一种节水车辆的转向驱动装置
阅读说明：本技术 一种节水车辆的转向驱动装置 (Steering driving device of water-saving vehicle ) 是由 邱志鹏 张金响 侯冉 张江波 王后群 周静 于 2021-09-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及车辆驱动技术领域,特别涉及一种节水车辆的转向驱动装置,包括驱动机构、调向机构、喷水机构、收放机构；调向机构设置有缓冲弹簧,限位杆与止停器辅助控制驱动机构的止停,在工作时能够对PE管进行有力保护；驱动机构和卷盘机构辅助配合,不但能使喷水机构运动,而且实现了上山功能,能够在多种地形进行喷洒,不受地理形势的限制；能够通过机械连续性的原理,利用转向杆遥控全程控制,实现喷水机构的前进、后退、转向,操作简便；利用卷盘回收PE管,驱动机构辅助回收,不但提高了回收效率,且对PE管进行了保护,延长使用寿命；利用高压水进行发电,提供喷水机构所需要的电能,使用方便。(The invention relates to the technical field of vehicle driving, in particular to a steering driving device of a water-saving vehicle, which comprises a driving mechanism, a direction adjusting mechanism, a water spraying mechanism and a retraction mechanism, wherein the driving mechanism is arranged on the steering driving mechanism; the direction adjusting mechanism is provided with a buffer spring, the stop of the limiting rod and the stop device auxiliary control driving mechanism can effectively protect the PE pipe during working; the driving mechanism is matched with the reel mechanism in an auxiliary mode, so that the water spraying mechanism can move, the mountain climbing function is realized, the spraying can be carried out on various terrains, and the limit of geographical situations is avoided; the whole-course control can be remotely controlled by the steering rod through the principle of mechanical continuity, the forward, backward and steering of the water spraying mechanism are realized, and the operation is simple and convenient; the reel is used for recycling the PE pipe, and the driving mechanism assists in recycling, so that the recycling efficiency is improved, the PE pipe is protected, and the service life is prolonged; the high-pressure water is used for generating electricity, the electric energy required by the water spraying mechanism is provided, and the use is convenient.)
技术领域
本发明涉及车辆驱动领域，特别涉及一种节水车辆的转向驱动装置。
背景技术
传统的节水车辆为了提高驱动轮的驱动能力，采用增加整车重量的方式，但是增加重量会导致过高的能耗，同时具有在崎岖地面上驱动轮被架空减力的风险。
现有技术（公开号：CN212473725U）公开了一种增加车辆驱动能力的装置，包括车厢，所述车厢底端设置有支撑架，所述支撑架底端固定连接有车架，所述支撑架底端中间位置固定安装有驱动轮组件，所述驱动轮组件的左右两侧设置有若干对称分布的从动轮，所述从动轮转动安装在从动轮安装架上，所述从动轮安装架设置在调节箱底端，所述调节箱固定安装在车架底端。此专利虽然减轻了车辆的重量，但依旧存在如下问题：一是现有的节水车辆卷筒驱动方式单一，无法进行大负载运动，不适用于PE管较长的大型喷水机构；二是现有的机械传动机构繁琐，使得整机体积较大且不利于后期维护；三是没有良好的故障应急设计，使得整机设备无法很好地应对突发故障。
发明内容
针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种节水车辆的转向驱动装置，包括驱动机构、调向机构、喷水机构、收放机构。
所述驱动机构包括底座、转向组；底座上设置有支架，支架上转动安装有主动花键轴，主动花键轴上滑动设置有连齿轮，两组转向组固定安装在底座的两端，连齿轮与转向组辅助完成喷水机构的行走和转向；调向机构固定安装在驱动机构上方，所述调向机构包括调向座、滑动座；滑动座滑动安装在调向座上，滑动座上转动安装有齿轮环，齿轮环上固定有喷水机构；所述喷水机构包括水轮机、喷洒杆；喷洒杆管性连接水轮机，水轮机的输出轴上固定安装有主动锥齿轮，喷洒杆下方固定有喷洒锥齿轮，喷洒锥齿轮与主动锥齿轮啮合，收放机构固定安装在喷水机构上；所述收放机构包括两组收放组；收放组上设置有PE管，PE管的第一端通过水管与水轮机连接，为喷洒杆提供高压水，水管上设置有阀门，控制水的注入方向。
进一步的，所述驱动机构还包括驱动组、转向杆；两组驱动组对称并转动安装在支架的两端，所述驱动组包括变向齿轮、从动轴，变向齿轮转动安装在支架上，从动轴转动安装在支架上，从动轴上固定设置有大齿轮和小齿轮，小齿轮与变向齿轮啮合，连齿轮包括大径齿轮、小径齿轮，转向杆控制大径齿轮与大齿轮啮合，转向杆控制小径齿轮与变向齿轮啮合。转向杆控制大径齿轮与变向齿轮啮合时，驱动机构的运动速度较大，转向杆控制小径齿轮与变向齿轮啮合时，驱动机构的运动速度较小。
进一步的，所述驱动机构还包括转轮、履带；转轮转动安装在底座的两侧，底座两端的转轮有多个，履带转动安装在转轮和转向组的转向轮上，所述转向组还包括转向锥齿轮一、转向锥齿轮二，转向锥齿轮一转动安装在底座的两端，转向轮与转向锥齿轮二固定安装，转向锥齿轮一固定安装在从动轴上。从动轴通过转向锥齿轮一带动转向锥齿轮二转动，转向锥齿轮二带动转向轮转动，转向轮通过履带使转轮转动，使驱动机构完成行走运动。
进一步的，所述驱动机构还包括转向杆；转向杆设置在主动花键轴下方，转向杆固定安装在底座上，转向杆的端部与连齿轮滑动安装，两组从动轴上分别固定有转向齿轮一和转向齿轮二，转向杆控制大径齿轮分别与转向齿轮一和转向齿轮二啮合，调向机构固定安装在底座上。当大径齿轮与转向齿轮一啮合时，第一组转向组运动，第二组转向组停止运动，使驱动机构向第二组转向组方向转动；当大径齿轮与转向齿轮一啮合时，第二组转向组运动，第一组转向组停止运动，使驱动机构向第一组转向组方向转动。
进一步的，所述调向机构还包括止停器、调向轴；调向座固定安装在底座上，滑动座上设置有滑柱，滑柱滑动安装在调向座的方轨上，滑柱和调向座之间设置有缓冲弹簧，调向轴转动安装在喷水机构的喷洒座上，喷洒座固定安装在齿轮环上，调向轴的底部固定有调向齿轮，调向齿轮与齿轮环啮合，滑动座的底部设置有限位杆，止停器固定安装在调向座上。滑动座运动时，缓冲弹簧收缩，减缓滑动座的运动速度，当限位杆与止停器接触时，电机停止工作。
进一步的，所述喷水机构还包括皮带、发电机；发电机固定安装在喷洒座上，发电机的输出轴上固定有发电轮，水轮机的输出轴上固定有带轮一、主动锥齿轮，皮带转动安装在带轮一和发电轮上，所述水轮机还包括花键从动轴、从动锥齿轮，花键从动轴滑动安装在水轮机的输出轴上，从动锥齿轮固定安装在花键从动轴上。水轮机工作时，带动带轮一、带轮二、主动锥齿轮、花键从动轴转动，带轮一通过皮带驱动发电轮转动，促使发电机发电。
进一步的，所述喷水机构还包括蓄电池、调向杆；蓄电池固定安装在喷洒座上，蓄电池与发电机电性连接，调向杆固定安装在喷洒座上，调向杆的端部滑动安装在从动锥齿轮上，调向轴的端部固定有调向锥齿轮，调向杆控制调向锥齿轮与从动锥齿轮啮合，带轮二通过皮带转动连接收放机构的传动轮。在调向杆的控制下，从动锥齿轮与喷洒锥齿轮啮合，为齿轮环的转动提供动力，蓄电池将发电机产生的多余电能储存，当水轮机不工作时，为电机提供电能。
进一步的，所述收放机构还包括传动轴、收缩杆；传动轴固定安装在传动轮上，传动轴上滑动安装有花键传动轴，花键传动轴上固定设置有传动齿轮，收缩杆固定安装在喷洒座上，收缩杆的端部滑动安装在传动齿轮上，收缩杆控制传动齿轮与收放组的收放齿轮的啮合。带轮二带动传动轮转动，传动轮带动传动轴上的传动齿轮转动，传动齿轮为收放组提供动力。
进一步的，所述收放组还包括卷盘架、卷盘；卷盘架固定安装在喷洒座上，卷盘的一端固定有收放轮二，收放轮二转动安装在卷盘架上，收放齿轮上固定安装有收放轮一，收放轮二与收放轮一上转动安装有皮带，卷盘的下方设置有导向轮，两个导向轮固定安装在喷洒座的两端。收放轮一通过皮带使收放轮二转动，收放轮二带动卷盘转动，完成PE管的收放。
本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）调向机构设置有缓冲弹簧，限位杆与止停器辅助控制驱动机构的止停，在工作时能够对PE管进行有力保护；（2）驱动机构和卷盘机构辅助配合，不但能使喷水机构运动，而且实现了上山的功能，能够在多种地形进行喷洒作业，不受地理形势的限制；（3）能够通过机械连续性的原理，利用转向杆遥控全程控制，实现喷水机构的前进、后退、可转向，操作简便；（4）利用卷盘回收PE管，驱动机构辅助回收，不但提高了回收效率，且对PE管进行了保护，延长使用寿命；（5）利用高压水进行发电，提供喷水机构所需要的电能，使用方便。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明驱动机构外部示意图。
图3为本发明驱动机构内部示意图。
图4为本发明转向组示意图。
图5为本发明调向机构示意图。
图6为本发明喷水机构第一角度局部示意图。
图7为本发明喷水机构第二角度局部和收放机构示意图。
图8为本发明收放组部分示意图。
附图标号：1-驱动机构；101-底座；102-转轮；103-履带；104-支架；105-转向组；106-驱动组；107-主动花键轴；108-连齿轮；109-转向齿轮一；110-转向齿轮二；111-转向杆；112-电机；10501-转向架；10502-转向锥齿轮一；10503-转向锥齿轮二；10504-转向轮；10601-从动轴；10602-小齿轮；10603-大齿轮；10604-变向齿轮；10801-大径齿轮；10802-小径齿轮；2-调向机构；201-调向座；202-滑动座；203-滑柱；204-缓冲弹簧；205-齿轮环；206-调向轴；207-调向齿轮；208-限位杆；209-止停器；210-调向锥齿轮；3-喷洒机构；301-喷洒座；302-水轮机；303-水管；304-阀门；305-蓄电池；306-支撑架；307-喷洒杆；308-发电机；309-皮带；310-喷洒锥齿轮；311-调向杆；30201-带轮一；30202-带轮二；30203-主动锥齿轮；30204-花键从动轴；30205-从动锥齿轮；30801-发电轮；4-收放机构；401-固定销；402-传动轴；403-传动轮；404-花键传动轴；405-传动齿轮；406-收放组；407-收缩杆；408-导向轮；409-水带；40601-收放架；40602-收放齿轮；40603-收放轮一；40604-收放轮二；40605-卷盘架；40606-卷盘。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示的一种节水车辆的转向驱动装置，包括驱动机构1、调向机构2、喷水机构3、收放机构4。
如图2所示的驱动机构1，转轮102转动安装在底座101的两端，支架104固定安装在底座101上，主动花键轴107转动安装在支架104上，电机112固定安装在支架104上，主动花键轴107固定安装在电机112的输出轴上，连齿轮108滑动安装在主动花键轴107上，电机112转动时，带动主动花键轴107转动，主动花键轴107带动连齿轮108转动。
如图3所示的驱动组106有两组，两组驱动组106分别转动安装在支架104的两端，从动轴10601转动安装在支架104上，从动轴10601上固定有小齿轮10602和大齿轮10603，变向齿轮10604转动安装在支架104上，变向齿轮10604与小齿轮10602啮合，转向齿轮一109固定安装在第一组从动轴10601上，转向齿轮二110固定安装在第二组从动轴10601上，转向杆111固定安装在主动花键轴107正下方，转向杆111的端部滑动安装在连齿轮108上，转向杆111可远程实现控制，转向杆111控制连齿轮108与驱动组106的啮合关系。当小径齿轮10802与两个变向齿轮10604啮合时，变向齿轮10604转动，变向齿轮10604与小齿轮10602啮合，小齿轮10602带动从动轴10601转动，此时从动轴10601的转速较小；当大径齿轮10801与两个大齿轮10603啮合时，大齿轮10603带动从动轴10601转动，此时从动轴10601的转速较大；当大径齿轮10801与转向齿轮一109啮合时，转向齿轮一109带动第一组从动轴10601转动，第二组从动轴10601静止，当大径齿轮10801与转向齿轮二110啮合时，转向齿轮一109带动第二组从动轴10601转动，第一组从动轴10601静止。
如图4所示的转向组105，转向架10501固定安装在底座101的两端，转向轮10504转动安装在底座101两端，转向锥齿轮一10502转动安装在底座101两端，转向轮10504与转向锥齿轮二10503固定安装，转向锥齿轮二10503与转向锥齿轮一10502啮合，转向锥齿轮一10502固定安装在从动轴10601上，转向锥齿轮一10502随从动轴10601转动，转向锥齿轮一10502转动安装在转向架10501上，转向锥齿轮一10502带动转向锥齿轮二10503转动，转向锥齿轮二10503带动转向轮10504转动，履带103转动安装在转轮102和转向轮10504上，转向轮10504通过履带103带动转轮102转动，从而使驱动机构1运动，底座101两端转轮102的数量可调节。当大径齿轮10801与转向齿轮一109啮合时，第一组从动轴10601带动第一组转向组105工作，第二组从动轴10601静止，此时驱动机构1向第二组转向组105方向转向，当大径齿轮10801与转向齿轮二110啮合时，第二组从动轴10601带动第二组转向组105工作，第一组从动轴10601静止，此时驱动机构1向第一组转向组105方向转向。
如图5所示的调向机构2，调向座201固定安装在底座101上，调向座201上设置有方轨20101，滑动座202上固定有滑柱203，滑柱203滑动安装在方轨20101上，使滑动座202在调向座201上滑动，滑柱203和调向座201之间设置有缓冲弹簧204，滑动座202向止停器209方向滑动时，缓冲弹簧204压缩，减缓滑动座202的滑动速度，限位杆208固定在滑动座202的下方，止停器209固定安装在调向座201上，限位杆208接触止停器209时，电机112停止工作；齿轮环205转动安装在滑动座202上，调向齿轮207固定安装在调向轴206底部，调向齿轮207与齿轮环205啮合，调向轴206转动安装在喷洒座301上，调向轴206的顶部固定有调向锥齿轮210。
如图6所示的喷水机构3，喷洒座301固定安装在齿轮环205上，水轮机302固定安装在喷洒座301上，水管303连接水轮机302与PE管409，水管303上设置有两个阀门304，将PE管409抽出的高压水注入到水轮机302中，高压水使水轮机302的输出轴转动，支撑架306固定安装在喷洒座301上，喷洒杆307转动安装在支撑架306上，喷洒杆307与水轮机302通过水管303连接，水轮机302内的高压水通过喷洒杆307喷射出来；水轮机302的输出轴上固定有带轮一30201、带轮二30202、主动锥齿轮30203，带轮一30201、带轮二30202、主动锥齿轮30203随水轮机302的输出轴转动，水轮机302的输出轴上滑动安装有花键从动轴30204，从动锥齿轮30205固定安装在花键从动轴30204上，水轮机302的输出轴带动花键从动轴30204转动，花键从动轴30204带动从动锥齿轮30205转动；喷洒杆307的底部固定安装有喷洒锥齿轮310，喷洒锥齿轮310与主动锥齿轮30203啮合，主动锥齿轮30203转动时带动喷洒锥齿轮310转动，喷洒锥齿轮310带动喷洒杆307转动，喷洒杆307做圆周运动，将水均匀的喷洒在周围。蓄电池305固定安装在喷洒座301上，发电机308固定安装在喷洒座301上，发电轮30801固定安装在发电机308的轴上，皮带309转动安装在发电轮30801和带轮一30201上，带轮一30201转动时带动发电轮30801转动，使发电机308发电。
如图7所示的调向杆311固定安装在喷洒座301上，调向杆311的端部滑动安装在从动锥齿轮30205上，调向杆311控制从动锥齿轮30205与调向锥齿轮210啮合时，从动锥齿轮30205带动调向锥齿轮210转动，调向锥齿轮210带动调向轴206转动，调向轴206带动调向齿轮207转动，调向齿轮207与齿轮环205啮合，齿轮环205转动时带动喷洒座301转动，使喷洒座301转向。
如图7、8所示的收放机构4，两个固定销401固定安装在喷洒座301上，传动轴402转动安装在固定销401上，传动轮403固定安装在传动轴402上，皮带309转动安装在传动轮403和带轮二30202上，带轮二30202带动传动轮403转动，传动轮403带动传动轴402转动，传动轴402上滑动安装有花键传动轴404，传动齿轮405固定安装在花键传动轴404上，收缩杆407固定安装在喷洒座301上，收缩杆407的端部滑动安装在传动齿轮405上，收缩杆407控制传动齿轮405与收放齿轮40602的啮合。
如图7、8所示的收放组406，收放组406有两组，两组收放组406分别固定安装在喷洒座301两端，收放架40601固定安装在喷洒座301上，收放齿轮40602转动安装在收放架40601上，收放轮一40603固定安装在收放齿轮40602上，收放轮二40604转动安装在卷盘架40605上，卷盘架40605固定安装在喷洒座301上，卷盘40606固定安装在两个收放轮二40604上，卷盘40606上设置有PE管409；传动齿轮405与第一组收放架40601啮合时，控制第一组上PE管409的收放，传动齿轮405与第二组收放架40601啮合时，控制第二组上PE管409的收放；导向轮408固定安装在喷洒座301上，导向轮408上的圆筒可转动，减小PE管409收放时的摩擦力。
工作原理：需要高压喷水时，将PE管409的端部伸入水源，高压水通过水管303进入水轮机302，当需要第一组收放组406工作时，打开第一个阀门304，当需要第二组收放组406工作时，打开第二个阀门304，水通过水轮机302进入喷洒杆307，高压水使水轮机302的输出轴转动，主动锥齿轮30203带动喷洒杆307转动，使水均匀喷洒到周围；带轮一30201带动发电轮30801转动，使发电机308发电为电机112提供动力，多余的电能储存至蓄电池305，以备电机112使用。当一个卷盘40606上的PE管409长度不够时，可接入另一个卷盘40606上的PE管409。
收放PE管409，带轮二30202带动传动轮403转动，传动轮403带动花键传动轴404转动，花键传动轴404带动传动齿轮405转动，收缩杆407推动传动齿轮405与第一组收放齿轮40602啮合时，控制第一组上PE管409的收放；传动齿轮405与第二组收放齿轮40602啮合时，控制第二组上PE管409的收放；导向轮408上的圆筒可转动，辅助PE管409的收放。
当外界环境需要喷洒座301的方向调整时，调向杆311调节从动锥齿轮30205，使从动锥齿轮30205与调向锥齿轮210啮合，从动锥齿轮30205带动调向锥齿轮210转动，调向锥齿轮210带动调向齿轮207转动，调向齿轮207与齿轮环205啮合，齿轮环205带动调向齿轮207转动，调向齿轮207带动喷洒座301转动，完成喷洒座301的转向。
PE管409的收放，需要驱动机构1带动喷水机构3移动，蓄电池305为电机112提供动力，电机112带动主动花键轴107转动，主动花键轴107带动连齿轮108转动，转向杆111控制连齿轮108与驱动组106的啮合。当第一组卷盘40606上的PE管409的长度不足时，则可将第二组PE管409连接第一组PE管409，延长驱动机构1的运动距离；当PE管409完全放开，驱动机构1继续运动，PE管409拉动喷洒座301，喷洒座301通过齿轮环205拉动滑动座202，滑动座202在调向座201上滑动，滑柱203压缩，当限位杆208与止停器209接触时，整个驱动机构1的运动停止，防止PE管409损坏。
当驱动机构1需要快速运动时，转向杆111使大径齿轮10801与两个大齿轮10603啮合，大径齿轮10801带动两组驱动组106转动，从动轴10601带动转向锥齿轮一10502转动，转向锥齿轮一10502带动转向锥齿轮二10503转动，转向锥齿轮二10503带动转向轮10504转动，转向轮10504使履带103转动，从而实现快速运动；当驱动机构1需要慢速运动时，转向杆111使小径齿轮10802与两个变向齿轮10604啮合，变向齿轮10604带动小齿轮10602转动，小齿轮10602带动从动轴10601转动，从动轴10601带动转向锥齿轮一10502转动，转向锥齿轮一10502带动转向锥齿轮二10503转动，转向锥齿轮二10503带动转向轮10504转动，转向轮10504使履带103转动，从而实现缓慢运动。
大径齿轮10801与大齿轮10603啮合时，从动轴10601带动转向锥齿轮二10503转动，若此时以转向轮10504的转动带动驱动机构1的运动方向为前进，则当小径齿轮10802与变向齿轮10604啮合时，变向齿轮10604带动从动轴10601带动转向锥齿轮二10503转动，此时转向轮10504的转动带动驱动机构1的运动方向为后退，PE管409的收放与驱动机构1的运动可同时进行。
当喷水机构需要上山喷洒时，人工将一组PE管409端部拉到山上固定，蓄电池305为收放架40601的转动提供动力，PE管409收起，启动电机112，驱动机构1与PE管409的收起方向相同，辅助喷水机构上山。
本发明不局限上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
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