獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪，包括車輪支架總成，安裝于車輪支架總成上的轉向操縱桿總成、轉速傳感器、控制器、第一液壓伺服閥、第二液壓伺服閥、獨立驅動-制動總成和主動懸掛總成；轉速傳感器、第一液壓伺服閥、第二液壓伺服閥、驅動-制動總成中的液壓伺服馬達和主動懸掛總成中的液壓伺服油缸、線位移傳感器均與控制器相聯；第一液壓伺服閥和第二液壓伺服閥分別對應控制液壓伺服油缸和液壓伺服馬達。該總成動態性好、輸出功率大、結構簡單緊湊，具有獨立驅動-制動機構和主動懸掛機構。
【專利說明】獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪，屬于移動機器人和車輛【技術領域】。
【背景技術】
[0002]中國專利文獻CN 101638052A公開了一種《獨立驅動、轉向、懸掛和制動的一體化車輪總成》，包括車輪驅動裝置、獨立轉向裝置、獨立懸掛裝置、獨立制動裝置。當給輪輞電機一定的驅動電流時，其外轉子帶動車輪運動。車身上下振動時，可伸縮萬向節的軸向長度可自由改變。制動時，通過制動液壓系統提供的高壓制動液推動浮動式制動鉗的兩個活塞壓緊制動盤產生制動力矩，制動力矩的大小由電液比例壓力閥控制。該裝置實現了車輛的獨立驅動、獨立轉向、獨立懸掛和獨立制動。但是，車輪驅動器為直流減速電機，能量補給耗時相對長，續航能力相對較差的缺點不可避免；懸掛裝置為被動懸掛，其緩沖效果不及主動懸掛，且懸掛裝置為外置式，車輪集成度不高。
[0003]中國專利文獻CN 1766364A公開了一種《主動懸掛》，包括座位、用于向該座位施加力的電磁制動器、連接于該座位的力偏差消除器等。該裝置是為減弱車體振動對人帶來的不適而在座位下方設置的主動懸掛機構，該機構不適宜集成在主動車輪中。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪，該主動輪驅動-制動和懸掛裝置均內置在輪輞內部，結構緊湊、動態性好；可獨立驅動、獨立制動。懸掛裝置可獨立、主動控制。
[0005]為實現上述目的，本發明采用下述技術方案:
[0006]一種獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪，包括車輪支架總成，安裝于車輪支架總成上的轉向操縱桿總成、轉速傳感器、控制器、第一液壓伺服閥、第二液壓伺服閥、獨立驅動-制動總成和主動懸掛總成。
[0007]轉速傳感器、第一液壓伺服閥、第二液壓伺服閥、驅動-制動總成中的液壓伺服馬達和主動懸掛總成中的液壓伺服油缸、線位移傳感器均與控制器相聯。
[0008]第一液壓伺服閥和第二液壓伺服閥分別控制液壓伺服油缸和液壓伺服馬達。
[0009]所述車輪支架總成包括一個直徑小于輪輞內徑的圓槽狀車輪支架底板，所述底板由左至右縱向分布有三個區域，左側區域中上下分別設有轉速傳感器安裝孔和彈簧減震器底座；所述底板與彈簧減震器底座同側的中間區域由上至下依次設有直線導軌安裝支架和液壓伺服油缸連接支耳，另一側的中間區域設有交叉滾子軸承支架；所述底板的右側區域由上至下依次為安裝控制器的控制器支架、安裝第一液壓伺服閥和第二液壓伺服閥的液壓伺服閥底座、安裝液壓馬達的液壓馬達安裝孔。
[0010]所述轉向操縱桿總成包括轉向操縱桿、液壓伺服油缸活塞桿連接支耳、若干滑塊連接底座和一個彈簧減震器連接支耳；所述轉向操縱桿與車體轉向系統相聯；所述彈簧減震器連接支耳與彈簧減震器一端聯接，彈簧減震器另一端安裝于車輪支架總成右側區域的彈簧減震器底座上。
[0011]所述獨立驅動-制動總成包括固定于車輪支架總成上的液壓伺服馬達，液壓馬達輸出軸上安裝有一個外齒輪，外齒輪與一個一端固定于輪輞上的內齒輪嚙合，內齒輪另一端與交叉滾子軸承內圈固定連接。
[0012]當外齒輪帶動內齒輪轉動時，內齒輪帶動由輪胎和輪輞組成的車輪相對于車輪支架總成轉動。
[0013]所述輪輞上安裝有輪胎，兩者一起形成車輪。
[0014]所述外齒輪與液壓馬達輸出軸通過鍵連接。
[0015]所述內齒輪的齒輪蓋固定安裝在車輪支架總成的車輪支架底板上。
[0016]所述交叉滾子軸承外圈與車輪支架總成上的交叉滾子軸承支架過盈配合，并固定安裝在車輪支架底板上。
[0017]所述轉速傳感器通過車輪支架總成上的轉速傳感器安裝孔固定安裝在固定安裝在車輪支架總成的底板上，轉速傳感器的輸出齒輪軸與內齒輪嚙合。
[0018]所述主動懸掛總成包括第一液壓伺服油缸連接軸、第二液壓伺服油缸連接軸，液壓伺服油缸，線位移傳感器、直線導軌、第一滑塊，第二滑塊，彈簧減震器；所述液壓伺服油缸的缸體與液壓伺服油缸連接支耳相聯；所述液壓伺服油缸的活塞桿與轉向操縱桿總成上的液壓伺服油缸活塞桿連接支耳相聯；所述液壓伺服油缸的缸體與液壓伺服油缸聯接支耳通過第一液壓伺服油缸連接軸相聯；所述液壓伺服油缸的活塞桿通過第二液壓伺服油缸連接軸與液壓伺服油缸活塞桿連接支耳相聯；線位移傳感器通過第一液壓伺服油缸連接軸和第二液壓伺服油缸連接軸與液壓伺服油缸并聯、平行安裝。
[0019]所述直線導軌置于直線導軌連接支架內并固定安裝在車輪支架底板上；直線導軌上設有卡在其上并能沿其移動的兩個滑塊，兩個滑塊對應固定安裝于轉向操縱桿總成上的兩個滑塊連接底座上；所述滑塊與直線導軌間隙配合，當滑塊相對于直線導軌上下滑動時，轉向操縱桿相對車體在垂直方向上靜止，直線導軌帶動車輪支架總成相對于車體上下運動；
[0020]所述彈簧減震器的下端固定在彈簧減震器底座上，上端安裝在彈簧減震器連接支耳上。
[0021]本發明的工作過程如下:
[0022]本發明獨立驅動-制動總成工作時，控制器根據車輛行駛要求和轉速傳感器反饋的轉速信息，發出相應的控制信號控制第二液壓伺服閥的開度，進而實現液壓伺服馬達的轉向和轉速的閉環控制。液壓伺服馬達的輸出軸通過鍵與外齒輪連接，外齒輪與內齒輪嚙合傳動，從而帶動輪輞和輪胎組成的車輪相對于車輪支架總成轉動。
[0023]本發明主動懸掛總成工作時，控制器根據線性位移傳感器反饋的位移數據，經信息處理后發出相應的控制信號控制第一液壓伺服閥的開度，實現液壓伺服油缸的閉環控制。液壓伺服油缸輸出軸與轉向操縱桿總成相聯，操縱桿總成通過轉向操縱桿與車體相連，當液壓伺服油缸的位移量發生變化時，與轉向操縱桿總成固定連接的第一滑塊和第二滑塊在直線導軌上滑動，從而實現車輪相對于車體的精確可控的上下運動。彈簧減震器一定程度上減小了車輪反饋的地面沖擊，對主動懸掛系統起保護作用。[0024]本發明的有益效果是:
[0025]1.本發明提出的獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪，充分利用了液壓驅動器輸出功率大、結構簡單緊湊等特點，具有環境適應性強、高動態性、負載能力大等優點。
[0026]2.本發明提供了一種車輛驅動-制動一體化的液壓驅動的獨立驅動-制動的主動輪，可實現車輪轉向和轉速的閉環控制。其結構緊湊、集成度高，易于移動機器人和車輛機構的設計。
[0027]3.本發明提供了一種液壓驅動的車輪相對于車體上下運動位移精確可控的主動車輪，控制更加靈活。易于移動機器人和車輛控制模式的多樣化，控制性能的提升。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1是本發明液壓驅動主動輪的結構示意圖；
[0029]圖2是本發明車輪支架總成示意圖；
[0030]圖3是本發明轉向操縱桿總成示意圖；
[0031]圖4是本發明獨立驅動-制動總成示意圖；
[0032]圖5是本發明主動懸掛總成示意圖；
[0033]圖中:1、車輪支架總成，2、轉向操縱桿總成，3、轉速傳感器，4、控制器，5、第一液壓伺服閥，6、液壓伺服閥底座，7、第二液壓伺服閥，8、獨立驅動-制動總成，9、主動懸掛總成，
10、液壓馬達安裝孔，11、液壓伺服油缸連接支耳，12、彈簧減震器底座，13、直線導軌安裝支架，14、轉速傳感器安裝孔，15、交叉滾子軸承支架，16、車輪支架底板，17、轉向操縱桿，18、液壓伺服油缸活塞桿連接支耳，19、第一滑塊連接底座，20、第二滑塊連接底座，21、彈簧減震器連接支耳，22、內齒輪的齒輪蓋，23、鍵，24、外齒輪，25、交叉滾子軸承內圈，26、內齒輪，27、交叉滾子軸承外圈，28、輪胎，29、輪輞30、液壓伺服馬達，31、第一液壓伺服油缸連接軸，32、第一滑塊，33、第二滑塊，34、直線導軌，35、第二液壓伺服油缸連接軸，36、液壓伺服油缸，37、線位移傳感器，38、彈簧減震器。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0035]獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪如圖1所示,包括一個車輪支架總成1，一個轉向操縱桿總成2，一個轉速傳感器3，一個控制器4，一個第一液壓伺服閥5，一個液壓伺服閥底座6, —個第二液壓伺服閥7, —個驅動-制動總成8, —個主動懸掛總成9。所述控制器4、液壓伺服閥底座6固定安裝在車輪支架總成I上。所述第一液壓伺服閥5、第二液壓伺服閥7固定安裝在液壓伺服閥底座6上。
[0036]轉向操縱桿總成2、轉速傳感器3、控制器4、第一液壓伺服閥5、第二液壓伺服閥7、獨立驅動-制動總成8和主動懸掛總成9分別安裝于車輪支架總成I上。
[0037]轉速傳感器3、第一液壓伺服閥5、第二液壓伺服閥7、驅動-制動總成中8的液壓伺服馬達30和主動懸掛總成9中的液壓伺服油缸36、線位移傳感器37均與控制器4相聯。
[0038]第一液壓伺服閥5和第二液壓伺服閥7分別對應控制液壓伺服油缸36和液壓伺服馬達30。[0039]車輪支架總成I包含一個液壓馬達安裝孔10，一個液壓伺服油缸連接支耳11，一個彈簧減震器底座12，一個直線導軌安裝支架13，一個轉速傳感器安裝孔14，一個交叉滾子軸承支架15，一個直徑小于輪輞內徑的圓槽狀車輪支架底板16。所述液壓馬達安裝孔
10、液壓伺服油缸連接支耳11、彈簧減震器底座12、直線導軌安裝支架13、轉速傳感器安裝孔14、交叉滾子軸承支架15與車輪支架底板16剛性連接。
[0040]車輪支架底板16上由左至右縱向分布有三個區域，左側區域中上下分別設有轉速傳感器安裝孔14和彈簧減震器底座12 ;中間區域的所述底板的一側由上至下依次設有直線導軌安裝支架13和液壓伺服油缸連接支耳11，中間區域的所述底板的另一側設有交叉滾子軸承支架15 ;右側區域由上至下依次為安裝控制器4的控制器支架、安裝第一液壓伺服閥5和第二液壓伺服閥7的液壓伺服閥底座6和液壓馬達安裝孔10。
[0041]轉向操縱桿總成2成包含一個與車體轉向系統連接的轉向操縱桿17，一個液壓伺服油缸活塞桿連接支耳18，第一滑塊連接底座19，第二滑塊連接底座20，一個彈簧減震器連接支耳21。所述液壓伺服油缸活塞桿連接支耳18、第一滑塊連接底座19、第二滑塊連接底座20、彈簧減震器連接支耳21與轉向操縱桿17剛性連接。轉向操縱桿總成2通過轉向操縱桿17與車體轉向系統連接。
[0042]彈簧減震器連接支耳21與彈簧減震器38 —端連接，彈簧減震器38另一端安裝于車輪支架總成I上的彈簧減震器底座12。
[0043]獨立驅動-制動總成8包含一個內齒輪的齒輪蓋22, —個鍵23, —個外齒輪24, —個交叉滾子軸承內圈25，一個內齒輪26，一個交叉滾子軸承外圈27，一個輪胎28，一個輪輞29，一個液壓伺服馬達30。所述輪胎28安裝在輪輞29上，一起形成車輪。內齒輪26 —端與輪輞29剛性連接，另一端與交叉滾子軸承內圈25剛性連接。
[0044]液壓伺服馬達30固定于車輪支架總成I上的，液壓馬達輸出軸上通過鍵23安裝有一個外齒輪24,夕卜齒輪24與一個一端固定于輪輞29上的內齒輪26卩齒合，內齒輪26另一端與交叉滾子軸承內圈25固定連接。
[0045]當外齒輪24帶動內齒輪26轉動時，內齒輪26帶動由輪胎28和輪輞29組成的車輪相對于車輪支架總成I轉動。
[0046]輪輞29上安裝有輪胎28，兩者一起形成車輪。內齒輪26 —端安裝有內齒輪端蓋22，內齒輪端蓋22邊緣與輪輞29固定連接。
[0047]交叉滾子軸承內圈25外部設有交叉滾子軸承外圈27，且交叉滾子軸承外圈27與車輪支架總成I上的交叉滾子軸承支架15間隙配合，并固定安裝在車輪支架總成I的車輪支架底板16上。
[0048]主動懸掛總成9包含一個第一液壓伺服油缸連接軸31，第一滑塊32，第二滑塊33，一個直線導軌34，一個第二液壓伺服油缸連接軸35，一個液壓伺服油缸36，一個線位移傳感器37，一個彈簧減震器38。
[0049]直線導軌34固定于車輪支架總成I上，直線導軌34上設有卡在其上并能沿其移動的第一、第二滑塊32、33，第一、第二滑塊32、33對應固定安裝于轉向操縱桿總成2上的第一、第二滑塊連接底座19、20上，直線導軌34 —端設有固定于車輪支架總成I上的液壓伺服油缸連接支耳11，液壓伺服油缸36的缸體通過第二液壓伺服油缸連接軸35連接于液壓伺服油缸連接支耳11，液壓伺服油缸36的活塞桿通過第一液壓伺服油缸連接軸31連接于轉向操縱桿總成2的液壓伺服油缸活塞桿連接支耳18，第一、第二滑塊32、33在直線導軌34上滑動時，轉向操縱桿17相對車體固定，直線導軌34帶動車輪支架總成I相對于車體上下運動；液壓伺服油缸連接支耳11和液壓伺服油缸活塞桿連接支耳18的一側上還連接有與液壓伺服油缸36平行并聯的線性位移傳感器37。第一、第二滑塊32、33與直線導軌34間隙配合。
[0050]液壓伺服油缸36的缸體與液壓伺服油缸連接支耳11通過第二液壓伺服油缸連接軸35相聯，液壓伺服油缸36的活塞桿與液壓伺服油缸活塞桿連接支耳18通過第一液壓伺服油缸連接軸31相聯。線位移傳感器37與液壓伺服油缸36平行，且通過第一液壓伺服油缸連接軸31和第二液壓伺服油缸連接軸35與液壓伺服油缸36并聯。彈簧減震器38的下端固定在彈簧減震器底座12上，上端與彈簧減震器連接支耳21固定連接。直線導軌34固定安裝在車輪支架總成I的直線導軌安裝支架13上，第一滑塊32、第二滑塊33分別固定安裝在轉向操縱桿總成2的第一滑塊連接底座19和第二滑塊連接底座20上，且第一滑塊32、第二滑塊33均與直線導軌34間隙配合。當第一滑塊32、第二滑塊33在直線導軌34上滑動時，車輪支架總成I相對車體上下運動。
[0051]本發明獨立驅動-制動總成8工作時，控制器4根據轉速傳感器3反饋的轉速信息和車輛行駛要求，發出相應的電壓控制信號控制第二液壓伺服閥7的開度，可實現液壓伺服馬達30的轉速和轉向的閉環控制。液壓伺服馬達30通過與其輸出軸通過鍵23連接的外齒輪24與內齒輪26嚙合，從而帶動輪輞29和輪胎28組成的車輪相對于車輪支架總成I轉動。
[0052]本發明主動懸掛總成9工作時，控制器4根據線性位移傳感器37的反饋的位移信息和路況信息，發出相應的電壓控制信號控制第一液壓伺服閥5的開度，可實現液壓伺服油缸36位移的閉環控制。液壓伺服油缸36缸體固定在車輪支架總成I上，其輸出軸與轉向操縱桿總成2固定連接，操縱桿總成2通過轉向操縱桿17與車體固連，當液壓伺服油缸36的伸長量發生變化時，與轉向操縱桿總成2固定連接的第一滑塊32和第二滑塊33在直線導軌34上滑動。從而實現了輪輞29和輪胎28組成的車輪相對于車體位移精確可控的上下運動。彈簧減震器38 —定程度上減小了車輪反饋的地面沖擊，對主動懸掛系統起保護作用。
[0053]上述雖然結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
【權利要求】
1.一種獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪，其特征是，包括車輪支架總成，安裝于車輪支架總成上的轉向操縱桿總成、轉速傳感器、控制器、第一液壓伺服閥、第二液壓伺服閥、獨立驅動-制動總成和主動懸掛總成； 轉速傳感器、第一液壓伺服閥、第二液壓伺服閥、驅動-制動總成中的液壓伺服馬達和主動懸掛總成中的液壓伺服油缸、線位移傳感器均與控制器相聯； 第一液壓伺服閥和第二液壓伺服閥分別控制液壓伺服油缸和液壓伺服馬達； 所述轉向操縱桿總成包括轉向操縱桿、液壓伺服油缸活塞桿連接支耳、若干滑塊連接底座和一個彈簧減震器連接支耳；所述轉向操縱桿與車體轉向系統相聯；所述彈簧減震器連接支耳與彈簧減震器一端鏈結，彈簧減震器另一端安裝于車輪支架總成右側區域的彈簧減震器底座上； 所述獨立驅動及制動總成包括固定于車輪支架總成上的液壓伺服馬達，液壓馬達輸出軸上安裝有一個外齒輪，外齒輪與一個一端固定于輪輞上的內齒輪嚙合，內齒輪另一端與交叉滾子軸承內圈固定連接。
2.如權利要求1所述的獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪，其特征是，當外齒輪帶動內齒輪轉動時，內齒輪帶動車輪相對于車輪支架總成轉動。
3.如權利要求1所述的獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪，其特征是，所述輪輞上安裝有輪胎，兩者一起形成車輪。
4.如權利要求1所述的獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪，其特征是，所述外齒輪與液壓馬達輸出軸通過鍵連接。
5.如權利要求1所述的獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪，其特征是，所述內齒輪的齒輪蓋固定安裝在車輪支架總成的車輪支架底板上。
6.如權利要求1所述的獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪，其特征是，所述交叉滾子軸承外圈與車輪支架總成上的交叉滾子軸承支架過盈配合，并固定安裝在車輪支架總成的車輪支架底板上。
7.如權利要求1所述的獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪，其特征是，所述主動懸掛總成第一液壓伺服油缸連接軸、第二液壓伺服油缸連接軸，液壓伺服油缸，線位移傳感器、直線導軌、第一滑塊，第二滑塊，彈簧減震器；所述液壓伺服油缸的缸體與液壓伺服油缸連接支耳相聯；所述液壓伺服油缸的活塞桿與轉向操縱桿總成上的液壓伺服油缸活塞桿連接支耳相聯；所述液壓伺服油缸的缸體與液壓伺服油缸聯接支耳通過第一液壓伺服油缸連接軸相聯；所述液壓伺服油缸的活塞桿通過第二液壓伺服油缸連接軸與液壓伺服油缸活塞桿連接支耳相聯；線位移傳感器通過第一液壓伺服油缸連接軸和第二液壓伺服油缸連接軸與液壓伺服油缸并聯、平行安裝；所述彈簧減震器的下端固定在彈簧減震器底座上，上端安裝在彈簧減震器連接支耳上。
8.如權利要求7所述的獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪，其特征是，所述直線導軌置于直線導軌連接支架內并固定安裝在車輪支架總的車輪支架底板上；直線導軌上設有卡在其上并能沿其移動的兩個滑塊，兩個滑塊對應固定安裝于轉向操縱桿總成上的兩個滑塊連接底座上；所述滑塊與直線導軌間隙配合，當滑塊相對于直線導軌上下滑動時，轉向操縱桿相對車體在垂直方向上靜止，直線導軌帶動車輪支架總成相對于車體上下運動。
9.如權利要求1所述的獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪，其特征是，所述轉速傳感器固定安裝在車輪支架總成上的轉速傳感器安裝孔上，轉速傳感器的輸出齒輪軸與內齒輪嚙合。
10.如權利要求1所述的獨立驅動-制動和主動懸掛的液壓驅動主動輪，其特征是，所述車輪支架總成包括一個直徑小于輪輞內徑的圓槽狀車輪支架底板，所述底板由左至右縱向分布有三個區域，左側區域中上下分別設有轉速傳感器安裝孔和彈簧減震器底座；所述底板與彈簧減震器底座同側的中間區域由上至下依次設有直線導軌安裝支架和液壓伺服油缸連接支耳，另一側中間區域設有交叉滾子軸承支架；右側區域由上至下依次為安裝控制器的控制器支架、安裝第一液壓伺服閥和第二液壓伺服閥的液壓伺服閥底座和液壓馬達安裝孔。
【文檔編號】B62D7/00GK104002660SQ201410254926
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月10日 優先權日:2014年6月10日
【發明者】阮久宏, 李貽斌, 榮學文, 王海燕, 楊福廣 申請人:山東交通學院