一种全地形车车架及其转向系统的制作方法

1.本发明涉及全地形车技术领域，特别是涉及一种全地形车车架及其转向系统。


背景技术：

2.目前的全地形车车架及其转向系统设计中，缺乏车架基础防弹设计，一般是通过临时加挂防护装甲，但是这会导致车辆有效载荷的大幅下降，甚至产生不可预期的严重后果，同时也降低了车辆的可拓展性，无法再次加装强化防护结构，使全地形车在特种领域的应用受到限制。
3.采用喷水推进器的船舶或车辆在水上行驶转向时，一般用驱动机构方式改变导流喷口喷射出高速水流的偏转来实现转向。列举两种转向传动机构存在以下问题：
4.液压传动：液压控制性能好，即力、速度、位置等能以很高的响应速度进行控制。由于工作性能易受温度变化影响，不宜在高温或极地温度下工作；工作噪音大，质量大，元件制造精度要求高，价格贵，维修复杂。
5.拉索传动：拉索控制性能好，价格低。拉索具有延展性，长期使用会越拉越长反而寿命降低。结构松散，空间利用率低，不便整车布置。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有防弹性能的船形承载式的全地形车车架及其转向系统，车架防弹性能好；转向系统的控制性能好，结构简单，质量轻，造价低，维修简单，占用空间小，便于整车布置。
7.本发明的目的是这样实现的：
8.一种全地形车车架，其特征在于：包括车架底部组件、左车架组件、右车架组件、车架前部组件、车架后部组件、左副箱组件、右副箱组件、上层车身组件，左车架组件和左副箱组件焊接组成车架左侧结构，右车架组件和右副箱组件焊接组成车架右侧结构，车架底部组件、车架左侧结构、车架右侧结构、车架前部组件、车架后部组件和上层车身组件焊接形成一个封闭的船形结构，所述左车架组件、右车架组件、左副箱组件、右副箱组件、车架前部组件、上层车身组件的外表面均覆盖有防弹钢板。
9.优选地，所述防弹钢板呈向外凸起倾角的外型结构，且车架前部组件上的防弹钢板的倾角大于其余防弹钢板的倾角。
10.优选地，所述防弹钢板为焊接结构，防弹钢板的棱边为焊缝部位，防弹钢板通过铆钉铆接安装。
11.一种全地形车的转向系统，包括全地形车车架；
12.所述车架底部组件的后部焊接有电机安装支承和水下推进器安装支承，水下推进器安装支承具有呈l型的安全腔，还包括水推转向机构、呈l型的安装架，所述安装架对应安装在水下推进器安装支承上，所述水推转向机构包括喷水推进器，所述喷水推进器固定在安装架的立板上，所述喷水推进器具有导流喷水口，还包括依次动力连接的驱动电机、水推
转向箱、传动轴、连杆机构，所述连杆机构的执行端与导流喷水口连接，用于带动导流喷水口偏转，所述驱动电机、水推转向箱均位于安装架的立板内侧，所述驱动电机固定安装在电机安装支承上，安装架的立板上设有供传动轴通过、运动的过孔；所述连杆机构包括主动杆，固定在导流喷水口上的从动杆，以及分别与主动杆、从动杆铰接的联动杆，传动轴的一端与蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮端通过万向节铰接，传动轴的另一端与主动杆固定连接；所述驱动电机、联动杆均垂直于传动轴。
13.优选地，还包括整车控制器、方向盘传感器、水推开关、伺服控制器、水推位置传感器、转向机构，所述方向盘传感器安装在全地形车的转向机构上，用于采集方向盘转向角度信息；所述水推位置传感器安装在水推转向箱上，用于采集水推转向角度信息，所述方向盘传感器、水推开关通过低压线束与整车控制器相连，水推开关用于输出启动信号，整车控制器用于采集方向盘传感器和水推开关信号，以及控制输出水推使能控制和水推转角需求信号，所述整车控制器通过can总线与伺服控制器进行通信，所述水推位置传感器、驱动电机通过低压线束与伺服控制器相连，伺服控制器用于采集水推位置传感器信号，接收整车控制器下发的水推使能和水推转角需求信号，并控制输出驱动电机电压控制信号，同时，向整车控制器上报当前的水推的转角和水推控制信息。
14.优选地，水推转向和车辆转向共用转向机构，所述转向机构包括方向盘、转向器、减速盒，所述方向盘固定安装在转向器的上端，所述减速盒具有传动轴ii、传动轴i，所述传动轴ii、传动轴i之间通过减速传动机构动力连接，所述传动轴ii与转向器的下端连接，所述传动轴i上套有回正扭簧，所述减速盒上固定有转向限位板，所述传动轴i上固定有拨动板，所述拨动板与转向限位板对应，所述拨动板、转向限位板的两侧分别设有限位卡槽，所述回正扭簧的两脚分别卡接于拨动板、转向限位板对应的限位卡槽内，所述减速盒上安装有角度传感器，所述角度传感器与整车控制器连接，用于将传动轴i的转角信号传递给整车控制器，所述整车控制器用于控制全地形车的驱动电机，完成转向。
15.优选地，还包括线控电子液压制动总成、制动分配阀、右转向制动钳、制动盘、左转向制动钳，所述整车车控制器分别与制动分配阀、线控电子液压制动总成连接，所述制动分配阀的进油端通过制动油管与线控电子液压制动总成连接，线控电子液压制动总成用于提供制动力，所述制动分配阀的出油端分别通过制动油管与左转向制动钳、右转向制动钳连接，所述左转向制动钳、右转向制动钳分别与对应车轮的制动盘配合；整车车控制器用于控制线控电子液压制动总成和制动分配阀，向全地形车的左轮、右轮提供不同的制动力，完成应急转向。
16.由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
17.整个车架形成正面和两侧面具有防弹能力且正面通过防弹外形强化的船形承载式车架结构，满足在特种领域的使用要求。
18.集成液压与拉索优点，解决液压与拉索缺点使水推转向的传动装置。该转向机构可以得到很大的传动比，结构紧凑，不受高温或极地环境温度影响正常工作，传动平稳、噪音小，质量小且具有自锁功能，造价低等便于小空间内布置。
19.水推转向和车辆正常转向共用同一套转向输入装置，解决水上转向操作复杂的问题；该发明与传统的拉锁传达比，解决了水推转向装置复杂的问题；该发明采用水推转角需求和实际水推转角的位置的闭环控制，响应速度快，控制精度高，解决了传统控制中转向回
零难，控制精度低问题。水上转向操作简单、水推转向装置简单，转向回零容易，控制精度高。
20.本发明在现有电控速差转向机构上增加了一套应急转向机构，在电控速差转向无法正常工作的时候，应急转向工作，能够保证车辆正常靠边停车等待维修，增加了整车的安全性。本发明结构简单、制作方便、成本低、采集信号简单，能够适应各种车型的需求。应急转向系统和车辆本身的转向系统共用同一套转向机构，增加了安全性的同时，并没有增加转向系统的操纵难度。
21.本发明装配了一个1比3减速盒，够将回正扭簧的
±
42
°
转化到方向盘的
±
126
°
，增大了方向盘的转向角度，从而增加了方向的操控精度。设置了一个回正力调节机构，能够防止方向盘自动回正过快，并且提高了方向盘的操纵性能。本发明的方向盘能够实现大角度无级折收，在满足不同体型的驾驶员需求。
附图说明
22.图1
‑
图3为车架的结构示意图；
23.图4为车架底部组件的结构示意图；
24.图5为左车架组件内侧的结构示意图；
25.图6为左车架组件外侧的结构示意图；
26.图7为左副箱组件内侧的结构示意图；
27.图8为左副箱组件外侧的结构示意图；
28.图9为右车架组件内侧的结构示意图；
29.图10为右车架组件外侧的结构示意图；
30.图11为右副箱组件内侧的结构示意图；
31.图12为右副箱组件外侧的结构示意图；
32.图13为车架前部组件内侧的结构示意图；
33.图14为车架前部组件外侧的结构示意图；
34.图15为车架后部组件内侧的结构示意图；
35.图16为车架后部组件外侧的结构示意图；
36.图17、18为上层车身组件的结构示意图；
37.图19为水推转向机构的结构示意图；
38.图20为水推转向箱的结构示意图；
39.图21为水推转向机构的的控制示意图；
40.图22为全地形车应急转向机构的结构示意图；
41.图23为转向机构的结构示意图；
42.图24为减速盒的结构示意图；
43.图25为方向盘角度调节示意图。
44.附图标记
45.附图中，1为车灯安装支承，2为风挡安装板，3为防翻滚架安装座，4为座椅安装支承，5为枪架安装支承，6为车门限位缓冲装置安装支承，7为前地板安装梁，8为发动机安装支承，9为发动机安装梁，10为车门安装座，11为吊钩安装座，12为吊运固定环，13为放水装
置安装点，14为电池安装支承，15为电机安装支承，16为油箱安装支承，17为水下推进器安装支承，18为后地板安装点，19为大梁，20为空调调节器安装支承，21为齿轮箱安装支承，22为螺栓安装座，23为加强板，24为系留挂钩安装座，25为散热器支架安装支承，26为枪架安装支承，27为扶手管，28为座椅安装支承，29为仪表面板安装支承，30为制动主缸安装支承，31为操控踏板安装支承，32为真空储气罐安装支承，33为中控台安装支承，34为电子液压制动系统安装支承，35为dcl控制盒安装支承，36为防空灯安装支承，37为电子真空泵安装支承，38为格栅式防护组件，39为内饰板安装座，40为车灯安装座，41为拖车连接座加强板，42为后地板安装支承，43为车灯盒，44为拖车连接座组件，45为挡水板安装支承，46为铆钉。
具体实施方式
46.参见图1
‑
图18，为一种全地形车车架，车架由车架底部组件，左车架组件，右车架组件，车架前部组件，车架后部组件，左副箱组件，右副箱组件，上层车身组件8个组件焊接而成。
47.左车架组件和左副箱组件焊接组成车架左侧结构，右车架组件和右副箱组件焊接组成车架右侧结构，再将车架底部组件、车架左侧结构、车架右侧结构、车架前部组件、车架后部组件和上层车身组件通过焊接形成一个封闭的船形结构。所述车架的正面和两侧均有防弹钢板进行防护。
48.车架前部为驾驶舱，驾驶舱前部上端焊接有风挡安装板，前部焊接有仪表面板安装支承，下部车架大梁上焊接有前地板安装梁和安装支承，左右两侧留有车门开口空间并焊接有车门安装座。
49.车架中部为动力舱，焊接有发动机安装梁及安装支承、动力舱板安装支承和散热器支架安装支承，留有进气口与排气口并焊接有防翻滚架安装座。
50.车架后部为乘员舱，焊接有座椅安装支承、枪架安装支承和扶手管，下部大梁和后部横梁上焊有后地板安装座，后部焊接有拖车连接座组件以及尾灯安装座。乘员舱尾端留有乘员上下车的开口空间并焊接有挡水板安装支承。
51.车架最前端和其下方以及最后端和其下方焊接有吊钩安装座和吊运固定环，车架后端下方一侧的吊钩安装座压装有用于释放静电的金属衬套。
52.车架后端下部有为水下推进器喷射水流转向时留出的空间。
53.车架底部中间呈贯通前后的倒“u”型槽钢状。车架底部两侧边连接左右车架组件处呈贯通前后的“u”型槽钢状，槽内焊接有抽水装置安装支承，槽内两端焊接有放水装置安装点。
54.优选地，所述车架的正面作为主迎弹面设计有大倾角的外型结构，车架左右侧面作为次迎弹面设计有小倾角的外型结构，车架的车架后部组合作为非迎弹面不做防弹设计。
55.优选地，迎弹面的焊缝集中部位设计为有倾角的外型结构。
56.优选地，迎弹面的高风险部位的防弹钢板采用高强度铆钉铆接安装。
57.车架底部组件：在底板上焊接有加强梁或加强筋，以及各种设备或附件的安装支承。
58.优选地，底板通过折弯成型形成贯通前后方向的纵梁，加强梁为贯通左右方向的
横梁，横梁与左车架组件和右车架组件的立柱相连。
59.优选地，车架底部组件前部焊接有电池安装支承。
60.优选地，车架底部组件中部横梁上焊接有发动机安装支承和电机安装支承。
61.优选地，车架底部组件的后部焊接有油箱安装支承和水下推进器安装支承，车架底部组件的后部应留出水下推进器喷射水流的空间，水下推进器安装支承区域增厚加强并与横梁焊接连接，连接处焊有三角形加强筋。
62.优选地，底板上开有检修用的开口。
63.左车架组件：外侧为防弹钢板，防弹钢板内侧焊接有加强筋和贯通前后的大梁以及支撑在大梁下方的立柱，左车架组件设有齿轮箱安装支承。
64.优选地，齿轮箱安装支承两侧焊接有立柱。
65.优选地，齿轮箱安装支承处焊接有加强板进行局部增厚强化。
66.优选地，齿轮箱安装支承的工具难以到达的螺栓安装孔处焊有能够限位的螺栓安装座。
67.优选地，立柱上下两端连接处焊接有三角形加强筋。
68.优选地，左车架组件内侧焊接有空调调节器安装支承。
69.优选地，大梁上设有底板安装支承和安装点。
70.优选地，左车架组件设有检修用的开口。
71.左副箱组件:外侧为防弹钢板，防弹钢板内侧焊接有立柱、加强筋、系留挂钩安装座以及设备或附件的安装支承，左副箱组件上部边缘焊有纵梁。
72.优选地，左副箱组件内侧焊接有座椅安装支承、枪架安装支承和扶手管。
73.右车架组件：外侧为防弹钢板，防弹钢板内侧焊接有加强筋和贯通前后的大梁以及支撑在大梁下方的立柱，左车架组件设有齿轮箱安装支承。
74.优选地，右车架组件与左车架组件的主要结构左右对称。
75.右副箱组件:外侧为防弹钢板，防弹钢板内侧焊接有立柱、加强筋以及设备或附件的安装支承，左副箱组件上部边缘焊有纵梁。
76.优选地，右副箱组件与左副箱组件的主要结构左右对称。
77.车架前部组件外侧为防弹钢板，防弹钢板内侧焊接有梁、加强筋和设备或附件的安装支承，外侧左右焊接有车灯安装支承，外侧下部焊接有接地线安装支承和固定夹。
78.优选地，车架前部组件内侧中部横梁上焊接有制动主缸安装支承、操控踏板安装支承、真空储气罐安装支承、电子液压制动系统安装支承、中控台安装支承。
79.优选地，车架前部组件内侧下方有折弯形成的横向加强筋，焊接有电子真空泵安装支承、dcl控制盒安装支承。
80.优选地，车架前部组件内侧焊有防空灯安装支承，并在外侧焊接有能够完全遮蔽防空灯出光口正面投影的同时让防空灯灯光照射到车辆前方地面的格栅式防护组件。
81.优选地，车架前部组件内侧上部左右焊有仪表面板安装支承。
82.优选地，车架前部组件内侧上部边缘焊有加强梁。
83.车架后部组件内侧的上端和折弯成型处焊接有横梁，横梁之间焊接有立柱。车架后部组件上部焊接有内饰板安装座、车灯安装座和容纳车灯的车灯盒。车架后部组件下部焊接有拖车连接座组件、后地板安装支承和踏板安装座。
84.优选地，拖车连接座组件内侧焊接有拖车连接座加强板。
85.优选地，车架后部组件下端留有水下推进器的开口空间。
86.上层车身组件由梁与立柱焊接而成的骨架和铆接在骨架上的防弹钢板组成。上层车身组件前面和左右两侧均铆接有防弹钢板。上层车身组件前部上端焊接有风挡安装座，前部驾驶舱区域两侧留有车门开口和车门安装座，两侧中部动力舱区域留有进气口与排气口并焊接有防翻滚架安装座。上层车身组件后部乘员舱区域焊接有座椅支承和枪架支承，尾端留有乘员上下车的开口空间并焊接有挡水板安装支承。
87.优选地，上层车身组件前部左右外侧均铆接有车门限位缓冲装置安装支承。
88.优选地，上层车身组件中部焊接有进排气导气装置安装点。
89.优选地，上层车身组件后部外侧焊接有收纳挡水板的挡水板安装支承。
90.参见图19，一种全地形车的水推转向机构，包括喷水推进器，所述喷水推进器具有导流喷水口304，导流喷水口304铰接在喷水推进器的出水口上，还包括依次动力连接的驱动电机301、水推转向箱302、传动轴303、连杆机构，所述连杆机构的执行端与导流喷水口304连接，用于带动导流喷水口304偏转。
91.参见图20，所述水推转向箱302包括壳体，以及设于壳体内的蜗轮蜗杆传动机构，所述壳体包括箱体、箱盖，所述箱体、箱盖通过螺栓连接在一起。蜗轮蜗杆传动机构的蜗杆端与驱动电机301连接，蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮端与传动轴303连接。具体地：所述壳体包括箱体a、箱盖b，所述箱体a、箱盖b通过螺栓连接在一起。合箱后形成一个用于装蜗杆蜗轮组件的型腔；所述型腔内装有传动组件x，其中：所述传动组件x包括蜗杆c和蜗轮轴组件y，其中蜗杆c与蜗轮轴组件y中的蜗轮d两轴交错90
°
啮合；所述蜗轮轴组件y包括蜗轮d和蜗轮轴e过盈装配而成一个组件。
92.所述连杆机构包括主动杆305，固定在导流喷水口304上的从动杆307，以及分别与主动杆305、从动杆307铰接的联动杆306，传动轴303的一端与蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮端铰接，传动轴303的另一端与主动杆305固定连接。所述驱动电机301、联动杆306均垂直于传动轴303。
93.工作过程：
94.驱动电机301的动力与蜗杆连接，动力输入时蜗杆驱动蜗轮轴转动，蜗轮轴连接水推传动轴303，水推传动轴303与导流喷口连接。当蜗杆正转时，通过该转向箱将力矩传递水推传动轴303，使导流喷水口304向左偏转。反之，导流喷水口304向右偏转。从而实现喷水推进器转向。
95.参见图21，水推转向机构的控制方法，包括整车控制器、方向盘传感器、水推开关、伺服控制器、水推位置传感器。方向盘传感器安装在转向机构上；水推开关安装在仪表板上；水推位置传感器安装在水推转向箱上。
96.方向盘传感器、水推开关至通过低压线束与整车控制器相连；水推位置传感器、驱动电机通过低压线束与伺服控制器相连；整车控制器通过can总线与伺服控制器进行通信。
97.整车控制器负责完成：采集方向盘传感器和水推开关信号，控制输出水推使能控制和水推转角需求信号。
98.伺服控制器负责完成：采集水推位置传感器信号，接收整车控制器下发的水推使能和水推转角需求信号，控制输出电压信号至驱动电机；同时上报当前的水推的转角和水
推控制信息。
99.水推转向装置是在整车控制器采集到水推开关信号后，控制输出水推使能和水推转角需求信号；伺服控制器接收到水推使能后，根据采集水推位置传感器信号转换成的实际水推转角与整车控制器下发的水推转角需求信号做闭环控制，输出不同的电压信号，控制驱动电机运转，带动导流喷水口动作，达到需求的水推转角，并将实际的水推转角和水推控制信息反馈给整车控制器。
100.水推转向和车辆正常转向共用同一套转向输入装置。水推转向时，整车控制器根据方向盘传感器信号，转化为对应的水推转角需求。方向盘传感器信号与水推转角需求对应关系如下表：
101.方向盘传感器的值(v)0.62.4
‑
2.64.4对应的转角需求
‑
101对应的水推转角需求(度)350
‑
35
102.实际水推转角的位置通过水推位置传感器进行反馈；并对水推位置传感器信号留有一定的空行程。水推位置传感器信号与实际水推转角对应关系如下表：
103.水推位置传感器的值(v)0.52.4
‑
2.64.5实际水推转角需求(度)
‑
45045
104.当伺服控制器接收的水推控制信号为使能，且驱动电机无故障，且水推传感器无故障，且水推电机未过流，且水推控制未超时，上述信号同时满足时，驱动电机的控制信号输出有效，否则驱动电机的控制信号置0。
105.当驱动电机的控制信号输出有效时，水推转角需求和实际水推转角的位置的差值大于设定的死区时，开始转角闭环控制，输出驱动电机的控制信号，驱动电机开始工作。
106.当伺服控制器接收的水推控制信号为使能，且驱动电机无故障，且水推传感器无故障，且水推电机未过流时，且需求的水推转角未发生变化时，上述信号同时满足时，开始对水推转向控制进行计时，计时时间超过设定时间后，输出水推控制超时故障，驱动电机的控制信号置0，驱动电机停止工作。
107.参见图22
‑
图25，为一种全地形车应急转向机构、转向机构，图中，201、方向盘，202、转向器，203、气弹簧，204、万向节，205、减速盒，206、角度传感器i，207、角度传感器ii，401、转向机构，402、线控电子液压制动总成，403、制动油管，404、制动分配阀，405、整车控制器，406、右转向制动钳，407、制动盘，408、左转向制动钳，501、回正扭簧，502、拨动板，503、转向限位板，504、箱盖，505、摩擦套，506、滑块，507、调节支座，508蝶形螺栓，509为限位柱。
108.一种全地形车应急转向机构，由转向机构、线控电子液压制动总成、制动油管、制动分配阀、整车控制器、右转向制动钳、制动盘、左转向制动钳组成。转向机构上装有角度传感器，方向盘转动为角度传感器发出转向信号，整车车控制器负责采集角度传感器的信号。整车控制器接收信号后，控制线控电子液压制动总成和制动分配阀，通过制动油管、左右转向制动钳、制动盘为左右轮提供不同制动力，完成转向。
109.其中：线控电子液压制动总成为液压管路提供足够的制动力；制动分配阀为二路常通阀，分别控制左右制动管路的通断。当方向盘右转时，整车控制器控制线控电子液压制动总成工作产生制动力，转向角度越大线控电子液压制动总成产生的制动力越大。同时制
动分配阀左路的阀体关闭，阻断左路的对左转向制动钳产生压力；右路阀体继续保持常开状态，右转向制动钳产生压力，对右轮进行制动，使左轮转速大于右轮转速，实现右转。当方向盘左转时，与右转控制相反，实现左转。
110.转向机构包括方向盘、转向器，所述方向盘固定安装在转向器的上端，还包括减速盒、整车控制器，所述减速盒具有传动轴ii、传动轴i，所述传动轴ii、传动轴i之间通过减速传动机构动力连接，所述传动轴ii与转向器的下端连接，所述传动轴i上套有回正扭簧，所述减速盒上固定有转向限位板，所述传动轴i上固定有拨动板，所述拨动板与转向限位板对应，所述拨动板、转向限位板的两侧分别设有限位卡槽，所述回正扭簧的两脚分别卡接于拨动板、转向限位板对应的限位卡槽内，所述减速盒上安装有角度传感器，所述角度传感器与整车控制器连接，用于将传动轴i的转角信号传递给整车控制器，所述整车控制器用于控制全地形车的驱动电机，完成转向。
111.通过方向盘为整车提供转向信号，再通过转向器、万向节将角度信号传递到减速盒。减速盒上装的角度传感器i，将信号传递给整车控制器，由整车控制器控制电机实现转向。另外减速盒上还装有角度传感器ii，当角度传感器i失效的时候，可以由角度传感器ii继续为整车控制器输入转向信号。
112.该减速盒上装有一个回正扭簧，为转向机构提供回正力矩。由于扭簧只能提供较小的回正角度。因此该减速盒提供了一个1比3的减速比，能够将回正扭簧的
±
42
°
转化到方向盘的
±
126
°
，增大了方向盘的转向角度，从而增加了方向的操控精度。另外，减速盒上还设计了一个回正力调节结构，由滑块、调节支座、弹簧、蝶型螺栓组成。通过蝶型螺栓和弹簧将滑块压在传动轴ii(传动轴ii上固定有摩擦套)上，由蝶型螺栓的松紧来调节滑块与传动轴的摩擦力，从而防止方向盘自动回位过快，并且模拟出最合适的操纵力。在减速盒箱盖有两个限位柱，保证方向盘的转向角度不会超过
±
126
°
，从而保护了角度传感器不被损坏。
113.该转向机构还装有一个气弹簧，能够实现方向盘大角度调节。该调节机构通过气弹簧调节，最大折收角度为62
°
。在62
°
范围内可任意调节。
114.最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。