机动车轮距调节机构及其控制方法与流程

本发明涉及一种轮距调节机构及其控制方法，尤其是一种机动车轮距调节机构及其控制方法。

背景技术：

现有的机动车轮距调节机构，有的是采用人工将轮子向外或向里移动将轮距宽度加大或缩小，也有采用螺杆或电动推杆方式调节轮距，但大部分是仅调节机动车左右轮之间轮距的宽度，或仅调节机动车前后轮之间轮距的长度，而且均使用多个电机驱动。机动车的长度和宽度设计都是根据不同用途、承重、协调性等多因素考虑的，单独调节左右轮之间轮距的宽度或单独调节前后轮之间轮距的长度，都容易对车体的稳定性和协调性及安装维护产生一定的影响，另外，现有的轮距调节必须在停车的状态下才能进行。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的轮距调节仅能在停车状态下进行、采用人工拆卸的方式、仅调节轮距宽度或仅调节轮距的长度等不足，本发明提供一种机动车轮距调节机构及其控制方法，能够在机动车停止时和行驶中，均可以同时完成左右轮之间轮距的宽度调节和前后轮之间轮距的长度调节。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机动车轮距调节机构，包括车架，车架的中心位置安装有轮距调节电机，轮距调节电机为双输出轴，其两端分别安装减速箱r和减速箱l，减速箱为双输出轴蜗轮蜗杆机构，减速箱输出轴其中的一个安装有编码器b，减速箱输出轴通过万向节分别连接螺杆螺母机构的后端，4个螺杆螺母机构的前端分别安装在车架的4个角上，螺杆螺母机构设置有伸缩架，4个伸缩架前端均安装有转向执行机构，转向执行机构上安装有车轮，车轮包括左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，转向执行机构上还安装有车轮驱动电机，车架底部安装有底板，底板安装有动力系统和控制系统。

上述的机动车轮距调节机构，所述转向执行机构设置有转向柱，转向柱底部安装有车轮叉架，车轮叉架上安装车轮，车轮安装有电子刹车装置，转向柱顶部连接转向电机，转向电机安装有编码器a，转向柱上还安装有车轮驱动电机固定装置，车轮驱动电机固定装置固定车轮驱动电机，转向柱安装的组合轴承将转向执行机构固定在伸缩架前端。

上述的机动车轮距调节机构，所述螺杆螺母机构包括螺杆、螺母和方形固定架，方形固定架的前端和后端分别设置有前限位开关和后限位开关，前限位开关安装在可调节轮距的最大位置处，后限位开关安装在可调节轮距的最小位置处，在方形固定架的前端内两侧还分别安装有轴承b，轴承b的滚动面分别与伸缩架上的轴承b导槽底部、方形固定架的内顶面接触，伸缩架的后端下方安装有轴承a，轴承a与方形固定架的内部底面接触；所述减速箱r连接的2个螺杆螺母机构，其螺杆的螺纹一个为正向一个为反向，所述减速箱l连接的2个螺杆螺母机构，其螺杆的螺纹同样一个正向一个反向。

上述的机动车轮距调节机构，所述车轮驱动电机为对称安装，前两轮的驱动电机位于前轮的后面上方，后2轮的驱动电机位于后轮的前面上方，车轮驱动电机输出轴上安装有传动齿轮，与车轮转轴安装的传动齿轮通过链条连接成齿轮传动组。

上述的机动车轮距调节机构，所述轮距调节电机可以对前后轮之间的轮距长度和左右轮之间的轮距宽度进行同步调整，所述轮距调节电机的双输出轴还可以设置为长轴，在车架尺寸不变的情况下，轮距调节电机每转动一圈，前后轮之间的轮距调节距离要大于左右轮之间的轮距调节距离；所述减速箱r和减速箱l的双输出轴还可以设置为长轴，在车架尺寸不变和轮距调节电机输出轴为短轴的情况下，轮距调节电机每转动一圈，前后轮之间的轮距调节距离要小于左右轮之间的轮距调节距离。

上述的机动车轮距调节机构，所述编码器b的码盘固定在减速箱输出轴上，编码器b用于检测输出轴或螺杆的转速和转动圈数，在进行轮距调节时，编码器b将检测到的转速和圈数等信息传输给控制系统，控制系统根据已有的螺杆螺母机构与车架之间安装的角度、螺杆上的螺距等信息，以及机动车轮距的最小位置、最大位置和现有位置等，计算轮距调节前和调节后的准确数值。

上述的机动车轮距调节机构，所述控制系统连接轮距调节电机、车轮驱动电机、转向电机、编码器a、前限位开关、后限位开关、编码器b、控制器和动力系统；所述动力系统为上述部件提供电力。

上述的机动车轮距调节机构，所述控制器设置有电源开关、停止键、刹车键、前限位指示灯、后限位指示灯、轮距加大操作键和轮距缩小操作键；所述轮距加大操作键和轮距缩小操作键为点动控制；所述控制器与控制系统的信息和数据传输为有线或无线方式。

一种机动车轮距调节机构的控制方法，包括机动车停止状态的轮距加大控制方法、机动车停止状态的轮距缩小控制方法、机动车行驶中的轮距加大控制方法、机动车行驶中的轮距缩小控制方法；

所述机动车停止状态的轮距加大控制方法：

步骤1：接通电源，按下轮距加大操作键，控制系统检测车轮所处位置，当车轮处于轮距最大位置时，前限位开关接通、前限位指示灯亮，提示无法加大轮距；当车轮处于轮距最小位置与最大位置之间时，电子刹车装置松开刹车；

步骤2：转向电机启动，其中：左前轮对应的转向电机逆时针转动，当其编码器a根据已设定的电机转动角度，检测到车轮的方向与其伸缩架推出方向一致时，转向电机停止转动；同时，右前轮对应的转向电机顺时针转动，当其编码器a检测到车轮的方向与其伸缩架推出方向一致时，转向电机停止转动；同时，左后轮对应的转向电机顺时针转动，当其编码器a检测到车轮的方向与其伸缩架推出方向一致时，转向电机停止转动；同时，右后轮对应的转向电机逆时针转动，当其编码器a检测到车轮的方向与其伸缩架推出方向一致时，转向电机停止转动；

步骤3：轮距调节电机正向或反向转动，通过螺杆螺母机构将4个伸缩架及车轮同时向外推出，轮距的长度和宽度同时加大；

步骤4：当轮距调节到所需位置时，松开轮距加大操作键，轮距调节电机停止转动；

步骤5：所有转向电机转动，转动方向与步骤2相反，当各编码器a检测到车轮转回至初始状态的角度时，4个转向电机停止转动；

步骤6：电子刹车装置启动刹车；

所述机动车停止状态的轮距缩小控制方法：

步骤1：接通电源，按下轮距缩小操作键，控制系统检测车轮所处位置，当车轮处于轮距最小位置时，后限位开关接通、后限位指示灯亮，提示无法缩小轮距；当车轮处于轮距最大位置与最小位置之间时，电子刹车装置松开刹车；

步骤2：转向电机启动，其中：左前轮对应的转向电机逆时针转动，当其编码器a检测到车轮的方向与其伸缩架引入方向一致时，转向电机停止转动；同时，右前轮对应的转向电机顺时针转动，当其编码器a检测到车轮的方向与其伸缩架引入方向一致时，转向电机停止转动；同时，左后轮对应的转向电机顺时针转动，当其编码器a检测到车轮的方向与其伸缩架引入方向一致时，转向电机停止转动；同时，右后轮对应的转向电机逆时针转动，当其编码器a检测到车轮的方向与其伸缩架引入方向一致时，转向电机停止转动；

步骤3：轮距调节电机反向或正向转动，通过螺杆螺母机构将4个伸缩架及车轮同时向内引入，轮距的长度和宽度同时缩小；

步骤4：当轮距调节到所需位置时，松开轮距缩小操作键，轮距调节电机停止转动；

步骤5：所有转向电机转动，转动方向与步骤2相反，当编码器a检测到车轮转回至初始状态的角度时，4个转向电机停止转动；

步骤6：电子刹车装置启动刹车；

所述机动车行驶中的轮距加大控制方法：

步骤1：按下轮距加大操作键，车轮驱动电机减速至设定速度；

步骤2：转向电机启动，其中：左前轮和左后轮逆时针转动，当编码器a检测到车轮转动到设定角度时，转向电机停止转动，同时，右前轮和右后轮顺时针转动，当编码器a检测到车轮转动到设定角度时，转向电机停止转动；同时，轮距调节电机正向或反向转动，通过螺杆螺母机构将4个伸缩架及车轮同时向外推出，轮距的长度和宽度同时加大；

步骤3：当轮距调节到所需位置时，松开轮距加大操作键，轮距调节电机停止转动；同时，所有转向电机转动，转动方向与步骤2相反，当编码器a检测到车轮转回至初始状态的角度时，4个转向电机停止转动；

步骤4：车轮驱动电机恢复至原有速度；

所述机动车行驶中的轮距缩小控制方法：

步骤1：按下轮距缩小操作键，车轮驱动电机减速至设定速度；

步骤2：转向电机启动，其中：左前轮和左后轮顺时针转动到设定角度，转向电机停止转动，同时，右前轮和右后轮逆时针转动到设定角度，转向电机停止转动；同时，轮距调节电机反向或正向转动，通过螺杆螺母机构将4个伸缩架及车轮同时向内引入，轮距的长度和宽度同时缩小；

步骤3：当轮距调节到所需位置时，松开轮距缩小操作键，轮距调节电机停止转动；同时所有转向电机转动，转动方向与步骤2相反，当编码器a检测到车轮转回至初始状态的角度时，4个转向电机停止转动；

步骤4：车轮驱动电机恢复至原有速度。

本发明的有益效果是，可以在机动车停止状态下进行轮距调节，也可以在机动车行驶中进行轮距调节，仅使用一个电机驱动，便可以同时进行左右轮之间轮距的宽度调节和前后轮之间轮距的长度调节，能够保证机动车车体原有的长宽比，还可以根据需要选择设置为长度调节大于宽度调节或宽度调节大于长度调节的不同模式，本发明具有结构简单、设计合理、用途广、实用性强等特点，特别是在农业领域、军工领域及一些特殊环境中能发挥重大的作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明示意图；

图2为沿着图1中e-e线的示意图；

图3为沿着图1中f-f线的转向执行机构示意图；

图4为螺杆螺母机构示意图；

图5为控制器示意图；

图6为轮距调节电机输出轴为长轴的结构示意图；

图7为减速箱输出轴为长轴的结构示意图。

图中1.车架，2.底板，3.车轮驱动电机，4.齿轮传动组，5.左后轮，6.右后轮，7.右前轮，8.左前轮，9.车轮驱动电机固定装置，10.转向执行机构，1001.车轮叉架，1002.转向柱，1003.转向电机，1004.编码器a，1005.组合轴承，11.伸缩架，12.螺杆螺母机构，1201.螺杆，1202.螺母，1203.轴承a,1204.方形固定架，1205.轴承b，1206.前限位开关，1207.轴承b导槽，1208.后限位开关，13.控制系统，14.万向节，15.轮距调节电机，16.减速箱r，17.动力系统，18.减速箱l，19.控制器，1901.电源开关，1902.前限位指示灯，1903.轮距加大操作键，1904.轮距缩小操作键，1905.后限位指示灯，1906.刹车键，1907.停止键，20.电子刹车装置，21.编码器b。

具体实施方式

【实施例】

机动车轮距调节机构包括车架1，车架1的中心位置安装有轮距调节电机15，轮距调节电机15为双输出轴，其两端分别安装减速箱r16和减速箱l18，减速箱为双输出轴蜗轮蜗杆机构，减速箱输出轴其中的一个安装有编码器b21，减速箱输出轴通过万向节14分别连接螺杆螺母机构12的后端，4个螺杆螺母机构的前端分别安装在车架1的4个角上，螺杆螺母机构12设置有伸缩架11，4个伸缩架前端均安装有转向执行机构10，转向执行机构10上安装有车轮，车轮包括左前轮8、右前轮7、左后轮5和右后轮6，转向执行机构10上还安装有车轮驱动电机3，车架1底部安装有底板2，底板2安装有动力系统17和控制系统13，转向执行机构10设置有转向柱1002，转向柱1002底部安装有车轮叉架1001，车轮叉架1001上安装车轮，车轮安装有电子刹车装置20，转向柱1002顶部连接转向电机1003，转向电机1003安装有编码器a1004，转向柱1002上还安装有车轮驱动电机固定装置9，车轮驱动电机固定装置9固定车轮驱动电机3，转向柱1002安装的组合轴承1005将转向执行机构10固定在伸缩架11前端；螺杆螺母机构12包括螺杆1201、螺母1202和方形固定架1204，方形固定架1204的前端和后端分别设置有前限位开关1206和后限位开关1208，前限位开关1206安装在可调节轮距的最大位置处，后限位开关1208安装在可调节轮距的最小位置处，在方形固定架1204的前端内两侧还分别安装有轴承b1205，轴承b1205的滚动面分别与伸缩架11上的轴承b导槽1207底部、方形固定架1204的内顶面接触，伸缩架11的后端下方安装有轴承a1203，轴承a1203与方形固定架1204的内部底面接触，减速箱r16连接的2个螺杆螺母机构，其螺杆1201的螺纹一个为正向一个为反向，减速箱l18连接的2个螺杆螺母机构，其螺杆的螺纹同样一个正向一个反向，车轮驱动电机3为对称安装，前两轮的驱动电机位于前轮的后面上方，后2轮的驱动电机位于后轮的前面上方，车轮驱动电机3输出轴上安装有传动齿轮，与车轮转轴安装的传动齿轮通过链条连接成齿轮传动组4，编码器b21的码盘固定在减速箱输出轴上，编码器b21用于检测输出轴或螺杆的转速和转动圈数，在进行轮距调节时，编码器b21将检测到的转速和圈数等信息传输给控制系统13，控制系统13根据已有的螺杆螺母机构12与车架1之间安装的角度、螺杆上的螺距等信息，以及机动车轮距的最小位置、最大位置和现有位置等，计算轮距调节前和调节后的准确数值；控制系统13连接轮距调节电机15、车轮驱动电机3、转向电机1003、编码器a1004、前限位开关1206、后限位开关1208、编码器b21、控制器19和动力系统17，动力系统17为上述部件提供电力；控制器19设置有电源开关1901、停止键1907、刹车键1906、前限位指示灯1902、后限位指示灯1905、轮距加大操作键1903和轮距缩小操作键1904；轮距加大操作键1903和轮距缩小操作键1904为点动控制；控制器19与控制系统13的信息和数据传输为有线或无线方式。

如图6、图7所示，轮距调节电机15可以对前后轮之间的轮距长度和左右轮之间的轮距宽度进行同步调整，轮距调节电机15的双输出轴还可以设置为长轴，在车架1尺寸不变的情况下，轮距调节电机15每转动一圈，前后轮之间的轮距调节距离要大于左右轮之间的轮距调节距离，减速箱r16和减速箱l18的双输出轴还可以设置为长轴，在车架1尺寸不变和轮距调节电机15输出轴为短轴的情况下，轮距调节电机15每转动一圈，前后轮之间的轮距调节距离要小于左右轮之间的轮距调节距离。

机动车轮距调节机构的控制方法包括机动车停止状态的轮距加大控制方法、机动车停止状态的轮距缩小控制方法、机动车行驶中的轮距加大控制方法、机动车行驶中的轮距缩小控制方法。

机动车停止状态的轮距加大控制方法：接通电源，按下轮距加大操作键1903，控制系统13检测车轮所处位置，当车轮处于轮距最大位置时，前限位开关1206接通、前限位指示灯1902亮，提示无法加大轮距；当车轮处于轮距最小位置与最大位置之间时，电子刹车装置20松开刹车；转向电机1003启动，其中：左前轮8对应的转向电机逆时针转动，当其编码器a根据已设定的电机转动角度，检测到车轮的方向与其伸缩架11推出方向一致时，转向电机停止转动；同时，右前轮7对应的转向电机顺时针转动，当其编码器a检测到车轮的方向与其伸缩架11推出方向一致时，转向电机停止转动；同时，左后轮5对应的转向电机顺时针转动，当其编码器a检测到车轮的方向与其伸缩架11推出方向一致时，转向电机停止转动；同时，右后轮6对应的转向电机逆时针转动，当其编码器a检测到车轮的方向与其伸缩架11推出方向一致时，转向电机停止转动；轮距调节电机15正向或反向转动，通过螺杆螺母机构将4个伸缩架及车轮同时向外推出，轮距的长度和宽度同时加大；当轮距调节到所需位置时，松开轮距加大操作键1903，轮距调节电机15停止转动；所有转向电机反向转动，当各编码器a检测到车轮转回至初始状态的角度时，4个转向电机停止转动；电子刹车装置20启动刹车。

机动车停止状态的轮距缩小控制方法：接通电源，按下轮距缩小操作键1904，控制系统13检测车轮所处位置，当车轮处于轮距最小位置时，后限位开关1208接通、后限位指示灯1905亮，提示无法缩小轮距；当车轮处于轮距最大位置与最小位置之间时，电子刹车装置20松开刹车；转向电机1003启动，其中：左前轮8对应的转向电机逆时针转动，当其编码器a检测到车轮的方向与其伸缩架11引入方向一致时，转向电机停止转动；同时，右前轮7对应的转向电机顺时针转动，当其编码器a检测到车轮的方向与其伸缩架11引入方向一致时，转向电机停止转动；同时，左后轮5对应的转向电机顺时针转动，当其编码器a检测到车轮的方向与其伸缩架11引入方向一致时，转向电机停止转动；同时，右后轮6对应的转向电机逆时针转动，当其编码器a检测到车轮的方向与其伸缩架11引入方向一致时，转向电机停止转动；轮距调节电机15反向或正向转动，通过螺杆螺母机构将4个伸缩架及车轮同时向内引入，轮距的长度和宽度同时缩小；当轮距调节到所需位置时，松开轮距缩小操作键1904，轮距调节电机15停止转动；所有转向电机反向转动，当编码器a检测到车轮转回至初始状态的角度时，4个转向电机停止转动；电子刹车装置20启动刹车；

机动车行驶中的轮距加大控制方法：按下轮距加大操作键1903，车轮驱动电机3减速至设定速度；转向电机1003启动，其中：左前轮8和左后轮5逆时针转动，当编码器a检测到车轮转动到设定角度时，转向电机停止转动，同时，右前轮7和右后轮6顺时针转动，当编码器a检测到车轮转动到设定角度时，转向电机停止转动；同时，轮距调节电机15正向或反向转动，通过螺杆螺母机构将4个伸缩架及车轮同时向外推出，轮距的长度和宽度同时加大；当轮距调节到所需位置时，松开轮距加大操作键1903，轮距调节电机15停止转动；同时，所有转向电机反向转动，当编码器a检测到车轮转回至初始状态的角度时，4个转向电机停止转动；车轮驱动电机3恢复至原有速度；

机动车行驶中的轮距缩小控制方法：按下轮距缩小操作键1904，车轮驱动电机3减速至设定速度；转向电机1003启动，其中：左前轮8和左后轮5顺时针转动到设定角度，转向电机停止转动，同时，右前轮7和右后轮6逆时针转动到设定角度，转向电机停止转动；同时，轮距调节电机15反向或正向转动，通过螺杆螺母机构将4个伸缩架及车轮同时向内引入，轮距的长度和宽度同时缩小；当轮距调节到所需位置时，松开轮距缩小操作键1904，轮距调节电机15停止转动；同时所有转向电机反向转动，当编码器a检测到车轮转回至初始状态的角度时，4个转向电机停止转动；车轮驱动电机3恢复至原有速度。

本发明工作时，当需要原地进行轮距调节，先打开控制器19上的电源开关1901，然后按下轮距加大操作键1903或轮距缩小操作键1904，电子刹车装置20、轮距调节电机15、螺杆螺母机构12、转向电机1003自动按设定的控制程序动作，将机动车轮距的宽度和长度进行加大或缩小，松开轮距加大操作键1903或轮距缩小操作键1904，车轮恢复原始方向，电子刹车装置自动刹车；当机动车行驶情况下需要调节轮距，按下轮距加大操作键1903或轮距缩小操作键1904，机动车减速至设定速度，轮距调节电机15、螺杆螺母机构12、转向电机1003自动按设定的控制程序动作，将机动车轮距的宽度和长度进行加大或缩小，松开轮距加大操作键1903或轮距缩小操作键1904，车轮恢复原有方向，机动车速度恢复原有速度。