[发明专利]工程机械三自由度铰接底盘及越障控制方法

说明书

技术领域

本发明属于车辆底盘技术领域，具体涉及一种用于工程机械的三自由度铰接底盘及越障控制方法。

背景技术

抢险救援中，滑坡塌方清理、道路疏通、钢筋混凝土破碎切割、救援现场清障等作业主要依靠挖掘机、装载机和起重机等工程机械完成，可见工程机械在抢险救援中发挥着巨大作用。然而，现有的工程机械缺乏高机动救援车辆专用底盘，其机动能力差，且在狭小区域、复杂地形下无法通过，导致救援不及时和效率低下，加剧了损害程度。由于现有底盘多为一体式结构，当车辆通过凸起障碍物，经常出现刮碰底盘的情况，甚至无法通过，为了解决这种局限，现有技术主要采用可控悬架系统，如油气悬架和空气悬架等，通过充油或充气来升高悬架，从而达到升高底盘的目的。然而，当底盘升高之后，车辆的侧向稳定性降低，容易导致车辆失稳，严重时甚至发生翻车事故。特别的，对于大尺寸的凸起障碍物，即使调整悬架行程，也无法保证车辆能够顺利通过。

另外，当车辆经过深V型地形时，一体式结构底盘无法保证车辆顺利通过。现有的铰接式底盘形式多为单自由度，前车体和后车体铰接在一起形成横摆转向，如铰接式装载机，也有部分铰接式底盘采用双自由度，前车体和后车体除了能够相对横摆转向外，还可以发生相对侧倾摆动。无论是单自由度铰接底盘，还是双自由度铰接底盘，都无法保证车辆通过大尺寸的凸起障碍物和深V型地形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于工程机械的三自由度铰接底盘及越障控制方法，克服现有技术中工程机械底盘无法跨越大尺寸凸起障碍物的局限，还可以解决车辆无法通过深V形障碍路面的问题，提高工程车辆的通过性和机动性。

本发明为解决上述问题，通过以下技术方案实现：

一种工程机械三自由度铰接底盘，主要由前车体2、三自由度铰接装置1和后车体3依次连接构成；其中三自由度铰接装置1前端与前车体2相连，三自由度铰接装置1后端与后车体3相连；前车体2相对于后车体3具有横摆、侧倾和俯仰三个自由度。其中，横摆自由度用于实现底盘的铰接转向功能，侧倾自由度用于当车辆一侧车轮越过障碍时提高车辆的侧倾稳定性，俯仰自由度用于实现车辆跨越大尺寸凸起障碍物以及通过深V型障碍路面。

所述的三自由度铰接装置1，包括相互旋转连接的铰接架甲10和铰接架乙11，该旋转运动产生前车体2相对于后车体3的侧倾自由度；

还包括俯仰液压缸，其一端与后车体3铰接，另一端与铰接架甲10铰接，铰接架甲10的两端通过轴承甲14和轴承乙17与后车体3旋转连接，俯仰液压缸的伸缩运动产生前车体2相对于后车体3的俯仰自由度；

还包括并联的转向液压缸甲15和转向液压缸乙16，它们的两端分别与铰接架乙11和前车体2铰接，铰接架乙11通过上铰耳111、下铰耳112与前车体2铰接，转向液压缸甲15和转向液压缸乙16的伸缩运动产生前车体2相对于后车体3的横摆自由度。

优选地，所述的俯仰液压缸是并联的多于两个的液压缸。

所述的铰接架甲10上的圆柱孔105与铰接架乙11上的圆柱轴115旋转连接，所述的铰接架甲10上的接头甲101与轴承甲14旋转连接，轴承甲14固定在后车架30的侧板304上面，接头乙102的连接方式与接头甲完全相同；铰接架甲10上的铰耳甲103与俯仰液压缸的活塞杆铰接相连，俯仰液压缸的缸筒端与后车架30上的铰耳丁302铰接；

所述的铰接架乙11的上铰耳111与前车架20上的横梁甲201铰接，下铰耳112与前车架20上的横梁乙202铰接；铰接架乙11上的右铰耳113与转向液压缸甲15的活塞杆铰接，转向液压缸甲15的缸筒端与前车架20上的铰耳丙203铰接，铰接架乙11上的左铰耳114与转向液压缸乙16的连接方式与右铰耳113完全相同。

所述的前车体2由前车架20、右前悬架21、左前悬架22、右前轮23和左前轮24组成，所述的右前悬架21和左前悬架22连接在前车架20上面，右前轮23与右前悬架21连接，左前轮24和左前悬架22连接；

所述的后车体3由后车架30、右后悬架31、左后悬架32、右后轮33和左后轮34组成，所述的右后悬架31和左后悬架32连接在后车架30上面，右后轮33与右后悬架31连接，左后轮34和左后悬架22连接。

优选地，所述的右前轮23、左前轮24、右后轮33和左后轮34均为独立驱动。

一种基于上述工程机械三自由度铰接底盘的越障控制方法，包括以下步骤：

(1)判定车辆当前的行驶路况；

(2)根据路况信息，控制俯仰液压缸的伸缩动作；

(3)俯仰液压缸复位。