CN112092552A - 具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无人车底盘技术领域，具体涉及一种具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构。所述无人车底盘结构包括：车体以及四个悬架系统；所述四个悬架系统设置于车体的前、后、左、右的四个角处；所述四个悬架系统均包括：电动轮总成、轮边独立转向总成、伸缩摇臂总成、摇臂驱动与弹性阻尼系统总成；通过伸缩摇臂的大角度摆动和大行程伸缩，不仅可以调节车体的升降、俯仰和侧倾，还可以大大提高越壕越障的通过性，并增加爬坡稳定性和侧倾坡通过能力；结合轮边独立转向，还可以实现向心转向并满足合理的转向半径需求。

Description

具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构
技术领域
本发明属于无人车底盘技术领域，具体涉及一种具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构。
背景技术
近年来，无人车对车姿平稳的需求以及对通过性的要求越来越高，相继有很多无人车的底盘都采用了空间占用比较小且结构简单的摇臂悬架来提高通过性能，同时采用了油气弹簧方案实现车姿调节。但是传统的摇臂悬架中单纵臂的长度是一定的，只靠摇臂实现越壕越障性能有一定的局限性，油气弹簧则结构过于复杂，液压缸内的高压气体和油液对密封性能要求很高，导致加工困难，制造成本高且使用维护困难。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构，所述无人车底盘结构包括：车体1以及四个悬架系统；
所述四个悬架系统设置于车体1的前、后、左、右的四个角处；
所述四个悬架系统均包括：电动轮总成2、轮边独立转向总成3、伸缩摇臂总成4、摇臂驱动与弹性阻尼系统总成5；
所述电动轮总成2与轮边独立转向总成3固连；
所述轮边独立转向总成3与伸缩摇臂总成4的一端固连；
所述伸缩摇臂总成4的另一端与摇臂驱动与弹性阻尼系统总成5铰接；
所述摇臂驱动与弹性阻尼系统总成5连接于特定部位的车体1上。
其中，所述四个悬架系统采用同样的结构，前后左右对称布置。
其中，所述电动轮总成2包括：轮胎、轮辋和轮毂电机总成；所述轮毂电机总成集成了行星减速机构和制动系统。
其中，所述轮边独立转向总成3包括：转向电机总成、转向节和转向节过渡支架；
所述转向节与转向节过渡支架之间通过销轴连接实现相对转动，并形成主销轴线，所述转向电机总成的电机输出轴线与主销轴线重合。
其中，所述伸缩摇臂总成4包括可伸缩摇臂和推拉缸总成；
所述推拉缸总成用来实现可伸缩摇臂的伸缩功能。
其中，所述可伸缩摇臂为两级伸缩结构或多级伸缩结构。
其中，所述推拉缸总成为液压推拉缸或电动推拉缸。
其中，所述摇臂驱动与弹性阻尼系统总成5包括驱动电机总成、摩擦式减振器和扭转弹簧；所述驱动电机总成集成了减速机构和自锁机构。
其中，所述底盘结构通过四套伸缩摇臂总成4中可伸缩摇臂的长度和角度的调整组合，实现轴距与车姿的高低、俯仰和侧倾的调节，进而实现如下几个主要状态：
车身保持水平时的最大爬坡状态：将前桥的两个伸缩摇臂总成4的可伸缩摇臂朝车前摆至水平方向，并保持最短未伸出状态，后桥两个伸缩摇臂总成4的可伸缩摇臂保持铅垂朝下方向，并伸长到最长状态，此时整车处于车身保持水平状态下最大的爬坡状态；
车身保持水平时的最大侧倾坡状态：将车体1左侧的两个伸缩摇臂总成4的可伸缩摇臂分别朝车前车后摆至水平方向，并保持最短未伸出状态，车体1右侧的两个伸缩摇臂总成4的可伸缩摇臂保持铅垂朝下方向，并伸长到最长状态，此时整车处于车身保持水平状态下最大的侧倾坡状态。
其中，所述底盘结构通过四套伸缩摇臂总成4中可伸缩摇臂的长度和角度的调整组合，结合四套轮边独立转向总成3对四个电动轮总成2的转动角度的控制，实现向心转向以及对不同转向半径的需要。
(三)有益效果
具有伸缩结构的机械臂在机械行业应用广泛，技术成熟，本发明将摇臂设计成可伸缩臂，不仅可以大大增加四轮车的越壕越障能力、爬坡和侧坡行驶机动能力，还可以借助伸缩臂来实现整车的各种姿态调节。
与现有技术相比，本发明的摇臂具有伸缩功能，通过四个伸缩摇臂不同角度摆动与不同行程伸缩的配合，不仅可以在各种起伏路面上保持车体处于水平状态，还可以大大提高无人车越壕宽度、越障高度、爬坡角度、侧倾坡通过角度等，同时在车姿调节方面对车体距地高的调节范围，车体俯仰角度和侧倾角度的调节范围都大大增加。
本发明的轮边独立转向总成提供了单纵臂悬架各轮独立转向的能力，不仅可以实现向心转向，同时结合伸缩摇臂功能，可以大范围调整轴距，适应多种转弯半径的需要。
附图说明
图1为本发明无人车底盘结构的整体示意图。
图2为本发明无人车底盘结构的单轮悬架结构示意图。
图3为本发明无人车底盘结构的正常行车状态正视图。
图4为本发明无人车底盘结构在车身保持水平时的最大爬坡状态正视图。
图5A为本发明无人车底盘结构在车身保持水平时的最大侧倾坡状态正视图。
图5B为本发明无人车底盘结构在车身保持水平时的最大侧倾坡状态后视图。
图6为本发明无人车底盘结构在越壕过程中某一步骤时的正视图。
图7为本发明无人车底盘结构在越障过程中某一步骤时的正视图。
图8为本发明无人车底盘结构向心转向时的俯视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术问题，本发明提供一种具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构，如图1-图8所示，所述无人车底盘结构包括：车体1以及四个悬架系统；
所述四个悬架系统设置于车体1的前、后、左、右的四个角处；
所述四个悬架系统均包括：电动轮总成2、轮边独立转向总成3、伸缩摇臂总成4、摇臂驱动与弹性阻尼系统总成5；
所述电动轮总成2与轮边独立转向总成3固连；
所述轮边独立转向总成3与伸缩摇臂总成4的一端固连；
所述伸缩摇臂总成4的另一端与摇臂驱动与弹性阻尼系统总成5铰接；
所述摇臂驱动与弹性阻尼系统总成5连接于特定部位的车体1上。
其中，所述四个悬架系统采用同样的结构，前后左右对称布置。
其中，所述电动轮总成2包括：轮胎、轮辋和轮毂电机总成；所述轮毂电机总成集成了行星减速机构和制动系统。
其中，所述轮边独立转向总成3包括：转向电机总成、转向节和转向节过渡支架；
所述转向节与转向节过渡支架之间通过销轴连接实现相对转动，并形成主销轴线，所述转向电机总成的电机输出轴线与主销轴线重合。
其中，所述伸缩摇臂总成4包括可伸缩摇臂和推拉缸总成；
所述推拉缸总成用来实现可伸缩摇臂的伸缩功能。
其中，所述可伸缩摇臂为两级伸缩结构或多级伸缩结构。
其中，所述推拉缸总成为液压推拉缸或电动推拉缸。
其中，所述摇臂驱动与弹性阻尼系统总成5包括驱动电机总成、摩擦式减振器和扭转弹簧；所述驱动电机总成集成了减速机构和自锁机构。
其中，所述底盘结构通过四套伸缩摇臂总成4中可伸缩摇臂的长度和角度的调整组合，实现轴距与车姿的高低、俯仰和侧倾的调节，进而实现如下几个主要状态：
车身保持水平时的最大爬坡状态：将前桥的两个伸缩摇臂总成4的可伸缩摇臂朝车前摆至水平方向，并保持最短未伸出状态，后桥两个伸缩摇臂总成4的可伸缩摇臂保持铅垂朝下方向，并伸长到最长状态，此时整车处于车身保持水平状态下最大的爬坡状态；
车身保持水平时的最大侧倾坡状态：将车体1左侧的两个伸缩摇臂总成4的可伸缩摇臂分别朝车前车后摆至水平方向，并保持最短未伸出状态，车体1右侧的两个伸缩摇臂总成4的可伸缩摇臂保持铅垂朝下方向，并伸长到最长状态，此时整车处于车身保持水平状态下最大的侧倾坡状态。
越壕状态：该四轮车越壕需要一系列的动作策略，每一步都需要通过整车四个伸缩摇臂总成4的可伸缩摇臂不同的伸缩长度和摆动角度的配合，很多步骤中需要将一个车轮抬离地面，并且尽可能保证车体水平，此时四个可伸缩摆臂的状态需要保证整车的重心投影在接地三个车轮形成的受力三角形内部；
越障状态：该四轮车越障需要一系列的动作策略，每一步都需要通过整车四个伸缩摇臂总成4的可伸缩摇臂不同的伸缩长度和摆动角度的配合，很多步骤中需要将一个车轮抬离地面，并且尽可能保证车体水平，此时四个可伸缩摆臂的状态需要保证整车的重心投影在接地三个车轮形成的受力三角形内部。
其中，所述底盘结构通过四套伸缩摇臂总成4中可伸缩摇臂的长度和角度的调整组合，结合四套轮边独立转向总成3对四个电动轮总成2的转动角度的控制，实现向心转向以及对不同转向半径的需要。
综上，本发明通过伸缩摇臂的大角度摆动和大行程伸缩，不仅可以调节车体的升降、俯仰和侧倾，还可以大大提高越壕越障的通过性，并增加爬坡稳定性和侧倾坡通过能力；结合轮边独立转向，还可以实现向心转向并满足合理的转向半径需求。
实施例1
为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的具体实施方案进行更为详细的阐述。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，只是本发明的一部分实施例，并非全部的实施例，故而本发明的保护范围不限于下述的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
将本发明提供的任何一种技术手段进行替换或将本发明提供的技术手段或特征组合优化而得到的技术方案均应在本发明的保护范围之内，比如固连方式可以包括但不局限于螺栓固连、一体化成形、键齿连接、型面配合等；制动系统可以包括但不局限于盘式制动器、鼓式制动器等；减速机构可以是行星减速机构，也可以是其他形式的减速机构；自锁机构可以是蜗轮蜗杆机构，也可以是滚珠丝杠机构等；伸缩臂可以是两级伸缩结构，也可以是多级伸缩结构等。这些均属于本发明的保护范围。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”等指示方位或位置关系是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的一个实施例，而不是暗示所指机构必须具有特定方位、以特定方位来操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1和图2所示，本发明提出了一种具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构，包含车体1、电动轮总成2、轮边独立转向总成3、伸缩摇臂总成4、摇臂驱动与弹性阻尼系统总成5。底盘构型的四个悬架系统采用同样的结构，左右对称布置。电动轮总成2包括轮胎、轮辋和轮毂电机总成，所述轮毂电机总成还集成了行星减速机构和制动系统。轮边独立转向总成3包括转向电机总成、转向节和转向节过渡支架，所述转向节与转向节过渡支架之间销轴连接实现相对转动，并形成主销轴线，所述转向电机总成的电机输出轴线与主销轴线重合，轴线重合有利于直接驱动转向，具有最短的转向驱动链，效率高。伸缩摇臂总成4包括可伸缩摇臂和推拉缸总成，所述可伸缩摇臂可以是两级伸缩结构，也可以是多级伸缩结构，所述推拉缸总成可以是液压推拉缸，也可以是电动推拉缸，用来实现可伸缩摇臂的伸缩功能。摇臂驱动与弹性阻尼系统总成5包括驱动电机总成、摩擦式减振器和扭转弹簧，所述驱动电机总成还集成了减速机构和自锁机构，驱动电机总成、摩擦式减振器和扭转弹簧可以设置成同轴的，也可以根据需要做成异轴的，自锁机构用于伸缩摇臂摆动到某一个角度时当驱动电机断电时实现自锁。电动轮总成2中的轮毂电机总成的外壳与轮边独立转向总成3中的转向节之间固连。轮边独立转向总成3中的转向节过渡支架与伸缩摇臂总成4的一端固连。伸缩摇臂总成4的另一端与摇臂驱动与弹性阻尼系统总成5铰接。
本发明提出的底盘构型可以通过四套伸缩摇臂总成4中可伸缩摇臂长度和角度的调整组合，实现轴距与车姿的高低、俯仰和侧倾的调节，进而实现如下几个主要状态：
车身保持水平时的最大爬坡状态：如图3和图4所示，将前桥的两个伸缩摇臂总成4的可伸缩摇臂朝车前摆至水平方向，并保持最短未伸出状态，后桥两个伸缩摇臂总成4的可伸缩摇臂保持铅垂朝下方向，并伸长到最长状态，此时整车处于车身保持水平状态下最大的爬坡状态；
车身保持水平时的最大侧倾坡状态：如图3、图5A和图5B所示，将车体1左侧的两个伸缩摇臂总成4的可伸缩摇臂分别朝车前车后摆至水平方向，并保持最短未伸出状态，车体1右侧的两个伸缩摇臂总成4的可伸缩摇臂保持铅垂朝下方向，并伸长到最长状态，此时整车处于车身保持水平状态下最大的侧倾坡状态；
越壕状态：如图3和图6所示，该四轮车越壕需要一系列的动作策略，每一步都需要通过整车四个伸缩摇臂总成4的可伸缩摇臂不同的伸缩长度和摆动角度的配合，很多步骤中需要将一个车轮抬离地面，并且尽可能保证车体水平，如图6所示就是其中一个状态，此时四个可伸缩摆臂的状态需要保证整车的重心投影在接地三个车轮形成的受力三角形内部；
越障状态：如图3和图7所示，该四轮车越障需要一系列的动作策略，每一步都需要通过整车四个伸缩摇臂总成4的可伸缩摇臂不同的伸缩长度和摆动角度的配合，很多步骤中需要将一个车轮抬离地面，并且尽可能保证车体水平，如图7所示就是其中一个状态，此时四个可伸缩摆臂的状态需要保证整车的重心投影在接地三个车轮形成的受力三角形内部。
如图8所示，底盘构型可以通过四套伸缩摇臂总成4中可伸缩摇臂长度和角度的调整组合，结合四套轮边独立转向总成3对四个电动轮总成2的转动角度的控制，实现向心转向以及对不同转向半径的需要。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构，其特征在于，所述无人车底盘结构包括：车体(1)以及四个悬架系统；
所述四个悬架系统设置于车体(1)的前、后、左、右的四个角处；
所述四个悬架系统均包括：电动轮总成(2)、轮边独立转向总成(3)、伸缩摇臂总成(4)、摇臂驱动与弹性阻尼系统总成(5)；
所述电动轮总成(2)与轮边独立转向总成(3)固连；
所述轮边独立转向总成(3)与伸缩摇臂总成(4)的一端固连；
所述伸缩摇臂总成(4)的另一端与摇臂驱动与弹性阻尼系统总成(5)铰接；
所述摇臂驱动与弹性阻尼系统总成(5)连接于特定部位的车体(1)上。
2.如权利要求1所述的具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构，其特征在于，所述四个悬架系统采用同样的结构，前后左右对称布置。
3.如权利要求1所述的具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构，其特征在于，所述电动轮总成(2)包括：轮胎、轮辋和轮毂电机总成；所述轮毂电机总成集成了行星减速机构和制动系统。
4.如权利要求1所述的具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构，其特征在于，所述轮边独立转向总成(3)包括：转向电机总成、转向节和转向节过渡支架；
所述转向节与转向节过渡支架之间通过销轴连接实现相对转动，并形成主销轴线，所述转向电机总成的电机输出轴线与主销轴线重合。
5.如权利要求1所述的具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构，其特征在于，所述伸缩摇臂总成(4)包括可伸缩摇臂和推拉缸总成；
所述推拉缸总成用来实现可伸缩摇臂的伸缩功能。
6.如权利要求5所述的具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构，其特征在于，所述可伸缩摇臂为两级伸缩结构或多级伸缩结构。
7.如权利要求5所述的具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构，其特征在于，所述推拉缸总成为液压推拉缸或电动推拉缸。
8.如权利要求1所述的具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构，其特征在于，所述摇臂驱动与弹性阻尼系统总成(5)包括驱动电机总成、摩擦式减振器和扭转弹簧；所述驱动电机总成集成了减速机构和自锁机构。
9.如权利要求5所述的具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构，其特征在于，所述底盘结构通过四套伸缩摇臂总成(4)中可伸缩摇臂的长度和角度的调整组合，实现轴距与车姿的高低、俯仰和侧倾的调节，进而实现如下几个主要状态：
车身保持水平时的最大爬坡状态：将前桥的两个伸缩摇臂总成(4)的可伸缩摇臂朝车前摆至水平方向，并保持最短未伸出状态，后桥两个伸缩摇臂总成(4)的可伸缩摇臂保持铅垂朝下方向，并伸长到最长状态，此时整车处于车身保持水平状态下最大的爬坡状态；
车身保持水平时的最大侧倾坡状态：将车体(1)左侧的两个伸缩摇臂总成(4)的可伸缩摇臂分别朝车前车后摆至水平方向，并保持最短未伸出状态，车体(1)右侧的两个伸缩摇臂总成(4)的可伸缩摇臂保持铅垂朝下方向，并伸长到最长状态，此时整车处于车身保持水平状态下最大的侧倾坡状态。
10.如权利要求5所述的具有伸缩摇臂悬架的无人车底盘结构，其特征在于，所述底盘结构通过四套伸缩摇臂总成(4)中可伸缩摇臂的长度和角度的调整组合，结合四套轮边独立转向总成(3)对四个电动轮总成(2)的转动角度的控制，实现向心转向以及对不同转向半径的需要。
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