CN109018068A - 一种能够横向移动的车辆及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种能够横向移动的车辆及其控制方法，包括车架和控制系统，把手转动的固定在车架前端，把手底端通过前减震机构与前轮相连，车架后方左右两侧的车架上分别设置后轮转向装置，后轮转向装置包括转向柱和转向电机，转向柱中部转动的固定在车架上，转向电机通过齿轮带动转向柱转动，后轮通过两个摆臂固定在转向柱上，控制系统包括相连的转向控制器和整车控制器，设有把手处的车架上设置操控平台，操控平台上设置转向开关，把手内设置角度传感器，转向电机上设置转角编码器，转向开关、角度传感器和转角编码器分别与转向控制器相连，转向电机与整车控制器相连。本发明创造所述的车辆，结构简单，能够实现横向移动。
Description
技术领域
本发明创造属于车辆技术领域，尤其是涉及一种能够横向移动的车辆及其控制方法。
背景技术
物流行业作为国民经济动脉，近十年来飞速发展，大大小小功能各异的货运车辆已穿梭在城市道路或工厂运输行业，方便了人们的劳动作业及生活。但因最近几年汽车行业的飞速发展，目前各种各样的车辆已经挤满大街小巷，造成一位难求的局面，同时还存在即使找到停车位，前后车辆靠的近的话，也很难行驶出来。空间小，转弯困难，是现在所面临的主要问题。现在的车辆往往限定在前进后退方向的运动，而当车辆转弯时，需要驾驶员转动方向盘，多次调整车轮到适宜的角度才能实现顺利的转弯，增加了转弯作业的复杂性，尤其在狭小的空间，更不利于车辆的顺利转弯。
同时，一般电动车为三轮，转弯时，影响操稳，速度稍快，有翻车的危险。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种能够横向移动的车辆及其控制方法，以解决上述技术问题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种能够横向移动的车辆，包括车架和控制系统，把手转动的固定在车架前端，把手底端通过前减震机构与前轮相连，车架后方左右两侧的车架上分别设置后轮转向装置，后轮转向装置包括转向柱和转向电机，转向柱中部转动的固定在车架上，转向电机通过齿轮带动转向柱转动，后轮通过两个摆臂固定在转向柱上，控制系统包括相连的转向控制器和整车控制器，设有把手处的车架上设置操控平台，操控平台上设置转向开关，把手内设置角度传感器，转向电机上设置转角编码器，转向开关、角度传感器和转角编码器分别与转向控制器相连，转向电机与整车控制器相连。
进一步的，所述前减震机构包括连接板，连接板底面以中心对称分布设置两组前减震器总成，每组前减震器总成包括两个前减震器支柱和套设在前减震器支柱上的前减震弹簧，每组前减震器总成的前减震器支柱的底端通过销轴分别连接到前轮左右两端的转轴上。
进一步的，所述车架前端的横梁上设置第二固定管，把手底面中部设置转杆，第二固定管内部设置轴承，转杆通过轴承转动的固定在第二固定管上，转杆底端固定连接在连接板顶面中点处，或者连接板顶面中点处设置定位管，转杆底端伸入定位管内固定。
进一步的，所述车架上设置支撑臂，支撑臂的一端固定在车架上，支撑臂的另一端向远离车架左侧或右侧的方向延伸，支撑臂的端部设置第一固定管，第一固定管内部设置轴承，转向柱的中部通过轴承固定在第一固定管上，转向柱顶端同心设置转向齿轮，转向齿轮与匹配的主动轮啮合，主动轮固定在转向电机的转轴上。
进一步的，所述靠近车架方向的转向柱的侧壁上对称分布支撑柱，支撑柱的两端分别与弧形的摆臂两端铰接，后轮轴心处设置轮毂电机，在与支撑柱高度匹配的轮毂电机的壳体上分别设置上连接柱和下连接柱，上连接柱和下连接柱上分别设置容纳摆臂的通孔。
进一步的，所述支撑柱的轴心线与后轮的轴心线垂直，支撑柱的两端以转向柱为中心对称分布。
进一步的，在所述后轮和后轮转向装置之间设置后减震机构，后减震机构包括后减震器支柱和套接在后减震器支柱上端的后减震弹簧，转向柱上部设置固定座，后减震器支柱的顶端固定在固定座上，后减震器支柱的底端固定在下连接柱上。
进一步的，所述车架中部设置座椅，座椅上方的车架上设置车棚，座椅后方的车架上设置盛放物品的箱体。
一种控制能够横向移动的车辆的方法，主要包括以下几个步骤：
S1、当转向控制器同时检测到整车控制器输入的车速小于阈值车速、转向开关处于开启状态、把手上的角度传感器的转向角度大于等于阈值转向角、并且检测到上述信号持续一端时间时，转向动作启动；
S2、转向控制器输出信号给整车控制器，整车控制器控制车速在阈值车速以下，同时，整车控制器输出信号给转向电机，转向电机使转向柱转动，转向柱带动后轮转动，使后轮的转向角与前轮的转向角保持一致，车辆缓慢移出或移入车位；
S3、当转向控制器检测到转向开关关闭或把手转向角度小于阈值转向角时，转向控制器会输入信号给整车控制器，整车控制器解除车速小于阈值车速的限制，同时整车控制器输出信号给转向电机，转向电机控制后轮转动到正常行驶位置时，转向电机停止运行，整车完成转向。
进一步的，所述车辆横向移动时，阈值车速为5km/h，把手的阈值转向角为70°，转向控制器检测阈值车速、转向开关开启状态及阈值转向角的持续时间需要在3s以上。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种能够横向移动的车辆及其控制方法具有以下优势：
(1)本发明所述的后轮转向装置通过转向电机实现转向柱的转动，转向柱通过摆臂带动后轮转动，该装置结构简单，能够实现后轮各种角度的转动。
(2)本发明所述的车辆，转动把手，转向控制器读取把手的转向角度，并将角度信息输入转角编码器，转角编码器对后轮的转向角度进行编码，转向控制器接收转角编码器的编码信号，同时转向控制器输出编码信号给整车控制器，整车控制器输出信号给转向电机，转向电机控制转向柱转动，从而实现后轮的主动转向，使车辆在狭窄的空间作业环境下，能够实现横向移动、原地转向以及任意角度转弯行驶，降低了车辆转弯作业的复杂性，提高了转弯效率，提高了车辆驾驶的安全性。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造车辆的结构示意图；
图2为本发明创造前减震部分的结构示意图；
图3为本发明创造后轮转向装置的结构示意图；
图4为把手控制车辆转向时的示意图；
图5为控制后轮主动转向的流程图。
附图标记说明：
10、车架；101、座椅；102、支撑臂；103、第一固定管；104、第二固定管；20、前减震机构；201、连接板；2011、定位管；202、前减震器支柱；203、前减震弹簧；30、把手；301、转杆；40、前轮；50、后轮转向装置；501、转向柱；5011、支撑柱；5012、固定座；502、转向齿轮；503、主动轮；504、转向电机；505、摆臂；60、后轮；601、轮毂电机；602、上连接柱；603、下连接柱；70、后减震机构；701、后减震器支柱；702、后减震弹簧；80、控制系统；801、整车控制器；802、转向控制器；803、操控平台；8031、转向开关。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1所示，一种能够横向移动的车辆，包括车架10，车架10上设置座椅101，车架10前端设置把手30，把手30转动的固定在车架10前端的横梁上，车架10前端的横梁上设置第二固定管104，把手30底面中部设置转杆301，第二固定管104内部设置轴承，转杆301底部穿过轴承并通过轴承盖固定在第二固定管104上，转杆301底端与前减震机构20固定连接，前减震机构20底部设置前轮40。
如图2所示，前减震机构20包括连接板201，连接板201与把手30两端点间的连线平行，转杆301底端固定连接在连接板201顶面中点处，或者连接板201顶面中点处设置定位管2011，转杆301底端伸入定位管2011内固定，连接板201底面以中心对称的设置两组前减震器总成，每组前减震器总成包括两个前减震器支柱202和套设在前减震器支柱202上的前减震弹簧203，前减震器支柱202的轴心线与连接板201表面垂直，每组前减震器总成的前减震器支柱202的底端通过销轴分别连接到前轮40左右两端的转轴上。
车架10后方的左右两侧车架10上分别设置沿车体横向分布的支撑臂102，支撑臂102一端固定在车架10上，支撑臂102的另一端向远离车架10左侧壁或右侧壁的方向延伸，支撑臂102的端部设置后轮转向装置50，车头和车尾中点连线的方向定义为车辆纵向，与车辆纵向垂直的方向定义为车辆横向，如图3所示，后轮转向装置50包括转向柱501和转向电机504，转向柱501能够转动的固定在支撑臂102上，支撑臂102的端部设置第一固定管103，第一固定管103的轴线呈竖直状态分布，第一固定管103内部设置轴承，转向柱501的中部通过轴承和轴承盖固定在第一固定管103上，转向柱501顶端同心设置转向齿轮502，转向齿轮502与匹配的主动轮503啮合，主动轮503固定在转向电机504的转轴上。
该车辆还包括控制系统80，控制系统80包括整车控制器801和转向控制器802，转向电机504与整车控制器801相连，转向电机504上设置转角编码器，转角编码器与转向控制器802相连，转向控制器802与整车控制器801相连，转向控制器802能够采集转角编码器编码的转动角度的信号，转向控制器802将接收到的转向信号输入到整车控制器801，整车控制器801控制转向电机504转动，从而实现对后轮60的转向。
设有把手30处的车架10上设置操控平台803，操控平台803上设置控制转向的转向开关8031，能够手动开启或关闭，转向开关8031与转向控制器802相连，转向控制器802能够读取转向开关8031的状态。
把手30内设置角度传感器，角度传感器与转向控制器802相连，转向控制器802能够读取把手30内角度传感器的角度值，如图4所示，当转动把手30触发车辆转向时，转向控制器802读取把手30的转向角度，并将角度信息输入转角编码器，转角编码器对后轮60的转向角度进行编码，转向控制器802接收转角编码器的编码信号，同时转向控制器802输出编码信号给整车控制器801，整车控制器801输出信号给转向电机504，转向电机504控制转向柱501转动，从而实现后轮60的主动转向，使车辆在狭窄的空间作业环境下，能够实现横向移动、原地转向以及任意角度转弯行驶，降低了车辆转弯作业的复杂性，提高了转弯效率，提高了车辆驾驶的安全性。
后轮转向装置50与后轮60相连，靠近车架10方向的转向柱501的侧壁上对称设置支撑柱5011，支撑柱5011呈水平分布，支撑柱5011的两端分别与弧形的摆臂505两端铰接，后轮60中心设置轮毂电机601，在与支撑柱5011高度匹配的轮毂电机601的壳体上分别设置上连接柱602和下连接柱603，上连接柱602和下连接柱603上分别设置容纳摆臂505的通孔，支撑柱5011的轴心线与后轮60的轴心线垂直，支撑柱5011的两端以转向柱501为中心对称分布。
在后轮60和后轮转向装置50之间设置后减震机构70，后减震机构70包括后减震器支柱701和套接在后减震器支柱701上端的后减震弹簧702，转向柱501上部设置固定座5012，后减震器支柱701的顶端固定在固定座5012上，后减震器支柱701的底端固定在下连接柱603上。
座椅101上方的车架10上设置车棚，座椅101后方的车架10上设置盛放物品的箱体。
此外，该车辆还包括动力系统和制动系统，均可采用现有技术。
一种能够横向移动的车辆的控制方法，主要包括以下几个步骤：
S1、当转向控制器802同时检测到整车控制器801输入的车速小于阈值车速、转向开关8031处于开启状态、把手30上的角度传感器的转向角度大于等于阈值转向角、并且上述检测信号持续一端时间时，转向动作启动。
横向移动时，阈值车速为5km/h，把手30的阈值转向角为70°，转向控制器802检测阈值车速、转向开关8031开启状态及阈值转向角的持续时间需要在3s以上。
S2、转向控制器802输出信号给整车控制器801，整车控制器801控制车速在阈值车速以下，同时，整车控制器801输出信号给转向电机504，转向电机504使转向柱501转动，转向柱501带动后轮60转动，使后轮60的转向角与前轮40的转向角保持一致，车辆缓慢移出或移入车位，通过控制把手30，从而控制后轮60转动，能够实现车辆的横向移动、原地转向或者任意角度的转弯等动作。
S3、当转向控制器802检测到转向开关8031关闭或把手30转向角度小于阈值转向角时，转向控制器802会输入信号给整车控制器801，整车控制器801解除车速小于阈值车速的限制，同时整车控制器801输出信号给转向电机504，转向电机504控制后轮60转动到正常行驶位置，转向电机504停止运行，整车完成转向。
该方法能够在车辆移出或移入车位时实现横向移动，在车辆正常行驶时，后轮60不发生主动转向，通过向转向控制器802设定不同的程序，改变阈值车速和阈值转向角，还能够实现任意角度的转弯，后轮60转向装置50通过转向电机504实现转向柱501的转动，转向柱501通过摆臂505带动后轮60转动，该装置结构简单，能够实现后轮60各种角度的转动。
转动把手30，转向控制器802读取把手30的转向角度，并将角度信息输入转角编码器，转角编码器对后轮60的转向角度进行编码，转向控制器802接收转角编码器的编码信号，同时转向控制器802输出编码信号给整车控制器801，整车控制器801输出信号给转向电机504，转向电机504控制转向柱501转动，从而实现后轮60的主动转向，使车辆在狭窄的空间作业环境下，能够实现横向移动、原地转向以及任意角度转弯行驶，降低了车辆转弯作业的复杂性，提高了转弯效率，提高了车辆驾驶的安全性。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种能够横向移动的车辆，其特征在于：包括车架(10)和控制系统(80)，把手(30)转动的固定在车架(10)前端，把手(30)底端通过前减震机构(20)与前轮(40)相连，车架(10)后方左右两侧的车架(10)上分别设置后轮转向装置(50)，后轮转向装置(50)包括转向柱(501)和转向电机(504)，转向柱(501)中部转动的固定在车架(10)上，转向电机(504)通过齿轮带动转向柱(501)转动，后轮(60)通过两个摆臂(505)固定在转向柱(501)上，控制系统(80)包括相连的转向控制器(802)和整车控制器(801)，设有把手(30)处的车架(10)上设置操控平台(803)，操控平台(803)上设置转向开关(8031)，把手(30)内设置角度传感器，转向电机(504)上设置转角编码器，转向开关(8031)、角度传感器和转角编码器分别与转向控制器(802)相连，转向电机(504)与整车控制器(801)相连。
2.根据权利要求1所述的一种能够横向移动的车辆，其特征在于：所述前减震机构(20)包括连接板(201)，连接板(201)底面以中心对称分布设置两组前减震器总成，每组前减震器总成包括两个前减震器支柱(202)和套设在前减震器支柱(202)上的前减震弹簧(203)，每组前减震器总成的前减震器支柱(202)的底端通过销轴分别连接到前轮(40)左右两端的转轴上。
3.根据权利要求1或2所述的一种能够横向移动的车辆，其特征在于：所述车架(10)前端的横梁上设置第二固定管(104)，把手(30)底面中部设置转杆(301)，第二固定管(104)内部设置轴承，转杆(301)通过轴承转动的固定在第二固定管(104)上，转杆(301)底端固定连接在连接板(201)顶面中点处，或者连接板(201)顶面中点处设置定位管(2011)，转杆(301)底端伸入定位管(2011)内固定。
4.根据权利要求1所述的一种能够横向移动的车辆，其特征在于：所述车架(1)上设置支撑臂(102)，支撑臂(102)的一端固定在车架(1)上，支撑臂(102)的另一端向远离车架(1)左侧或右侧的方向延伸，支撑臂(102)的端部设置第一固定管(103)，第一固定管(103)内部设置轴承，转向柱(501)的中部通过轴承固定在第一固定管(103)上，转向柱(501)顶端同心设置转向齿轮(502)，转向齿轮(502)与匹配的主动轮(503)啮合，主动轮(503)固定在转向电机(504)的转轴上。
5.根据权利要求1所述的一种能够横向移动的车辆，其特征在于：所述靠近车架(10)方向的转向柱(501)的侧壁上对称设置支撑柱(5011)，支撑柱(5011)的两端分别与弧形的摆臂(505)两端铰接，后轮(60)轴心处设置轮毂电机(601)，在与支撑柱(5011)高度匹配的轮毂电机(601)的壳体上分别设置上连接柱(602)和下连接柱(603)，上连接柱(602)和下连接柱(603)上分别设置容纳摆臂(505)的通孔。
6.根据权利要求5所述的一种能够横向移动的车辆，其特征在于：所述支撑柱(5011)的轴心线与后轮(60)的轴心线垂直，支撑柱(5011)的两端以转向柱(501)为中心对称分布。
7.根据权利要求1所述的一种能够横向移动的车辆，其特征在于：在所述后轮(60)和后轮转向装置(50)之间设置后减震机构(70)，后减震机构(70)包括后减震器支柱(701)和套接在后减震器支柱(701)上端的后减震弹簧(702)，转向柱(501)上部设置固定座(5012)，后减震器支柱(701)的顶端固定在固定座(5012)上，后减震器支柱(701)的底端固定在下连接柱(603)上。
8.根据权利要求1所述的一种能够横向移动的车辆，其特征在于：所述车架(10)中部设置座椅(101)，座椅(101)上方的车架(10)上设置车棚，座椅(101)后方的车架(10)上设置盛放物品的箱体。
9.一种控制能够横向移动的车辆的方法，其特征在于：主要包括以下几个步骤：
S1、当转向控制器(802)同时检测到整车控制器(801)输入的车速小于阈值车速、转向开关(8031)处于开启状态、把手(30)上的角度传感器的转向角度大于等于阈值转向角、并且检测到上述信号持续一端时间时，转向动作启动；
S2、转向控制器(802)输出信号给整车控制器(801)，整车控制器(801)控制车速在阈值车速以下，同时，整车控制器(801)输出信号给转向电机(504)，转向电机(504)使转向柱(501)转动，转向柱(501)带动后轮(60)转动，使后轮(60)的转向角与前轮(40)的转向角保持一致，车辆缓慢从车尾移出或移入；
S3、当转向控制器(802)检测到转向开关(8031)关闭或把手(30)转向角度小于阈值转向角时，转向控制器(802)会输入信号给整车控制器(801)，整车控制器(801)解除车速小于阈值车速的限制，同时整车控制器(801)输出信号给转向电机(504)，转向电机(504)控制后轮(60)转动到正常行驶位置时，转向电机(504)停止运行，整车完成转向。
10.根据权利要求9所述的一种控制能够横向移动的车辆的方法，其特征在于：所述车辆横向移动时，阈值车速为5km/h，把手(30)的阈值转向角为70°，转向控制器(802)检测阈值车速、转向开关(8031)开启状态及阈值转向角的持续时间需要在3s以上。
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