CN114313003B - 无人履带车电控静液转向动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无人履带车电控静液转向动力系统，包括：转向驱动轮架、差速制动机构、电动牵引机构和液力控制机构，转向驱动轮架两侧的前后端分别设有主动牵引轮和从动履带轮，差速制动机构固定于转向驱动轮架的侧面并套接于从动履带轮的表面，电动牵引机构和液力控制机构的输入端电性连接有控制器。本发明中，通过设置电控静液转向驱动结构，利用电控终端对两侧差速制动机构和电动牵引机构的同步协调控制进行履带式转向架进行两侧履带轮的异步控制从而进行转向操作，电控结构输出控制指令调节差速制动机构和电动牵引机构工作状态，从而实现了车辆转向过程控制，即实现了履带车辆转向过程的主动线控功能。

Description

无人履带车电控静液转向动力系统

技术领域

本发明涉及无人履带车控制技术领域，具体为无人履带车电控静液转向动力系统。

背景技术

无人驾驶技术是现代车辆研发领域的研究重点之一，世界各国对轮式车辆无人驾驶技术的研究取得了很大进步，而对于履带车辆无人驾驶技术的研究还很少。履带车辆的转向原理与传统轮式车辆不同，导致履带车辆很难随时按操作者的想法使车辆灵活转向。随着无人搜救、防爆等履带车辆的大规模推广使用，对其转向机动性易操作性的要求也越来越高。例如履带式自走防爆机器人在工作时，驾驶员既要操控车辆的行驶，还要注意转向半径的预估，为了让驾驶者更多的注意在防爆工作上，就要减轻对车辆操控的劳动强度。

在履带车辆行驶过程中，最重要的就是车辆纵向和横向行驶过程的控制，目前的自动变速器能够满足履带车辆纵向行驶的自动控制，随着大功率机械式自动变速器(AMT)和液力自动变速器(AT)技术的发展和在履带车辆上的广泛应用，都能实现履带车辆直驶过程中自动换挡控制，由自动换挡控制器替代驾驶员来完成操纵换挡过程，即能实现直驶过程自动控制。目前，国内的遥控驾驶履带车辆主要采用两级行星转向机构转向，转向操作主要通过在方向盘增加机械控制机构或者改采用离合器控制的方式进行两侧牵引速度之差实现转向自动控制。

另外，在差速转向中，由于轮组的运动惯性，被线速一侧的轮组仍跟随转向相反侧轮组同步运动导致转弯半径扩大，转弯灵活度降低，且高速情况下的瞬时转向极易发生因两侧差速过大导致侧倾倾覆的危险，稳定性较低，有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供无人履带车电控静液转向动力系统，来解决目前存在的无法执行无人驾驶电控，以及转向灵活度低翁丁行差的问题，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。

发明内容

本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明所采用的技术方案为：无人履带车电控静液转向动力系统，包括：转向驱动轮架、差速制动机构、电动牵引机构和液力控制机构，所述转向驱动轮架两侧的前后端分别设有主动牵引轮和从动履带轮，所述差速制动机构固定于转向驱动轮架的侧面并套接于从动履带轮的表面，所述电动牵引机构的输出端与主动牵引轮的端部传动连接，所述电动牵引机构和液力控制机构的输入端电性连接有控制器；所述差速制动机构包括套接于从动履带轮转轴表面的制动刹盘以及固定于转向驱动轮架侧面的液压驱动缸，所述液压驱动缸的端部固定连接有套接于制动刹盘表面的抱刹端盒，所述液压驱动缸的内部设有活塞驱动刹杆，所述液压驱动缸的端部固定连接有与液力控制机构相连通的液控管路；所述液力控制机构包括电控液压泵、油源箱和转向电控阀组件，所述油源箱通过电控液压泵与转向电控阀组件的内腔相连通，所述转向电控阀组件的顶面固定安装有液压传感器，所述液压传感器的输出端与控制器的输入端电性连接，所述转向电控阀组件的两侧分别与两侧差速制动机构的液控管路相连通，所述转向电控阀组件包括主控箱、电控舵机和封堵阀块，所述电控舵机固定安装于主控箱的顶面且输出端与封堵阀块的顶面固定连接。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主动牵引轮和从动履带轮的表面设有履带接合齿片并套接有行走履带，所述转向驱动轮架两侧主动牵引轮和从动履带轮的布局结构、规格相同，两侧所述差速制动机构、电动牵引机构结构相同。

通过采用上述技术方案，使用两侧结构相同的主动牵引轮、从动履带轮、差速制动机构和电动牵引机构便于进行同步驱动控制可差速电控，保证设备的稳定行进。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述活塞驱动刹杆包括活塞杆和弧形刹条，所述弧形刹条固定于活塞杆的端部并与制动刹盘的外周滑动贴合，所述制动刹盘的外周为糙面结构，所述活塞杆的一端与液压驱动缸的内壁过盈配合。

通过采用上述技术方案，通过油压推动活塞驱动刹杆和制动刹盘表面抵接进行一侧制动刹盘的制动减速，同时少量油液进入另一侧液压驱动缸对该侧进行相对减速，利用两侧差速制动机构的液力差进行差速制动，从而使得两侧履带驱动轮速降低，在转向中进行减速控制以避免急转弯导致的侧倾和履带损伤。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主控箱的内侧固定安装有封堵导环，所述封堵导环的内侧与封堵阀块的表面滑动抵接，所述封堵导环的内侧开设有与液控管路相连通的过流孔。

通过采用上述技术方案，控制器控制电控液压泵进行工作将油源箱内部助力油液增压泵入转向电控阀组件的内部，电控舵机带动封堵阀块向一侧偏转运动，使左侧过流孔裸露面积大于另一侧过流孔的裸露孔径，进行一侧差速制动机构的控制，利用电控舵机电控结构输出控制指令调节差速制动机构和电动牵引机构工作状态，从而实现了车辆转向过程控制，即实现了履带车辆转向过程的主动线控功能。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：两侧差速制动机构均通过液控管路与转向电控阀组件的内腔相连通，所述过流孔呈对称布置于主控箱的两侧，两侧过流孔与主控箱的圆心夹角小于180度。

进一步的，所述封堵阀块呈圆弧块状结构，所述封堵阀块的圆弧角大于180度。

通过采用上述技术方案，当无人驾驶指令右转向驱动中，控制指令输入控制器由控制器电控液压泵进行工作将油源箱内部助力油液增压泵入转向电控阀组件的内部，电控舵机带动封堵阀块向一侧偏转运动，使左侧过流孔裸露面积大于另一侧过流孔的裸露孔径，油液更快通过一侧过流孔进入该侧的液压驱动缸内部，实现电控至液压控制的转换，控制反应迅速灵敏。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述封堵阀块的截面呈C字形，所述封堵阀块的内侧与封堵阀块的外周表面相抵接，所述封堵阀块的外周嵌入安装有密封抵板，所述密封抵板为聚四氯乙烯材质构件。

通过采用上述技术方案，在车辆正常行驶过程中，由控制器控制主控箱内部封堵阀块处于初始居中状态即通过封堵阀块将与两侧差速制动机构连通的过流孔进行遮蔽，使得差速制动机构内部处于常压状态，避免对从动履带轮转速造成影响，聚四氯乙烯具有良好的密封性以及耐磨性，提高转向电控阀组件的使用寿命降低维护。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述电动牵引机构包括牵引电机和减速传动箱，所述牵引电机的输出端通过减速传动箱与主动牵引轮的转轴传动连接，所述牵引电机的表面设有与转向驱动轮架表面相连的减震支撑架，转向驱动轮架两侧的牵引电机规格功率、型号相同，两侧减速传动箱的传动比相同。

通过采用上述技术方案，在车辆正常行驶过程中，由控制器控制两侧的电动牵引机构同步传动主动牵引轮进行驱动，使履带轮进行同步传动进行前驱行进，当无人驾驶指令转向驱动中，控制指令输入控制器由控制器控制一侧电动牵引机构的驱动转速低于另一侧电动牵引机构的驱动转速，从而进行主动差速转向，转向驱动轮架两侧的牵引电机规格功率、型号相同，两侧减速传动箱的传动比相同保证设备的稳定行进。

本发明所取得的有益效果为：

1.本发明中，通过设置电控静液转向驱动结构，利用电控终端对两侧差速制动机构和电动牵引机构的同步协调控制进行履带式转向架进行两侧履带轮的异步控制从而进行转向操作，电控结构输出控制指令调节差速制动机构和电动牵引机构工作状态，从而实现了车辆转向过程控制，即实现了履带车辆转向过程的主动线控功能。

2.本发明中，通过设置转向电控阀组件结构，利用电控舵机驱动封堵阀块向一侧偏转运动，裸露转向相反侧的过流孔进行液流的流道开启从而对转向相反侧的履带轮进行减速制动，操作反应灵敏可跟随电动牵引机构牵引力的降低进行快速机动，从而提高整个履带驱动轮组的转向灵活性。

3.本发明中，在转向中同步通过差速制动机构对车体运动速度进行自动化降速控制，利用两侧差速制动机构的液力差进行差速制动，从而使得两侧履带驱动轮速降低，在转向中进行减速控制以避免急转弯导致的侧倾和履带损伤，提高该履带行进结构的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一个实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一个实施例的电动牵引机构结构示意图；

图3为本发明一个实施例的图2的A处结构示意图；

图4为本发明一个实施例的液力控制机构结构示意图；

图5为本发明一个实施例的差速制动机构结构示意图；

图6为本发明一个实施例的转向电控阀组件安装结构示意图；

图7为本发明一个实施例的转向电控阀组件分解结构示意图。

附图标记：

100、转向驱动轮架；110、主动牵引轮；120、从动履带轮；

200、差速制动机构；210、制动刹盘；220、液压驱动缸；230、抱刹端盒；240、液控管路；221、活塞驱动刹杆；

300、电动牵引机构；310、牵引电机；320、减速传动箱；

400、液力控制机构；410、电控液压泵；420、油源箱；430、转向电控阀组件；440、液压传感器；431、主控箱；432、电控舵机；433、封堵阀块；434、封堵导环；435、过流孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。

下面结合附图描述本发明的一些实施例提供的无人履带车电控静液转向动力系统。

结合图1-7所示，本发明提供的无人履带车电控静液转向动力系统，包括：转向驱动轮架100、差速制动机构200、电动牵引机构300和液力控制机构400，转向驱动轮架100两侧的前后端分别设有主动牵引轮110和从动履带轮120，差速制动机构200固定于转向驱动轮架100的侧面并套接于从动履带轮120的表面，电动牵引机构300的输出端与主动牵引轮110的端部传动连接，电动牵引机构300和液力控制机构400的输入端电性连接有控制器；差速制动机构200包括套接于从动履带轮120转轴表面的制动刹盘210以及固定于转向驱动轮架100侧面的液压驱动缸220，液压驱动缸220的端部固定连接有套接于制动刹盘210表面的抱刹端盒230，液压驱动缸220的内部设有活塞驱动刹杆221，液压驱动缸220的端部固定连接有与液力控制机构400相连通的液控管路240；液力控制机构400包括电控液压泵410、油源箱420和转向电控阀组件430，油源箱420通过电控液压泵410与转向电控阀组件430的内腔相连通，转向电控阀组件430的顶面固定安装有液压传感器440，液压传感器440的输出端与控制器的输入端电性连接，转向电控阀组件430的两侧分别与两侧差速制动机构200的液控管路240相连通，转向电控阀组件430包括主控箱431、电控舵机432和封堵阀块433，电控舵机432固定安装于主控箱431的顶面且输出端与封堵阀块433的顶面固定连接。

在该实施例中，主动牵引轮110和从动履带轮120的表面设有履带接合齿片并套接有行走履带，转向驱动轮架100两侧主动牵引轮110和从动履带轮120的布局结构、规格相同，两侧差速制动机构200、电动牵引机构300结构相同，使用两侧结构相同的主动牵引轮110、从动履带轮120、差速制动机构200和电动牵引机构300便于进行同步驱动控制可差速电控，保证设备的稳定行进。

在该实施例中，活塞驱动刹杆221包括活塞杆和弧形刹条，弧形刹条固定于活塞杆的端部并与制动刹盘210的外周滑动贴合，制动刹盘210的外周为糙面结构，活塞杆的一端与液压驱动缸220的内壁过盈配合。

具体的，通过油压推动活塞驱动刹杆221和制动刹盘210表面抵接进行一侧制动刹盘210的制动减速，同时少量油液进入另一侧液压驱动缸220对该侧进行相对减速，利用两侧差速制动机构200的液力差进行差速制动，从而使得两侧履带驱动轮速降低，在转向中进行减速控制以避免急转弯导致的侧倾和履带损伤。

在该实施例中，主控箱431的内侧固定安装有封堵导环434，封堵导环434的内侧与封堵阀块433的表面滑动抵接，封堵导环434的内侧开设有与液控管路240相连通的过流孔435。

具体的，控制器控制电控液压泵410进行工作将油源箱420内部助力油液增压泵入转向电控阀组件430的内部，电控舵机432带动封堵阀块433向一侧偏转运动，使左侧过流孔435裸露面积大于另一侧过流孔435的裸露孔径，进行一侧差速制动机构200的控制，利用电控舵机432电控结构输出控制指令调节差速制动机构200和电动牵引机构300工作状态，从而实现了车辆转向过程控制，即实现了履带车辆转向过程的主动线控功能。

在该实施例中，两侧差速制动机构200均通过液控管路240与转向电控阀组件430的内腔相连通，过流孔435呈对称布置于主控箱431的两侧，两侧过流孔435与主控箱431的圆心夹角小于180度；封堵阀块433呈圆弧块状结构，封堵阀块433的圆弧角大于180度。

具体的，当无人驾驶指令右转向驱动中，控制指令输入控制器由控制器电控液压泵410进行工作将油源箱420内部助力油液增压泵入转向电控阀组件430的内部，电控舵机432带动封堵阀块433向一侧偏转运动，使左侧过流孔435裸露面积大于另一侧过流孔435的裸露孔径，油液更快通过一侧过流孔435进入该侧的液压驱动缸220内部，实现电控至液压控制的转换，控制反应迅速灵敏。

在该实施例中，封堵阀块433的截面呈C字形，封堵阀块433的内侧与封堵阀块433的外周表面相抵接，封堵阀块433的外周嵌入安装有密封抵板，密封抵板为聚四氯乙烯材质构件。

具体的，在车辆正常行驶过程中，由控制器控制主控箱431内部封堵阀块433处于初始居中状态即通过封堵阀块433将与两侧差速制动机构200连通的过流孔435进行遮蔽，使得差速制动机构200内部处于常压状态，避免对从动履带轮120转速造成影响，聚四氯乙烯具有良好的密封性以及耐磨性，提高转向电控阀组件430的使用寿命降低维护。

在该实施例中，电动牵引机构300包括牵引电机310和减速传动箱320，牵引电机310的输出端通过减速传动箱320与主动牵引轮110的转轴传动连接，牵引电机310的表面设有与转向驱动轮架100表面相连的减震支撑架，转向驱动轮架100两侧的牵引电机310规格功率、型号相同，两侧减速传动箱320的传动比相同。

具体的，在车辆正常行驶过程中，由控制器控制两侧的电动牵引机构300同步传动主动牵引轮110进行驱动，使履带轮进行同步传动进行前驱行进，当无人驾驶指令转向驱动中，控制指令输入控制器由控制器控制一侧电动牵引机构300的驱动转速低于另一侧电动牵引机构300的驱动转速，从而进行主动差速转向，转向驱动轮架100两侧的牵引电机310规格功率、型号相同，两侧减速传动箱320的传动比相同保证设备的稳定行进。

本发明的工作原理及使用流程：

在车辆正常行驶过程中，由控制器控制两侧的电动牵引机构300同步传动主动牵引轮110进行驱动，使履带轮进行同步传动进行前驱行进，主控箱431内部封堵阀块433处于初始居中状态即通过封堵阀块433将与两侧差速制动机构200连通的过流孔435进行遮蔽，使得差速制动机构200内部处于常压状态，避免对从动履带轮120转速造成影响；当无人驾驶指令右转向驱动中，控制指令输入控制器由控制器控制左侧电动牵引机构300的驱动转速低于右侧电动牵引机构300的驱动转速，同时控制器控制电控液压泵410进行工作将油源箱420内部助力油液增压泵入转向电控阀组件430的内部，电控舵机432带动封堵阀块433向一侧偏转运动，使左侧过流孔435裸露面积大于另一侧过流孔435的裸露孔径，油液更快通过左侧过流孔435进入左侧的液压驱动缸220内部，通过油压推动活塞驱动刹杆221和制动刹盘210表面抵接进行左侧制动刹盘210的制动减速，同时少量油液进入右侧液压驱动缸220对右侧进行相对减速，转向指令停止后，电控液压泵410进行停机，从而使制动刹盘210进行自然回退，回退完成后由液压传感器440感知主控箱431内部处于常压状态控制电控舵机432驱动封堵阀块433回正，右转向控制方式相同，实现电控静液转向。

在本发明中,术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如，“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“装配于”、“安装于”、“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.无人履带车电控静液转向动力系统，其特征在于，包括：转向驱动轮架（100）、差速制动机构（200）、电动牵引机构（300）和液力控制机构（400），所述转向驱动轮架（100）两侧的前后端分别设有主动牵引轮（110）和从动履带轮（120），所述差速制动机构（200）固定于转向驱动轮架（100）的侧面并套接于从动履带轮（120）的表面，所述电动牵引机构（300）的输出端与主动牵引轮（110）的端部传动连接，所述电动牵引机构（300）和液力控制机构（400）的输入端电性连接有控制器；

所述差速制动机构（200）包括套接于从动履带轮（120）转轴表面的制动刹盘（210）以及固定于转向驱动轮架（100）侧面的液压驱动缸（220），所述液压驱动缸（220）的端部固定连接有套接于制动刹盘（210）表面的抱刹端盒（230），所述液压驱动缸（220）的内部设有活塞驱动刹杆（221），所述液压驱动缸（220）的端部固定连接有与液力控制机构（400）相连通的液控管路（240）；

所述液力控制机构（400）包括电控液压泵（410）、油源箱（420）和转向电控阀组件（430），所述油源箱（420）通过电控液压泵（410）与转向电控阀组件（430）的内腔相连通，所述转向电控阀组件（430）的顶面固定安装有液压传感器（440），所述液压传感器（440）的输出端与控制器的输入端电性连接，所述转向电控阀组件（430）的两侧分别与两侧差速制动机构（200）的液控管路（240）相连通，所述转向电控阀组件（430）包括主控箱（431）、电控舵机（432）和封堵阀块（433），所述电控舵机（432）固定安装于主控箱（431）的顶面且输出端与封堵阀块（433）的顶面固定连接。

2.根据权利要求1所述的无人履带车电控静液转向动力系统，其特征在于，所述主动牵引轮（110）和从动履带轮（120）的表面设有履带接合齿片并套接有行走履带，所述转向驱动轮架（100）两侧主动牵引轮（110）和从动履带轮（120）的布局结构、规格相同，两侧所述差速制动机构（200）、电动牵引机构（300）结构相同。

3.根据权利要求1所述的无人履带车电控静液转向动力系统，其特征在于，所述活塞驱动刹杆（221）包括活塞杆和弧形刹条，所述弧形刹条固定于活塞杆的端部并与制动刹盘（210）的外周滑动贴合，所述制动刹盘（210）的外周为糙面结构，所述活塞杆的一端与液压驱动缸（220）的内壁过盈配合。

4.根据权利要求1所述的无人履带车电控静液转向动力系统，其特征在于，所述主控箱（431）的内侧固定安装有封堵导环（434），所述封堵导环（434）的内侧与封堵阀块（433）的表面滑动抵接，所述封堵导环（434）的内侧开设有与液控管路（240）相连通的过流孔（435）。

5.根据权利要求4所述的无人履带车电控静液转向动力系统，其特征在于，两侧差速制动机构（200）均通过液控管路（240）与转向电控阀组件（430）的内腔相连通，所述过流孔（435）呈对称布置于主控箱（431）的两侧，两侧过流孔（435）与主控箱（431）的圆心夹角小于180度。

6.根据权利要求1所述的无人履带车电控静液转向动力系统，其特征在于，所述封堵阀块（433）呈圆弧块状结构，所述封堵阀块（433）的圆弧角大于180度。

7.根据权利要求1所述的无人履带车电控静液转向动力系统，其特征在于，所述封堵阀块（433）的截面呈C字形，所述封堵阀块（433）的内侧与封堵阀块（433）的外周表面相抵接，所述封堵阀块（433）的外周嵌入安装有密封抵板，所述密封抵板为聚四氯乙烯材质构件。

8.根据权利要求1所述的无人履带车电控静液转向动力系统，其特征在于，所述电动牵引机构（300）包括牵引电机（310）和减速传动箱（320），所述牵引电机（310）的输出端通过减速传动箱（320）与主动牵引轮（110）的转轴传动连接，所述牵引电机（310）的表面设有与转向驱动轮架（100）表面相连的减震支撑架，转向驱动轮架（100）两侧的牵引电机（310）规格功率、型号相同，两侧减速传动箱（320）的传动比相同。

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