CN108327498A - 一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台 - Google Patents

一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台 Download PDF

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CN108327498A
CN108327498A CN201810314981.5A CN201810314981A CN108327498A CN 108327498 A CN108327498 A CN 108327498A CN 201810314981 A CN201810314981 A CN 201810314981A CN 108327498 A CN108327498 A CN 108327498A
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wheel
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controllable
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冯晓梅
贾楠
李立顺
詹隽青
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Military Transportation University of PLA
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    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • B62D61/00Motor vehicles or trailers, characterised by the arrangement or number of wheels, not otherwise provided for, e.g. four wheels in diamond pattern
    • B62D61/10Motor vehicles or trailers, characterised by the arrangement or number of wheels, not otherwise provided for, e.g. four wheels in diamond pattern with more than four wheels

Abstract

本发明公开了一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台,包括横向分布的车架(3),所述车架(3)前后两端的外侧分别铰接有一组可控平衡摆臂悬架轮组(1);所述车架(3)上安装有至少一个电能提供装置;所述电能提供装置与四组所述可控平衡摆臂悬架轮组(1)相导电连接,用于为所述可控平衡摆臂悬架轮组(1)提供电能,驱动所述可控平衡摆臂悬架轮组(1)行驶。本发明公开的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台,其对复杂地形的通过性强,可以适应道路和野外等不同的路况,充分满足客户对其的使用需求,增强客户的产品使用感受,有利于广泛地推广应用,具有重大的生产实践意义。

Description

一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台
技术领域
[0001] 本发明涉及车辆技术领域,特别是涉及一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平 台。
背景技术
[0002] 目前,现有的全地形高机动平台大多采用8 X8、6X6驱动形式,无悬架,在通常的 地面环境下通过性较强,而对复杂地形的通过性较差。同时,现有的全地形高机动平台能够 跨越的台阶高度通常不会超过其轮胎的半径尺寸,并且还需要配合较大的驱动转矩来驱动 才能实现跨越。因此,严重影响了高机动平台的广泛推广应用,降低了客户的产品使用感 受。
[0003] 因此,目前迫切需要开发出一种高机动平台,其对复杂地形的通过性强,可以适应 道路和野外等不同的路况,充分满足客户对其的使用需求。
发明内容
[0004] 有鉴于此,本发明的目的是提供一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台,其对 复杂地形的通过性强,可以适应道路和野外等不同的路况,充分满足客户对其的使用需求, 增强客户的产品使用感受,有利于广泛地推广应用,具有重大的生产实践意义。
[0005] 括横向分布的车架,所述车架前后两端的外侧分别铰接有一组可控平衡摆臂悬架 轮组;
[0006] 所述车架上安装有至少一个电能提供装置;
[0007] 所述电能提供装置与四组所述可控平衡摆臂悬架轮组相导电连接,用于为所述可 控平衡摆臂悬架轮组提供电能,驱动所述可控平衡摆臂悬架轮组行驶。
[0008] 其中,每组所述可控平衡摆臂悬架轮组包括一个平衡摆臂,所述平衡摆臂的中部 固定连接有一个驱动马达;
[0009] 所述驱动马达的内侧端固定连接有平衡轴;
[0010] 所述平衡摆臂的左右两端分别通过一个轮毂轴与前轮和后轮相铰接;
[0011] 每个所述轮毂轴的外壁固定设置有一个链轮;
[0012] 所述驱动马达的旋转端外壁设置两个所述链轮;
[0013] 所述驱动马达外壁设置的两个所述链轮分别通过一个链条与两个轮毂轴上设置 的链轮相联动连接;
[0014] 所述驱动马达的内侧端通过所述平衡轴与所述车架相铰接;
[0015] 所述电能提供装置包括电池组和发动机,所述电池组与四组所述可控平衡摆臂悬 架轮组中的驱动马达相导电连接,用于为所述可控平衡摆臂悬架轮组中的驱动马达提供电 能,驱动所述可控平衡摆臂悬架轮组行驶;
[0016] 所述发动机分别与所述电池组和所述可控平衡摆臂悬架轮组中的驱动马达相导 电连接,用于在开启后对所述电池组进行充电,以及直接为所述可控平衡摆臂悬架轮组中 的驱动马达提供电能,驱动所述可控平衡摆臂悬架轮组行驶。
[0017] 其中,所述平衡摆臂的中间位置开有中间支撑孔;
[0018] 两个轮毂轴通过多个螺栓和多个第一螺母分别与前轮和后轮螺纹固定连接。
[0019] 其中,所述平衡摆臂左右两端的外侧面与所述轮毂轴之间从里到外依次设置有两 个轴承和一个油封盖;
[0020] 所述轮毂轴的内侧端依次贯穿所述两个轴承、油封盖、所述平衡摆臂和一个垫片 后与轮毂轴端螺母固定连接。
[0021] 其中,每个所述平衡摆臂包括第一支臂和第二支臂,所述第一支臂和第二支臂之 间的夹角为开口向下的钝角。
[0022] 其中,所述车架在与每组所述可控平衡摆臂悬架轮组相对应的位置上分别设置有 一个悬架油缸;
[0023] 所述悬架油缸的固定端与所述车架外侧面上的上支座相铰接;
[0024] 所述悬架油缸的移动端与所述平衡摆臂的中间支撑孔上方的油缸耳座孔相铰接;
[0025] 所述车架的左端还设置有液压栗站,所述液压栗站与所述悬架油缸相连通。
[0026] 其中,每组所述可控平衡摆臂悬架轮组上设置有用于减震的缓冲机构;
[0027] 所述缓冲机构为液压缓冲式机构或者机械缓冲式机构。
[0028] 其中,所述液压缓冲式机构具体包括:所述平衡摆臂、所述悬架油缸和一个蓄能 器,其中:
[0029] 所述悬架油缸通过设置有液压阀的液压管路与所述蓄能器相连通。
[0030] 其中,所述机械缓冲式机构具体为:所述平衡摆臂的内外两侧分别设置有一个耳 座;
[0031] 每个所述耳座与所述平衡摆臂之间分别设置有一个环形的周向缓冲弹簧;
[0032] 每个所述耳座与所述平衡摆臂之间形成有弹簧容纳槽,所述弹簧容纳槽中放置有 所述轴向缓冲弹簧;
[0033] 或者,所述机械缓冲式机构具体为:所述悬架油缸包括悬架油缸筒,所述悬架油缸 筒的移动端通过悬架油缸活塞与所述平衡摆臂顶部相铰接;
[0034] 所述悬架油缸筒的固定端与悬架油缸导向杆相连接;
[0035] 所述悬架油缸导向杆上沿轴向贯穿有两个轴向缓冲弹簧和一个球型支撑,所述球 型支撑位于所述两个轴向缓冲弹簧之间的位置;
[0036] 所述悬架油缸导向杆的末端贯穿一个垫片后与第二螺母螺纹连接;
[0037] 所述车架上与所述球型支撑相对应的位置设置有固定支座,所述固定支座内具有 用于固定所述球型支撑的球形孔。
[0038] 其中,所述车架的前后两端还分别安装有一个电机电控系统和一个车厢,所述电 池组位于所述车厢的正下方。
[0039] 其中,所述电机电控系统与所述可控平衡摆臂悬架轮组中的驱动马达通过信号线 相连接,用于控制驱动马达的工作状态。
[0040] 由以上本发明提供的技术方案可见,与现有技术相比较,本发明提供了一种基于 可控平衡摆臂悬架的高机动平台,其对复杂地形的通过性强,可以适应道路和野外等不同 的路况,充分满足客户对其的使用需求,增强客户的产品使用感受,有利于广泛地推广应 川,只节里人的土广头既蒽乂。
附图说明
[0041]目1为本发龍供的-麵于可妍麵臂悬細高机动平台的立体结构 图;
[0042] 图2为本发明提供的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台的正视图;
[0043] 图3为本发明提供的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台的左视图. _4]图4为本发日服働-_于可控平麵臂悬_高_平台的俯棚;
[0045]图5为本发明提供的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台的立体分解示意 图;
[0046] 为本发明提供的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台中任意一个轮组的 立体结构不意图;
[0047]图7为本发明提供的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台中任意一个轮组的 立体分解示意图;
[0048]图8为本发明提働-种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台中采臟压式缓冲 机构的可控平衡摆臂悬架轮组的示意图;
[0049] 图9为本发明提供的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台中采用第一种机械 式缓冲机构的可控平衡摆臂悬架轮组的立体结构示意图一;
[0050] 图10为本发明提供的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台中采用第一种机 械式缓冲机构的可控平衡摆臂悬架轮组的立体结构示意图二;
[0051]图11为本发明提供的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台中采用第一种机 械式缓冲机构的可控平衡摆臂悬架轮组的立体结构分解示意图;
[0052] 图12为本发明提供的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台中采用第二种机 械式缓冲机构的可控平衡摆臂悬架轮组的立体结构分解示意图;
[0053] 图13为本发明提供的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台中采用第二种机 械式缓冲机构的可控平衡摆臂悬架轮组的局部结构放大示意图;
[0054] 图14为本发明提供的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台在跨越台阶时的 前后工作状态变化示意图;
[0055] 图15为本发明提供的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台在跨越壕沟时的 前后工作状态变化示意图;
[0056] 图16为本发明提供的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台在水平道路上的 工作状态示意图;
[0057]图17为本发明提供的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台在面对倾斜道路, 姿态调平前的工作状态示意图;
[0058]图is为本发明提供的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台在面对倾斜道路, 姿态调平后的工作状态示意图;
[0059]图中:1为可控平衡摆臂悬架轮组,2为悬架油缸,3为车架,4为液压栗站,5为电池 组,6为车厢,7为电机电控系统,8为发动机,9为第一螺钉,1〇为第一轴端盖;
[0060] 11为轮毂轴端螺母,12为垫片,13为平衡摆臂,14为轴承,15为油封盖板,16为第二 螺钉,17为链条,18为卡环,19为链轮,20为螺栓;
[0061] 21为轮毂轴,22为车轮,23为第一螺母,24为第三螺钉,25为平衡轴,26为驱动马 达,27为蓄能器,28为油箱,29为第四螺钉,30为第二轴端盖;
[0062] 31为防尘圈,32为销轴,33为耳座,34为周向缓冲弹簧,35为第三轴端盖,36为轴向 缓冲弹簧,37为球形支撑,38为垫片,39为第二螺母,40为第五螺钉;
[0063] 41为固定支座,210为悬架油缸活塞杆,220为悬架油缸缸筒,230为悬架油缸导向 杆。
具体实施方式
[0064] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和实施方式对本 发明作进一步的详细说明。
[0065] 参见图1至图18,本发明提供了一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台,其对复 杂地形的通过性强,可以适应道路和野外等不同的路况,具体包括:横向分布的车架3,所述 车架3前后两端的外侧分别铰接有一组可控平衡摆臂悬架轮组1;
[0066] 所述车架3的后端安装有电池组5;
[0067] 所述电池组5与四组所述可控平衡摆臂悬架轮组1相导电连接,用于为所述可控平 衡摆臂悬架轮组1 (具体为其中的驱动马达)提供电能,驱动所述可控平衡摆臂悬架轮组1行 驶。
[0068] 在本发明中,具体实现上,所述车架3的左端设置有发动机8 (如内燃机),所述发动 机8分别与所述电池组5和所述可控平衡摆臂悬架轮组1 (具体为其中的驱动马达)相导电连 接,用于在开启后对所述电池组5进行充电,以及直接为所述可控平衡摆臂悬架轮组1 (具体 为其中的驱动马达)提供电能,驱动所述可控平衡摆臂悬架轮组1行驶。
[0069] 需要说明的是,在本发明中,为了驱动所述可控平衡摆臂悬架轮组1行驶,可以直 接使用发动机8 (如汽油发动机和柴油发动机,集成有发电功能),也可以使用可充电的电池 组5,也就是说,发动机8和电池组5这两种电能提供装置均可,并且根据用户的需要,可以安 装一个或者多个。
[0070] 在本发明中,具体实现上,每组所述可控平衡摆臂悬架轮组1具体包括:一个平衡 摆臂13,所述平衡摆臂13的中部固定连接有一个驱动马达26;
[0071] 所述驱动马达26的内侧端(即靠近车架3中心的一端)固定连接有平衡轴25 (具体 通过多个第三螺钉24固定连接);
[0072] 所述平衡摆臂13的左右两端分别通过一个轮毂轴21与前轮221和后轮222相铰接; [0073] 每个所述轮毂轴21的外壁固定设置有一个链轮19;
[0074] 所述驱动马达26的旋转端外壁设置两个所述链轮19;
[0075] 所述驱动马达26外壁设置的两个所述链轮19分别通过一个链条17与两个轮毂轴 21上设置的链轮19相联动连接。
[0076] 具体实现上,在每组所述可控平衡摆臂悬架轮组1中,所述驱动马达26的内侧端 (即靠近车架3中心的一端)通过所述平衡轴25与所述车架3相铰接(具体与车架3上预留的 平衡轴孔相铰接)。
[0077]因此,对于本发明,当驱动马达26在由电池组5通电驱动后,可以通过四个链轮19 和两个链条17的配合作用,使得驱动两个轮毂轴21,进而通过轮毂轴21来驱动前轮221和后 轮222进行同步的旋转。
[0078]具体实现上,在每组所述可控平衡摆臂悬架轮组1中,所述平衡摆臂13的中间位置 开有中间支撑孔130,所述驱动马达26的内侧端(即固定端)通过多个第三螺钉24固定连接 所述中间支撑孔130。
[0079]具体实现上,在每组所述可控平衡摆臂悬架轮组1中,两个轮毂轴21通过多个螺栓 20和多个第一螺母23分别与前轮221和后轮222螺纹固定连接。
[0080]具体实现上,在每组所述可控平衡摆臂悬架轮组1中,所述平衡摆臂13左右两端的 外侧面(即远离车架3的侧面)与所述轮毂轴21之间从里到外依次设置有两个轴承14和一个 油封盖15;
[0081] 所述轮毂轴21的内侧端(即靠近车架3的一端)依次贯穿所述两个轴承14、油封盖 15、所述平衡摆臂13和一个垫片12后与轮毂轴端螺母11固定连接。
[0082]具体实现上,所述轮毂轴端螺母11的内侧端罩有第一轴端盖10;
[0083] 所述第一轴端盖10通过多个第一螺钉9与所述平衡摆臂13的后侧面固定连接;
[0084] 所述油封盖15通过多个第二螺钉15固定连接所述平衡摆臂13。
[0085] 在本发明中,具体实现上,每个所述平衡摆臂13包括第一支臂1301和第二支臂 1302,所述第一支臂1301和第二支臂1302之间的夹角为开口向下的钝角,所述钝角优选为 120。〜160。。
[0086] 在本发明中,具体实现上,所述车架3在与每组所述可控平衡摆臂悬架轮组1相对 应的位置上分别设置有一个悬架油缸(即液压缸)2;
[0087]所述悬架油缸2的固定端与所述车架3外侧面上的上支座301相铰接;
[0088] 所述悬架油缸2的移动端与所述平衡摆臂13的中间支撑孔130上方的油缸耳座孔 131相较接。
[0089]具体实现上,所述车架3的左端还设置有液压栗站4,所述液压栗站4与所述悬架油 缸2相连通,用于为所述悬架油缸2提供液压动力输出。
[0090] 因此,对于本发明,通过悬架油缸2的伸缩,可以改变每组所述可控平衡摆臂悬架 轮组1中的平衡摆臂13相对于车架3的摆角大小。对于本发明,其可以实现平台8X8越野行 驶工况与4X4道路行驶工况的转换,以及通过大角度的摆动悬架,来实现平台跨越台阶障 碍。
[0091]在本发明中,具体实现上,每组所述可控平衡摆臂悬架轮组1上设置有用于减震的 缓冲机构。
[0092]具体实现上,所述缓冲机构可以为液压缓冲式机构或者机械缓冲式机构。
[0093]具体实现上,参见图8所示,所述液压缓冲式机构具体包括:所述平衡摆臂13、所述 悬架油缸2和一个蓄能器27,其中:
[0094] 如前所述,所述悬架油缸2的固定端与所述车架3外侧面上的上支座301相铰接; [0095]如前所述,所述悬架油缸2的移动端通过一个销轴32与所述平衡摆臂I3的中间支 撑孔130上方的油缸耳座孔131相铰接;
[0096]所述悬架油缸2通过设置有液压阀的液压管路与所述蓄能器27相连通。
[0097]因此,对于本发明,液压缓冲式缓冲机构是通过具有液压阀的液压管路,来将悬架 油缸2切换到蓄能器,车轮跳动,改变悬架油缸的行程,引起蓄能器内压缩空气容积变化,从 而利用蓄能器27内压缩空气的弹性实现缓冲。
[0098]此时,需要说明的是,对于所述液压缓冲式机构,所述平衡摆臂13与耳座(其上开 有油缸耳座孔131)为一体式结构。
[00"]具体实现上,参见图9至图13,所述机械缓冲式机构可以为第一种机械缓冲式机构 或者第二种机械缓冲式机构,两类缓冲机构形式均可以布置在悬架油缸的移动端(即活动 端)或者固定端,机械缓冲式缓冲机构中悬架油缸处于闭锁状态,车轮跳动时悬架油缸的行 程不变,利用轴向缓冲弹簧或者周向缓冲弹簧的弹性实现缓冲。具体如下:
[0100]第一种机械缓冲式机构,其在悬架油缸的耳座周向布置周向缓冲弹簧,具体结构 为:
[0101]如图9至图11所示,所述平衡摆臂13的内外两侧分别设置有一个耳座33;
[0102]每个所述耳座33与所述平衡摆臂13之间分别设置有一个环形的周向缓冲弹簧34。 [0103]具体实现上,每个所述耳座33与所述平衡摆臂13之间形成有弹簧容纳槽,所述弹 簧容纳槽中放置有所述轴向缓冲弹簧34。
[0104]具体实现上,每个所述耳座33上设置有一个防尘圈31。
[0105]具体实现上,位于所述平衡摆臂I3外侧的所述耳座33在其外侧设置有一个第三轴 端盖35,所述防尘圈31位于所述耳座33和第三轴端盖35之间的位置。
[0106]具体实现上,所述平衡轴25的内侧端(即靠近车架3中心的一端)还通过多个第四 螺钉29固定设置有第二轴端盖30。
[0107]对于本发明,在第一种机械缓冲式机构中,把平衡摆臂13上的耳座33与平衡摆臂 的一体式结构,改为分体式结构,即平衡摆臂13和耳座33分开设置,并且耳座33与平衡摆臂 13沿圆周方向做出弹簧容纳槽,然后通过连接螺钉将轴端盖35、耳座33与平衡摆臂13固定 连接,悬架油缸2通过销轴32与平衡摆臂13及耳座33相铰接,并且在耳座33与平衡摆臂13之 间沿圆周方向均布周向缓冲弹簧34,从而,对于本发明,能够允许耳座33与平衡摆臂13在周 向缓冲弹簧34的约束下进行小范围的相对摆动,实现缓冲作用。
[0108]第二种机械缓冲式机构,其沿悬架油缸轴向布置轴向缓冲弹簧。具体结构为:
[0109]如图12、图13所示,即为所述悬架油缸2的固定端(也可以为移动端)沿着轴向方向 设置有轴向缓冲弹簧36,具体为:
[0110]所述悬架油缸2包括悬架油缸筒220,所述悬架油缸筒220的移动端通过悬架油缸 活塞210与所述平衡摆臂(含耳座)13顶部相铰接;
[0111] 所述悬架油缸筒220的固定端与悬架油缸导向杆230相连接;
[0112] 所述悬架油缸导向杆230上沿轴向贯穿有两个轴向缓冲弹簧36和一个球型支撑 37,所述球型支撑37位于所述两个轴向缓冲弹簧36之间的位置;
[0113] 具体实现上,所述悬架油缸导向杆230的末端(具有螺纹)贯穿一个垫片38后与第 二螺母39螺纹连接,实现锁定。
[0114] 具体实现上,所述车架3上与所述球型支撑37相对应的位置设置有固定支座41,所 述固定支座41内具有用于固定所述球型支撑37的球形孔。
[0115] 具体实现上,所述固定支座41通过两个第五螺钉40与所述车架3相螺纹连接。
[0116] 具体实现上,所述轴向缓冲弹簧36可以为螺旋弹簧、橡胶弹簧或蝶形弹簧。
[0117] 需要说明的是,在本发明中,所述球形支撑37安装在固定支座41的球形孔内,且可 以随悬架油缸2的摆动而进行小范围摆动。本发明通过控制悬架油缸2的长度变化,改变轴 向缓冲弹簧36的压缩量,同时带动平衡摆臂(含耳座,此时为一体结构)13摆动,使可控平衡 摆臂悬架轮组1中的一个车轮(如前轮221或者后轮222)离地,另一接地的车轮与平衡摆臂 (含耳座)13、悬架油缸2及轴向缓冲弹簧36—起,共同实现悬架缓冲功能。
[0118] 在本发明中,具体实现上,所述车架3的前后两端还分别安装有一个电机电控系统 7和一个车厢6,所述电池组5位于所述车厢6的正下方。
[0119] 其中,所述电机电控系统7与所述可控平衡摆臂悬架轮组1中的驱动马达26通过信 号线相连接,用于控制驱动马达26的工作状态,具体包括:对驱动马达转速、旋向进行控制, 实现前进、后退、转向;
[0120]在本发明中,具体实现上,所述车架3优选为柔性车架。
[0121]需要说明的是,所述柔性车架是指车架3是非刚性的,在外力作用下其自身可绕纵 向或轴向发生一定程度的扭转,保证整车平台在越障或越壕状态下车轮更容易接触地面, 提高机动能力。所述柔性车架可以是在外力作用下可绕纵向或轴向发生一定程度的扭转的 任意一种车架,可以根据用户的需要进行设计。
[0122]为了更加清楚地理解本发明的技术方案,下面,就本发明提供的基于可控平衡摆 臂悬架的高机动平台,所具有越障、越壕、道路机动和姿态调平四种工作模式进行说明。本 发明在各工作模式下的工作状态示意图见图14至图18所示。
[0123] 一、越障模式。本发明的最大跨越台阶高度取决于轮组最大摆角下前轮抬起的高 度。工作状态如图14所示,根据探测的垂直障碍高度,电机电控系统7自主控制前轮组(即位 于平台前面的轮组)抬起前轮,提前准备越障同时,平台降速行驶接近台阶;待前轮搭接上 台阶后,前行的同时自主控制前面轮组的平衡摆臂摆动,抬起前轮组的后轮,并自主控制后 轮组(位于平台后面的轮组)抬起后轮组的前轮,使抬起的三组车轮的高度基本接近台阶, 继续行驶,待后轮组的前轮接触台阶后,控制后悬架油缸,使得后轮组的后轮抬起达到台阶 尚度,接着則行完成台阶跨越。
[0124] 二、越壕模式。本发明的最大越壕宽度取决于前轮组前、后轮轴距加车轮直径尺 寸。工作状态如图15所示,根据探测的壕沟宽度,电机电控系统7自主控制悬架油缸的回路 阀组,将前轮组的悬架油缸的进出油口切换到闭锁状态,准备越壕。平台降速行驶接近壕 沟,当前轮组的前轮悬空时,该前轮会从行驶状态少许下垂,但是,由于前轮组的悬架油缸 处于闭锁状态,前轮通过平衡摆臂的销轴带动悬架油缸进行少许移动,压缩其中一组缓冲 弹簧,直到弹簧完全压死,前轮不再下垂为止,本发明的车体在前轮组的后轮支撑下跨越壕 沟,前轮组的前轮越过壕沟接地时,前轮组的前后轮分别搭接壕沟的前后沿上;继续前行, 前轮组的后轮悬空,压缩另一组缓冲弹簧,后轮少许下垂,车体在前轮组的前轮支撑下跨越 壕沟。继续行驶,后轮组重复前轮组前述越壕的过程,最终完成壕沟跨越。
[0125]三、道路机动模式。本发明提供的基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台的工作状 态如图16所示,电机电控系统7控制前、后轮组的悬架油缸,使前轮组的前轮或后轮以及后 轮组的前轮或后轮少许抬起后,将悬架油缸闭锁,呈现4 X 4接地状态,适应道路机动高速的 行驶条件。在4X4接地状态,如果本发明的高机动平台遇到颠簸,车轮跳动压缩缓冲弹簧, 实现减振,平顺性好。当车轮的跳动量超过前后轮抬起高度时,轮组进入轮胎减振模式,能 够提供足够的纵向稳定性和行驶安全性;需要转向时,接地车轮的轴距相对于8轮着地的最 大轴距减小四分之三,滑移转向阻力臂也相应减小四分之三,再结合轴荷分配的变化带来 的滑移转向阻力变化,转向阻力矩能够大幅减小。
[0126]四、姿态调平模式。本发明提供的基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台的工作状 态如图17、图18所示,电机电控系统7控制前、后轮组悬架油缸,协调四个轮组具有的可控平 衡摆臂悬架的摆角,可以在一定范围内实现车体姿态调平,改善车载设备工作条件。当地面 倾斜或不平整时,利用电机电控系统7中安装的车体姿态传感器,可以获取车体姿态相关数 据,协调控制四个轮组悬架油缸,改变相应平衡摆臂悬架的角度,从而保证车体的姿态水 平。
[0127]需要说明的是,对于本发明,与现有的高机动平台相比较,其具有以下的优点: [0128] 1、本发明利用悬架油缸来控制可控平衡摆臂悬架处于不同的摆角位置能够,实现 8X8越野机动、4X4道路机动驱动方式变换,保证本发明能跨越较高台阶的同时,使得车体 姿态受控;
[0129] 2、与现有产品相比较,本发明不仅能跨越较大高度台阶,且车体倾角变化小,具备 优异的地形通过性;
[0130] 3、本发明增加的悬架缓冲装置,可以有效改善行驶的平顺性;
[0131] 4、本发明的平衡摆臂悬架在越野工况下可以自由摆动,与柔性车架配合,能够保 证轴荷分布均衡,同时使得车轮的接地比压小,具备优异的地面通过性。
[0132]此外,与现有的高机动平台相比较,本发明具有以下的有益效果:
[0133] 1、本发明基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台跨越高台阶能力强。该平台利用四 个可控平衡摆臂悬架轮组纵向协同控制实现高台阶跨越,具体控制过程为:首先,使前轮组 处于最大摆角,后轮组悬架处于自由摆动状态,前轮组前轮抬起高度超过台阶高度;平台前 行,待前轮组前轮搭到台阶上,操纵前悬架油缸控制前轮组悬架摆动,提起前轮组的后轮, 同时,后轮组也摆动到最大角度,使前轮组的后轮达到台阶同一高度;继续前行,待后轮组 前轮搭到台阶上,使前轮组处于自由摆动状态,操纵后悬架油缸控制加后轮组悬架摆动,提 起后轮组的后轮的同时车体调平,前行并完成台阶跨越。本发明跨越大高度台阶,不需要依 靠车轮驱动转矩和足够的车轮直径,而是依靠可控平衡摆臂悬架的摆动,来将车轮抬起超 越台阶,再依靠悬架油缸控制可控平衡摆臂悬架的摆动,来实现台阶跨越。能够跨越障碍的 高度,取决于悬架的高度调节范围,本发明中的可控平衡摆臂悬架可调范围大,因此,与传 统的依靠车轮驱动力跨越障碍的方式相比,本发明具有更强的高台阶跨越能力。
[0134^ 2、本发明基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台,其车体姿态调平能力强。该平台 跨越高台阶时,利用四个大行程的可控平衡摆臂悬架轮组的纵向协同动作控制车体姿态, 跨越台阶过程中前、后摆臂悬架轮组交替摆动,过程受控,使车体纵向倾角变化范围较小, 调平能力强。侧坡行驶,通过控制左右两侧摆臂悬架的倾角可以实现车体姿调平,车体横向 调平能力强。
[0135] 3、本发明基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台,其缓冲效果好。平台进行4X4道 路行驶工况下,利用悬架油缸将前面两个轮组的前轮及后面两个轮组的前轮或后轮同时抬 起,即四个车轮着地,四个车轮抬起。每个轮组的着地车轮、平衡摆臂及缓冲机构组成摆臂 式悬架(即可控平衡摆臂悬架),实现悬架的缓冲功能,提供高速行驶的减振性能,改善平台 的平顺性。
[0136]在本发明中,所采用的(即可控平衡摆臂悬架)的缓冲机构有两种型式:液压缓冲 式和机械缓冲式。液压缓冲式是利用液压系统中的阀组将悬架油缸切换到与蓄能器连通, 利用蓄能器内压缩空气的弹性实现缓冲。从而可将悬架的高度调节与缓冲功能在液压系统 中集成为一体,利用液压油的流动阻力实现阻尼,并利用空气弹簧的非线性特性,能够获得 较好的缓冲效果;机械缓冲式的缓冲机构又有两种结构型式,第一种是:将悬架油缸的铰接 耳座做成活动件,即将液压缓冲机构中平衡摆臂中间的耳座与摆臂的一体式结构改为分体 式结构,在耳座与平衡摆臂之间沿圆周设置轴向缓冲弹簧,允许耳座与平衡摆臂在该轴向 缓冲弹簧的约束下,进行小范围相对摆动从而实现缓冲,或者在悬架油缸的另一端布置类 似结构实现缓冲。第二种结构型式是通过沿悬架油缸在轴线方向布置的轴向缓冲弹簧(具 体可以为螺旋弹簧、橡胶弹簧或蝶形弹簧)来实现缓冲。与液压缓冲式相比,机械缓冲式的 缓冲机构的结构更简单,成本更低。
[0137] 4、本发明基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台,其在软地面通过能力强。平台进 行8 X 8越野行驶工况下,柔性的车架通过平衡轴与四个轮组较接,保证平台通过不平路面 时,车架能柔性变形,使四个轮组都能着地支撑;每个轮组的两个车轮通过平衡摆臂和缓冲 机构,可以自动适应包括复杂地形在内的各种地形的变化,实现均载,进而八个车轮分载, 接地比压小,具备优异的地面通过性。
[0138] 5、本发明基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台,其具有的转向阻力小。平台在4 x 4道路行驶工况下,利用悬架油缸将前面两个轮组的前轮及后面两个轮组的前轮或后轮同 时抬起,即四个车轮着地,四个车轮抬起,该工况下,着地车轮轴距相对于八轮着地的最大 轴距减小一半或者四分之三,滑移的转向阻力臂也相应减小为一半或者四分之三,再结合 轴荷分配的变化所带来的滑移转向阻力变化,最终使得转向阻力矩大幅减小。
[0139]综上所述,与现有技术相比较,本发明提供的一种基于可控平衡摆臂悬架的高机 动平台,其对复杂地形的通过性强,可以适应道路和野外等不同的路况,充分满足客户对其 的使用需求,增强客户的产品使用感受,有利于广泛地推广应用,具有重大的生产实践意 义。
[0140]以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人 员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于可控平衡摆臂悬架的高机动平台,其特征在于,包括横向分布的车架(3), 所述车架(3)前后两端的外侧分别铰接有一组可控平衡摆臂悬架轮组(1); 所述车架⑶上安装有至少一个电能提供装置; 所述电能提供装置与四组所述可控平衡摆臂悬架轮组(1)相导电连接,用于为所述可 控平衡摆臂悬架轮组(1)提供电能,驱动所述可控平衡摆臂悬架轮组(1)行驶。
2.如权利要求1所述的高机动平台,其特征在于,每组所述可控平衡摆臂悬架轮组(1) 包括一个平衡摆臂(13),所述平衡摆臂(13)的中部固定连接有一个驱动马达(26); 所述驱动马达(26)的内侧端固定连接有平衡轴(25); 所述平衡摆臂(13)的左右两端分别通过一个轮毂轴(21)与前轮(221)和后轮(222)相 铰接; 每个所述轮毂轴(21)的外壁固定设置有一个链轮(19); 所述驱动马达(26)的旋转端外壁设置两个所述链轮(19); 所述驱动马达(26)外壁设置的两个所述链轮(19)分别通过一个链条(17)与两个轮毂 轴(21)上设置的链轮(19)相联动连接; 所述驱动马达(26)的内侧端通过所述平衡轴(25)与所述车架⑶相铰接; 所述电能提供装置包括电池组(5)和发动机(8),所述电池组(5)与四组所述可控平衡 摆臂悬架轮组(1)中的驱动马达(26)相导电连接,用于为所述可控平衡摆臂悬架轮组(1)中 的驱动马达提供电能,驱动所述可控平衡摆臂悬架轮组(1)行驶; 所述发动机⑻分别与所述电池组(5)和所述可控平衡摆臂悬架轮组(1)中的驱动马达 (26)相导电连接,用于在开启后对所述电池组进行充电,以及直接为所述可控平衡摆臂 悬架轮组(1)中的驱动马达(26)提供电能,驱动所述可控平衡摆臂悬架轮组(1)行驶。
3. 如权利要求2所述的高机动平台,其特征在于,所述平衡摆臂(13)的中间位置开有中 间支撑孔(130); 两个轮毂轴(21)通过多个螺栓(20)和多个第一螺母(23)分别与前轮(221)和后轮 (222)螺纹固定连接。
4. 如权利要求2所述的高机动平台,其特征在于,所述平衡摆臂(13)左右两端的外侧面 与所述轮毂轴(21)之间从里到外依次设置有两个轴承(14)和一个油封盖(15); 所述轮毂轴(21)的内侧端依次贯穿所述两个轴承(14)、油封盖(15)、所述平衡摆臂 (13)和一个垫片(12)后与轮毂轴端螺母(11)固定连接。
5. 如权利要求2所述的高机动平台,其特征在于,每个所述平衡摆臂(13)包括第一支臂 (1301)和第二支臂(1302),所述第一支臂(13〇1)和第二支臂(1302)之间的夹角为开口向下 的钝角。
6. 如权利要求2所述的高机动平台,其特征在于,所述车架(3)在与每组所述可控平衡 摆臂悬架轮组(1)相对应的位置上分别设置有一个悬架油缸(2); 所述悬架油缸⑵的固定端与所述车架外侧面上的上支座(3〇1)相铰接; 所述悬架油缸(2)的移动端与所述平衡摆臂(13)的中间支撑孔(130)上方的油缸耳座 孔(131)相铰接; 所述车架(3)的左端还设置有液压栗站(4),所述液压泵站⑷与所述悬架油缸⑵相连 通。
7. 如权利要求6所述的高机动平台,其特征在于,每组所述可控平衡摆臂悬架轮组(1) 上设置有用于减震的缓冲机构; 所述缓冲机构为液压缓冲式机构或者机械缓冲式机构。 、、
8. 如权利要求7所述的高机动平台,其特征在于,所述液压缓冲式机构具体包括:所述 平衡摆臂(13)、所述悬架油缸⑵和一个蓄能器(27),其中: 所述悬架油缸(2)通过设置有液压阀的液压管路与所述蓄能器(27)相连通。
9. 如权利要求7所述的高机动平台,其特征在于,所述机械缓冲式机构具体为:所述平 衡摆臂(13)的内外两侧分别设置有一个耳座(33); 每个所述耳座(33)与所述平衡摆臂(13)之间分别设置有一个环形的周向缓冲弹簧 (34); 每个所述耳座(33)与所述平衡摆臂(13)之间形成有弹簧容纳槽,所述弹簧容纳槽中放 置有所述轴向缓冲弹簧(34); 或者,所述机械缓冲式机构具体为:所述悬架油缸⑵包括悬架油缸筒(22〇),所述悬架 油缸筒(220)的移动端通过悬架油缸活塞(210)与所述平衡摆臂(13)顶部相铰接; 所述悬架油缸筒(220)的固定端与悬架油缸导向杆(230)相连接; 所述悬架油缸导向杆(230)上沿轴向贯穿有两个轴向缓冲弹簧(36)和一个球型支撑 (37),所述球型支撑(37)位于所述两个轴向缓冲弹簧(36)之间的位置; 所述悬架油缸导向杆(230)的末端贯穿一个垫片(38)后与第二螺母(39)螺纹连接; 所述车架(3)上与所述球型支撑(37)相对应的位置设置有固定支座(41),所述固定支 座(41)内具有用于固定所述球型支撑(37)的球形孔。
10. 如权利要求2至9中任一项所述的高机动平台,其特征在于,所述车架(3)的前后两 端还分别安装有一个电机电控系统⑺和一个车厢(6),所述电池组(5)位于所述车厢(6)的 正下方。 其中,所述电机电控系统(7)与所述可控平衡摆臂悬架轮组(1)中的驱动马达(26)通过 信号线相连接,用于控制驱动马达(26)的工作状态。
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