CN107215259B - 一种运动气囊式防罐装车倾翻装置及系统 - Google Patents

一种运动气囊式防罐装车倾翻装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于车辆安全技术领域，具体涉及一种运动气囊式防罐装车倾翻装置及系统，倾翻装置包括：运动气囊组件和伸缩架组件，运动气囊组件包括囊体、气体发生器以及运动小车，当罐装车具有倾翻速度时，运动小车向与倾翻速度相同的方向运动；伸缩架组件包括：内臂、外臂、第一伸缩杆、第二伸缩杆和支撑轮；通过第一伸缩杆和第二伸缩杆的伸缩调整支撑轮升起或落地。倾翻系统，包括侧翻控制ECU单元、方向盘转角传感器、轮速传感器、气体发生器、小车驱动器、第一伸缩杆驱动器、第二伸缩杆驱动器以及制动装置。本发明通过控制运动气囊组件的运动和及时驱动支撑轮落地能够有效控制罐装车倾翻的概率。

Description

一种运动气囊式防罐装车倾翻装置及系统
技术领域
本发明属于车辆安全技术领域，具体涉及一种运动气囊式防罐装车倾翻装置及系统。
背景技术
罐装车内装有大量液体，液体往往不能装满罐装车的罐桶，罐装车在转弯时具有倾翻速度，容易导致液体上表面的倾斜，若转向速度较大则容易引起罐装车倾翻；另外，若罐装车行驶时两侧轮毂高度不一致，也会导致罐桶内液体倾斜引起罐装车的倾翻。
发明内容
针对以上提出的罐装车在转弯或者两侧轮毂高度不一致运行时容易倾翻的问题，而研究设计一种运动气囊式式防罐装车倾翻装置及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种运动气囊式防罐装车倾翻装置，所述罐装车包括底盘和设置在底盘上并通过支撑柱支撑的罐桶，其特征在于，所述防罐装车倾翻装置包括：运动气囊组件和伸缩架组件，所述运动气囊组件充满在罐桶内的液体上表面和罐桶之间，所述运动气囊组件包括囊体、设置在囊体内部的气体发生器以及固定在所述囊体上部的运动小车，所述罐桶上部的内壁面上具有轨道，所述运动小车沿所述轨道运动，当罐装车具有倾翻速度时，所述运动小车向与倾翻速度相同的方向运动；所述伸缩架组件包括：内臂、外臂、第一伸缩杆、第二伸缩杆和支撑轮；所述内臂的内端铰接在所述底盘上，外端与所述外臂的内端铰接；所述外臂的外端与支撑轮固定连接；所述第一伸缩杆的一端与所述支撑柱铰接，另一端铰接在所述内臂的中部；所述第二伸缩杆的一端铰接在所述内臂的中部，另一端铰接在所述外臂的中部，通过所述第一伸缩杆和所述第二伸缩杆的伸缩调整所述支撑轮升起或落地。
进一步地，所述气体发生器包括密封箱、存放在所述密封箱内的液态氮气、用来抽气的气筒以及连接在气筒和液态氮气之间的阀体。
进一步地，所述囊体内部充满氮气，囊体内压强>200kpa。
更进一步地，所述运动小车包括：车体、驱动轮和小车电机；所述车体固定在所述囊体的内部，所述驱动轮沿轨道带动车体移动。
一种伸缩架式防罐装车倾翻系统，其特征在于，包括侧翻控制ECU单元、用来测量方向盘转角的方向盘转角传感器、用来测量罐装车轮速的轮速传感器、气体发生器、小车驱动器、第一伸缩杆驱动器、第二伸缩杆驱动器以及制动装置；所述轮速传感器和方向盘转角传感器将汽车行驶中的参数传递给侧翻控制ECU单元，所述侧翻控制ECU单元计算出侧翻速度，若侧翻速度达到侧翻阈值，则侧翻控制ECU单元发送命令给小车驱动器、第一伸缩杆驱动器和第二伸缩杆驱动器，所述小车驱动器驱动所述小车沿轨道向与倾翻速度相同的方向移动，第一伸缩杆驱动驱动第一伸缩杆伸长，第二伸缩杆驱动器驱动第二伸缩杆伸长，使支撑轮着地，同时控制制动装置对罐装车减速。
相对于现有技术，本发明显而易见地具有以下有益效果：
1、罐装车具有倾翻速度时，由于运动小车带动囊体向与倾翻速度相同的方向移动，减小侧倾角，减小倾翻的概率。
2、当倾翻速度达到倾翻阈值时，液压伸缩轴伸长使得两侧外轮之间的间距增大，减小侧倾角，以防止罐装车倾翻。
3、根据罐桶中液体的多少，对囊体内充气，保证囊体内压强>200kpa，适合罐桶内任意多的液体量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例运动气囊式防罐装车倾翻装置在罐装车静止时示意图；
图2是运动气囊组件结构图；
图3是气体发生器结构图；
图4是运动小车结构图；
图5是伸缩架结构图；
图6是现有技术罐装车倾翻时示意图；
图7是本发明实施例罐装车倾翻时示意图；
图8是现有技术和本发明实施例侧翻速度和侧倾角关系图；
图9是本发明实施例侧翻速度与第一伸缩杆/第二伸缩杆的压强关系图；
图10是本发明实施例运动气囊式防罐装车倾翻系统结构图。
图中：1、罐桶，2、底盘，3、运动气囊组件，31、囊体，32、气体发生器，321、密封箱，322、液态氮气，323、气筒，324、阀体，33、运动小车，331、车体，332、驱动轮，333、小车电机，334、小车驱动器，4、伸缩架组件，41、内臂，42、外臂，43、第一伸缩杆，44、第二伸缩杆，45、支撑轮，5、侧翻控制ECU单元，6、方向盘转角传感器，7、轮速传感器，8、第一伸缩杆驱动器，9、制动装置，10、支撑柱，11、轮毂，12、第二伸缩杆驱动器,13、轨道。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图5所示的运动气囊式防罐装车倾翻装置的具体实施例，罐装车包括轮毂11、底盘2和通过支撑柱10支撑在底盘2上的罐桶1，罐桶1一般用来盛装运送液体。罐桶1内液体往往并不能盛满，在罐装车转弯或者两侧轮毂11高度不一致时，罐装车具有侧翻速度Vx,整个罐装车的中心与轮毂11之间的连线与水平面形成一个侧倾角θ，当侧倾角达到侧翻临界角度90°时，罐装车就会发生侧翻。本发明实施例的防罐装车倾翻装置包括：运动气囊组件3和伸缩架组件4。
参见图1-图3，运动气囊组件3充满在罐桶1内的液体上表面和罐桶1之间，运动气囊组件3包括囊体31、设置在囊体31内部的气体发生器32以及固定在囊体31上部的运动小车33，罐桶1上部的内壁面上具有轨道13，运动小车33沿轨道13运动，当罐装车具有倾翻速度时，运动小车33向与倾翻速度相同的方向运动；
气体发生器32用来给囊体31内充氮气或者将囊体31内的氮气抽出，气体发生器32包括密封箱321、存放在密封箱321内的液态氮气322、用来抽气的气筒323以及连接在气筒323和液态氮气322之间的阀体324。
运动小车33包括：车体331、驱动轮332和小车电机333；车体331固定在囊体31的内部，驱动轮332沿轨道13带动车体331移动。车体331带动囊体31运动。
图6是现有技术中罐装车在具有倾翻速度Vx时的状态图，可以看出，由于受到倾翻速度的影响，罐桶1内的液体的上表面发生倾斜，相对于水平面具有一定的倾斜角，使得整车的重心偏离车体的中心轴，具有侧倾角θ1。
如图7所示，在罐装车具有侧翻速度Vx时，由于囊体31内充满氮气，且囊体31与运动小车33固定，运动小车33带动囊体31向与倾翻速度Vx的相同方向运动，使罐桶内的液体的中心发生偏移，使得侧倾角θ2减小。为了保证气囊能够有力的控制液体上表面的倾斜，囊体31内部充满氮气，囊体31内压强应>200kpa。
如图5所示，伸缩架组件4包括：内臂41、外臂42、第一伸缩杆43、第二伸缩杆44和支撑轮45；内臂41的内端铰接在底盘2上，外端与外臂42的内端铰接；外臂42的外端与支撑轮45固定连接；第一伸缩杆43的一端与支撑柱10铰接，另一端铰接在内臂41的中部；第二伸缩杆44的一端铰接在内臂41的中部，另一端铰接在外臂42的中部，通过第一伸缩杆43和第二伸缩杆44的伸缩调整支撑轮45升起或落地。
如图9所示，伸缩架组件4有三个工作状态：收缩状态、伸展状态和锁紧状态，当汽车直线行驶时，倾翻速度Vx＜V2时时，处于收缩状态，支撑轮不与地面接触，第一伸缩杆43和第二伸缩杆44压强P＜P1；当Vx＞V2时，处于伸展状态，第一伸缩杆43和第二伸缩杆44压强P1＜P＜P2；当伸展状态到达极限位置，也就是说支撑轮45与地面接触后，伸缩架组件4的第一伸缩杆43和第二伸缩杆44锁死，此时处于锁紧状态，第一伸缩杆43和第二伸缩杆44压强P＝P2。伸缩架组件4工作时第一伸缩杆43和第二伸缩杆44同时工作，带动内臂41和外臂42伸展，将支撑轮45与地面接触，起到增大轮距，减小质心到侧倾中心A点直线与地面夹角θ的作用，防止侧翻。外臂44与支撑轮45通过轴承连接。所述伸缩架组件4相对于罐装车左右对称布置，防止罐装车左倾和右倾。
通过图6和图7的对比可以看出，当罐装车具有相同的侧翻速度Vx时，θ2＜θ1。结合图8可以看出，对于现有技术的罐装车，当侧翻速度为V1时，罐装车就会倾翻；而对于本发明实施例的罐装车，当侧翻速度为V2时，才会倾翻，其中V1＜V2。
如图10所示的本发明实施例的运动式防罐装车倾翻系统，包括安装在罐装车的方向盘上的方向盘转角传感器6、安装在罐装车的轮毂11上的轮速传感器7、侧翻控制ECU单元5、气体发生器32、小车驱动器334、第一伸缩杆驱动器8、第二伸缩杆驱动器12以及制动装置9；所述轮速传感器7和方向盘转角传感器6将汽车行驶中的参数传递给侧翻控制ECU单元5，所述侧翻控制ECU单元5计算出侧翻速度，若侧翻速度达到侧翻阈值，即侧向能We+Wp>mgh，其中We为整车侧向动能，Wp为整车垂向重力势能，mgh为整车达到侧翻临界点θ＝90°时整车具有的垂向重力势能，则侧翻控制ECU单元5发送命令给小车驱动器334、第一伸缩杆驱动器8和第二伸缩杆驱动器12，小车驱动器334驱动小车33沿轨道向与倾翻速度相铜的方向移动，第一伸缩杆驱动器8驱动第一伸缩杆43伸长，第二伸缩杆驱动器12驱动第二伸缩杆44伸长，使支撑轮45着地，起到增大轮距降低侧倾角的作用，同时控制制动装置9对罐装车减速。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种运动气囊式防罐装车倾翻装置，所述罐装车包括底盘(2)和设置在底盘(2)上并通过支撑柱(10)支撑的罐桶(1)，其特征在于，所述防罐装车倾翻装置包括：运动气囊组件(3)和伸缩架组件(4)，所述运动气囊组件(3)充满在罐桶(1)内的液体上表面和罐桶(1)之间，所述运动气囊组件(3)包括囊体(31)、设置在囊体(31)内部的气体发生器(32)以及固定在所述囊体(31)上部的运动小车(33)，所述罐桶(1)上部的内壁面上具有轨道(13)，所述运动小车(33)沿所述轨道(13)运动，当罐装车具有倾翻速度时，所述运动小车(33)向与倾翻速度相同的方向运动；所述伸缩架组件(4)包括：内臂(41)、外臂(42)、第一伸缩杆(43)、第二伸缩杆(44)和支撑轮(45)；所述内臂(41)的内端铰接在所述底盘(2)上，外端与所述外臂(42)的内端铰接；所述外臂(42)的外端与支撑轮(45)固定连接；所述第一伸缩杆(43)的一端与所述支撑柱(10)铰接，另一端铰接在所述内臂(41)的中部；所述第二伸缩杆(44)的一端铰接在所述内臂(41)的中部，另一端铰接在所述外臂(42)的中部，通过所述第一伸缩杆(43)和所述第二伸缩杆(44)的伸缩调整所述支撑轮(45)升起或落地。
2.根据权利要求1所述的运动气囊式防罐装车倾翻装置，其特征在于，所述气体发生器(32)包括密封箱(321)、存放在所述密封箱(321)内的液态氮气(322)、用来抽气的气筒(323)以及连接在气筒(323)和液态氮气(322)之间的阀体(324)。
3.根据权利要求1所述的运动气囊式防罐装车倾翻装置，其特征在于，所述囊体(31)内部充满氮气，气囊内压强>200kpa。
4.根据权利要求1所述的运动气囊式防罐装车倾翻装置，其特征在于，所述运动小车(33)包括：车体(331)、驱动轮(332)和小车电机(333)；所述车体(331)固定在所述囊体(31)的内部，所述驱动轮(332)沿轨道(13)带动车体(331)移动。
5.一种运动气囊式防罐装车倾翻系统，其特征在于，包括侧翻控制ECU单元(5)、用来测量方向盘转角的方向盘转角传感器(6)、用来测量罐装车轮速的轮速传感器(7)、气体发生器(32)、小车驱动器(334)、运动气囊组件(3)、第一伸缩杆驱动器(8)、第二伸缩杆驱动器(12)以及制动装置(9)；所述轮速传感器(7)和方向盘转角传感器(6)将汽车行驶中的参数传递给侧翻控制ECU单元(5)，所述侧翻控制ECU单元(5)计算出侧翻速度，若侧翻速度达到侧翻阈值，则侧翻控制ECU单元(5)发送命令给小车驱动器(334)、第一伸缩杆驱动器(8)和第二伸缩杆驱动器(12)，所述小车驱动器(334)驱动所述小车(33)沿轨道(13)向与倾翻速度相同的方向移动，第一伸缩杆驱动器(8)驱动第一伸缩杆(43)伸长，第二伸缩杆驱动器(12)驱动第二伸缩杆(44)伸长，使支撑轮(45)着地，同时控制制动装置(9)对罐装车减速；所述运动气囊组件(3)包括囊体(31)、设置在囊体(31)内部的气体发生器(32)以及固定在囊体(31)上部的运动小车(33)，罐桶(1)上部的内壁面上具有轨道(13)，运动小车(33)沿轨道(13)运动，当罐装车具有倾翻速度时，运动小车(33)向与倾翻速度相同的方向运动。
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