[发明专利]油气弹簧、车轮的转向机构、车轮及车辆

说明书

技术领域

本发明属于汽车技术领域，更具体地说，是涉及一种油气弹簧、配置有该油气弹簧的车轮转向机构、配置有该油气弹簧的车轮及采用该车轮的车辆。

背景技术

在现有高通过性无人驾驶车辆的底盘设计中，一般分履带式和轮式两大类。

前者履带式车辆越野性能好，能过较宽壕沟，能爬一定台阶，但在公路上车速不高；转向靠左右履带速度差来实现，行驶中对路面破坏较大；不能侧向、斜向平移，限制了机动性。

后者轮式车辆在公路上行驶车速高，行驶中对路面没破坏。但现有轮式车辆受悬架系统和转向系统设计方案的影响而越野性能较差，由于现有的轮式车辆的车轮不能自行提起离开地面，也不能自行往下伸去接触下面的地面，故它能爬上的台阶高度一般不超过车轮的半径。对于深度超过车轮半径的壕沟的跨越宽度也就受到一定的限制。同时由于现有的轮式车辆的左右转向轮之间均采用转向横拉杆机械连接以便形成所谓“转向梯形”，再加上现有的轮式车辆的悬架系统的导向机构的制约，从而也就不能实现各轮绕车辆中心纯滚动的原地转向，也不能实现侧向平移和斜向平移，限制了机动性。另外，现有的轮式车辆都将转向主销设计成有一定内倾和后倾并有一定的转向偏置距，目的是为了获得低速及高速的自动回正能力，但同时也就带来转向阻力增加、轮胎磨损增大、转向轮占用空间增大等弊端。

车辆在良好公路上行驶时为获得良好的平顺性和操稳性，希望车辆离地间隙小一些，重心低一些，悬架系统刚度小一些、阻尼小一些，这时悬架系统的动行程也可小一些。而在越野行驶时则希望车辆离地间隙大一些，悬架系统刚度大一些、阻尼也大一些，这时悬架系统的动行程也要大一些才能在越野行驶时提高平均车速。这些要求在现有无人驾驶车辆中都较难实现。

发明内容

本发明提供一种油气弹簧、配置有该油气弹簧的车轮转向机构、配置有该油气弹簧的车轮及采用该车轮的车辆，至少可解决现有技术的部分缺陷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种油气弹簧，包括油缸、弹性阻尼单元和油路单元，所述油缸包括活塞杆和自外而内逐级嵌套的多级缸筒；每相邻两级缸筒中，内层缸筒外壁呈上宽下窄的阶梯轴结构，该内层缸筒的大直径段嵌装滑设于外层缸筒内且顶端开设有与该外层缸筒内腔导通的通油孔，该内层缸筒的小直径段穿设于外层缸筒的底端且与该外层缸筒内壁围设形成一环形油室；所述活塞杆包括活塞部和连接于所述活塞部底端的杆部，所述活塞部嵌装滑设于最内层缸筒中，所述杆部穿设于该最内层缸筒的底端且与该最内层缸筒内壁围设形成一环形油室；最外层缸筒的上部开设有弹性阻尼接口且与所述弹性阻尼单元连接，最外层缸筒的上部以及各所述环形油室均开设有油路接口，各所述油路接口均与所述油路单元连接。

作为实施例之一，所述弹性阻尼单元包括高阻尼管路、低阻尼管路及弹性气囊结构，所述高阻尼管路与所述低阻尼管路并联且均与所述弹性阻尼接口及所述弹性气囊结构连接，所述高阻尼管路与所述低阻尼管路上均设有阻尼器和第一控制阀，且所述高阻尼管路上的阻尼器的阻尼值高于所述低阻尼管路上的阻尼器的阻尼值。

作为实施例之一，所述弹性气囊结构包括并联设置的大气囊室和小气囊室，且两个气囊室所在支路上均设有第二控制阀。

作为实施例之一，所述杆部为中空结构；所述油气弹簧还包括花键轴，所述花键轴与各所述缸筒同轴设置，所述花键轴的顶端位于最外层缸筒上方且底端伸至所述杆部的内腔中，所述活塞部与所述花键轴花键连接。

作为实施例之一，所述花键轴上自内而外依次套设有至少一个花键套，各所述花键套的顶部和底部均设有限位件，所述活塞部与最外层的所述花键套花键连接。

另外提供一种车轮的转向结构，包括如上所述的油气弹簧，所述花键轴的顶端连接有驱动其绕自身轴线旋转的驱动单元。

作为实施例之一，所述驱动单元包括驱动电机、转向蜗轮和转向蜗杆，所述转向蜗轮与所述花键轴同轴套接，所述转向蜗杆与所述转向蜗轮啮合且与所述驱动电机连接。

作为实施例之一，所述花键轴还连接有转向角传感器。

本发明还提供一种车轮，包括车轮体、车轮轴和轮轴座，所述车轮轴安装于所述轮轴座上且与所述车轮体连接，还包括如上所述的油气弹簧；所述轮轴座呈L形，包括用于与所述车轮轴连接的竖直段以及连接于所述竖直段顶端且朝车体外方向延伸的水平段，所述杆部的底端与所述水平段的顶端固连。

作为实施例之一，该车轮还包括轮毂电机，所述轮毂电机的转子套装于所述车轮轴上且与所述车轮体连接，定子外壳与所述竖直段抵接。