CN112607058B - 一种可折叠旋转式悬架结构及星球探测车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可折叠旋转式悬架结构及星球探测车，该可折叠旋转式悬架结构包括转向立柱、减震结构、连杆组件和第一驱动组件，所述转向立柱适于与驱动轮连接；所述减震结构的一端适于转动式连接于车架，另一端转动式连接于所述转向立柱；所述连杆组件包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的两端分别转动式连接于所述第二连杆和所述转向立柱；所述第一驱动组件适于安装于车架上，所述第一驱动组件适于与所述第二连杆驱动连接，当所述第一驱动组件适于驱动所述第二连杆转动时，所述第一连杆、所述转向立柱和所述减震结构发生相对运动直至所述驱动轮处于折叠的第一状态或走行的第二状态。本发明中，可折叠旋转式悬架结构便于星球车形成良好的空间包络。

Description

一种可折叠旋转式悬架结构及星球探测车

技术领域

本发明涉及星球车技术领域，具体而言，涉及一种可折叠旋转式悬架结构及星球探测车。

背景技术

目前，星球车一般包括车架、驱动轮和悬挂系统等，为了满足星球车的发射需求，通常需要将星球车进行折叠以形成良好的空间包络，然而现有的星球车部分结构设计不合理，导致星球车折叠后的空间包络不好。

发明内容

本发明解决的问题是如何设计可折叠旋转式悬架结构，以便星球车形成良好的空间包络。

为解决上述问题，本发明提供一种可折叠旋转式悬架结构，包括：

转向立柱，其适于与驱动轮连接；

减震结构，其一端适于转动式连接于车架，另一端转动式连接于转向立柱，所述减震结构用于对所述驱动轮减震；且所述减震结构适于伸展；

连杆组件，所述连杆组件包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的两端分别转动式连接于所述第二连杆和所述转向立柱；

第一驱动组件，其适于安装于所述车架上，所述第一驱动组件适于与所述第二连杆驱动连接；

当所述第一驱动组件适于驱动所述第二连杆转动时，所述第一连杆、所述转向立柱和所述减震结构发生相对运动直至所述驱动轮处于折叠的第一状态或走行的第二状态。

可选地，所述减震结构包括转接杆组件和旋转阻尼器，所述转接杆组件适于伸展，且所述转接杆组件一端连接所述转向立柱，所述转接杆组件的另一端连接所述旋转阻尼器，所述旋转阻尼器适于转动式连接于所述车架。

可选地，所述转接杆组件包括第一转接杆、第二转接杆和第三转接杆，所述第二转接杆的两端分别与所述第一转接杆和所述第三转接杆连接，且所述第一转接杆和第三转接杆垂直设置，所述第一转接杆转动式连接于所述转向立柱，所述第三转接杆与所述旋转阻尼器连接。

可选地，所述连杆组件还包括第三连杆，所述第一连杆和所述第三连杆间隔设置，所述第三连杆的一端转动式连接于所述转向立柱，所述第三连杆的另一端适于转动连接与所述第二连杆。

可选地，所述第一驱动组件包括驱动电机，所述驱动电机适于安装于所述车架上，所述驱动电机与所述第二连杆驱动连接。

可选地，还包括第二驱动组件，所述第二驱动组件包括第一滑块和第一动力装置，所述第一滑块上设有所述第一驱动组件，所述第一动力装置适于设置于所述车架上，所述第一动力装置与所述第一滑块驱动连接，所述第一动力装置适于驱动所述第一滑块沿所述车架的宽度方向滑动。

可选地，还包括第三驱动组件，所述第三驱动组件包括第二滑块、第二动力装置和连接杆，所述第二动力装置适于设置于所述车架上，所述第二动力装置与所述第二滑块驱动连接，所述第二动力装置适于驱动所述第二滑块沿所述车架的长度方向滑动，所述连接杆一端转动式连接于所述第二滑块，所述连接杆的另一端转动式连接于转向立柱。

本发明还提供一种星球探测车，包括如上所述的可折叠旋转式悬架结构。

可选地，还包括所述车架和驱动轮，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可折叠旋转式悬架结构，所述可折叠旋转式悬架结构的减震结构与所述第二车架转动式连接，所述可折叠旋转式悬架结构的第一驱动组件与所述第二车架转动式连接。

可选地，所述第二所述车架分别与所述可折叠旋转式悬架结构的第二驱动组件和所述可折叠旋转式悬架结构的第三驱动组件连接，所述第二驱动组件沿所述第二所述车架宽度方向设置；所述第三驱动组件沿所述第二所述车架长度方向设置。

相比于现有技术，本发明带来的有益效果是：第一连杆的两端分别转动式连接于第二连杆和转向立柱，第二连杆远离第一连杆的一端适于转动式连接于所述车架；由于第一驱动组件与第二连杆驱动连接，第一驱动组件适于驱动第二连杆、第一连杆和减震结构运动以使转向立柱处于驱动轮折叠的第一状态。同时，减震结构转动连接于车架和转向立柱，不仅实现驱动轮减震，而且减震结构适于伸展以避免干涉驱动轮折叠；由此，以便星球车形成良好的空间包络。

附图说明

图1为本发明实施例的可折叠旋转式悬架结构的一种实施方式的结构示意图；

图2为本发明实施例的驱动轮和可折叠旋转式悬架结构的一种使用示意图；

图3为本发明实施例的驱动轮和可折叠旋转式悬架结构的另一种使用示意图；

图4为本发明实施例的星球探测车的结构示意图；

图5为本发明实施例的星球探测车收拢后的结构示意图；

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-连杆组件、3-第二驱动组件、4-减震结构、5-第三驱动组件、6-驱动轮、7-车架；

21-第一连杆、22-第二连杆、23-第三连杆、31-第一滑块、41-转接杆组件、42-旋转阻尼器、51-第二滑块、52-连接杆、71-第一车架、72-第二车架；411-第一转接杆、412-第二转接杆、413-第三转接杆。

具体实施方式

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。

星球车在折叠形成空间包络时，由于车轮垂直位于车架宽度方向的两端，星球车的折叠范围受到一定限制，无法形成良好的空间包络，给星球车发射带来一定风险。为了突破这一方面的问题，经研究发现，当驱动轮相对于车架在竖直方向折叠式时，能够得到更好地空间包络效果，然而现有的星球车可折叠旋转式悬架结构多为麦弗逊式悬挂系统、横臂式悬挂系统和双叉臂独立悬挂等。上述悬挂系统能够实现驱动轮的转向以及跳动，但不具备驱动轮相对车架进行折叠的功能，驱动轮容易对星球车的折叠带来干涉，且由于减震器的存在，使驱动轮的折叠较困难，因此，无法实现发射过程对于星球车折叠的要求，从而无法使星球车形成良好的空间包络。

如图1、2、3所示，本发明实施例提供一种可折叠旋转式悬架结构，包括转向立柱1、减震结构4和连杆组件2和第一驱动组件，所述转向立柱1适于与驱动轮6连接，所述减震结构4的一端适于转动式连接于车架7，另一端转动式连接于所述转向立柱1，所述减震结构4用于对所述驱动轮6减震；且所述减震结构4适于伸展；所述连杆组件2包括第一连杆21和第二连杆22，所述第一连杆21的两端分别转动式连接于所述第二连杆22和所述转向立柱1；所述第一驱动组件适于安装于车架7上。所述第一驱动组件适于与所述第二连杆22驱动连接，当所述第一驱动组件适于驱动所述第二连杆22转动时，所述第一连杆21、所述转向立柱1和所述减震结构4发生相对运动直至所述驱动轮6处于折叠的第一状态或走行的第二状态。

本实施例的可折叠旋转式悬架结构用于星球车，可折叠旋转式悬架结构适于连接驱动轮6和车架7，第一连杆21的两端分别转动式连接于第二连杆22和转向立柱1，第二连杆22远离第一连杆21的一端适于转动式连接于车架7；由于第一驱动组件与第二连杆22驱动连接，第一驱动组件适于驱动第二连杆22和第一连杆21运动以使转向立柱1处于驱动轮6折叠的第一状态。同时，减震结构4转动连接于车架7和转向立柱1，不仅实现驱动轮6减震，而且减震结构4适于伸展以避免干涉驱动轮6折叠；由此，以便星球车形成良好的空间包络。

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，车架的传动装置通过万向节与轮毂连接。另一种实施方式中，转型立柱朝向驱动轮6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6连接，由此，实现驱动轮6的转动。

本实施例中，驱动轮6在平面上走行时，其轴线基本上平行于走形面；驱动轮6折叠时，其轴线与走形面之间具有夹角，夹角的范围为0-30度，例如10度或者15度。

可选地，所述减震结构包括转接杆组件41和旋转阻尼器42，所述转接杆组件41适于伸展，所述转接杆组件41一端连接所述转向立柱1，所述转接杆组件41的另一端连接所述旋转阻尼器42，所述旋转阻尼器42适于转动式连接于车架7。

如图1所示，所述转接杆组件41包括第一转接杆411、第二转接杆412和第三转接杆413，所述第二转接杆412的两端分别与所述第一转接杆411和所述第三转接杆413连接，且所述第一转接杆411和第三转接杆413垂直设置，所述第一转接杆411转动式连接于所述转向立柱1，所述第三转接杆413与所述旋转阻尼器42连接。由此，当驱动轮6受到来自走行面的冲击力时，经过第一转接杆411、第二转接杆412和第三转接杆413的传递，最后作用于旋转阻尼器42，由于驱动轮6折叠时，传统的直线式缓冲器会被拉伸，久而久之，直线式缓冲器会变形损坏，而本实施例的转接杆组件41通过第一转接杆411、第二转接杆412和第三转接杆413能够实现伸长和缩短，同时，旋转阻尼器42和车架7转动式连接时，能够适应驱动轮6各种工况下的变形需求。

可选地，所述连杆组件2还包括第三连杆23，所述第一连杆21和所述第三连杆23间隔设置，所述第三连杆23的一端转动式连接于所述转向立柱1，所述第三连杆23的另一端适于转动连接与所述第二连杆22。

本实施例中，在第一驱动组件带动第一连杆21和第二连杆22运动时，第三连杆23的设置加强了转向立柱1与车架之间的稳固性，

可选地，所述第一连杆21和所述第三连杆23平行设置，当所述转向立柱1处于所述驱动轮6折叠的第一状态时，所述第三连杆23连接所述转向立柱1的一端与所述第一连杆21贴靠。

本实施例中，如图1所示，第三连杆23设置于第一连杆21的上方，第一连杆21、第二连杆22、第三连杆23和转向立柱1可看作一个平行四边形机构，在驱动轮6折叠时，稳定性更强。

可选地，所述第一驱动组件包括驱动电机(图中未画出)，所述驱动电机适于安装于车架7上，所述驱动电机与所述第二连杆22驱动连接。

本实施例中，驱动电机通过安装架设置于车架7上，其转轴与第二连杆22连接，具体地，第二连杆22上的中心位置沿厚度方向设有贯穿的轴孔，驱动电机的转轴卡入轴孔实现安装。

其他实施方式中，第一驱动组件为蓄能弹簧，第二看连杆和车架7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；在月球车着陆后转动副解锁后，蓄能弹簧驱动第二连杆22展开，完全展开后转动副实现自锁。

可选地，还包括第二驱动组件3，所述第二驱动组件3包括第一滑块31和第一动力装置，所述第一滑块31上设有所述第一驱动组件，所述第一动力装置适于设置于车架7上，所述第一动力装置与所述第一滑块31驱动连接，所述第一动力装置适于驱动所述第一滑块31沿车架7的宽度方向滑动。

本实施例中，第一动力装置为直线电机，第一滑块31设置在直线电机的滑台上，第一驱动组件设置在第一滑块31上，由此，直线电机运动，滑台带动第一滑块31运动，不仅能够实现驱动轮6的转向，而且便于在驱动轮6折叠时，提供更大的折叠空间。

可选地，还包括第三驱动组件5，所述第三驱动组件5包括第二滑块51、第二动力装置和连接杆52，所述第二动力装置适于设置于所述车架7上，所述第二动力装置与所述第二滑块51驱动连接，所述第二动力装置适于驱动所述第二滑块51沿车架7的长度方向滑动，所述连接杆52一端转动式连接于所述第二滑块51，所述连接杆52的另一端转动式连接于转向立柱1。

本实施例中，第二动力装置为直线电机，第二滑块51设置在直线电机的滑台上，由此，直线电机运动，滑台带动第二滑块51运动，能够实现驱动轮6的前移和后移，从而实现星球车前后驱动轮6的轮距调节以及蠕动行驶(后文详细介绍)。

本发明中，可折叠旋转式悬架结构是单自由度悬架，仅有垂直方向上的跳动自由度，其中，转接杆组件41与转向立柱1的连接方式为球铰，旋转阻尼器42与车架7的连接方式为球接，连接杆52与第二滑块51和转向立柱1的连接方式为球铰，第一连杆21、第二连杆22、第三连杆23和转向立柱1之间的连接关系也同样为球铰，由此，以便驱动轮6折叠、前后移动和转向。

如图4所示，本发明的实施例还提供一种星球探测车，包括如上所述的可折叠旋转式悬架结构。

采用本实施例的星球探测车后，第一连杆21的两端分别转动式连接于第二连杆22和转向立柱1，第二连杆22远离第一连杆21的一端适于转动式连接于车架7；由于第一驱动组件与第二连杆22驱动连接，第一驱动组件适于驱动第二连杆22和第一连杆21运动以使转向立柱1处于驱动轮6折叠的第一状态。由此，可折叠旋转式悬架结构能够实现驱动轮6的折叠，避免对星球车的折叠带来干涉，从而使星球车形成良好的空间包络。

可选地，如图4、5所示，还包括车架7和驱动轮6，所述车架7包括第一车架71和两个第二车架72，两个所述第二车架72分别转动式连接于所述第一车架71相对的两端，两个所述第二车架72上均安装有所述驱动轮6，所述驱动轮6和所述第二车架72之间设有所述可折叠旋转式悬架结构。

本实施例中，采用三段式车架7设计，车架7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7展开，完全展开后转动副实现自锁。

本实施例中，如图6所示，第一车架71包括底板和连接板，连接板设有两个并对称设置在底板相对的两端，两个第二车架72分别与两个连接板转动连接。同时，在驱动轮6处于走行状态时，第一车架71的底板与两个第二车架72分别相互平行。由此，在星球车进行折叠时，两个第二车架72绕着转动副向上旋转，第一车架71逐渐下降至接触走形面，以便代替驱动轮6进行支撑，便于后续驱动轮6相对于车架7的折叠。

可选地，所述第二车架72分别与所述可折叠旋转式悬架结构的第二驱动组件3和所述可折叠旋转式悬架结构的第二驱动组件3连接，所述第二驱动组件3沿所述第二车架72宽度方向设置；所述第三驱动组件5沿所述第二车架72长度方向设置。

具体地，如图4所示，第一车架71和两个第二车架72处于伸展状态时，第二驱动组件3和第三驱动组件5均设置于第二车架72下端面。

在发射状态下，第二连杆22旋转至接近水平状态并处于锁死状态，此时，第一连杆21和第三连杆23紧贴在一起，驱动轮6向内侧旋转约90度收拢到车架7底部，然后两个第二车架72绕着中间的第一车架71向上翻折，达到最大收拢状态后锁死；当车辆到达星球表面时，第二连杆22在宇航员或自动装置的作用下解锁，并在第一驱动装置的驱动下，旋转至垂直状态后锁死，随后第二驱动组件3将驱动轮6推向外侧以至驱动轮6处于正常行驶状态。

本发明中，第二驱动组件3能够推动第一连杆21和第三连杆23向内侧或外侧运动，进而带动转接杆组件41以及连接杆52转动，从而实现驱动轮6转向功能。两个第二车架72的第三驱动组件5带动驱动轮6依次向前运动时，可以形成蠕动行驶；连接杆52向前运动的过程及驱动轮6旋转运动，能够实现驱动轮6相对车架7高度的变化，实现车架7高度调节，辅助宇航员上下车动作。

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6处于直线走行状态，随后两个第二车架72绕着转动副向上旋转，直至第一车架71下降至接触走形面，以便代替驱动轮6进行支撑，再者，四个驱动轮6通过各自的可折叠旋转式悬架结构实现折叠；同时，两个第二车架72继续转动，直至两个第二车架72接触，第一车架71和两个第二车架72形成一个空腔结构，最后锁定第二车架72和第一车架71处的转动副即可。本方案中，由于星球车折叠完成后驱动轮位于空腔结构外，由此，在第一车架71代替驱动轮6支撑在走形面后，两个第二车架72的旋转到位和驱动轮6的折叠可同时进行，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72的旋转到位和驱动轮6的折叠同时进行。

本发明中，星球车由折叠状态转换为正常行驶状态时，首先，四个驱动轮6通过各自的可折叠旋转式悬架结构恢复成正常走行的状态；随后两个第二车架72绕着转动副向下旋转，直至四个驱动轮6接触走形面，两个第二车架72继续旋转，第一车架71逐渐升高，直至第一车架71的底板和两个第二车架72相互平行，最后锁定第二车架72和第一车架71处的转动副即可。本方案中，由于星球车折叠完成后驱动轮位于空腔结构外，由此，在星球车复原过程中，两个第二车架72的旋转和驱动轮6的折叠可同时进行，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72的旋转到位和驱动轮6的折叠同时进行，但应确保驱动轮6接触地面时，四个驱动轮已经恢复成正常走行的状态。

本发明中，星球车需要蠕动行驶时，首先确保驱动轮6处于直线走行状态，其中一个第二车架72的两个驱动轮6的可折叠旋转式悬架结构工作，即第三驱动组件5的第二动力装置带动第二滑块51运动，通过连接杆52带动驱动轮前移(后退)一段距离，此时，两个第二车架72之间的轮距增大(减小)；随后，另一个第二车架72的两个驱动轮6的可折叠旋转式悬架结构工作，原理同上述相同，驱动轮前移(后退)一段距离，由此，两个第二车架72的驱动轮6交替运动，星球车实现蠕动行驶。

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)

1.一种可折叠旋转式悬架结构，其特征在于，包括：

转向立柱（1），其适于与驱动轮（6）连接；

减震结构（4），其一端适于转动式连接于车架（7），另一端转动式连接于所述转向立柱（1），所述减震结构（4）用于对所述驱动轮（6）减震；且所述减震结构（4）适于伸展；

连杆组件（2），所述连杆组件（2）包括第一连杆（21）和第二连杆（22），所述第一连杆（21）的两端分别转动式连接于所述第二连杆（22）和所述转向立柱（1）；

第一驱动组件，其适于安装于所述车架（7）上，所述第一驱动组件适于与所述第二连杆（22）驱动连接；

当所述第一驱动组件适于驱动所述第二连杆（22）转动时，所述第一连杆（21）、所述转向立柱（1）和所述减震结构（4）发生相对运动直至所述驱动轮（6）处于折叠的第一状态或走行的第二状态；

所述减震结构包括转接杆组件（41）和旋转阻尼器（42），所述转接杆组件（41）适于伸展，且所述转接杆组件（41）一端连接所述转向立柱（1），所述转接杆组件（41）的另一端连接所述旋转阻尼器（42），所述旋转阻尼器（42）适于转动式连接于所述车架（7）。

2.根据权利要求1所述的可折叠旋转式悬架结构，其特征在于，所述转接杆组件（41）包括第一转接杆（411）、第二转接杆（412）和第三转接杆（413），所述第二转接杆（412）的两端分别与所述第一转接杆（411）和所述第三转接杆（413）连接，且所述第一转接杆（411）和第三转接杆（413）垂直设置，所述第一转接杆（411）转动式连接于所述转向立柱（1），所述第三转接杆（413）与所述旋转阻尼器（42）连接。

3.根据权利要求1所述的可折叠旋转式悬架结构，其特征在于，所述连杆组件（2）还包括第三连杆（23），所述第一连杆（21）和所述第三连杆（23）间隔设置，所述第三连杆（23）的一端转动式连接于所述转向立柱（1），所述第三连杆（23）的另一端适于转动连接与所述第二连杆（22）。

4.根据权利要求1所述的可折叠旋转式悬架结构，其特征在于，所述第一驱动组件包括驱动电机，所述驱动电机适于安装于所述车架（7）上，所述驱动电机与所述第二连杆（22）驱动连接。

5.根据权利要求1所述的可折叠旋转式悬架结构，其特征在于，还包括第二驱动组件（3），所述第二驱动组件（3）包括第一滑块（31）和第一动力装置，所述第一滑块（31）上设有所述第一驱动组件，所述第一动力装置适于设置于所述车架（7）上，所述第一动力装置与所述第一滑块（31）驱动连接，所述第一动力装置适于驱动所述第一滑块（31）沿所述车架（7）的宽度方向滑动。

6.根据权利要求1所述的可折叠旋转式悬架结构，其特征在于，还包括第三驱动组件（5），所述第三驱动组件（5）包括第二滑块（51）、第二动力装置和连接杆（52），所述第二动力装置适于设置于所述车架（7）上，所述第二动力装置与所述第二滑块（51）驱动连接，所述第二动力装置适于驱动所述第二滑块（51）沿所述车架（7）的长度方向滑动，所述连接杆（52）一端转动式连接于所述第二滑块（51），所述连接杆（52）的另一端转动式连接于转向立柱（1）。

7.一种星球探测车，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的可折叠旋转式悬架结构。

8.根据权利要求7所述的星球探测车，其特征在于，还包括车架（7）和驱动轮（6），所述车架（7）包括第一车架（71）和两个第二车架（72），两个所述第二车架（72）分别转动式连接于所述第一车架（71）相对的两端，两个所述第二车架（72）上均安装有所述驱动轮（6），所述驱动轮（6）和所述第二车架（72）之间设有所述可折叠旋转式悬架结构，所述可折叠旋转式悬架结构的减震结构（4）与所述第二车架（72）转动式连接，所述可折叠旋转式悬架结构的第一驱动组件与所述第二车架（72）转动式连接。

9.根据权利要求8所述的星球探测车，其特征在于，所述第二车架（72）分别与所述可折叠旋转式悬架结构的第二驱动组件（3）和所述可折叠旋转式悬架结构的第三驱动组件（5）连接，所述第二驱动组件（3）沿所述第二车架（72）宽度方向设置；所述第三驱动组件（5）沿所述第二车架（72）长度方向设置。

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