CN103935410A - 一种基于轮毂电机的全方位转向越障车 - Google Patents
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Abstract
一种基于轮毂电机的全方位转向越障车，包括中央控制系统，固定于车体上的蓄电池组，操作台，液压系统，车体左前、右前、左后、右后的车轮，其特征在于：所述的车轮与车体之间通过转向抬升机构相连，车体底部左右两边均设有履带轮机构。该种越障车能够实现原地转向、横向行驶、车轮抬升越障，其灵活性、机动性和越障性能好；且其稳定性、动力性能和地形适应能力强。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于轮毂电机的全方位转向越障车。
背景技术
随着经济的开发和社会的发展，越障车辆应用越来越广泛。越障车主要分为履带式和轮式两种。履带式越障车一般由两节组成，在平地时前节履带悬空，由后节履带平贴地面转动前进；当遇到障碍物时，调节前节履带抬起高度，将其置于障碍物之上，然后以其后端为转轴反向旋转，将整个车体前部抬高，然后前后节履带同时旋转，并分别以障碍物及地面为支撑向前爬行；随后前节履带落地，后节履带越上障碍物，继续前行直至后节履带落地，越障车越过障碍，恢复正常行驶。履带式越障车的履带较长、履带轮的偏转角度难以调节，使其转向不灵活，机动性能、运行速度均受到限制；但其履带与地面接触面积大、履齿多，抓地能力强，适于复杂路面行驶和作业，安全性、稳定性和动力性能优越。轮式越障车通常由三个行星轮组成的行星轮组为行走轮，在平地行走时，两个行星轮紧贴地面并各自沿其自身的转轴自转，使越障车向前行驶；当前方遇到障碍物时，则三个行星轮沿着其中心轴公转，三个行星轮交替与障碍物接触，使越障车能够爬越障碍物；越过障碍物之后，又恢复两个行星轮紧贴地面自转前行。轮式越障车与地面的接触为线接触，使其转向灵活、控制简单，但其抓地能力弱，对地形的适应能力差，并且其行星轮不能抬升，越障的高度无法超过行星轮组的中心轴距地面的高度，其越障能力较差；此外，行星轮转向时其偏转角度通常不超过50°，无法实现原地转向、横向行驶，其转向所需空间较大，转向灵活性有待提高，限制了其在较小空间作业的能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于轮毂电机的全方位转向越障车，该种越障车能够实现原地转向、横向行驶、车轮抬升越障，灵活性、机动性和越障性能好；且其稳定性、动力性能和地形适应能力强。
本发明实现其发明目的所采用的技术方案是：一种基于轮毂电机的全方位转向越障车，包括中央控制系统，固定于车体上的蓄电池组，操作台，液压系统，车体左前、右前、左后、右后的车轮，其特征在于：所述的车轮与车体之间通过转向抬升机构相连，车体底部左右两边均设有履带轮机构；
所述的转向抬升机构的组成为：上抬升臂和下抬升臂的内端均铰接在车体上，外端均铰接在轮座上，形成平行四边形机构；所述的下抬升臂中部与液压缸的液压杆铰接，液压缸的缸体与车体铰接；所述的液压缸的油路通过电磁阀与液压系统相连，电磁阀的控制端与中央控制系统相连；轮座的上横板固定有减速器，减速器的输入端与转向电机相连；减速器的输出轴与轮脚架的上板固定连接；轮脚架的侧板与轮毂电机一的定子固定连接；轮毂电机一的转子与车轮的轮毂固定连接；
所述的履带轮机构的组成为：履带棘轮的轮毂与轮毂电机二的转子固定连接，轮毂电机二的定子与车体相连，从动履带棘轮通过其转轴与车体相连；履带套装在履带棘轮和从动履带棘轮上。
所述的轮毂电机一、轮毂电机二以及转向电机均通过各自的电机驱动控制器与中央控制系统电连接。
本发明的工作过程和原理是：
操作者可以通过操作台上的按钮选择相应的行驶模式，包括常规转向、原地转向、横向行驶、抬升越障。在平地行驶时，车体左前、右前、左后、右后的车轮以及车体底部左右两边的履带轮机构均平贴地面转动前进。
在常规转向模式下，中央控制系统根据操作台上的方向盘的转动角度，按照常规模式转向程序计算出该角度下各个轮所需的转角；随后中央控制系统向转向电机的电机驱动控制器发送相应控制信号，电机驱动控制器控制转向电机转动相应角度；转向电机带动减速器旋转，减速器输出轴带动轮脚架绕减速器输出轴轴线转动，轮脚架转动带动轮毂电机与车轮绕减速器输出轴轴线的转动，进而实现车轮转动相应角度。同时中央控制系统给各个轮毂电机的电机驱动控制器发送相应控制信号来控制各个轮毂电机转速，轮毂电机带动车轮以给定的速度旋转实现车轮的差速来配合车辆平稳转向。
原地转向模式下，首先中央控制系统通过给电磁阀发送相应信号控制液压缸动作；液压缸的液压杆伸长带动下抬升臂下降，进而使得整个转向抬升机构下降，使车体左前、右前、左后、右后的车轮均下降，从而使得中间的履带轮机构离地；然后中央控制系统给转向电机驱动控制器发送相应控制信号控制每个转向电机转动相应角度，进而使得每个车轮转至固定角度：两个前轮转至呈“八”字形，两个后轮转至呈倒“八”字形；此时可通过操作台上的方向盘的左旋或右旋来控制越障车的左旋或右旋；同时中央控制系统给各个轮毂电机驱动控制器发送相应控制信号控制各个轮毂电机转动方向，轮毂电机带动车轮以给定的方向旋转实现原地全转向。
横向行驶模式下，首先同样首先中央控制系统通过给电磁阀发送相应信号控制液压缸动作；液压缸的液压杆伸长带动下抬升臂下降，进而使得整个转向抬升机构下降，使车体左前、右前、左后、右后的车轮均下降，从而使得中间的履带轮机构离地；然后中央控制系统控制转向电机转动使每个车轮转动90°与车的纵向轴线成垂直方向：两个前轮及两个后轮均转至呈“一”字形；此时可通过操作台上的方向盘的左旋或右旋来控制越障车的左行或右行，同时中央控制系统控制各个轮毂电机带动车轮以给定的方向旋转实现横向行驶。
前行遇到障碍时，中央控制系统通过给电磁阀发送相应信号控制左前、右前液压缸动作，液压缸液压杆收缩带动下抬升臂抬升，进而使得左前、右前转向抬升机构下降，使车体左前、右前车轮均抬升，进而调节两前轮抬起高度，并将其置于障碍物之上；前轮越上障碍物之后，液压缸液压杆伸长使两前车轮下降，将整个车体前部抬高使得中间履带被抬起从而可以越上障碍物；然后车轮以及履带同时旋转，以障碍物及地面为支撑向前爬行；随后两前轮落地，履带越上障碍物，继续前行直至履带及后轮落地，越障车越过障碍，恢复至正常行走状态。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明的基于轮毂电机的全方位转向越障车，采用轮履结合的越障方式：车体前后采用轮式机构，其与地面的接触为线接触，转向灵活、控制简单，使得其灵活性、机动性和越障性能好；中间履带的存在使得该越障车易于攀爬障碍物或在复杂路面行驶和作业，并且中间履带轮也安装有轮毂电机，因而当履带攀越障碍物时能够提供较好的攀爬越障驱动力，使得其稳定性、动力性能和地形适应能力强。
二、该越障车的车轮可以抬升，在遇到一定高度的障碍时，可以主动抬升车轮实现越障，有着更好的越障能力；并且车轮转向角可以实现任意角度转动，使得车辆可进行四轮转向、原地转向、横向行驶，极大地增加了该车的操作灵活性和空间适应能力。
三、该越障车采用基于轮毂电机的四轮驱动技术，减少了很多传统机械传动部件，不仅使整车重量减轻，而且降低了机械传动损耗，节能环保。
附图说明
图1是本发明实施例的立体结构示意图。
图2是本发明实施例的右视结构示意图。
图3是本发明实施例的主视结构示意图。
图4是图3中I部的放大图。
图5是本发明实施例的电路原理示意图。
具体实施方式
图1-5示出，本发明的一种具体实施方式是，一种基于轮毂电机的全方位转向越障车，包括中央控制系统1，固定于车体14上的蓄电池组16，操作台15，液压系统，车体17左前、右前、左后、右后的车轮2，其特征在于：所述的车轮2与车体14之间通过转向抬升机构相连，车体14底部左右两边均设有履带轮机构；
所述的转向抬升机构的组成为：上抬升臂10和下抬升臂8的内端均铰接在车体17上，外端均铰接在轮座9上，形成平行四边形机构；所述的下抬升臂10中部与液压缸13的液压杆铰接，液压缸13的缸体与车体14铰接；所述的液压缸13的油路通过电磁阀21与液压系统相连，电磁阀21的控制端与中央控制系统1相连；轮座9的上横板9A固定有减速器11，减速器11的输入端与转向电机12相连；减速器11的输出轴7与轮脚架4的上板固定连接；轮脚架4的侧板与轮毂电机一3的定子固定连接；轮毂电机一3的转子与车轮2的轮毂固定连接；
所述的履带轮机构的组成为：履带棘轮19的轮毂与轮毂电机二20的转子固定连接，轮毂电机二20的定子与车体14相连，从动履带棘轮17通过其转轴与车体14相连；履带18套装在履带棘轮19和从动履带棘轮17上。
所述的轮毂电机一3、轮毂电机二20以及转向电机12均通过各自的电机驱动控制器22与中央控制系统1电连接。
本例的减速器11的输出轴7与轮脚架4的上板固定连接的具体结构是：输出轴7穿过轮座9下横板9B上的轴承6，穿过轴承6的输出轴7的下端通过法兰盘5与轮脚架4的上板固定连接。
Claims (2)
1.一种基于轮毂电机的全方位转向越障车，包括中央控制系统(1)，固定于车体(14)上的蓄电池组(16)，操作台(15)，液压系统，车体(14)左前、右前、左后、右后的车轮(2)，其特征在于：所述的车轮(2)与车体(14)之间通过转向抬升机构相连，车体(14)底部左右两边均设有履带轮机构；
所述的转向抬升机构的组成为：上抬升臂(10)和下抬升臂(8)的内端均铰接在车体(14)上，外端均铰接在轮座(9)上，形成平行四边形机构；所述的下抬升臂(8)中部与液压缸(13)的液压杆铰接，液压缸(13)的缸体与车体(14)铰接；所述的液压缸(13)的油路通过电磁阀(21)与液压系统相连，电磁阀(21)的控制端与中央控制系统(1)相连；轮座(9)的上横板(9A)固定有减速器(11)，减速器(11)的输入端与转向电机(12)相连；减速器(11)的输出轴(7)与轮脚架(4)的上板固定连接；轮脚架(4)的侧板与轮毂电机一(3)的定子固定连接；轮毂电机一(3)的转子与车轮(2)的轮毂固定连接；
所述的履带轮机构的组成为：履带棘轮(19)的轮毂与轮毂电机二(20)的转子固定连接，轮毂电机二(20)的定子与车体(14)相连，从动履带棘轮(17)通过其转轴与车体(14)相连；履带(18)套装在履带棘轮(19)和从动履带棘轮(17)上。
所述的轮毂电机一(3)、轮毂电机二(20)以及转向电机(12)均通过各自的电机驱动控制器(22)与中央控制系统(1)电连接。
2.根据权利要求1所述的全方位转向越障车，其特征在于：所述的减速器(11)的输出轴(7)与轮脚架(4)的上板固定连接的具体结构是：输出轴(7)穿过轮座(9)下横板(9B)上的轴承(6)，穿过轴承(6)的输出轴(7)的下端通过法兰盘(5)与轮脚架(4)的上板固定连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170125 Termination date: 20190422 |