技术领域
[0001] 本实用新型属于车辆技术领域，尤其涉及一种单输入双作用摇臂悬架以及轮腿式机动平台。
背景技术
[0002] 无人车辆技术处于高速发展中，其中一个重要方向是小型化，具体要求是在不降低主要功能的前提下，整车
质量降低、尺寸减小并且负载能
力有一定的提升。这对无人机动平台的设计提出了很大挑战，其中一个应对策略是设计单位体积功率
密度高的小型化功能部件，而在当前快速发展的过渡时期，可靠性比较高的小型化功能部件市场还不成熟，还达不到应用装备的要求，所以一个可行的应对策略是将主要的功能单元集成化设计，减少冗余部件，达到整车设计小型化的目标。
[0003] 轮腿式机动平台综合了自然界
生物腿式运动对障碍的高通过性和轮式运动的高机动性，其特征是通过多组轮腿式机构，根据障碍类型按照一定的动作序列组合腿式运动和轮式运动来达到翻越障碍的目的。实用新型内容
[0004] 本实用新型的首要目的在于提供一种单输入双作用摇臂悬架，该悬架将摇臂驱动和
车轮驱动耦合在一起，旨在解决轮腿式机动平台小型化的问题。
[0005] 本实用新型的另一目的在于提供一种轮腿式机动平台，该平台包括多个并联设置的上述单输入双作用摇臂悬架和车轮，通过控制多组摇臂悬架的腿式运动和轮式运动形成的动作序列，可以实现轮腿式机动平台翻越各种障碍。
[0006] 本实用新型是这样实现的，一种摇臂悬架，该悬架包括动力单元、传动箱、双作用行星排以及摇臂；所述传动箱内设有第一减速行星排、车轮驱动
离合器、摇臂驱动离合器、
太阳轮控制离合器以及齿圈控制离合器；其中，
[0007] 所述第一减速行星排的齿圈固定在传动箱内侧，第一减速行星排的齿圈、太阳轮均与其
行星架啮合，该太阳轮轴心通过第一连接轴与动力单元动力输出端连接，且该行星架轴心与第二连接轴一端连接；在远离动力单元方向上，所述第二连接轴另一端依次与车轮驱动离合器的主动片、摇臂驱动离合器的主动片固定连接，车轮驱动离合器的从动片连接在第三连接轴一端，摇臂驱动离合器的从动片连接在第四连接轴一端；所述第四连接轴外侧轴壁上连接有太阳轮控制离合器的动片，且所述传动箱内侧相应
位置处设有与太阳轮控制离合器的动片相适配的定片；
[0008] 所述传动箱内侧设有齿圈控制离合器的定片，所述齿圈控制离合器的动片与双作用行星排的齿圈连接，所述双作用行星排的太阳轮与第四连接轴另一端连接，所述双作用行星排的太阳轮
外齿、齿圈内齿与其行星架组装啮合，所述双作用行星排的行星架与第五连接轴一端连接，所述第五连接轴另一端与所述摇臂连接；
[0009] 所述第三连接轴另一端依次穿过第四连接轴、第五连接轴中空轴心后安装在摇臂上，且所述第三连接轴位于摇臂内的轴体上设有第一带轮。
[0010] 优选地，所述摇臂悬架还包括减振单元，所述减振单元包括
扭杆弹簧、
叶片减振器以及减振
齿轮；其中，
[0011] 所述
扭杆弹簧的杆体上设有减振齿轮，且扭杆弹簧一端设有叶片减振器，扭杆弹簧的另一端固定；所述减振齿轮与双作用行星排的齿圈外齿啮合。
[0012] 优选地，所述摇臂还包括第二带轮以及第六连接轴；所述第六连接轴安装在摇臂内，且第六连接轴一端做为动力输出端伸出摇臂外，所述第六连接轴位于摇臂内的轴体上设有第二带轮；所述第一带轮与第二带轮通过传动带或传动链条连接。
[0013] 优选地，所述摇臂内还设有
制动器；所述制动器的定片固定在摇臂壳体内侧，且所述制动器的动片固定在第三连接轴。
[0014] 优选地，所述车轮驱动离合器、摇臂驱动离合器、太阳轮控制离合器、齿圈控制离合器类型包括但不限于
湿式离合器、
干式离合器、电磁离合器、
磁粉离合器、齿套、同步器。
[0015] 本实用新型进一步公开了一种轮腿式机动平台，该平台包括车架以及对称安装在车架两相对侧的若干摇臂悬架和车轮；
[0016] 该悬架包括动力单元、传动箱、双作用行星排以及摇臂；所述传动箱内设有第一减速行星排、车轮驱动离合器、摇臂驱动离合器、太阳轮控制离合器以及齿圈控制离合器；其中，
[0017] 所述第一减速行星排的齿圈固定在传动箱内侧，第一减速行星排的齿圈、太阳轮均与其行星架啮合，该太阳轮轴心通过第一连接轴与动力单元动力输出端连接，且该行星架轴心与第二连接轴一端连接；在远离动力单元方向上，所述第二连接轴另一端依次与车轮驱动离合器的主动片、摇臂驱动离合器的主动片固定连接，车轮驱动离合器的从动片连接在第三连接轴一端，摇臂驱动离合器的从动片连接在第四连接轴一端；所述第四连接轴外侧轴壁上连接有太阳轮控制离合器的动片，且所述传动箱内侧相应位置处设有与太阳轮控制离合器的动片相适配的定片；
[0018] 所述传动箱内侧设有齿圈控制离合器的定片，所述齿圈控制离合器的动片与双作用行星排的齿圈连接，所述双作用行星排的太阳轮与第四连接轴另一端连接，所述双作用行星排的太阳轮外齿、齿圈内齿与其行星架组装啮合，所述双作用行星排的行星架与第五连接轴一端连接，所述第五连接轴另一端与所述摇臂连接；
[0019] 所述第三连接轴另一端依次穿过第四连接轴、第五连接轴中空轴心后安装在摇臂上，且所述第三连接轴位于摇臂内的轴体上设有第一带轮；
[0020] 所述动力单元、传动箱、双作用行星排均位于车架内，所述摇臂和车轮位于车架外侧，所述第五连接轴的轴体上通过
轴承固定在车架上。
[0021] 优选地，所述摇臂悬架还包括减振单元，所述减振单元包括扭杆弹簧、叶片减振器以及减振齿轮；其中，
[0022] 所述扭杆弹簧的杆体上设有减振齿轮，所述减振齿轮与双作用行星排的齿圈外齿啮合；
[0023] 所述叶片减振器的定片固定在车架上，且所述叶片减振器的动片与扭杆弹簧一端连接，所述扭杆弹簧另一端固定在车架内。
[0024] 优选地，所述机动平台还包括车轮；
[0025] 所述车轮还包括第二带轮以及第六连接轴；所述第六连接轴安装在摇臂内，且第六连接轴一端做为动力输出端伸出摇臂外并与车轮连接，所述第六连接轴位于摇臂内的轴体上设有第二带轮；所述第一带轮与第二带轮通过传动带或传动链条连接。
[0026] 优选地，所述摇臂内还设有制动器；所述制动器的定片固定在摇臂壳体内侧，且所述制动器的动片固定在第三连接轴。
[0027] 优选地，所述车轮内置第二减速行星排，所述第二减速行星排的
行星轮与其太阳轮、齿圈啮合，第二减速行星排的齿圈固定在摇臂壳体内侧，第二减速行星排的太阳轮与第六连接轴连接，第二减速行星排的行星架与车轮连接。
[0028] 相比于
现有技术的缺点和不足，本实用新型具有以下有益效果：
[0029] (1)在本实用新型摇臂悬架中，将驱动摇臂和驱动车轮两种功能耦合在一起，减少了其中间传动部件的占用空间和质量，实现了整车设计小型化；
[0030] (2)在本实用新型摇臂悬架中，在驱动车轮模式工作状态，减振单元扭杆弹簧和叶片减振器的弹性阻尼作用有效降低了路面振动，保护车架内的重要部件；
[0031] (3)在本实用新型摇臂悬架中，在驱动车轮模式工作状态，叶片减振器固定在车架上有利于减振器
散热，延长工作寿命；
[0032] (4)在本实用新型摇臂悬架中，在驱动摇臂模式工作状态，减振单元扭杆弹簧和叶片减振器不参与工作，摇臂能够获得精确的运动位置和运动速度；
[0033] (5)在本实用新型摇臂悬架中，在驱动摇臂模式工作状态，调节摇臂的运动位置实现整车
姿态变换时，车轮至车轮驱动离合器的传动机构处于自由状态，避免了驱动车轮传动机构和驱动摇臂传动机构的干涉，即轴间至少两组摇臂同时调节运动位置时，车轮还可以自由旋转，不会发生运动互
锁，而且可以通过制动器控制车轮的旋转状态，实现在坡道上调节整车姿态；
[0034] (6)在本实用新型轮腿式机动平台中，可以根据不同工况自行调节平台的行车姿态，遇到障碍的情况下增加了平台的越障能力；
[0035] (7)在本实用新型轮腿式机动平台中，在原地转向行驶工况下，调节
驱动轮，使部分驱动轮离地，减小了原地转向行驶工况下的转向阻力。
附图说明
[0036] 图1是本实用新型摇臂悬架的内部结构示意图；
[0037] 图2是图1中A部分的放大结构示意图；
[0038] 图3是图1中B部分的放大结构示意图；
[0039] 图4是图1中C部分的放大结构示意图；
[0040] 图5是本实用新型轮腿式机动平台的结构示意图。
具体实施方式
[0041] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及
实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0042] 如图1～3所示，其中，图1是本实用新型摇臂悬架的内部结构示意图，图2是图1中A部分的放大结构示意图，图3是图1中B部分的放大结构示意图。
[0043] 本实用新型公开了一种摇臂悬架，该悬架包括动力单元15、传动箱1、双作用行星排9以及摇臂18；所述传动箱1内设有第一减速行星排2、车轮驱动离合器3、摇臂驱动离合器4、太阳轮控制离合器5以及齿圈控制离合器6；其中，
[0044] 所述第一减速行星排(第一减速行星排2包括太阳轮2-1、行星轮2-2、行星架2-3和齿圈2-4)的齿圈2-4固定在传动箱1内侧，第一减速行星排2的齿圈2-4、太阳轮2-1均与其行星架2-3啮合，该太阳轮2-1轴心通过第一连接轴26与动力单元15动力输出端连接，且该行星架2-3轴心与第二连接轴24一端连接；在远离动力单元15方向上，所述第二连接轴24另一端依次与车轮驱动离合器3的主动片3-1、摇臂驱动离合器4的主动片4-1固定连接，车轮驱动离合器3的从动片3-2连接在第三连接轴7一端，摇臂驱动离合器4的从动片4-2连接在第四连接轴8一端；所述第四连接轴8外侧轴壁上连接有太阳轮控制离合器5的动片5-2，且所述传动箱1内侧相应位置处设有与太阳轮控制离合器5的动片5-2相适配的定片5-1；
[0045] 所述传动箱1内侧设有齿圈控制离合器6的定片6-1，所述齿圈控制离合器6的动片6-2与双作用行星排9(双作用行星排9包括太阳轮9-1、行星轮9-2、行星架9-3和齿圈9-4)的齿圈9-4连接，所述双作用行星排9的太阳轮9-1与第四连接轴8另一端连接，所述双作用行星排9的太阳轮9-1外齿、齿圈9-4内齿与其行星架9-3组装啮合，所述双作用行星排9的行星架9-3与第五连接轴25一端连接，所述第五连接轴25另一端与所述摇臂18连接；
[0046] 所述第三连接轴7另一端依次穿过第四连接轴8、第五连接轴25中空轴心后安装在摇臂18上，且所述第三连接轴7位于摇臂18内的轴体上设有第一带轮16。
[0047] 在本实用新型实施例中，第一连接轴26与传动箱1、摇臂18壳体连接处均设有轴承，这属于常用设置，不再赘述。
[0048] 在本实用新型实施例中，动力单元15的壳体可以固定在传动箱1的壳体上，动力单元15包括但不限于交流
电机、
伺服电机、
液压马达等，以现有技术中能驱动第一连接轴26持续转动的
动力输出装置均可以用于解释本实用新型的动力单元15。
[0049] 在本实用新型实施例中，所述车轮驱动离合器3、摇臂驱动离合器4、太阳轮控制离合器5、齿圈控制离合器6类型包括但不限于湿式离合器、干式离合器、电磁离合器、磁粉离合器、齿套、同步器。
[0050] 在本实用新型实施例中，摇臂悬架通常会配备减振单元(包括减振齿轮10、叶片减振器11、扭杆弹簧12)，用于在摇臂18振动过程中吸收振动。以现有的减振装置可同样用于本实用新型的摇臂悬架，例如，将摇臂悬架的传动箱1直接固定在减振单元上等等。为使本摇臂悬架结构更稳固和简化，本实用新型进一步提供的技术方案中，所述减振单元包括扭杆弹簧12、叶片减振器11以及减振齿轮10；其中，所述扭杆弹簧12的杆体上设有减振齿轮10，且扭杆弹簧12一端设有叶片减振器11；所述减振齿轮10与双作用行星排9的齿圈9-4的外齿啮合。
[0051] 在本实用新型实施例中，本实用新型所公开的一种摇臂悬架还包括第二带轮20以及第六连接轴21；所述第六连接轴21安装在摇臂18内，且第六连接轴21一端做为动力输出端伸出摇臂18外，所述第六连接轴21位于摇臂18内的轴体上设有第二带轮20；所述第一带轮16与第二带轮20通过传动带或传动链条19连接。第一带轮16与第二带轮20的传动最终驱动第六连接轴21做动力输出。进一步的，为便于对车速的控制，在本实用新型实施例中，摇臂18内还设有制动器17；制动器17包括定片(图中省略标号)和动片(图中省略标号)，制动器17定片固定在摇臂18壳体内侧，制动器17动片固定在第三连接轴7上。
[0052] 在本实用新型的实际应用过程中，摇臂悬架包括驱动车轮模式以及驱动摇臂模式两种工作模式。
[0053] 在驱动车轮模式中，车轮驱动离合器3和太阳轮控制离合器5接合，摇臂驱动离合器4和齿圈控制离合器6分离，动力传输路线为动力单元15经第一连接轴26传至第一减速行星排2，继续经车轮驱动离合器3由第三连接轴7传至第一带轮16，再由传动带19通过第二带轮20传至第六连接轴21做动力输出。在这种模式下由于太阳轮控制离合器5结合，双作用行星排9的太阳轮9-1固定不转，由路面颠簸引起的振动的传递路径为由摇臂18传递至第五连接轴25，再传至行星架9-3，然后由齿圈9-4传至减振齿轮10，最后传至扭杆弹簧12和叶片减振器11，这样由路面颠簸引起的振动
能量最终由扭杆弹簧12和叶片减振器11吸收。
[0054] 在驱动摇臂模式中，摇臂驱动离合器4和齿圈控制离合器6接合，车轮驱动离合器3和太阳轮控制离合器5分离，动力传输路线为动力单元15经第一连接轴26传至第一减速行星排2，继续经摇臂驱动离合器4由第四连接轴8传至双作用行星排9，再经行星架9-3由第五连接轴25传至摇臂18，动力单元15最终驱动摇臂18旋转。在这种模式下，齿圈控制离合器6结合，则齿圈9-4固定不动，双作用行星排9的工作方式为太阳轮9-1输入，行星架9-3输出，此时扭杆弹簧12和叶片减振器11不工作，动力单元15和摇臂18传动为刚性传动，能够获得精确的运动位置和运动速度。
[0055] 本实用新型通过将驱动摇臂18和驱动车轮两种功能耦合在一起，减少了其中间传动部件的占用空间和质量，实现了整车设计小型化。在驱动车轮模式工作状态下，减振单元扭杆弹簧12和叶片减振器11的弹性阻尼作用有效降低了路面振动，保护车架内的重要部件；在驱动车轮模式工作状态下，叶片减振器11固定在车架上有利于减振器散热，延长工作寿命；此外，在驱动摇臂模式工作状态，减振单元扭杆弹簧12和叶片减振器11不参与工作，摇臂能够获得精确的运动位置和运动速度。
[0056] 如图1～5所示，其中，图1是本实用新型摇臂悬架的内部结构示意图，图2是图1中A部分的放大结构示意图，图3是图1中B部分的放大结构示意图，图4是图1中C部分的放大结构示意图；图5是本实用新型轮腿式机动平台的结构示意图。
[0057] 本实用新型进一步公开了轮腿式机动平台，该平台包括车架14以及对称安装在车架14两相对侧的若干摇臂悬架；
[0058] 该悬架包括动力单元15、传动箱1、双作用行星排9以及摇臂18；所述传动箱1内设有第一减速行星排2(第一减速行星排2包括太阳轮2-1、行星轮2-2、行星架2-3和齿圈2-4)、车轮驱动离合器3、摇臂驱动离合器4、太阳轮控制离合器5以及齿圈控制离合器6；其中，[0059] 所述第一减速行星排2的齿圈2-4固定在传动箱1内侧，第一减速行星排的齿圈2-4、太阳轮2-1均与其行星架2-3啮合，该太阳轮2-1轴心通过第一连接轴26与动力单元15动力输出端连接，且该行星架2-3轴心与第二连接轴24一端连接；在远离动力单元15方向上，所述第二连接轴24另一端依次与车轮驱动离合器3的主动片3-1、摇臂驱动离合器4的主动片4-1固定连接，车轮驱动离合器3的从动片3-2连接在第三连接轴7一端，摇臂驱动离合器4的从动片4-2连接在第四连接轴8一端；所述第四连接轴8外侧轴壁上连接有太阳轮控制离合器5的动片5-2，且所述传动箱1内侧相应位置处设有与太阳轮控制离合器5的动片5-2相适配的定片5-1；
[0060] 所述传动箱1内侧设有齿圈控制离合器6的定片6-1，所述齿圈控制离合器6的动片6-2与双作用行星排9(双作用行星排9包括太阳轮9-1、行星轮9-2、行星架9-3和齿圈9-4)的齿圈9-4连接，所述双作用行星排9的太阳轮9-1与第四连接轴8另一端连接，所述双作用行星排9的太阳轮9-1外齿、齿圈9-4内齿与其行星架9-3组装啮合，所述双作用行星排9的行星架9-3与第五连接轴25一端连接，所述第五连接轴25另一端与所述摇臂18连接；
[0061] 所述第三连接轴7另一端依次穿过第四连接轴8、第五连接轴25中空轴心后安装在摇臂18上，且所述第三连接轴7位于摇臂18内的轴体上设有第一带轮16；
[0062] 所述动力单元15、传动箱1、双作用行星排9均位于车架14内，所述摇臂18位于车架14外侧，所述第五连接轴25的轴体上通过轴承13固定在车架14上。
[0063] 在本实用新型实施例中，更具体的，所述机动平台还包括车轮23；所述摇臂18还包括第二带轮20以及第六连接轴21；所述第六连接轴21安装在摇臂18内，且第六连接轴21一端做为动力输出端伸出摇臂18外并与车轮23连接，所述第六连接轴21位于摇臂18内的轴体上设有第二带轮20；所述第一带轮16与第二带轮20通过传动带或传动链条19连接。
[0064] 在本实用新型实施例中，摇臂悬架通常会配备减振单元，用于在摇臂18振动过程中吸收振动。以现有的减振装置可同样用于本实用新型的摇臂悬架，例如，将摇臂悬架的传动箱1直接固定在减振单元上等等。为使本摇臂悬架结构更稳固和简化，本实用新型进一步提供的技术方案中，所述摇臂悬架还包括减振单元，所述减振单元包括扭杆弹簧12、叶片减振器11以及减振齿轮10；其中，所述扭杆弹簧12的杆体上设有减振齿轮10，所述减振齿轮10与双作用行星排9的齿圈9-4外齿啮合；所述叶片减振器11的定片固定在车架14上，且所述叶片减振器11的动片与扭杆弹簧12一端连接，所述扭杆弹簧12另一端固定在车架14内。
[0065] 在本实用新型实施例中，本实用新型所公开的一种摇臂悬架还包括第二带轮20以及第六连接轴21；所述第六连接轴21安装在摇臂18内，且第六连接轴21一端做为动力输出端伸出摇臂18外，所述第六连接轴21位于摇臂18内的轴体上设有第二带轮20；所述第一带轮16与第二带轮20通过传动带或传动链条19连接。第一带轮16与第二带轮20的传动最终驱动第六连接轴21做动力输出。进一步的，为便于对车速的控制，在本实用新型实施例中，摇臂18内还设有制动器17；制动器17包括定片和动片，制动器17定片固定在摇臂18壳体内侧，制动器17动片固定在第三连接轴7上。
[0066] 在本实用新型实施例中，第一连接轴26与传动箱1、摇臂18壳体连接处均设有轴承，这属于常用设置，不再赘述。
[0067] 在本实用新型实施例中，动力单元15的壳体可以固定在传动箱1的壳体上，动力单元15包括但不限于交流电机、伺服电机、液压马达等，以现有技术中能驱动第一连接轴26持续转动的动力输出装置均可以用于解释本实用新型的动力单元15。
[0068] 在本实用新型实施例中，所述车轮驱动离合器3、摇臂驱动离合器4、太阳轮控制离合器5、齿圈控制离合器6类型包括但不限于湿式离合器、干式离合器、电磁离合器、磁粉离合器、齿套、同步器。
[0069] 在本实用新型实施例中，所述车轮23内置第二减速行星排22，第二减速行星排22包括太阳轮22-1、行星轮22-2、行星架22-3和齿圈22-4，行星轮22-2与太阳轮22-1和齿圈22-4啮合，齿圈22-4固定在摇臂18壳体内侧，太阳轮22-1与第六连接轴21连接，行星架22-3与车轮23连接。
[0070] 在本实用新型的实际应用过程中，摇臂悬架包括驱动车轮模式以及驱动摇臂模式两种工作模式。
[0071] 在驱动车轮模式中，车轮驱动离合器3和太阳轮控制离合器5结合，摇臂驱动离合器4和齿圈控制离合器6分离，动力传输路线为动力单元15经第一连接轴26传至第一减速行星排2，继续经车轮驱动离合器3由第三连接轴7传至带轮16，再由传动带19通过带轮20传至第六连接轴21，最后由第二减速行星排22传至车轮23，动力单元15最终驱动车轮23旋转。在这种模式下由于太阳轮控制离合器5结合，双作用行星排9的太阳轮9-1固定不转，由路面颠簸引起的振动的传递路径为由车轮23传递至摇臂18，再由第五连接轴25传至行星架9-3，然后由齿圈9-4传至减振齿轮10，最后传至扭杆弹簧12和叶片减振器11，这样由路面颠簸引起的振
动能量最终由扭杆弹簧12和片减振器11吸收。
[0072] 在驱动摇臂模式中，摇臂驱动离合器4和齿圈控制离合器6结合，车轮驱动离合器3和太阳轮控制离合器5分离，动力传输路线为动力单元15经第一连接轴26传至第一减速行星排2，继续经摇臂驱动离合器4由第四连接轴8传至双作用行星排9，再经行星架9-3由第五连接轴25传至摇臂18，动力单元15最终驱动摇臂18旋转。在这种模式下，齿圈控制离合器6结合，则齿圈9-4固定不动，双作用行星排9的工作方式为太阳轮9-1输入，行星架9-3输出，此时扭杆弹簧12和叶片减振器11不工作，动力单元15和摇臂18传动为刚性传动，能够获得精确的运动位置和运动速度。
[0073] 在本实用新型实施例中，车架14两侧通过并联方式安排若干摇臂悬架，也就是轮腿式
机器人。当行驶路线中遇到障碍时，车辆可以结合腿式运动和轮式运动来翻越障碍。
[0074] 在本实用新型实施例中，轮腿式机动平台配合单输入双作用摇臂悬架的使用，车轮23由动力单元15通过传动箱1调节驱动时，减振单元扭杆弹簧12和叶片减振器11能够很好地发挥减振作用；摇臂18由动力单元15通过传动箱1调节驱动时，减振单元扭杆弹簧12和叶片减振器11的弹性阻尼作用能够得到机械隔离，摇臂18能够获得精确的运动位置和运动速度。
[0075] 本实用新型中轮腿式机动平台可以根据不同工况自行调节平台的行车姿态，遇到障碍的情况下增加了平台的越障能力；此外，在原地转向行驶工况下，调节驱动轮，使部分驱动轮离地，减小了原地转向行驶工况下的转向阻力。
[0076] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
