[发明专利]可主动抬压车轮的行星探测车悬架机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种行星探测车悬架机构，尤其是可主动抬压车轮的悬架机构。

背景技术

在行星探测中，要求行星探测车的悬架机构能够适应崎岖不平的月面环境，并且具有很强的越障能力以及抗倾覆能力。另外，如果有车轮陷入砂质土壤发生打滑，如何恢复行星探测车的牵引能力，也是一个重要的问题。现有的轮式行星探测车的悬架机构，以美国的六轮摇杆悬吊式结构为主要代表，利用差动装置解决主车体的平稳性问题，同时使每个车轮都能承受载荷。但该类悬架机构存在越障过沟能力弱的缺点，并且有车轮发生打滑时，该类悬架无法将打滑车轮的载荷转移到其它车轮、从而使其它车轮能够提供更多的牵引力。

发明内容

本发明的目的是提供一种可主动抬压车轮的行星探测车悬架机构，从而提高越障能力、并且可重新分配各轮载荷从而恢复牵引能力。

为达到上述目的，本发明提出的解决方案为：一种可主动抬压车轮的行星探测车悬架机构，包括底盘和抬压机构，所述抬压机构包括电机、蜗杆、蜗轮、蜗轮轴、扭转弹簧和摇臂，摇臂的顶端通过扭转弹簧铰连于蜗轮轴，摇臂的底端铰连于车轮上，摇臂在电机驱动力矩的作用下可以绕蜗轮轴转动，从而将车轮抬起或压下，实现主动控制。所述电机的驱动力矩传递路线为：该电机的输出轴与蜗杆通过联轴器相固连，蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮通过键与蜗轮轴相固连，蜗轮轴通过扭转弹簧与摇臂的顶端相铰连，通过以上路线将电机驱动力矩传递到摇臂，使摇臂旋转，从而抬高或压低车轮。

以车体两侧各有三个车轮的六轮行星探测车为例，每个车轮都需要安装一套上述的抬压机构，即左侧需要安装三套抬压机构，右侧也需要安装三套抬压机构，共需六套抬压机构。

所述电机固定安装在底盘上，电机的输出轴通过联轴器与蜗杆固连，蜗杆由两个角接触球轴承支承，两个角接触球轴承分别安装在两个轴承座上，两个轴承座固连在底盘上，蜗杆可以在电机扭矩的作用下旋转。蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮通过键与蜗轮轴固连，蜗轮轴由两个滑动轴承支承，两个滑动轴承固连在底盘上。蜗轮轴设有轴端，蜗轮轴的轴端与摇臂的顶端铰连，蜗轮轴的轴端设有一个孔腔，孔腔内安装有扭转弹簧，扭转弹簧的首端固连在蜗轮轴上，扭转弹簧的尾端固连在摇臂盖上，摇臂盖与摇臂的顶端固连，因此当需要主动抬压车轮时，电机的扭矩通过蜗杆、蜗轮和蜗轮轴传递到扭转弹簧上，再通过扭转弹簧传递到摇臂上，使摇臂旋转，摇臂的底端与车轮铰连，摇臂旋转就可以抬起或压下车轮。

本发明中蜗轮蜗杆的作用，一方面是主动抬压车轮时能起到传动减速的作用，另一方面也利用了蜗轮蜗杆的自锁性能，即扭转弹簧上的扭矩不直接作用到电机上，起到保护电机的作用。

本发明中扭转弹簧的作用，主要是解决各车轮的承力问题，例如各车轮所处的地形发生变化或者利用抬压机构主动控制时，通过扭转弹簧的扭转变形量发生变化，使与该扭转弹簧相连的车轮承受的载荷发生变化，例如当某个扭转弹簧的扭转变形量增大时，与该扭转弹簧相连的车轮就会承受更大的载荷，而当某个扭转弹簧的扭转变形量减小时，与该扭转弹簧相连的车轮就会承受更小的载荷，从而使行星探测车在姿态保持基本稳定的情况下使各车轮都能承受一定的载荷。同时，扭转弹簧还可以起到减振的作用。

本说明书中的扭转弹簧，还可以是扭杆弹簧。如果是扭杆弹簧，则扭杆弹簧的一端与蜗轮轴固连，另一端与摇臂固连。

当有车轮遇到较高的障碍物时，利用该车轮的抬压机构将该车轮抬起，必要时让其它车轮的抬压机构也配合动作，就可以协助越障。

当行星探测车有车轮发生打滑时，可以利用本说明书的抬压机构重新分配各车轮所承受的载荷，从而恢复牵引能力，具体方法是：利用抬压机构将发生打滑的车轮向上抬起，必要时让其它车轮的抬压机构也配合动作，从而减小打滑车轮承受的载荷、增加其它车轮承受的载荷，由于每个车轮能够承受的最大驱动力与作用在该轮上的载荷成正比，因此其它车轮就可以承受更大的驱动力，从而使打滑车轮丧失的驱动力在其它车轮上恢复。

当借助于运载器运送行星探测车时，行星探测车需要收拢车轮以适应运载器的整流罩，因此需要专门的收拢车轮的机构。本说明书中的抬压机构可以充当收拢车轮的机构，即本说明书中的抬压机构和收拢车轮的机构合二为一，因此本说明书中的抬压机构并没有增加行星探测车的冗余度。

附图说明

图1A示出了基于本发明的两侧车轮对称配置的六轮行星探测车侧向视图。

图1B示出了基于图1A的六轮行星探测车抬起一个车轮后的侧向视图。

图2示出了基于本发明的行星探测车的摇臂与底盘连接处的上视图。