车厢自动平衡装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供车厢自动平衡装置，包括调整车厢姿态的３环平衡机构、采集车厢姿态信号的加速度传感器和根据车厢姿态信号输出平衡控制信号给３环平衡机构的控制系统；３环平衡机构设置有外环、中环和内环；外环通过连接件与汽车底盘相连接；中环与外环通过纵向轴连接，纵向轴在外环的一端还连接有无刷电机（１），无刷电机（１）与控制系统相连接；所述内环与中环通过横向轴连接，横向轴在中环的一端还连接有无刷电机（２），无刷电机（２）与控制系统相连接；所述内环通过支撑物与车厢连接。控制系统根据采集到的车厢姿态信号，分别控制２个无刷电机实现正反转来补偿车厢的角度变化，通过３环平衡机构保持车厢的平衡。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及车厢平衡技术，特别涉及一种车厢自动平衡装置，该装置特别适 用于专门运输需要尽量垂直放置、不宜移动、不宜颠簸的物品的车辆或其它交通工具。
技术介绍
汽车车厢倾斜等姿态的变化，容易导致所运输的货物发生相对移动，尤其是车辆 行驶在崎岖不平的道路上，货物发生相对移动的频率更高，而现实生活中的路面均属于此 种情况。汽车车厢自动平衡装置是保证货物在运输过程中不发生相对移动和碰撞，以降低 货物损坏率的有效技术。传统的车厢平衡装置是通过液压装置分别驱动车厢的四个角来实 现平衡，或通过控制悬挂系统分别调整每个车轮的高度等方式来实现车厢的有限平衡。但 是，无论是采用液压装置，或是采用控制悬挂系统的车厢平衡装置都存在着安装复杂、体积 大以及成本高的缺点，而且，这类纯机械式的平衡技术的平衡响应速度慢，且平衡精度极其 有限，只能实现大倾角范围内的车厢平衡，而且只能应用于平衡汽车车厢，效果不佳，难以 大规模推广和使用，未能实现车厢真正意义上的平衡。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种响应速度快、 平衡精度高的车厢自动平衡装置。本技术的目的是通过下述技术方案实现的车厢自动平衡装置，包括调整车 厢姿态的3环平衡机构、采集车厢姿态信号的加速度传感器和根据车厢姿态信号输出平衡 控制信号给3环平衡机构的控制系统；所述加速度传感器安装在底盘上；所述3环平衡机 构设置有外环、中环和内环；其中，所述外环通过连接件与汽车底盘相连接，通过调整该连 接件的高度，可以调节车厢活动的自由度；所述中环与外环通过纵向轴连接，纵向轴在外环 的一端还连接有无刷电机1，无刷电机1与控制系统相连接，无刷电机1通过纵向轴控制中 环的角度(即翻滚角)；所述内环与中环通过横向轴连接，横向轴在中环的一端还连接有无 刷电机2，无刷电机2与控制系统相连接，无刷电机2通过横向轴控制内环的角度(即俯仰 角)；所述内环通过支撑物与车厢连接，通过调整该支撑物的高度，也可调节车厢活动的自 由度。作为优选的技术方案，所述无刷电机1安装在底盘上。所述无刷电机2安装在中环上，中环上与无刷电机2相对的位置安装有重量与无 刷电机2相当的平衡块，用以抵消中环上的无刷电机自重产生的偏力。所述控制系统可以根据实际情况安装在底盘、车厢或其它位置上。所述控制系统优选单片机系统，该单片机系统设置有信号处理电路与加速度传感 器相连接，以将加速度传感器采集到的模拟信号转为单片机系统能识别的信号传给单片 机。单片机系统还设置有接口电路，接口电路分别与无刷电机1、无刷电机2相连接，单片机系统输出的平衡控制信号通过接口电路输出给无刷电机1、无刷电机2。所述单片机系统包括单片机、晶体振荡电路、复位电路、调试接口和液晶显示模 块。所述单片机采用C8051F系列单片机，具备高速的信号处理能力。所述加速度传感器采用MEMS (微电机系统)加速度传感器，能更好地实时、精确地 采集车厢姿态信号。为了更好的降低成本，减少体积，所述控制系统、加速度传感器、无刷电机1和无 刷电机2均与车载蓄电池相连接，由车载蓄电池直接供电。本技术的优选平衡方法如下MEMS加速度传感器实时采集车厢的姿态信号 并输出电压量至单片机系统，该姿态信号包括有车厢的倾角信号，倾角信号可以为车厢的 翻滚角变化值、俯仰角变化值中的一者或两者；当单片机系统接收到的倾角信号包括有翻滚角变化值时，输出相应的平衡控制信 号给无刷电机1，无刷电机1通过纵向轴调整中环的角度(即翻滚角)，以补偿上述车厢的 翻滚角变化值；当单片机系统接收到的倾角信号包括有俯仰角变化值时，输出相应的平衡控制信 号给无刷电机2，无刷电机2通过横向轴调整内环的角度(即俯仰角)，以补偿上述车厢的 俯仰角变化值。与现有技术相比，本技术的优点在于本技术车厢自动平衡装置通过加速度传感器可实时、精确地采集车厢姿态信 号并输出电压至控制系统，控制系统根据采集到的电压值的大小判断车厢的俯仰角变化值 和/或翻滚角，再输出相应的平衡控制信号分别控制安装在外环和中环上的无刷电机，以 改变车厢的姿态，整个装置结构简单，安装也简单，成本低，体积小，达到了实时响应、精确 平衡的目的。并且，该汽车车厢自动平衡装置中，根据车厢和底盘的宽度、长度等实际状况，可 通过改变3环平衡机构中的各环的半径、底盘与外环连接件的高度、内环与车厢支撑物的 高度，根据车辆的载重量选择相应功率的无刷电机，可实现大倾角范围内的车厢平衡。相对于通过液压装置分别驱动车厢的四个角实现平衡，或通过控制悬挂系统分别 调整每个车轮的高度等方式实现车厢的有限平衡等传统的车厢平衡方式，本车厢平衡装置 克服了传统平衡装置通过改变安装方式以达到有限的减少车厢的倾斜和颠簸的目的，并未 实现真正意义上的平衡的缺点。并且该装置可直接用于飞机座椅等类似的设备上，提高乘 坐的舒适度或安全性。附图说明图1是3环平衡机构的结构示意图；图2是3环平衡机构的安装示意图；图3是实施例中的车厢自动平衡装置的工作原理图。具体实施方式下面结合实施方式以及附图对本技术作进一步的详细阐述，但是本技术 的实施方式不仅限于此。实施例如图1或2所示，该车厢自动平衡装置应用于汽车车厢平衡，包括调整车厢姿态的 3环平衡机构、采集车厢姿态信号的MEMS加速度传感器和根据车厢姿态信号输出平衡控制 信号给3环平衡机构的单片机系统。所述MEMS加速度传感器安装在车轮(1 上的底盘(1 上。所述3环平衡机构设置有外环(3)、中环( 和内环(1)；其中，所述外环C3)通过 连接件(14)与汽车底盘(12)相连接，通过调整该连接件(8)的高度，可以调节车厢(11) 活动的自由度。所述中环⑵与外环(3)通过纵向轴(10)连接，纵向轴(10)在外环(3)的一端 还连接有无刷电机(9)，无刷电机(9)与单片机系统相连接，无刷电机(9)通过纵向轴(10) 控制中环O)的角度(即翻滚角)。所述内环(1)与中环⑵通过横向轴(5)连接，横向轴(5)在中环O)的一端还 连接有无刷电机(7)，无刷电机(7)与单片机系统相连接，无刷电机(7)通过横向轴(5)控 制内环⑴的角度(即俯仰角)；所述内环⑴通过支撑物(6)与车厢(11)连接，通过调 整该支撑物(6)的高度，也可调节车厢(11)活动的自由度。所述无刷电机(9)安装在底盘(12)上。所述无刷电机(7)安装在底盘(12)上，或者安装在中环(2)上。当安装在中环(2) 上时，中环( 上与无刷电机(7)相对的位置安装有重量与无刷电机2相当的平衡块0)， 用以抵消中环⑵上的无刷电机(7)自重产生的偏力。所述单片机系统可以根据实际情况安装在底盘(12)、车厢(11)或其它位置上。该 单片机系统设置有信号处理电路与加速度传感器相连接，以将加速度传感器采集到的模拟 信号转为单片机系统能识别的信号传给单片机。单片机系统还设置有接口电路，单片机系 统输出的平衡控制信号通过接口电路输出给无刷电机(9)、无刷电机(7)。所述单片机系统包括单片机、晶体振荡电路、复位电路、调试接口和液晶显示模 块。所述单片机采用C8051F系列单片机，具备高速的信号处理能力。所述单片机系统、加速度传感器、无刷电机(9)和无刷电机(7)均与车载蓄电本文档来自技高网...

【技术保护点】
车厢自动平衡装置，其特征在于：包括调整车厢姿态的３环平衡机构、采集车厢姿态信号的加速度传感器和根据车厢姿态信号输出平衡控制信号给３环平衡机构的控制系统；所述加速度传感器安装在底盘上；所述３环平衡机构设置有外环、中环和内环；其中，所述外环通过连接件与汽车底盘相连接；所述中环与外环通过纵向轴连接，纵向轴在外环的一端还连接有无刷电机（１），无刷电机（１）与控制系统相连接；所述内环与中环通过横向轴连接，横向轴在中环的一端还连接有无刷电机（２），无刷电机（２）与控制系统相连接；所述内环通过支撑物与车厢连接。

【技术特征摘要】
1.车厢自动平衡装置，其特征在于包括调整车厢姿态的3环平衡机构、采集车厢姿态 信号的加速度传感器和根据车厢姿态信号输出平衡控制信号给3环平衡机构的控制系统； 所述加速度传感器安装在底盘上；所述3环平衡机构设置有外环、中环和内环；其中，所述 外环通过连接件与汽车底盘相连接；所述中环与外环通过纵向轴连接，纵向轴在外环的一 端还连接有无刷电机(1)，无刷电机(1)与控制系统相连接；所述内环与中环通过横向轴连 接，横向轴在中环的一端还连接有无刷电机0)，无刷电机( 与控制系统相连接；所述内 环通过支撑物与车厢连接。2.根据权利要求1所述的车厢自动平衡装置，其特征在于所述无刷电机(2)安装在 中环上，中环上与无刷电机( 相对的位置安装有重量与无刷电机( 相当的平衡块。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛学翀，陈健，赵祚喜，李曦东，
申请(专利权)人：辛学翀，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]