CN103359234A - 一种可组合车辆底盘装置的控制方法 - Google Patents

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CN103359234A CN2013103111478A CN201310311147A CN103359234A CN 103359234 A CN103359234 A CN 103359234A CN 2013103111478 A CN2013103111478 A CN 2013103111478A CN 201310311147 A CN201310311147 A CN 201310311147A CN 103359234 A CN103359234 A CN 103359234A
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Abstract

一种可组合式车辆底盘装置的控制方法,其特征在于所述控制方法包括以下步骤:1)使具有上述相同结构的甲车和乙车两辆车同步同速的车辆同步过程;2)借助于所述组合系统实现软连接过程;3)使车辆的前后位置精确对齐前后对齐过程;4)使车辆产生横向运动的车辆靠拢过程:5)借助于紧固系统实现车辆紧固过程;6)信号同步端口系统连接实现信号连接过程:7)调整轮距过程;8)驱动系统二合一模式开启;9)转向系统二合一模式开启;10)制动系统二合一模式开启。该控制方法可使得两辆或多辆车组合行驶,该功能犹如步行人群一样的聚拢或散开,极大的提高了人际交往互动性能;该系统的前后悬架的左右摆动功能,可以使在组合状态下,增加组合车辆的轮距,从而使行驶操控性能更加稳定。

Description

一种可组合车辆底盘装置的控制方法
技术领域
本发明涉及汽车车辆底盘装置控制领域,具体涉及一种可组合的车辆底盘装置的控制方法。
背景技术
随着人们的生活水平显著提高,车辆产品相对于社会来说将越来越重要,而车辆产品的数量显著增加,随之而来会引发多种弊端,如:汽车排放导致的空气污染问题、车辆产品激增导致的道路交通安全问题、出行时停车位不足的问题、家庭只有一辆车但需要长期分开使用的问题等等。目前,全球的家用车辆产品中较常见的主要包含常规四轮车辆(燃油驱动、电动驱动、混合动力等)、常规三轮车辆(燃油驱动、电动驱动)、常规两轮车辆(燃油驱动、电动驱动)等,其各自有各自的优势,但不能全面的解决上述问题,燃油驱动的车辆造成空气污染更为严重,常规四轮和三轮车辆尺寸基本固定的,对道路交通问题、停车位问题等不能根本改善,常规两轮车辆虽占用空间小,行动更自由,但又不适合家庭出行,且舒适性也相对较差等。
鉴于以上问题,国内外都提出一些新思路来解决上述问题,如国内奇瑞汽车公司的ant概念车,其组合、分离式设计一来降低了制造成本,同时又增加了使用灵活性;国外奥迪Quattroflex概念车,这款概念车拥有独特的车身构造,主要有两个圆柱体构成,此外还有控制车辆的操纵杆、四个车轮和乘客区。柔软的车身材料可以根据座椅的设置让该车的轴距增长或缩短,达到可变轴距的作用。这些类似概念的提出,更加验证当前常规车辆快速发展带来的社会弊端,这急需我们提出新的设计方案和思路。
发明内容
基于上述问题,本发明提供一种可组合式车辆底盘装置以及该底盘装置的控制方法,该控制方法能够操作控制多个单独车辆底盘组合和分离,能满足日常复杂的用车功能,如:夫妻上班同时出门,在分叉路口可一分为二;如朋友偶遇,车辆合二(多)为一,以及上述组合车辆的分离过程。
解决上述技术问题采取的技术构思为,每一辆可组合式车辆可以作为一个单独的个体使用,也可以合二(多)为一,其具备常规电动车的所有部件,如,电力驱动后轮、可转向前轮、前后悬架、转向系统、乘员舱、电池和相关控制系统;此外其前后悬架可以左右摆动,其具备与另外一辆可组合式车辆的信息同步接口和锁紧装置。其前后悬架通过左右摆动连杆连接在主体上,通过控制信号使驱动电机驱动摆杆,使前后悬架实现左右摆动;其左右两侧具备锁紧机构和信号同步接头,当实现车辆组合时,车辆自动保持等速靠拢,锁紧机构使左右车辆锁紧后,信号同步接头自动结合,使控制系统同步,控制系统包括电力系统、驱动系统、制动系统、转向系统等,此时只需一人控制,即可操控组合车辆。
采用本发明的技术方案所带来的技术效果是:可两辆或多辆车组合行驶,该功能犹如步行人群一样的聚拢或散开,极大的提高了人际交往互动性能;该系统的前后悬架的左右摆动功能,可以使在组合状态下,增加组合车辆的轮距,从而使行驶操控性能更加稳定;该系统的配对锁紧机构和信息同步接口分步进行,组合时先配对锁紧,再进行信息同步,保证了接插件插拔的可靠性;该系统组合时,其电力系统可共用,在电力节省和救援方面有一定的优势;该系统在组合状态下的系统自动识别匹配转向控制的思想,不仅保证了操作的方便性,同时通过计算机的匹配,可计算转向梯形,大大的减少轮胎的磨损。
具体所采用的技术方案为:
一种可组合式车辆底盘装置的控制方法,其中该可组合式车辆底盘装置包括前悬架系统、摆动系统、紧固系统、驱动系统、制动系统、转向系统、组合系统、信号同步端口系统、后悬架系统,其特征在于所述前悬架系统和所述后悬架系统分别位于车辆前端和后端且分别与前后的单个车轮连接,该底盘装置包含前后两套摆动系统,车辆前端的前悬架系统通过前摆动系统与车身主体机构骨架连接、后悬架系统通过后摆动系统与车身主体机构骨架连接,所述紧固系统、组合系统、信号同步端口系统分别位于车辆底盘的两侧,均固定在车身主体机构骨架上,其特征在于所述控制方法包括以下步骤:
1)使具有上述相同结构的甲车和乙车两辆车同步同速的车辆同步过程;
2)借助于所述组合系统实现软连接过程;
3)使车辆的前后位置精确对齐前后对齐过程;
4)使车辆产生横向运动的车辆靠拢过程:
5)借助于紧固系统实现车辆紧固过程;
6)信号同步端口系统连接实现信号连接过程:
7)调整轮距过程;
8)驱动系统二合一模式开启;
9)转向系统二合一模式开启;
10)制动系统二合一模式开启。
优选为,所述步骤1)中,所述车辆同步过程可以使两辆车处于静止状态或人工操作保持同速同步。
优选为,所述步骤2)中,当发出组合信号指令时,组合系统的组合驱动电机开始带动组合驱动齿轮转动,驱动齿轮组转动,齿轮组两端的小齿轮与组合摆动机构上的齿条啮合,由于小齿轮固定,则齿条有向下运动的趋势,但因为组合摆动导轨的阻挡,不能向下运动,被迫随着小齿轮一起旋转,旋转的过程中,组合摆动机构就勾住了第二辆车上的组合钩紧机构。
优选为,所述步骤4)中,组合系统的组合驱动电机的带动下,小齿轮继续转动,而旋转到90度后组合摆动机构又靠在组合摆动导轨上,使不能继续旋转,而此时小齿轮还在转动,其与组合摆动机构上的齿条发生啮合运动,将组合摆动机构向内侧拉动,使两车逐步靠拢。
优选为,所述步骤5)中,在靠拢的过程中,主体机构骨架上的4个紧固系统活动端与紧固系统固定端通过圆锥段起到对准的作用,最终圆柱段与圆柱段配合,使相对位置达到最佳状态,此时触发开关开启,电动风枪开始转动,带动夹紧头转动,紧固螺栓被夹紧头夹紧,也随之转动,紧固螺栓便与紧固系统固定端内部的螺纹配合,逐渐旋入,旋入时,带动夹紧头和电动风枪一起运动,电动风枪可以在导轨上运动,导轨固定在活动端壳体上,最后电动风枪运动到活动端壳体的前端,达到紧固状态。
优选为,所述步骤8)中,随着信号接插件的连接,将甲乙两辆车的车辆ECU及综合控制器箱和电池箱连接起来,操纵甲车的加速踏板,将加速信号通过线束分别传递给甲车和乙车的ECU及综合控制器箱,甲车的ECU及综合控制器箱变为主控系统,乙车的ECU及综合控制器箱变为辅助控制系统,通过两车的协同分析,将信号分别传递给电池和轮毂电机,保证轮毂电机的等速运行。
优选为,所述步骤中,操纵甲车的方向盘,带动带控制电机的转向管柱转动,但甲车的控制电机不工作,带控制电机的转向管柱转动可以输出转向信号,通过线束分别传递给甲车和乙车的ECU及综合控制器箱,甲车的ECU及综合控制器箱变为主控系统,乙车的ECU及综合控制器箱变为辅助控制系统,通过两车的协同分析,将转向信号传递给乙车的带动带控制电机的转向管柱转动,此时乙车的方向盘乙锁死,但乙车的控制电机可以工作。
优选为,所述步骤中,操纵甲车的制动踏板,带动电动制动助力器工作,电动制动助力器可以产生制动信号,将制动信号通过线束分别传递给甲车和乙车的ECU及综合控制器箱,其中甲车的ECU及综合控制器箱变为主控系统,乙车的ECU及综合控制器箱变为辅助控制系统,通过两车的协同分析,将控制信号分别传递给两车的电动制动助力器,两车的电动制动助力器都开始工作,达到制动的效果。
优选为,可在两辆车组合的基础上按照相同控制方法再添加组合另一辆车。
优选为,还包括车辆分离控制过程,具体包括以下步骤:
1)前后悬架回正过程;
2)紧固系统解除紧固过程;
3)解除前后对齐状态过程;
4)左右横向推开过程。
5)断开机构的连接过程。
附图说明
现在将描述如本发明的优选但非限制性的实施例,本发明的这些和其他特征、方面和优点在参考附图阅读如下详细描述时将变得显而易见,其中:
图1是可组合车辆底盘装置示意图;
图2是前悬架系统零部件组成图;
图3是摆动系统零部件组成图;
图4是摆动系统摆动过程示意图;
图5是紧固系统和信号同步端口系统零部件组成图;
图6是紧固系统零部件组成示意图;
图7是驱动系统和制动系统零部件组成图;
图8是转向系统零部件组成图;
图9是转向系统转动示意图;
图10是组合系统零部件组成图;
图11是组合系统运动示意图;
图12是后悬架系统零部件组成图;
图13是两辆组合车1+1组合过程示意图;
图14是1+1后驱动系统控制示意图;
图15是1+1后转向系统控制示意图;
图16是1+1后制动系统控制示意图;
图17是三辆组合车2+1组合过程示意图;
图18是2+1后驱动系统控制示意图;
图19是2+1后转向系统控制示意图;
图20是2+1后制动系统控制示意图;
附图标记:
100,前悬架系统、200,摆动系统、300,自动紧固系统、400,驱动控制系统、500,制动系统、600,转向系统、700,组合系统、800,信号同步端口、900,后悬架系统;
101,前悬架支座、102,前减震弹簧、103,前减震器及前叉、104,前轮胎、105,前轮毂、106,前轮转动轴;
201,主体机构骨架(含低速稳定惰轮)、202,摆动固定座、203,前左摆臂、204,齿轮轨道、205,减速齿轮、206,摆动驱动齿轮、207,摆动驱动电机、208,摆动驱动杆、209,前右摆臂;
301,紧固系统活动端、302,紧固系统固定端.30101,活动端壳体、30102,紧固螺栓、30103,触发开关、30104,导轨、30105,夹紧头、30106,电动风枪;
401,带信号发生器的加速踏板、402,ECU及综合控制器箱、403,电池箱、404,线缆、405,轮毂电机;
501,制动踏板、502,电动制动助力器、503,制动总泵及刹车油壶、504,制动管、505,前制动分泵、506,前制动盘、507,后制动分泵、508,后制动盘;
601,方向盘、602,带控制电机的转向管柱、603,过度杆固定端、604,过度杆伸缩端、605,蜗杆曲柄指销式转向器、606,转向驱动摆杆、607,转向拉杆、608,前叉摆杆;
701,组合驱动电机、702,组合驱动齿轮、703,齿轮组、704,组合摆动机构、705,夹紧电机、706,正反丝杠、707,夹紧块、708,组合摆动导轨、709,组合钩紧机构;
801,信号同步端口子端、802,信号同步端口母端;
901,后悬架固定座、902,后减震弹簧、903,后减震器、904,后摆杆固定座、905,后摆杆、906,后车轮。
具体实施方式
以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。应当理解的是,在全部附图中,对应的附图标记表示相同或对应的部件和特征。
实施例一
结合图1-9对单个车辆系统描述如下:
可组合式车辆底盘装置可独立操作,它包括以下9大系统,如图1:前悬架系统100、摆动系统200、紧固系统300、驱动系统400、制动系统500、转向系统600、组合系统700、信号同步端口系统800、后悬架系统900。前悬架系统100、后悬架系统900分别位于车辆前端和后端且分别与前后的单个车轮连接,该底盘装置包含两套摆动系统200,在车辆前端前悬架系统100通过前摆动系统200与车身主体机构骨架201连接、后悬架系统900通过后摆动系统200与车身主体机构骨架201连接,紧固系统300、组合系统700、信号同步端口系统800分别位于车辆的两侧,均固定在车身主体机构骨架201上,组合系统700主要用于车辆组合(二(多)合一)时使用,用于两辆车或多辆车在组合过程中完成引导、连接、同步、靠近、贴合等一系列的动作,而紧固系统300是在组合系统700完成上述系列动作后,进行最后的紧固连接,使组合车辆的主体机构骨架201紧固在一起,信号同步端口系统800主要功能是当车辆组合时,信号接通。而驱动系统400、制动系统500、转向系统600分别控制车辆的驱动、制动、和转向,其操作控制件分别是带信号发生器的加速踏板401、制动踏板501、方向盘601,这些都安装在车身机构骨架201上,分别通过线束、油管、传动部件等将操作传递给底盘装置的各个工作部位。
其中:
参考图2,前悬架系统100采用与常规两轮电动车前悬架结构近似的布置,包括:前悬架支座101、前减震弹簧102、前减震器及前叉103、前轮胎104、前轮毂105、前轮转动轴106。其中前减震器集成在前叉上,前减震弹簧102套在前减震器及前叉103上,前轮毂105通过轴承与前轮转动轴106连接,可以发生相对转动,前轮转动轴106通过螺纹与前减震器及前叉103连接,前轮胎104安装在前轮毂105上,前减震器及前叉103及其连接的零件一起安装在前悬架支座101。
参考图3和4,摆动系统200主要控制前悬架系统100和后悬架系统900相对于主体机构骨架201的左右偏摆,包括:主体机构骨架201、摆动固定座202、前左摆臂203、齿轮轨道204、减速齿轮205、摆动驱动齿轮206、摆动驱动电机207、摆动驱动杆208、前右摆臂209。其中前左摆臂203、前右摆臂209后端与摆动固定座202铰接,前端与前后悬架支座101和901铰接,摆动固定座202和齿轮轨道204通过焊接的方式固定在主体机构骨架201上,驱动电机207通过螺栓安装在摆动驱动杆208,当需要偏摆时,驱动电机207转动,带动摆动驱动齿轮206,带动与摆动驱动齿轮206啮合的减速齿轮205,减速齿轮205也固定在摆动驱动杆208上,减速齿轮205与齿轮轨道204啮合,随着减速齿轮205的转动,带动摆动驱动杆208一起运动,摆动驱动杆208与前左摆臂203、前右摆臂209铰接,形成四边形连杆机构,摆动驱动杆208即可带动前左摆臂203、前右摆臂209摆动。
参考图5和6,紧固系统300主要功能是在组合状态下锁紧组合车辆的主体机构骨架201,使其连接稳固,其主要包括紧固系统活动端301、紧固系统固定端302,紧固系统活动端301又包括:活动端壳体30101、紧固螺栓30102、触发开关30103、导轨30104、夹紧头30105、电动风枪30106。其中,紧固的运动过程如下:活动端壳体30101结构上分圆锥段和圆柱段,与之配合的紧固系统固定端302也有相应的圆锥段和圆柱段。
在推进的过程中,圆锥段起到对准的作用,圆柱段起到稳定的作用,当推进到最终状态时,触发开关开启,电动风枪30106开始转动,带动夹紧头30105转动,紧固螺栓30102被夹紧头30105夹紧,也随之转动,紧固螺栓30102便与紧固系统固定端302内部的螺纹配合,逐渐旋入,旋入时,带动夹紧头30105和电动风枪30106一起运动,电动风枪30106可以在导轨30104上运动,导轨30104固定在活动端壳体30101上,最后电动风枪30106运动到活动端壳体30101的前端,达到紧固状态。松开的运动过程如下:外部信号触发电动风枪30106反转,带动夹紧头30105和紧固螺栓30102一起反转,紧固螺栓30102逐渐从螺纹中退出,推动夹紧头30105和电动风枪30106一起退出,直到电动风枪30106运动至活动端壳体30101的后端,则紧固系统活动端301与紧固系统固定端302处于分离状态。
参考图7,驱动系统400主要功能是驱动整车运动,与一般电动车驱动系统一致,包括:带信号发生器的加速踏板401、ECU及综合控制器箱402、电池箱403、线缆404、轮毂电机405,其中:带信号发生器的加速踏板401、ECU及综合控制器箱402、电池箱403都安装在车身主体机构骨架201上,轮毂电机405集成在后悬架系统900的车轮上,线缆404将带信号发生器的加速踏板401、ECU及综合控制器箱402、电池箱403连接起来。实施方式如下:人为操作带信号发生器的加速踏板401,加速信号传递到ECU及综合控制器箱402,通过线缆404将控制信号传给轮毂电机405,使其转动以驱动整车运动。
参考图7,制动系统500主要功能是当整车运动时,可通过制动系统将整车的速度降下来并停止,其制动功能与一般车辆的制动系统一致,控制部分不同。包括:制动踏板501、电动制动助力器502、制动总泵及刹车油壶503、制动管504、前制动分泵505、前制动盘506、后制动分泵507、后制动盘508。制动踏板501、电动制动助力器502、制动总泵及刹车油壶503通过螺栓连接在一起,并整体固定在车身主体机构骨架201上,前制动分泵505、前制动盘506安装在前悬架系统100上,其中,前制动盘506与前轮毂105连接在一起,随轮毂转动,前制动分泵505与前减震器及前叉103连接在一起;后制动分泵507与后制动盘508安装在后悬架系统900上,后制动分泵507与后轮毂电机405连接在一起,随轮毂电机405转动,后制动盘508安装在后减震器903上。其实施过程如下:人为操作制动踏板501,通过电动制动助力器502的助力推动制动总泵及刹车油壶503、使液压油通过制动管504推动前制动分泵505、后制动分泵507工作,分别夹紧前制动盘506、后制动盘508,达到制动的效果。其中:电动制动助力器502的结构和控制系统详见本申请人的另一篇申请《一种电动制动助力器》(申请号为201310176769.4),该申请说明书内容引入本申请中,在此不再详述。
参考附图8和9,转向系统600主要控制整车的转向,同时,当前悬架左右摆动时,转向系统600的功能不受影响,其包括:方向盘601、带控制电机的转向管柱602、过度杆固定端603、过度杆伸缩端604、蜗杆曲柄指销式转向器605、转向驱动摆杆606、转向拉杆607、前叉摆杆608。其连接关系为:方向盘601与带控制电机的转向管柱602通过花键连接,带控制电机的转向管柱602与过度杆固定端603通过十字万向节连接,过度杆伸缩端604与蜗杆曲柄指销式转向器605的输入端通过十字万向节连接,转向驱动摆杆606与转向拉杆607通过球铰连接,转向拉杆607与前叉摆杆608通过球铰连接。其实施过程如下:人为操作方向盘601转动,分别带动带控制电机的转向管柱602、过度杆固定端603、过度杆伸缩端604、蜗杆曲柄指销式转向器605的输入端转动,使转向驱动摆杆606发生摆动,通过转向拉杆607的拉动,使前叉摆杆608也发生摆动。其中:带控制电机的转向管柱602结构和控制系统详见本申请人的另一篇申请《一种可组合式电控转向管柱》(申请号:201310177438.2)该申请说明书内容引入本申请中,在此不再详述。
参考图10-11,组合系统700主要用于车辆组合(二(多)合一)时使用,用于两辆车或多辆车在组合过程中完成引导、连接、同步、靠近、贴合等一系列的动作,组合系统位于整个底盘的两侧中部区域,其固定结构安装在车身主体机构骨架201上,主要的运动机构位于整个底盘的左侧中部区域,组合钩紧机构709位于整个底盘的右侧中部区域,其主要包括:组合驱动电机701、组合驱动齿轮702、齿轮组703、组合摆动机构704、夹紧电机705、正反丝杠706、夹紧块707、组合摆动导轨708、组合钩紧机构709,其中组合驱动电机701和齿轮组703固定在主体机构骨架201上,组合驱动齿轮702与齿轮组703上的大齿轮啮合,齿轮组703上的三个齿轮同轴同步运动,组合摆动机构704摆臂上有一段齿条,该齿条与齿轮组703两端的齿轮啮合,夹紧电机705固定在组合摆动机构704上,并与正反丝杠706连接,夹紧块707套正反丝杠706上,当正反丝杠706转动时夹紧块707可在组合摆动机构704上的槽中直线运动。
在组合过程实施如下:当发出组合信号指令时,组合驱动电机701开始带动组合驱动齿轮702转动,驱动齿轮组703转动,齿轮组703两端的小齿轮与组合摆动机构704上的齿条啮合,由于小齿轮固定,则齿条有向下运动的趋势,但因为组合摆动导轨708的阻挡,不能向下运动,被迫随着小齿轮一起旋转,旋转的过程中,组合摆动机构704就勾住了第二辆车上的组合钩紧机构709;当旋转到90度后,触发夹紧电机705的开关,夹紧电机705带动正反丝杠706转动,夹紧块707有前后两块,分别套在正反丝杠706的正丝位置和反丝位置,故夹紧块707逐步同步向中间靠拢,将组合钩紧机构709夹紧(夹紧后,车辆就对齐了,夹紧块707有前后两个,如果前面的先碰到组合钩紧机构709,就将车辆向后推,如果后面的先碰到组合钩紧机构709,就将车辆向前推,无论如何,夹紧的位置就是车辆对齐的位置),使车辆的前后位置对齐(两辆车靠近后,前后位置可能接近,但不一定对齐,这里利用组合系统700先互相勾住,再强制对齐,再拉近,都可以由组合系统700实现)。同时,组合驱动电机701的带动下,小齿轮继续转动,而旋转到90度后组合摆动机构704又靠在组合摆动导轨708上,使不能继续旋转,而此时小齿轮还在转动,其与组合摆动机构704上的齿条发生啮合运动,将组合摆动机构704向内侧拉动,最终达到两车对正、靠拢的目的。
参考图5,信号同步端口800属于一个接插件,信号同步端口子端801位于整个底盘装置的后部右侧区域,信号同步端口母端802位于整个底盘装置的后部左侧区域。当两辆车和多辆车组合时,可作为控制系统沟通的桥梁。包括:信号同步端口子端801,信号同步端口母端802。其具体实施过程如下:随着组合系统700和紧固系统300的共同作用,将两辆车对正、拉近、锁紧后,信号同步端口子端801与信号同步端口母端802同步直接插紧。
参考图12,后悬架系统900采用与常规两轮电动车后悬架结构近似的布置,包括:后悬架固定座901、后减震弹簧902、后减震器903、后摆杆固定座904、后摆杆905、后车轮906。其中后减震弹簧902套在后减震器903上,后减震器903与后悬架固定座901铰接,后摆杆固定座904紧固在后悬架固定座901上,后摆杆905的前端与后摆杆固定座904铰接,后摆杆905的后端与后减震器903的下端连接,在该连接点与后车轮906铰接。
单个车辆停放及低速行驶的状态下,会发生侧倾,此时主体机构骨架(含低速稳定惰轮)201会伸出低速稳定惰轮用于支撑,高速行驶时惰轮收起,具体结构不做要求。
以上9大系统组成的底盘装置,其中前悬架系统100、后悬架系统900为车辆提供了减震的作用,可以使单个车辆驾驶者舒适性得到提升;驱动系统400、制动系统500、转向系统600为单个车辆提供了必要的驱动、制动、转向的功能,组合系统700、紧固系统300属于车辆的组合的基础部件,能保证组合时的方便性和组合后车身的刚度和强度;信号同步端口系统800也属于车辆的组合的基础部件,它为组合车辆之间提供了必要的信号传输通道;摆动系统200也属于车辆的组合基础部件,它为组合车辆提供了调整轮距的作用,轮距的调整有助于提高车辆的稳定性。
实施例二
结合图13-16,对两部车辆(甲车、乙车)组合(1+1)的控制过程描述如下,其主要包括以下步骤:
1)车辆同步:左右位置靠近并前后初步对齐:当两辆车实现组合时,当两辆车处于静止状态时,只需要将两辆车的摆放在前后基本对齐,左右靠近即可;当两辆车左右并排行驶时,可采用任何有效的方式使两辆车同步同速,例如具体方式为通过无线信号的配对,或人工操作同速同步等方式,使前后基本对齐,左右位置靠近至150mm左右时,即可开启组合指令(同时可人工手动开启,也可通过红外线测量两车的距离感应自动开启)。
2)软连接:当发出组合信号指令时,组合驱动电机701开始带动组合驱动齿轮702转动,驱动齿轮组703转动,齿轮组703两端的小齿轮与组合摆动机构704上的齿条啮合,由于小齿轮固定,则齿条有向下运动的趋势,但因为组合摆动导轨708的阻挡,不能向下运动,被迫随着小齿轮一起旋转,旋转的过程中,组合摆动机构704就勾住了第二辆车上的组合钩紧机构709,即实现了软连接。
3)前后对齐:当旋转到90度后,触发夹紧电机705的开关,夹紧电机705带动正反丝杠706转动,夹紧块707有前后两块,分别套在正反丝杠706的正丝位置和反丝位置,故夹紧块707逐步同步向中间靠拢,将组合钩紧机构709夹紧,使车辆的前后位置精确对齐;
4)车辆靠拢:同时,组合驱动电机701的带动下,小齿轮继续转动,而旋转到90度后组合摆动机构704又靠在组合摆动导轨708上,使不能继续旋转,而此时小齿轮还在转动,其与组合摆动机构704上的齿条发生啮合运动,将组合摆动机构704向内侧拉动,使两车逐步靠拢,由于车辆都在同速运动或静止,当组合摆动机构704向内侧拉动时,可使车辆产生横向运动,即两辆车的轮胎与地面发生侧向滑动,当然为保证安全,组合过程中的同步车速不宜过快。
5)车辆紧固:在靠拢的过程中,主体机构骨架201上的4个紧固系统活动端301与紧固系统固定端302通过圆锥段起到对准的作用,最终圆柱段与圆柱段配合,使相对位置达到最佳状态,此时触发开关开启,电动风枪30106开始转动,带动夹紧头30105转动,紧固螺栓30102被夹紧头30105夹紧,也随之转动,紧固螺栓30102便与紧固系统固定端302内部的螺纹配合,逐渐旋入,旋入时,带动夹紧头30105和电动风枪30106一起运动,电动风枪30106可以在导轨30104上运动,导轨30104固定在活动端壳体30101上,最后电动风枪30106运动到活动端壳体30101的前端,达到紧固状态。
6)信号连接:随着组合系统700和紧固系统300的共同作用,将两辆车对正、拉近、锁紧后,信号同步端口子端801与信号同步端口母端802同步直接插紧,此时两车所有功能信号同步。
7)调整轮距:随后,前后摆动系统也开始运动:驱动电机207转动,带动摆动驱动齿轮206,带动与摆动驱动齿轮206啮合的减速齿轮205,减速齿轮205也固定在摆动驱动杆208上,减速齿轮205与齿轮轨道204啮合,随着减速齿轮205的转动,带动摆动驱动杆208一起运动,摆动驱动杆208与前左摆臂203、前右摆臂209铰接,形成四边形连杆机构,摆动驱动杆208即可带动前左摆臂203、前右摆臂209摆动,最终使轮距加宽,车辆保持稳定的状态。
8)驱动系统二合一模式开启(以甲车为主控车为例):随着信号接插件的连接,将两车(甲车和乙车)的ECU及综合控制器箱402和电池箱403连接起来,ECU将接收到主控车的指令,将自动断开乙车的加速信号,即乙车无法操纵车辆的驱动系统,同时将乙车的ECU及综合控制器箱402转为辅助模式,即甲车的ECU及综合控制器箱402控制组合后车辆的驱动系统,而电池箱并联连接,如图14。模式开启后的操作过程如下:操纵甲车的加速踏板401,将加速信号通过线束404分别传递给甲车和乙车的ECU及综合控制器箱402,甲车的ECU及综合控制器箱402变为主控系统,乙车的ECU及综合控制器箱402变为辅助控制系统,通过两车的协同分析,将信号分别传递给电池403和轮毂电机405,保证轮毂电机405的等速运行。操纵乙车的加速踏板401,整个驱动系统无反应。
9)转向系统二合一模式开启(以甲车为主控车为例):随着信号接插件的连接,将两车的ECU及综合控制器箱402和电池箱403连接起来,ECU将接收到主控车的指令,将自动断开甲车的控制电机信号,即甲车的控制电机不工作;乙车的方向盘自动锁死,不产生转向信号,自动接通乙车的控制电机,即乙车无法操纵车辆的方向盘,但可以通过控制电机操纵转向系统,其中:带控制电机的转向管柱转动602的结构和控制系统如上所述。同时将乙车的ECU及综合控制器箱402转为辅助模式,即甲车的ECU及综合控制器箱402控制组合后车辆的转向系统,如图15。模式开启后的操作过程如下:操纵甲车的方向盘601,带动带控制电机的转向管柱转动602,但甲车的控制电机不工作,带控制电机的转向管柱转动602可以输出转向信号。通过线束分别传递给甲车和乙车的ECU及综合控制器箱402,甲车的ECU及综合控制器箱402变为主控系统,乙车的ECU及综合控制器箱402变为辅助控制系统,通过两车的协同分析,将转向信号传递给乙车的带动带控制电机的转向管柱转动602,此时乙车的方向盘乙锁死,但乙车的控制电机可以工作。即甲车通过转动方向盘601带动带控制电机的转向管柱转动602转动,带动过度杆固定端603、过度杆伸缩端604、蜗杆曲柄指销式转向器605的输入端转动,使转向驱动摆杆606发生摆动,通过转向拉杆607的拉动,使甲车的前叉摆杆608也发生摆动,达到甲车的转向要求。乙车不能转动方向盘601,由甲车输出的转向信号带动带控制电机的转向管柱转动602里面的控制电机转动,从而依次带动过度杆固定端603、过度杆伸缩端604、蜗杆曲柄指销式转向器605的输入端转动,使转向驱动摆杆606发生摆动,通过转向拉杆607的拉动,使乙车的前叉摆杆608也发生摆动,达到乙车的转向要求。
10)制动系统二合一模式开启(以甲车为主控车为例):随着信号接插件的连接,将两车的ECU及综合控制器箱402和电池箱403连接起来,即甲乙两车的电动制动助力器502通过信号连接起来,其中:电动制动助力器502的结构和控制系统如上所述。为了防止紧急状况的发生,两车的制动系统可共同工作,其中,甲车的ECU及综合控制器箱402为主控制器,乙车的ECU及综合控制器箱402为辅助控制器,如图16。模式开启后的操作过程如下:操纵甲车的制动踏板501,带动电动制动助力器502工作,电动制动助力器502可以产生制动信号,将制动信号通过线束分别传递给甲车和乙车的ECU及综合控制器箱402,其中甲车的ECU及综合控制器箱402变为主控系统,乙车的ECU及综合控制器箱402变为辅助控制系统,通过两车的协同分析,将控制信号分别传递给两车的电动制动助力器502,两车的电动制动助力器502都开始工作,达到制动的效果。即单独操纵甲车的制动踏板501,带动电动制动助力器502工作,从而控制甲车的制动系统500工作,而甲车电动制动助力器502发出的信号可以驱动乙车的电动制动助力器502工作,从而控制乙车的制动系统500工作;单独操纵乙车的制动踏板501,带动电动制动助力器502工作,从而控制乙车的制动系统500工作,而乙车电动制动助力器502发出的信号可以驱动甲车的电动制动助力器502工作,从而控制甲车的制动系统500工作;同时操纵两车的制动踏板501,带动两车的电动制动助力器502工作,两车的电动制动助力器502发出信号,经甲乙两车的ECU及综合控制器箱402协同分析后,将信号分别传递给两车的电动制动助力器502,从而控制两车的制动系统500共同工作。
实施例三
结合图17-20,对两部车辆(甲车、乙车、丙车)组合(2+1)的控制过程描述如下:
1)2+1组合过程同上述1+1组合步骤的1-6步。
2)调整轮距:组合完成后,乙车的摆动系统200回正,丙车的摆动系统200外摆,其机构的运动过程同前,最后达到稳定状态。如图17
3)驱动系统、转向系统、制动系统2+1模式开启:控制模式同1+1车辆,即甲车作为主控车控制组合车辆的驱动系统、转向系统,乙车和丙车不能控制组合车辆的驱动系统和转向系统;甲乙丙三车都可以控制组合车辆的制动系统;甲车的ECU及综合控制器箱402作为主控制器,乙车、丙车的ECU及综合控制器箱402作为辅助控制器;所有车辆的电池箱并联连接。
实施例四
实施例三中车辆分离的控制过程描述如下:
1)前后悬架回正:当车辆分离时,给出分离信号,甲乙丙三车的前后悬架均回到中间位置。前后悬架通过摆动回到中间位置的具体实施方式同第7步。
2)紧固系统解除:甲车、乙车的紧固系统300中的电动风枪30106开始逆向转动,带动夹紧头30105转动,紧固螺栓30102被夹紧头30105夹紧,也随之转动,紧固螺栓30102逐渐从紧固系统固定端302内部的螺纹旋出,旋出时,带动夹紧头30105和电动风枪30106一起运动,电动风枪30106可以在导轨30104上运动,导轨30104固定在活动端壳体30101上,最后电动风枪30106运动到活动端壳体30101的后端,紧固状态解除。
3)解除前后精确对齐状态:此时,触发乙车和丙车的组合驱动电机701和夹紧电机705的开关,其中,夹紧电机705逆向旋转,带动正反丝杠706转动,使夹紧块707逐步同步向两边分离,解除前后精确对齐状态;
4)左右横向推开:而组合驱动电机701带动小齿轮逆向转动,由于组合摆动导轨708的限制,只能与组合摆动机构704上的齿条发生啮合运动,向外推动,即车轮与地面发生横向运动,甲乙丙三车相互推开。
5)断开机构的连接:向外推动至两车的距离约150mm的时候,乙车和丙车的小齿轮运动到组合摆动机构704上的齿条的末端,不能再推动,而被迫与小齿轮一起旋转,从而乙车的组合摆动机构704脱离甲车的组合钩紧机构709,丙车的组合摆动机构704脱离乙车的组合钩紧机构709,此时组合车辆彻底分离,各自恢复自由,可独立操作驾驶。
本发明乙经结合着仅限定数量的实施例被详细地描述出,可以容易理解的是,本发明并不限制于所公开的实施例中。更加地,本发明可以修改合并任何数量的前述未提及到的变形、改变、替换或等同组件,但这些与本发明的精神和范围是相称的。另外,本发明的各种实施例乙经被描述出,可以理解的是,本发明的各个方面可仅包括所描述实施例的一部分。由此,本发明并不由前述描述所限制,但仅由所附加的权利要求的范围限制。

Claims (10)

1.一种可组合式车辆底盘装置的控制方法,其中该可组合式车辆底盘装置包括前悬架系统(100)、摆动系统(200)、紧固系统(300)、驱动系统(400)、制动系统(500)、转向系统(600)、组合系统(700)、信号同步端口系统(800)、后悬架系统(900),其特征在于所述前悬架系统(100)和所述后悬架系统(900)分别位于车辆前端和后端且分别与前后的单个车轮连接,该底盘装置包含前后两套摆动系统(200),车辆前端的前悬架系统(100)通过前摆动系统(200)与车身主体机构骨架(201)连接、后悬架系统(900)通过后摆动系统(200)与车身主体机构骨架(201)连接,所述紧固系统(300)、组合系统(700)、信号同步端口系统(800)分别位于车辆底盘的两侧,均固定在车身主体机构骨架(201)上,其特征在于所述控制方法包括以下步骤:
1)使具有上述相同结构的甲车和乙车两辆车同步同速的车辆同步过程;
2)借助于所述组合系统(700)实现软连接过程;
3)使车辆的前后位置精确对齐前后对齐过程;
4)使车辆产生横向运动的车辆靠拢过程:
5)借助于紧固系统(300)实现车辆紧固过程;
6)信号同步端口系统(800)连接实现信号连接过程:
7)调整轮距过程;
8)驱动系统(400)二合一模式开启;
9)转向系统(600)二合一模式开启;
10)制动系统(500)二合一模式开启。
2.如权利要求1所述的可组合式车辆底盘装置的控制方法,其特征在于,所述步骤1)中,所述车辆同步过程可以使两辆车处于静止状态或人工操作保持同速同步。
3.如权利要求1所述的可组合式车辆底盘装置的控制方法,其特征在于,所述步骤2)中,当发出组合信号指令时,组合系统(700)的组合驱动电机(701)开始带动组合驱动齿轮(702)转动,驱动齿轮组(703)转动,齿轮组(703)两端的小齿轮与组合摆动机构(704)上的齿条啮合,由于小齿轮固定,则齿条有向下运动的趋势,但因为组合摆动导轨(708)的阻挡,不能向下运动,被迫随着小齿轮一起旋转,旋转的过程中,组合摆动机构(704)就勾住了第二辆车上的组合钩紧机构(709)。
4.如权利要求1所述的可组合式车辆底盘装置的控制方法,其特征在于,所述步骤4)中,组合系统(700)的组合驱动电机(701)的带动下,小齿轮继续转动,而旋转到90度后组合摆动机构(704)又靠在组合摆动导轨(708)上,使不能继续旋转,而此时小齿轮还在转动,其与组合摆动机构(704)上的齿条发生啮合运动,将组合摆动机构(704)向内侧拉动,使两车逐步靠拢。
5.如权利要求1所述的可组合式车辆底盘装置的控制方法,其特征在于,所述步骤5)中,在靠拢的过程中,主体机构骨架(201)上的4个紧固系统活动端(301)与紧固系统固定端(302)通过圆锥段起到对准的作用,最终圆柱段与圆柱段配合,使相对位置达到最佳状态,此时触发开关开启,电动风枪(30106)开始转动,带动夹紧头(30105)转动,紧固螺栓(30102)被夹紧头(30105)夹紧,也随之转动,紧固螺栓(30102)便与紧固系统固定端(302)内部的螺纹配合,逐渐旋入,旋入时,带动夹紧头(30105)和电动风枪(30106)一起运动,电动风枪(30106)可以在导轨(30104)上运动,导轨(30104)固定在活动端壳体(30101)上,最后电动风枪(30106)运动到活动端壳体(30101)的前端,达到紧固状态。
6.如权利要求1所述的可组合式车辆底盘装置的控制方法,其特征在于,所述步骤8)中,随着信号接插件的连接,将甲乙两辆车的车辆ECU及综合控制器箱(402)和电池箱(403)连接起来,操纵甲车的加速踏板(401),将加速信号通过线束(404)分别传递给甲车和乙车的ECU及综合控制器箱(402),甲车的ECU及综合控制器箱(402)变为主控系统,乙车的ECU及综合控制器箱(402)变为辅助控制系统,通过两车的协同分析,将信号分别传递给电池(403)和轮毂电机(405),保证轮毂电机(405)的等速运行。
7.如权利要求6所述的可组合式车辆底盘装置的控制方法,其特征在于,所述步骤9)中,操纵甲车的方向盘(601),带动带控制电机的转向管柱转动(602),但甲车的控制电机不工作,带控制电机的转向管柱转动(602)可以输出转向信号,通过线束分别传递给甲车和乙车的ECU及综合控制器箱(402),甲车的ECU及综合控制器箱(402)变为主控系统,乙车的ECU及综合控制器箱(402)变为辅助控制系统,通过两车的协同分析,将转向信号传递给乙车的带动带控制电机的转向管柱转动(602),此时乙车的方向盘乙锁死,但乙车的控制电机可以工作。
8.如权利要求7所述的可组合式车辆底盘装置的控制方法,其特征在于,所述步骤10)中,操纵甲车的制动踏板(501),带动电动制动助力器(502)工作,电动制动助力器(502)可以产生制动信号,将制动信号通过线束分别传递给甲车和乙车的ECU及综合控制器箱(402),其中甲车的ECU及综合控制器箱(402)变为主控系统,乙车的ECU及综合控制器箱(402)变为辅助控制系统,通过两车的协同分析,将控制信号分别传递给两车的电动制动助力器(502),两车的电动制动助力器(502)都开始工作,达到制动的效果。
9.如权利要求1-8任一项所述的可组合式车辆底盘装置的控制方法,其特征在于,可在两辆车组合的基础上按照相同控制方法再添加组合另一辆车。
10.如权利要求9所述的可组合式车辆底盘装置的控制方法,其特征在于,还包括车辆分离控制过程,具体包括以下步骤:
1)前后悬架回正过程;
2)紧固系统解除紧固过程;
3)解除前后对齐状态过程;
4)左右横向推开过程;
5)断开机构的连接过程。
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