CN112429273B - 一种悬架结构及星球探测车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种悬架结构及星球探测车，该悬架结构包括转向立柱、减震结构、调节连杆和第一驱动机构：所述转向立柱适于与轮毂连接并相对转动；所述减震结构与所述转向立柱连接；所述调节连杆一端转动连接于所述减震结构，另一端适于转动连接于车架；所述第一驱动机构适于安装在所述车架上，所述第一驱动机构与所述调节连杆驱动连接；所述第一驱动机构适于驱动所述调节连杆和所述减震结构转动以使所述转向立柱处于驱动轮折叠的第一状态。本发明中，悬架结构能够在具有减震结构的同时实现驱动轮的折叠。

Description

一种悬架结构及星球探测车

技术领域

本发明涉及悬架技术领域，具体而言，涉及一种悬架结构及星球探测车。

背景技术

太空探索中，星球车被广泛用于月球、火星等天体的探测，星球车（例如载人月球车）需要在发射状态下具有良好的空间包络，并且月面展开后仍然具有车辆高速行驶所具有的操控性、稳定性和轻量化的特点。然而现有的悬架结构具有与车架连接的减震器，其减震器的结构设置不便驱动轮进行折叠，容易对星球车发射过程造成干涉。

发明内容

本发明解决的问题是如何实现在具有减震结构的情况下实现驱动轮折叠。

为解决上述问题，本发明提供一种悬架结构，包括：

转向立柱，其适于与轮毂连接并相对转动；

减震结构，其与所述转向立柱连接；

调节连杆，其一端转动连接于所述减震结构，另一端适于转动连接于车架；

第一驱动机构，其适于安装在所述车架上，所述第一驱动机构与所述调节连杆驱动连接；所述第一驱动机构适于驱动所述调节连杆和所述减震结构转动以使所述转向立柱处于驱动轮折叠的第一状态。

可选地，还包括控制臂和第二驱动机构，所述控制臂的一端转动连接于所述转向立柱，所述控制臂的另一端适于转动连接于所述车架；所述第二驱动机构适于安装于所述车架上，所述第二驱动机构与所述控制臂驱动连接，所述第二驱动机构用于驱动所述控制臂水平旋转。

可选地，所述控制臂包括第一控制臂、第二控制臂和连接杆，所述第一控制臂和所述第二控制臂的一端分别转动连接于所述转向立柱，所述第一控制臂和所述第二控制臂的另一端分别转动连接于所述连接杆的两端，所述第二驱动机构与所述连接杆驱动连接，所述第二驱动机构适于通过所述连接杆驱动所述第一控制臂和所述第二控制臂水平旋转。

可选地，所述减震结构为直线式减震器，所述直线式减震器与所述调节连杆之间形成夹角，所述夹角的角度范围为0-180度。

可选地，所述调节连杆包括第一调节连杆和第二调节连杆，所述第一调节连杆和所述第二调节连杆一端分别转动连接于所述减震结构，所述第一调节连杆和所述第二调节连杆的另一端分别适于转动连接于所述车架。

可选地，所述第一调节连杆和所述第二调节连杆对称设置于所述减震结构的两侧。

可选地，还包括虎克铰，所述虎克铰设有至少三个连接端，其中一个所述连接端与所述减震结构拆卸式连接，另外两个所述连接端分别转动连接于所述第一调节连杆和所述第二调节连杆。

可选地，所述第一驱动机构包括第一电机，所述第一电机适于安装于所述车架上，所述第一电机与所述第一调节连杆或所述第二调节连杆驱动连接。

本发明还提供一种星球探测车，包括如上所述的悬架结构。

可选地，还包括车架和驱动轮，所述车架包括第一车架和两个第二车架，两个所述第二车架分别转动式连接于所述第一车架相对的两端，两个所述第二车架上均安装有所述驱动轮，所述驱动轮和所述第二车架之间设有所述悬架结构。

相比于现有技术，本发明带来的有益效果是：减震结构与车架通过调节连杆连接，且调节连杆相对于减震结构和车架均转动连接，由此，当第一驱动机构驱动调节连杆运动时，第一驱动机构驱动调节连杆和减震结构转动以使所述转向立柱处于驱动轮折叠的第一状态。由此，悬架结构能够在具有减震结构的同时实现驱动轮的折叠。

附图说明

图1为本发明实施例的悬架结构的一种实施方式的结构示意图；

图2为本发明虎克铰、调节连杆和固定杆的连接示意图；

图3为本发明实施例的悬架结构和驱动轮的装配示意图；

图4为本发明实施例的星球探测车一种使用状态图；

图5为本发明实施例的星球探测车另一种实用状态图；

图6为本发明实施例的车架的一种实施方式的结构示意图。

附图标记说明：

1-转向立柱、2-减震结构、3-调节连杆、4-第一驱动机构、5-控制臂、6-第二驱动机构、7-虎克铰、8-驱动轮、9-车架；

31-第一调节连杆、32-第二调节连杆、33-固定杆、51-第一控制臂、52-第二控制臂、53-连接杆、91-第一车架、92-第二车架。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，需要说明的是，本文提供的坐标系XYZ中，X轴正向代表的前方，X轴的反向代表后方，Y轴的正向代表右方，Y轴的反向代表左方，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方。同时，要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语 “第一”、“第二”等指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图1、2、3所示，本发明的实施例提供一种悬架结构，包括转向立柱1、减震结构2、调节连杆3和第一驱动机构4：所述转向立柱1适于与轮毂连接并相对转动；所述减震结构2转动与所述转向立柱1连接；所述调节连杆3一端转动连接于所述减震结构2，另一端适于转动连接于车架9；所述第一驱动机构4适于安装在所述车架9上，所述第一驱动机构4与所述调节连杆3驱动连接；所述第一驱动机构4适于驱动所述调节连杆3和所述减震结构2转动以使所述转向立柱1处于驱动轮8折叠的第一状态。

本实施例中，减震结构2的存在，能够实现悬挂跳动缓冲驱动轮8在行走时来自地面的冲击力，且减震结构2不再与车架9采用硬点连接，通过调节连杆3的转向，能够实现转向立柱1位置的改变，从而将驱动轮8由走行状态变为折叠状态。同时，驱动轮8折叠时，其是由下向上进行折叠，且在调节的过程中，车架9的高度逐渐降低。反之，驱动轮8伸展成走形状态时，其是由上向下进行伸展，且在调节的过程中，车架9的高度逐渐升高，由此，在宇航员需要上下车时，调节连杆3能够主动调节车架高度实现宇航员无感上车。

本实施例中，减震结构2与车架9通过调节连杆3连接，且调节连杆3相对于减震结构2和车架9均转动连接，同时，减震结构2和控制臂5的存在便于对转向立柱1的转动进行导向，由此，当第一驱动机构4驱动调节连杆3朝向上方（Z轴正向）转动时，减震结构2和控制臂5共同驱使转向立柱1处于使驱动轮8折叠的第一状态；当第一驱动机构4驱动调节连杆3朝向下方（Z轴反向）转动时，减震结构2和控制臂5共同驱使转向立柱1处于使驱动轮8走行的第二状态。

本实施例中，转向立柱1为块状体，其具有一定厚度，形状可以为方形、圆形或者其他不规则的形状，具体根据实际需求而定。一种实施方式中，转向立柱1为方形，其沿厚度方向设有安装槽，安装槽中固定有轴承，转向立柱1通过轴承安装在轮毂上，车体的传动装置通过万向节与轮毂连接。另一种实施方式中，转向立柱朝向驱动轮8的一侧设有电机与电机驱动连接减速机，减速机的输出轴与驱动轮8连接，由此，实现驱动轮8的转动。

可选地，还包括控制臂5和第二驱动机构6，所述控制臂5的一端转动连接于所述转向立柱1，所述控制臂5的另一端适于转动连接于车架9；所述第二驱动机构6适于安装于车架9上，所述第二驱动机构6与所述控制臂5驱动连接，所述第二驱动机构6用于驱动所述控制臂5水平旋转。本实施例中，第二驱动结构驱动控制臂5进行旋转能够实现悬架转向，以实现驱动轮8的转向。

一种实施方式中，所述控制臂5包括第一控制臂51、第二控制臂52和连接杆53，所述第一控制臂51和所述第二控制臂52的一端分别转动连接于所述转向立柱1，所述第一控制臂51和所述第二控制臂52的另一端分别转动连接于所述连接杆53的两端，所述第二驱动机构6与所述连接杆53驱动连接，所述第二驱动机构6适于通过所述连接杆53驱动所述第一控制臂51和所述第二控制臂52水平旋转。

本实施例中，水平旋转是指：如图4所示，驱动轮8在走行状态下，第一控制臂51和第二控制臂52在XY所在平面旋转。

本实施例中，第一控制臂51和第二控制臂52对称设置在转向立柱1的两侧，如图1所示，沿着转向立柱1的左右方向，第一控制臂51和第二控制臂52对称设置于转向立柱1的两侧，且第一控制臂51和第二控制臂52远离转向立柱1的一端转动连接于连接杆53的两端。第二驱动机构6包括第二电机，第二电机的转轴与连接杆53驱动连接，由此，在第二电机的转轴转动时，其带动连接杆53旋转，通过第一控制臂51和第二控制臂52的传动，驱动轮8朝向车架9的内侧或者外侧倾斜，从而实现驱动轮8的转向。

本实施例中，第一控制臂51、第二控制臂52和连接杆53的连接方式，不仅能够配合第二驱动机构6实现驱动轮8的转向，而且在驱动轮8进行折叠时，第一控制臂51和第二控制臂52能够与连接杆53转动连接，从而避免对驱动轮8的折叠造成干涉。

可选地，所述减震结构2为直线式减震器，所述直线式减震器与所述调节连杆3之间形成夹角，所述角度范围为0-180度。

星球表面一般为崎岖不平的，当驱动轮8在星球表面走行时，直线式减震器能够缓冲来自地面的冲击力，从而降低震感，由此，当驱动轮8处于正常走行状态时，直线式减震器朝向上方设置。如图1所示，直线式减震器和调节连杆3的夹角优选为锐角，例如30度、40度或者45度，两者之间的夹角为锐角，不仅便于缓冲冲击力，而且便于驱动轮8的快速折叠。

可选地，所述调节连杆3包括第一调节连杆31和第二调节连杆32，所述第一调节连杆31和所述第二调节连杆32一端分别转动连接于所述减震结构2，所述第一调节连杆31和所述第二调节连杆32的另一端分别适于转动连接于车架9。

本实施例中，调节连杆3旋转时，为了便于其带动调节连杆3运动且不发生偏移，可以通过两根以上的杆件进行带动，如图所示，本实施例的调节连杆3包括第一调节连杆31和第二调节连杆32，在第一驱动机构4驱动时，第一调节连杆31和第二调节连杆32共同带动调节机构旋转，其稳定性更好。

本实施例中，所述第一调节连杆31和所述第二调节连杆32对称设置于所述减震结构2的两侧。如图1、2所示，沿着车架9的长度方向，第一调节连杆31和第二调节连杆32对称设置于直线式减震器的两侧，且第一调节连杆31和第二调节连杆32远离转向直线式减震器的一端通过固定杆33连接，由此，第一调节连杆31和第二调节连杆32连接更加稳固，且转动过程中同步性高。

本实施例中，所述第一驱动机构4包括第一电机，所述第一电机适于安装于车架9上，所述第一电机与所述第一调节连杆31或所述第二调节连杆32驱动连接。由此，在第一电机的转轴转动时，其带动第一调节杆或第二调节杆旋转，通过第一调节杆和第二调节杆的传动，实现减震结构2位置的改变，最终促使驱动轮8进行折叠。

可选地，还包括虎克铰7，所述虎克铰7设有至少三个连接端，其中一个所述连接端与所述减震结构2拆卸式连接，另外两个所述连接端分别转动连接于所述第一调节连杆31和所述第二调节连杆32。

本实施例中，如图2所示，虎克铰7设有三个连接端，整体呈T字型，T字型虎克铰7垂直的连接端与直线式减震器的上端拆卸式连接，优选为插接；T字型虎克铰7水平的两个连接端分别转动式连接于第一调节连杆31和第二调节连杆32，即虎克铰7设置在第一调节连杆31和第二调节连杆32之间，在第一调节连杆31和第二调节连杆32转动时，直线式减震器会跟随进行转动，以实现驱动轮8的折叠。

如图4、5所示，本发明还提供一种星球探测车，包括如上所述的悬架结构。

本实施例的星球探测车，减震结构2与车架9通过调节连杆3连接，且调节连杆3相对于减震结构2和车架9均转动连接，同时，减震结构2和控制臂5的存在便于对转向立柱1的转动进行导向，由此，当第一驱动机构4驱动调节连杆3朝向第一方向运动时，减震结构2和控制臂5共同驱使转向立柱1处于使驱动轮8折叠的第一状态。

可选地，还包括车架9和驱动轮8，所述车架9包括第一车架91和两个第二车架92，两个所述第二车架92分别转动式连接于所述第一车架91相对的两端，两个所述第二车架92上均安装有所述驱动轮8，所述驱动轮8和所述第二车架92之间设有所述悬架结构。

具体地，如图6所示，第一车架91和两个第二车架92处于伸展状态时，第一驱动机构4设置于第二车架92的上端面，第二车架92的上端面设有两个耳板，两个耳板分别转动连接于第一调节结构和第二调节结构。同时，第二车架92的侧端设有安装座，第二驱动机构6通过安装座固定在第二车架92上。

本实施例中，采用三段式的结构设计，第一车架91和第二车架92在连接处的转动副安装蓄能弹簧，发射状态下，转动副处于自锁状态；在星球车着陆后转动副解锁，蓄能弹簧驱动三段式车架9展开，完全展开后转动副实现自锁。

本发明中，星球车由正常行驶状态转换为折叠状态时，首先确保驱动轮8处于直线走行状态，随后两个第二车架92绕着转动副向上旋转，直至第一车架91下降至接触走形面，以便代替驱动轮8进行支撑，再者，四个驱动轮8通过各自的悬架结构实现折叠；同时，两个第二车架92继续转动，直至两个第二车架92接触，第一车架91和两个第二车架92形成一个空腔结构，最后锁定第二车架92和第一车架91处的转动副即可。本方案中，由于星球车折叠完成后驱动轮8位于空腔结构内，由此，在第一车架91代替驱动轮8支撑在走形面后，先进行驱动轮8的折叠，随后再将两个第二车架92旋转到位。

本发明中，星球车由折叠状态转换为正常行驶状态时，首先，两个第二车架92绕着转动副向下旋转，在两者张开一定角度后，四个驱动轮8通过各自的悬架结构恢复成正常走行的状态；此过程中，两个第二车架92继续绕着转动副向下旋转，直至四个驱动轮8接触走形面，两个第二车架92继续旋转，第一车架91逐渐升高，直至第一车架91的底板和两个第二车架92相互平行，最后锁定第二车架92和第一车架91处的转动副即可。本方案中，由于星球车折叠完成后驱动轮8位于空腔结构外，由此，在星球车复原过程中，两个第二车架92需要先进行旋转以便于后续驱动轮8复原，在两个第二车架92转动一定角度后，驱动轮8的折叠和两个第二车架92的旋转可同时进行，也可分开进行，这里不做限制，根据实际需求而定，出于星球车折叠效率的考虑，两个第二车架92的旋转到位和驱动轮8的折叠同时进行，但应确保驱动轮8接触地面时，四个驱动轮已经恢复成正常走行的状态。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种悬架结构，其特征在于，包括：

转向立柱（1），其适于与轮毂连接并相对转动；

减震结构（2），其与所述转向立柱（1）连接；

调节连杆（3），其一端转动连接于所述减震结构（2），另一端适于转动连接于车架（9）；

第一驱动机构（4），其适于安装在所述车架（9）上，所述第一驱动机构（4）与所述调节连杆（3）驱动连接；所述第一驱动机构（4）适于驱动所述调节连杆（3）和所述减震结构（2）转动以使所述转向立柱（1）处于驱动轮（8）折叠的第一状态；

所述驱动轮（8）适于由下向上进行折叠，所述驱动轮（8）适于由上向下进行伸展；

所述车架（9）包括第一车架（91）和两个第二车架（92），两个所述第二车架（92）分别转动式连接于所述第一车架（91）相对的两端，两个所述第二车架（92）上均安装有驱动轮（8），所述驱动轮（8）和所述第二车架（92）之间设有悬架结构。

2.根据权利要求1所述的悬架结构，其特征在于，还包括控制臂（5）和第二驱动机构（6），所述控制臂（5）的一端转动连接于所述转向立柱（1），所述控制臂（5）的另一端适于转动连接于所述车架（9）；所述第二驱动机构（6）适于安装于所述车架（9）上，所述第二驱动机构（6）与所述控制臂（5）驱动连接，所述第二驱动机构（6）用于驱动所述控制臂（5）水平旋转。

3.根据权利要求2所述的悬架结构，其特征在于，所述控制臂（5）包括第一控制臂（51）、第二控制臂（52）和连接杆（53），所述第一控制臂（51）和所述第二控制臂（52）的一端分别转动连接于所述转向立柱（1），所述第一控制臂（51）和所述第二控制臂（52）的另一端分别转动连接于所述连接杆（53）的两端，所述第二驱动机构（6）与所述连接杆（53）驱动连接，所述第二驱动机构（6）适于通过所述连接杆（53）驱动所述第一控制臂（51）和所述第二控制臂（52）水平旋转。

4.根据权利要求1所述的悬架结构，其特征在于，所述减震结构（2）为直线式减震器，所述直线式减震器与所述调节连杆（3）之间形成夹角，所述夹角的角度范围为0-180度。

5.根据权利要求1所述的悬架结构，其特征在于，所述调节连杆（3）包括第一调节连杆（31）和第二调节连杆（32），所述第一调节连杆（31）和所述第二调节连杆（32）一端分别转动连接于所述减震结构（2），所述第一调节连杆（31）和所述第二调节连杆（32）的另一端分别适于转动连接于所述车架（9）。

6.根据权利要求5所述的悬架结构，其特征在于，所述第一调节连杆（31）和所述第二调节连杆（32）对称设置于所述减震结构（2）的两侧。

7.根据权利要求5所述的悬架结构，其特征在于，还包括虎克铰（7），所述虎克铰（7）设有至少三个连接端，其中一个所述连接端与所述减震结构（2）拆卸式连接，另外两个所述连接端分别转动连接于所述第一调节连杆（31）和所述第二调节连杆（32）。

8.根据权利要求5所述的悬架结构，其特征在于，所述第一驱动机构（4）包括第一电机，所述第一电机适于安装于所述车架（9）上，所述第一电机与所述第一调节连杆（31）或所述第二调节连杆（32）驱动连接。

9.一种星球探测车，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的悬架结构。

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