一种旋转顶升支腿的研制

王国忠　陆鸣　陆江强　田锋

中图分类号：U463.91*9 文献标识码：A 文章编号：1004-0226（2021）12-0047-03

本项目的研发主要应用于房车领域。在旅游途中停车时，由于房车势能较大，因此需要支腿来帮助房车固定在原地。

目前市场上的房车支腿多为传统的折弯支腿結构，采用的是连杆机构来实现支腿的收缩和支撑功能，但是这种普通支腿受到两方面的限制：a.部分房车底盘较低，安装支腿的空间有限，与支腿支撑时离地高度较高的要求相矛盾，故普通支腿不能满足这部分房车的安装和使用要求;b.传统的支腿占用空间较大，且折弯速度较慢，有效行程较小。在此基础上，满足所有房车需求的一种新型的旋转顶升支腿结构应运而生。

1研制的主要内容

以旋转顶升支腿为研究对象，针对现有产品存在的问题，提出研制一种占用空间较小、有效行程较大，且折叠速度快、可靠性强、效率高的新型旋转顶升支腿。

1.1研制方案

该旋转顶升支腿的工作原理如下：初始状态为支腿水平安装在汽车底盘上，当车载固定抱死装置放开，支腿在重力和电机驱动下，支腿由水平状态旋转至竖直状态，转动到机械限位后，电机的驱动力传动到丝杆上，形成顶升，内管伸出外管，对房车实现支撑。收缩时，电机反转，支腿从竖直状态旋转至水平状态，达到限位块限位后，车载固定抱死装置工作。旋转顶升支腿工作示意图如图1所示。

1.2设计思路

旋转顶升支腿采用单动力源方式，驱动支腿主体从水平位置转动至竖直位置，且驱动支腿主体伸长以适应支撑高度，省去传统折弯支腿折弯机构占用的行程，解决传统支腿占用空间大的问题，以满足较小的安装空间的工作环境要求。

旋转机构采用齿轮传动方式，结构紧凑;支腿主体采用丝杆螺旋顶升方式，便捷迅速;动力源包括驱动电机和齿轮组，实现了单动力源，可将支腿从水平位置转至竖直位置。此外，旋转机构中的传动轴一端为手摇端，当电机断电或系统故障时可手摇收起支腿，实现了该支腿既可电动折叠也可手动收缩的功能。

1.3主要技术指标

a.控制方式：电动，支持手动撤收。

b.单腿负载：≥6 t。

c.有效行程：≥300 mm。

d.额定载荷速度：≥3 mm/s。

e.耐盐雾性：满足48 h试验要求。

f.淋雨试验后，系统正常工作，防护等级达到IP65。

1.4主要特点

a.有效行程比大。理论可达100%，旋转运动不耗费任何行程：有效行程/闭合高度的比值大。

b.旋转速度快。可在2s内实现旋转，从而进入顶升状态，而传统采用顶杆结构旋转的支腿通常需要8 s左右的时间。顶升过程和翻转过程不间断过渡，效率高。

c.同一内部机构实现折叠顶升两个动作。

2装置组成

该旋转顶升支腿，包括支腿主体、至少一个驱动支腿主体旋转的旋转机构、至少一个驱动支腿主体伸缩的顶升机构以及至少一个动力源，动力源驱动旋转机构和顶升机构完成旋转顶升动作。

该支腿通过安装板安装在汽车底盘上，启动动力源，旋转机构驱动支腿主体从水平位置旋转90°至竖直位置。此时顶升机构工作，支腿主体伸长，支腿对房车起到支撑作用。当支腿不工作时，支腿主体收缩，从竖直位置转至水平位置固定即可。旋转顶升支腿竖直状态的结构如图2所示。

2.1装置结构特征

动力源包括驱动电机和齿轮组，其中驱动电机的输出轴与齿轮组相连，齿轮组与旋转机构相连。旋转机构包括主齿轮、与主齿轮齿接的副齿轮，该主齿轮与动力源中的齿轮组相连，齿轮组将动力传递给主齿轮，驱动主齿轮转动，主齿轮再带动副齿轮转动。

旋转顶升支腿的主齿轮和副齿轮均为伞形齿轮，副齿轮带动顶升机构工作。顶升机构包括丝杆，丝杆的一端与副齿轮相连，丝杆的另一端与支腿主体相连。副齿轮的转动带动丝杆螺旋转动。

支腿主体包括外管和内管，外管与内管通过法兰及衬套相互套接，内管与丝杆连接，实现在外管内滑动伸缩以伸长或收缩支腿主体。具体来说，丝杆设置在外管内，且丝杆的一端通过连接轴与副齿轮连接，丝杆的另一端通过螺母与内管连接，当副齿轮转动时，可带动丝杆转动，从而带动内管在外管中实现伸缩运动。

2.2装置工作特征

工作时，驱动电机输出的动力经齿轮组传动，驱动主齿轮转动，主齿轮与副齿轮相连，即可带动副齿轮转动，副齿轮的转动可将支腿主体从原来的水平位置旋转90°至竖直位置。此时，副齿轮继续转动，驱动内管伸出外管，使得支腿变长，以适应支腿对房车的支撑高度。

当支腿旋转至竖直位置时，支腿被限位件卡住，保持在竖直状态，防止支腿继续旋转偏离竖直位置，避免造成支腿的支撑力扭曲和支撑力不足。收拢支腿时，只需将驱动电机反转，即可收缩支腿且转至水平位置固定。

3技术优点

3.1结构优点

旋转顶升支腿相较于现有折弯支腿结构，具有如下优点：该产品采用单动力源、自动折叠、齿轮传动的结构，占用空间小，可满足较小安装空间的工作环境要求;整体支腿闭合高度减小，有效行程增大，速度快、效率高、可靠性强，更能满足用户对产品高效运行的需求。

3.2工作过程

旋转顶升支腿初始状态固定板安装在汽车底架上，当车载固定抱死装置放开，支腿在重力和电机驱动下，支腿由水平状态旋转至竖直状态，转动到机械限位后，驱动力传递到丝杠上，行程顶升。

收缩时，支腿收缩至行程开关时，电机速度减慢，并减小输出扭矩，使翻转过程平稳。丝杠螺母堵转，主齿轮停止转动，电机通过齿轮箱驱动齿轮与主动齿轮啮合带动支腿旋转，由垂直安装面到平行安装面，到达限位块后，车载固定抱死装置工作。

4结语

随着电视转播车、房车、应急救灾车、通信指挥中心等专用车需求的增多，支腿的需求量也随之增加。部分车辆由于底盘较低，普通支腿不能直接安装使用。相对普通支腿而言，旋转式折叠支撑支腿具有如下优点：占用空间较小;折弯速度快，举升速度快，节省时间;有效行程比小;折叠机构占用闭合尺寸较小，从而使得支腿的有效行程增大;以简单、轻巧的电动或手动操作实现折叠顶升，简单方便，易于操作;结构简单，工作稳定性好，故障率低;负载能力强等。

旋转顶升支腿的成功研制解决了传统支腿存在的诸多问题，相信今后将有广阔的市场前景。