本發(fā)明屬于汽車主動安全的領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)了一種適用于四驅(qū)無人礦車的爆胎安全輔助裝置，用于無人礦車爆胎后的安全輔助控制，旨在提高無人礦車爆胎后的穩(wěn)定性和安全性和工作效率。

技術(shù)背景：

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，高速公路上的交通事故70％以上是由于高速行駛的汽車爆胎引起的，而且駕駛員由于缺乏爆胎應(yīng)急處理的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行錯(cuò)誤操作會導(dǎo)致車毀人亡，跟隨汽車常常會發(fā)生追尾現(xiàn)象，爆胎汽車與周圍行駛車輛也會發(fā)生碰撞而造成更嚴(yán)重的交通事故，因此爆胎的控制技術(shù)至關(guān)重要?，F(xiàn)有技術(shù)主要是通過輪胎氣壓監(jiān)測單元把采集的胎壓信號發(fā)送給汽車的中央控制單元，中央控制單元決策并發(fā)送緊急制動指令以建立爆胎安全控制系統(tǒng)，汽車爆胎時(shí)縱向執(zhí)行單元接收控制指令后關(guān)閉節(jié)氣門，橫向執(zhí)行單元接收控制指令后控制轉(zhuǎn)向輔助電機(jī)以維持理想的行駛方向。傳統(tǒng)汽車一般是前輪轉(zhuǎn)向，在汽車爆胎時(shí),通過主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Active front steering,AFS)或車身穩(wěn)定電子系統(tǒng)(Electronic Stability Program,ESP)在一定程度上可以控制爆胎后車輛的穩(wěn)定性，但是ESP系統(tǒng)并不是汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置系統(tǒng)，而且這兩種控制系統(tǒng)也不是針對汽車爆胎而設(shè)計(jì)的。針對礦車爆胎的控制一般是設(shè)計(jì)礦用車的備胎架橫梁裝置和對礦用車的輪胎進(jìn)行胎壓和溫度的監(jiān)測控制，應(yīng)用備胎架的裝置需要在礦車上配置備胎，而限于礦車應(yīng)用環(huán)境的影響，礦車的輪胎直徑及寬度都較大，所以備胎攜帶不方便，備胎架的應(yīng)用會影響整車的布置；對礦車輪胎運(yùn)用胎壓和溫度的監(jiān)測控制，此方法需要的監(jiān)測系統(tǒng)需要有控制算法，并且要在整車控制器中編寫復(fù)雜的程序，需要應(yīng)用較多的傳感器，在礦車惡劣的工作環(huán)境下不易保證監(jiān)測系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)。無人駕駛技術(shù)是近年來高校和企業(yè)研究的熱點(diǎn)，也受到了國家的高度重視，而且在航天業(yè)和交通運(yùn)輸中已有無人車工作的案例且取得較好的應(yīng)用效果，因此無人車不久會應(yīng)用到采礦等工業(yè)領(lǐng)域，因此，本專利設(shè)計(jì)的適用于無人礦車的爆胎安全輔助裝置具有較好的應(yīng)用價(jià)值。現(xiàn)有技術(shù)中存在一些缺點(diǎn)：一是傳統(tǒng)的爆胎控制多是提供一種控制方法，需要在整車控制器內(nèi)編寫復(fù)雜的控制程序，而基于設(shè)計(jì)一種安全輔助裝置的方案極少；二是設(shè)計(jì)的爆胎控制裝置多是基于液壓系統(tǒng)，液壓元件制造和加工精度要求較高，裝配比較困難，閥系和油路較多、油液受溫度和有無空氣混入的影響較大、油液污染后影響系統(tǒng)可靠性，布置不方便，故障不易檢查和排除；三是汽車爆胎后沒有充分考慮輪胎脫輞進(jìn)一步帶來的危險(xiǎn)；四是沒有考慮到爆胎后載荷的分配不均問題。

本專利設(shè)計(jì)了一種適用于四驅(qū)無人礦車的爆胎安全輔助裝置，通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的電機(jī)為桿系傳動機(jī)構(gòu)提供動力，桿系傳動機(jī)構(gòu)通過鉸接的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)連接鉸接結(jié)構(gòu)連接以實(shí)現(xiàn)桿系相對位置的變化，結(jié)構(gòu)簡單可靠、便于加工制造；運(yùn)動副為面接觸，工作時(shí)壓強(qiáng)小、承載能力大、耐沖擊；在原動件運(yùn)動規(guī)律不變的情況下，通過改變各個(gè)構(gòu)件的相對長度使從動件得到不同的運(yùn)動規(guī)律，使機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律容易控制；安全輔助裝置運(yùn)動到終態(tài)時(shí)，傳動桿4垂直于地面,輔助車輪能夠與路面接觸并滾動，輔助車輪與地面之間的垂向作用力使爆胎車輪所在車軸高度升高以使車軸上的兩車輪離地，四輪汽車轉(zhuǎn)為三輪行駛模式，避免四輪汽車爆胎車輪同軸的未爆胎車輪發(fā)生輪輞脫落的危險(xiǎn)，避免無人礦車在較高車速行駛時(shí)爆胎后因緊急制動而發(fā)生后輪先抱死的隱患；輔助車輪裝有輪轂驅(qū)動電機(jī)，通過輪轂驅(qū)動電機(jī)反轉(zhuǎn)為爆胎汽車提供部分制動力，彌補(bǔ)爆胎車輪所在車軸的兩車輪因離地引起的汽車制動力的減少量，使爆胎的無人礦車在逐漸減速之后能夠安全的停車或者繼續(xù)工作，避免出現(xiàn)側(cè)滑、甩尾或翻車等事故的發(fā)生；連接輔助車輪的叉形結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)有減震器結(jié)構(gòu)的傳動桿4連接，可以緩和輔助車輪觸地時(shí)產(chǎn)生的沖擊，并使無人礦車在爆胎后的行駛過程中緩沖、減震，提高汽車行駛的平順性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明屬于汽車主動安全的領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)了一種適用于四驅(qū)無人礦車的爆胎安全輔助裝置，用于無人礦車爆胎后的安全輔助控制，旨在提高無人礦車后輪爆胎后的穩(wěn)定性、安全性和工作效率。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明按如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

技術(shù)方案中所述的爆胎安全輔助裝置，其特征在于安全輔助裝置由驅(qū)動機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、連接結(jié)構(gòu)和輔助車輪組成；驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用電機(jī)，為安全輔助裝置提供動力；傳動機(jī)構(gòu)采用桿系，包括4根傳動桿，桿系運(yùn)動到工作終態(tài)時(shí)該裝置具有自鎖功能；連接結(jié)構(gòu)采用鉸接結(jié)構(gòu)，用于安全輔助裝置的固定和各桿系之間的連接；輔助車輪裝配有輪轂驅(qū)動電機(jī)，既可以提供驅(qū)動力又可以通過輪轂驅(qū)動電機(jī)的反轉(zhuǎn)為爆胎的無人礦車提供部分制動力。

技術(shù)方案中所述的爆胎安全輔助裝置，驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的電機(jī)通過螺栓固定于汽車前軸和后軸之間的底盤部位，具體安裝位置要滿足輔助裝置在工作終態(tài)時(shí)輔助車輪位于車軸的中間正下方的要求，電機(jī)輸出軸在空間上與車軸平行，并且電機(jī)輸出軸端一段加工成四角棱形結(jié)構(gòu)，在軸端末加工出螺紋，桿1的一端加工出四角棱形的通孔，電機(jī)輸出軸的棱形結(jié)構(gòu)與桿1的通孔進(jìn)行配合，電機(jī)輸出軸軸末端用螺栓與螺紋配合，防止桿1在電機(jī)輸出軸上的軸向相對運(yùn)動，通過電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動帶動傳動桿1運(yùn)動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)安全輔助裝置的工作。

技術(shù)方案中所述的爆胎安全輔助裝置，傳動機(jī)構(gòu)采用桿系，包括4根傳動桿，傳動桿2的一端與車架鉸接，桿2的另一端與傳動桿1的未加工棱形通孔的一端、傳動桿3的一端通過連接結(jié)構(gòu)鉸接，傳動桿3另一端與傳動桿4中間部位通過連接結(jié)構(gòu)鉸接，鉸接結(jié)構(gòu)連接以實(shí)現(xiàn)桿系相對位置的變化，結(jié)構(gòu)簡單可靠、便于加工制造；運(yùn)動副為面接觸，工作時(shí)壓強(qiáng)小、承載能力大、耐沖擊；在原動件運(yùn)動規(guī)律不變的情況下，通過改變各個(gè)構(gòu)件的相對長度使從動件得到不同的運(yùn)動規(guī)律，使機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律容易控制。

技術(shù)方案中所述的爆胎安全輔助裝置，傳動桿4設(shè)計(jì)為減震器結(jié)構(gòu)，一端與車架鉸接，另一端與裝有輔助車輪的叉形機(jī)構(gòu)相連，具體設(shè)計(jì)為電磁可調(diào)懸掛系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括車身位移傳感器、電磁液壓桿和筒式減震器組成，該懸掛系統(tǒng)僅需通過改變電流大小進(jìn)行磁場強(qiáng)度的調(diào)節(jié)就可以實(shí)現(xiàn)控制阻尼系數(shù)的目的，無人礦車運(yùn)行于不平路面引起車路跳動時(shí)，傳感器將采集到的信號發(fā)送給整車控制系統(tǒng)，整車控制器發(fā)送控制減震器電子線圈電流的指令，通過電流的運(yùn)動改變磁場強(qiáng)度以實(shí)現(xiàn)改變電磁液粘度的目的，實(shí)現(xiàn)減震器高度的自動調(diào)整，實(shí)現(xiàn)控制車身、減震的功能，保證礦車平順行駛；爆胎后無人礦車載荷分布不均，通過減震器高度的自動調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)無人礦車爆胎后的載荷平衡，但是此時(shí)車身向前傾斜，對于傳統(tǒng)有人車是不允許的，但是對本專利適用的無人礦車是可以的。

技術(shù)方案中所述的爆胎安全輔助裝置，輔助車輪通過裝配的輪轂驅(qū)動電機(jī)反轉(zhuǎn)為爆胎汽車提供部分制動力，彌補(bǔ)爆胎車輪所在車軸的兩車輪離地引起的汽車制動力的減少量，使爆胎的無人礦車在逐漸減速之后能夠安全的停車或者繼續(xù)工作，避免出現(xiàn)側(cè)滑、甩尾或翻車等事故的發(fā)生；輔助車輪為裝配有輪轂驅(qū)動電機(jī)的車輪，緊湊的驅(qū)動電機(jī)和集成化的主動懸掛系統(tǒng)的應(yīng)用，使輔助裝置具有輕量化的特點(diǎn)，同時(shí)車輪集成電子懸掛系統(tǒng)有助于緩沖路面沖擊，通過對輪轂驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動力的有效控制，可以實(shí)現(xiàn)有效的載荷轉(zhuǎn)移，增大該被控車輪的垂向力，進(jìn)而增大該被控車輪的側(cè)向及縱向最大輪胎力值，通過輪胎力最大值的增加可以更好的保證爆胎車輛的安全性。

技術(shù)方案中所述的爆胎安全輔助裝置，在工作終態(tài)時(shí)傳動桿4運(yùn)動到垂直于地面的狀態(tài)，車輪實(shí)現(xiàn)與路面接觸并在道路上滾動，車輪受到與汽車行駛方向相反的作用力，傳動桿2和轉(zhuǎn)動桿3共線，安全輔助裝置自鎖，保證了裝置工作的可靠性；輔助裝置中桿系實(shí)現(xiàn)自鎖后，此時(shí)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的電機(jī)停止對傳動桿1動力的輸出，相對于裝置沒有自鎖功能時(shí)需要電機(jī)一直提供動力的裝置，可以減少能量的消耗，節(jié)省能源。

技術(shù)方案中所述的爆胎安全輔助裝置，輔助在工作過程中實(shí)現(xiàn)四輪汽車轉(zhuǎn)為未爆胎車軸車輪和輔助車輪的三輪行駛模式，爆胎車輪所在車軸的兩車輪在輔助車輪的作用下實(shí)現(xiàn)離地，可以避免高速行駛的無人礦車爆胎后因緊急制動而產(chǎn)生后輪先抱死的隱患，同時(shí)避免未爆胎車輪發(fā)生輪胎脫輞的危險(xiǎn)。

技術(shù)方案中所述的爆胎安全輔助裝置，傳動桿系和車輪的相關(guān)尺寸設(shè)計(jì)考慮車輛底盤的離地間隙、在不對原有機(jī)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動干涉的條件下設(shè)計(jì)桿系和車輪的具體尺寸。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

1，由于采用線傳動電機(jī)，可通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高轉(zhuǎn)向精度；同時(shí)由于線傳動電機(jī)響應(yīng)迅速，可縮小轉(zhuǎn)向時(shí)間。

2，采用的線傳動電機(jī)具有速度快，加、減速過程短的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)向和回正，甚至在緊急情況下也可以實(shí)現(xiàn)緊急轉(zhuǎn)向。

3，由于采用線傳動電機(jī)，可使轉(zhuǎn)向運(yùn)動安靜，噪聲低，而且效率高。

4，通過旋轉(zhuǎn)連接線傳動電機(jī)軸和拉桿接頭的帶有內(nèi)螺紋的柱形套筒，可增大兩側(cè)轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)角范圍。

5，接構(gòu)簡單，零部件數(shù)量少，布置起來也相對容易，并且不需要對原有設(shè)計(jì)進(jìn)行大的變動。

6，由于采用線傳動電機(jī)作為動力源，不需要中間轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，而可以直接產(chǎn)生直線運(yùn)動，使接構(gòu)大大簡化，進(jìn)一步節(jié)約了安裝空間，并增加的系統(tǒng)的可靠性。

附圖說明：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：

圖1是本發(fā)明所述的安全輔助裝置的原始位置示意圖；

圖2是本發(fā)明所述的安全輔助裝置的工作過程位置示意圖；

圖3是本發(fā)明所述的安全輔助裝置的工作終態(tài)位置示意圖；

圖中箭頭表示車輛的行駛方向；V表示車輛行駛的速度。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的描述。

參閱圖1，整個(gè)爆胎安全輔助裝置包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)、連接結(jié)構(gòu)和輔助車輪。驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用電機(jī)，電機(jī)通過螺栓安裝固定在底盤，作為安全輔助裝置的動力源；傳動機(jī)構(gòu)采用桿系，包括4根傳動桿；連接結(jié)構(gòu)采用鉸接結(jié)構(gòu)形式，用于安全輔助裝置的固定和各機(jī)構(gòu)之間的連接，實(shí)現(xiàn)傳動桿系的相對位置變化；輔助車輪采用裝有輪轂驅(qū)動電機(jī)的車輪并安裝于叉形機(jī)構(gòu)上，輪轂驅(qū)動電機(jī)既可以為輔助車輪提供驅(qū)動力，又可以通過輪轂驅(qū)動電機(jī)的反轉(zhuǎn)為輔助車輪提供部分制動力；輔助車輪集成化的主動懸掛系統(tǒng)的應(yīng)用，有助于緩沖路面沖擊而實(shí)現(xiàn)減震效果，同時(shí)車輪集成電子懸掛系統(tǒng)可以有效的控制俯仰與側(cè)傾運(yùn)動。

參閱圖2，電機(jī)通過螺栓安裝固定于汽車前軸和車軸之間的底盤上，具體安裝位置要滿足輔助裝置在工作終態(tài)時(shí)輔助車輪位于車軸的中間正下方的要求，要求其輸出軸與車軸在空間上保持平行，輸出軸端一段加工成四角棱形結(jié)構(gòu)，在軸端末加工出螺紋，桿1的一端加工出四角棱形的通孔，電機(jī)輸出軸的棱形結(jié)構(gòu)與桿1的通孔進(jìn)行配合，電機(jī)輸出軸軸末端用螺栓與螺紋配合，防止桿1在電機(jī)輸出軸上的軸向相對運(yùn)動，通過電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動帶動傳動桿1運(yùn)動，傳動桿2一端與車架通過連接結(jié)構(gòu)鉸接；傳動桿2另一端與傳動桿1未加工棱形通孔的一端、傳動桿3一端通過連接結(jié)構(gòu)鉸接；傳動桿3另一端與傳動桿4的中間位置通過連接結(jié)構(gòu)鉸接；傳動桿4與車架鉸接，另一端與安裝有車輪的叉形機(jī)構(gòu)連接。汽車后輪爆胎時(shí)，通過電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動帶動傳動桿1運(yùn)動，傳功桿1通過連接結(jié)構(gòu)帶動傳動桿2和傳動桿3運(yùn)動，傳動桿3通過連接結(jié)構(gòu)帶動傳動桿4運(yùn)動。

參閱圖3，當(dāng)安全輔助裝置運(yùn)動到終態(tài)位置時(shí)，設(shè)計(jì)的傳動桿系保證傳動桿2和傳動桿3共線，傳動桿4處于垂直于路面位置狀態(tài)，當(dāng)前位置傳動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自鎖功能，電機(jī)退出工作狀態(tài)；輔助車輪與路面接觸而滾動，通過輔助車輪與地面的垂向作用使車軸上兩車輪離地，較高車速時(shí)輪轂驅(qū)動電機(jī)通過反轉(zhuǎn)提供反轉(zhuǎn)驅(qū)動力作為部分制動力進(jìn)行制動力補(bǔ)償，也可以為輔助車輪提供驅(qū)動力。