一种解决平衡摇臂式底盘车辆转向问题的转向机构的制作方法
【专利摘要】本发明是一种解决平衡摇臂式底盘车辆转向问题的转向机构，它包括转向电机、减速装置、旋转运动反向装置、旋转运动同向装置、左侧传动轴M、右侧传动轴N、心轴O、心轴P、连杆AB、连杆BG、连杆CD、连杆DE、转向臂EF及转向节。转向电机提供转向动力，经过减速装置减速后向两侧平面连杆机构传递大小相同、方向相反的运动，再经过RSSR空间连杆机构后，车辆内外转向轮的转角实现较为理想的阿克曼转角关系。平面连杆机构及空间连杆机构布置在轮边，能够减少转向车轮之间的底盘空间。转向机构实现左右两侧车轮的转向，减少了控制难度。
【专利说明】
一种解决平衡摇臂式底盘车辆转向问题的转向机构
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种空间连杆转向机构，具体来说，是涉及一种可实现阿克曼转角关系的转向机构，属于机械工程技术领域。
【【背景技术】】
[0002]平衡摇臂式底盘车辆能够较好的适应丘陵山区复杂地形，能够自动适应凹凸不平的复杂地面，实现整机的姿态调整，减小地面对车体的挠动所引起的车体前后俯仰幅度。由于该底盘采用了摇臂机构，在实现变地隙、变姿态功能的同时，车辆的轮距、轴距也会产生相应的变化，传统的转向梯形机构会产生转向干涉问题。
[0003]目前针对这些存在的问题，常用的解决方案有四轮独立电机转向，全液压转向等。这些传统的转向方案虽然解决了转向干涉问题，但控制过程复杂，成本较高，上述问题显然有待改进。
【
【发明内容】
】
[0004]1、目的:为了解决上述问题和现有技术的不足，本发明提供一种应用于平衡摇臂底盘车辆的、可实现内外车轮转角符合阿克曼转角关系的转向机构，其结构简单，工作可靠，很好的满足平衡摇臂底盘车辆的转向要求。
[0005]2、技术方案:本发明是一种解决平衡摇臂式底盘车辆转向问题的转向机构，它包括转向电机1、减速装置2、旋转运动反向装置4、旋转运动同向装置13、左侧传动轴M3、右侧传动轴N12、心轴05、心轴P14、连杆AB6、连杆BG7、连杆CD8、连杆DE9、转向臂EFlO及转向节
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[0006]它们之间的位置连接关系是:所述转向电机I安装在车架上，转向电机I的输出轴通过减速装置2分别与左侧传动轴M3的一端和右侧传动轴N12的一端连接，左侧传动轴M3的另一端连接到旋转运动反向装置4的输入端;右侧传动轴NI 2的另一端连接到旋转运动同向装置13的输入端;旋转运动反向装置4的输出端通过心轴05与左侧连杆机构中的连杆AB6相连接;旋转运动同向装置13的输出端通过心轴P14与右侧连杆机构中的连杆Y B715相连接；
[0007]连杆AB6、连杆BG7、连杆CD8通过转动副连接，构成平面四连杆机构;所述的平面四连杆机构位于平衡摇臂底盘车辆的左侧车架上，连杆CD8上有三个铰链点，分别为C点、6点、D点，连杆AB6的长度与铰链点C、G的距离相等，其作用是避免转向干涉问题；
[0008]连杆⑶8、连杆DE9、转向臂EFlO构成RSSR空间连杆机构，R为转动副，S为球面副；RSSR空间连杆机构通过转向节11与转向车轮主销相连接，转向臂EFlO通过转向节11带动车轮围绕主销转动。该RSSR空间连杆机构的作用是保证转向车轮的内外轮转角关系符合阿克曼转向要求，保证转向过程有较大的传动角；
[0009]所述的转向电机I为选购件，其工作电压、转速、输出扭矩根据转向车轮的转向力矩进行选择；
[0010]所述的减速装置2可采用齿轮减速装置或者蜗轮蜗杆减速装置；
[0011]所述的旋转运动反向装置4具有多种实现形式，可采用一对槽轮通过钢丝绳反向缠绕，或者采用一对齿轮实现旋转运动的反向；
[0012]所述的旋转运动同向装置13具有多种实现形式，可采用一对槽轮通过钢丝绳同向缠绕，或者采用三个齿轮实现旋转运动的同向，也可以采用连杆机构实现旋转运动的同向；
[0013]所述的左侧传动轴M3是普通轴类零件，其直径根据计算载荷进行选择，其长度根据具体车辆的轮距进行选择；
[0014]所述的右侧传动轴N12是普通轴类零件，其直径根据计算载荷进行选择，其长度根据具体车辆的轮距进行选择；
[0015]所述的心轴05和心轴P14是普通轴类零件，其尺寸根据具体车辆进行选择；
[0016]所述的旋转运动反向装置4和所述的旋转运动同向装置13的作用是实现转向电机I向左右两侧传递大小相等、方向相反的转角。
[0017]在工作过程中，转向电机提供转向动力，经过减速装置减速后向两侧平面连杆机构传递大小相同、方向相反的运动，再经过RSSR空间连杆机构后，车辆内外转向轮的转角实现较为理想的阿克曼转角关系。
[0018]3、优点及功效:
[0019]1、布置空间小:平面连杆机构及空间连杆机构布置在轮边，能够减少转向车轮之间的底盘空间。
[0020]2、控制简单:转向机构由一个电机实现左右两侧车轮的转向，故在很大程度上减少了控制难度。
[0021]3、传动角大:使用空间连杆机构，可以保证转向过程中转向机构有较大的传动角。
[0022]4、内外车轮转角关系合理:通过左、右两侧车轮的空间连杆机构，可以更好的拟合阿克曼转角关系，实现较为理想的内外车轮转角关系。
【【附图说明】】
[0023]图1为本发明中转向机构的原理图。
[0024]图2为本发明中转向机构一种实现方式的示意图。
[0025]图3为本发明中转向机构一种实现方式的俯视图。
[0026]图4为本发明中转向机构一种实现方式的左视图。
[0027]图中符号说明如下:
[0028]1-转向电机，2-减速装置，3-左侧传动轴M，
[0029]4-旋转运动反向装置，5-心轴O，6-连杆AB，
[0030]7-连杆 BG，8-连杆 CD，9-连杆 DE，
[0031]I O-转向臂EF，11 -转向节，12_右侧传动轴N，
[0032]13-旋转运动同向装置，14-心轴P，15-连杆AY。
【【具体实施方式】】
[0033]下面结合附图1-4，对本
【发明内容】
进一步详述如下:
[0034]本发明是一种可实现内外车轮转角符合阿克曼转角关系的转向机构，它包括转向电机1、减速装置2、旋转运动反向装置4、旋转运动同向装置13、左侧传动轴M3、右侧传动轴NI 2、心轴05、心轴P14、连杆AB6、连杆BG7、连杆CD8、连杆DE9、转向臂EF1及转向节11，如图2所示。
[0035]在转向动力源与空间连杆机构之间，设计了一种平面连杆机构，铰链点A、C固定安装在车架上，随路面高低变化而围绕铰链点A旋转。当方向盘没有转动时，转向电机I没有转动，即连杆AB6没有转动时，随着车辆在高低不平路面行驶，转向轮在垂直方向产生位移，导致悬架围绕A点转动，汽车的轮距，轴距都发生相应的变化，主销与铰链点A相对位置发生变化，而其与悬架C点相对位置保持不变。利用该平面连杆机构，保证连杆CD8与连杆AB6始终保持平行，故可避免转向干涉。
[0036]当车辆转向行驶时，转向电机I通过减速装置2分别向左侧传动轴M3和右侧传动轴N12传递大小、方向均相同的运动，经过旋转运动反向装置4、旋转运动同向装置13后，分别向心轴05和心轴P14传递大小相同，方向相反的运动。连杆⑶8摆动，拉动连杆DE9运动，连杆DE9另一端通过关节球铰链拉动转向臂EFlO，通过转向节11带动车轮围绕主销转动，实现转向功能。车辆左右两侧转向车轮各安装如图2所示的RSSR空间连杆机构，左右两侧摇杆臂向相反方向转动。当两侧摇臂转动大小相同，方向相反的角度时，空间连杆机构能够实现两侧转向臂转动不同的角度。通过合理的选择各杆件的尺寸，能够实现较为理想的内外车轮转角关系曲线。
[0037]所述的转向电机I为选购件，其工作电压为24V、转速可调、输出扭矩为2N.m;
[0038]所述的减速装置2为蜗轮蜗杆减速装置，减速比为30;
[0039]所述的旋转运动反向装置4由一对槽轮和钢丝绳组成。钢丝绳反向成8字型缠绕在槽轮上，并通过螺钉与两个槽轮固定，两个槽轮的直径分别为20mm，30mm。其中，直径较小的槽轮为输入端，直径较大的槽轮为输出端，槽轮径向方向分别打一个销钉孔和沉头螺纹孔，销钉孔作用是固定槽轮和心轴，沉头螺纹孔作用是固定钢丝绳；
[0040]所述的旋转运动同向装置13由一对槽轮和钢丝绳组成。钢丝绳同向缠绕在槽轮上，并通过螺钉与两个槽轮固定，两个槽轮的直径分别为20mm，30mm。其中，直径较小的槽轮为输入端，直径较大的槽轮为输出端，槽轮径向方向分别打一个销钉孔和沉头螺纹孔，销钉孔的作用是固定槽轮和心轴，沉头螺纹孔的作用是固定钢丝绳；
[0041 ]所述的左侧传动轴M3是普通轴类零件，其直径为20mm，长度为300mm;
[0042]所述的右侧传动轴NI2是普通轴类零件，其直径为20mm，长度为220mm;
[0043]所述的心轴05和心轴P14是普通轴类零件，其直径为20mm，长度为100mm;
[0044]所述的连杆AB6、连杆BG7、连杆CD8为普通连杆，所构成的平面连杆机构位于平衡摇臂底盘车辆的左侧车架上;其中铰链点A、C固定安装在悬架上，连杆AB6长度为70mm，连杆BG7长度为300mm，连杆⑶8上有三个铰链点，分别为C点、G点、D点，其中铰链点C、G的距离为70_，铰链点C、D的距离为10mm，车辆左右两侧对称布置；
[0045]所述的连杆DE9、转向臂EFlO为普通连杆，与连杆⑶8共同构成的RSSR空间连杆机构，连杆DE9的长度为80_，转向臂EFl O的长度为95_，车辆左右两侧对称布置。
【主权项】
1.一种解决平衡摇臂式底盘车辆转向问题的转向机构，其特征在于:它包括转向电机(I)、减速装置(2)、旋转运动反向装置(4)、旋转运动同向装置(13)、左侧传动轴M( 3)、右侧传动轴N(12)、心轴0(5)、心轴P(14)、连杆AB(6)、连杆BG(7)、连杆CD(8)、连杆DE(9)、转向臂EF(1)及转向节(11); 它们之间的位置连接关系是:所述转向电机(I)安装在车架上，转向电机(I)的输出轴通过减速装置(2)分别与左侧传动轴M(3)的一端和右侧传动轴N(12)的一端连接，左侧传动轴M(3)的另一端连接到旋转运动反向装置(4)的输入端;右侧传动轴N(12)的另一端连接到旋转运动同向装置(13)的输入端;旋转运动反向装置(4)的输出端通过心轴0(5)与左侧连杆机构中的连杆AB(6)相连接;旋转运动同向装置(13)的输出端通过心轴P(14)与右侧连杆机构中的连杆Y B7(IS)相连接； 连杆AB (6)、连杆BG (7)、连杆CD (8)通过转动副连接，构成平面四连杆机构； 连杆CD (8)、连杆DE (9)、转向臂EF (10)构成RSSR空间连杆机构，R为转动副，S为球面副。2.根据权利要求1所述的一种解决平衡摇臂式底盘车辆转向问题的转向机构，其特征在于:所述的平面四连杆机构位于平衡摇臂底盘车辆的左侧车架上，连杆CD(S)上有三个铰链点，分别为C点、G点、D点，连杆AB(6)的长度与铰链点C、G的距离相等，避免转向干涉问题。3.根据权利要求1所述的一种解决平衡摇臂式底盘车辆转向问题的转向机构，其特征在于:该RSSR空间连杆机构通过转向节(I I)与转向车轮主销相连接，转向臂EF( 10)通过转向节(11)带动车轮围绕主销转动。4.根据权利要求1或3所述的一种解决平衡摇臂式底盘车辆转向问题的转向机构，其特征在于:该RSSR空间连杆机构保证转向车轮的内外轮转角关系符合阿克曼转向要求。5.根据权利要求1所述的一种解决平衡摇臂式底盘车辆转向问题的转向机构，其特征在于:所述的转向电机(I)工作电压、转速、输出扭矩根据转向车轮的转向力矩进行选择。6.根据权利要求1所述的一种解决平衡摇臂式底盘车辆转向问题的转向机构，其特征在于:所述的减速装置(2)采用齿轮减速装置或者蜗轮蜗杆减速装置。7.根据权利要求1所述的一种解决平衡摇臂式底盘车辆转向问题的转向机构，其特征在于:所述的旋转运动反向装置(4)采用一对槽轮通过钢丝绳反向缠绕，或者采用一对齿轮实现旋转运动的反向。8.根据权利要求1所述的一种解决平衡摇臂式底盘车辆转向问题的转向机构，其特征在于:所述的旋转运动同向装置(13)采用一对槽轮通过钢丝绳同向缠绕，或者采用三个齿轮实现旋转运动的同向，或者采用连杆机构实现旋转运动的同向。9.根据权利要求1所述的一种解决平衡摇臂式底盘车辆转向问题的转向机构，其特征在于:所述的旋转运动反向装置(4)和所述的旋转运动同向装置(13)实现转向电机(I)向左右两侧传递大小相等、方向相反的转角。
【文档编号】B62D5/04GK105946969SQ201610365649
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】高峰, 刘本勇, 高宏志, 张彬
【申请人】北京航空航天大学