CN110588777A - 四轮机械 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及四轮机械，包括车架，车架包括前车架、后车架和车架主体，前车架上设置有两个前轮，后车架上设置有两个后轮，前轮和后轮均各自连接有动力装置，两个前轮差速和两个后轮差速进行转向，车架主体与前车架和后车架之间通过竖直转动副转动连接，两个竖直转动副位于前车架和后车架上正中，前车架和后车架之间连接有实现转向时前车架和后车架反向旋转的同步传动机构；本发明通过差速实现转向，不需要专门的转向动力装置，简化转向结构，前车架和后车架相互制约，避免前车架和后车架过于灵活产生随意转向，同一侧的前轮和后轮绕同一圆周轨迹行走，转向过程中只产生两条行走轨迹，大大降低轧苗率，转向半径小、稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及四轮转向技术领域，具体是四轮机械。
背景技术
农业植保机械常常需要在泥地、田埂间行走，需要较好的通行能力和转向性能。
经检索发现，公开号为CN208498592U的专利公开了一种电动驱动转向底盘，包括底盘、前车架、后车架、控制器，通过第一转向推拉杆的两端分别与左前连接座和右后连接座铰接，或者分别与右前连接座和左后连接座铰接，该底盘行走或转向时，能够保证前后两个车架前后协调，转弯灵活，转弯半径小,同时借助于转向装置的液压油缸的活塞杆的伸缩长度，实现前车架或后车架以其竖直的轴线为中心线转动的转角精确控制。但该方案存在以下不足：
首先，前车架和后车架通过斜向的推拉杆铰接，在转向时，前、后车架能进行一定程度的前后协调转动，但是前车架和后车架反向旋转的角度值并不相等，使得转向时同一侧的前后轮并不能行走在同一轨迹上；
其次，转向装置的液压油缸在转向和不转向时都需要工作，极大增加了能耗，且推动转向过程中内耗大，对车架的结构稳定性造成负面影响。
发明内容
本发明的目的在于，提供四轮机械以解决上述不足。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：四轮机械，包括车架，车架包括前车架、后车架和车架主体，前车架上设置有两个前轮，后车架上设置有两个后轮，前轮和后轮均各自连接有动力装置，两个前轮差速和两个后轮差速进行转向，车架主体与前车架和后车架之间通过竖直转动副转动连接，两个竖直转动副的转动轴线位于两个前轮和两个后轮的转动轴线的中垂面上，前车架和后车架之间连接有实现转向时前车架和后车架反向旋转相同角度值的同步传动机构。
进一步的，两个所述的竖直转动副的转动轴线分别与两个前轮和两个后轮的转动轴线的中点相交。
进一步的，所述的同步传动机构包括两个分别固定在两个竖直转动副上的第一圆柱齿轮，两个第一圆柱齿轮之间连接有斜向传动杆，传动杆两端分别靠近两个第一圆柱齿轮的一侧设置有齿条，齿条与第一圆柱齿轮啮合连接，车架主体上设置有保持传动杆沿其自身中心线移动的第一限位装置。
进一步的，所述的同步传动机构包括两个主伞齿轮，两个主伞齿轮分别固定在两个竖直转动副上，两个主伞齿轮啮合有副伞齿轮，两个副伞齿轮之间连接固定有传动轴，传动轴通过水平转动副转动固定在车架主体上。
进一步的，所述的同步传动机构包括两个第二圆柱齿轮，两个第二圆柱齿轮分别固定在两个竖直转动副上，两个第二圆柱齿轮之间啮合连接有偶数个副圆柱齿轮，第二圆柱齿轮与副圆柱齿轮的齿比为1:1，副圆柱齿轮水平转动固定在车架主体上。
进一步的，所述的同步传动机构包括两个分别固定在两个竖直转动副上的卷绕辊，两个卷绕辊之间连接有呈交叉形的钢丝绳，钢丝绳的前部正中与卷绕辊之间固定连接。
进一步的，所述的转向同步机构包括两个第一连接杆，两个第一连接杆分别与前车架和后车架固定连接或与两个竖直转动副固定连接，第一连接杆远离竖直转动副的一端设置有扇形齿轮，两个扇形齿轮啮合连接。
进一步的，所述的同步传动机构包括两个啮合连接的第三圆柱齿轮，两个第三圆柱齿轮水平转动固定在车架主体上且关于两个竖直转动副转动中心连线的中垂面前后对称，第三圆柱齿轮上固定有固定杆，固定杆铰接连接有第二连接杆，两个第二连接杆的另一端分别与前车架和后车架铰接连接。
进一步的，所述的同步传动机构包括两个分别铰接连接在前车架和后车架上的第三连接杆，两个第三连接杆之间铰接连接有菱形铰接结构，菱形铰接结构的前后两个铰接点分别与两个第三连接杆铰接连接，菱形铰接结构的一侧铰接点可横向左右移动连接在车架主体上。
进一步的，所述的竖直转动副上设置有检测竖直转动副转动角度的角度感应装置，前轮和后轮的动力装置均为电机，电机连接有电机控制器，电机控制器和角度感应装置均与主控制装置连接。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
1.本发明两个前轮和两个后轮均各自连接有动力装置，通过差速实现转向，不需要专门的转向动力装置，简化转向结构；
2.在直线行驶过程中遇到地面不平整或小的障碍物时，如前轮遇到障碍使前车架两侧产生力臂，由于前车架和后车架之间连接有同步传动机构，前车架出现转向趋势时，后车架对其进行限制，形成前车架和后车架相互制约，避免前车架和后车架过于灵活产生随意转向，直行时方向稳定，路线精确度高；
3.在转向过程中，在同步传动机构作用下，前车架和后车架的旋转方向相反，角度大小相等，同一侧的前轮和后轮绕同一圆周轨迹行走，转向过程中只产生两条行走轨迹，大大降低轧苗率，转向半径小、稳定性好。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例二的结构示意图；
图3为本发明实施例二的转向示意图；
图4为本发明实施例三的结构示意图；
图5为本发明实施例四的结构示意图；
图6为本发明实施例五的结构示意图；
图7为本发明实施例六的结构示意图；
图8为本发明实施例七的结构示意图；
图9为本发明车架的结构示意图；
图10为本发明实施例八的转向示意图；
图11为本发明实施例八的转向示意图。
图中标号为：1-前车架、2-后车架、3-车架主体、4-前轮、5-后轮、6-竖直转动副、7-水平转动副、8-第一圆柱齿轮、9-传动杆、10-齿条、11-主伞齿轮、12-副伞齿轮、13-传动轴、14-第二圆柱齿轮、15-副圆柱齿轮、16-第一连接杆、17-扇形齿轮、18-第二限位装置、19-第三圆柱齿轮、20-固定杆、21-第二连接杆、22-第三连接杆、23-菱形铰接结构、24-卷绕辊、25-钢丝绳、26-连杆、27-中连杆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“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发明，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。
实施例一
参照附图1和9，四轮机械，包括车架，车架包括前车架1、后车架2和车架主体3，前车架1上设置有两个前轮4，后车架2上设置有两个后轮5，前轮4和前车架1之间、后轮5与后车架2之间均不能发生水平的相对转动，即前轮4和前车架1同时转动，后轮5和后车架2同时转动，前轮4和后轮5均各自连接有驱动车轮行走的动力装置，构成四轮驱动，动力装置为电机，优选为轮毂电机，通过两个前轮4差速和后轮5差速进行转向，车架主体3与前车架1和后车架2之间通过竖直转动副6连接，两个竖直转动副6的转动轴线位于两个前轮4和两个后轮5的转动轴线的中垂面上，优选的，两个竖直转动副6的转动轴线分别与两个前轮4和两个后轮5的转动轴线的中点相交，竖直转动副6连接有角度感应装置（未示出），通过角度感应装置实时检测转向角度，便于实现转向时对角度精确控制，角度感应装置与主控制装置连接，主控制装置还与前、后轮4、5的动力装置的电机控制器连接，主控制装置还连接无线控制模块或自主导航模块，便于实现遥控和无人驾驶，竖直转动副6为转轴或转盘，竖直转动副6为转轴时，转轴一端与前车架1和后车架2连接，转轴另一端与车架主体3水平转动连接，竖直转动副6为转盘（未示出）时，转盘水平转动安放，位于车架主体3转盘上下端面分别与车架主体3和前车架或后车架连接，前车架1和后车架2之间连接有实现转向时前车架1和后车架2反向旋转相同角度值的同步传动机构，同步传动机构包括两个第一圆柱齿轮8，两个第一圆柱齿轮8分别固定在两个竖直转动副6上，两个第一圆柱齿轮8之间连接有斜向传动杆9，传动杆9两端分别靠近两个第一圆柱齿轮8的一侧设置有齿条10，齿条10与第一圆柱齿轮8啮合连接，车架主体3上设置有保持传动杆9沿其自身中心线移动的第一限位装置（未示出），第一限位装置包括设置于车架主体3上的滑轨，滑轨中心线与传动杆9中心线平行，传动杆9通过滑块滑动设置于滑轨上，传动杆9沿滑轨移动，使得传动杆9两端的齿条10与两个第一圆柱齿轮8保持啮合，两个第一圆柱齿轮8转动始终方向相反角度大小相同，从而来实现前车架1和后车架2转动方向相反角度大小相同，滑轨的长度与齿条10的长度相等，避免传动杆9移动距离过多导致齿条10与第一圆柱齿轮8脱离啮合。
实施例二
参照附图2和3，本实施例与上述实施例一基本结构原理相同，不同之处在于，所述的同步传动机构包括两个主伞齿轮11，两个主伞齿轮11分别与两个竖直转动副6固定连接，两个主伞齿轮11啮合有副伞齿轮12，两个副伞齿轮12之间连接固定有传动轴13，传动轴13通过水平转动副转动固定在车架主体3上，通过传动轴13和两个副伞齿轮12对两个主伞齿轮11之间进行传动，两个主伞齿轮11转动始终方向相反角度大小相同。
实施例三
参照附图4，本实施例与上述实施例一基本结构原理相同，不同之处在于，所述的同步传动机构包括两个第二圆柱齿轮14，两个第二圆柱齿轮14分别与两个竖直转动副6固定连接，两个第二圆柱齿轮14之间啮合连接有偶数个副圆柱齿轮15，第二圆柱齿轮14与副圆柱齿轮15的齿比为1:1，副圆柱齿轮15水平转动固定在车架主体3上，经过偶数个副圆柱齿轮15的传动，两个第二圆柱齿轮14转动始终方向相反角度大小相同。
实施例四
参照附图5，本实施例与上述实施例一基本结构原理相同，不同之处在于，所述的同步传动机构包括两个第一连接杆16，两个第一连接杆16一端分别固定在两个竖直转动副6上，第一连接杆16另一端设置有扇形齿轮17，两个扇形齿轮17啮合连接，至少一个扇形齿轮17两侧设置有固定在车架主体3上的对扇形齿轮17旋转角度进行限位的第二限位装置18，避免两个扇形齿轮17啮合脱离，第二限位装置18为限位块或限位杆，当然，也可以通过主控制装置对扇形齿轮17的旋转角度进行限定，角度感应装置检测到扇形齿轮17的旋转角度达到设定值时，主控制装置控制车架不再进一步增大转向角度。
实施例五
参照附图6，本实施例与上述实施例一基本结构原理相同，不同之处在于，所述的同步传动机构包括两个啮合连接的第三圆柱齿轮19，两个第三圆柱齿轮19水平转动固定在车架主体3上且关于两个竖直转动副6转动中心连线的中垂面前后对称，第三圆柱齿轮19上固定有固定杆20，固定杆20铰接连接有第二连接杆21，两个第二连接杆21的另一端分别与前车架1和后车架2铰接连接。
实施例六
参照附图7，本实施例与上述实施例一基本结构原理相同，不同之处在于，所述的同步传动机构包括两个分别铰接连接在前车架1和后车架2上的第三连接杆22，两个第三连接杆22之间铰接连接有菱形铰接结构23，菱形铰接结构23的前后两个铰接点分别与两个第三连接杆22铰接连接，菱形铰接结构23的一侧铰接点可横向左右移动连接在车架主体3上，菱形铰接结构23的侧面铰接点左右移动，前后两个铰接点前后移动且始终移动的距离相等，带动前车架1和后车架2绕竖直转动副6转动的方向相反且角度大小相等。
实施例七
图8所示，本实施例与上述实施例一基本结构原理相同，不同之处在于，所述的同步传动机构包括分别固定在前车架1和后车架2上或分别固定在两个竖直转动副6上的两个卷绕辊24，两个卷绕辊24之间连接有呈交叉形的钢丝绳25，钢丝绳25的前部正中与卷绕辊24之间固定连接。
实施例八
图10和11所示，本实施例与上述实施例一基本结构原理相同，不同之处在于，所述的同步传动机构包括分别固定在两个竖直转动副6上的链轮，两个链轮之间连接有呈交叉形的链条。
综上所述，本发明两个前轮4和两个后轮5均各自连接有动力装置，通过差速实现转向，不需要专门的转向动力装置，简化转向结构，前车架1和后车架2之间连接同步传动机构，在直线行驶时，控制两个前轮4和两个后轮5的旋转速度相同，在直线行驶过程中遇到地面不平整或小的障碍物时，如前轮4遇到障碍使前车架1两侧产生力臂，由于前车架1和后车架2之间通过竖直转动副6连接有同步传动机构，前车架1出现转向趋势时，后车架2对其进行限制，形成前车架1和后车架2相互制约，避免前车架1和后车架2过于灵活产生随意转向，直行时方向稳定，路线精确度高；在转向时，通过控制两个前轮4和两个后轮5同时差速，向右转向时，控制左侧前轮4速度大于右侧前轮4速度，左侧后轮5速度小于右侧后轮5速度；向左转向时，控制左侧前轮4速度小于右侧前轮4速度，同时左侧后轮5速度大于右侧后轮5速度；向左转向时，控制左侧前轮4速度小于右侧前轮4速度，同时左侧后轮5速度大于右侧后轮5速度；在转向过程中，在同步传动机构作用下，前车架1和后车架2的旋转方向相反，角度大小相等，同一侧的前轮4和后轮5绕同一圆周轨迹行走，转向过程中只产生两条行走轨迹，大大降低轧苗率，转向半径小、稳定性好，当然，为了避免在地面不平整时出现车轮悬空，提高车架稳定性，车架主体3一端与前车架1或后车架2之间通过竖直转动副6和水平转动副7连接，车架主体3另一端与后车架2或前车架1之间通过竖直转动副6连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.四轮机械，包括车架，车架包括前车架、后车架和车架主体，前车架上设置有两个前轮，后车架上设置有两个后轮，前轮和后轮均各自连接有动力装置，两个前轮差速和两个后轮差速进行转向，其特征在于：车架主体分别与前车架和后车架之间通过竖直转动副转动连接，两个竖直转动副的转动轴线位于两个前轮和两个后轮的转动轴线的中垂面上，前车架和后车架之间连接有实现转向时前车架和后车架反向旋转相同角度值的同步传动机构。
2.根据权利要求1所述的四轮机械，其特征在于：两个所述的竖直转动副的转动轴线分别与两个前轮和两个后轮的转动轴线的中点相交。
3.根据权利要求1或2所述的四轮机械，其特征在于：所述的同步传动机构包括两个分别固定在两个竖直转动副上的第一圆柱齿轮，两个第一圆柱齿轮之间连接有斜向传动杆，传动杆两端分别靠近两个第一圆柱齿轮的一侧设置有齿条，齿条与第一圆柱齿轮啮合连接，车架主体上设置有保持传动杆沿其自身中心线移动的第一限位装置。
4.根据权利要求1或2所述的四轮机械，其特征在于：所述的同步传动机构包括两个主伞齿轮，两个主伞齿轮分别固定在两个竖直转动副上，两个主伞齿轮啮合有副伞齿轮，两个副伞齿轮之间连接固定有传动轴，传动轴通过水平转动副转动固定在车架主体上。
5.根据权利要求1或2所述的四轮机械，其特征在于：所述的同步传动机构包括两个第二圆柱齿轮，两个第二圆柱齿轮分别固定在两个竖直转动副上，两个第二圆柱齿轮之间啮合连接有偶数个副圆柱齿轮，第二圆柱齿轮与副圆柱齿轮的齿比为1:1，副圆柱齿轮水平转动固定在车架主体上。
6.根据权利要求1或2所述的四轮机械，其特征在于：所述的同步传动机构包括两个分别固定在两个竖直转动副上的卷绕辊，两个卷绕辊之间连接有呈交叉形的钢丝绳，钢丝绳的前部正中与卷绕辊之间固定连接。
7.根据权利要求1或2所述的四轮机械，其特征在于：所述的转向同步机构包括两个第一连接杆，两个第一连接杆分别与前车架和后车架固定连接或与两个竖直转动副固定连接，第一连接杆远离竖直转动副的一端设置有扇形齿轮，两个扇形齿轮啮合连接。
8.根据权利要求1或2所述的四轮机械，其特征在于：所述的同步传动机构包括两个啮合连接的第三圆柱齿轮，两个第三圆柱齿轮水平转动固定在车架主体上且关于两个竖直转动副转动中心连线的中垂面前后对称，第三圆柱齿轮上固定有固定杆，固定杆铰接连接有第二连接杆，两个第二连接杆的另一端分别与前车架和后车架铰接连接。
9.根据权利要求1或2所述的四轮机械，其特征在于：所述的同步传动机构包括两个分别铰接连接在前车架和后车架上的第三连接杆，两个第三连接杆之间铰接连接有菱形铰接结构，菱形铰接结构的前后两个铰接点分别与两个第三连接杆铰接连接，菱形铰接结构的一侧铰接点可横向左右移动连接在车架主体上。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的四轮机械，其特征在于：所述的竖直转动副上设置有检测竖直转动副转动角度的角度感应装置，前轮和后轮的动力装置均为电机，电机连接有电机控制器，电机控制器和角度感应装置均与主控制装置连接。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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