CN111361636B - 一种基于臂式悬架的转向机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于臂式悬架的转向机构，包括悬架连接件、电机、传动机构和车身底盘，悬架连接件通过旋转轴柱与车身底盘的下端连接，电机固设于悬架连接件上，悬架连接件上设有齿轮，车身底盘上固设有齿圈，悬架连接件上的齿轮与齿圈啮合，电机通过传动机构与齿轮连接，通过传动机构带动齿轮转动，使悬架连接件以旋转轴柱为中心相对车身底盘旋转。实现悬架连接件带动悬架纵臂相对车身底盘整体旋转转向，具有集成度高，结构紧凑，空间利用率高，耗能少，效率高，操作简单的特点。

Description

一种基于臂式悬架的转向机构

技术领域

本发明涉及车辆底盘技术领域，具体涉及一种基于臂式悬架的转向机构。

背景技术

现阶段多数车辆的转向机构主要采用梯形连杆机构，这种转向机构造成车身高度的固定，且仅近似满足轮转向，不适用于安装臂式悬架的四足机器人，不满足轮与纵臂同时转向的要求。履带式坦克的差速转向应用到臂式扭转悬架上所带来的预期效果也有很大的不足。在车轮部位安装转向电机，则有明显的缺点：占用更多空间，笨重化，耗能多，需要安装更多的控制单元等。所以本专利提出一种以过减震悬架中分面垂直于地面的中心线为旋转中心使臂式扭转型主动悬架以下包括悬架的整体实现偏转功能的转向机构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种基于臂式悬架的转向机构，实现悬架连接件带动悬架纵臂相对车身底盘整体旋转转向，具有集成度高，结构紧凑，空间利用率高，耗能少，效率高，操作简单的特点。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种基于臂式悬架的转向机构，包括悬架连接件、电机、传动机构和车身底盘，悬架连接件通过旋转轴柱与车身底盘的下端连接，电机固设于悬架连接件上，悬架连接件上设有齿轮，车身底盘上固设有齿圈，悬架连接件上的齿轮与齿圈啮合，电机通过传动机构与齿轮连接，通过传动机构带动齿轮转动，使悬架连接件以旋转轴柱为中心相对车身底盘旋转。

按照上述技术方案，传动机构包括小带轮、大带轮和传送带，小带轮和大带轮设置于悬架连接件上，电机的输出轴与小带轮连接，大带轮通过齿轮轴与齿轮连接，小带轮与大带轮之间通过传送带连接。

按照上述技术方案，传送带为V型传送带。

按照上述技术方案，大带轮和齿轮的个数均为两个，两个大带轮对称布置于悬架连接件的两端，每个大带轮均通过齿轮轴与相应的齿轮连接。

按照上述技术方案，旋转轴柱设置于悬架连接件的中部，旋转轴柱为中空结构，电机设置于旋转轴柱的内腔，悬架连接件的底部设有槽腔，传动机构设置于槽腔内。

按照上述技术方案，旋转轴柱与车身底盘之间设有轴承，旋转轴柱的上端从车身底盘由下至上穿出，并套设有螺母，通过螺母锁紧使旋转轴柱与车身底盘轴向连接固定。

按照上述技术方案，旋转轴柱上设有凸台，车身底盘上相应的设有滑槽，凸台套接于滑槽内，凸台与滑槽之间设有轴承。

按照上述技术方案，旋转轴柱的上端连接有视觉传感器。

按照上述技术方案，旋转轴柱套设于齿圈内，齿轮与齿圈内侧啮合，齿轮通过齿轮轴设置于悬架连接件。

按照上述技术方案，齿轮上设有角度传感器。

本发明具有以下有益效果：

本发明的转向机构的布置紧凑，提高了空间利用率，整个悬架连接件以悬架连接件主壳为核心，将伺服电机、带传动、齿轮等主要结构进行一体化布置。大大节约了车身空间，使得悬架连接件得到集成度高，结构紧凑，空间利用率高；对转向机构进行了创新的综合设计，有效地解决了臂式悬架转向的需求；可实现臂式悬架的纵臂和小臂与该转向机构相配合以进行足式前进操作；该结构可取代以差速引起的转向，大大降低了转向功能的实现难度，具有耗能少、效率高、操作简单的特点。

附图说明

图1是本发明实施例中基于臂式悬架的转向机构的剖视图；

图2是本发明实施例中配装有悬架纵臂的悬架连接件的结构示意图；

图3是本发明实施例中基于臂式悬架的转向机构的立面图；

图4是本发明实施例中配装有悬架纵壁的基于臂式悬架的转向机构的立面图；

图中，1-悬架纵臂，2-悬架连接件，3-电机，4-电机支架，5-小带轮，6-传送带，7-大带轮，8-齿轮轴，9-齿轮，10-车身底盘，11-止推轴承，12-角接触球轴承，13-止推垫圈，14-圆螺母，15-第一角度传感器，16-第二角度传感器，17-视觉传感器，18-旋转轴柱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图4所示，本发明提供的一个实施例中的基于臂式悬架的转向机构，包括悬架连接件2、电机3、传动机构和车身底盘10，悬架连接件2通过旋转轴柱与车身底盘10的下端连接，电机3固设于悬架连接件2上，悬架连接件2上设有齿轮9，车身底盘10上固设有齿圈，悬架连接件2上的齿轮9与齿圈啮合，电机3通过传动机构与齿轮9连接，通过传动机构带动齿轮9转动，使悬架连接件2以旋转轴柱为中心相对车身底盘10旋转；悬架连接件2用于连接悬架纵臂1，实现悬架连接件2带动悬架纵臂1相对车身底盘10整体旋转转向。

进一步地，传动机构包括小带轮5、大带轮7和传送带6，小带轮5和大带轮7设置于悬架连接件2上，电机3的输出轴与小带轮5连接，大带轮7通过齿轮轴8与齿轮9连接，小带轮5与大带轮7之间通过传送带6连接。

进一步地，传送带6为V型传送带6。

进一步地，大带轮7和齿轮9的个数均为两个，两个大带轮7对称布置于悬架连接件2的两端，每个大带轮7均通过齿轮轴8与相应的齿轮9连接。

进一步地，旋转轴柱设置于悬架连接件2的中部，即旋转轴柱为中心旋转轴柱，旋转轴柱为中空结构，电机3设置于旋转轴柱的内腔，悬架连接件2的底部设有槽腔，传动机构设置于槽腔内。

进一步地，小带轮5、大带轮7和传送带6均布置于槽腔内。

进一步地，旋转轴柱与车身底盘10之间设有轴承，旋转轴柱的上端从车身底盘10由下至上穿出，并套设有螺母，通过螺母锁紧使旋转轴柱与车身底盘10轴向连接固定。

进一步地，螺母为圆螺母14，圆螺母14与车身底盘10之间设有止推垫圈13。

进一步地，旋转轴柱上设有凸台，形成阶梯状结构，车身底盘10上相应的设有滑槽，凸台套接于滑槽内，凸台与滑槽之间设有轴承。

进一步地，旋转轴柱与车身底盘10之间设有的轴承分为角接触球轴承12和止推轴承11；角接触球轴承12成对布置于旋转轴柱与车身底盘10之间，实现旋转轴柱的轴向定位，保证车身与悬架之间轴向连接紧固，以及减弱在高速转弯时由于离心力而引起的侧倾；止推轴承11设置于凸台与滑槽的上下端面之间，凸台和滑槽上均相对设有凹槽，止推轴承11布置于凸台和滑槽的凹槽之间，用以支撑和传递车身与悬架之间的各向力，大幅度减小转向摩擦力，降低转向电机3的规格要求和成本；中心旋转轴柱由一对角接触球轴承12轴向固定，也可承载一定的侧倾力，使车身与悬架之间连接紧固，车身与悬架连接件2垂直受力部分由止推轴承11承载，大大降低转向磨损，提高转向灵敏度。

进一步地，旋转轴柱的上端从车身底盘10由下至上穿出，旋转轴柱的上端连接有视觉传感器17。

进一步地，旋转轴柱套设于齿圈内，齿轮9与齿圈内侧啮合，齿轮9通过齿轮轴8设置于悬架连接件2。

进一步地，齿轮9上设有角度传感器。

进一步地，电机3为配装减速箱的伺服电机3。

本发明的工作原理：

一种基于臂式悬架的转向机构，该机构主要由悬架纵臂1、悬架连接件2、配装减速箱的伺服电机3、电机支架4、小带轮5、V型传动带、大带轮7、齿轮轴8、齿轮9、车身底盘10、止推轴承11、角接触球轴承12、圆螺母14、止推垫圈13、第一角度传感器15和第二角度传感器16、视觉传感器17组成。臂式悬架两侧悬架纵臂1通过螺栓与悬架连接件2固定，电机支架4固定在底盘上，减速箱输出轴与小带轮5同轴心线装配，轴心线与悬架连接件2中心线重合，小带轮5通过V型传送带6与左右两侧大带轮7连接，大带轮7以小带轮5轴心线为中线对称布置，两侧大带轮7各通过阶梯型齿轮轴8与一个齿轮9同轴心固定连接，车身底盘10两侧加工有齿轮内圈，齿轮内圈与两侧齿轮9啮合组成齿轮组，电机3转动力矩通过小带轮5以带传动的方式传递给大带轮7，从而带动与大带轮7同轴心固定连接的齿轮9转动，驱使臂式悬架系统相对底盘转动，达到转向的目的。

进一步地，所述悬架连接件2底部与悬架纵臂1固定连接。悬架连接件2呈阶梯状，内部从下往上有三个相连的不同容积的腔体。下层为一定高度的长方体，其内部腔体安装带传动，两端上表面安装小齿轮9；中层为凸台，其形状为双圆弧边的长方体，与车身中相对应的圆形滑槽贴合，具有导向作用，凸台柱体上表面与滑轨上表面有安装止推轴承11的凹槽，其内部腔体安装固定伺服电机3；上层为一根旋转中心圆柱轴，即中心旋转轴柱，与车身相连接，保证车身与悬架之间的相对转动。

进一步地，所述伺服电机3外围安装固定在连接件中层腔体中，减速箱下端部分由电机支架4固定，转向过程中，电机3定子和外围相对于车身转动，而内部转子相对于车身静止，从而实现转向功能。

进一步地，所述带传动部分包括一个小带轮5和两个大带轮7，以及两根普通V型传送带6，安装在悬架连接件2下层腔体中。小带轮5与电机3输出轴相连，两大带轮7布置在长方腔体两端，要求小带轮5宽度至少是大带轮7的两倍，保证两端V型传动带有足够的安装空间和传动空间。腔体中两端的大带轮7通过与齿轮轴8相连带动柱体外两端小齿轮9转动，小齿轮9与车身底盘10内齿轮圈相啮合转动，从而使行星齿轮带动整个悬架连接件2以上层轴柱为旋转中心转动。带传动可防止转向过载。

进一步地，所述中心旋转轴柱由一对角接触球轴承12轴向定位，保证车身与悬架之间轴向连接紧固，以及减弱在高速转弯时由于离心力而引起的侧倾。

进一步地，所述止推轴承11安装在悬架连接件2中层柱体上表面凹槽与车身圆形滑轨上表面凹槽之间，用以支撑和传递车身与悬架之间的各向力，大幅度减小转向摩擦力，降低转向电机3的规格要求和成本。

进一步地，所述圆螺母14和止推垫圈13与中心旋转轴柱露出车身底盘10带螺纹部分连接，保证车身与悬架之间的紧固连接。

进一步地，所述转向机构可带动臂式悬架以下包括悬架的整体可进行360°的旋转，转向灵活，可实现任意方向的行进。

进一步地，所述视觉传感器17安装在中心旋转轴柱上端，可随轴柱一同旋转，实时监测车前路况。

进一步地，所述第一角度传感器15、第二角度传感器16分别安装在两端小齿轮9处上，测量两侧转向角度，便于操纵者掌握转向角度信息以根据视觉传感器17监测的不同路况作出准确调整。

进一步地，所述悬架纵臂1和小臂可配合该转向机构实现足式行进。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于臂式悬架的转向机构，其特征在于，包括悬架连接件、电机、传动机构和车身底盘，悬架连接件通过旋转轴柱与车身底盘的下端连接，电机固设于悬架连接件上，悬架连接件上设有齿轮，车身底盘上固设有齿圈，悬架连接件上的齿轮与齿圈啮合，电机通过传动机构与齿轮连接，通过传动机构带动齿轮转动，使悬架连接件以旋转轴柱为中心相对车身底盘旋转；

传动机构包括小带轮、大带轮和传送带，小带轮和大带轮设置于悬架连接件上，电机的输出轴与小带轮连接，大带轮通过齿轮轴与齿轮连接，小带轮与大带轮之间通过传送带连接；

大带轮和齿轮的个数均为两个，两个大带轮对称布置于悬架连接件的两端，每个大带轮均通过齿轮轴与相应的齿轮连接；

旋转轴柱设置于悬架连接件的中部，旋转轴柱为中空结构，电机设置于旋转轴柱的内腔，悬架连接件的底部设有槽腔，传动机构设置于槽腔内；

旋转轴柱上设有凸台，车身底盘上相应的设有滑槽，凸台套接于滑槽内，凸台与滑槽之间设有轴承；

旋转轴柱套设于齿圈内，齿轮与齿圈内侧啮合，齿轮通过齿轮轴设置于悬架连接件。

2.根据权利要求1所述的基于臂式悬架的转向机构，其特征在于，传送带为V型传送带。

3.根据权利要求1所述的基于臂式悬架的转向机构，其特征在于，旋转轴柱与车身底盘之间设有轴承，旋转轴柱的上端从车身底盘由下至上穿出，并套设有螺母，通过螺母锁紧使旋转轴柱与车身底盘轴向连接固定。

4.根据权利要求1所述的基于臂式悬架的转向机构，其特征在于，旋转轴柱的上端连接有视觉传感器。

5.根据权利要求1所述的基于臂式悬架的转向机构，其特征在于，齿轮上设有角度传感器。

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