CN112407043A - 一种阿克曼转向的高速履带式行动*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阿克曼转向的高速履带式行动***,属于车辆零部件领域,将阿克曼转向装置设置在行动***承载式车身内部,在行动***承载式车身两侧前后分别设置履带,前侧履带为转向履带,与阿克曼转向装置连接,后侧履带为非转向履带,在转向时,转向履带段可以相对于车体偏转一定角度,带动车辆将以转向履带的接地线垂线和非转向履带的接地线垂线的交点为圆心进行转向,实现无侧滑,减小了转向时的功率损失,也避免履带和路面侧滑造成的履带挂胶的快速磨损。
Description
技术领域
本发明涉及车辆零部件领域,特别是涉及一种阿克曼转向的高速履带式行动***。
背景技术
传统的高速单段履带行动***采用两侧履带的转速差来实现转向,转向时,外侧履带加速,内侧履带减速甚至是倒转,使得车身产生转向力矩,内外侧履带的功耗差距较大,需要复杂的转向***,并且内外侧履带功率流的重新分配,这就使得直驶和转向对于电机功率要求差异较大,如果按照直驶的功率要求设计驱动电机,在转向时,外侧电机功率不足,如果按照转向的功率要求设计电机,电机额定功率太大。
发明内容
本发明的目的是提供一种阿克曼转向的高速履带式行动***,将单侧履带分成两段,通过转向履带段相对于车体转角实现无侧滑转向,减小了转向时的功率损失。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种阿克曼转向的高速履带式行动***,所述***包括:
行动***承载式车身、阿克曼转向装置、左前履带、右前履带、左后履带和右后履带;
所述阿克曼转向装置设置在所述行动***承载式车身内部;
所述左前履带和左后履带设置在所述行动***承载式车身左侧,所述右前履带和右后履带设置在所述行动***承载式车身右侧;
所述左前履带与所述右前履带均为转向履带,分别与所述阿克曼转向装置连接;
所述左后履带与所述右后履带均为非转向履带。
可选的,所述阿克曼转向装置包括左转向车架、右转向车架、左驱动电机和右驱动电机;
所述左前履带与所述左转向车架连接,所述右前履带与所述右转向车架连接;
所述左驱动电机设置在所述左转向车架上,所述右驱动电机设置在所述右转向车架上。
可选的,所述阿克曼转向装置还包括:助力转向轴、操纵转向轴和转向助力电机;
所述助力转向轴的两端分别与所述左转向车架的助力端和右转向车架的助力端连接;
所述操纵转向轴的两端分别与所述左转向车架的操作端和右转向车架的操作端连接;
所述转向助力电机设置在所述助力转向轴上,并分别与所述左驱动电机和所述右驱动电机连接。
可选的,所述阿克曼转向装置还包括:ECU、方向盘、方向盘转角传感器和控制踏板;
所述方向盘与所述操纵转向轴连接;
所述方向盘与所述操纵转向轴的连接杆上设置所述方向盘转角传感器;
所述方向盘转角传感器、所述控制踏板、所述左驱动电机、所述右驱动电机和所述转向助力电机分别与所述ECU电连接;所述ECU接收所述所述方向盘转角传感器的转向信号和所述控制踏板的车速控制信号,将所述转向信号和所述车速控制信号转化为扭矩信号,传输至所述所述左驱动电机、所述右驱动电机和所述转向助力电机。
可选的,所述阿克曼转向装置还包括:电池;
所述电池分别与所述方向盘转角传感器、所述左驱动电机、所述右驱动电机、所述转向助力电机和所述ECU电连接,用于提供工作电压。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:本发明将单侧履带分成两段,通过转向履带段相对于车体转角实现无侧滑转向,减小了转向时的功率损失;左前履带和右前履带设置独立的小体积驱动电机,便于布置;在某段履带损毁时车辆仍然可以行驶,提高了行动***的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为传统高速履带行动***示意图;
图2为本发明提供的阿克曼转向的高速履带式行动***;
图3为阿克曼转向装置示意图;
图4为车辆电控部分控制逻辑示意图;
图5为本发明提供的阿克曼转向的高速履带式行动***直线行驶工况示意图;
图6为本发明提供的阿克曼转向的高速履带式行动***转向行驶工况示意图;
符号说明:
1-行动***承载式车身,2-阿克曼转向装置,3-左前履带,4-右前履带,5-左后履带,6-右后履带;
101-ECU,102-电池,103-方向盘,104-左转向车架,105-左驱动电机,106-转向助力电机,107-助力转向轴,108-方向盘转角传感器,109-操纵转向轴,110-右驱动电机,111-右转向车架,112-控制踏板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,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。
本发明的目的是提供一种阿克曼转向的高速履带式行动***,将单侧履带分成两段,通过转向履带段相对于车体转角实现无侧滑转向,减小了转向时的功率损失。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为传统高速履带行动***示意图,传统高速履带行动***的两侧分别设置单侧履带,转向时,外侧履带加速,内侧履带减速甚至是倒转,使得车身产生转向力矩,外侧主动轮驱动电机工作在峰值功率状态,这样可以满足功率和布置的要求,但其隐患是长时间转向会对驱动电机的可靠性产生影响。
因此,本发明提出一种阿克曼转向的高速履带式行动***,如图2所示,该***将单侧履带分成两段,具体包括:
行动***承载式车身1、阿克曼转向装置2、左前履带3、右前履带4、左后履带5和右后履带6。
阿克曼转向装置设置在行动***承载式车身内部。
左前履带和左后履带设置在行动***承载式车身左侧,右前履带和右后履带设置在行动***承载式车身右侧。
左前履带与右前履带均为转向履带,分别与阿克曼转向装置连接。
左后履带与右后履带均为非转向履带。
针对传统履带式行动***速差转向的问题,本发明借鉴轮式行动***的阿克曼转向原理,将原有的一侧单段履带分成两段,分别为转向履带段和非转向履带段,在转向时,转向履带段可以相对于车体偏转一定角度(内侧履带的转角大于外侧履带),此时,车辆将以转向履带的接地线垂线和非转向履带的接地线垂线的交点为圆心进行转向,合理的设置内侧、外侧履带转角,可以使车辆转向时,实现无侧滑,减小了转向时的功率损失,也避免履带和路面侧滑造成的履带挂胶的快速磨损,解决了传统履带式行动***履带为直线,转向时履带的大部分都在与地面进行滑动摩擦功率损耗大,在硬路面行驶时易对挂胶产生很大的磨损,使得挂胶的寿命变得很短,需要经常更换,严重影响装备的使用的问题。
速差转向为非稳态工况,在具有宏观坡度的路面进行转向时,由于履带会与地面发生滑动摩擦,会发生整车的侧滑,造成转向困难并且带来了不安全因素,而本发明还公开的阿克曼转向装置在有宏观坡度的路面可以实现稳态转向。
阿克曼转向装置作为驱动左右转向履带相对车身发生转动的机构,同时根据驾驶员的输入信号驱动前轮使行驶***获得前进动力,如图3所示,具体包括:ECU101、电池102、方向盘103、左转向车架104、左驱动电机105、转向助力电机106、助力转向轴107、方向盘转角传感器108、操纵转向轴109、右驱动电机110、右转向车架111和控制踏板112。
左前履带3与左转向车架104连接,右前履带4与右转向车架111连接。
左驱动电机105设置在左转向车架104上,右驱动电机110设置在右转向车架111上。
左前履带3和右前履带4在车辆直线行驶时保持平行,获得良好的直线稳定性,在转向时分别相对车身转动不同的角度实现阿克曼转向。
左后履带5和右后履带6也分别设置驱动电机,始终保持平行,驱动行动***的行驶。
一种阿克曼转向的高速履带式行动***,每侧有2段履带,总共4段履带,前两段履带为转向履带,后两段为非转向履带。履带的驱动采用电传动,每段履带采用单独的电机进行驱动,根据驾驶员意图以及行驶传感器对电机进行控制,实现4段履带独立控制,在任意一段履带出现故障的情况下,另外3段履带可以在应急状态下继续行驶并保持一定转向能力。在行驶***转向时左右转向履带相对车身发生不同角度的转动,实现阿克曼转向。此行动***不仅满足在各种恶劣工况下的承载性能要求,而且可以通过使两条履分别带按不同角度相对车体发生转动,实现类似轮式车辆的阿克曼转向。
助力转向轴107的两端分别与左转向车架104的助力端和右转向车架111的助力端连接;助力转向轴107为将助力转向电机的扭矩转化为转向履带的转动,从而使车辆行驶轨迹发生改变。左转向车架104和右转向车架111将转向机构各个零部件以及履带零部件连接安装,并且满足高速履带车辆在各种恶劣工况下的承载性能要求。
操纵转向轴109的两端分别与左转向车架104的操作端和右转向车架111的操作端连接;操纵转向轴109为将方向盘通过机械齿轮结构连接至转向机构,通过设计合理的转向正效率、逆效率,使得驾驶员获得良好的操控感受的同时有效的接受路面反馈信息。
转向助力电机106设置在助力转向轴107上,并分别与左驱动电机105和右驱动电机110连接。转向助力电机106将驾驶员输入方向盘的转向信号传递给助力电机,通过电机产生扭矩进行助力转向,减轻驾驶员负担。
方向盘103与操纵转向轴109连接。
方向盘103与操纵转向轴109的连接杆上设置方向盘转角传感器108。
方向盘转角传感器108、控制踏板112、左驱动电机105、右驱动电机110和转向助力电机106分别与ECU101电连接。
图4为车辆电控部分控制逻辑示意图,驾驶员输入机构的信号作为ECU101的输入信号,ECU101的输出信号作用于电机执行机构。方向盘转角传感器108采集的驾驶员输入的转向信号和控制踏板112采集的车速控制信号作为输入信号,ECU101接收方向盘转角传感器108的转向信号和控制踏板112的车速控制信号,将转向信号和车速控制信号转化为扭矩信号,传输至左驱动电机105、右驱动电机110和转向助力电机106。
图5和图6分别为本发明提供的阿克曼转向的高速履带式行动***直线行驶工况示意图和转向行驶工况示意图。
在本发明的行动***中,L=3m,M=5m,∠A=21,∠B=27°,将L=3m,M=5m,∠B=27°带入上式解得:∠A≈21°
所以由此计算知此转向机构阿克曼角设计合理,行动***转向行驶时可以最大化减小履带滑移。
将∠A=21,L=3m,代入上式:解得:R=8.37m。
经计算,本发明的行动***转向半径基本符合使用需求。
通过上述两种运行工况的具体分析,直线行驶工况下,左右转向履带平行,车辆保持直线行驶,转向形式工况下,转向履带发生不同角度的偏转,使得左右转向履带绕同一转向中心进行转向,实现阿克曼转向。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种阿克曼转向的高速履带式行动***,其特征在于,所述***包括:
行动***承载式车身、阿克曼转向装置、左前履带、右前履带、左后履带和右后履带;
所述阿克曼转向装置设置在所述行动***承载式车身内部;
所述左前履带和左后履带设置在所述行动***承载式车身左侧,所述右前履带和右后履带设置在所述行动***承载式车身右侧;
所述左前履带与所述右前履带均为转向履带,分别与所述阿克曼转向装置连接;
所述左后履带与所述右后履带均为非转向履带。
2.根据权利要求1所述的阿克曼转向的高速履带式行动***,其特征在于,所述阿克曼转向装置包括左转向车架、右转向车架、左驱动电机和右驱动电机;
所述左前履带与所述左转向车架连接,所述右前履带与所述右转向车架连接;
所述左驱动电机设置在所述左转向车架上,所述右驱动电机设置在所述右转向车架上。
3.根据权利要求2所述的阿克曼转向的高速履带式行动***,其特征在于,所述阿克曼转向装置还包括:助力转向轴、操纵转向轴和转向助力电机;
所述助力转向轴的两端分别与所述左转向车架的助力端和右转向车架的助力端连接;
所述操纵转向轴的两端分别与所述左转向车架的操作端和右转向车架的操作端连接;
所述转向助力电机设置在所述助力转向轴上,并分别与所述左驱动电机和所述右驱动电机连接。
4.根据权利要求3所述的阿克曼转向的高速履带式行动***,其特征在于,所述阿克曼转向装置还包括:ECU、方向盘、方向盘转角传感器和控制踏板;
所述方向盘与所述操纵转向轴连接;
所述方向盘与所述操纵转向轴的连接杆上设置所述方向盘转角传感器;
所述方向盘转角传感器、所述控制踏板、所述左驱动电机、所述右驱动电机和所述转向助力电机分别与所述ECU电连接;所述ECU接收所述所述方向盘转角传感器的转向信号和所述控制踏板的车速控制信号,将所述转向信号和所述车速控制信号转化为扭矩信号,传输至所述所述左驱动电机、所述右驱动电机和所述转向助力电机。
5.根据权利要求4所述的阿克曼转向的高速履带式行动***,其特征在于,所述阿克曼转向装置还包括:电池;
所述电池分别与所述方向盘转角传感器、所述左驱动电机、所述右驱动电机、所述转向助力电机和所述ECU电连接,用于提供工作电压。
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