CN109532322A - 车轮多边形效应的自适应补偿装置 - Google Patents

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Abstract

一种车轮多边形效应的自适应补偿装置，包括：与车身支撑框四个角相连的四组补偿机构；所述的补偿机构包括：凸轮、凸轮轴、凸轮推杆和支撑架，其中：凸轮的一侧与车轮固定连接，凸轮的另一侧依次连有凸轮轴和车轮电机，支撑架与车轮电机固定连接并设置于凸轮轴上，凸轮推杆活动设置于支撑架上并与凸轮通过重力形成力封闭。本发明避免加入主动控制装置，完全为自适应，同时本发明可以作为一个集成模块，与车身相互独立，从而提高对车身尺寸的兼容性。

Description

车轮多边形效应的自适应补偿装置
技术领域
本发明涉及的是一种运输自动化领域的技术，具体是一种车轮多边形效应的自适应补偿装置。
背景技术
随着汽车应用场景需求的多样化，越来越多的特种车轮应运而生，如用于越障的车轮，此种车轮的外轮廓不再是圆形，而是爪装的造型。这种爪装造型的车轮在平地上行驶时，车轮中心轴的高度存在周期性变化，即为多边形效应。现有技术多为普通车轮行驶于崎岖路面上的防颠簸措施，而针对非普通车轮在平坦路面上的多边形效应问题却没有得到解决。也有针对越障时如何保持车身平稳的技术，例如中国专利文献号CN103963556A，公开了一种可变形的轮子，该技术利用一个不旋转的凸轮配合轮辐式的液压系统，一方面保证在触地轮辐接近垂直时对应油路关闭从而确保承载能力，另一方面当轮辐离开垂直位置，油路被打开使得辐条有径向伸缩的能力，此时当辐条接触到凸起的障碍物，辐条会产生被动的内缩，进而保证车身的高度变化平缓。不过此技术只是应用于越障时的车身高度平稳，无法解决在平地上的车轮多边形效应。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种车轮多边形效应的自适应补偿装置，采用在车轮中心轴与车身之间加入补偿措施，从而保证车身的高度尽量不变。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：与车身支撑框四个角相连的四组补偿机构。
所述的补偿机构包括：凸轮、凸轮轴、凸轮推杆和支撑架，其中：凸轮的一侧与车轮固定连接，凸轮的另一侧依次连有凸轮轴和车轮电机，支撑架与车轮电机固定连接并设置于凸轮轴上，凸轮推杆活动设置于支撑架上并与凸轮通过重力形成力封闭。
所述的车身支撑框的四角与凸轮推杆通过螺栓固定连接，该四角进一步设有销轴。
所述的凸轮的廓线根据车轮中心轴的高度变化规律以及车轮与地面的角位移决定，进而提供补偿量使车身保持平稳。
所述的支撑架的顶部设有两个自润滑衬套，其中：外侧的自润滑衬套由凸轮推杆插入形成一组圆柱副，内侧的自润滑衬套由车身支撑框的销轴插入形成一组圆柱副，该两组相邻的圆柱副形成一组滑动副。
技术效果
与现有技术相比，本发明避免加入主动控制装置，完全为自适应，同时本发明可以作为一个集成模块，与车身相互独立，从而提高对车身尺寸的兼容性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的原理图；
图3为补偿机构的结构示意图；
图4为车身支撑框的结构示意图；
图中：车身支撑框1、补偿机构2、凸轮3、凸轮轴4、凸轮推杆5、支撑架6、车轮7、车轮电机8、螺栓9、销轴10、轴承11、电控支撑板12、控制器13、驱动器14、传感器15、电池16、联轴器17、减重孔301、第一支撑板601、第二支撑板602、第三支撑板603、自润滑衬套604。
具体实施方式
如图1所示，本实施例包括：与车身支撑框1四个角相连的四组补偿机构2。
如图3所示，所述的补偿机构2包括：凸轮3、凸轮轴4、凸轮推杆5和支撑架6，其中：凸轮3的一侧与车轮7固定连接，凸轮3的另一侧与凸轮轴4的一端固定连接，凸轮轴4的另一端与车轮电机8通过联轴器17连接，支撑架6与车轮电机8固定连接并设置于凸轮轴4上，凸轮推杆5活动设置于支撑架6上并与凸轮3通过重力形成力封闭。
如图4所示，所述的车身支撑框1的四角与凸轮推杆5通过螺栓9固定连接，该四角进一步设有销轴10。
所述的车身支撑框1上设有电控支撑板12，该电控支撑板12上进一步设有控制器13、驱动器14、传感器15和电池16，其中：控制器13通过接收上位机(PC或者嵌入式系统)的速度指令，将此指令转换为驱动器14可以识别的指令，驱动器14通过接收控制器13的指令对车轮电机8进行旋转驱动，车轮电机8的实际转速又会反馈给控制器13从而进行闭环控制。
如图1和图2所示，所述的凸轮3的廓线根据车轮7中心轴的高度变化规律以及车轮7与地面的角位移决定，进而提供补偿量使车身保持平稳。
所述的凸轮3上进一步设有减重孔301。
所述的凸轮推杆5设有螺栓型滚轮轴承11，该轴承11与凸轮3相接触。
所述的支撑架6包括：依次连接的第一支撑板601、第二支撑板602和第三支撑板603，其中：第一支撑板601与车轮电机8固定相连。
所述的第三支撑板603呈倒L字形，其顶部设有两个自润滑衬套604，其中：外侧的自润滑衬套604由凸轮推杆5插入形成一组圆柱副，内侧的自润滑衬套604由车身支撑框1的销轴10插入形成一组圆柱副，该两组相邻的圆柱副形成一组滑动副。
如图2所示，上述装置通过以下方式工作：本发明给每个车轮7加入补偿机构2，由于多边形效应，使得凸轮轴4的高度发生变化，从而带动支撑架6的高度发生变化，此时，凸轮3对螺栓型滚轮轴承11的推动作用，以及车身的自重作用，凸轮推杆5与第三支撑板603之间发生位移，此位移与第三支撑板603的高度变化相互抵消，最终使得与凸轮推杆5固定连接的车身支撑框1的高度保持恒定，保证车辆平稳运行。此外，将补偿机构2与车身支撑框1做成一个集成体，与车身完全独立，有利于提高车身尺寸的兼容性。
与现有技术相比，本装置
①合理利用凸轮机构，以车轮的旋转为输入，以车身与凸轮轴之间的位移量为输出，从而补偿凸轮轴的因车轮多边形效应导致的高度浮动，进而使得车身相对于路面的高度保持不变。整个过程与车轮具体的速度、加速度无关，只与车轮的转角有关，因此补偿过程是完全被动的，这与现有的各种主动式的放颠簸的技术截然不同。本发明采用的车轮只需要有固定的外轮廓，轮廓形式不影响本发明的有效性与可操作性，仅仅只会影响凸轮廓线的具体参数。自适应补偿装置的应用不局限于具有车轮多边形效应的系统中，在对储物台有平稳性要求、并且储物台高度变化规律是固定的情况下，本发明均有应用之地。
②本发明支持集成化的模块设计，凸轮机构整体作为一个与车身独立的模块，从而提高对车身尺寸的兼容性。
③性能评价指标选为：(凸轮轴高度最大变化量—车身高度的最大变化量)/凸轮轴高度的最大变化量×100％，将其命名为补偿效率。在某次虚拟仿真实验中，针对某种具有多边形效应的车轮进行车身高度补偿，补偿效率达到94％。之所以无法达到100％，是因为多边形效应要求下的凸轮轮廓会有尖点，这在实际情况下是不允许的，必须消除尖点以减少滚轮轴承11的磨损，这就势必导致无法完成100％的补偿。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (4)

1.一种车轮多边形效应的自适应补偿装置，其特征在于，包括：与车身支撑框四个角相连的四组补偿机构；所述的补偿机构包括：凸轮、凸轮轴、凸轮推杆和支撑架，其中：凸轮的一侧与车轮固定连接，凸轮的另一侧依次连有凸轮轴和车轮电机，支撑架与车轮电机固定连接并设置于凸轮轴上，凸轮推杆活动设置于支撑架上并与凸轮通过重力形成力封闭；
所述的凸轮的廓线根据车轮中心轴的高度变化规律以及车轮与地面的角位移决定，进而提供补偿量使车身保持平稳；
所述的车身支撑框的四角与凸轮推杆通过螺栓固定连接，该四角进一步设有销轴。
2.根据权利要求1所述的车轮多边形效应的自适应补偿装置，其特征是，所述的凸轮推杆设有轴承，该轴承与凸轮相接触。
3.根据权利要求1所述的车轮多边形效应的自适应补偿装置，其特征是，所述的支撑架的顶部设有两个自润滑衬套，其中：外侧的自润滑衬套由凸轮推杆插入形成一组圆柱副，内侧的自润滑衬套由车身支撑框的销轴插入形成一组圆柱副，该两组相邻的圆柱副形成一组滑动副。
4.根据权利要求1所述的车轮多边形效应的自适应补偿装置，其特征是，所述的凸轮上进一步设有减重孔。
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