CN118107656A - 线控底盘及矿用卡车 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种线控底盘及矿用卡车，所述线控底盘包括车架和两个行驶模块，所述行驶模块包括驱动单元、悬挂组件和转向单元，所述转向单元包括回转平台，所述回转平台的上下两端分别与所述车架和所述悬架组件刚性连接，所述驱动单元刚性固定于所述悬架组件下方，两个所述行驶模块分别安装在车架下方，两个行驶模块相对于车架中心呈中心对称。本发明可以实现全轮驱动、全轮转向和双向行驶，是一种成本较低、控制过程简单及无动力中断换挡的线控底盘。

Description

线控底盘及矿用卡车

技术领域

本发明涉及汽车底盘技术领域，具体涉及一种线控底盘及矿用卡车。

背景技术

矿用卡车一般分为两轴车和三轴车，200吨以下的矿用卡车多采用三轴布局，三轴分别对应前桥、中桥和后桥，前桥负责转向，转向机构为阿克曼转向结构，通过液压缸推动转向节上的横拉杆使车轮绕转向节上的主销发生转动实现转向；中桥为贯通式驱动桥，中桥和后桥只负责驱动，发动机或电动机的动力经过变速箱和传动轴输送到中桥，中桥输出端再把一部分动力输送到后桥，中桥和后桥上的车轮转动方向相同。200吨以上的矿用卡车多采用两轴布局，前轮负责转向，后轮多为电动轮，电动轮是将驱动电机和减速机构直接集成在后桥内部。一个既定装载量的电动轮矿卡，若要满足各种常见工况，电动轮必须要以最恶劣的工况匹配驱动系统，这会要求电动轮驱动系统有非常大的动力裕度，导致电动轮成本高昂且驱动系统不能随意变动。

线控底盘技术能够很好地解决上述问题。现有矿用卡车线控底盘一般是对转向系统和驱动系统进行线控改造以实现线控转向、线控制动、线控驱动和线控换挡。其中的线控转向中，前桥要安装电控液压转向器，还必须严格控制电控液转向器的行程与转向轮偏转角度的对应关系，并精确控制电控液压转向器的行程才能实现精确转向，成本较高且控制过程复杂；另外，在线控换挡中，对于没有采用电动轮的中桥和后桥，中桥和后桥的动力输入接口只有一个，若采用AMT变速箱，在重载上坡工况是很难实现无动力中断的线控换挡。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种线控底盘及矿用卡车，用以解决现有矿用卡车线控底盘技术中存在的线控转向控制过程复杂且成本高以及很难实现无动力中断的线控换挡的技术问题。

为达到上述技术目的，第一方面，本发明提供一种线控底盘，包括车架和两个行驶模块，所述行驶模块包括驱动单元、悬挂组件和转向单元，所述转向单元包括回转平台，所述回转平台的上下两端分别与所述车架和所述悬架组件刚性连接，所述驱动单元刚性固定于所述悬架组件的下方，两个所述行驶模块分别安装在车架的下方，两个所述行驶模块相对于所述车架中心呈中心对称。

进一步地，所述回转平台包括上转盘、下转盘和转向机构，所述上转盘与所述车架底部刚性连接，所述转向机构固定于所述上转盘，且所述转向机构与所述下转盘传动连接，所述下转盘与所述悬架组件刚性连接，所述下转盘、所述悬架组件和所述驱动单元可以相对所述上转盘转动。

进一步地，所述转向机构包括转向电机和电机输出齿轮，所述转向电机固定于所述上转盘且与所述电机输出齿轮传动连接，所述下转盘的内侧表面形成有齿圈，所述齿圈与所述电机输出齿轮啮合。

进一步地，所述回转平台还包括角度传感器，所述角度传感器设置于所述上转盘和下转盘之间，且所述角度传感器与所述转向电机的控制部分电连接。

进一步地，所述悬架组件包括副车架、摆臂和横向推力杆，所述副车架与所述下转盘刚性连接，所述副车架、摆臂和横向推力杆之间相互转动连接，所述摆臂与所述驱动单元刚性连接。

进一步地，所述悬架组件还包括油气弹簧，所述油气弹簧的两端分别与所述副车架和摆臂转动连接。

进一步地，所述副车架形成有第一销轴座、第二销轴座和第三销轴座，所述摆臂形成有第四销轴座、第五销轴座和第六销轴座，所述横向推力杆形成有第七销轴座和第八销轴座，所述油气弹簧形成有第九销轴座和第十销轴座，所述副车架与摆臂通过所述第一销轴座和第四销轴座连接，所述副车架与所述油气弹簧的一端通过所述第二销轴座和第九销轴座连接，所述副车架与所述横向推力杆的一端通过第三销轴座和第八销轴座连接，所述摆臂与所述油气弹簧的另一端通过第五销轴座和第十销轴座连接，所述摆臂与所述横向推力杆的另一端通过第六销轴座和第七销轴座连接。

进一步地，所述驱动单元包括驱动电机、变速箱、万向传动轴、驱动桥及车轮，所述驱动电机悬置于所述车架中，所述驱动电机依次与所述变速箱和万向传动轴传动连接，所述万向传动轴的另一端于所述驱动桥传动连接，所述车轮安装于所述驱动桥两端的轮毂上。

第二方面，本发明提供一种矿用卡车，包括货厢及第一方面所述的线控底盘，所述货厢设置于所述线控底盘顶部且一端与所述线控底盘转动连接。

进一步地，所述矿用卡车还包括举升装置，所述举升装置固定于所述线控底盘上，所述举升装置的执行端与所述货厢连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果主要包括：

本发明提供的一种线控底盘及矿用卡车，是对矿用卡车的线控底盘进行优化改进，一方面通过设置的转向单元能够解决线控底盘的全轮转向问题，且所述转向单元由回转平台组成，取代了现有技术中的电控液压转向器，通过简单的机械连接即可实现线控转向，成本较低且控制过程简单；另一方面通过设置的驱动单元能够解决线控底盘的全轮驱动和无动力中断换挡问题。总之，本发明提供了一种全新的线控底盘结构，可以缩短矿用卡车线控底盘的开发难度、降低制造成本、保证线控控制精度。

附图说明

图1为本发明所述线控底盘的整体结构示意图；

图2为图1中去掉车架后线控底盘的结构示意图；

图3为本发明单个所述行驶模块的结构示意图；

图4为本发明所述转向单元的整体结构示意图1；

图5为本发明所述转向单元的整体结构示意图2；

图6为本发明所述转向单元的整体结构示意图3；

图7为本发明所述转向单元的主视图；

图8本发明所述矿用卡车的整体结构示意图。

图中附图标记如下：

100、车架；

200、驱动单元，210、驱动电机，220、变速箱，230、万向传动轴，240、驱动桥，250、车轮；

300、转向单元，310、回转平台，311、上转盘，312、下转盘，313、转向电机，314、输出齿轮；

400、悬架组件，410、副车架，411、第一销轴座、412、第二销轴座、413、第三销轴座，420、摆臂，421、第四销轴座，422、第五销轴座，423、第六销轴座，430、横向推力杆，431、第七销轴座，432、第八销轴座，440，油气弹簧，441、第九销轴座，442、第十销轴座；

500、货厢；

600、转轴；

700、举升装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1～7所示，本发明的第一方面提供一种线控底盘，包括车架100及两个行驶模块，所述行驶模块包括驱动单元200、转向单元300和悬挂组件400，所述转向单元300包括回转平台310，所述回转平台的上下两端分别与车架100和悬挂组件400刚性连接，所述驱动单元200刚性固定于所述悬架组件400的下方，两个行驶模块分别安装车架100的下方，两个行驶模块相对于车架100呈中心对称。

上述本发明第一方面提供的一种线控底盘，是对现有矿用卡车的线控底盘进行的优化设计，一方面通过设置的转向单元300能够解决线控底盘的全轮转向问题，且所述转向单300元由回转平台310组成，取代了现有技术中的电控液压转向器，通过简单的机械连接即可实现线控转向，降低了成本以及简化了控制过程；另一方面通过设置的驱动单元200能够解决线控底盘的全轮驱动和无动力中断换挡问题。

下面以两轴矿卡车为例，对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1～3所示的线控底盘，包括车架100和两个行驶模块，在车架100上标记好整个车架100的中心，并让一个与水平面垂直方向的虚拟转轴Z0通过车架中心点，则两个行驶模块以转轴Z0为中心呈对称关系。车架100刚性连接在两个行驶模块的顶部形成线控底盘，两个行驶模块各自有一个转轴，分别为Z1和Z2,两个行驶模块的驱动单元200完全相同、转向单元300也完全相同。在车辆行驶时，两个驱动单元200的车轮250的转速和方向相同，可完成平稳行驶；在车辆转向时，两个转向单元300的驱动电机313转动角度相同而转动方向相反，前后轴车桥和轮胎的偏转角度相同而方向相反，可完成平稳转向。转向电机313的转速与前后轴车桥和轮胎的偏转角度是线性关系，通过精确控制转向电机313的转速就可以精确控制车辆的转向。

具体的，如图4～7所示，所述回转平台310包括上转盘311、下转盘312和转向机构，所述上转盘311与所述车架100底部刚性连接，所述转向机构固定于所述上转盘311，且所述转向机构与所述下转盘312传动连接，所述下转盘312与所述悬架组件320刚性连接，所述下转盘312、悬架组件400和驱动单元200可以相对上转盘311转动。

具体的，所述转向机构包括转向电机313和电机输出齿轮314，所述转向电机313固定于所述上转盘311且与所述电机输出齿轮314传动连接，所述下转盘312的内侧表面形成有齿圈，所述齿圈与所述电机输出齿轮314啮合。

另外，所述回转平台310还包括角度传感器，所述角度传感器设置于所述上转盘311和下转盘312之间，且所述角度传感器与所述转向电机313的控制部分电连接。转向电机313开启时，带动电机输出齿轮314转动，从而带动与电机输出齿轮314啮合的下转盘312转动，使得悬架组件320发生转动，带动驱动单元200转动，实现线控底盘的全轮转向。

具体的，所述悬架组件400包括副车架410、摆臂420和横向推力杆430，所述副车架410与所述下转盘312刚性连接，所述副车架410、摆臂420和横向推力杆430之间相互转动连接，所述摆臂420与所述驱动单元200刚性连接。

具体的，所述悬架组件400还包括油气弹簧440，所述油气弹簧440的两端分别与所述副车架410和摆臂420转动连接。

具体的，所述副车架410形成有一个第一销轴座411、两个第二销轴座412和一个第三销轴座413，所述摆臂420形成有一个第四销轴座421、两个第五销轴座422和一个第六销轴座423，所述横向推力杆430形成有第七销轴座431和第八销轴座432，所述油气弹簧440形成有第九销轴座441和第十销轴座442，所述副车架410与摆臂420通过所述第一销轴座411和第四销轴座421连接，所述副车架410与所述油气弹簧440的一端通过所述第二销轴座412和第九销轴座441连接，所述副车架410与所述横向推力杆430的一端通过第三销轴座413和第八销轴座432连接，所述摆臂420与所述油气弹簧440的另一端通过第五销轴座422和第十销轴座442连接，所述摆臂420与所述横向推力杆430的另一端通过第六销轴423座和第七销轴座431连接。

上述技术方案中，摆臂420可绕副车架410转动，横向推力杆430既可以绕副车架410转动又可以绕摆臂420转动，摆臂420和横向推力杆430为悬架组件400的导向元件，每个车桥上有两个油气弹簧440作为悬架组件400的弹簧阻尼元件。

摆臂420通过螺栓连接或者焊接刚性连接在驱动单元200的驱动桥240上，也可以将摆臂420上的四个销轴座直接集成在驱动桥240上。

回转平台310的上转盘311和下转盘312可以相互转动，两者构成推力轴承和径向轴承。

具体的，所述驱动单元200包括驱动电机210、变速箱220、万向传动轴230、驱动桥240及车轮250，所述驱动电机210和变速箱220悬置于所述车架100中，所述驱动电机210依次与所述变速箱220和万向传动轴230传动连接，所述传动轴230的另一端穿过所述驱动桥240的中心孔，所述车轮250刚性固定安装在所述驱动桥240两端的轮毂上。

矿卡在行驶过程中，为了保持驱动方向一致，两个行驶模块的驱动电机210的转速相同且转动方向相反，两个行驶模块的变速箱220处于相同挡位。

在行驶过程中，当有切换挡位需求时，其中一个行驶模块的变速箱220保持挡位不变，另一个行驶模块的变速箱220先进入空挡，此行驶模块的驱动电机210停止动力输出，此时全车暂时由其中一个行驶模块负责动力输出，适当调整这个行驶模块的驱动电机的转速和扭矩，让车辆速度不发生突变；根据要执行的目标挡位，将另一个行驶模块的驱动电机210调整到当前车速和目标档位对应的转速，再将另一个行驶模块的变速箱220的挡位切换到目标挡位，适当调整另一个行驶模块的驱动电机210的转速和扭矩，让车辆速度不发生突变；反之相同，上述过程就完成了无动力中断的换挡过程。

如图8所示，本发明的第二方面提供一种矿用卡车，包括货厢500和本发明第一方面提供的线控底盘，所述货厢500设置于所述线控底盘顶部且一端与所述线控底盘转动连接，具体来说，所述货厢500设置于车架100顶部，货厢500的一端通过转轴600与车架100转动连接。

另外，所述矿用卡车还包括举升装置700，所述举升装置700固定于车架100上，所述举升装置700的执行端与所述货厢500连接，举升装置700通过伸缩可驱动货厢500旋转。

可以理解的是，举升装置700可以是油缸、气缸等常用形式。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种线控底盘，其特征在于，包括：

车架；

两个行驶模块，所述行驶模块包括驱动单元、悬挂组件和转向单元，所述转向单元包括回转平台，所述回转平台的上下两端分别与所述车架和所述悬架组件刚性连接，所述驱动单元刚性固定于所述悬架组件的下方；

两个所述行驶模块分别安装在所述车架的下方，两个所述行驶模块相对于所述车架中心呈中心对称。

2.根据权利要求1所述的线控底盘，其特征在于，所述回转平台包括上转盘、下转盘和转向机构，所述上转盘与所述车架底部刚性连接，所述转向机构固定于所述上转盘，且所述转向机构与所述下转盘传动连接，所述下转盘与所述悬架组件刚性连接，所述下转盘、所述悬架组件和所述驱动单元可以相对所述上转盘转动。

3.根据权利要求2所述的线控底盘，其特征在于，所述转向机构包括转向电机和电机输出齿轮，所述转向电机固定于所述上转盘且与所述电机输出齿轮传动连接，所述下转盘的内侧表面形成有齿圈，所述齿圈与所述电机输出齿轮啮合。

4.根据权利要求3所述的线控底盘，其特征在于，所述回转平台还包括角度传感器，所述角度传感器设置于所述上转盘和下转盘之间，且所述角度传感器与所述转向电机的控制部分电连接。

5.根据权利要求2所述的线控底盘，其特征在于，所述悬架组件包括副车架、摆臂和横向推力杆，所述副车架与所述下转盘刚性连接，所述副车架、摆臂和横向推力杆之间相互转动连接，所述摆臂与所述驱动单元刚性连接。

6.根据权利要求5所述的线控底盘，其特征在于，所述悬架组件还包括油气弹簧，所述油气弹簧的两端分别与所述副车架和摆臂转动连接。

7.根据权利要求6所述的线控底盘，其特征在于，所述副车架形成有第一销轴座、第二销轴座和第三销轴座，所述摆臂形成有第四销轴座、第五销轴座和第六销轴座，所述横向推力杆形成有第七销轴座和第八销轴座，所述油气弹簧形成有第九销轴座和第十销轴座，所述副车架与摆臂通过所述第一销轴座和第四销轴座连接，所述副车架与所述油气弹簧的一端通过所述第二销轴座和第九销轴座连接，所述副车架与所述横向推力杆的一端通过第三销轴座和第八销轴座连接，所述摆臂与所述油气弹簧的另一端通过第五销轴座和第十销轴座连接，所述摆臂与所述横向推力杆的另一端通过第六销轴座和第七销轴座连接。

8.根据权利要求5所述的线控底盘，其特征在于，所述驱动单元包括驱动电机、变速箱、万向传动轴、驱动桥及车轮，所述驱动电机悬置于所述车架中，所述驱动电机依次与所述变速箱和万向传动轴传动连接，所述万向传动轴的另一端与所述驱动桥传动连接，所述车轮安装于所述驱动桥两端的轮毂上。

9.一种矿用卡车，其特征在于，包括货厢和如权利要求1～8任一项所述的线控底盘，所述货厢设置于所述线控底盘顶部且一端与所述线控底盘转动连接。

10.根据权利要求9所述的矿用卡车，其特征在于，还包括举升装置，所述举升装置固定于所述线控底盘上，所述举升装置的执行端与所述货厢连接。