CN208745675U - 一种除草车用独立悬挂式双驱动双转向四轮驱动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种四轮底盘驱动机构，特别涉及一种除草车用独立悬挂式双驱动双转向四轮驱动机构，包含车体底板、驱动轮总成、驱动电机、转向轮总成、转向电机，驱动轮可以主动旋转，转向轮可以主动转向和从动旋转。与现有技术相比，本实用新型驱动机构形式新颖，稳定性高，关键在于转向时，只需要协调控制两驱动轮速度比和两转向轮的转向角度，即可实现车体的四个车轮绕驱动轮轴线水平投影上任一点作切线滚动运动，从而实现高效率和高灵活度。

Description

一种除草车用独立悬挂式双驱动双转向四轮驱动机构

技术领域

本实用新型涉及一种四轮底盘驱动机构，特别涉及一种除草车用独立悬挂式双驱动双转向四轮驱动机构。

背景技术

草地的修剪工作是一种周期较短、内容简单、形式单一的工作，非常适合于机械化改造。随着科技的发展和人工成本的增加，过去传统低效的手工除草的景象早已被半自动机器除草所取代。而近几年的机器智能化技术发展更是推动着除草工作机械化自动化智能化的快速发展。目前，国内外已经有好几种成功量产的家用型智能除草机器人，这些机器人的底盘驱动方式都采用了两个驱动轮搭配一个或多个万向轮的底盘驱动机构，这种驱动机构相对于传统汽车行业的履带式底盘驱动机构和四轮差速式底盘驱动机构都更适合于小型除草智能机器人，因为其机械结构非常简单，相对于履带式更加高效率，而相对于四轮差速式灵活度更高。

虽然两个驱动轮搭配一个或多个万向轮的底盘驱动机构有很多优点，但是这种驱动方式用在不平整的普通草地时效率不高，也不适用于大中型智能除草机器人。因为，第一，万向轮是被动转向的，万向轮的转向是基于最小势能原理，草地情况越复杂，驱动轮消耗在转向上的无用功就会越大，从而使驱动效率降低；第二，万向轮如果应用于大中型移动设备虽然结构简单，但是会有较大的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种除草车用独立悬挂式双驱动双转向四轮驱动机构，以改善现有两个驱动轮搭配一个或多个万向轮的轮式底盘驱动机构的不足，提高驱动效率和安全稳定性。

为了实现上述的目的，采用如下的技术方案：一种除草车用独立悬挂式双驱动双转向四轮驱动机构，包含车体底板、驱动轮总成、驱动电机、转向轮总成、转向电机。所述驱动轮总成和转向轮总成的基本架构包含第一轮轴架、第二轮轴架、悬挂拉杆、花键万向节传动轴和车轮，所述第二轮轴架与车体底板固定连接，所述第一轮轴架、悬挂拉杆、第二轮轴架构成平行四边形四连杆的独立悬挂机构，花键万向节传动轴实现在独立悬挂机构下的轴向驱动力矩传动，两个驱动电机均通过花键万向节传动轴与车轮连接实现传动。

所述驱动轮总成的第一轮轴架内有轴承，所述驱动轮的花键万向节传动轴的输入端与驱动电机的输出轴连接，花键万向节传动轴的输出端与车轮轴通过第一轮轴架内的轴承连接。

所述转向轮总成的第一轮轴架内还包含转向器，转向器包含转向杯和齿轮系，所述转向轮的花键万向节传动轴的输入端与转向电机的输出轴连接，花键万向节传动轴的输出端与转向器的输入轴连接，通过转向器内的齿轮系，将输入的垂直面的上转向转矩转化为转向杯输出的水平面上的转向转矩，转向杯与车轮轴连接。

驱动轮总成和转向轮总成的输入运动形式均为旋转运动。驱动轮总成通过车轮可实现主动旋转控制，转向轮总成中车轮可实现正负90°主动转向控制，从动旋转。整个组合能实现车体四个车轮绕驱动轮轴线水平投影上任一点作切线滚动运动。

进一步地，所述驱动轮总成和转向轮总成的基本架构还包含减震器，所述减震器一端与第一轮轴架连接，另一端通过减震器支架与车体底板连接。第一轮轴架、减震器及减震器支架构成悬挂装置。减震器支架和第二轮轴架通过垂直方向上的通孔进行螺栓紧固，且两者分别位于车体底板的上下端，螺栓紧固后减震器支架、车体底板和第二轮轴架自上而下地夹紧。

进一步地，所述齿轮系包括一级传动轴、二级传动轴，一级传动轴包括锥齿轮、第一传动轴和轴承，二级传动轴包括直齿轮、锥齿轮、第二传动轴和轴承，转向杯包含转向杯、转向杯车轮轴和轴承；转向轮内的花键万向节传动轴与第一级传动轴通过轴承连接，一级传动轴的锥齿轮与二级传动轴的锥齿轮啮合，二级传动轴的锥齿轮和直齿轮同轴传动，一级传动轴通过锥齿轮与二级传动轴连接，二级传动轴与转向杯通过直齿轮连接。

与现有技术相比，本实用新型驱动机构形式新颖，稳定性高，关键在于转向时，只需要协调控制两驱动轮速度比和两转向轮的转向角度，即可实现车体的四个车轮绕驱动轮轴线水平投影上任一点作切线滚动运动，从而实现高效率和高灵活度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为驱动轮总成的整体机构图；

图3为部分零件半剖后的驱动轮总成的内部机构图；

图4为转向轮总成的整体机构图；

图5为部分零件半剖后的转向轮总成的内部机构图；

图6为图5局部放大视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

实施例1

如图1所示，本除草车用四轮独立悬挂式双驱动双转向底盘驱动机构主要包含车体底板、驱动轮总成、驱动电机、转向轮总成、转向电机。

所述驱动轮总成和转向轮总成的基本架构包含第一轮轴架1、悬挂拉杆2、花键万向节传动轴3、第二轮轴架4和车轮5，所述第二轮轴架4与车体底板固定连接，所述第一轮轴架1、悬挂拉杆2、第二轮轴架构4成平行四边形四连杆的独立悬挂机构，花键万向节传动轴3实现在独立悬挂机构下的轴向驱动力矩传动，两个驱动电机均通过花键万向节传动轴3与车轮5连接实现传动。

如图2-3所示，驱动轮总成包含第一轮轴架1、悬挂拉杆2、花键万向节传动轴3、第二轮轴架4、车轮5、减震器6及减震器支架7。

连接关系上，花键万向节传动轴3的输入端与驱动电机的输出轴连接固结，花键万向节传动轴3的输出端与车轮轴连接固结；第一轮轴架1、第二轮轴架4和悬挂拉杆2构成平行四边形的四连杆导向机构。第一轮轴架1、减震器6及减震器支架7构成悬挂装置。减震器支架7和第二轮轴架2通过垂直方向上的通孔进行螺栓紧固，且两者分别位于车体底板的上下端，螺栓紧固后减震器支架6、车体底板和第二轮轴架4会自上而下地夹紧。第二轮轴架4一端带有沉孔，第一轮轴架1由两个对称零件合拼而成，两对称零件的合拼端带有沉孔。第一轮轴架1和第二轮轴架4上的沉孔通过销钉与悬挂拉杆一端的通孔连接形成转动副。减震器6的安装，其上端的通孔与减震器支架7上端的通孔通过销钉连接形成转动副，其下端的通孔与第一轮轴架1上端的内沉孔通过销钉连接形成转动副；第一轮轴架1内部带有轴承10，车轮轴9与轴承10孔过盈配合。

工作时，驱动转矩从花键万向节传动轴3靠近第二轮轴架4的一端输入，经过花键万向节传动轴3，输出给驱动轮的传动轴9，驱动轮传动轴9通过联轴器8与车轮5固结，输入的驱动转矩最终传递到车轮。悬挂系统的正常工作不影响驱动的转矩、转速与精度。

如图4-6所示，转向轮总成包含第一轮轴架1、悬挂拉杆2、花键万向节传动轴3、第二轮轴架4、车轮5、减震器6、减震器支架7和转向器。

连接关系上，转向轮总成的组成和连接方式与驱动轮总成的基本一致，不同的地方在于：花键万向节传动轴3的输入端与转向电机的输出轴连接固结，花键万向节传动轴3的输出端与转向器的输入轴连接固结；车轮轴9与转向器内部转向杯11的轴承过盈配合。

所述转向器包含转向杯11和齿轮系，所述转向轮的花键万向节传动轴3的输入端与转向电机的输出轴连接，花键万向节传动轴3的输出端与转向器的输入轴连接，通过转向器内的齿轮系，将输入的垂直面的上转向转矩转化为转向杯输出的水平面上的转向转矩，转向杯与车轮轴连接。

所述齿轮系包括一级传动轴、二级传动轴，一级传动轴包括锥齿轮16、第一传动轴13和轴承14，二级传动轴包括直齿轮15、锥齿轮16、第二传动轴12和轴承，转向杯包含转向杯11、转向杯车轮轴9和轴承；转向轮内的花键万向节传动轴与第一级传动轴通过轴承连接，一级传动轴的锥齿轮与二级传动轴的锥齿轮啮合，二级传动轴的锥齿轮和直齿轮同轴传动，一级传动轴通过锥齿轮与二级传动轴连接，二级传动轴与转向杯通过直齿轮连接。

工作时，转向转矩从花键万向节传动轴3靠近第二轮轴架4的一端输入，经过花键万向节传动轴3，输出给转向器的一级传动轴13，进过齿轮系的啮合传动，花键万向节传动轴输入的竖直面的转矩转化为转向杯11输出的水平面的转矩。转向杯车轮轴9通过联轴器8与车轮5固结，而转向杯车轮轴9可相对于转向杯11旋转，转向轮总成的车轮5可自由旋转。悬挂系统的正常工作不影响转向的转矩、转速与精度。

Claims (3)

1.一种除草车用独立悬挂式双驱动双转向四轮驱动机构，其特征在于：包含车体底板、驱动轮总成、驱动电机、转向轮总成、转向电机；

所述驱动轮总成和转向轮总成的基本架构包含第一轮轴架、第二轮轴架、悬挂拉杆、花键万向节传动轴和车轮，所述第二轮轴架与车体底板固定连接，所述第一轮轴架、悬挂拉杆、第二轮轴架构成平行四边形四连杆的独立悬挂机构，花键万向节传动轴实现在独立悬挂机构下的轴向驱动力矩传动，驱动电机和转向电机均通过花键万向节传动轴与车轮连接实现传动；

所述驱动轮总成的第一轮轴架内有轴承，所述驱动轮的花键万向节传动轴的输入端与驱动电机的输出轴连接，花键万向节传动轴的输出端与车轮轴通过第一轮轴架内的轴承连接；

所述转向轮总成的第一轮轴架内还包含转向器，转向器包含转向杯和齿轮系，所述转向轮的花键万向节传动轴的输入端与转向电机的输出轴连接，花键万向节传动轴的输出端与转向器的输入轴连接，通过转向器内的齿轮系，将输入的垂直面的上转向转矩转化为转向杯输出的水平面上的转向转矩，转向杯与车轮轴连接。

2.根据权利要求1所述的除草车用独立悬挂式双驱动双转向四轮驱动机构，其特征在于，所述驱动轮总成和转向轮总成的基本架构还包含减震器，所述减震器一端与第一轮轴架连接，另一端通过减震器支架与车体底板连接。

3.根据权利要求1所述的除草车用独立悬挂式双驱动双转向四轮驱动机构，其特征在于，所述齿轮系包括一级传动轴、二级传动轴，一级传动轴包括锥齿轮、第一传动轴和轴承，二级传动轴包括直齿轮、锥齿轮、第二传动轴和轴承，转向杯包含转向杯、转向杯车轮轴和轴承；转向轮内的花键万向节传动轴与第一级传动轴通过轴承连接，一级传动轴的锥齿轮与二级传动轴的锥齿轮啮合，二级传动轴的锥齿轮和直齿轮同轴传动，一级传动轴通过锥齿轮与二级传动轴连接，二级传动轴与转向杯通过直齿轮连接。