CN114802155B - 一种星型轮系可翻转无人车的制动系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种星型轮系可翻转无人车的制动系统及其控制方法，包括：电机泵、蓄能器、行车制动阀、驻车制动阀、中心回转体、行车制动器和驻车制动器；整机采用电液控制制动方式，分别实现行车制动和驻车制动；制动器安装到传动系末端轮毂处，解决现有方案行车制动时，电机轴转速太高，制动器发热而制动力不足问题，保证了行车制动安全性；整车驻车时，断电即可实现驻车制动，不需外部动力源，保证了驻车安全性；采用反比例制动阀，在驻车一定时间段内，蓄能器持续给行车制动器补压，进一步提高驻车安全性；采用弹簧锁死型驻车制动器，保证长时间驻车的安全性；创新性设计制动环形中央回转体，实现动静分离，解决轮架翻转时，制动油管缠绕问题。

Description

一种星型轮系可翻转无人车的制动系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及无人车辆的制动系统技术领域，尤其涉及一种星型轮系可翻转无人车的制动系统及其控制方法。

背景技术

目前，在无人车领域，其转向系统一般为滑移转向、独立悬架或非独立悬架等多种转向型式。无论何种转向型式，其车桥单边一般为单轮胎驱动型式，制动器放到轮毂的空腔内并固定安装到转向节或桥壳等不旋转部件上，给制动器供油的制动油管从制动器接头上引出后，沿着车桥等固定部件走向并与制动阀等部件连接，从而实现制动的通断。

本发明不同于上述车辆，是一种星型轮系可翻转的无人车，其车桥单边为由三个轮胎组成的三角星型轮系，三个轮胎分别安装到可转动的轮架上。该车辆具备在常规路况下的行驶功能，当遇到一定高度障碍物时，又可实现翻转越障，具有高通过能力。

当制动器安装到轮毂处时，采用传统的制动油管布置型式，从制动阀直接引出一根油管与制动器连接，则当车辆执行翻转动作时，制动器及其上面连接的制动油管会随着轮架一起转动，使制动油管产生缠绕从而存在铰断油管的问题。

申请号：CN202010001218.4的发明专利，将制动器安装到电机的另一个输出端，通过抱紧电机输出轴实现制动，避免了将制动器安装到行进轮边，当轮架翻转时产生制动管线缠绕问题。但该制动系统方案存在以下问题：

电机输出轴转速太高，制动器发热快，制动力衰减快，制动距离增长；

由于空间限制，只能选配小型号制动器且单一制动器的制动能量无法满足整车制动需求，制动距离增长；

该制动器用作驻车制动时，需蓄能器持续保压，当在斜坡上长期驻车时，存在泄压问题，从而产生溜车风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种星型轮系可翻转无人车的制动系统及其控制方法，既能解决轮架转动时，制动油管缠绕问题，又能解决现有制动系统的制动力不足问题，还能实现行车/驻车功能分开，满足驻车功能需求。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种星型轮系可翻转无人车的制动系统，包括：电机泵、蓄能器、行车制动阀、驻车制动阀、中心回转体、行车制动器和驻车制动器；所述电机泵的进口连接无人车油箱的出油口，所述电机泵的出口连接蓄能器的进油口；所述蓄能器的出油口一路与行车制动阀连接，所述蓄能器的出油口另一路与驻车制动阀连接；所述中心回转体内部设有行车制动油通道和驻车制动油通道，所述行车制动油通道的入口通过制动油管连接行车制动阀，出口连接行车制动器；所述驻车制动油通道的入口通过制动油管连接驻车制动阀，出口连接驻车制动器。

进一步地，单个星型轮系设有翻转轮架和设于所述翻转轮架的三个轮胎，三个轮胎通过翻转轮架翻转，三个轮胎中的任意两个为行进轮，剩余一个为驻车轮，所述行车制动器设于行进轮的轮毂内，所述驻车制动器设于行驻车轮的轮毂内。

进一步地，所述中心回转体包括相滑动连接的固定内环和转动外环，所述固定内环与星型轮系的平衡肘硬连接，所述转动外环与翻转轮架软连接，所述行车制动油通道和驻车制动油通道设于固定内环内，所述行车制动油通道和驻车制动油通道的出口设于转动外环。

进一步地，所述固定内环一端设有台阶，另一端安装有挡板，所述台阶和挡板对转动外环形成限位，所述转动外环与台阶和挡板之间均设有耐磨片。

进一步地，所述固定内环和转动外环的连接处设有密封圈，所述密封圈设于所述行车制动油通道和驻车制动油通道的两侧。

进一步地，所述转动外环的两端设有0型圈。

进一步地，所述转动外环的径向设有凸块，所述轮架上设有凹槽，所述凸块嵌入到所述凹槽中。

进一步地，还包括压力传感器，所述压力传感器分别连接电机泵和蓄能器。

进一步地，所述行车制动阀是反比例制动阀；所述驻车制动器是弹簧锁死型制动器。

进一步地，还包括回油过滤器和空气过滤器，所述回油过滤器分别连接行车制动阀和驻车制动阀；所述空气过滤器设于无人车的油箱。

相应地，一种星型轮系可翻转无人车的制动系统的控制方法：

在行车前，调整轮系，使两个安装有行车制动器的轮胎着地；控制驻车制动阀开通，解除驻车制动；控制反比例的行车制动阀通电，解除行车制动，整车行驶；行车过程中，当需要行车制动时，给反比例的行车制动阀模拟电流信号控制行车制动力的大小，进而实现行车制动；

在停车时，调整轮系，使一个安装有驻车制动器的轮胎着地；整车断电，驻车制动阀不通电，驻车制动器靠自身弹簧实现驻车；反比例的行车制动阀不通电，行车制动阀油路打通，来自蓄能器的油压控制行车制动器抱紧实现辅助驻车制动。

本发明具有的有益效果：

1、整机采用电液控制制动方式，分别实现行车制动和驻车制动，进一步提升行车制动力，同时新增了驻车功能；

2、创新性设计制动中央回转体，实现动静分离，制动油液通过中央回转体内部的通道传输至制动器，解决轮架翻转时，制动油管缠绕问题。

附图说明

图1为本发明系统原理示意图；

图2为本发明的中央回转体布置示意图；

图3为本发明的中央回转体剖面示意图；

图4 为中央回转体与轮架软连接局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的一种星型轮系可翻转无人车的制动系统，包括：压力传感器17、电机泵18、蓄能器16、行车制动阀15、驻车制动阀14、中心回转体10、行车制动器7和驻车制动器13；所述电机泵18的进口连接无人车油箱的出油口，所述电机泵18的出口连接蓄能器16的进油口；所述压力传感器17分别连接电机泵18和蓄能器16，用于实时检测蓄能器16的油压，以控制电机泵18的启停。所述蓄能器16的出油口一路与行车制动阀15连接，用于通过所述行车制动阀控制行车制动力的大小；所述蓄能器16的出油口另一路与驻车制动阀14连接，用以通过所述驻车制动阀控制驻车制动器的开关。所述中心回转体10内部设有行车制动油通道Y1和驻车制动油通道Y2，所述行车制动油通道Y1的入口通过制动油管12连接行车制动阀15，出口连接行车制动器7；所述驻车制动油通道Y2的入口通过制动油管12连接驻车制动阀14，出口连接驻车制动器13。所述行车制动阀15是反比例制动阀，行车制动器7在有压力时抱死，无压力时松开，所述驻车制动阀14是开关阀，驻车制动器13在有压力时松开，无压力时抱死，当整车无电时，实现驻车功能。

如图2所示，单个星型轮系设有翻转轮架9和设于所述翻转轮架9的三个轮胎，三个轮胎通过翻转轮架9翻转，三个轮胎均为行进轮8，其中两个行进轮8的轮毂内安装有所述行车制动器7，剩余一个行进轮8的轮毂内安装有驻车制动器13，所述行车制动器7和驻车制动器13均通过抱紧与轮胎传动轴固连的制动盘实现制动。所述驻车制动器13是弹簧锁死型制动器，无压力时弹簧抱死实现制动，有压力时弹簧打开制动解除。

所述中心回转体10包括相滑动连接的固定内环1和转动外环2，所述固定内环1与星型轮系的平衡肘11硬连接，所述转动外环2与翻转轮架9软连接，所述行车制动油通道Y1和驻车制动油通道Y2设于固定内环1内，所述行车制动油通道Y1和驻车制动油通道Y2的出口设于转动外环2，当行车时，设于转动外环2的行车制动油通道Y1的出口与设于固定内环1的行车制动油通道Y1重合，行车制动油通道Y1与行车制动器7接通；当驻车时，翻转轮架9翻转，设于转动外环2的驻车制动油通道Y2的出口与设于固定内环1的驻车制动油通道Y2重合，驻车制动油通道Y2与驻车制动器13接通，此时的行车制动油通道Y1与行车制动器7也可处于接通状态用于蓄能，通过设置两个行车制动油通道Y1的出口翻转后到达行车制动油通道Y1位置来实现。

如图3所示，所述固定内环1一端设有台阶，另一端安装有挡板3，所述台阶和挡板3对转动外环2形成限位，所述转动外环2与台阶和挡板3之间均设有耐磨片6，避免所述转动外环2转动时与所述固定内环1和所述挡板3直接接触而提前磨损。所述固定内环1和转动外环2的连接处设有密封圈5，所述密封圈5设于所述行车制动油通道Y1和驻车制动油通道Y2的两侧，避免油液泄漏。所述转动外环2的两端设有0型圈4用，以阻止外部灰尘或泥浆等杂质污染制动油液。

如图4所示，所述转动外环2的径向设有凸块70，所述轮架9上设有凹槽80，所述凸块70嵌入到所述凹槽80中，二者之间为软连接，相比固定硬连接，可避免轮架加工误差或受力变形后，引起所述转动外环（2）随之变形，从而引起中央回转体内外环之间的密封失效，产生制动油液泄露风险。

如图1所示，本发明的一种星型轮系可翻转无人车的制动系统还包括回油过滤器19和空气过滤器20用于过滤油液的杂质，所述回油过滤器19分别连接行车制动阀15和驻车制动阀14；所述空气过滤器20设于无人车的油箱。

本发明的一种星型轮系可翻转无人车的制动系统的控制方法：

在行车前，调整轮系，使两个安装有行车制动器7的轮胎着地；控制驻车制动阀14开通，解除驻车制动；控制反比例的行车制动阀15通电，解除行车制动，整车行驶；行车过程中，当需要行车制动时，给反比例的行车制动阀15模拟电流信号控制行车制动力的大小，进而实现行车制动；

在停车时，调整轮系，使一个安装有驻车制动器13的轮胎着地；整车断电，驻车制动阀14不通电，驻车制动器13靠自身弹簧实现驻车；反比例的行车制动阀15不通电，行车制动阀油路打通，来自蓄能器的油压控制行车制动器抱紧实现辅助驻车制动。

本发明提出的一种星型轮系可翻转无人车的制动系统， 整机采用电液控制制动方式，分别实现行车制动和驻车制动；制动器安装到传动系末端轮毂处，解决现有方案行车制动时，电机轴转速太高，制动器发热而制动力不足问题，保证了行车制动安全性；整车驻车时，断电即可实现驻车制动，不需外部动力源，保证了驻车安全性；采用反比例制动阀，在驻车一定时间段内，蓄能器持续给行车制动器补压，进一步提高驻车安全性；采用弹簧锁死型驻车制动器，保证长时间驻车的安全性；创新性设计制动环形中央回转体，实现动静分离，解决轮架翻转时，制动油管缠绕问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。同时在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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的限制。且在本发明的附图中，填充图案只是为了区别图层，不做其他任何限定。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种星型轮系可翻转无人车的制动系统，其特征在于，包括：电机泵（18）、蓄能器（16）、行车制动阀（15）、驻车制动阀（14）、中心回转体（10）、行车制动器（7）和驻车制动器（13）；所述电机泵（18）的进口连接无人车油箱的出油口，所述电机泵（18）的出口连接蓄能器（16）的进油口；所述蓄能器（16）的出油口一路与行车制动阀（15）连接，所述蓄能器（16）的出油口另一路与驻车制动阀（14 ）连接；所述中心回转体（10）内部设有行车制动油通道（Y1）和驻车制动油通道（Y2），所述行车制动油通道（Y1）的入口通过制动油管（12）连接行车制动阀（15），出口连接行车制动器（7）；所述驻车制动油通道（Y2）的入口通过制动油管（12）连接驻车制动阀（14），出口连接驻车制动器（13）；

单个星型轮系设有翻转轮架（9）和设于所述翻转轮架（9）的三个轮胎，三个轮胎通过翻转轮架（9）翻转，三个轮胎中的任意两个为行进轮（8），剩余一个为驻车轮，所述行车制动器（7）设于行进轮（8）的轮毂内，所述驻车制动器（13）设于行驻车轮的轮毂内；

所述中心回转体（10）包括相滑动连接的固定内环（1）和转动外环（2），所述固定内环（1）与星型轮系的平衡肘（11）硬连接，所述转动外环（2）与翻转轮架（9）软连接，所述行车制动油通道（Y1）和驻车制动油通道（Y2）设于固定内环（1）内，所述行车制动油通道（Y1）和驻车制动油通道（Y2）的出口设于转动外环（2）。

2.根据权利要求1所述的一种星型轮系可翻转无人车的制动系统，其特征在于，所述固定内环（1）一端设有台阶，另一端安装有挡板（3），所述台阶和挡板（3）对转动外环（2）形成限位，所述转动外环（2）与台阶和挡板（3）之间均设有耐磨片（6）。

3.根据权利要求1所述的一种星型轮系可翻转无人车的制动系统，其特征在于，所述固定内环（1）和转动外环（2）的连接处设有密封圈（5），所述密封圈（5）设于所述行车制动油通道（Y1）和驻车制动油通道（Y2）的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种星型轮系可翻转无人车的制动系统，其特征在于，所述转动外环（2）的两端设有0型圈（4）。

5.根据权利要求1所述的一种星型轮系可翻转无人车的制动系统，其特征在于，所述转动外环（2）的径向设有凸块（70），所述翻转 轮架（9）上设有凹槽（80），所述凸块（70）嵌入到所述凹槽（80）中。

6.根据权利要求1所述的一种星型轮系可翻转无人车的制动系统，其特征在于，还包括压力传感器（17），所述压力传感器（17）分别连接电机泵（18）和蓄能器（16）。

7.根据权利要求1所述的一种星型轮系可翻转无人车的制动系统，其特征在于，所述行车制动阀（15）是反比例制动阀；所述驻车制动器（13）是弹簧锁死型制动器。

8.根据权利要求1所述的一种星型轮系可翻转无人车的制动系统的控制方法，其特征在于：

在行车前，调整轮系，使两个安装有行车制动器的轮胎着地；控制驻车制动阀开通，解除驻车制动；控制反比例的行车制动阀通电，解除行车制动，整车行驶；行车过程中，当需要行车制动时，给反比例的行车制动阀模拟电流信号控制行车制动力的大小，进而实现行车制动；

在停车时，调整轮系，使一个安装有驻车制动器的轮胎着地；整车断电，驻车制动阀不通电，驻车制动器靠自身弹簧实现驻车；反比例的行车制动阀不通电，行车制动阀油路打通，来自蓄能器的油压控制行车制动器抱紧实现辅助驻车制动。

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