重型车齿轮齿条式二级后防护装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于车辆上的二级后防护装置,更确切地说,本实用新型涉及一种重型车齿轮齿条式二级后防护装置。
背景技术
目前,国内外关于重型车辆后防护装置的研究,主要基于纯机械式后防护装置,其与重型车后车架为刚性连接,其不仅影响重型车的通过性,又会因为车辆在恶劣地面上行驶造成后防护装置的损坏,无法保证其良好的防护功能。此外,由于重型车辆的后防护距离地面较高,在轿车或越野车等类型的车辆与重型车发生追尾时,容易造成轿车或越野车等车辆“钻入”重型车后悬部分,造成极大的伤亡。与此同时,在现有的重型车齿轮齿条式可调后防护的测试用试验台的基础上加以改进,设计重型车齿轮齿条式二级后防护装置。
采用机电一体化技术既可以在保证碰撞时后方车辆的安全,又能提高车辆的通过性,保护车辆在正常行驶时,其后防护装置不易损坏。目前的部分车辆后防护装置,还不能通过车辆后防护的相关法律法规。此外,目前已研制出的基于机电一体化的可调车辆后防护,其成本较高,重量较大,还不易普及和推广。上述现象对于车辆安全、后防护装置的寿命及车辆的通过性产生了不利影响。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在后防护易损坏失效、后车易钻入、重量大、成本高的问题,提供了一种重型车齿轮齿条式二级后防护装置,此装置还可以根据应用车型的后悬长度和高度调整此防护装置的纵向长度和后保险杠离地高度,在所有重型车中得以应用。
为解决上述技术问题,本实用新型是采用如下方案实现的:
本实用新型所述的一种重型车齿轮齿条式二级后防护装置,包括一个防护装置架,防护装置架的中部有托板,防护装置架前部和后部顶端分别安装有前附板和后附板,其特征在于所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置还包括主防护传动轴总成、副防护传动轴总成、主防护滑道总成、主防护后保险杠总成、副防护后保险杠总成、传感器控制器总成和双输出电机电机。双输出电机安装在托板中间位置,双输出电机的后输出端与主防护传动轴总成中的1号主动轴连接,1号主动轴上的1号主动轴齿轮与右侧的1号中间轴齿轮啮合,1号中间轴齿轮另一侧与2号从动轴上的2号从动轴齿轮啮合,1号主动轴上的2号主动轴齿轮与1号从动轴上的1号从动轴齿轮啮合,1号从动轴和2号从动轴的轴体穿过后附板并分别在后附板外侧装有1号升降齿轮和2号升降齿轮,1号升降齿轮和2号升降齿轮分别与主防护滑道总成中的1号传动齿条和2号传动齿条啮合,1号传动齿条和2号传动齿条外侧分别通过主防护后保险杠左连接杆和主防护后保险杠右连接杆与主防护后保险杠固定,双输出电机的前输出端与副防护传动轴总成中的2号主动轴连接,2号主动轴上的3号主动轴齿轮与右侧的2号中间轴齿轮啮合,2号中间轴齿轮另一侧与4号从动轴上的4号从动轴齿轮啮合,2号主动轴上的3号主动轴齿轮与3号从动轴上的3号从动齿轮啮合,3号从动轴和4号从动轴的轴体穿过前附板并分别在前附板外侧装有3号升降齿轮和4号升降齿轮,3号升降齿轮和4号升降齿轮分别与副防护滑道总成中的3号传动齿条和4号传动齿条啮合,3号传动齿条和4号传动齿条外侧通过副防护后保险杠左连接杆和副防护后保险杠右连接杆与副防护后保险杠固定,所述的传感器控制器总成中雷达安装在后附板中部,电机驱动器安装在双输出电机的右侧,控制器在电机驱动器的右侧,电机驱动器和控制器固定安装在托板上,控制器的信号输入端子和雷达信号输出端子相连,控制器信号输出端子和电机驱动器的信号输入端子相连,电机驱动器的信号输出端子和双输出电机信号输入端子相连。
进一步的技术方案包括:所述的双输出电机的后输出端通过1号梅花联轴器与1号主动轴相连接,双输出电机的前输出端通过2号梅花联轴器与2号主动轴相连接。
所述的主防护滑道总成中主防护左滑道用螺栓固定在主防护左保护夹内,主防护左保护夹用螺栓固定在后附板上;主防护右滑道用螺栓固定在主防护右保护夹内,主防护右保护夹用螺栓固定在后附板上;
所述的副防护滑道总成中副防护左滑道用螺栓固定在副防护左保护夹内,副防护左保护夹用螺栓固定在前附板上;副防护右滑道用螺栓固定在副防护右保护夹内,副防护右保护夹用螺栓固定在前附板上;
与现有技术相比本实用新型的有益效果是:
1.本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置采用步进电机和机械传动装置对重型车主、副后保险杠进行控制,进而可以按照实际工况调节后防护的离地高度。
2.本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置坚固耐用,寿命长。
3.本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置结构简单,安装方便。此外,本实用新型所述的齿轮齿条式可调车辆二级后防护装置的成本较低,易于市场化。
4.本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置工作安全可靠,步进电机的输出信号灵敏度高,精度高。
5.本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置的传动机构部分可根据所用车型的后悬长度和高度进行改造,改造过程方便简单,应用范围广。
6.本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置具有预警、测试、演示的较多功能,既可以用于测试车辆后防护装置的性能,也可以用于教学演示用教具。
7.本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置采用步进电机控制机构起停,采用齿轮传动、齿轮齿条传动将电机的输出转矩分别施加给主、副防护后保险杠,并控制其直线运动。该结构可用于需要此类转换的机械中使用,具有较强的可推广性。
8.本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置,采用的主、副防护后保险杠是仿生保险杠,相比现有在重型车上普遍应用的矩形梁保险杠性能更好,价格便宜。
附图说明
图1是本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置结构组成的轴测投影图;
图2是本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置结构组成的俯视图;
图3是本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置中1号从动轴与1号从动齿轮和1号升降齿轮、2号从动轴与2号从动齿轮和2号升降齿轮的装配关系示意图;
图4是相对图3旋转180°的轴测投影图;
图5本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置中1号主动轴和2号主动轴与双输出电机的装配关系示意图;
图6是本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置中1号中间轴和1号中间轴齿轮装配关系示意图;
图7是本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置中主滑道总成和主防护后保险杠总成结构组成的轴测投影图;
图8是本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置中传感器控制器总成组成的轴测投影图
图9是本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置中传感器控制器总成组成的轴测投影图相对图8旋转180°轴测投影图
图10是本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置台中副防护滑道总成和副防护后保险杠总成结构组成的轴测投影图;
图中:1.防护装置架,2.托板,3.后附板,4.前附板,5.双输出电机,6.电机驱动器,7.控制器,8.1号从动轴齿轮,9.1号升降齿轮,10.1号从动轴,11.1号梅花联轴器,12.1号主动轴齿轮,13.1号主动轴,14.2号主动轴齿轮,15.1号中间轴齿轮,16.1号中间轴,17.2号从动轴,18.2号升降齿轮,19.2号从动轴齿轮,20.1号传动齿条,21.主防护左滑道,22.主防护左保护夹,23.2号传动齿条,24.主防护右滑道,25.主防护右保护夹,26.主防护后保险杠,27.主防护后保险杠左连接杆,28.主防护后保险杠右连接杆,29.3号从动轴,30.3号从动轴齿轮,31.3号升降齿轮,32.2号主传动轴,33.2号梅花联轴器,34.3号主动轴齿轮,35.4号主动轴齿轮,36.2号中间轴,37.2号中间轴齿轮,38.4号从动轴,39.4号从动轴齿轮,40.4号升降齿轮,41.3号传动齿条,42.副防护左滑道,43.副防护左保护夹,44.4号传动齿条,45.副防护右滑道,46.副防护右保护夹,47.副防护后保险杠,48.副防护后保险杠左连接杆,49.副防护后保险杠右连接杆,50.雷达。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细的描述:
参阅图1和图2,本实用新型所述的重型车齿轮齿条式二级后防护装置包括一个防护装置架1、主防护传动轴总成、副防护传动轴总成、主防护滑道总成、主防护后保险杠总成、副防护滑道总成、副防护后保险杠总成、传感器控制器总成和双输出电机5,所述的防护装置架1的中部安装有托板2,托板2都是一个矩形板,在其四角处各切去一个正方形。防护装置架1前部和后部分别安装有前附板4和后附板3。后附板3和前附板4均开有2个直径200mm的孔,在四角边缘处开有4个小孔方便固定在后附板3上,后附板3较前附板4在正中位置多开了4个小孔方便固定雷达50。
参阅图3和图4,1号从动轴齿轮8和2号从动轴齿轮19是模数为3.5的直齿轮,并中心孔上开了键槽;1号从动轴10和2号从动轴17是阶梯轴,承载扭矩并传递动力;
在1号从动轴10上轴肩的前端面依次装配部件1号从动轴齿轮8、套筒、轴承、支座,并保证其端面接触连接,再将支座固定在托板2上左侧;在1号从动轴10上轴肩的后端面处依次装配部件套筒、轴承、支座,并保证其端面接触连接,支座用型号是M6的螺栓固定在后附板3左侧通孔前端面上,最后把1号升降齿轮9安装在1号从动轴10上,保证1号升降齿轮9沿轴线方向与后附板3有1cm间隙,轴端用型号是外六角M30螺母固定。2号从动轴齿轮19和1号中间轴齿轮15啮合。在2号从动轴17上轴肩的前端面依次装配部件2号从动轴齿轮19、套筒、轴承、支座,并保证其端面接触连接,再用型号是M6的螺栓将支座固定在托板2上右侧。在2号从动轴17上轴肩的后端面处依次装配部件套筒、轴承、支座,并保证其端面接触连接,支座用型号是M6的螺栓固定在后附板3右侧通孔前端面上,最后把2号升降齿轮18安装在2号从动轴17上,保证2号升降齿轮18沿轴线方向与后附板3有1cm间隙,轴端用型号是外六角M30螺母固定。
在3号从动轴29上轴肩的前端面依次装配部件3号从动轴齿轮30、套筒、轴承、支座,并保证其端面接触连接,再将支座固定在托板2上左侧;在3号从动轴29上轴肩的后端面处依次装配部件套筒、轴承、支座,并保证其端面接触连接,支座用型号是M6的螺栓固定在前附板4左侧通孔前端面上,最后把3号升降齿轮31安装在3号从动轴29上,保证3号升降齿轮31沿轴线方向与前附板4有1cm间隙,轴端用型号是外六角M30螺母固定。4号从动轴齿轮39和2号中间轴齿轮37啮合。在4号从动轴38上轴肩的前端面依次装配部件4号从动轴齿轮39、套筒、轴承、支座,并保证其端面接触连接,再用型号是M6的螺栓将支座固定在托板2上右侧。在4号从动轴38上轴肩的后端面处依次装配部件套筒、轴承、支座,并保证其端面接触连接,支座用型号是M6的螺栓固定在前附板4右侧通孔前端面上,最后把4号升降齿轮40安装在4号从动轴38上,保证4号升降齿轮38沿轴线方向与前附板4有1cm间隙,轴端用型号是外六角M30螺母固定。
参阅图5,双输出电机5的型号为BSHB364,电机支座是一个非对称的U板,在长板上端的中心处开一个大通孔并在其周围开4个小孔,方便固定双输出电机5;1号主动轴13和2号主动轴33是阶梯轴,分别开有3个键槽,便于固定齿轮和连接双输出电机5。1号梅花联轴器11和2号梅花联轴器33结构完全相同且型号均是BF1_16x19;轴承的型号均是30208深沟球轴承。
所述的传感器控制器总成中双输出电机5安装在电机支座上,并用型号为M6的螺栓将电机底座固定在托板2上中间位置,最终确保1号主动轴13、2号主动轴32、双输出电机5同轴。在1号主动轴13上轴肩的前端面处依次装配1号主动轴齿轮12、套筒、轴承、支座,并保证其端面接触连接,再用M6的螺栓将支座固定在托板2上双输出电机5的正后方;双输出电机5后输出轴和1号主动轴13再通过1号梅花联轴器11连接。在1号主动轴13上轴肩的后端面处依次装配2号主动轴齿轮14、套筒、轴承、支座,并保证其端面接触连接,再用M6的螺栓将支座固定在托板2上双输出电机5的正后方。在2号主动轴32上轴肩的后端面处依次装配3号主动轴齿轮34、套筒、轴承、支座,并保证其端面接触连接,再用M6的螺栓将支座固定在托板2上双输出电机5的正前方;双输出电机5前输出轴和2号主动轴32再通过2号梅花联轴器33连接。在2号主动轴32上轴肩的前端面处依次装配4号主动轴齿轮35、套筒、轴承、支座,并保证其端面接触连接,再用M6的螺栓将支座固定在托板2上双输出电机5的正前方。
参阅图6,1号中间轴16是个开有键槽的阶梯轴;1号中间轴齿轮15是模数为3.5的直齿轮;1号中间轴16的轴承的型号均是30208的深沟球轴承;2号中间轴36是和1号中间轴16完全相同;2号中间轴齿轮37和1号中间轴齿轮15完全相同;2号中间轴36的轴承的型号均是30208的深沟球轴承。
1号中间轴齿轮15和1号主动轴齿轮12啮合。1号中间轴16轴肩的前端面处依次装配套筒、轴承、支座、端盖,并保证其端面接触连接,再用M6的螺栓将支座固定在托板2上右侧;1号中间轴16轴肩的后端面处依次装配1号中间轴齿轮15、套筒、轴承、支座、端盖,并保证其端面接触连接,再用型号是M6的螺栓将支座固定在托板2上右侧。2号中间轴齿轮37和3号主动轴齿轮34啮合。2号中间轴36轴肩的后端面处依次装配套筒、轴承、支座、端盖,并保证其端面接触连接,再用M6的螺栓将支座固定在托板2上右侧;2号中间轴36轴肩的前端面处依次装配2号中间轴齿轮37、套筒、轴承、支座、端盖,并保证其端面接触连接,再用型号是M6的螺栓将支座固定在托板2上右侧。
主防护滑道总成和主防护后保险杠总成由主防护左保护夹22、主防护左滑道21、1号传动齿条20、2号传动齿条23、主防护右滑道24、主防护右保护夹25、主防护后保险杠26、齿条与主防护后保险杠左连接杆27、齿条与主防护后保险杠右连接杆28。
在主防护滑道总成和主防护后保险杠总成中,主防护左保护夹22、主防护右保护夹25都是非对称的U形板;主防护左滑道21、主防护右滑道24都是内有40组圆柱小滚子的矩形框;主防护后保险杠左连接杆27和主防护后保险杠右连接杆28都是长365mm的30*30型材;1号传动齿条20和2号传动齿条23的模数均是3.5,为满足安装需要,在齿的另一侧开有小孔。连接用的角件的型号是003.QJY3030-90。
主防护左滑道21用型号是M6的螺栓将其固定在主防护左保护夹22上,保证1号传动齿条20和1号升降齿轮9相啮合,再将主防护左保护夹22用型号是M6的螺栓固定在后附板3上;主防护后保险杠左连接杆27和1号传动齿条20通过角件连接;主防护右滑道24用型号是M6的螺栓将其固定在主防护右保护夹25上,保证2号传动齿条23和2号升降齿轮18相啮合,再将主防护右保护夹25用型号是M6的螺栓固定在后附板3上;主防护后保险杠右连接杆28和2号传动齿条23通过角件固定;主防护后保险杠26分别和主防护后保险杠左连接杆27和主防护后保险杠右连接杆28通过角件固定。
副防护滑道总成和副防护后保险杠总成由副防护左保护夹43、副防护左滑道42、3号传动齿条41、副防护右滑道45、4号传动齿条44、副防护右保护夹46、副防护后保险杠47、齿条与副防护后保险杠左连接杆48、齿条与副防护后保险杠右连接杆49组成。
在副防护滑道总成和主防护后保险杠总成中,副防护左保护夹43、副防护右保护夹46都是非对称的U形板;副防护左滑道42、副防护右滑道45内是40组圆柱小滚子的矩形框;副防护后保险杠左连接杆48和副防护后保险杠右连接杆49都是长365mm的30*30型材;3号传动齿条41和4号传动齿条44的模数均是3.5,为满足安装需要,在齿的另一侧开有小孔。连接用的角件的型号是003.QJY3030-90。
副防护左滑道42用型号是M6的螺栓将其固定在副防护左保护夹43上,保证3号传动齿条41和3号升降齿轮31相啮合,再将副防护左保护夹43用型号是M6的螺栓固定在前附板4上;副防护后保险杠左连接杆48和3号传动齿条41通过角件连接;副防护右滑道45用型号是M6的螺栓将其固定在副防护右保护夹46上,保证4号传动齿条44和4号升降齿轮40配合,再将副防护右保护夹46用型号是M6的螺栓固定在前附板4上;副防护后保险杠右连接杆49和4号传动齿条44通过角件固定;副防护后保险杠47分别和副防护左连接杆48和副防护右连接杆49通过角件固定。
参阅图8和图9,所述的传感器控制器总成由雷达50、双输出电机5、电机驱动器6和控制器7组成;
传感器控制器总成中的雷达50的型号是DELPHI ESR高频电子扫描雷达,发射波段为76-77GHz。该雷达同时具有中距离与远距离的扫描能力,刷新率均为50毫秒,其中中距离最大检测距离为50m,精确度为±0.25m,相对速度范围为-100至25m/s,精确度为±0.12m/s;长距离最大检测距离为100m,精确度为±0.5m,相对速度范围为-100至25m/s,精确度为±0.12m/s。双输出电机5的型号是BSHB364,可以满足前后同时输出转矩。电机驱动器6的型号为3M2060,驱动双输出电机5转动;
雷达50用螺栓固定在后附板3中间位置,双输出电机5的前后输出轴、1号主动轴13和2号主传动轴32同轴;电机驱动器6和控制器7安装在托板2的右侧。控制器7的信号输入端子和雷达50信号输出端子相连,控制器7信号输出端子和电机驱动器6的信号输入端子相连,电机驱动器6的信号输出端子和双输出电机5信号输入端子相连。
下面对照附图对本实用新型各零部件的功能和工作原理作进一步的说明。
参阅图1和图2,从行车安全角度考虑,本车与后方车辆车距小于20m时,同时减小主防护后保险杠26和副防护后保险杠47的离地高度;而与后方车辆车距大于20m同时两车相对车速小于10m/s时,增加主防护后保险杠26和副防护后保险杠47的离地高度,并利用C编写相应的后防护保险杠高度调节控制算法。利用单片机将预先编写好的高度调节控制算法程序下载到控制器7中,在实际行车过程中,雷达50监测与后方车辆车距,控制器7接收到雷达50采集的信号,并控制型号为3M2060的电机驱动器6,以驱动双输出电机5转动。双输出电机5的转动带动2组机构的运动:
其一,双输出电机5的后部输出轴通过型号为BF1_16x19的梅花联轴器11带动装配在1号主动轴13上的1号主动轴齿轮12、2号主动轴齿轮14沿自身轴线旋转;1号主动轴齿轮12通过齿轮的啮合传动带动1号中间轴齿轮15沿其自身轴线旋转,1号中间轴齿轮15通过齿轮的啮合传动带动2号从动轴齿轮19沿自身轴线转动,2号从动轴齿轮19通过2号从动轴17带动2号升降齿轮18沿自身轴线转动;2号主动轴齿轮14通过齿轮的啮合传动带动1号从动轴齿轮8沿其自身轴线旋转,1号从动轴齿轮8通过1号从动轴10带动1号升降齿轮9沿自身轴线转动。
1号升降齿轮9与1号传动齿条20啮合,带动1号传动齿条20沿着垂直托板2方向做直线运动;2号升降齿轮18与2号传动齿条23啮合,带动2号传动齿条23沿着垂直托板2方向做直线运动。1号传动齿条20、2号传动齿条23共同带动主防护后保险杠26做同步运动,实现主防护后保险杠26的高度可调功能。
其二,双输出电机5的前输出轴通过型号为BF1_16x19梅花联轴器33带动装配在2号主动轴32上的3号主动轴齿轮34、4号主动轴齿轮35沿自身轴线旋转;4号主动轴齿轮35通过齿轮的啮合传动带动3号从动轴齿轮30沿其自身轴线旋转,3号从动轴齿轮30通过3号从动轴29带动3号升降齿轮31沿自身轴线转动;3号主动轴齿轮34通过齿轮的啮合传动2号中间轴齿轮37沿其自身轴线旋转,2号中间轴齿轮37通过齿轮的啮合传动带动4号从动轴齿轮39沿自身轴线转动,4号从动轴齿轮39通过4号从动轴38带动4号升降齿轮40沿自身轴线转动;
3号升降齿轮31与3号传动齿条41啮合,带动3号传动齿条41沿着垂直托板2方向做直线运动;4号升降齿轮40与4号传动齿条44啮合,带动4号传动齿条44沿着垂直托板2方向做直线运动;3号传动齿条41、4号传动齿条44最后共同带动副防护后保险杠47做同步运动,实现副防护后保险杠47高度可调。