CN107839773A - 一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车 - Google Patents

一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车 Download PDF

Info

Publication number
CN107839773A
CN107839773A CN201710987908.XA CN201710987908A CN107839773A CN 107839773 A CN107839773 A CN 107839773A CN 201710987908 A CN201710987908 A CN 201710987908A CN 107839773 A CN107839773 A CN 107839773A
Authority
CN
China
Prior art keywords
trailer
mecanum wheel
wheel
towed vehicle
traction seat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710987908.XA
Other languages
English (en)
Inventor
岳明
范明磊
吴祥民
侯小强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN201710987908.XA priority Critical patent/CN107839773A/zh
Publication of CN107839773A publication Critical patent/CN107839773A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D53/00—Tractor-trailer combinations; Road trains
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D13/00—Steering specially adapted for trailers
    • B62D13/02—Steering specially adapted for trailers for centrally-pivoted axles
    • B62D13/025—Steering specially adapted for trailers for centrally-pivoted axles the pivoted movement being initiated by the coupling means between tractor and trailer

Abstract

本发明涉及一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车，包括：一个牵引车和一个以上的挂车，所述牵引车后方固定一牵引座，所述牵引座中安置转向电机，所述转向电机通过牵引销和牵引杆的一端啮合连接，所述牵引杆的另一端固定连接在挂车的前端，所述挂车的车轮采用麦克纳姆轮，所述挂车的后面带有牵引座，所述牵引座可以继续拖挂更多的挂车。本发明结构简单，易于实现，由于挂车的车轮采用了麦克纳姆轮的形式，大大的减小了挂车的侧向阻力，转向电机提供较小的转向力矩就可以使挂车的铰接角达到期望的位置，从而可以使得挂车能够以较大的速度、较小的转弯半径通过弯道而不发生侧滑和侧翻，很大程度上提高了拖挂车的运输速率和安全性能。

Description

一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车
技术领域
本发明涉及一种拖挂车，具体说是一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车。
背景技术
拖挂车具有装载量大、效率高、专用化等优点得到了越来越广泛的应用，同时随着社会和科学技术的不断发展人们对于半挂车的运输速率和安全性能也提出了越来越高的要求。这就需要拖挂车无论是面对直线还是弯道的情况下都能够拥有更高的行驶速度，同时还要能够避免拖挂车发生侧滑、侧翻和折叠等危险状况。
但是由于现有的拖挂车都是采用以下结构形式：第一种牵引车提供前进所需的动力，后面挂车前进或转向的力完全来自于牵引车通过挂钩传递过来的力；第二种是后面的挂车和牵引车具有相同的结构形式，也同时提供牵引力或制动力矩。对于第一种结构形式的拖挂车在遇到弯道的时候，由于其自身的结构特性，往往具有较大的转弯半径，于此同时还需要降低车速防止车辆侧翻；其次拖挂车在直线上行驶，当出现一些小角度的转向时，后面的挂车就会发生摆动，影响半挂车的行驶稳定性。对于第二种结构形式的拖挂车，由于挂车也具有驱动力这个会导致冗余驱动，在转弯的时候很难设计出较好的控制器使拖挂车的铰接角达到期望的角度，这样会更加容易导致折叠状况的发生。
发明内容
针对上述问题，本申请提供一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车，能够解决拖挂车在转弯时转弯半径过大，需要减速，容易发生侧滑和侧翻等问题。
为实现上述目的，本申请采用的第一种技术方案是：一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车，包括：一个牵引车和一个以上的挂车，所述的牵引车与挂车之间采用主动铰接装置a相连，相邻两个挂车之间采用主动铰接装置b相连。
进一步的，所述主动铰接装置a，包括：牵引座a、牵引杆a、牵引销a和转向电机a；在牵引车后方固定有牵引座a，该牵引座a中安装有转向电机a，所述牵引销a通过其内齿与转向电机a的转轴啮合连接，牵引销a通过其外齿与牵引杆a的一端啮合相连，牵引杆a的另一端与后面的挂车连接。
进一步的，所述主动铰接装置b，包括：牵引座b、牵引杆b、牵引销b和转向电机b；在挂车后方固定有牵引座b，该牵引座b中安装有转向电机b，所述牵引销b通过其内齿与转向电机b的转轴啮合连接，牵引销b通过其外齿与牵引杆b的一端啮合相连，牵引杆b的另一端与后面的挂车连接。
进一步的，所述挂车的车轮采用一组麦克纳姆轮，所述一组麦克纳姆轮的旋向相反。
更进一步的，麦克纳姆轮包括一个轮盘和固定在轮盘外周的滚子，轮盘轴心同滚子轴心成一定角度，轮盘绕轴心转动，滚子依次与地面接触并能绕自身转动。
更进一步的，麦克纳姆轮的滚子与轴心之间的角度能变化，所述角度的大小由牵引座中心到挂车两轮轴心之间的距离和挂车的轴距决定。
更进一步的，所述麦克纳姆轮的滚子与轴心之间的角度，由以下公式确定：
式中θ为滚子与轴心的角度，d为挂车的两个车轮之间的距离，L为牵引座中心和挂车两轮轴心之间的距离。
本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：1、本发明由于采用上述设置，机械结构简单、成本低，因此可以批量生产。2、本发明主动转向机构所采用的转向电机和麦克纳姆轮技术成熟，种类繁多，因此可以应用到各种带有挂车的拖挂车系统中，从而得到更加广泛的应用。3、由于采用了电机主动转向，保证了后面的挂车与前方的牵引车或挂车保持期望的角度从而使整个拖挂车系统以最佳的姿态快速通过弯道，避免了侧翻，很大程度上提高了拖挂车的安全性能和通过性能。4、本发明的挂车采用了麦克纳姆轮可以大大减小挂车的侧向阻力，从而使得拖挂车在大多数的道路环境中轻松地改变铰接角的大小，通过弯道的安全性能也得到了很大提升。
附图说明
本发明共有附图4幅：
图1为本申请的拖挂车俯视图；
图2为本申请的拖挂车主视图；
图3为麦克纳姆轮旋转角度求解图；
图4为麦克纳姆轮旋向分布示意图。
图中序号说明：1、牵引车，2、控制模块，3、牵引座a，4、牵引销a，5、转向电机a，6、牵引杆a，7、挂车，8、车轮，9、牵引座b。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
本实施例提供一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车，包括前面的一个提供牵引力的牵引车和拖挂在其后方的若干个挂车，每个挂车的结构形式都完全相同，在牵引车的车体上设有控制模块。首先牵引车的正后方固定连接一牵引座，牵引座中安装转向电机，转向电机的外壳固定安装在牵引座中，转向电机的转轴带有外齿，牵引杆的一端通过牵引销连接到牵引座上，并且牵引销带有用来和牵引杆、转向电机的转轴相啮合的齿，牵引杆的另一端与挂车固定连接，挂车的轮子为从动轮，且采用一组麦克纳姆轮，该麦克纳姆轮由一个轮盘和固定在轮盘外周的滚子组成，轮盘轴心同滚子轴心垂直，轮盘绕轴心转动，滚子依次与地面接触并可以绕自身转动，滚子的数目由车轮的直径和所行驶的道路状况决定，挂车的后面同样带有牵引座。当需要两个或以上挂车时，其挂车采用的铰接方式和车轮的选择和第一个挂车相同。这样拖挂车在高速行驶遇到弯道时，就需要后面的挂车达到一定的铰接角才能在不减速，不发生侧翻的情况下以较小的转弯半径通过弯道，这时就需要控制模块控制转向电机转动一定的角度，同时由于麦克纳姆轮的作用挂车的侧向阻力很小，后面的挂车就能够很轻松的到达期望的铰接角。最后后面更多的挂车同样可以达到相同的目的。
麦克纳姆轮轮盘外环中固定的滚子与轴心的角度的确定(如图3所示)：对于挂车的车轮，其滚子与轴心之间的角度不一定是45度，而是由挂车的结构和牵引杆的长度所决定的。其具体数值可由以下公式确定：
式中θ为滚子与轴心的角度，d为挂车两车轮之间的距离，L为牵引座中心和挂车两轮轴心之间的距离。
当挂车的车轮采用θ作为麦克纳姆轮滚子与轴心之间的角度时，则在拖挂车通过弯道主动转向挂车需要左右移动时，挂车的侧向滑动摩擦阻力就会转变为侧向滚动摩擦阻力。滑动摩擦阻力和滚动摩擦阻力的可由以下公式确定：
Ff＝FNf (2)
式中Ff为滑动摩擦阻力，Fδ为滚动摩擦阻力，FN为挂车对路面的垂向压力，f为滑动摩擦系数，δ为滚动摩阻系数，r为麦克纳姆轮滚子的半径。由于转向电机能够提供的力矩比较小，这样限制了拖挂车结构和质量的增加，而滚动阻力一般是滑动阻力的几十分之一，这样就会很大程度上减小主动转向所需的转向电机提供的力矩，使得载重量更大的拖挂车采用主动铰接变成了可能。则所需的转向力矩可由以下公式确定：
上述各参数选择用于说明本发明，但是拖挂车的各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，拖挂车的数目也可以按需求添加，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车，其特征在于，包括：一个牵引车和一个以上的挂车，所述的牵引车与挂车之间采用主动铰接装置a相连，相邻两个挂车之间采用主动铰接装置b相连。
2.根据权利要求1所述一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车，其特征在于，所述主动铰接装置a，包括：牵引座a、牵引杆a、牵引销a和转向电机a；在牵引车后方固定有牵引座a，该牵引座a中安装有转向电机a，所述牵引销a通过其内齿与转向电机a的转轴啮合连接，牵引销a通过其外齿与牵引杆a的一端啮合相连，牵引杆a的另一端与后面的挂车连接。
3.根据权利要求1所述一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车，其特征在于，所述主动铰接装置b，包括：牵引座b、牵引杆b、牵引销b和转向电机b；在挂车后方固定有牵引座b，该牵引座b中安装有转向电机b，所述牵引销b通过其内齿与转向电机b的转轴啮合连接，牵引销b通过其外齿与牵引杆b的一端啮合相连，牵引杆b的另一端与后面的挂车连接。
4.根据权利要求1所述一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车，其特征在于，所述挂车的车轮采用一组麦克纳姆轮，所述一组麦克纳姆轮的旋向相反。
5.根据权利要求4所述一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车，其特征在于，麦克纳姆轮包括一个轮盘和固定在轮盘外周的滚子，轮盘轴心同滚子轴心成一定角度，轮盘绕轴心转动，滚子依次与地面接触并能绕自身转动。
6.根据权利要求5所述一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车，其特征在于，麦克纳姆轮的滚子与轴心之间的角度能变化，所述角度的大小由牵引座中心到挂车两轮轴心之间的距离和挂车的轴距决定。
7.根据权利要求1所述一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车，其特征在于，所述麦克纳姆轮的滚子与轴心之间的角度，由以下公式确定：
<mrow> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>n</mi> <mi>&amp;theta;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>d</mi> <mrow> <mn>2</mn> <mi>L</mi> </mrow> </mfrac> </mrow>
式中θ为滚子与轴心的角度，d为挂车的两个车轮之间的距离，L为牵引座中心和挂车两轮轴心之间的距离。
CN201710987908.XA 2017-10-21 2017-10-21 一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车 Pending CN107839773A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710987908.XA CN107839773A (zh) 2017-10-21 2017-10-21 一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710987908.XA CN107839773A (zh) 2017-10-21 2017-10-21 一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107839773A true CN107839773A (zh) 2018-03-27

Family

ID=61662566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710987908.XA Pending CN107839773A (zh) 2017-10-21 2017-10-21 一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107839773A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110282035A (zh) * 2019-07-08 2019-09-27 重庆大学 装载运输车

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5536030A (en) * 1994-04-21 1996-07-16 Bettini; Marco Steering detection device for articulated vehicles
CN203698457U (zh) * 2013-12-17 2014-07-09 深圳霸特尔防爆科技有限公司 一种低平台三支点全挂车
WO2015054856A1 (zh) * 2013-10-16 2015-04-23 台湾立凯绿能移动股份有限公司 一种铰接巴士的防打折转向系统
CN104773204A (zh) * 2015-04-23 2015-07-15 北京福田戴姆勒汽车有限公司 一种拖挂车及其主动转向装置
WO2016096437A1 (de) * 2014-12-16 2016-06-23 Omniroll Ag Mecanumradfahrzeug
CN107207049A (zh) * 2014-12-16 2017-09-26 奥姆尼罗尔股份公司 麦克纳姆轮车以及运行方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5536030A (en) * 1994-04-21 1996-07-16 Bettini; Marco Steering detection device for articulated vehicles
WO2015054856A1 (zh) * 2013-10-16 2015-04-23 台湾立凯绿能移动股份有限公司 一种铰接巴士的防打折转向系统
CN203698457U (zh) * 2013-12-17 2014-07-09 深圳霸特尔防爆科技有限公司 一种低平台三支点全挂车
WO2016096437A1 (de) * 2014-12-16 2016-06-23 Omniroll Ag Mecanumradfahrzeug
CN107207049A (zh) * 2014-12-16 2017-09-26 奥姆尼罗尔股份公司 麦克纳姆轮车以及运行方法
CN104773204A (zh) * 2015-04-23 2015-07-15 北京福田戴姆勒汽车有限公司 一种拖挂车及其主动转向装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110282035A (zh) * 2019-07-08 2019-09-27 重庆大学 装载运输车
CN110282035B (zh) * 2019-07-08 2020-06-05 重庆大学 装载运输车

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3233600B1 (en) Method and arrangement for improving manoeuvrability of a vehicle combination
CN107627900A (zh) 一种电动汽车双轮边电机差速转矩控制系统及控制方法
CN107685767A (zh) 一种多轴轮毂电机驱动车辆后轮线控转向驱动装置及其转向方法
CN105966263A (zh) 一种轮毂电机驱动的电动轮汽车差动转向路感控制方法
CN112026777B (zh) 一种车辆复合转向系统及其模式切换控制方法
CN202827729U (zh) 挂车车轮转向装置
CN104786834B (zh) 自适应牵引力控制驱动桥差速器
CN107054460B (zh) 一种四轮差速转向机构及车辆
CN103010017B (zh) 具有主动差速功能的电驱动桥
CN101456356A (zh) 四驱折腰式拖拉机运输车
CN107839773A (zh) 一种基于麦克纳姆轮的可主动摆尾式铰接拖挂车
CN111824260B (zh) 一种后轮具有倒车动力的半挂车辆及倒车方法
CN104097688B (zh) 一种后轮主动转向装置及其控制系统
CN203974929U (zh) 一种后轮主动转向装置及其控制系统
CN103496398A (zh) 一种五轮四向驱动行驶转向系统
CN107168308A (zh) 一种智能避障可变速的无碳小车
CN108820041B (zh) 一种适用于分布式电驱动公交客车的四轮转向系统
CN209382077U (zh) 一种五轴半挂车主动差角转向系统
CN114312347A (zh) 挂车辅助驱动的方法及系统
CN106347458B (zh) 多轮组货车全轮自动转向机构
CN2209081Y (zh) 集装箱半挂车转向装置
CN205044436U (zh) 一种具有辅助驱动功能的组合式液压悬架挂车
CN207617487U (zh) 电动汽车传动系统
CN201165248Y (zh) 一种挂车的全轮转向机构
CN218085053U (zh) 车辆底盘及其牵引车

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180327