CN110962923B - 一种全地形悬挂转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全地形悬挂转向装置，包括：转向机构和悬挂机构；转向机构包括转向架、转向轴、转向电机、以及用于安装车轮的前叉，悬挂机构，包括机架、呈Y型的上悬臂、一对下悬臂、以及一对减震弹簧，每个所述减震弹簧的两端分别与所述下悬臂和所述机架铰接，其中，所述减震弹簧斜向地布置在所述上悬臂与所述下悬臂二者之间，当所述转向机构受到地面冲击时，所述转向架在所述上悬臂和所述下悬臂的约束下摆动，以降低所述机架的振动幅度。本发明的全地形悬挂转向装置将自动转向系统与悬挂系统整合为一体，能够有效解决转向系统与悬挂分置导致的结构复杂，不够轻便等问题，以及没有减震系统导致的车体零件振动疲劳的问题。

Description

一种全地形悬挂转向装置

技术领域

本发明涉及无人车自平衡领域，具体涉及一种全地形悬挂转向装置。

背景技术

无人地面车辆是一种可自主行使或遥控操作，可一次或多次使用，并能携带一定数量载荷的地面机动平台。

由于无人地面车辆具有自动操控和高度智能化的特点，因此，往往可以到达有人驾驶车辆难以到达或对人类十分危险的地域，并完成人类难以直接完成的工作而日益受到人们的重视。

目前，无人地面车辆平衡控制方案大部分为自动转向机构与悬挂机构分开布置，或者没有悬挂装置。

现有技术中，自动转向机构与悬挂分开布置的形式会导致车体结构较大，车身不够轻便维修比较麻烦等问题，而没有悬挂装置又会导致车辆在颠簸路面上长期行驶导致车身疲劳的出现。

因此，我们需要设计一种新的悬挂转向装置，以解决无人地面车辆中转向装置的减震问题。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种全地形悬挂转向装置，以解决现有技术中无人地面车辆的转向减震问题。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

为此，本发明提出了一种全地形悬挂转向装置，包括：转向机构，以及悬挂机构；转向机构包括转向架、转向轴、转向电机、以及用于安装车轮的前叉，所述前叉设置在转向架下部并与所述转向架转动连接，所述转向电机通过所述转向轴与所述前叉传动连接，用于驱动所述车轮摆动转向，悬挂机构，包括机架、呈Y型的上悬臂、一对下悬臂、以及一对减震弹簧，所述上悬臂的两端分别与所述机架的上部、所述转向架的上部铰接，每个所述下悬臂的两端分别与所述机架的下部、所述转向架的下部铰接，每个所述减震弹簧的两端分别与所述下悬臂和所述机架铰接，其中，所述减震弹簧斜向地布置在所述上悬臂与所述下悬臂二者之间，当所述转向机构受到地面冲击时，所述转向架在所述上悬臂和所述下悬臂的约束下摆动，并配合减震弹簧(14)的阻尼作用，以降低所述机架的振动幅度。

进一步地，所述下悬臂与所述转向架下部侧壁通过铰接机构连接，其中，所述铰接机构包括铰接端盖、止推轴承、以及锁紧轴，其中，所述铰接端盖安装在所述转向架上，所述下悬臂与所述铰接端盖通过所述止推轴承转动连接，并通过所述锁紧轴轴向固定。

进一步地，所述铰接端盖和所述下悬臂上均设置有一个深沟球轴承，两个所述深沟球轴承的内圈均与所述锁紧轴配合，两个所述深沟球轴承的外圈分别与所述铰接端盖和所述下悬臂配合。

进一步地，所述锁紧轴包括阶梯轴、轴用卡簧、垫圈和锁紧螺钉，所述阶梯轴与所述锁紧螺钉连接，用于轴向固定两个所述深沟球轴承和所述止推轴承。

进一步地，所述转向机构还包括转向轴端盖，所述转向轴通过轴承安装在所述转向轴端盖上，其中，所述转向轴端盖与转向架通过螺钉固定连接。

进一步地，所述转向轴端盖上设有转向电机安装槽，所述转向电机通过螺钉固定安装在所述转向电机安装槽内。

进一步地，所述转向机构上还设有用于保护转向电机的壳体，所述壳体与所述转向架通过螺钉固定连接。

进一步地，所述前叉与所述转向架通过轴承转动连接。

进一步地，所述转向电机与所述转向轴采用花键相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的全地形悬挂转向装置将自动转向系统与悬挂系统整合为一体，能够有效解决转向系统与悬挂分置导致的结构复杂，不够轻便等问题，以及没有减震系统导致的车体零件振动疲劳的问题。本发明转向机构通过控制转动电机运转，直接驱动车轮进行转向，相对于传统方向盘驱动转向杆控制车轮的转向，结构紧凑，整体体积较小，悬挂部分与转向机构连接紧密，能够有效减少地面带来的震动。此外，在转向机构与前叉连接部分用紧定螺钉固定、圆锥滚子轴承限位方便拆卸更换轮部零件。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的全地形悬挂转向装置的结构示意图一；

图2为本发明的全地形悬挂转向装置的结构示意图二；

图3为本发明的全地形悬挂转向装置中部分结构的剖视图；

图4为车辆在平整路面时本发明的全地形悬挂转向装置的状态图；以及

图5为车辆在不平路面时(减震弹簧压缩时)本发明的全地形悬挂转向装置的状态图。

附图标记说明

10、悬挂机构；20、转向机构；30、铰接机构；11、机架；12、上悬臂；13、下悬臂；14、减震弹簧；21、转向架；22、转向轴；23、转向电机；24、转向轴端盖；25、前叉；26、车轮；31、锁紧轴；32、深沟球轴承；33、止推轴承；34、锁紧螺钉；35、铰接端盖。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1-图5示出了根据本发明的一些实施例。

如图1-图3所示，本发明的全地形悬挂转向装置，包括悬挂机构10、转向机构20、以及铰接机构30，其中，悬挂机构10通过铰接机构30与转向机构20铰接连接，而转向机构20可以完成车辆转向，悬挂机构10具有减震功能，在车辆遇到与部平整路面时，悬挂机构10能够有效减少地面对机架11带来的震动。

如图3所示，转向机构20包括转向架21、转向轴22、转向电机23、以及转向轴端盖24，其中，转向轴端盖24水平安装在转向架21上，且转向轴端盖24的四角处有沉头螺钉孔，通过沉头螺钉能够将转向轴端盖24与转向架21固定连接为一体。

其中，转向轴端盖24上部设有转向电机安装槽，转向电机23安装在转向电机安装槽内，并通过机械螺钉固定连接，转向轴22通过轴承安装在转向轴端盖24下部，而转向电机23与转向轴22通过花键相连，实现两者之间的传动。其中，转向轴端盖24的上侧设有壳体，壳体与转向架21通过机械螺钉连接，用于保护转向电机23。

其中，转向架21的下部通过圆锥滚子轴承安装有前叉25，且圆锥滚子轴承内圈与前叉25套接，外圈与转向架21套接，同时，前叉25上安装有车轮26，前叉25与转向轴22的末端通过紧定螺钉连接，使得转向电机23转动可以带动车轮26左右摆动，实现车轮的转向功能。

如图2所示，悬挂机构10包括机架11、上悬臂12、一对下悬臂13、以及一对减震弹簧14，上悬臂12呈Y型，其大端与机架11的两上铰接点铰接，上悬臂12的小端与转向架21背面的上铰接点连接，同时，每个下悬臂13的一端与机架11的两下铰接点铰接，每个下悬臂13的另一端通过铰接机构30与转向架21在其侧面连接。

其中，一对减震弹簧14斜向布置在所述上悬臂12与所述下悬臂13之间，且每个减震弹簧14下端与下悬臂13铰接，其上端与机架11铰接，当转向机构20的车轮受到地面冲击时，振动传递到转向架21上，所述转向架21迫使所述减震弹簧14变形并带动所述上悬臂12和一对下悬臂13摆动，使一对减震弹簧14可以对振动进行缓冲，减小机架11的振动幅度，达到减震目的。

如图3所示，铰接机构30包括铰接端盖35、止推轴承33、以及锁紧轴31，铰接端盖35通过螺钉安装在转向架21上，下悬臂13通过止推轴承33与铰接端盖35转动连接，而锁紧轴31穿过止推轴承33和下悬臂13，将两者轴向锁紧，从而使下悬臂13与转向架21形成铰接关系。由于止推轴承33的径向支撑作用，能够有效减小下悬臂13与铰接端盖35之间的摩擦。

其中，所述转向架21的下铰接点处具有安装孔，铰接端盖35外部圆周分布4个螺钉安装孔，铰接端盖35通过螺钉能固定安装在转向架21的安装孔内。

其中，如图3所示，止推轴承33的两侧设置有两个深沟球轴承32，内侧的深沟球轴承32安装在铰接端盖35内侧的轴承安装孔上，外侧的深沟球轴承32安装在下悬臂13上的轴承安装孔上，且两个深沟球轴承32的内圈均与锁紧轴31连接，使锁紧轴31与铰接端盖35、下悬臂13可以发生转动，从而可以减少锁紧轴31的两个端面与铰接端盖35、下悬臂13之间的摩擦。

其中，所述锁紧轴31包括阶梯轴、轴用卡簧、垫圈和锁紧螺钉34，阶梯轴依次穿过三个轴承并与三个轴承固定，通过轴用卡簧对轴承进行轴向定位，再通过垫圈和锁紧螺钉34进行轴向固定，使下悬臂13与铰接端盖35的连接保持相对稳定。

本发明的全地形悬挂转向装置的工作过程如下：

如图4所示，本发明提出的悬挂转向装置由转向机构20中的转向电机23驱动转向，转向电机23的转向力经由电机输出端的花键传向转向轴22，转向轴22又将转向力经由转向轴22末端与前叉25的螺栓连接传递给前叉25，前叉25与车轮26相连从而驱动转向机构20转向。

如图5所示，当车轮遇到颠簸时，地面对车轮26的反作用力向上传递至前叉25与转向机构20，但由于转向机构20的转向架21与机架11是通过上悬臂12、下悬臂13、减震弹簧14铰接相连(铰接部分可动)，所以地面作用于转向机构20的作用力会传递给悬挂部分的减震弹簧14，由于弹簧减震器本身的特性(能够减小并吸收振动)，在振动传递给机架11之前减小了的振动幅度，所以使得机架11的振幅降低，起到保护工作原件的目的，从而可以通过减震弹簧14的阻尼伸缩的作用达到减震的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种全地形悬挂转向装置，其特征在于，包括：

转向机构(20)，包括转向架(21)、转向轴(22)、转向电机(23)、以及用于安装车轮(26)的前叉(25)，所述前叉(25)设置在转向架(21)下部并与所述转向架(21)转动连接，所述转向电机(23)通过所述转向轴(22)与所述前叉(25)传动连接，用于驱动所述车轮(26)摆动转向，以及

悬挂机构(10)，包括机架(11)、呈Y型的上悬臂(12)、一对下悬臂(13)、以及一对减震弹簧(14)，所述上悬臂(12)的两端分别与所述机架(11)的上部、所述转向架(21)的上部铰接，每个所述下悬臂(13)的两端分别与所述机架(11)的下部、所述转向架(21)的下部铰接，每个所述减震弹簧(14)的两端分别与所述下悬臂(13)和所述机架(11)铰接，其中，所述下悬臂(13)与所述转向架(21)下部侧壁通过铰接机构(30)连接，所述铰接机构(30)包括铰接端盖(35)、止推轴承(33)、以及锁紧轴(31)，所述铰接端盖(35)安装在所述转向架(21)上，所述下悬臂(13)与所述铰接端盖(35)通过所述止推轴承(33)转动连接，并通过所述锁紧轴(31)轴向固定；所述铰接端盖(35)和所述下悬臂(13)上均设置有一个深沟球轴承(32)，所述锁紧轴(31)包括阶梯轴、轴用卡簧、垫圈和锁紧螺钉(34)，所述阶梯轴与所述锁紧螺钉(34)连接，用于轴向固定两个所述深沟球轴承(32)和所述止推轴承(33)；

其中，所述减震弹簧(14)斜向地布置在所述上悬臂(12)与所述下悬臂(13)二者之间，当所述转向机构(20)受到地面冲击时，所述转向架(21)在所述上悬臂(12)和所述下悬臂(13)的约束下摆动，并配合减震弹簧(14)的阻尼作用，以降低所述机架(11)的振动幅度。

2.根据权利要求1 所述的全地形悬挂转向装置，其特征在于，两个所述深沟球轴承(32)的内圈均与所述锁紧轴(31)配合，两个所述深沟球轴承(32)的外圈分别与所述铰接端盖(35)和所述下悬臂(13)配合。

3.根据权利要求1所述的全地形悬挂转向装置，其特征在于，所述转向机构(20)还包括转向轴端盖(24)，所述转向轴(22)通过轴承安装在所述转向轴端盖(24)上，其中，所述转向轴端盖(24)与转向架(21)通过螺钉固定连接。

4.根据权利要求3所述的全地形悬挂转向装置，其特征在于，所述转向轴端盖(24)上设有转向电机安装槽，所述转向电机(23)通过螺钉固定安装在所述转向电机安装槽内。

5.根据权利要求1所述的全地形悬挂转向装置，其特征在于，所述转向机构(20)上还设有用于保护转向电机(23)的壳体，所述壳体与所述转向架(21)通过螺钉固定连接。

6.根据权利要求1所述的全地形悬挂转向装置，其特征在于，所述前叉(25)与所述转向架(21)通过轴承转动连接。

7.根据权利要求1所述的全地形悬挂转向装置，其特征在于，所述转向电机(23)与所述转向轴(22)采用花键相连。

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