一种新型行走底盘

技术领域

本发明涉及车辆驱动混合动力领域，属于轮边驱动及可变转向方式的混合动力系统。应用于农业机械、工程机械等车辆技术领域，特别涉及一种新型行走底盘。

背景技术

现阶段车辆底盘多采用机械驱动方式，发动机将动力传递给变速箱实现变速増扭的目的，由于使用条件的不同这也限制了设备的燃油经济性和操作舒适性。液压驱动或电动直驱能更好解决发动机工况和车辆使用工况的矛盾点，液压驱动和电机驱动能提供较大的初始扭矩和方便实现无级变速的特点，因而得到很快发展。

目前国内已出现全液驱动的底盘，多采用一个液压驱动泵驱动差速器带动车轮转动，也有采用轮毂马达驱动的方式，但这些都不能将液压直驱的特点体现出来。现阶段液压元件并不能很好实现零转速大功率驱动，需要机械部件对液压马达进行固定比减速。另外现有成熟产品对设备容错率较低，发动机驱动液压泵，通过液压管路在驱动液压马达，如果主驱动泵或相关液压器件故障将导致车辆很难脱困，无法满足人们的需求，为此，我们提出一种新型行走底盘。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种新型行走底盘，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种新型行走底盘，包括底盘主体，所述底盘主体上设置有前桥驱动机构、底盘动力装置、底盘系统控制单元、若干组独立驱动马达和若干组车轮，所述底盘系统控制单元与前桥驱动机构、底盘动力装置和独立驱动马达连接，所述底盘动力装置与独立驱动马达连接，所述独立驱动马达与车轮连接。

优选的，所述前桥驱动机构包括固定座、转向拉杆、转向油缸以及能够在前桥转向处于零角度时将其锁死的转向居中结构，所述转向拉杆通过固定座安装在底盘主体上，所述转向油缸与转向拉杆连接。

优选的，所述转向居中结构采用螺母丝杠副结构，所述转向居中结构包括前桥驱动马达、螺母、壳体、定位滑块、定位销和用于检测定位滑块运动位置的检测装置，所述壳体安装在底盘主体上，所述定位滑块活动安装在壳体上，所述前桥驱动马达的伸缩端通过螺母与定位滑块连接，所述定位滑块的下端位于转向拉杆的正上方，所述定位销的一端位于定位滑块上。

优选的，所述检测装置壳体包括一号接触开关和二号接触开关，所述一号接触开关的检测端和二号接触开关的检测端均位于定位滑块的一侧。

优选的，所述底盘动力装置采用发动机液压泵液压驱动，所述底盘动力装置包括发动机、变量液压泵、液压蓄能器和电液控制单元，所述发动机的传动轴与变量液压泵连接，所述变量液压泵的压力油出口与液压蓄能器连通，所述独立驱动马达采用液压马达和轮毂行星齿轮组，所述液压蓄能器通过电液控制单元与液压马达连接。

优选的，所述底盘系统控制单元包括集中控制单元、用于监测车轮转速的速度传感器、用于监控液压泵和液压马达工作温度的温度传感器以及用于检测方向盘转动角度和车轮偏转角度的角度传感器，所述集中控制单元与速度传感器、角度传感器和温度传感器连接。

优选的，所述底盘动力装置采用充电式蓄电池驱动，所述独立驱动马达采用电动马达，所述充电式蓄电池通过线路与电动马达连接。

优选的，所述底盘动力装置采用发动机驱动发电机，所述独立驱动马达采用电动马达，所述发电机通过线路与电动马达连接。

优选的，所述底盘系统控制单元包括中央控制器、用于监测车轮转速的速度传感器、用于监控电动马达工作温度的温度传感器以及用于检测方向盘转动角度和车轮偏转角度的角度传感器。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、通过设置的独立驱动马达，独立驱动车轮，能够保证足够的牵引力；具有较高的容错性，发生故障后只要有两个驱动能工作车辆就跛行脱困，适用范围更加广泛，整体尺寸不会太过臃肿而影响通过性能，而且在同等工况下能降低动力源成本、整个控制系统也会相应简化；

2、通过设置的前桥驱动机构，能够实现可变转向，保证正常行驶舒适性的同时可以使车辆实现原地转弯，而且采用原地转弯时刚性连接转向轮，两侧车轮反向转动以近似履带转弯的方式实现原地掉头，这种特殊转向方式会对有一个自由度的前桥合前轮施加侧向力，加大和强化前桥与机身的固定结构，减小摩擦力对前桥薄弱处的影响，通过转向居中机构抵消摩擦力对转向车轮的影响，增加前桥驱动机构的使用寿命；

3、通过设置的多种动能共用底盘，可根据使用条件选取不同的驱动方式，能减少设计成本并使机型多样化，能用在非承载式车身提供较大牵引力和良好的操纵通过性能，而且结构成熟更容易实现，整个装置结构简单，操作方便，增加了整个复合塑胶地板的适用性。

附图说明

图1为本发明一种新型行走底盘的整体结构图；

图2为本发明一种新型行走底盘中前桥驱动机构的局部结构图；

图3为本发明一种新型行走底盘中前桥驱动机构的其他角度的局部结构图；

图4为本发明一种新型行走底盘中转向居中结构的局部结构图。

图中：1、前桥驱动机构；2、底盘动力装置；3、底盘系统控制单元；4、独立驱动马达；5、车轮；6、转向拉杆；7、转向油缸；8、前桥驱动马达；9、螺母；10、壳体；11、定位滑块；12、定位销；13、一号接触开关；14、二号接触开关。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1

参照图1-4所示，一种新型行走底盘，包括底盘主体，底盘主体上设置有前桥驱动机构1、底盘动力装置2、底盘系统控制单元3、若干组独立驱动马达4和若干组车轮5，底盘系统控制单元3与前桥驱动机构1、底盘动力装置2和独立驱动马达4连接，底盘动力装置2与独立驱动马达4连接，独立驱动马达4与车轮5连接。

前桥驱动机构1包括固定座、转向拉杆6、转向油缸7以及能够在前桥转向处于零角度时将其锁死的转向居中结构，转向拉杆6通过固定座安装在底盘主体上，转向油缸7与转向拉杆6连接。

转向居中结构采用螺母丝杠副结构，转向居中结构包括前桥驱动马达8、螺母9、壳体10、定位滑块11、定位销12和用于检测定位滑块11运动位置的检测装置，壳体10安装在底盘主体上，定位滑块11活动安装在壳体10上，前桥驱动马达8的伸缩端通过螺母9与定位滑块11连接，定位滑块11的下端位于转向拉杆6的正上方，定位销12的一端位于定位滑块11上。

检测装置壳体10包括一号接触开关13和二号接触开关14，一号接触开关13的检测端和二号接触开关14的检测端均位于定位滑块11的一侧。

底盘动力装置2采用发动机液压泵液压驱动，底盘动力装置2包括发动机、变量液压泵、液压蓄能器和电液控制单元，发动机的传动轴与变量液压泵连接，变量液压泵的压力油出口与液压蓄能器连通，独立驱动马达4采用液压马达和轮毂行星齿轮组，液压蓄能器通过电液控制单元与液压马达连接。

底盘系统控制单元3包括集中控制单元、用于监测车轮5转速的速度传感器、用于监控液压泵和液压马达工作温度的温度传感器以及用于检测方向盘转动角度和车轮5偏转角度的角度传感器，集中控制单元与速度传感器、角度传感器和温度传感器连接。

发动机液压泵液压全驱式，整体动能传递为发动机驱动变量液压泵为底盘提供液压，液压通过蓄能器进入电液控制单元，由液压管路输送至液压马达，液压马达的动能再由轮毂行星齿轮组减速后驱动车轮5；发动机与变量液压泵通过机械传动轴连接，变量液压泵的压力油出口与液压储能器并联，通过电液控制单元集中控制后输出到液压马达。液压储能器用来缓冲整个系统的压力波动，延长变量液压泵的使用寿命，并且可回收制动能量或为其他驱动模块如动力输出等提供能量源。集中控制单元有利于整个底盘的管路设计和优化，也方便故障检查和维修。对底盘通过温度传感器监控液压泵和液压马达的工作温度，速度传感器用于监测车轮5的转速，角度传感器用于检测方向盘转动角度和转向轮的偏转角度。正常高速行走时后轮为驱动轮前轮用于转向，或可增加机构使前轮液压马达与前轮轮毂行星齿轮减速机构脱离连接，以减少不必要的磨损和能量浪费。在需要四轮驱动或高负载情况时，通过传感器收集数据，控制系统处理数据实时控制液压马达的转速。在需要小半径转弯时，前桥转向处于零角度时通过转向居中机构进行锁死，控制机构控制底盘同侧车轮5同向转动两侧车轮5反向转动，以履带转向方式转弯。

实施例2

参照图1-4所示，一种新型行走底盘，包括底盘主体，底盘主体上设置有前桥驱动机构1、底盘动力装置2、底盘系统控制单元3、若干组独立驱动马达4和若干组车轮5，底盘系统控制单元3与前桥驱动机构1、底盘动力装置2和独立驱动马达4连接，底盘动力装置2与独立驱动马达4连接，独立驱动马达4与车轮5连接。

前桥驱动机构1包括固定座、转向拉杆6、转向油缸7以及能够在前桥转向处于零角度时将其锁死的转向居中结构，转向拉杆6通过固定座安装在底盘主体上，转向油缸7与转向拉杆6连接。

转向居中结构采用螺母丝杠副结构，转向居中结构包括前桥驱动马达8、螺母9、壳体10、定位滑块11、定位销12和用于检测定位滑块11运动位置的检测装置，壳体10安装在底盘主体上，定位滑块11活动安装在壳体10上，前桥驱动马达8的伸缩端通过螺母9与定位滑块11连接，定位滑块11的下端位于转向拉杆6的正上方，定位销12的一端位于定位滑块11上。

检测装置壳体10包括一号接触开关13和二号接触开关14，一号接触开关13的检测端和二号接触开关14的检测端均位于定位滑块11的一侧。

底盘动力装置2采用发动机液压泵液压驱动，底盘动力装置2包括发动机、变量液压泵、液压蓄能器和电液控制单元，发动机的传动轴与变量液压泵连接，变量液压泵的压力油出口与液压蓄能器连通，独立驱动马达4采用液压马达和轮毂行星齿轮组，液压蓄能器通过电液控制单元与液压马达连接。

底盘系统控制单元3包括集中控制单元、用于监测车轮5转速的速度传感器、用于监控液压泵和液压马达工作温度的温度传感器以及用于检测方向盘转动角度和车轮5偏转角度的角度传感器，集中控制单元与速度传感器、角度传感器和温度传感器连接。

底盘动力装置2采用充电式蓄电池驱动，独立驱动马达4采用电动马达，充电式蓄电池通过线路与电动马达连接。

底盘系统控制单元3包括中央控制器、用于监测车轮5转速的速度传感器、用于监控电动马达工作温度的温度传感器以及用于检测方向盘转动角度和车轮5偏转角度的角度传感器。

实施例3

参照图1-4所示，一种新型行走底盘，包括底盘主体，底盘主体上设置有前桥驱动机构1、底盘动力装置2、底盘系统控制单元3、若干组独立驱动马达4和若干组车轮5，底盘系统控制单元3与前桥驱动机构1、底盘动力装置2和独立驱动马达4连接，底盘动力装置2与独立驱动马达4连接，独立驱动马达4与车轮5连接。

前桥驱动机构1包括固定座、转向拉杆6、转向油缸7以及能够在前桥转向处于零角度时将其锁死的转向居中结构，转向拉杆6通过固定座安装在底盘主体上，转向油缸7与转向拉杆6连接。

转向居中结构采用螺母丝杠副结构，转向居中结构包括前桥驱动马达8、螺母9、壳体10、定位滑块11、定位销12和用于检测定位滑块11运动位置的检测装置，壳体10安装在底盘主体上，定位滑块11活动安装在壳体10上，前桥驱动马达8的伸缩端通过螺母9与定位滑块11连接，定位滑块11的下端位于转向拉杆6的正上方，定位销12的一端位于定位滑块11上。

转向居中固定机构，保证底盘原地转弯的可靠性，通过定位滑块11的移动与转向拉杆6上的限位凸台配合实现转向轮居中定位。

检测装置壳体10包括一号接触开关13和二号接触开关14，一号接触开关13的检测端和二号接触开关14的检测端均位于定位滑块11的一侧。

在控制系统中判定底盘前轮角度传感器信号，当角度在一定范围内底盘上的定位块才能与转向拉杆6上的限位凸台结合，转向拉杆6两个限位凸台采用圆柱体位于前桥中心线处，当前桥受到地形限制发生转动时，也不会影响该结构的可靠性。

在底盘的转向居中定位机构中采用螺母丝杠副设计，螺母丝杠具有自锁特性整体结构设计简单安全可靠。

启动小角度转向，系统检测到车轮5位于零角度后，前桥驱动马达8带动螺母9转动，定位销12限制定位滑块11的转动，壳体10固定在底盘主体上，定位滑块11在螺母9的转动下而作上下运动。一号接触开关13和二号接触开关14用于检测定位滑块11的运动位置，一号接触开关13，二号接触开关14是定位滑块11和转向拉杆6上限位凸台结合的位置，当二号接触开关14有信号变化后独立驱动马达4停止转动，整个转向机构在转向拉杆6限位后被固定，完成小角度转弯后，前桥驱动马达8反方向转动，驱动螺母9转动使定位滑块11向上运动，定位滑块11和转向拉杆6上的限位凸台分离，一号接触开关13信号变化后前桥驱动马达8停止转动，转向居中固定过程结束；

底盘动力装置2采用发动机液压泵液压驱动，底盘动力装置2包括发动机、变量液压泵、液压蓄能器和电液控制单元，发动机的传动轴与变量液压泵连接，变量液压泵的压力油出口与液压蓄能器连通，独立驱动马达4采用液压马达和轮毂行星齿轮组，液压蓄能器通过电液控制单元与液压马达连接。

底盘系统控制单元3包括集中控制单元、用于监测车轮5转速的速度传感器、用于监控液压泵和液压马达工作温度的温度传感器以及用于检测方向盘转动角度和车轮5偏转角度的角度传感器，集中控制单元与速度传感器、角度传感器和温度传感器连接。

底盘动力装置2采用发动机驱动发电机，独立驱动马达4采用电动马达，发电机通过线路与电动马达连接。

底盘系统控制单元3包括中央控制器、用于监测车轮5转速的速度传感器、用于监控电动马达工作温度的温度传感器以及用于检测方向盘转动角度和车轮5偏转角度的角度传感器。

以电能作为动力的方式，动力源可以是充电式蓄电池或发动机驱动发电机，相对与液压驱动系统电能驱动结构简洁且不需要过多的辅助设备。发电机或蓄电池的电能通过中央控制器控制电动马达，电动马达通过轮毂行星齿轮减速机构带动车轮5转动。转向机构的动力源为转向电动机，通过控制程序还可以模拟出转向回馈力。底盘的行驶状态通过车轮5的速度传感器，电动马达的温度传感器及方向盘和转向车轮5的角度传感器，进行实时收集处理，以电压信号或频率信号对电动马达进行适时控制。正常高速行走时后轮为驱动轮前轮用于转向，在需要四轮驱动或高负载情况时，通过传感器收集数据，控制系统实时控制电动马达的转速。在小半径转弯时，前桥转向处于零角度时通过转向居中机构进行锁死，控制机构控制底盘同侧车轮5同向转动两侧车轮5反向转动，以履带转向方式转弯。电能驱动底盘相对与液压底盘更简洁，控制方法简单，清洁高效，但是操作系统复杂和一些电子器件会较昂贵。

需要说明的是，本发明为一种新型行走底盘，本发明涉及的是四轮独立驱动的混合动力系统，其驱动元件可以是液压马达也可以是电动机，采用性能可靠的高速马达驱动，在轮毂处采用技术成熟的行星轮减速，采用前后桥方案，前桥转向变辅助驱动后桥作为主要驱动单元，能用在非承载式车身提供较大牵引力和良好的操纵通过性能，而且结构成熟更容易实现。

重点在于转向系统，四轮独立驱动就是能给单独控制每个车轮5的旋转状态，当同侧车轮5旋向相同两侧反方向转动时可以实现车辆的原地转向，当在正常作业时不需要较小的转弯半径时，而通过前轮摆到来转向，提高底盘通过性。

对车辆前桥采用了特殊设计，加固了对车轮5转向的控制。对于全液控制方案可以借用现在相对成熟的方案，发动机直驱变量液压泵，出油口连接蓄能器通过液压控制单元与四个或多个液压马达相连。依次是前桥转向油缸7、前桥居中定位液压缸、轮边液压马达、液压控制单元。

对于电控方案，可以采用发动机驱动发电机来提供电能，也可采用蓄电池作为动能方案。相对于液控，电控无需过多附属设备，而且操控方便对全车元件运动状态更容易监控，能方便实现自动驾驶。轮边动力为专用电动机，转向动力也可选用专用电机提供动力，对于若需要液压输出控制单元，可在发动端加入液压元件提供液压源；

通过设置的独立驱动马达4，独立驱动车轮5，能够保证足够的牵引力；具有较高的容错性，发生故障后只要有两个驱动能工作车辆就跛行脱困，适用范围更加广泛，整体尺寸不会太过臃肿而影响通过性能，而且在同等工况下能降低动力源成本、整个控制系统也会相应简化；跛行脱困是指车辆突发故障无法继续工作时，根据现有问题针对性的使用一个或某两个驱动马达，让车辆能低速行驶到达维修地点。

通过设置的前桥驱动机构1，能够实现可变转向，保证正常行驶舒适性的同时可以使车辆实现原地转弯，而且采用原地转弯时刚性连接转向轮，两侧车轮5反向转动以近似履带转弯的方式实现原地掉头，这种特殊转向方式会对有一个自由度的前桥合前轮施加侧向力，加大和强化前桥与机身的固定结构，减小摩擦力对前桥薄弱处的影响，通过转向居中机构抵消摩擦力对转向车轮5的影响增加前桥驱动机构1的使用寿命；

通过设置的多种动能共用底盘，可根据使用条件选取不同的驱动方式，能减少设计成本并使机型多样化，能用在非承载式车身提供较大牵引力和良好的操纵通过性能，而且结构成熟更容易实现，整个装置结构简单，操作方便，增加了整个复合塑胶地板的适用性。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。