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半径杆连体梯形摆臂恒等转向操控机构、方法及多轮车
| 专利名称： | 半径杆连体梯形摆臂恒等转向操控机构、方法及多轮车 |
| 摘要： | 本发明涉及半径杆连体梯形摆臂恒等转向操控机构、方法及多轮车，半径杆连体梯形摆臂呈直角三角形，其与由横槽、竖槽所呈十字形滑槽的二维合成操控传动臂组成椭圆规；梯形摆臂的长度为R*M/H；随方向盘转角α，半径杆连体梯形摆臂端头轴承产生恒等的余弦补偿效果，R*cosβi＝R*cosα±R*M/H*sinα，由在横槽中滑动的滑块控制纵向余弦位移；直角端轴承铰接连杆后再连接竖槽中滑动的滑块控制横向正弦位移，二维合成操控传动臂上的端轴承即关键操控点轴承划出偏转椭圆轨迹，其铰接滑块连接矢量操控摆臂滑槽，产生转向角βi；由适当位置所安装的滑动电阻或霍尔感应无刷电位器，取得各车轮驱动半轴的电子调控差速标的电位。 |
| 专利类型： | 发明专利 |
| 国家地区组织代码： | 河北;13 |
| 申请人： | 刘海鹏 |
| 发明人： | 刘海鹏 |
| 专利状态： | 有效 |
| 申请日期： | 2019-07-12T00:00:00+0800 |
| 发布日期： | 2019-09-27T00:00:00+0800 |
| 申请号： | CN201910627160.1 |
| 公开号： | CN110282011A |
| 代理机构： | 北京慕达星云知识产权代理事务所(特殊普通合伙) |
| 代理人： | 曹鹏飞 |
| 分类号： | B62D7/00(2006.01);B;B62;B62D;B62D7 |
| 申请人地址： | 071051 河北省保定市竞秀区朝阳南大街德惠路445号院3号楼3-501 |
| 主权项： | 1.半径杆连体梯形摆臂恒等转向操控机构，其搭载于车辆车身前端的中部，且车辆后轮无转向功能，其特征在于，包括： 半径杆(1)，所述半径杆(1)一端与方向盘转向柱底部固定，方向盘转角为α，所述半径杆(1)长度为R；方向盘转动带动所述半径杆(1)产生正弦sinα和余弦cosα，并保持正弦sinα和余弦cosα跟随方向盘转动随动； 梯形摆臂(2)，所述梯形摆臂(2)一端与所述半径杆(1)另一端垂直固定布置，且该固定点处形成固定摆轴；所述梯形摆臂(2)长度为R*M/Hi；其随方向盘转角α偏转，同时产生纵向余弦补偿效果(R*M/Hi)*sinα，纵向位移为R*cosα±(R*M/Hi)*sinα； 正弦连杆(3)，所述正弦连杆(3)为沿水平方向设置的水平杆，其上具有两处轴套，所述固定摆轴插入第一轴套内，且使所述正弦连杆(3)从竖直方向上位于所述半径杆(1)和所述梯形摆臂(2)之间，使其与所述固定摆轴随动； 从动半径杆(1’)，所述从动半径杆(1’)一端铰接于第二轴套内，另一端与车架铰接，与所述半径杆(1)平行且长度相同，共同与所述正弦连杆(3)组成平行四连杆机构； 二维合成操控传动臂(4)，所述二维合成操控传动臂(4)上具有十字型槽，横槽(41)与两侧半轴平行，竖槽(42)与车身长度方向平行布置；所述横槽(41)一侧延伸设置有连接臂(43)； 矢量操控摆臂(5)，所述矢量操控摆臂(5)上设置有滑槽(51)，所述滑槽(51)的设置方向初始位置与所述半径杆(1)布置方向平行； 及多个滑块，第一滑块(61)固定于所述正弦连杆(3)一端上，且可滑动于所述竖槽(42)中，形成二维合成操控传动臂(4)的横向正弦位移R*sinα；第二滑块(62)与所述梯形摆臂(2)另一端铰接，其可滑动于所述横槽(41)中，使二维合成操控传动臂(4)的纵向位移恒等于R*cosα±(R*M/Hi)*sinα，由此控制二维合成操控传动臂(4)呈横平纵直状上下、左右运动；第三滑块(63)与所述连接臂(43)一端铰接形成关键控制点(Gi)，且其可滑动于所述滑槽(51)内； 其中，所述滑槽(51)上连接有副转向轴(52’)或实体转向轴(52)，所述第三滑块(63)驱动所述滑槽(51)绕所述副转向轴(52’)旋转，使副转向轴(52’)产生转向角βi，再通过同步齿轮轴、平行连杆(108)或曲轴双连杆连接实体转向轴(52)；或者是由所述矢量操控摆臂(5)直接连接操控实体转向轴(52)，所述第三滑块(63)驱动所述滑槽(51)绕所述实体转向轴(52)旋转，产生转向角βi，再通过所述实体转向轴为轴心垂直连接轮毂半轴，最终获得R*cosβi＝R*cosα±R*M/H*sinα。 2.根据权利要求1所述的半径杆连体梯形摆臂恒等转向操控机构，其特征在于，所述半径杆(1)长度R由车身上安装空间决定。 3.根据权利要求1所述的半径杆连体梯形摆臂恒等转向操控机构，其特征在于，所述第一滑块(61)和所述第二滑块(62)长度均大于所述十字型槽交叉槽口宽度的两倍。 4.根据权利要求1所述的半径杆连体梯形摆臂恒等转向操控机构，其特征在于，还包括壳体，所述半径杆(1)、所述从动半径杆(1’)、所述梯形摆臂(2)、所述正弦连杆(3)、所述二维合成操控传动臂(4)、所述矢量操控摆臂(5)及滑块均固定于所述壳体内，方向盘转向柱的底部插入所述壳体顶部与所述半径杆(1)固定，所述副转向轴(52’)伸出所述壳体外与同步齿轮轴或平行连杆(108)或曲轴双连杆连接实体转向轴(52)。 5.根据权利要求1-4任一项所述的半径杆连体梯形摆臂恒等转向操控机构，其特征在于，所述梯形摆臂(2)、二维合成操控传动臂(4)、矢量操控摆臂(5)及滑块均为两组；第一组为主动，第二组为从动，第一组的梯形摆臂(2)固定于第一轴套处，且与所述半径杆(1)垂直；第二组的梯形摆臂(2)固定于第二轴套处，且与第一组所述梯形摆臂(2)平行；第二组的二维合成操控传动臂(4)的横槽(41)另一侧设置有连接臂(43)，第二组的连接臂(43)通过第二组的第三滑块(63)驱动第二组的矢量操控摆臂(5)，第二组的第一滑块(61)、第二滑块(62)的安装位置与第一组对应的滑块安装位置及连接关系相同。 6.根据权利要求5所述的半径杆连体梯形摆臂恒等转向操控机构，其特征在于，在主动的半径杆(1)和从动的半径杆(1’)的铰接轴位置连接有曲轴双连杆机构(8)，所述曲轴双连杆机构(8)为在所述主动半径杆(1)和所述从动半径杆(1’)相同的垂直相位各增加一个定长曲柄(81)，并通过曲柄连杆(82)连接，所述定长曲柄(81)的半径为R/2至4R/5的定值。 7.根据权利要求1-4任一项所述的半径杆连体梯形摆臂恒等转向操控机构，其特征在于，所述梯形摆臂(2)、二维合成操控传动臂(4)、矢量操控摆臂(5)及滑块均为两组；第一组的二维合成操控传动臂(4)布置于上层靠近车架位置，第二组所述二维合成操控传动臂(4)布置于第一组二维合成操控传动臂(4)下层，保证初始位置α＝β＝0；第一组的梯形摆臂(2)端头曲柄轴承穿过第二滑块(62)底部，连接第二组梯形摆臂(2)，再连接带动第二组的第二滑块(62)随动；第二组的第一滑块(61)固定于所述正弦连杆(3)另一端上，通过所述正弦连杆(3)与所述半径杆(1)随动；所述第二组的梯形摆臂(2)的长度为第一组梯形摆臂(2)长度的两倍，且对应连接两组对应的第二滑块(62)；其中，所述从动半径杆(1’)可替换为在车架上设置的浮动垂直滑槽(9)，所述浮动垂直滑槽(9)连接控制正弦连杆(3)保持与车轴平行，所述浮动垂直滑槽(9)包括与车架固定连接平行于车轴的横向浮动滑槽(91)和与其垂直布置的纵向浮动滑槽(92)，所述横向浮动滑槽(91)中设置横向第四滑块(64)，且通过所述横向第四滑块(64)与所述纵向浮动滑槽(92)固定，所述纵向浮动滑槽(92)中滑动有纵向第五滑块(65)，所述第五滑块(65)与所述第一滑块(61)固定；或所述横向第四滑块(64)垂直固定连接所述纵向第五滑块(65)，所述纵向第五滑块(65)滑动连接所述纵向浮动滑槽(92)，所述横向第四滑块(64)与所述横向浮动滑槽(91)滑动连接，纵向浮动滑槽(92)与正弦连杆(3)固定连接；所述横向第四滑块(64)向两侧分别延伸，横向第四滑块(64)上端延伸到第一组二维合成操控传动臂(4)竖槽(42)下方，横向第四滑块(64)下端延伸到第二组维合成操控臂(4)的竖槽(42)上方，与连杆3组成方形框对边平行同步随动；浮动垂直滑槽(9)控制所述正弦连杆(3)沿浮动垂直滑槽(9)横平竖直运动。 8.根据权利要求7所述的半径杆连体梯形摆臂恒等转向操控机构，其特征在于，转向操控机构操控的效果是给出控制左前、左后、右前、右后四个车轮矢量方向和矢量操控臂调控长度的滑槽，所述矢量操控臂调控长度的滑槽是指矢量操控臂滑槽(51)、竖槽(42)及纵向浮动滑槽(92)，在所述矢量操控臂调控长度的滑槽一侧固定安装有电位器，所述电位器为直流的滑动电阻电位器或交流的霍尔感应无刷电位器，所述滑动电阻电位器的导轨控制端子或霍尔感应电位器的活动线圈拉绳端头连接于沿滑槽发生相对位移的滑块上，各电位器初始零位置所对应驱动标的电位都为标准半径R；每一个实施矢量联动电子调控差速的驱动半轴，需要在各自适当的位置安装一个电位器，对应地取得转向操控机构矢量联动电子调控差速所需要的标的电位。 9.一种多轮车，其特征在于，包括：车辆本体，如权利要求1-8任一项所述的半径杆连体梯形摆臂恒等转向操控机构及安全限制器(10)； 所述安全限制器(10)包括由方向盘自上至下依次固定于方向盘转向柱上的弹簧压力归正凸轮机构(101)和高速安全转角限位机构(102)；方向盘转向柱的轴芯断开部位，径向杆与环盘槽口两侧间隙插入压力敏感电阻应变片(103)，通过导线分别连接车辆转向机的顺时针和逆时针助力控制电路，环盘槽口下端对应的方向盘转向柱通过万向节旋转轴传动连接所述半径杆(1)的旋转轴芯；受所述压力敏感电阻应变片(103)控制的车辆转向机通过涡杆齿条传动转向助力，或涡杆啮合齿轮直接连接所述半径杆(1)上设置的旋转轴齿轮以传动转向助力； 上述中，实体转向轴(52)的轴心垂直连接车辆轮毂半轴，所述安全限制器(10)用于车辆车速大于80km/h状态下，限制方向盘转向角α小于3°。 10.一种用于半径杆连体梯形摆臂恒等转向操控机构的方法，其特征在于，半径杆与梯形摆臂垂直布置构成直角三角形，所述半径杆为直角三角形的股边，所述梯形摆臂为勾边，弦边的延长线指向车架转向中心，其中车架转向中心为不参与转向的固定轴上一点；当方向盘转角α＝90°时，行进转向中心与所述车架转向中心点重合；勾边随股边偏转，勾边的顶点纵向位移恒等为R*cosβ＝R*cosα+(R*M/H)*sinα，此即为阿克曼转向公式演化而来的万能转向公式；勾边顶点即梯形摆臂端头铰接第二滑块连接二维合成操控传动臂的横槽，控制纵向余弦位移；股边直角交叉点即半径杆端头轴承铰接正弦连杆控制正弦位移，正弦连杆上固定第一滑块，再连接竖槽把正弦位移传递给竖槽，同时控制二维合成操控传动臂整体横平竖直；由二维合成操控传动臂经连接臂把二维合成关键控制点Gi与所述第三滑块铰接，传动控制滑槽产生转角βi；由此半径杆连体直角三角形与二维合成操控传动臂的十字型槽组合形成偏转椭圆圆规。 |
| 所属类别： | 发明专利 |
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