CN110789628A - 可翻转的车轮系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可翻转的车轮系统及车辆，用于缓解越障性能与机动性能无法同时兼备的问题。其中，可翻转的车轮系统包括：底盘；至少两个车轮组件，设于所述底盘，所述至少两个车轮组件中的每个车轮组件包括轮架和至少两个车轮，所述轮架相对于所述底盘可转动地设置；以及至少两个动力组件，每个车轮组件被配备所述至少两个动力组件中的一个动力组件，所述动力组件被配置为驱动所述车轮组件中的轮架转动。本发明通过动力组件驱动车轮组件中的轮架转动，轮架转动，轮架上的各个车轮随轮架的转动位置发生变化，以改变整车的质心离地高度，使车辆在遇到障碍时可主动快速翻转，越过障碍，适用于野外复杂路况，机动性强。

Description

可翻转的车轮系统及车辆

技术领域

本发明涉及车辆底盘领域，尤其涉及一种可翻转的车轮系统及车辆。

背景技术

随着现代科学技术的高速发展，具有高通过性能和机动性能的底盘将在未来战争、农业、智能交通等领域具有极大的应用前景。传统轮式底盘虽在硬路面行驶速度快、机动性能好，但越障、越壕性能不足，在野外环境中受限较大。整体履带式底盘虽然爬坡、越障、越壕性能较好，但底盘体积大、结构复杂，整车重量较大，能耗较大，一定程度上降低了机动性能。

发明内容

本发明的一些实施例提出一种可翻转的车轮系统及车辆，用于缓解越障性能与机动性能无法同时兼备的问题。

本发明的一些实施例提供了一种可翻转的车轮系统，其包括：

底盘；

至少两个车轮组件，设于所述底盘，所述至少两个车轮组件中的每个车轮组件包括轮架和至少两个车轮，所述轮架相对于所述底盘可转动地设置；以及

至少两个动力组件，每个车轮组件被配备所述至少两个动力组件中的一个动力组件，所述动力组件被配置为驱动所述车轮组件中的轮架转动。

在一些实施例中，所述轮架为三角形，所述至少两个车轮包括三个车轮，所述三个车轮分别对应设于三角形的轮架的三个顶点。

在一些实施例中，所述动力组件包括油缸，所述油缸的第一端转动连接所述底盘，所述油缸的第二端转动连接所述轮架。

在一些实施例中，所述动力组件包括：

中心轴，穿设且固定连接于所述轮架，所述中心轴相对于所述底盘可转动地设置；以及

电机，驱动连接所述中心轴。

在一些实施例中，所述动力组件包括传动机构，所述电机通过所述传动机构驱动连接所述中心轴。

在一些实施例中，所述传动机构包括：

第一链轮，设于所述电机的电机输出轴；

第二链轮，设于所述中心轴；以及

链条，连接所述第一链轮和所述第二链轮。

在一些实施例中，所述传动机构还包括连接件，所述连接件内形成有空腔，所述第一链轮、所述第二链轮和所述链条均设于所述空腔内，所述第一链轮设于所述连接件的第一端，所述第二链轮设于所述连接件的第二端，且所述中心轴固定连接所述连接件。

在一些实施例中，所述动力组件包括油缸，所述油缸的第一端转动连接所述底盘，所述油缸的第二端转动连接所述连接件。

在一些实施例中，可翻转的车轮系统包括：

位移传感器，设于所述油缸，用于检测油缸的伸缩量；

电磁换向阀，设于所述油缸所在的油路，用于实现所述油缸的伸缩动作；以及

控制器，电连接所述位移传感器和所述电磁换向阀，所述控制器被配置为根据所述位移传感器检测的信号控制所述电磁换向阀的开关。

在一些实施例中，可翻转的车轮系统包括：

电动机编码器，设于所述电机；

控制器，电连接所述电动机编码器，所述控制器被配置为根据所述电动机编码器发送的信号控制所述电机的转动方向以及转动角度。

本发明的一些实施例提供了一种车辆，其包括上述的可翻转的车轮系统。

基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

在一些实施例中，底盘设有多个车轮组件，每个车轮组件被配备一个动力组件，通过动力组件驱动车轮组件中的轮架转动，轮架转动，轮架上的各个车轮随轮架的转动位置发生变化，以改变整车的质心离地高度，使车辆在遇到障碍时可主动快速翻转，越过障碍，因此，适用于野外复杂路况，机动性强，可快速通过各种复杂地形，具备较好的地面适应能力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明一些实施例提供的可翻转的车轮系统的结构示意图；

图2为根据本发明一些实施例提供的可翻转的车轮系统翻越障碍的示意图；

图3为根据本发明一些实施例提供的电机动力传递示意图；

图4为根据本发明一些实施例提供的可翻转的车轮系统的控制原理示意图。

附图中标号说明如下：

1-底盘；

2-车轮组件；21-轮架；22-车轮；

3-动力组件；31-油缸；32-中心轴；33-电机；331-电机输出轴；34-传动机构；341-第一链轮；342-第二链轮；343-链条；344-连接件；

4-位移传感器；5-电磁换向阀；6-控制器；7-电动机编码器；8-操控装置；9-驱动器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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保护范围的限制。

如图1、图2所示，为一些实施例提供的可翻转的车轮系统，其包括底盘1、至少两个车轮组件2和至少两个动力组件3。

至少两个车轮组件2设于底盘1，至少两个车轮组件2中的每个车轮组件2包括轮架21和至少两个车轮22，轮架21相对于底盘1可转动地设置。

每个车轮组件2被配备至少两个动力组件3中的一个动力组件3，动力组件3被配置为驱动车轮组件2中的轮架21转动。

每个车轮组件2被配备一个动力组件3，通过动力组件3驱动车轮组件2中的轮架21转动，轮架21转动，轮架21上的各个车轮22随轮架21的转动位置发生变化，能够改变整车的质心离地高度，使车辆在遇到障碍时可主动快速翻转，越过障碍，因此，适用于野外复杂路况，机动性强，可快速通过各种复杂地形，具备较好的地面适应能力。

可选地，底盘1设有四个车轮组件2。其中两个车轮组件2设于底盘1的前端，另两个车轮组件2设于底盘1的后端。

在一些实施例中，轮架21为三角形，至少两个车轮22包括三个车轮22，三个车轮22分别对应设于三角形的轮架21的三个顶点。采用特殊的三角形的轮架21，通过动力组件3驱动轮架21的翻转，能够改变整车的质心离地高度，使车辆在遇到障碍时可主动快速翻转，越过障碍。

其中，三角形的轮架21的每个顶点均设有一个车轮22，在轮架21转动过程中，三个顶点位置的车轮22依次接触地面。

在车轮组件2翻转结束后，其中两个顶点上的车轮22接触地面行驶。

在一些实施例中，动力组件3包括油缸31，油缸31的第一端转动连接底盘1，油缸31的第二端转动连接轮架21。通过调节油缸31的伸缩，可控制车轮组件2小角度转动，车轮组件2的转动角度取决于油缸31的行程和铰接点位置。车轮组件2的转动可改变底盘1的离地质心高度，在翻越障碍时，可通过控制车轮组件2的主动转动，实现快速越障。

在一些实施例中，动力组件3包括中心轴32和电机33。

中心轴32穿设且固定连接轮架21，中心轴32相对于底盘1可转动地设置。电机33驱动连接中心轴32，使中心轴32可转动。

通过控制电机33的转动方向、角度、圈数，可实现车轮组件2的多圈、大角度转动。车轮组件2的转动可改变底盘1的离地质心高度，在翻越障碍时，可通过控制车轮组件2的主动转动，实现快速越障。

在一些实施例中，如图3所示，动力组件3包括传动机构34，电机33通过传动机构34驱动连接中心轴32。传动机构34将电机33的动力传递至车轮组件2。

在一些实施例中，传动机构34包括第一链轮341、第二链轮342和链条343。

第一链轮341设于电机33的电机输出轴331。第二链轮342设于中心轴32。链条343连接第一链轮341和第二链轮342。第一链轮341在电机输出轴331的带动下转动，第一链轮341通过链条343将动力传递给第二链轮342，第二链轮342在链条343的带动下转动，第二链轮342转动，以带动中心轴32转动，中心轴32转动，以带动轮架21转动。

在一些实施例中，传动机构34还包括连接件344，连接件344内形成有空腔，第一链轮341、第二链轮342和链条343均设于空腔内，第一链轮341设于连接件344的第一端，第二链轮342设于连接件344的第二端，且中心轴32固定连接连接件344。

在一些实施例中，动力组件3中的油缸31的第一端转动连接底盘1，油缸31的第二端转动连接连接件344。

在一些实施例中，油缸31的缸筒端与底盘1铰接，油缸31的缸杆端与连接件344铰接。第一链轮341设于连接件344的第一端，第二链轮342设于连接件344的第二端，连接件344与中心轴32固定连接。

在一些实施例中，电机33的电机输出轴331通过第一联轴器与连接件344内部的第一链轮341连接。车轮组件2连接的中心轴32经过第二联轴器与连接件344内部的第二链轮342连接。第一链轮341和第二链轮342通过链条343实现动力传递。

在一些实施例中，可翻转的车轮系统包括位移传感器4、电磁换向阀5和控制器6。

位移传感器4设于油缸31，用于检测油缸31的伸缩量。电磁换向阀5设于油缸31所在的油路，通过向油缸31的有杆腔或无杆腔通入液压油，实现油缸31的伸出或回缩动作。控制器6电连接位移传感器4和电磁换向阀5，控制器6被配置为根据位移传感器4检测的信号控制电磁换向阀5的开关及换向。

在一些实施例中，在控制器6控制电磁换向阀5的开关及换向，从而控制油缸31的伸缩时，车轮组件2以连接件344与油缸31的铰接点为圆心进行旋转，旋转角度的大小取决于油缸31的行程及铰接点位置，一般在翻越小型障碍时可利用油缸31的伸缩来翻转。

安装在油缸31上的位移传感器4对油缸31的伸缩量进行检测，进而通过控制器6运算且换算成车轮组件2对应的翻转角度。

在一些实施例中，可翻转的车轮系统还包括电动机编码器7。电动机编码器7设于电机33。控制器6电连接电动机编码器7，控制器6被配置为根据电动机编码器7发送的信号控制电机33的转动方向以及转动角度。

在一些实施例中，可翻转的车轮系统还包括驱动器9。当控制器6向驱动器9发送转动方向和角度信号时，驱动器9控制电机33转动，直至达到目标转角，车轮组件2以中心轴32为圆心进行旋转，由于电机33可以多圈转动，车轮组件2可以实现多圈转动，一般在利用电机33翻转时，油缸31处于弹性模式，即自由状态。

可选地，控制器6包括整车VCU(整车控制器)。整车VCU为整个系统的中央处理器。

如图4所示，电机33内置的电动机编码器7可精确检测电机33的转动方向、角度，即车轮组件2的转动方向、角度。

电动机编码器7检测到的旋转角度或位移传感器4检测到的油缸31的伸缩量发送给控制器6。控制器6通过处理位移传感器4以及电动机编码器7的信号，通过与操控装置4的数据交互，将车轮组件2的姿态实时数据反馈至操控终端，通过操控装置4发送操作指令。控制器6向油缸31对应的电磁换向阀5发送控制信号，驱动油缸31的伸出和缩回。或者，控制器6向驱动器9发送控制信号，驱动电机33的转动。

油缸31形式和电机33形式均可以独立控制车轮组件2的摆动。

一些实施例还提供了一种车辆，其包括上述的可翻转的车轮系统。

可翻转的车轮系统包括具有三角形的轮架的车轮组件2，车轮组件2可通过动力组件3的驱动主动翻转，以改变整车的质心离地高度，使车辆在遇到障碍时可快速翻转，越过障碍。

在一些实施例中，车辆包括工程车辆或越野车辆等。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”、“第三”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

另外，在没有明确否定的情况下，其中一个实施例的技术特征可以有益地与其他一个或多个实施例相互结合。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (11)

1.一种可翻转的车轮系统，其特征在于，包括：

底盘(1)；

至少两个车轮组件(2)，设于所述底盘(1)，所述至少两个车轮组件(2)中的每个车轮组件(2)包括轮架(21)和至少两个车轮(22)，所述轮架(21)相对于所述底盘(1)可转动地设置；以及

至少两个动力组件(3)，每个车轮组件(2)被配备所述至少两个动力组件(3)中的一个动力组件(3)，所述动力组件(3)被配置为驱动所述车轮组件(2)中的轮架(21)转动。

2.如权利要求1所述的可翻转的车轮系统，其特征在于，所述轮架(21)为三角形，所述至少两个车轮(22)包括三个车轮(22)，所述三个车轮(22)分别对应设于三角形的轮架(21)的三个顶点。

3.如权利要求1所述的可翻转的车轮系统，其特征在于，所述动力组件(3)包括油缸(31)，所述油缸(31)的第一端转动连接所述底盘(1)，所述油缸(31)的第二端转动连接所述轮架(21)。

4.如权利要求1所述的可翻转的车轮系统，其特征在于，所述动力组件(3)包括：

中心轴(32)，穿设且固定连接于所述轮架(21)，所述中心轴(32)相对于所述底盘(1)可转动地设置；以及

电机(33)，驱动连接所述中心轴(32)。

5.如权利要求4所述的可翻转的车轮系统，其特征在于，所述动力组件(3)包括传动机构(34)，所述电机(33)通过所述传动机构(34)驱动连接所述中心轴(32)。

6.如权利要求5所述的可翻转的车轮系统，其特征在于，所述传动机构(34)包括：

第一链轮(341)，设于所述电机(33)的电机输出轴(331)；

第二链轮(342)，设于所述中心轴(32)；以及

链条(343)，连接所述第一链轮(341)和所述第二链轮(342)。

7.如权利要求6所述的可翻转的车轮系统，其特征在于，所述传动机构(34)还包括连接件(344)，所述连接件(344)内形成有空腔，所述第一链轮(341)、所述第二链轮(342)和所述链条(343)均设于所述空腔内，所述第一链轮(341)设于所述连接件(344)的第一端，所述第二链轮(342)设于所述连接件(344)的第二端，且所述中心轴(32)固定连接所述连接件(344)。

8.如权利要求7所述的可翻转的车轮系统，其特征在于，所述动力组件(3)包括油缸(31)，所述油缸(31)的第一端转动连接所述底盘(1)，所述油缸(31)的第二端转动连接所述连接件(344)。

9.如权利要求3或8所述的可翻转的车轮系统，其特征在于，包括：

位移传感器(4)，设于所述油缸(31)，用于检测油缸(31)的伸缩量；

电磁换向阀(5)，设于所述油缸(31)所在的油路，用于实现所述油缸(31)的伸缩动作；以及

控制器(6)，电连接所述位移传感器(4)和所述电磁换向阀(5)，所述控制器(6)被配置为根据所述位移传感器(4)检测的信号控制所述电磁换向阀(5)的开关。

10.如权利要求4所述的可翻转的车轮系统，其特征在于，包括：

电动机编码器(7)，设于所述电机(33)；

控制器(6)，电连接所述电动机编码器(7)，所述控制器(6)被配置为根据所述电动机编码器(7)发送的信号控制所述电机(33)的转动方向以及转动角度。

11.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1～10任一项所述的可翻转的车轮系统。

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