CN112297745B - 一种四轮独立转向无人驾驶车辆的线控底盘系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种四轮独立转向无人驾驶车辆的线控底盘系统，属于无人驾驶技术领域，包括车身骨架，还包括多个悬架系统和多个设置在车身骨架下方的转向系统，每个所述悬架系统均对应一个转向系统，悬架系统包括线性轴承机构、旋转阻尼机构和弹簧缓冲机构，旋转阻尼机构的两端分别固定于车身骨架和转向系统上，弹簧缓冲机构的上下两端分别弹性连接于线性轴承机构的上端和转向系统的顶部。本发明通过线性轴承机构能够对转向系统的移动进行约束，使转向系统仅在上下方向进行移动，来实现对车轮在减震过程中的防转作用，并且本发明通过缓冲弹簧以及旋转阻尼机构同时工作，以有效吸收车辆抖动产生的能量作用。
Description
技术领域
本发明涉及无人驾驶技术领域，具体讲是一种四轮独立转向无人驾驶车辆的线控底盘系统。
背景技术
随着无人驾驶技术的高速发展和日渐成熟，无人驾驶的线控底盘系统技术方案的研究也越来越多，但常见的线控底盘系统技术主要是基于传统车辆的底盘进行改装，导致无人驾驶车辆应用场所有限。
引用申请号为CN201820455792.5的实用新型公开的一种四轮独立驱动独立转向底盘偏置轴机构，属于车辆工程领域。为解决现有四轮独立驱动独立转向底盘存在的固定横梁强度不足以及通过间隙小等问题，该实用新型包括：偏置臂转向系统、减震支撑结构和电动轮，特征是将原设计的一根横梁改为两根，采用两个单筒式减震器且纵向布置，提高减震器整体的强度且增大底盘的通过间隙。该实用新型公开的四轮独立驱动独立转向底盘偏置轴机构有以下优点：（1）提高了底盘整体的承载强度；（2）提高了底盘的离地间隙与横向通过间隙；（3）减震结构中的弹簧预紧力可调，减震效果更好。
但是上述装置在实际工作中还存在以下问题：第一、上述装置虽然能够起到一定的减震效果，但是不具有对车轮进行防转功能，导致底盘在颠簸路径行驶或受到侧向力而发生震动来使车轮进行转动，进而无法保证车轮的行驶精度问题；第二、上述装置仅采用弹簧来实现减震功能以及吸收车辆抖动产生的能量作用，但是底盘的震动幅度逐渐增大时，会较大的影响弹簧的使用寿命，需要进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种四轮独立转向无人驾驶车辆的线控底盘系统，以现有技术中不具有对电动轮进行防转功能以及无法有效吸收车辆抖动产生的能量作用的技术问题。
本发明的技术方案是：一种四轮独立转向无人驾驶车辆的线控底盘系统，包括车身骨架，还包括多个悬架系统和多个设置在车身骨架下方的转向系统，每个所述悬架系统均对应一个转向系统，所述悬架系统设置在车身骨架和与其对应的转向系统之间，其中：所述悬架系统包括线性轴承机构、旋转阻尼机构和弹簧缓冲机构，所述线性轴承机构以固定连接的方式设置在车身骨架，且线性轴承机构位于转向系统的上部，所述旋转阻尼机构的两端分别固定于车身骨架和转向系统上，所述弹簧缓冲机构的上端弹性连接于线性轴承机构的下端，弹簧缓冲机构的下端弹性连接于转向系统的上部，弹簧缓冲机构用于吸收车身骨架抖动产生的垂直力作用。
进一步的，所述线性轴承机构包括花键滑柱、花键滑套、下限位缓冲块、下限位垫板和安装在转向系统顶部的上盖，所述上盖与花键滑柱通过焊接连接，下限位缓冲块与下限位垫板通过硫化连接，所述花键滑套同轴套设在花键滑柱上。
进一步的，所述花键滑套与花键滑柱之间设有至少两个滑道，每个所述滑道内均设有若干个轴承钢球，所述花键滑柱和花键滑套通过轴承钢球滚动配合。
进一步的，所述下限位垫板设置在花键滑柱的顶端，且所述下限位垫板与花键滑柱螺纹连接。
进一步的，所述花键滑套的上下两端均设有与其卡接配合的防尘密封圈。
进一步的，所述旋转阻尼机构为至少一组旋转阻尼器结构，每组所述旋转阻尼器结构均包括旋转阻尼器总成和与旋转阻尼器总成通过螺栓连接的阻尼器连杆，所述阻尼器连杆的上端与车身骨架固定连接，旋转阻尼器总成与转向系统固定连接。
进一步的，所述弹簧缓冲机构包括套设在花键滑柱上的缓冲弹簧以及两个弹簧缓冲垫，所述上盖和花键滑套上均设有安装孔，两个所述弹簧缓冲垫分别安装在两个安装孔内；所述缓冲弹簧的上下两端分别与两个弹簧缓冲垫弹性连接。
本发明通过改进在此提供一种四轮独立转向无人驾驶车辆的线控底盘系统，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
其一，本发明在每个车轮顶部均安装有悬架系统，以有效对受到侧向力的独立轮胎进行减震和在上下方向进行导向，进而保证每个独立车轮的精度，通过线性轴承机构能够对转向系统的移动进行约束，使转向系统仅在上下方向进行移动，来实现对车轮在减震过程中的防转作用，以避免车身骨架在颠簸路径行驶或受到侧向力而发生震动来使车轮进行转动，进而有效保证车轮的行驶精度；以解决现有技术中不具有对电动轮进行防转功能的技术问题。
其二，本发明的花键滑套与花键滑柱之间设有至少两个滑道，每个滑道内均设有若干个轴承钢球，花键滑柱和花键滑套通过轴承钢球滚动配合；每个滑道内均设有若干个轴承钢球，通过合适尺寸的钢球适配花键滑套与花键滑柱之间的滑道，能保证花键滑柱垂直运动方向为钢球滚动摩擦，来较大程度减小花键滑柱与花键滑套之间的阻力，且圆周方向无自由间隙，保证车辆控制精度。
其三，车辆发生抖动时，本发明通过弹簧缓冲机构能够吸收车辆抖动产生的垂直力作用，进而保证整车的振动频率。
其四，本发明还能够通过旋转阻尼机构能够有效吸收车辆抖动产生的能量作用，不同幅度的振动，旋转阻尼器结构会产生不同的阻尼力，随着振幅的增大，旋转阻尼器结构的阻尼力也会增大，保证车辆的平顺性，缓冲弹簧以及旋转阻尼机构同时工作，以有效吸收车辆抖动产生的能量作用，进而延长缓冲弹簧的使用寿命；
此外旋转阻尼器总成不同于常规车用的垂直阻尼器，旋转阻尼器总成占用高度空间极小，针对整体空间较小的无人驾驶小车尤为适合；以解决现有技术中无法有效吸收车辆抖动产生的能量作用的技术问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1为本发明的侧视图；
图2为本发明的剖视图；
图3为线性轴承机构和弹簧减震机构的结构示意图；
图4为图3中A-A线处的剖视图；
图5为线性轴承机构的分解图；
图6为弹簧减震机构的分解图；
图7为旋转阻尼机构的安装示意图；
图8为旋转阻尼机构的分解图。
附图标记说明：
1、车身骨架；2、悬架系统；3、转向系统；4、旋转阻尼机构；5、线性轴承机构；6、弹簧缓冲机构；7、下限位垫板；8、下限位缓冲块；9、花键滑柱；10、防尘密封圈；11、花键滑套；12、弹簧缓冲垫；13、轴承钢球；14、缓冲弹簧；15、上盖；16、阻尼器连杆；17、旋转阻尼器总成。
具体实施方式
下面将结合附图1至图8对本发明进行详细说明，对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。
本发明通过改进在此提供一种四轮独立转向无人驾驶车辆的线控底盘系统，如图1-图8所示，一种四轮独立转向无人驾驶车辆的线控底盘系统，包括车身骨架1，还包括多个悬架系统2和多个设置在车身骨架1下方的转向系统3，每个所述悬架系统2均对应一个转向系统3，所述悬架系统2设置在车身骨架1和与其对应的转向系统3之间；所述转向系统3用于控制车轮多角度进行转动：在每个车轮顶部均安装有悬架系统2，以有效对受到侧向力的独立轮胎进行减震和在上下方向进行导向，进而保证每个独立车轮的精度。
所述悬架系统2包括线性轴承机构5、旋转阻尼机构4和弹簧缓冲机构6，所述线性轴承机构5以固定连接的方式设置在车身骨架)，且线性轴承机构5位于转向系统3的上部，所述旋转阻尼机构4的两端分别固定于车身骨架1和转向系统3上，所述弹簧缓冲机构6的上端弹性连接于线性轴承机构5的下端，弹簧缓冲机构6的下端弹性连接于转向系统3的上部，弹簧缓冲机构6用于吸收车身骨架1抖动产生的垂直力作用；通过线性轴承机构5能够对转向系统3的移动进行约束，使转向系统3仅在上下方向进行移动，来实现对车轮在减震过程中的防转作用，以避免车身骨架1在颠簸路径行驶或受到侧向力而发生震动来使车轮进行转动，进而有效保证车轮的行驶精度；通过弹簧缓冲机构6能够吸收车辆抖动产生的垂直力作用，进而保证整车的振动频率。
通过旋转阻尼机构4能够有效吸收车辆抖动产生的能量作用，不同幅度的振动，旋转阻尼器结构会产生不同的阻尼力，随着振幅的增大，旋转阻尼器结构的阻尼力也会增大，保证车辆的平顺性；此外旋转阻尼器总成17不同于常规车用的垂直阻尼器，旋转阻尼器总成17占用高度空间极小，针对整体空间较小的无人驾驶小车尤为适合。
具体的，所述线性轴承机构5包括花键滑柱9、花键滑套11、下限位缓冲块8、下限位垫板7和安装在转向系统3顶部的上盖15，所述上盖15与花键滑柱9通过焊接连接，下限位缓冲块8与下限位垫板7通过硫化连接，所述花键滑套11同轴套设在花键滑柱9上，所述下限位垫板7与花键滑柱9通过螺纹连接；上盖15用于对花键滑柱9与转向系统3之间进行连接，车身骨架1在颠簸路径行驶或受到侧向力而发生震动时，在花键滑柱9的作用下能够对车身骨架1的移动进行导向，来约束车身骨架1在上下方向上进行移动，以有效对车轮进行防转作用，进而有效保证车轮的行驶精度。
具体的，所述花键滑套11与花键滑柱9之间设有至少两个滑道，每个所述滑道内均设有若干个轴承钢球13，所述花键滑柱9和花键滑套11通过轴承钢球13滚动配合；每个滑道内均设有若干个轴承钢球13，通过合适尺寸的钢球适配花键滑套11与花键滑柱9之间的滑道，能保证花键滑柱9垂直运动方向为钢球滚动摩擦，来较大程度减小花键滑柱9与花键滑套11之间的阻力，且圆周方向无自由间隙，保证车辆控制精度。
具体的，所述下限位垫板7设置在花键滑柱9的顶端，且所述下限位垫板7与花键滑柱9螺纹连接；下限位垫板7用于对花键滑柱9的顶端进行保护，避免花键滑柱9的顶端直接与车辆的其他部件进行接触。
具体的，所述花键滑套11的上下两端均设有与其卡接配合的防尘密封圈10；防尘密封圈10能够有效避免灰尘进入至花键滑套11内。
具体的，所述旋转阻尼机构4为至少一组旋转阻尼器结构，每组所述旋转阻尼器结构均包括旋转阻尼器总成17和与旋转阻尼器总成17通过螺栓连接的阻尼器连杆16，所述阻尼器连杆16的上端与车身骨架1固定连接，旋转阻尼器总成17与转向系统3固定连接；通过旋转阻尼机构4能够有效吸收车辆抖动产生的能量作用，不同幅度的振动，旋转阻尼器结构会产生不同的阻尼力，随着振幅的增大，旋转阻尼器结构的阻尼力也会增大，保证车辆的平顺性；此外旋转阻尼器总成17不同于常规车用的垂直阻尼器，旋转阻尼器总成17占用高度空间极小，针对整体空间较小的无人驾驶小车尤为适合。
具体的，所述弹簧缓冲机构6包括套设在花键滑柱9上的缓冲弹簧14以及两个弹簧缓冲垫12，所述上盖15和花键滑套11上均设有安装孔，两个所述弹簧缓冲垫12分别安装在两个安装孔内；所述缓冲弹簧14的上下两端分别与两个弹簧缓冲垫12弹性连接；缓冲弹簧14能够吸收车辆抖动产生的垂直力作用，进而保证整车的振动频率，两个弹簧缓冲垫12用于对缓冲弹簧14进行安装。
本发明的工作原理：在每个车轮顶部均安装有悬架系统2，以有效对受到侧向力的独立轮胎进行减震和在上下方向进行导向，进而保证每个独立车轮的精度，通过线性轴承机构5能够对转向系统3的移动进行约束，使转向系统3仅在上下方向进行移动，来实现对车轮在减震过程中的防转作用，以避免车身骨架1在颠簸路径行驶或受到侧向力而发生震动来使车轮进行转动，进而有效保证车轮的行驶精度；
车辆发生抖动时，通过弹簧缓冲机构6能够吸收车辆抖动产生的垂直力作用，进而保证整车的振动频率；并且还能够通过旋转阻尼机构4能够有效吸收车辆抖动产生的能量作用，不同幅度的振动，旋转阻尼器结构会产生不同的阻尼力，随着振幅的增大，旋转阻尼器结构的阻尼力也会增大，保证车辆的平顺性，缓冲弹簧14以及旋转阻尼机构4同时工作，以有效吸收车辆抖动产生的能量作用，进而延长缓冲弹簧14的使用寿命。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种四轮独立转向无人驾驶车辆的线控底盘系统，包括车身骨架(1)，其特征在于：还包括多个悬架系统(2)和多个设置在车身骨架(1)下方的转向系统(3)，每个所述悬架系统(2)均对应一个转向系统(3)，所述悬架系统(2)设置在车身骨架(1)和与其对应的转向系统(3)之间，其中：所述悬架系统(2)包括线性轴承机构(5)、旋转阻尼机构(4)和弹簧缓冲机构(6)，所述线性轴承机构(5)以固定连接的方式设置在车身骨架(1)，且线性轴承机构(5)位于转向系统(3)的上部，所述旋转阻尼机构(4)的两端分别固定于车身骨架(1)和转向系统(3)上，所述弹簧缓冲机构(6)的上端弹性连接于线性轴承机构(5)的下端，弹簧缓冲机构(6)的下端弹性连接于转向系统(3)的上部，弹簧缓冲机构(6)用于吸收车身骨架(1)抖动产生的垂直力作用。
2.如权利要求1所述的四轮独立转向无人驾驶车辆的线控底盘系统，其特征在于：所述线性轴承机构(5)包括花键滑柱(9)、花键滑套(11)、下限位缓冲块(8)、下限位垫板(7)和安装在转向系统(3)顶部的上盖(15)，所述上盖(15)与花键滑柱(9)通过焊接连接，下限位缓冲块(8)与下限位垫板(7)通过硫化连接，所述花键滑套(11)同轴套设在花键滑柱(9)上。
3.如权利要求2所述的四轮独立转向无人驾驶车辆的线控底盘系统，其特征在于：所述花键滑套(11)与花键滑柱(9)之间设有至少两个滑道，每个所述滑道内均设有若干个轴承钢球(13)，所述花键滑柱(9)和花键滑套(11)通过轴承钢球(13)滚动配合。
4.如权利要求2所述的四轮独立转向无人驾驶车辆的线控底盘系统，其特征在于：所述下限位垫板(7)设置在花键滑柱(9)的顶端，且所述下限位垫板(7)与花键滑柱(9)螺纹连接。
5.如权利要求2所述的四轮独立转向无人驾驶车辆的线控底盘系统，其特征在于：所述花键滑套(11)的上下两端均设有与其卡接配合的防尘密封圈(10)。
6.如权利要求2所述的四轮独立转向无人驾驶车辆的线控底盘系统，其特征在于：所述旋转阻尼机构(4)为至少一组旋转阻尼器结构，每组所述旋转阻尼器结构均包括旋转阻尼器总成(17)和与旋转阻尼器总成(17)通过螺栓连接的阻尼器连杆(16)，所述阻尼器连杆(16)的上端与车身骨架(1)固定连接，旋转阻尼器总成(17)与转向系统(3)固定连接。
7.如权利要求5或6所述的四轮独立转向无人驾驶车辆的线控底盘系统，其特征在于：所述弹簧缓冲机构(6)包括套设在花键滑柱(9)上的缓冲弹簧(14)以及两个弹簧缓冲垫(12)，所述上盖(15)和花键滑套(11)上均设有安装孔，两个所述弹簧缓冲垫(12)分别安装在两个安装孔内；所述缓冲弹簧(14)的上下两端分别与两个弹簧缓冲垫(12)弹性连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A chassis system controlled by wire for four wheel independent steering driverless vehicle Effective date of registration: 20221026 Granted publication date: 20210601 Pledgee: Shanghai Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Jinshan sub branch Pledgor: LAUNCH DESIGN Inc.,Ltd. Registration number: Y2022310000298 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231123 Granted publication date: 20210601 Pledgee: Shanghai Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Jinshan sub branch Pledgor: LAUNCH DESIGN Inc.,Ltd. Registration number: Y2022310000298 |