CN112298608A - 一种双摆臂式菱形四轮地面移动系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种双摆臂式菱形四轮地面移动系统，实现地形适应性能优良、结构简单、车体姿态平稳、高轻量化。包括：车体、安装于车体上的双摆臂式悬架子系统及四轮独立驱动子系统；双摆臂式悬架子系统包括两组摆臂机构及差速平衡机构，每组摆臂机构包括两个相对角度固定的摆杆，四轮独立驱动子系统的前轮、后轮、左轮及右轮均具有独立驱动，前轮、后轮、左轮及右轮分别与摆杆连接。

Description

一种双摆臂式菱形四轮地面移动系统

技术领域

本发明涉及地面行走装置领域，特别是涉及一种双摆臂式菱形四轮地面移动系统。

背景技术

随着航天技术的发展，人类对于月球的探索力度也在不断加大，目前已探测出月球上含有大量的稀土资源及核能原料，如果能将月球上的资源探测、开发出来，地球上的资源压力将大大缓解。

在探月活动中，月球车扮演了及其重要的角色，为了适应月面不熟悉的地形地貌，并且易于实现地月转移，要求月球车具有一定的越障能力和地形适应能力，并且对车辆的轻量化也提出了要求。

目前的月球车多采用轮式结构，且以六轮结构为主，其体型、重量较大，而传统的四轮结构月球车的越障性能又相对较差。

发明内容

本发明的目的是提供了一种双摆臂式菱形四轮地面移动系统，实现地形适应性能优良、结构简单、车体姿态平稳、高轻量化。

本发明第一方面提供了一种双摆臂式菱形四轮地面移动系统，包括：

车体、安装于车体上的双摆臂式悬架子系统及四轮独立驱动子系统；

双摆臂式悬架子系统包括两组摆臂机构及差速平衡机构，每组摆臂机构包括两个相对角度固定的摆杆，四轮独立驱动子系统的前轮、后轮、左轮及右轮均具有独立驱动，前轮、后轮、左轮及右轮分别与摆杆连接。

进一步的，摆臂机构还包括：

摆臂转轴、摆臂支撑座及摆臂链轮；

通过摆臂支撑座固连在车体上，摆臂转轴能够相对摆臂支撑座转动，摆臂链轮固连在摆臂转轴上随摆臂转轴转动，摆杆固连在摆臂转轴上随摆臂转轴转动。

进一步的，差速平衡机构包括：

三个锥齿轮、三个差速器转轴、差速支撑座及两个差速链轮；

通过差速支撑座固连在车体上，三个差速器转轴能够相对差速支撑座转动，左侧锥齿轮和下方锥齿轮、右侧锥齿轮和下方锥齿轮之间两两啮合，左侧锥齿轮和左差速链轮固连在左差速器转轴上随左差速器转轴转动，右侧锥齿轮和右差速链轮固连在右差速器转轴上随右差速器转轴转动。

进一步的，差速平衡机构为两个互相啮合的直齿圆柱齿轮。

进一步的，差速平衡机构可以替换为任一轮系传动方式，使得输入轴和输出轴旋向相反。

进一步的，摆臂机构和差速平衡机构之间通过链传动，将摆杆的转动传递到差速平衡机构。

进一步的，摆臂机构和差速平衡机构之间采用带传动、绳传动的挠性传动方式或传动轴、轮系的刚性传动方式。

进一步的，双摆臂式悬架子系统的两组摆臂机构为非锁定旋转的摆臂机构和锁定旋转的摆臂机构；

锁定旋转的摆臂机构的摆臂转轴固连于摆臂支撑座上，无法自由旋转。

进一步的，锁定旋转的摆臂机构为两轮或多轮固定悬架结构。

本发明第二方面提供一种双摆臂式菱形四轮月球车，采用以上第一方面的双摆臂式菱形四轮地面移动系统。

由上可见，本发明中双摆臂式菱形四轮地面移动系统，相比于六轮而言动力传动系统更少，具有重量轻、结构简单、控制容易、可靠性高的优点；采用双摆臂式结构，通过摆臂式结构，有效提高了其越障能力，提升了平稳性；采用差速平衡机构，减少了车体倾斜程度，具有运动平稳的优点；采用四轮菱形结构，转向半径小，四轮独立驱动可实现车体的灵活转向。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的双摆臂式菱形四轮地面移动系统的一个机械结构示意图；

图2为本发明提供的摆臂机构的机械结构示意图；

图3为本发明提供的差速平衡机构的机械结构示意图；

图4为本发明提供的双摆臂式菱形四轮地面移动系统在起伏不平的地面上行进时的示意图；

图5为本发明提供的双摆臂式菱形四轮地面移动系统的另一个机械结构示意图；

图6为本发明提供的柱齿轮平衡机构的机械结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

本申请实施例采用递进的方式撰写。

请参考图1-图3，为本发明实施例提供一种双摆臂式菱形四轮地面移动系统的结构示意图，包括：

车体1、安装于车体1上的双摆臂式悬架子系统及四轮独立驱动子系统；

双摆臂式悬架子系统包括两组摆臂机构3及差速平衡机构5，每组摆臂机构3包括两个相对角度固定的摆杆301，四轮独立驱动子系统的前轮2、后轮6、左轮4及右轮7均具有独立驱动，双摆臂式悬架子系统由两组摆臂机构3以及一个差速平衡机构5组成，前轮2、后轮6、左轮4及右轮7分别与摆杆连接。

图2中，摆臂机构3由摆臂转轴303、摆杆301、摆臂支撑座302、摆臂链轮8组成，摆臂支撑座302通过螺栓固定在车体上，摆臂转轴303通过轴承与摆臂支撑座302定位，摆杆301可以通过花键固连在摆臂转轴303两侧，在无需调整的情况下两个摆杆301之间错开两个花键齿，即可保持相对角度为120度，而在摆臂转轴303上有对应的转轴电机10，转轴电机10可以驱动摆臂转轴303转动，实现摆臂角度的主动调整，摆臂转轴303一侧通过花键固连摆臂链轮8。

差速平衡机构5由三个锥齿轮501、3个差速器转轴502、差速支撑座、2个差速链轮503组成，差速支撑座通过螺栓固定在车体1上，差速器转轴502通过轴承与差速支撑座定位，三个差速器转轴502呈T型排布(如图3)，左侧差速器转轴与右侧差速器转轴共轴心，左侧差速器转轴与下侧差速器转轴、右侧差速器转轴与下侧差速器转轴之间分别垂直，锥齿轮501通过花键固连在差速器转轴502上，左侧锥齿轮与下侧锥齿轮啮合，右侧锥齿轮与下侧锥齿轮啮合，差速链轮8通过花键分别固连在左侧、右侧差速器转轴502上。

摆臂机构3和差速平衡机构5之间通过链传动，通过链条将图1上半部分平行的转轴303和差速器转轴502相连，并且通过链条将图1下半部分平行的转轴303和差速器转轴502相连，将两组摆臂机构3的摆臂运动通过差速平衡机构5与车体1的侧倾运动耦合，确保了车体的姿态稳定。

当车辆在起伏不平的地面上行进时，如图4所示，可以通过控制转轴电机10驱动摆臂机构3的摆臂转轴303转动，调整车轮的高度，使其轻松越过坑道和路面凸起障碍，并且在越障过程中始终保持至少三轮着地，保证车体的稳定性。

可选的，请参考图5和图6，在以上实施例的基础上，将差速平衡机构替换为柱齿轮平衡机构9，柱齿轮平衡机构9由柱齿轮机构转轴901、圆柱齿轮902、差速链轮903、差速支撑座组成。差速支撑座通过螺栓固定在车体上，柱齿轮机构转轴901通过轴承与差速支撑座定位，两个柱齿轮机构转轴901平行布置，圆柱齿轮902通过花键固连在柱齿轮机构转轴901上，两个圆柱齿轮902互相啮合，差速链轮903通过花键分别固连在两个柱齿轮机构转轴901上。

需要说明的是，差速平衡机构可以替换为任一轮系传动方式，使得输入轴和输出轴旋向相反；

摆臂机构和差速平衡机构之间通过链传动，将摆杆的转动传递到差速平衡机构上；

摆臂机构和差速平衡机构之间还可以采用带传动、绳传动等挠性传动方式以及传动轴、轮系等刚性传动方式；

前轮、后轮、左轮、右轮可以是具有全向转动能力的独立驱动；

双摆臂式悬架子系统可以由一组摆臂机构和一组锁定旋转的摆臂机构组成，锁定旋转的摆臂机构中摆臂转轴固连于摆臂支撑座上，无法自由旋转。

本发明实施例还提供一种双摆臂式菱形四轮月球车，

采用了以上任意实施例的双摆臂式菱形四轮地面移动系统；

双摆臂式菱形四轮月球车所采用的双摆臂式菱形四轮地面移动系统相比于六轮系统而言动力传动系统更少，具有重量轻、结构简单、控制容易、可靠性高的优点；采用双摆臂式结构，通过摆臂式结构，有效提高了其越障能力，提升了平稳性；采用差速平衡机构，减少了车体倾斜程度，具有运动平稳的优点；采用四轮菱形结构，转向半径小，四轮独立驱动可实现车体的灵活转向。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种双摆臂式菱形四轮地面移动系统，其特征在于，包括：

车体、安装于车体上的双摆臂式悬架子系统及四轮独立驱动子系统；

所述双摆臂式悬架子系统包括两组摆臂机构及差速平衡机构，每组摆臂机构包括两个相对角度固定的摆杆，所述四轮独立驱动子系统的前轮、后轮、左轮及右轮均具有独立驱动，所述前轮、所述后轮、所述左轮及所述右轮分别与所述摆杆连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述摆臂机构还包括：

摆臂转轴、摆臂支撑座及摆臂链轮；

通过所述摆臂支撑座固连在所述车体上，所述摆臂转轴能够相对所述摆臂支撑座转动，所述摆臂链轮固连在所述摆臂转轴上随所述摆臂转轴转动，所述摆杆固连在所述摆臂转轴上随所述摆臂转轴转动。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述差速平衡机构包括：

三个锥齿轮、三个差速器转轴、差速支撑座及两个差速链轮；

通过所述差速支撑座固连在所述车体上，所述三个差速器转轴能够相对所述差速支撑座转动，左侧锥齿轮和下方锥齿轮、右侧锥齿轮和下方锥齿轮之间两两啮合，所述左侧锥齿轮和左差速链轮固连在左差速器转轴上随所述左差速器转轴转动，所述右侧锥齿轮和右差速链轮固连在右差速器转轴上随所述右差速器转轴转动。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述差速平衡机构为两个互相啮合的直齿圆柱齿轮。

5.根据权利要求1、3或4所述的系统，其特征还在于，

所述差速平衡机构可以替换为任一轮系传动方式，使得输入轴和输出轴旋向相反。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述摆臂机构和所述差速平衡机构之间通过链传动，将所述摆杆的转动传递到所述差速平衡机构。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征还在于，

所述摆臂机构和所述差速平衡机构之间采用带传动、绳传动的挠性传动方式或传动轴、轮系的刚性传动方式。

8.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，

所述双摆臂式悬架子系统的两组摆臂机构为非锁定旋转的摆臂机构和锁定旋转的摆臂机构；

所述锁定旋转的摆臂机构的摆臂转轴固连于摆臂支撑座上，无法自由旋转。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述锁定旋转的摆臂机构为两轮或多轮固定悬架结构。

10.一种双摆臂式菱形四轮月球车，其特征在于，采用权利要求1-9中任一项所述的双摆臂式菱形四轮地面移动系统。

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