应用于车辆原地转弯的转弯机构及方法

本发明涉及车辆机械领域，特别涉及一种应用于车辆原地转弯的转弯机构及方法。

背景技术：

1、人们在操控车辆行走时，可能由于地形的限制，无法实行前进转弯或后退转弯，利用此机构便可实现原地转弯，虽有研究人员已经开发出了此类相似功能的机构，例如发明专利号为：cn 113232629 a的一种适用于狭小空间内小型车辆原地转弯结构，其利用机械原理，成功实现了在狭窄地形的原地转弯，但存在没有大规模应用的缺点，其装置的伸缩盘支撑不确定因素多，对地面平整度要求高，所需动力大，支撑杆上下伸缩时易对其车体产生损伤，维修成本高。本发明解决了以上问题，通过齿轮与单向轴承相互配合，能够实现原地转弯，且对于地面的平整度，动力要求不高，对车辆的磨损情况较弱，不会产生上下伸缩时可能产生的车辆危险问题，运作较灵活，配合紧密，整个装置布局紧凑，体积小，占地小，传动扭矩大，效率高。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于车辆原地转弯的转弯机构及方法，实现车辆原地快捷转弯。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种应用于车辆原地转弯的转弯机构，包括主动轴，主动轴一端转动安装在支座上，另一端转动安装在主动轮支架上，主动轮安装在主动轴靠近主动轮支架的一端，主动轴通过驱动机构驱动，第一齿轮通过第一单向轴承安装在主动轴上，第二齿轮与第一齿轮啮合，第二齿轮安装在第一齿轮轴上，第一齿轮轴转动安装在支座上，第三齿轮安装在第一齿轮轴上，第二齿轮轴转动安装在支座上，第二齿轮轴上设有与第三齿轮啮合的第四齿轮，第四齿轮与第五齿轮啮合，第五齿轮通过第二单向轴承安装在主动轴上，第二单向轴承与第一单向轴承的转动方向相反，第五齿轮固定连接在从动轴上，从动轴转动安装在从动轮支架上，从动轴端部设有从动轮。

3、优选的方案中，所述驱动机构包括驱动电机，驱动电机的输出轴设有主动齿轮，主动轴上设有与主动齿轮啮合的从动齿轮。

4、优选的方案中，当所述主动轴正向转动时，主动轴相对第一齿轮转动，第二单向轴承锁死将转动扭矩传递给第五齿轮，第五齿轮与主动轴同步转动，当所述主动轴反向转动时，第一单向轴承锁死将转动扭矩传递给第一齿轮，第一齿轮与主动轴同步转动，主动轴相对第五齿轮转动。

5、优选的方案中，所述主动齿轮的齿数为30，从动齿轮的齿数为45，第一齿轮和第二齿轮的齿数为40，第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮的齿数为36。

6、本发明还提供一种应用于车辆原地转弯的转弯机构的操作方法，包括如下步骤：

7、s1、驱动机构驱动主动轴正向转动，主动轮正向转动，由于第一单向轴承的作用，主动轴相对第一齿轮转动，第二单向轴承锁死将转动扭矩传递给第五齿轮，第五齿轮与从动轴同步转动，使主动轮和从动轮同步向前行走；

8、s2、当需要进行转弯时，驱动机构驱动主动轴反向转动，主动轮后退，由于第一单向轴承锁死，第一齿轮和主动轴同步反向转动；

9、s3、由于第二齿轮与第一齿轮啮合，第二齿轮正向转动，第三齿轮与第二齿轮同轴设置，第三齿轮正向转动，第三齿轮与第四齿轮啮合，第四齿轮反向转动，由于第四齿轮与第五齿轮啮合，第五齿轮正向转动，驱动从动轴正向转动，从动轮正向转动，由于从动轮与主动轮的转动方向不一致，实现原地转弯。

10、本发明提供的一种应用于车辆原地转弯的转弯机构及方法，具有以下有益效果：

11、1、小车绕其几何中心原地转弯，缩短了其转弯半径，节省了小车运动所需要的空间，增强小车在狭窄地形的通过性。

12、2、本发明中仅使用一个驱动机构即可实现小车的直行和转向功能，与多个电机实现其对应功能的小车相比，减少了电机数量，减少了电能消耗，响应当下国家大力号召节能减排，有助于双碳目标的实现。

13、3、针对不同路径，无需改变小车的相关传动机构，只需要计算出路径中临近点之间的距离及其角度，并通过修改对应程序，改变步进电机的旋转方向、旋转圈数以及旋转速度，进而改变小车实际的运动路径，增强了其对于不同路径的适应性。

14、4、本发明的普适性较好，对环境要求不高，可广泛应用于不同的地面。

技术特征：

1.一种应用于车辆原地转弯的转弯机构，其特征在于，包括主动轴（1），主动轴（1）一端转动安装在支座（2）上，另一端转动安装在主动轮支架（3）上，主动轮（4）安装在主动轴（1）靠近主动轮支架（3）的一端，主动轴（1）通过驱动机构驱动，第一齿轮（5）通过第一单向轴承（6）安装在主动轴（1）上，第二齿轮（7）与第一齿轮（5）啮合，第二齿轮（7）安装在第一齿轮轴（8）上，第一齿轮轴（8）转动安装在支座（2）上，第三齿轮（9）安装在第一齿轮轴（8）上，第二齿轮轴（10）转动安装在支座（2）上，第二齿轮轴（10）上设有与第三齿轮（9）啮合的第四齿轮（11），第四齿轮（11）与第五齿轮（12）啮合，第五齿轮（12）通过第二单向轴承（13）安装在主动轴（1）上，第二单向轴承（13）与第一单向轴承（6）的转动方向相反，第五齿轮（12）固定连接在从动轴（14）上，从动轴（14）转动安装在从动轮支架（15）上，从动轴（14）端部设有从动轮（16）。

2.根据权利要求1所述的一种应用于车辆原地转弯的转弯机构，其特征在于，所述驱动机构包括驱动电机（17），驱动电机（17）的输出轴设有主动齿轮（18），主动轴（1）上设有与主动齿轮（18）啮合的从动齿轮（19）。

3.根据权利要求1所述的一种应用于车辆原地转弯的转弯机构，其特征在于，当所述主动轴（1）正向转动时，主动轴（1）相对第一齿轮（5）转动，第二单向轴承（13）锁死将转动扭矩传递给第五齿轮（12），第五齿轮（12）与主动轴（1）同步转动，当所述主动轴（1）反向转动时，第一单向轴承（6）锁死将转动扭矩传递给第一齿轮（5），第一齿轮（5）与主动轴（1）同步转动，主动轴（1）相对第五齿轮（12）转动。

4.根据权利要求2所述的一种应用于车辆原地转弯的转弯机构，其特征在于，所述主动齿轮（18）的齿数为30，从动齿轮（19）的齿数为45，第一齿轮（5）和第二齿轮（7）的齿数为40，第三齿轮（9）、第四齿轮（11）和第五齿轮（12）的齿数为36。

5.一种应用于车辆原地转弯的转弯机构的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明提供一种应用于车辆原地转弯的转弯机构及方法，包括主动轴，主动轴一端转动安装在支座上，另一端转动安装在主动轮支架上，主动轮安装在主动轴一端，主动轴通过驱动机构驱动，第一齿轮通过第一单向轴承安装在主动轴上，第二齿轮与第一齿轮啮合，第二齿轮安装在第一齿轮轴上，第一齿轮轴转动安装在支座上，第三齿轮安装在第一齿轮轴上，第二齿轮轴转动安装在支座上，第二齿轮轴上设有与第三齿轮啮合的第四齿轮，第四齿轮与第五齿轮啮合，第五齿轮通过第二单向轴承安装在主动轴上，第五齿轮固定连接在从动轴上，从动轴转动安装在从动轮支架上，从动轴端部设有从动轮。该转弯机构能够实现车辆原地快捷转弯。技术研发人员：王天骄,白广华,郭亮,王思超,王悦,杨明航,徐林敏,黄崇灿受保护的技术使用者：三峡大学技术研发日：技术公布日：2024/7/9