情况调节圆柱齿轮1121及轮齿1131的传动比，以保证传动机构11的传动效率。

所述传动齿轮113上还设有传感装置114，所述传感装置114固定安装在所述传动齿轮113的对称轴上以实时检测转向轮13的转动角度，保证传感装置114检测到的转向信号准确，有效降低现有技术中多级传动带来的转向信号检测的误差。如此设置可有效降低所述传动机构11的占用空间，使得本发明的转向系统100趋向小型化。

在本发明中所述传动齿轮113呈扇形设置，且所述传动齿轮113上还开设有转动滑槽1132，转动滑槽1132的设置一方面可方便所述传动齿轮113的安装定位；另一方面可有效固定所述传动齿轮113的旋转角度。

请参阅图5并结合图2至图4所示，在使用本发明的传动机构11进行转向操作时，初始状态下所述传动轴112、所述万向节14及所述方向盘111的转向轴的轴线与所述传动齿轮113的对称轴L位于同一平面上；转动所述方向盘111，所述传动齿轮113随着所述圆柱齿轮1121的旋转发生偏转，当所述传动齿轮113的偏转角达到θ时，所述转向轮13具有最大的转向角度；即在本发明中，所述传动齿轮113的旋转角度为2θ，亦即所述转动滑槽1132对应的圆心角为2θ，此时所述传动齿轮113的圆心角大于等于2θ。

需要说明的是，在本发明中所述传动齿轮113还可设置为圆形，且所述轮齿1131也可以设置在所述传动齿轮113的内部，即在本发明中，所述传动齿轮113的具体设置形式及形状可根据实际需要进行选择。进一步的，在使用所述方向盘111控制所述传动齿轮113转动时，所述方向盘111的旋转角度与所述圆柱齿轮1121及所述轮齿1131的传动比负相关，即所述圆柱齿轮1121及所述轮齿1131的传动比越大时，所述方向盘111控制所述传动齿轮113偏转θ度时旋转的角度越小。

所述连动机构12包括横拉杆121、连接在所述横拉杆121两端的转向臂122和弧形连杆123以及用于连接所述连动机构12及所述传动机构11的连动臂124。具体来讲，所述转向臂122包括第一转向臂1221及第二转向臂1222，所述第一转向臂1221设有转向部1223及连接部1224，所述转向部1223及所述连接部1224之间的夹角为90～180°，且所述传动齿轮113的半径为所述连接部1224长度的1～2倍。进一步的，所述转向部1223的一端与所述横拉杆121的一端转动连接；另一端与所述连接部1224的固定连接，且所述转向部1223与所述连接部1224的连接位置处还设有用于定位所述第一转向臂1221的第一定位轴1225。在本发明实施例中，所述第一转向臂1221为一体成型设置，当然在其他实施例中，所述第一转向臂1221即所述转向部1223和所述连接部1224还可为分体设置。

所述第二转向臂1222设置在所述横拉杆121与所述第一转向臂1221相对的一端，所述第二转向臂1222的一端与所述横拉杆121转动连接；另一端设有用于定位所述第二转向臂1222的第二定位轴1226，且所述转向部1223及所述第二转向臂1222具有相似的形状及连接固定方式。具体来讲，在本发明中，位于所述第一转向臂1221上的第一定位轴1225及位于所述第二转向臂1222上的第二定位轴1226处于同一条直线上，以使得所述转向部1223、第二转向臂1222及所述横拉杆121共同构成转向梯形3，且所述转向梯形3的转向角为α，具体来讲，所述转向角α包括第一转向角α₁和第二转向角α₂，在本发明中，由于本发明中的所述转向梯形3满足阿克曼转向原理，因此，转向过程中，所述第一转向角α₁与所述第二转向角α₂之间存在角度差，使得转向过程中位于内侧的转向轮13的转动角度相较于位于外侧的转向轮13的转动角度大大约2～4度，以保证在转弯过程中所述转向轮13及所述驱动轮21运行路径的圆心大致交会于驱动轮21轴线的延长线上，进一步控制所述转向系统100的顺畅转向，以保证小角度转向的顺利实现。

所述弧形连杆123设置有两个，所述转向臂122和所述弧形连杆123对应设置在所述横拉杆121的两侧；即所述弧形连杆123的一端旋转安装在所述横拉杆121上且分别与所述第一转向臂1221及所述第二转向臂1222旋转连接；另一端转动连接在所述转向轮13上；进一步的，所述两个弧形连杆123的延伸固定方向背离设置。

所述连动臂124的一端旋转固定在所述传动齿轮113上；另一端连接在所述转向臂122上，以连接所述第一转向臂1221的连接部1224及所述转向齿轮113，且所述连动臂124在所述传动齿轮113的固定位置与所述传感装置114的固定位置位于同一条直线上，即均位于所述传动齿轮113的对称轴L(如图5所示)上。

所述转向轮13与所述弧形连杆123对应设置，即在本发明中所述转向轮13设置有两个。每个所述转向轮13均设有中轴131及轮架132，所述转向轮13通过所述中轴131旋转固定在所述轮架132上；所述轮架132设有固定轴133及垂直所述固定轴133设置的旋转臂134，所述固定轴133用以固定所述转向轮13的安装位置，所述旋转臂134垂直所述固定轴133且沿所述转向轮13的前进方向水平向外延伸并与所述弧形连杆123旋转连接，以在所述弧形连杆123的作用下带动所述转向轮13转动。进一步的，在本发明中所述转向部1223及所述第二转向臂1222的长度分别为所述旋转臂134的1～2倍。

所述驱动组件2包括驱动轮21、用于驱动所述驱动轮21的驱动电机22以及与所述驱动电机22连接的转向控制系统23。在本发明中，所述驱动轮21设有两个，所述转向控制系统23还设有齿轮箱231，具体来讲，所述驱动电机22通过所述齿轮箱231与所述驱动轮21连接，以通过控制所述齿轮箱231转动进一步带动所述驱动轮正转/反转。

进一步的，所述转向控制系统23还设有微处理器、与所述微处理器连接的输入电路、输出电路以及电机驱动电路，所述传感装置114通过所述输入电路与所述微处理器连接；所述驱动电机22通过所述输出电路与所述电机驱动电路连接，所述驱动电机22根据所述微处理器传递的信号控制所述齿轮箱231转动，进一步控制所述驱动轮21转动。

在使用本发明的转向系统100时，转动方向盘111的转向盘继而带动所述转向轴转动，所述传动轴112在万向节14的作用下随所述转向轴共同转动，此时所述传动齿轮113在所述传动轴112圆柱齿轮1121的啮合作用下发生偏转，所述传动齿轮113偏转并在所述连动臂124作用下带动所述第一转向臂1221以所述第一定位轴1225为旋转中心转动，此时所述横拉杆121在所述转向部1223的带动下沿所述第一转向臂1221旋转的切线方向移动，以推动/拉动旋转连接在所述横拉杆121两端的弧形连杆123运动，所述弧形连杆123的运动则可带动所述转向轮13以所述固定轴133的轴心为旋转中心左右旋转。

进一步的，固定在所述传动齿轮113上的传感装置114可对所述转向轮13的转向角度进行实时检测，并将检测到的转向角度信号传递至所述微处理器中进行处理；所述微处理器接收到转向角度信号后，控制所述驱动电机22工作，并带动所述齿轮箱231驱动所述驱动轮21前、后转动，继而达到驱动所述转向系统100前后/转向运动的目的；具体来讲，在本发明的实施例中，所述齿轮箱231、所述驱动电机22及所述驱动轮21对应设置；即所述齿轮箱231、驱动电机22分别设置有两个，所述驱动电机22分别通过所述齿轮箱231分别连接在所述驱动轮21上；当所述驱动电机22接收到所述微处理器中传递的转向信号后，则控制两个所述齿轮箱231向外输出不同的转矩，继而控制两个所述驱动轮21以不同的转速运动，以使得两个驱动轮21之间产生转速差，保证所述转向系统100的平稳转向。

请参阅图6所示，为本发明提供的一种骑乘式园林工具200。所述骑乘式园林工具200包括底座201、固定在所述底座201上的座椅202、转向系统100以及工作组件203，所述骑乘式园林工具200还设有用于向所述骑乘式园林工具200供电装置204。

所述座椅202与所述转向系统100分设在所述底座201的两侧，具体来讲，在本发明的骑乘式园林工具200中，所述转向轮13及所述驱动轮21分别设置在所述底座201沿前进方向的前后两端，所述方向盘111自所述底座201向外突伸至所述座椅202的前侧，以方便操作者的控制，进一步的，在本发明中，所述骑乘式园林工具200还设有分别与所述驱动组件2及所述供电装置204电性连接的驱动踏板205，如此设置，操作者可通过踩踏驱动踏板205控制所述驱动电机22的通断，进一步控制所述骑乘式园林工具200的运行。

所述工作组件203设置在所述底板201与所述座椅202相对设置的一侧，在本发明的实施例中所述工作组件203固定安装在所述转向轮13及所述驱动轮21之间，以在所述骑乘式园林工具100运行过程中完成园林处理工作。当然在其他实施例中，所述工作组件203还可以设置在所述底座201的前端和/或后端，所述工作组件203的具体固定安装位置可根据工作组件203的类型及应用位置进行选择。

进一步的，在本发明中所述工作组件203为割草组件，但在其他实施例中，所述工作组件203还可为其它种类的园林工作组件，所述工作组件203的具体类型可根据实际需要进行选择，于此不与限制。

综上所述，本发明的转向系统100，通过设置由多连杆结构构成的连动机构12，以及与所述连动机构12机械连接的传动机构11，可有效放大转向轮13的转向角度，在保证转向机构1具有的较小的转向角度的同时简化了转向系统100的安装结构，安装简洁方便。此外，使用本发明的转向系统100的骑乘式园林工具200可根据实际的使用情况及应用位置进行工作组件203的选择，使得本发明的骑乘式园林工具200不仅具有较小的转向角度，同时，还具有较大的适用范围，降低了骑乘式园林工具200的制造成本。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种转向系统，包括：

转向组件，包括传动机构、与所述传动机构机械连接的连动机构以及连接在所述连动机构两侧的转向轮；

驱动组件，所述驱动组件与所述转向组件电性相连，包括驱动轮、用于驱动所述驱动轮的驱动电机以及与所述驱动电机连接的转向控制系统；

其特征在于：

所述连动机构包括横拉杆、连接在所述横拉杆两端的转向臂和弧形连杆以及用于连接所述连动机构及所述传动机构的连动臂；所述转向臂和所述弧形连杆对应设置在所述横拉杆的两侧；所述弧形连杆的一端旋转安装在所述横拉杆上另一端转动连接在所述转向轮上；所述传动机构设有传动齿轮，所述连动臂的一端旋转固定在所述传动齿轮上，另一端转动连接在所述转向臂上；所述转向轮设有中轴及轮架，所述转向轮通过所述中轴旋转固定在所述轮架上；所述轮架设有固定轴及垂直所述固定轴设置的旋转臂，所述旋转臂垂直所述固定轴且沿所述转向轮的前进方向延伸并与所述弧形连杆旋转连接，以在所述弧形连杆的作用下带动所述转向轮转动；

所述传动齿轮上还设有用于检测所述转向轮的转向角的传感装置，所述传感装置与所述驱动组件电性连接；所述转向控制系统设有微处理器，所述传感装置与所述微处理器连接，并将检测到的转向角度信号传递至所述微处理器中进行处理，所述微处理器接收到转向角度信号后，控制所述驱动电机工作。

2.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于：所述传动机构还设有方向盘及传动轴，所述传动轴的一端通过万向节与所述方向盘连接，另一端设有与所述传动齿轮对应设置的圆柱齿轮。

3.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于：所述传动齿轮呈扇形设置，所述传动齿轮的轮齿设置在所述传动齿轮的圆弧的外圆周，所述传动齿轮上设有转动滑槽，以固定所述传动齿轮的旋转角度。

4.根据权利要求2或3所述的转向系统，其特征在于：所述转向臂包括第一转向臂及第二转向臂，所述第一转向臂设有转向部及连接部，所述转向部及所述连接部之间的夹角为90～180°。

5.根据权利要求4所述的转向系统，其特征在于：所述转向部、第二转向臂及所述横拉杆共同构成转向梯形，且所述转向部及所述第二转向臂具有相似的形状及连接固定方式。

6.根据权利要求5所述的转向系统，其特征在于：所述传动齿轮的半径为所述连接部长度的1～2倍。

7.根据权利要求4所述的转向系统，其特征在于：所述转向部及所述第二转向臂的长度分别为所述旋转臂的1～2倍。

8.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于：所述转向控制系统设有齿轮箱，所述齿轮箱分别与所述驱动轮及所述驱动电机连接，以控制所述驱动轮的正/反转及驱动轮的转速。

9.一种骑乘式园林工具，包括底座、固定在所述底座上的座椅、转向系统供电装置以及工作组件，其特征在于：所述转向系统为权利要求1～8任一项所述的转向系统，所述座椅与所述转向系统分设在所述底座的两侧，所述转向轮及所述驱动轮分别设置在所述底座沿前进方向的前后两端；所述工作组件固定安装在所述底座的底部。

10.根据权利要求9所述的骑乘式园林工具，其特征在于：所述骑乘式园林工具还设有分别与所述驱动组件及所述供电装置电性连接的驱动踏板，以控制所述骑乘式园林工具运行。