[发明专利]一种适用于四驱无人矿车的爆胎安全辅助装置

说明书

本发明设计了一种适用于四驱无人矿车的爆胎安全辅助装置，旨在提高无人矿车车轮爆胎后的安全性和保证矿车的工作效率。该辅助装置由驱动机构、传动机构、连接结构和辅助车轮组成。驱动机构采用辅助电机，作为安全辅助装置的动力源；传动机构采用杆系，包括多根传动杆共同工作；连接结构采用铰接结构形式，用于安全辅助装置的固定和各机构之间的连接；辅助车轮装配有轮毂驱动电机，安装叉形机构上，为爆胎的无人矿车提供部分制动力。该爆胎安全辅助装置具有拆装方便、便于维修、适合于恶劣工作环境下工作等特点，工作时该装置具有自锁功能以提高该装置工作的可靠性。

技术领域：

本发明属于汽车主动安全的领域，具体设计了一种适用于四驱无人矿车的爆胎安全辅助装置，用于无人矿车爆胎后的安全辅助控制，旨在提高无人矿车爆胎后的稳定性和安全性和工作效率。

技术背景：

据相关数据调查统计，高速公路上的交通事故70％以上是由于高速行驶的汽车爆胎引起的，而且驾驶员由于缺乏爆胎应急处理的经验进行错误操作会导致车毁人亡，跟随汽车常常会发生追尾现象，爆胎汽车与周围行驶车辆也会发生碰撞而造成更严重的交通事故，因此爆胎的控制技术至关重要。现有技术主要是通过轮胎气压监测单元把采集的胎压信号发送给汽车的中央控制单元，中央控制单元决策并发送紧急制动指令以建立爆胎安全控制系统，汽车爆胎时纵向执行单元接收控制指令后关闭节气门，横向执行单元接收控制指令后控制转向辅助电机以维持理想的行驶方向。传统汽车一般是前轮转向，在汽车爆胎时,通过主动前轮转向系统(Active front steering,AFS)或车身稳定电子系统(Electronic Stability Program,ESP)在一定程度上可以控制爆胎后车辆的稳定性，但是ESP系统并不是汽车的标准配置系统，而且这两种控制系统也不是针对汽车爆胎而设计的。针对矿车爆胎的控制一般是设计矿用车的备胎架横梁装置和对矿用车的轮胎进行胎压和温度的监测控制，应用备胎架的装置需要在矿车上配置备胎，而限于矿车应用环境的影响，矿车的轮胎直径及宽度都较大，所以备胎携带不方便，备胎架的应用会影响整车的布置；对矿车轮胎运用胎压和温度的监测控制，此方法需要的监测系统需要有控制算法，并且要在整车控制器中编写复杂的程序，需要应用较多的传感器，在矿车恶劣的工作环境下不易保证监测系统的正常工作状态。无人驾驶技术是近年来高校和企业研究的热点，也受到了国家的高度重视，而且在航天业和交通运输中已有无人车工作的案例且取得较好的应用效果，因此无人车不久会应用到采矿等工业领域，因此，本专利设计的适用于无人矿车的爆胎安全辅助装置具有较好的应用价值。现有技术中存在一些缺点：一是传统的爆胎控制多是提供一种控制方法，需要在整车控制器内编写复杂的控制程序，而基于设计一种安全辅助装置的方案极少；二是设计的爆胎控制装置多是基于液压系统，液压元件制造和加工精度要求较高，装配比较困难，阀系和油路较多、油液受温度和有无空气混入的影响较大、油液污染后影响系统可靠性，布置不方便，故障不易检查和排除；三是汽车爆胎后没有充分考虑轮胎脱辋进一步带来的危险；四是没有考虑到爆胎后载荷的分配不均问题。

本专利设计了一种适用于四驱无人矿车的爆胎安全辅助装置，通过驱动机构中的电机为杆系传动机构提供动力，杆系传动机构通过铰接的结构实现连接铰接结构连接以实现杆系相对位置的变化，结构简单可靠、便于加工制造；运动副为面接触，工作时压强小、承载能力大、耐冲击；在原动件运动规律不变的情况下，通过改变各个构件的相对长度使从动件得到不同的运动规律，使机构的运动规律容易控制；安全辅助装置运动到终态时，传动杆4垂直于地面,辅助车轮能够与路面接触并滚动，辅助车轮与地面之间的垂向作用力使爆胎车轮所在车轴高度升高以使车轴上的两车轮离地，四轮汽车转为三轮行驶模式，避免四轮汽车爆胎车轮同轴的未爆胎车轮发生轮辋脱落的危险，避免无人矿车在较高车速行驶时爆胎后因紧急制动而发生后轮先抱死的隐患；辅助车轮装有轮毂驱动电机，通过轮毂驱动电机反转为爆胎汽车提供部分制动力，弥补爆胎车轮所在车轴的两车轮因离地引起的汽车制动力的减少量，使爆胎的无人矿车在逐渐减速之后能够安全的停车或者继续工作，避免出现侧滑、甩尾或翻车等事故的发生；连接辅助车轮的叉形结构与设计有减震器结构的传动杆4连接，可以缓和辅助车轮触地时产生的冲击，并使无人矿车在爆胎后的行驶过程中缓冲、减震，提高汽车行驶的平顺性。