一种车辆铰接机构、铰接车辆及其转向控制方法技术

本发明专利技术公开一种车辆铰接机构、铰接车辆及其转向控制方法，其转向控制通过所述铰接机构实现。所述铰接机构中，横向油缸两两一组对应安装在车辆的前车体和后车体上，每组横向油缸均左右对称设置，一端固定在车体上，另一端与移动铰接支座相连，带动移动铰接支座沿着直线滑道水平往复运动；两个转向油缸左右对称设置，一端与一组横向油缸的一侧对应连接的移动铰接支座铰接，另一端与另一组横向油缸的同一侧对应连接的移动铰接支座铰接；两个俯仰油缸左右对称设置，两端分别通过固定铰接支座与前车体和后车体相连。本发明专利技术能够实现特种车辆在非结构化道路上的多种形式转向，有效提高了铰接特种车辆的转向灵活性。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆铰接机构、铰接车辆及其转向控制方法
本专利技术属于铰接特种车辆
，具体涉及一种特种车辆铰接机构、车辆及其转向控制方法。
技术介绍
铰接特种车辆通过铰接机构连接前后车体，实现前后车体间的转向、俯仰和扭转运动，具有转向半径小、机动性能好、适用于非结构地形及狭小地域等特点，广泛应用于矿山、建筑、林业、抢险救援等特种作业领域。目前，铰接特种车辆的铰接机构根据自由度的数目可划分为三种：单自由度铰接机构，即前后车体间仅能实现转向运动；二自由度铰接机构，即前后车体可实现转向和俯仰运动；三自由度铰接机构，即前后车体可实现转向、俯仰和扭转运动。中国专利《一种铰接履带车辆的三自由度铰接机构》CN105857392A公开了一种结构新颖、易于制造与维修的三自由度铰接机构；中国专利《一种装载机及其集成式铰接机构》CN110565728A公开了一种装载机及其集成式铰接机构，实现了车体主动式转向、转向限位、油缸安装支撑以及前后车体锁定等功能的集成。上述现有技术中，铰接机构均采用集成式的铰接支架，与传统铰接车辆的复杂铰接机构相比轻量化效果显著，但是，其应用的铰接车辆转向形式单一，铰接特种车辆的转向灵活性受到了限制。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供了一种车辆铰接机构、铰接车辆及其转向控制方法，所述铰接机构结构简单，轻量化效果更好，且能够实现铰接特种车辆在非结构化道路上的多种转向形式，有效提高了铰接特种车辆的转向灵活性。本专利技术提供一种车辆铰接机构，包括：横向油缸、转向油缸、俯仰油缸、移动铰接支座和固定铰接支座；所述横向油缸两两一组对应安装在车辆的前车体和后车体上，每组横向油缸均左右对称设置，所述横向油缸一端固定在车体上，另一端与移动铰接支座相连，带动移动铰接支座沿着直线滑道横向水平往复直线运动；两个所述转向油缸左右对称设置，转向油缸一端与一组横向油缸一侧的移动铰接支座铰接，转向油缸另一端与另一组横向油缸同一侧的移动铰接支座铰接；两个俯仰油缸左右对称设置，俯仰油缸的两端分别通过固定铰接支座与前车体和后车体相连。进一步地，对于所述车辆铰接机构，所述横向油缸通过卧式法兰组件固定安装在对应车体上开设的横向油缸安装槽内；所述卧式法兰组件包括三个沿着横向油缸缸体设置的法兰盘，所述法兰盘顶部通过螺栓与横向油缸缸体固定，所述法兰盘底部通过螺栓与车体固定；所述横向油缸的缸体外表面与法兰盘的内表面之间通过球头丝杠锁紧；所述球头丝杠的端部配有调节螺母和锁紧螺母。进一步地，对于所述车辆铰接机构，所述直线滑道的内端设有内侧限位槽，外端设有外侧限位槽；所述内侧限位槽的外端面与移动铰接支座的一端外轮廓形状相匹配，所述外侧限位槽的内端面与移动铰接支座的另一端外轮廓形状相匹配；且在内侧限位槽与外侧限位槽之间的直线滑道内侧壁上开设有与移动铰接支座侧面外轮廓形状相匹配的导向槽。再进一步地，当前车体和后车体上对应侧的两组横向油缸中，有一组油缸带动对应的移动铰接支座运动至内侧限位槽，另一组油缸带动对应的移动铰接支座运动至外侧限位槽时，运动至内侧限位槽的移动铰接支座所连接的转向油缸与相应车体直线滑道内侧之间的夹角为钝角，运动至外侧限位槽的移动铰接支座所连接的转向油缸与相应车体直线滑道内侧之间的夹角为锐角；当前车体和后车体上对应侧的两组横向油缸，都带动对应的移动铰接支座运动至内侧限位槽时，或者都带动对应的移动铰接支座运动至外侧限位槽时，移动铰接支座所连接的转向油缸与相应车体直线滑道内侧之间的夹角均为直角。进一步地，对于所述车辆铰接机构，所述转向油缸的推杆端部通过关节轴承与对应的移动铰接支座球头铰接，所述转向油缸的缸体端部通过销轴与对应的移动铰接支座铰接；所述俯仰油缸的推杆端部通过关节轴承与对应的固定铰接支座球头铰接，所述俯仰油缸的缸体端部通过销轴与对应的固定铰接支座铰接。本专利技术提供一种铰接车辆，由前车体、后车体以及铰接机构组成，其中所述铰接机构就为上述的车辆铰接机构；所述铰接机构前后且左右对称地安装连接在前车体与后车体之间，带动所述车辆转向、俯仰及扭转。本专利技术还提供上述铰接车辆的转向控制方法，其中，1)对于前车体大角度转动后车体小角度转动的转向控制过程为：与后车体对应安装的一组横向油缸带动对应的移动铰接支座运动至直线滑道的内端，与前车体对应安装的一组横向油缸带动对应的移动铰接支座运动至直线滑道的外端。此时，转向油缸与前车体滑道内侧之间的夹角为一锐角，所述铰接机构作用于前车体的转向驱动力矩大于作用于后车体的转向驱动力矩，前车体率先克服转向阻力矩进行转向，从而实现前车体大角度转动后车体小角度转动。2)对于后车体大角度转动前车体小角度转动的转向控制过程为：与后车体对应安装的一组横向油缸带动对应的移动铰接支座运动至直线滑道的外端，与前车体对应安装的一组横向油缸带动对应的移动铰接支座运动至直线滑道的内端。此时，转向油缸与后车体滑道内侧之间的夹角为一锐角，所述铰接机构作用于后车体的转向驱动力矩大于作用于前车体的转向驱动力矩，后车体率先克服转向阻力矩进行转向，从而实现后车体大角度转动前车体小角度转动。3)对于前后车体相同角度转动的转向控制过程为：与后车体对应安装的一组横向油缸，以及与前车体对应安装的一组横向油缸分别同时带动对应的移动铰接支座运动至直线滑道内端或外端。此时，转向油缸与前车体或后车体滑道内侧之间的夹角均为直角，所述铰接机构作用于前车体的转向驱动力矩与作用于后车体的转向驱动力矩相等，前车体与后车体同时克服转向阻力矩进行转向，从而实现前后车体相同角度转动。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的车辆铰接机构为三自由度铰接机构，能够实现前后车体的转向、俯仰和扭转运动，使得铰接特种车辆的轮胎可以与地面充分贴合，提高非结构地形的通过能力。2、本专利技术所述的车辆铰接机构中，移动铰接支座可以在滑道的限位部之间进行水平移动，能够实现铰接特种车辆在非结构路面下的三种不同需求的铰接转向形式：前进过狭窄路口时的前车体大角度转动后车体小角度的转向形式、反向行驶过狭窄路口时的后车体大角度转动前车体小角度的转向形式和空旷场地小半径转向时的前后车体相同角度转动的转向形式，提高了铰接特种车辆的转向灵活性；3、本专利技术所述的车辆铰接机构中，改变了传统铰接特种车辆厚重的集中式铰接支座，采用四个分散式可移动铰接支座设置在横向液压缸的端点处，使铰接机构重量变轻，惯性变小，铰接点所受的运动冲击变小，从而实现铰接机构的轻量化；4、本专利技术所述的车辆铰接机构中，通过转向油缸的推拉力实现主动转向，铰接机构整体关于前车体和后车体的纵向中心线水平对称布置，使得前后车体的转向支撑刚度变大，同时对于同一侧车体的左右转向力矩和转向流量大小一样，易于控制，并且在转向过程中转向力矩的变化较小，转向动作平稳，提高了铰接机构工作的可靠性。附图说明图1为本专利技术所述车辆铰接机构立体结构示意图；图2为本专利技术所述车辆铰接机构的俯视图；图3为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆铰接机构，其特征在于：/n包括：横向油缸、转向油缸、俯仰油缸、移动铰接支座和固定铰接支座；/n所述横向油缸两两一组对应安装在车辆的前车体和后车体上，每组横向油缸均左右对称设置，所述横向油缸一端固定在车体上，另一端与移动铰接支座相连，带动移动铰接支座沿着直线滑道横向水平往复直线运动；/n两个所述转向油缸左右对称设置，转向油缸一端与一组横向油缸一侧的移动铰接支座铰接，转向油缸另一端与另一组横向油缸同一侧的移动铰接支座铰接；/n两个俯仰油缸左右对称设置，俯仰油缸的两端分别通过固定铰接支座与前车体和后车体相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种车辆铰接机构，其特征在于：
包括：横向油缸、转向油缸、俯仰油缸、移动铰接支座和固定铰接支座；
所述横向油缸两两一组对应安装在车辆的前车体和后车体上，每组横向油缸均左右对称设置，所述横向油缸一端固定在车体上，另一端与移动铰接支座相连，带动移动铰接支座沿着直线滑道横向水平往复直线运动；
两个所述转向油缸左右对称设置，转向油缸一端与一组横向油缸一侧的移动铰接支座铰接，转向油缸另一端与另一组横向油缸同一侧的移动铰接支座铰接；
两个俯仰油缸左右对称设置，俯仰油缸的两端分别通过固定铰接支座与前车体和后车体相连。


2.如权利要求1所述的车辆铰接机构，其特征在于：
所述横向油缸通过卧式法兰组件固定安装在对应车体上开设的横向油缸安装槽内；
所述卧式法兰组件包括三个沿着横向油缸缸体设置的法兰盘，所述法兰盘顶部通过螺栓与横向油缸缸体固定，所述法兰盘底部通过螺栓与车体固定；
所述横向油缸的缸体外表面与法兰盘的内表面之间通过球头丝杠锁紧；
所述球头丝杠的端部配有调节螺母和锁紧螺母。


3.如权利要求1所述的车辆铰接机构，其特征在于：
所述直线滑道的内端设有内侧限位槽，外端设有外侧限位槽；所述内侧限位槽的外端面与移动铰接支座的一端外轮廓形状相匹配，所述外侧限位槽的内端面与移动铰接支座的另一端外轮廓形状相匹配；且在内侧限位槽与外侧限位槽之间的直线滑道内侧壁上开设有与移动铰接支座侧面外轮廓形状相匹配的导向槽。


4.如权利要求3所述的车辆铰接机构，其特征在于：
当前车体和后车体上对应侧的两组横向油缸中，有一组油缸带动对应的移动铰接支座运动至内侧限位槽，另一组油缸带动对应的移动铰接支座运动至外侧限位槽时，运动至内侧限位槽的移动铰接支座所连接的转向油缸与相应车体直线滑道内侧之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王继新，张康华，马涛，李想，王建华，张超，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22