CN107140056A - 一种全地形底盘姿态调整机构及其调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全地形底盘姿态调整机构及调整方法，包括前轮横向高度连杆调整机构、后轮纵向高度连杆调整机构、后轮横向高度与受力自适应平行四连杆调整机构图和车架；前轮横向高度连杆调整机构包括五条连杆和两条前轮横向高度调整液压缸；后轮纵向高度连杆调整机构包括托架和两条后轮纵向高度调整液压缸；后轮横向高度与受力自适应平行四连杆调整机构由四条连杆通过铰接销轴构成，上下两条连杆的中部铰接在后轮纵向高度调整托架后端中间的两个铰接点上。本发明具有结构简单可靠、控制算法简单、调整迅速和轮胎受力均匀优点，不会产生虚腿现象，降低了底盘姿态调整的控制难度。

Description

一种全地形底盘姿态调整机构及其调整方法

技术领域

本发明涉及一种全地形底盘姿态调整机构及其调整方法，属于车辆制造技术领域。

背景技术

目前车辆底盘的调平方法大多是在作业前采取手动的方法进行调节，具体方法为手动操作与各条支腿对应的各个液压油缸的抬升，在抬升的过程中根据车辆底盘上安装的水平仪显示的倾斜角度，不断调节相应的液压油缸来完成车身的调平。该方法繁琐费时，而且调平精度也较低。部分工程车辆通过水平传感器来监测车身的倾角，通过逻辑运算和数据处理对相应的液压油缸进行自动调节。

但无论在人工操作还是自动操作的方法中，按照现有的调平方法，都容易出现虚腿现象。由于三个点可以确定一个平面，当车辆的支腿超过三个时，在操作的过程中会出现某个或者某几个支腿不着地、或者虽然着地却不受力的情况，即虚腿现象。虚腿现象严重时会导致车辆倾斜甚至侧翻的后果。现有技术中解决虚腿现象的方案，是在支腿上增加测力传感器来测量支腿的反作用力，根据水平传感器和测力传感器的信号，进行复杂的逻辑运算来解决。这种方法成本较高，其计算方法也较为复杂繁琐。

发明内容

为了解决现有技术中车辆底盘调平的精度低且容易出现虚腿现象的技术问题，本发明提供了一种全地形底盘姿态调整机构及其调整方法，该技术具有结构和控制算法简单可靠的优点，且不会出现虚腿现象。

一种全地形底盘姿态调整机构，包括后轮连杆转向机构；还包括前轮横向高度连杆调整机构、后轮纵向高度连杆调整机构、后轮横向高度与受力自适应平行四连杆调整机构和车架；所述后轮连杆转向机构可以根据现有技术实现，用于实现整个底盘的转向。

所述的前轮横向高度连杆调整机构包括右前轮安装座、左前轮安装座、三条连杆、两条前轮横向高度调整液压缸和铰接销轴；右前轮安装座、左前轮安装座和三条连杆通过铰接销轴铰接成一个五连杆调整机构；所述右前轮安装座、前轮横向高度调整中间拉杆和左前轮安装座平行，前轮横向高度调整上拉杆与前轮横向高度调整下拉杆平行，前轮横向高度调整中间拉杆固接在车架前部纵向中心平面内且垂直于地面。前轮横向高度调整中间拉杆上端固接在车架上，其中部和下端依次连接在前轮横向高度调整上拉杆和前轮横向高度调整下拉杆上；右前轮安装在右前轮安装座上，左前轮安装在左前轮安装座上；且左前轮与右前轮与前轮横向高度调整中间拉杆平行，减少了侧滑力；右前轮横向高度调整液压缸和左前轮横向高度调整液压缸的两端分别铰接在车架与前轮横向高度调整机构上拉杆上，右前轮横向高度调整液压缸和左前轮横向高度调整液压缸平行于车架纵向中心平面呈对称安装。通过调整两条前轮横向高度调整液压缸可使左前轮和右前轮实现高度差的调整，使整个车架在横向绕着车体中心转动，进而使整个车架实现横向姿态调整。

所述的后轮纵向高度连杆调整机构包括两条后轮纵向高度调整连杆Ⅰ、两条后轮纵向高度调整连杆Ⅱ、托架、两条后轮纵向高度调整液压缸和铰接销轴；两条后轮纵向高度调整连杆Ⅰ、两条后轮纵向高度调整连杆Ⅱ、托架和车架通过铰接销轴铰接成一个六连杆调整机构；两条后轮纵向高度调整连杆Ⅰ的前端对称铰接在车架底面的中部，两条后轮纵向高度调整连杆Ⅰ的后端对称铰接在托架下方两侧的圆柱销上；两条后轮纵向高度调整机构连杆Ⅱ的前端对称铰接在车架底面的中部，位于销轴Ⅲ的后方，两条后轮纵向高度调整连杆Ⅱ的后端对称铰接在托架上方两侧；托架纵向对称中心线的上方和下方安装托架铰接销轴Ⅰ和托架铰接销轴Ⅱ,用于铰接后轮横向高度自适应调整五连杆机构的中间杆；后轮纵向高度调整液压缸Ⅰ和后轮纵向高度调整液压缸Ⅱ的下端分别铰接在两条纵向高度调整机构连杆Ⅰ中部外侧,后轮纵向高度调整液压缸Ⅰ和后轮纵向高度调整液压缸Ⅱ的上端铰接在车架的底面后端，后轮纵向高度调整液压缸Ⅰ和后轮纵向高度调整液压缸Ⅱ相对于车架纵向中心平面呈对称安装。通过调整两条后轮纵向高度调整液压缸可使后轮在纵向高度进行调整，进而使整个车架实现纵向姿态调整。

所述的后轮横向高度与受力自适应平行四连杆调整机构包括四条连杆及铰接销轴；后轮自适应调整机构左连杆、后轮自适应调整机构上连杆、后轮自适应调整机构右连杆和后轮自适应调整机构下连杆铰接成一个平行四边形机构，后轮自适应调整机构上连杆的中部铰接在托架铰接销轴Ⅰ上，后轮自适应调整机构下连杆的中部铰接在托架铰接销轴Ⅱ上。左后轮安装在左后轮安装座上，左后轮安装座通过左后轮转向销轴铰接在后轮自适应调整机构左连杆上；右后轮安装在右后轮安装座上,右后轮安装座通过右后轮转向销轴铰接在后轮自适应调整机构右连杆上；后轮自适应调整机构左连杆、后轮自适应调整机构右连杆均与铰接销轴Ⅰ和铰接销轴Ⅱ的连线平行；后轮转向连杆机构推动左后轮安装座和右后轮安装座实现底盘的转向。当左后轮与右后轮受力时，左后轮和右后轮通过后轮横向高度与受力自适应平行四连杆调整机构自动调整横向高度且实现均匀受力，并使轮胎与纵向高度调整托架后端中间两铰接点连线平行，减少侧滑力。

将本发明与现有的车体姿态电子检测系统配合使用，能实现底盘姿态的自动调整；本发明还提供了一种车体底盘姿态调整方法。将车体姿态电子检测系统安装在车架上，测量车体的倾斜状态；将两条前轮横向高度调整液压缸和两条后轮纵向高度调整液压缸分别与现有的电液控制系统连接；当底盘在复杂环境下工作时，采用车体姿态电子检测系统测量车体的倾斜状态，然后通过电液控制系统分别控制两条前轮横向高度调整液压缸和两条后轮纵向高度调整液压缸，进而实现底盘在横向与纵向的姿态调整。具体调整方法如下：

当车架在横向不平时，车体姿态电子检测系统首先检测到车架的横向倾斜状态，然后通过控制两条前轮横向高度调整液压缸推动前轮横向高度五连杆调整机构，使左前轮与右前轮产生高度差，使整个车架在横向绕着车体中心转动，实现横向姿态调整，且使轮胎与五连杆中间杆平行，减少了侧滑力；当车架处于纵向不平时，车体姿态电子检测系统首先检测到车架的纵向倾斜状态，然后通过电液控制系统自动调整两条后轮纵向高度调整液压缸推动后轮纵向高度连杆调整机构，使后轮在高度进行调整，进而使整个车架实现纵向姿态调整；当左后轮与右后轮受力时，两轮通过后轮横向高度与受力自适应平行四连杆调整机构图自动调整横向高度，实现均匀受力，且使轮胎与后轮纵向高度调整托架后端中间两铰接点连线平行，减少了侧滑力。

本发明的优点：

与现有底盘调平机构与调平技术相比，本发明提供的底盘姿态调整机构通过连杆机构将左前轮与右前轮联系起来，在底盘横向姿态调整过程中不需要比较左前轮与右前轮的高度，只需控制较低侧的前轮横向高度调整液压缸伸出，较高侧的前轮横向高度调整液压缸缩回相同长度即可实现横向姿态调整；在底盘纵向姿态调整过程中不需要比较前轮与后轮的高度，只需控制两条后轮纵向高度调整液压缸的伸出或缩短相同长度即可实现纵向姿态调整。后轮横向高度与受力自适应平行四连杆调整机构使得两后轮胎在调整过程中受力均匀。整套机构及调整方法具有结构简单可靠、控制算法简单、调整迅速和轮胎受力均匀优点，不会产生虚腿现象，降低了底盘姿态调整的控制难度。

附图说明

图1是一种全地形底盘姿态调整机构图；

图2是前轮横向高度连杆调整机构图；

图3是后轮纵向高度连杆调整机构图；

图4是后轮横向高度与受力自适应平行四连杆调整机构图；

图中：1.前轮横向高度连杆调整机构，2.车架，3.后轮纵向高度连杆调整机构，4.后轮横向高度与受力自适应四连杆调整机构，5.后轮转向连杆机构，6.右前轮横向高度调整液压缸，7.销轴Ⅰ，8.右前轮，9.右前轮安装座，10.销轴Ⅱ，11.前轮横向高度调整上拉杆，12.前轮横向高度调整中间拉杆，13.前轮横向高度调整下拉杆，14.左前轮安装座，15.左前轮，16.左前轮横向高度调整液压缸，17.销轴Ⅲ，18.销轴Ⅳ，19.后轮纵向高度调整连杆Ⅰ，20.后轮纵向高度调整连杆Ⅱ，21.销轴Ⅴ，22.后轮纵向高度调整液压缸Ⅰ,23.托架，24.托架铰接销轴Ⅰ，25.托架铰接销轴Ⅱ，26.后轮纵向高度调整液压缸Ⅱ，27.销轴Ⅵ，28.左后轮，29.左后轮安装座，30.左后轮转向销轴，31.后轮自适应调整机构左连杆，32.销轴Ⅶ，33.后轮自适应调整机构上连杆，34.后轮自适应调整机构下连杆，35.后轮自适应调整机构右连杆，36.右后轮，37.右后轮安装座,38.右后轮转向销轴。

具体实施方式

本发明所述的后轮转向连杆机构、车架倾斜状态电子检测系统和液压缸电液控制系统可根据现有技术实现。

采用6个销轴Ⅱ10将右前轮安装座9、前轮横向高度调整上拉杆11、前轮横向高度调整中间拉杆12、前轮横向高度调整下拉杆13和左前轮安装座14铰接成一个五连杆调整机构，其特征是右前轮安装座9、前轮横向高度调整中间拉杆12和左前轮安装座14平行，前轮横向高度调整上拉杆11与前轮横向高度调整下拉杆13平行，前轮横向高度调整中间拉杆12固接在车架2前部纵向中心平面内且指向地面。右前轮8安装在右前轮安装座9上，左前轮15安装在左前轮安装座14上。采用4个销轴Ⅰ7将右前轮横向高度调整液压缸6和左前轮横向高度调整液压缸16的两端分别铰接在车架2与前轮横向高度调整上拉杆11上，右前轮横向高度调整液压缸6和左前轮横向高度调整液压缸16相对于车架2纵向中心平面呈对称安装。

采用销轴Ⅲ17将两条后轮纵向高度调整连杆Ⅰ19的前端对称铰接在车架2底面的中部，两条后轮纵向高度调整连杆Ⅰ19的后端对称铰接在托架23下方两侧的圆柱销上。采用销轴Ⅲ18将两条后轮纵向高度调整连杆Ⅱ20的前端对称铰接在车架2底面的中部，位于销轴Ⅲ17的后方，两条后轮纵向高度调整连杆Ⅱ20的后端对称铰接在铰接托架23上方两侧的圆柱销上。采用销轴Ⅴ21将后轮纵向高度调整液压缸Ⅰ22和后轮纵向高度调整液压缸Ⅱ26的下端分别铰接在两条纵向高度调整机构连杆Ⅰ19中部外侧,采用销轴Ⅵ27将后轮纵向高度调整液压缸Ⅰ22和后轮纵向高度调整液压缸Ⅱ26的上端铰接在车架2的底面后端，后轮纵向高度调整液压缸Ⅰ22和后轮纵向高度调整液压缸Ⅱ26相对于车架2纵向中心平面呈对称安装。托架23纵向对称中心线的上方和下方安装着托架铰接销轴Ⅰ24和托架铰接销轴Ⅱ25。

采用4个销轴Ⅶ32将后轮自适应调整机构左连杆31、后轮自适应调整机构上连杆33、后轮自适应调整机构右连杆35和后轮自适应调整机构下连杆34铰接成一个平行四边形机构，后轮自适应调整机构上连杆33的中部铰接在托架铰接销轴Ⅰ24上，后轮自适应调整机构下连杆34的中部铰接在托架铰接销轴Ⅱ25上。左后轮28安装在左后轮安装座29上，左后轮安装座29通过左后轮转向销轴30铰接在后轮自适应调整机构左连杆31上；右后轮36安装在右后轮安装座37,右后轮安装座37通过右后轮转向销轴38铰接在后轮自适应调整机构右连杆35上。后轮转向连杆机构5推动左后轮安装座29和右后轮安装座37实现底盘的转向。

当底盘在复杂环境下工作时，车架的倾斜状态可以采用现有的车体姿态电子检测与控制系统进行测量与控制。当车架2在横向不平时，车体姿态电子检测与控制系统首先检测到车架的横向倾斜状态，然后通过电液控制系统自动控制车架2低侧的前轮横向高度调整液压缸伸长，车架高侧的前轮横向高度调整液压缸缩回相同的长度，从而推动前轮横向高度连杆调整机构1带动车架低侧的前轮伸出，并使车架高侧的前轮缩回，最终实现整个车架2的横向姿态调整。前轮横向高度五连杆调整机构使得右前轮8和左前轮15始终与中间杆平行，也就是与车架2纵向中心平面平行，从而减少了侧滑力。

当车架2在纵向不平时，车体姿态电子检测与控制系统首先检测到车架的纵向倾斜状态，然后通过电液控制系统自动控制后轮纵向高度调整液压缸Ⅰ22和后轮纵向高度调整液压缸Ⅱ26伸出或缩回相同的长度，从而带动后轮纵向高度连杆调整机构3摆出或摆回，推动车架2的后部上升或下降，最终实现整个车架2的纵向姿态调整。当推动车架2的后部低时，后轮纵向高度连杆调整机构3摆出，抬高车架的后部；当推动车架2的后部高时，后轮纵向高度连杆调整机构3摆回，降低车架的后部。

当左后轮28与右后轮36受力不均匀时，受力大的一侧后轮会推动后轮横向高度与受力自适应平行四连杆调整机构4向受力小的一侧后轮转动，最终实现两个后轮横向高度与受力的自适应调整，实现两后轮的均匀受力。后轮横向高度与受力自适应平行四连杆调整机构4使后轮与后轮纵向高度调整托架后端中间两铰接点连线平行，进而减少了轮胎的侧滑力。

Claims (3)

1.一种全地形底盘姿态调整机构，其特征在于包括前轮横向高度连杆调整机构、后轮纵向高度连杆调整机构、后轮横向高度与受力自适应平行四连杆调整机构和车架；

所述的前轮横向高度连杆调整机构包括右前轮安装座、左前轮安装座、三条连杆、两条前轮横向高度调整液压缸和铰接销轴；右前轮安装座、左前轮安装座和三条连杆通过铰接销轴铰接成一个五连杆调整机构；所述右前轮安装座、前轮横向高度调整中间拉杆和左前轮安装座平行，前轮横向高度调整上拉杆与前轮横向高度调整下拉杆平行，前轮横向高度调整中间拉杆固接在车架前部纵向中心平面内且垂直于地面；前轮横向高度调整中间拉杆上端固接在车架上，其中部和下端依次连接在前轮横向高度调整上拉杆和前轮横向高度调整下拉杆上；右前轮安装在右前轮安装座上，左前轮安装在左前轮安装座上；且左前轮与右前轮与前轮横向高度调整中间拉杆平行，减少了侧滑力；右前轮横向高度调整液压缸和左前轮横向高度调整液压缸的两端分别铰接在车架与前轮横向高度调整机构上拉杆上，右前轮横向高度调整液压缸和左前轮横向高度调整液压缸平行于车架纵向中心平面呈对称安装；通过调整两条前轮横向高度调整液压缸使左前轮和右前轮实现高度差的调整，使整个车架在横向绕着车体中心转动，进而使整个车架实现横向姿态调整；

所述的后轮纵向高度连杆调整机构包括两条后轮纵向高度调整连杆Ⅰ、两条后轮纵向高度调整连杆Ⅱ、托架、两条后轮纵向高度调整液压缸和铰接销轴；两条后轮纵向高度调整连杆Ⅰ、两条后轮纵向高度调整连杆Ⅱ、托架和车架通过铰接销轴铰接成一个六连杆调整机构；两条后轮纵向高度调整连杆Ⅰ的前端对称铰接在车架底面的中部，两条后轮纵向高度调整连杆Ⅰ的后端对称铰接在托架下方两侧的圆柱销上；两条后轮纵向高度调整机构连杆Ⅱ的前端对称铰接在车架底面的中部，位于销轴Ⅲ的后方，两条后轮纵向高度调整连杆Ⅱ的后端对称铰接在托架上方两侧；托架纵向对称中心线的上方和下方安装托架铰接销轴Ⅰ和托架铰接销轴Ⅱ,用于铰接后轮横向高度自适应调整五连杆机构的中间杆；后轮纵向高度调整液压缸Ⅰ和后轮纵向高度调整液压缸Ⅱ的下端分别铰接在两条纵向高度调整机构连杆Ⅰ中部外侧,后轮纵向高度调整液压缸Ⅰ和后轮纵向高度调整液压缸Ⅱ的上端铰接在车架的底面后端，后轮纵向高度调整液压缸Ⅰ和后轮纵向高度调整液压缸Ⅱ相对于车架纵向中心平面呈对称安装；通过调整两条后轮纵向高度调整液压缸使后轮在纵向高度进行调整，进而使整个车架实现纵向姿态调整；

所述的后轮横向高度与受力自适应平行四连杆调整机构包括四条连杆和铰接销轴；后轮自适应调整机构左连杆、后轮自适应调整机构上连杆、后轮自适应调整机构右连杆和后轮自适应调整机构下连杆铰接成一个平行四边形机构；后轮自适应调整机构上连杆的中部铰接在托架铰接销轴Ⅰ上，后轮自适应调整机构下连杆的中部铰接在托架铰接销轴Ⅱ上；左后轮安装在左后轮安装座上，左后轮安装座通过左后轮转向销轴铰接在后轮自适应调整机构左连杆上；右后轮安装在右后轮安装座上,右后轮安装座通过右后轮转向销轴铰接在后轮自适应调整机构右连杆上；后轮自适应调整机构左连杆、后轮自适应调整机构右连杆均与铰接销轴Ⅰ和铰接销轴Ⅱ的连线平行；后轮转向连杆机构推动左后轮安装座和右后轮安装座实现底盘的转向；当左后轮与右后轮受力时，左后轮和右后轮通过后轮横向高度与受力自适应平行四连杆调整机构自动调整横向高度且实现均匀受力，并使轮胎与纵向高度调整托架后端中间两铰接点连线平行，减少侧滑力。

2.如权利要求1所述的一种全地形底盘姿态调整机构，其特征在于所述车架上安装有车体姿态电子检测系统，用于测量车体的倾斜状态。

3.如权利要求1所述的一种车体底盘姿态调整方法，其特征在于：将车体姿态电子检测系统安装在车架上，测量车体的倾斜状态；将两条前轮横向高度调整液压缸和两条后轮纵向高度调整液压缸分别与现有的电液控制系统连接；当底盘在复杂环境下工作时，采用车体姿态电子检测系统测量车体的倾斜状态，然后通过电液控制系统分别控制两条前轮横向高度调整液压缸和两条后轮纵向高度调整液压缸，进而实现底盘在横向与纵向的姿态调整；具体调整方法如下：

当车架在横向不平时，车体姿态电子检测系统首先检测到车架的横向倾斜状态，然后通过控制两条前轮横向高度调整液压缸推动前轮横向高度五连杆调整机构，使左前轮与右前轮产生高度差，使整个车架在横向绕着车体中心转动，实现横向姿态调整，且使轮胎与五连杆中间杆平行，减少了侧滑力；当车架处于纵向不平时，车体姿态电子检测系统首先检测到车架的纵向倾斜状态，然后通过电液控制系统自动调整两条后轮纵向高度调整液压缸推动后轮纵向高度连杆调整机构，使后轮在高度进行调整，进而使整个车架实现纵向姿态调整；当左后轮与右后轮受力时，两轮通过后轮横向高度与受力自适应平行四连杆调整机构图自动调整横向高度，实现均匀受力，且使轮胎与后轮纵向高度调整托架后端中间两铰接点连线平行，减少了侧滑力。