一种矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于煤矿井下无轨辅助运输设备的技术领域，具体涉及一种矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车，解决了现有防爆胶轮车上整机重量大、行驶里程短、充电时间长、电机匹配困难、电池放电率过大等问题。其包括车身、传动机构、液压机构、电气机构、驾驶操纵、车架及悬架机构以及轮边减速器机构，轮边减速器机构通过过桥与运输车的悬挂装置及车架相连接，轮边减速器机构嵌设于运输车后轮轮毂内、以车轴为中心从内到外有防爆电机Ⅱ和带湿式制动的行星减速装置。本实用新型机动灵活、结构紧凑，零排放，清洁高效的新能源运输车辆，提升辅助运输行业的整体技术水平，提高煤矿辅运机械化程度，改善施工条件，提高劳动生产效率。
【专利说明】
一种矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车
技术领域
[0001]本实用新型属于煤矿井下无轨辅助运输设备的技术领域，具体涉及一种矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车。
【背景技术】
[0002]煤矿井下是个环境恶劣的狭小作业空间，煤炭采掘、巷道支护、煤炭输送、设备安装、辅助材料的运输都在这一狭小空间完成，给煤炭采掘作业、安全运输带来了很大困难，同时给井下环境带来很大压力。随着以防爆柴油机为动力的胶轮车的推广使用，由于国产防爆柴油机在高效和尾气处理技术上和国外产品相比差距较大，本身存在着排气污染和噪音污染，进一步造成了煤矿井下工作环境的恶化，对井下工作人员的健康造成很大危害，同时也埋下了一定程度上的安全隐患，以及在氧气稀薄环境中表现出的动力不足，成为无轨辅助运输发展的瓶颈和制约我国煤炭生产发展的薄弱环节。目前煤矿井下应用的辅助运输车，基本都保留了原有地面汽车的操纵和传动形式，在井下坡道起伏较大，几公里之内多次需上、下坡道，采用机械或液力机械的传动形式时，驾驶者在运行过程中频繁换挡和拉动离合，容易产生驾驶疲劳，给行车安全也造成一定影响。
[0003]防爆电机与储能装置相结合可以使辅助运输车辆配置更加灵活、运行更多的工况，减少井下巷道的污染排放，发展低污染、零排放、噪音低、绿色环保的新能源车辆是发展趋势，但是由于当前煤矿使用的特殊型铅酸蓄电池体积和重量过大，应用在防爆胶轮车上造成整机重量大、行驶里程短、充电时间长、电机匹配困难、电池放电率过大等问题，成为制约新能源车辆在煤矿井下发展的瓶颈。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的就是针对【背景技术】的不足，针对我国大型煤矿的巷道条件和使用工况，设计一种矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车，集车身和底盘技术、电池技术、电机技术和控制器技术于一身，机动灵活、比能量比功率大、结构紧凑，零排放，清洁高效的新能源运输车辆，提升辅助运输行业的整体技术水平，提高煤矿辅运机械化程度，改善施工条件，提高劳动生产效率。
[0005]本实用新型采用如下的技术方案实现:
[0006]—种矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车，包括车身、传动机构、液压机构、电气机构、驾驶操纵、车架及悬架机构以及轮边减速器机构，其特征在于所述的轮边减速器机构通过过桥与运输车的悬挂装置及车架相连接，轮边减速器机构嵌设于运输车后轮轮毂内、以车轴为中心从内到外有防爆电机Π和带湿式制动的行星减速装置。
[0007]所述的车身通过连接机构联接车架;车架的中间内部前面为防爆电机I，防爆电机I后部连接液压栗；电机的前部右侧设有蓄能器I以及蓄能器Π;车架的前部设置有前轴及转向拉杆机构，前轴及转向拉杆机构的两端分别连接左前轮以及右前轮，前轮中设置有左前制动器、右前制动器;车架的后部连接两端分别连接，左后轮、右后轮两端设置有左轮边减速机构、右轮边减速机构;车架的上部从前至后分别设置蓄电池组1、蓄电池组Π，蓄电池组m以及蓄电池组IV，车架的右侧中部从前向后分别设置有电控箱、插销连接器，车架的左侧中部从前向后分别为电控箱π、液压油箱以及备用电源箱;车身的前部设置有驾驶操纵机构，驾驶操纵机构通过液压管路、电路与液压机构、行走机构、电气机构连接;驾驶操纵机构中设置有本安型显示器、急停按钮、雨刷电机、组合开关、方向盘、电动转向器以及电动油门踏板;车身的中部从前至后设置有驾驶室座椅、中前排座椅、中排座椅、中后排座椅以及后排座椅;前轴及转向拉杆机构的左右两端上部连接前左钢板弹簧悬架装置和右前钢板弹簧悬架装置;车架后部的两端上部连接左后钢板弹簧和副钢板弹簧悬挂装置以及右后钢板弹簧和副钢板弹簧悬挂装置。
[0008]所述的车身采用抗静电阻燃复合材料夹层结构，包括上下两层为CF碳纤维阻燃外层，中间填充高强度的FRP玻璃钢抗静电里料层，所述中间填充层采用多层多角度铺层;车身设置有左前门、右前门，左中前门、右中前门，左中后门、右中后门，左后门、右后门，每个车门均为全封闭结构，防爆钢化玻璃材质。
[0009]所述的驾驶操纵机构在驾驶员的前部设置有本安型显示器、急停按钮以及雨刷电机，驾驶操纵机构在方向操纵上从上到下设置有方向盘、组合开关以及电动转向器，驾驶操纵机构在车身前底部设置有电动油门踏板;驾驶操纵机构通过液压管路、电路与液压机构、行走机构以及电气机构连接。
[0010]所述的车架为主副一体式整体结构，车架呈长矩形，选用边梁式框架结构，由左右分开的两根槽型纵梁和横梁组成，分为主车架和副车架两部分，主车架的左部为左纵梁，右部为右纵梁，左右纵梁之间设有前护罩、前横梁、中横梁1、中横梁Π和后横梁;主车架的左部设有电控箱Π架、液压油箱架和电源箱架，主车架的右部设有电控箱I架和插销连接器架；副车架的左部为左副纵梁，右部为右副纵梁，左右左副纵梁之间设置有前梁以及后梁，在前梁和后梁之间从前到后先后排列有支梁1、支梁Π、支梁m、支梁IV和支梁V(71)，所述车架主体均为焊接结构，主车架和副车架采用刚性连接。
[0011]所述的液压机构包括液压栗、液压油箱，液压栗由防爆电机I驱动，液压油箱的液压油由液压栗出后分为两路，一路进入电控转向器，液压油箱的另一路液压油由液压管进入双路充液阀、储能器I以及储能器π，储能器1、储能器Π联接行车制动阀、左前制动器、右前制动器以及一体式湿式制动器，双路充液阀另一路联接压力变送器、储能器m、手制动阀以及一体式湿式制动器;油液阀、油缸、储能器之间由液压管联接。
[0012]所述的电气机构包括与整车控制器VCM连接的电机驱动器DMCM、电池管理单元BMS以及显示单元IPM，电机驱动器DMCM包括蓄电池组1、蓄电池组Π、蓄电池组ΙΠ以及蓄电池组IV，蓄电池组1、蓄电池组π、蓄电池组m、蓄电池组IV作为储能装置与电控箱π联接;防爆电机Π、防爆电机I和雨刷电机经电控箱Π进入电控箱I，电控箱I连接各控制内容，控制内容包括左右前灯、刹车灯、左右后灯、甲烷传感器、甲烷断电仪、喇叭、声光语音、备用电源箱、急停按钮、电池管理单元BMS以及组合开关;充电机与蓄电池组1、蓄电池组Π、蓄电池组m、蓄电池组IV及电控箱Π联接;各电器元件之间由电缆联接;所述电池管理单元BMS采用CAN总线通讯协议控制策略ARM+电源+CAN型式，包括BMS从机、BMS主机、温度采集模块、系统显示模块及电流传感器。
[0013]所述的防爆电机Π采用双定子永磁无刷结构，防爆电机Π以中间壳为对称中心两侧分别设置一组定子与转子结构，分别为初级定子和初级转子以及次级定子和次级转子，在初级定子和初级转子中间设置有电磁绕组，次级定子和次级转子之间设置有磁极，每组定子和转子的磁极之间有夹角；初级定子和次级定子安装在车轴上、通过定子机架使定子与车轴连接固定成为两个都静止不动的机械整体。
[0014]所述的行星减速装置包括行星减速器，行星减速器采用齿圈固定式、包括太阳轮、行星齿轮、齿圈，动力从内侧的太阳轮输入，由行星齿轮输出，太阳轮通过花键安装在车轴Π的外端并定位，车轴与车轴Π通过花键连接在一起并采用法兰与过桥相联;行星齿轮分别与太阳轮和齿圈啮合;与齿圈啮合的齿圈固定架和端盖以及轮毂用螺钉固定在一起，轮毂通过一对大小锥轴承支撑在花键套上;从防爆电机Π和车轴传过来的力矩经太阳轮、行星齿轮最后传到轮毂上，使驱动轮旋转，驱动车辆行驶;整个动力总成采用闭式传动，它的外侧由端盖封闭。
[0015]所述的湿式制动为一体式湿式制动器采用闭式油冷却湿式制动，包括刹车片、两组活塞以及弹簧，刹车片包括浸在循环油液里的对偶片和摩擦片，摩擦片与轮毂通过齿圈固定架连接一起转动，对偶片与静壳1、静壳Π用花键连接，而静壳1、静壳Π用螺栓与电机外壳相固定，通过过桥与悬挂装置及车架相连接;制动器内有两组活塞、包括一组小活塞和一组大活塞，其中一组小活塞采用弹簧制动和液压释放工作方式实现车辆驻车制动和紧急制动，小活塞安装在大活塞和静壳I之间，小活塞右端连接压盘，需要制动时，小活塞在弹簧作用下向右运动推动压盘压紧刹车片产生制动力矩，解除制动时，压力油经脚踏制动阀进入制动器油腔I，推动小活塞向左运动并压缩弹簧，使制动器松闸；另一组大活塞采用液压制动和弹簧释放工作方式实现车辆行车制动，大活塞安装在静壳I上，大活塞左端设置有制动弹簧组、右端连接压盘，需要制动时，压力油经脚踏制动阀进入制动器油腔π，大活塞在压力油的作用下向右运动推动压盘压压紧刹车片产生制动力矩，解除制动时，脚踏制动阀动作切断压力油，大活塞在制动弹簧组的作用下向左运动返回，使制动器松闸；两套功能共用一套制动弹簧组和刹车片，对偶片、摩擦片在油腔内接合。
[0016]本实用新型设置有轮边减速机构，采用轮毂电机减速驱动的机构型式，同时具有行车和驻车制动功能。该轮边减速机构省略了传统车辆所需的机械式操纵换挡装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等，使驱动系统和整车结构简洁，有效可利用空间大，传动效率提高。该机构可以使电机运行在高转速下，具有较高的比功率和效率;体积小、重量轻、爬坡性能好，能保证在车辆低速运行时获得较大的平稳转矩。
[0017]本实用新型车身采用抗静电阻燃复合材料夹层结构，在保证车辆强度和安全性能的前提下，尽可能降低车辆的整备质量，实现车身的轻量化，提高车辆的动力性和续航里程。车架采用主副一体式整体结构，边梁式框架式结构，不仅保证了自身的强度要求，同时考虑到其它总成安装的方便性和可操作性。
[0018]本实用新型采用的电池管理单元(BMS)采用CAN总线通讯协议控制策略，ARM+电源+CAN型式，包括BMS从机、BMS主机、温度采集模块、系统显示模块及电流传感器等。检测内容包括单体电压过低(高)、电池总电压过低(高)、电池温度过高、电池温度过低，放(充)电过流等严重影响到电池放(充)电时发出报警信号并持续超过一定时间后切断主接触器。充放电拟使用同一回路时可以实现充放电互锁。整车控制器会根据BMS报警等级采用不同的处理措施，自动断开电池包。
[0019]本实用新型与【背景技术】相比具有明显的先进性，使煤矿井下辅助运输真正实现零排放、清洁高效，这种新能源运输车辆，有利于提升辅助运输行业的整体技术水平，提高煤矿辅运机械化程度。此防爆锂离子蓄电池胶轮运输车以防爆电机为动力，由车身、传动机构、液压机构、电气机构、驾驶操纵、车架及悬架机构、轮边减速器机构组成一完整的整体车型。车身通过连接机构联接车架;车身的前部设置有驾驶操纵机构，整体控制整车的各项功能和动作，同时防爆电机、电源箱、电控箱、蓄电池、车架及悬架结构、前轴及转向拉杆机构、轮边减速机构、液压机构保证了整车的正常运转。采用整体车架，电子液压助力转向(EHPS)，在液压助力的基础上设置电控系统，使得转向辅助力的大小能根据转向角度、车速等参数自行调节，降低了能耗，反应也更加灵敏、人性化。
【附图说明】
[0020]图1整体结构主视图，
[0021 ]图2整体结构俯视图，
[0022]图3整体结构侧视图，
[0023]图4车架主视图，
[0024]图5车架俯视图，
[0025]图6复合材料夹层结构图，
[0026]图7轮边减速机构结构图，
[0027]图8液压机构图，
[0028]图9电气机构图，
[0029]图中:1、车身，2、连接机构，3、车架，4、防爆电机I，5、液压栗，6、左前制动器，7、右前制动器，8、左后轮，9、右后轮，10、蓄电池组I，11、蓄能器I，12、蓄能器Π，13、前轴及转向拉杆机构，14、左前轮，15、右前轮，16、蓄电池组Π，17、蓄电池组ΙΠ，18、电控箱I，19、插销连接器，20、电控箱Π，21、液压油箱，22、备用电源箱，23、驾驶操纵机构，24、本安型显示器，25、急停按钮，26、雨刷电机，27、组合开关，28、方向盘，29、电动转向器，30、电动油门踏板，31、蓄电池组IV，32、驾驶室座椅，33、中前排座椅，34、中排座椅，35、中后排座椅，36、后排座椅，37、左前钢板弹簧悬架装置，38、右前钢板弹簧悬架装置，39、左后钢板弹簧和副钢板弹簧悬挂装置，40、右后钢板弹簧和副钢板弹簧悬挂装置，41、左前门，45、右前门，42、左中前门，46、右中前门，43、左中后门，47、右中后门，44、左后门，48、右后门，49、主车架，50、副车架，51、左纵梁，52、右纵梁，53、前护罩，54、前横梁，55、中横梁I，56、中横梁Π，57、后横梁，58、电控箱Π架，59、液压油箱架，60、电源箱架，61、电控箱I架，62、插销连接器架，63、左副纵梁，64、右副纵梁，65、前梁，66、后梁，67、支梁I，68、支梁Π，69、支梁ΙΠ，70、支梁IV，71、支梁V，72、左轮边减速机构，73、右轮边减速机构，74、防爆电机Π，75、行星减速装置，76、初级定子，77、初级转子，78、次级转子，79、次级定子，80、磁极，81、电磁绕组，82、中间壳，83、车轴，84、一体式湿式制动器，85、行星减速器，86、小活塞，87、大活塞，88、对偶片，89、摩擦片，90、制动弹簧组，91、太阳轮，92、行星齿轮，93、液压油箱，94、液压管，95、电控转向器，96、双路充液阀，97、储能器I，98、储能器Π，99、行车制动阀，100、手制动阀，101、压力变送器，102、储能器m，103、左右后灯，104、左右前灯，105、刹车灯，106、甲烷传感器，107、甲烷断电仪，108、喇叭，109、声光语音，110、充电机，111、电缆联接，112、电池管理单元BMS，113、车轴Π，114、过桥，115、齿圈，116、齿圈固定架，117、端盖，118、轮毂，119、花键套，120、静壳I，121、静壳Π，122、电机外壳，123、压盘，124、制动油腔I，125、制动油腔Π，126、碳纤维铺层，127、玻璃纤维。
【具体实施方式】
[0030]结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步说明。
[O O31 ]矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车，包括车身、传动机构、液压机构、电气机构、驾驶操纵、车架及悬架机构以及轮边减速器机构。
[0032]所述的车身I通过连接机构2联接车架3;车架3的中间内部前面为防爆电机14，防爆电机14后部连接液压栗5;电机14的前部右侧设有蓄能器Ill以及蓄能器Π 12;车架3的前部设置有前轴及转向拉杆机构13，前轴及转向拉杆机构13的两端分别连接左前轮14以及右前轮15，前轮中设置有左前制动器6、右前制动器7;车架3的后部连接两端分别连接，左后轮8、右后轮9两端设置有左轮边减速机构72、右轮边减速机构73;车架3的上部从前至后分别设置蓄电池组110、蓄电池组Π 16，蓄电池组ΙΠ17以及蓄电池组IV31，车架3的右侧中部从前向后分别设置有电控箱18、插销连接器19，车架3的左侧中部从前向后分别为电控箱Π 20、液压油箱21以及备用电源箱22;车身I的前部设置有驾驶操纵机构23，驾驶操纵机构23通过液压管路、电路与液压机构、行走机构、电气机构连接;驾驶操纵机构中设置有本安型显示器24、急停按钮25、雨刷电机26、组合开关27、方向盘28、电动转向器29以及电动油门踏板30;车身的中部从前至后设置有驾驶室座椅32、中前排座椅33、中排座椅34、中后排座椅35以及后排座椅36;前轴及转向拉杆机构13的左右两端上部连接前左钢板弹簧悬架装置37和右前钢板弹簧悬架装置38;车架3后部的两端上部连接左后钢板弹簧和副钢板弹簧悬挂装置39以及右后钢板弹簧和副钢板弹簧悬挂装置40。
[0033]所述的车身I采用抗静电阻燃复合材料夹层结构，使用的碳纤维复合材料，采用三明治夹层(Sandwich)结构，碳纤维复合材料夹层的截面图如图所示，该结构由上下两层为阻燃外层(CF碳纤维)组成，中间填充高强度的抗静电里料层(FRP玻璃钢)，所述中间填充层采用多层多角度铺层。碳纤维复合材料Sandwich结构具有很好的阻燃效果，中间填充的FRP玻璃钢具有良好的抗静电性，使得表面电阻率达到101()欧母，且不受环境湿度的影响，具有永久抗静电性能，玻璃钢(FRP)的相对密度在1.5?2.0之间，只有碳钢的1/4?1/5拉伸强度相接近，超过碳素钢，而比强度可以与高级合金钢相比。该抗静电阻燃复合材料可在煤矿井下安全使用，强度高、重量轻。
[0034]车身I设置有左前门41、右前门45，左中前门42、右中前门46，左中后门43、右中后门47，左后门44、右后门48，每个车门均为全封闭结构，防爆钢化玻璃材质，密度为2.5，约是钢材的I/4。
[0035]所述的驾驶操纵机构23操作方式与地面车辆相同，更加符合司机驾驶习惯。在驾驶员的前部设置有本安型显示器24、急停按钮25以及雨刷电机26，驾驶操纵机构23在方向操纵上从上到下设置有方向盘28、组合开关27以及电动转向器29，驾驶操纵机构23在车身前底部设置有电动油门踏板30;驾驶操纵机构23通过液压管路、电路与液压机构、行走机构以及电气机构连接。
[0036]所述的车架3为主副一体式整体结构，车架3呈长矩形，选用边梁式框架结构，由左右分开的两根槽型纵梁和横梁组成，分为主车架49和副车架50两部分，主车架49的左部为左纵梁51，右部为右纵梁52，左右纵梁之间设有前护罩53、前横梁54、中横梁155、中横梁Π56和后横梁57;主车架49的左部设有电控箱Π架58、液压油箱架59和电源箱架60，主车架49的右部设有电控箱I架61和插销连接器架62;副车架50的左部为左副纵梁63，右部为右副纵梁64，左右左副纵梁之间设置有前梁65以及后梁66，在前梁和后梁之间从前到后先后排列有支梁167、支梁Π68、支梁ΙΠ69、支梁IV70和支梁V71，所述车架3主体均为焊接结构，主车架49和副车架50采用刚性连接。强度好、力量大，采用合金结构钢制作，车架3起到承上启下的承载作用。
[0037]所述的液压机构包括液压栗5、液压油箱93，液压栗5由防爆电机14驱动，液压油箱93的液压油由液压栗5出后分为两路，一路进入电控转向器95，液压油箱93的另一路液压油由液压管94进入双路充液阀96、储能器197以及储能器Π 98，储能器197、储能器Π 98联接行车制动阀99、左前制动器6、右前制动器7以及一体式湿式制动器84，双路充液阀96另一路联接压力变送器11、储能器ΙΠ102、手制动阀100以及一体式湿式制动器84;油液阀、油缸、储能器之间由液压管94联接。
[0038]所述的电气机构用于实现整车控制器(VCM)与电机驱动器(DMCM)、电池管理单元(BMS)以及显示单元(IPM)之间的通信功能，以实现整车控制系统的照明、数显监控和报警保护。所述的电气机构包括与整车控制器VCM连接的电机驱动器DMCM、电池管理单元BMS以及显示单元IPM，电机驱动器DMCM包括蓄电池组110、蓄电池组Π 16、蓄电池组ΙΠ17以及蓄电池组IV31，蓄电池组110、蓄电池组Π 16、蓄电池组ΙΠ17、蓄电池组IV31作为储能装置与电控箱Π 20联接;防爆电机Π 74、防爆电机14和雨刷电机26经电控箱Π 20进入电控箱118，电控箱118连接各控制内容，控制内容包括左右前灯104、刹车灯105、左右后灯103、甲烷传感器106、甲烷断电仪107、喇叭108、声光语音109、备用电源箱22、急停按钮25、电池管理单元BMS112以及组合开关27;充电机110与蓄电池组110、蓄电池组Π 16、蓄电池组ΙΠ17、蓄电池组IV31及电控箱Π 20联接;各电器元件之间由电缆111联接。
[0039]所述电池管理单元BMSl 12采用CAN总线通讯协议控制策略ARM+电源+CAN型式，包括BMS从机、BMS主机、温度采集模块、系统显示模块及电流传感器。当检测到单体电压过低(高)、电池总电压过低(高)、电池温度过高、电池温度过低，放(充)电过流等严重影响到电池放(充)电的告警，并持续超过一定时间，切断主接触器。充放电拟使用同一回路时，在电池充电时，BMS向总线发送充电信号，告知整车控制器以确保放电回路下游处于断开状态，实现充放电互锁。整车控制器根据BMS报警等级采用不同的处理措施，达到故障值后，在规定时间内整车控制器没有处理时，BMS将自动断开电池包。
[0040]所述的轮边减速器机构通过过桥114与运输车的悬挂装置及车架相连接，轮边减速器机构嵌设于运输车左、右后轮轮毂内、为左轮边减速机构72、右轮边减速机构73ο左轮边减速机构72、右轮边减速机构73以车轴83为中心从内到外有防爆电机Π 74和带湿式制动的行星减速装置75。行星减速装置75由外侧的湿式制动器84和内侧的行星减速器85组成，一体式湿式制动器84集行驻车一体，可以实现行车制动和驻车制动两种功能所述左轮边减速机构72、右轮边减速机构73采用轮毂电机减速驱动的机构型式，置于后轮8、9两端，同时具有行车和驻车制动功能。该轮边减速机构省略了传统车辆所需的机械式操纵换挡装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等，使驱动系统和整车结构简洁，有效可利用空间大，传动效率提尚。该机构可以使电机运彳丁在尚转速下，具有$父尚的比功率和效率;体积小、重量轻，通过齿轮增力后，扭矩大、爬坡性能好，能保证在车辆低速运行时获得较大的平稳转矩，所述的防爆电机π 74采用双定子永磁无刷结构，防爆电机Π 74以中间壳82为对称中心两侧分别设置一组定子与转子结构，分别为初级定子76和初级转子77以及次级定子79和次级转子78，在初级定子76和初级转子77中间设置有电磁绕组81，次级定子79和次级转子78之间设置有磁极80，每组定子和转子的磁极之间有夹角在定转子磁场的相互吸引下，电机开始旋转运行;初级定子76和次级定子79安装在车轴83上、通过定子机架使定子与车轴连接固定成为两个都静止不动的机械整体。
[0041]所述的行星减速装置包括行星减速器，行星减速器85采用齿圈固定式、包括太阳轮91、行星齿轮92、齿圈115，动力从内侧的太阳轮91输入，由行星齿轮92输出，内侧的太阳轮91固定于车轴83上，其与行星齿轮92相啮合形成减速齿轮对，通过齿轮增力后，车辆的扭矩变大、爬坡性能好，能保证在车辆低速运行时获得较大的平稳转矩。太阳轮91通过花键安装在车轴Π 113的外端并定位，车轴83与车轴Π 113通过花键连接在一起并采用法兰与过桥114相联;行星齿轮92分别与太阳轮91和齿圈115啮合;与齿圈啮合的齿圈固定架116和端盖117以及轮毂118用螺钉固定在一起，轮毂通过一对大小锥轴承支撑在花键套(119)上;从防爆电机Π 74和车轴83传过来的力矩经太阳轮91、行星齿轮92最后传到轮毂118上，使驱动轮旋转，驱动车辆行驶;整个动力总成采用闭式传动，它的外侧由端盖117封闭。
[0042]所述的湿式制动为一体式湿式制动器84采用闭式油冷却湿式制动，包括刹车片、两组活塞以及弹簧，刹车片包括浸在循环油液里的对偶片88和摩擦片89，摩擦片89与轮毂118通过齿圈固定架116连接一起转动，对偶片88与静壳1120、静壳Π 121用花键连接，而静壳1120、静壳Π 121用螺栓与电机外壳122相固定，通过过桥114与悬挂装置及车架相连接；制动器内有两组活塞、包括一组小活塞86和一组大活塞87，其中一组小活塞86采用弹簧制动和液压释放工作方式实现车辆驻车制动和紧急制动，小活塞86安装在大活塞87和静壳I120之间，小活塞86右端连接压盘123，需要制动时，小活塞86在弹簧90作用下向右运动推动压盘123压紧刹车片产生制动力矩，解除制动时，压力油经脚踏制动阀进入制动器油腔I124，推动小活塞13向左运动并压缩弹簧90，使制动器松闸；另一组大活塞87采用液压制动和弹簧释放工作方式实现车辆行车制动，大活塞87安装在静壳1120上，大活塞87左端设置有制动弹簧组90、右端连接压盘123，需要制动时，压力油经脚踏制动阀进入制动器油腔Π125，大活塞87在压力油的作用下向右运动推动压盘123压压紧刹车片产生制动力矩，解除制动时，脚踏制动阀动作切断压力油，大活塞87在制动弹簧组90的作用下向左运动返回，使制动器松闸；两套功能共用一套制动弹簧组90和刹车片，对偶片88、摩擦片89在油腔内接合，具有非常高的安全性及使用寿命。
[0043]图1、2、3为整体结构图，车身I通过连接机构2联接车架3，车架3的中间有防爆电机
4、液压栗5 ；前轴及转向拉杆机构13连接前轮14、15，完成转向功能，左轮边减速机构72、右轮边减速机构73完成及前、后轮完成驱动行走功能，车架3上各部件的布置位置要正确，功能实现良好，车身I的前部设置有驾驶操纵机构23，驾驶操纵机构23通过液压管路、电路与液压机构、行走机构、电气机构连接实现车辆的转向、照明、制动、加减速等功能，机械结构、液压机构、电气机构要协同一致。车身I的中后部设置有联排座椅用以运送人员，舒适性要好、安全系数要高。
[0044]图4、5为车架结构图，为主副一体式整体结构，车架3呈长矩形，选用边梁式框架结构，由左右分开的两根槽型纵梁和横梁组成，分为主车架49和副车架50两部分。主车架49的左部设有电控箱Π架58、液压油箱架59和电源箱架60，电控箱I架61和插销连接器架62。所述车架3主体均为焊接结构，主车架49和副车架50采用刚性连接。整体要求强度好，焊接要牢固。
[0045]图6为复合材料夹层结构图，使用的碳纤维复合材料，采用三明治夹层(Sandwich)结构，手工铺放要均匀，基体和增强材料整体要强度好，阻燃抗静电。
[0046]图7为轮边减速机构结构图，采用轮毂电机减速驱动的机构型式，电机74、制动器84和行星减速器85要安装正确，配合好，各机构要协调一致功能实现良好。
[0047]图8所示，为液压机构图，液压栗组件5从液压油箱93吸出液压油后第一路供给电控转向器95，第二路供给前制动器6、7、后轮制动器84，同时通过液压管路联接驾驶室各操纵阀，液压压力表显示两个蓄能器的压力及驻车制动压力，各油路要畅通，联接关系要正确。
[0048]图9所示，为电气机构图，实现整车控制器(VCM)与电机驱动器(DMCM)、电池管理单元(BMS)以及显示单元(IPM)之间的通信功能。蓄电池10、16、17、31作为储能装置；电机74、防爆电机4和雨刷电机26经电控箱20进入电控箱18控制左右前灯、刹车灯、左右后灯、甲烷传感器、甲烷断电仪、喇叭、声光语音、备用电源箱、急停按钮、电池管理单元(BMS)、组合开关。电气机构应保证各元件安装要正确牢固，线路布置要规整，各项性能指标充分发挥。
【主权项】
1.一种矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车，包括车身、传动机构、液压机构、电气机构、驾驶操纵、车架及悬架机构以及轮边减速器机构，其特征在于所述的轮边减速器机构通过过桥(114)与运输车的悬挂装置及车架相连接，轮边减速器机构嵌设于运输车后轮轮毂内、以车轴(83)为中心从内到外有防爆电机Π (74)和带湿式制动的行星减速装置(75)。2.根据权利要求1所述的矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车，其特征在于所述的车身(I)通过连接机构(2)联接车架(3);车架(3)的中间内部前面为防爆电机I (4)，防爆电机I(4)后部连接液压栗(5);防爆电机1(4)的前部右侧设有蓄能器I(Il)以及蓄能器Π (12);车架(3 )的前部设置有前轴及转向拉杆机构(13)，前轴及转向拉杆机构(13)的两端分别连接左前轮(14)以及右前轮(15)，前轮中设置有左前制动器(6)、右前制动器(7);车架(3)的后部连接两端分别连接，左后轮(8)、右后轮(9)两端设置有左轮边减速机构(72)、右轮边减速机构(73);车架(3)的上部从前至后分别设置蓄电池组1(10)、蓄电池组Π (16)，蓄电池组ΙΠ(17)以及蓄电池组IV(31)，车架(3)的右侧中部从前向后分别设置有电控箱(18)、插销连接器(19)，车架(3)的左侧中部从前向后分别为电控箱Π (20)、液压油箱(21)以及备用电源箱(22);车身(I)的前部设置有驾驶操纵机构(23)，驾驶操纵机构(23)通过液压管路、电路与液压机构、行走机构、电气机构连接;驾驶操纵机构中设置有本安型显示器(24)、急停按钮(25)、雨刷电机(26)、组合开关(27)、方向盘(28)、电动转向器(29)以及电动油门踏板(30);车身的中部从前至后设置有驾驶室座椅(32)、中前排座椅(33)、中排座椅(34)、中后排座椅(35)以及后排座椅(36);前轴及转向拉杆机构(13)的左右两端上部连接前左钢板弹簧悬架装置(37)和右前钢板弹簧悬架装置(38);车架(3)后部的两端上部连接左后钢板弹簧和副钢板弹簧悬挂装置(39)以及右后钢板弹簧和副钢板弹簧悬挂装置(40)。3.根据权利要求1或2所述的矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车，其特征在于所述的车身(I)采用抗静电阻燃复合材料夹层结构，包括上下两层为CF碳纤维阻燃外层，中间填充高强度的FRP玻璃钢抗静电里料层，所述中间填充层采用多层多角度铺层;车身(I)设置有左前门(41)、右前门(45)，左中前门(42)、右中前门(46)，左中后门(43)、右中后门(47)，左后门(44)、右后门(48)，每个车门均为全封闭结构，防爆钢化玻璃材质。4.根据权利要求1或2所述的矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车，其特征在于所述的驾驶操纵机构(23)在驾驶员的前部设置有本安型显示器(24)、急停按钮(25)以及雨刷电机(26)，驾驶操纵机构(23)在方向操纵上从上到下设置有方向盘(28)、组合开关(27)以及电动转向器(29)，驾驶操纵机构(23)在车身前底部设置有电动油门踏板(30);驾驶操纵机构(23)通过液压管路、电路与液压机构、行走机构以及电气机构连接。5.根据权利要求4所述的矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车，其特征在于所述的车架(3)为主副一体式整体结构，车架(3)呈长矩形，选用边梁式框架结构，由左右分开的两根槽型纵梁和横梁组成，分为主车架(49)和副车架(50)两部分，主车架(49)的左部为左纵梁(51)，右部为右纵梁(52)，左右纵梁之间设有前护罩(53)、前横梁(54)、中横梁1(55)、中横梁Π (56)和后横梁(57);主车架(49)的左部设有电控箱Π架(58)、液压油箱架(59)和电源箱架(60)，主车架(49)的右部设有电控箱I架(61)和插销连接器架(62);副车架(50)的左部为左副纵梁(63)，右部为右副纵梁(64)，左右左副纵梁之间设置有前梁(65)以及后梁(66)，在前梁和后梁之间从前到后先后排列有支梁1(67)、支梁Π (68)、支梁ΠΚ69)、支梁IV(70)和支梁V(71)，所述车架(3)主体均为焊接结构，主车架(49)和副车架(50)采用刚性连接。6.根据权利要求5所述的矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车，其特征在于所述的液压机构包括液压栗(5)、液压油箱(93)，液压栗(5)由防爆电机1(4)驱动，液压油箱(93)的液压油由液压栗(5)出后分为两路，一路进入电控转向器(95)，液压油箱(93)的另一路液压油由液压管(94)进入双路充液阀(96)、储能器1(97)以及储能器Π (98)，储能器1(97)、储能器Π(98)联接行车制动阀(99)、左前制动器(6)、右前制动器(7)以及一体式湿式制动器(84)，双路充液阀(96)另一路联接压力变送器(101)、储能器ΙΠ(102)、手制动阀(100)以及一体式湿式制动器(84);油液阀、油缸、储能器之间由液压管(94)联接。7.根据权利要求6所述的矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车，其特征在于所述的电气机构包括与整车控制器VCM连接的电机驱动器DMCM、电池管理单元BMS以及显示单元IPMA机驱动器DMCM包括蓄电池组I (1 )、蓄电池组Π (16 )、蓄电池组ΙΠ (17 )以及蓄电池组IV(31)，蓄电池组1(10)、蓄电池组Π (16)、蓄电池组ΙΠ( 17)、蓄电池组IV(31)作为储能装置与电控箱Π (20)联接;防爆电机Π (74)、防爆电机I(4)和雨刷电机(26)经电控箱Π (20)进入电控箱I(18)，电控箱I(18)连接各控制内容，控制内容包括左右前灯(104)、刹车灯(105)、左右后灯(103)、甲烷传感器(106)、甲烷断电仪(107)、喇叭(108)、声光语音(109)、备用电源箱(22)、急停按钮(25)、电池管理单元BMS(112)以及组合开关(27);充电机(110)与蓄电池组1(10)、蓄电池组Π(16)、蓄电池组ΠΚ17)、蓄电池组IV(31)及电控箱Π(20)联接;各电器元件之间由电缆(111)联接;所述电池管理单元BMS( 112)采用CAN总线通讯协议控制策略ARM+电源+CAN型式，包括BMS从机、BMS主机、温度采集模块、系统显示模块及电流传感器。8.根据权利要求7所述的矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车，其特征在于所述的防爆电机Π (74)采用双定子永磁无刷结构，防爆电机Π (74)以中间壳(82)为对称中心两侧分别设置一组定子与转子结构，分别为初级定子(76)和初级转子(77)以及次级定子(79)和次级转子(78)，在初级定子(76)和初级转子(77 )中间设置有电磁绕组(81)，次级定子(79)和次级转子(78)之间设置有磁极(80)，每组定子和转子的磁极之间有夹角；初级定子(76)和次级定子(79)安装在车轴(83)上、通过定子机架使定子与车轴连接固定成为两个都静止不动的机械整体。9.根据权利要求8所述的矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车，其特征在于所述的行星减速装置(75)包括行星减速器(85)，行星减速器(85)采用齿圈固定式、包括太阳轮(91)、行星齿轮(92)、齿圈(I 15)，动力从内侧的太阳轮(91)输入，由行星齿轮(92)输出，太阳轮(91)通过花键安装在车轴Π (113)的外端并定位，车轴(83)与车轴Π (113)通过花键连接在一起并采用法兰与过桥(114)相联;行星齿轮(92)分别与太阳轮(91)和齿圈(115)啮合;与齿圈啮合的齿圈固定架(116)和端盖(117)以及轮毂(118)用螺钉固定在一起，轮毂通过一对大小锥轴承支撑在花键套(I 19)上；从防爆电机Π (74)和车轴(83)传过来的力矩经太阳轮(91)、行星齿轮(92)最后传到轮毂(118)上，使驱动轮旋转，驱动车辆行驶;整个动力总成采用闭式传动，它的外侧由端盖(117)封闭。10.根据权利要求9所述的矿用防爆锂离子蓄电池胶轮运输车，其特征在于所述的湿式制动为一体式湿式制动器(84)采用闭式油冷却湿式制动，包括刹车片、两组活塞以及弹簧，刹车片包括浸在循环油液里的对偶片(88)和摩擦片(89)，摩擦片(89)与轮毂(118)通过齿圈固定架(116)连接一起转动，对偶片(88)与静壳1(120)、静壳Π (121)用花键连接，而静壳1(120)、静壳Π (121)用螺栓与电机外壳(122)相固定，通过过桥(114)与悬挂装置及车架相连接;制动器内有两组活塞、包括一组小活塞(86)和一组大活塞(87)，其中一组小活塞(86)采用弹簧制动和液压释放工作方式实现车辆驻车制动和紧急制动，小活塞(86)安装在大活塞(87)和静壳I(120)之间，小活塞(86)右端连接压盘(123)，需要制动时，小活塞(86)在弹簧(90)作用下向右运动推动压盘(123)压紧刹车片产生制动力矩，解除制动时，压力油经脚踏制动阀进入制动器油腔1(124)，推动小活塞(13)向左运动并压缩弹簧(90)，使制动器松闸；另一组大活塞(87)采用液压制动和弹簧释放工作方式实现车辆行车制动，大活塞(87)安装在静壳I (120)上，大活塞(87)左端设置有制动弹簧组(90)、右端连接压盘(123)，需要制动时，压力油经脚踏制动阀进入制动器油腔Π (125)，大活塞(87)在压力油的作用下向右运动推动压盘(123)压紧刹车片产生制动力矩，解除制动时，脚踏制动阀动作切断压力油，大活塞(87)在制动弹簧组(90)的作用下向左运动返回，使制动器松闸；两套功能共用一套制动弹簧组(90)和刹车片，对偶片(88)、摩擦片(89)在油腔内接合。
【文档编号】B62D31/00GK205439980SQ201520929319
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年11月20日
【发明人】任志勇, 王步康, 梁玉芳, 袁晓明, 韩霏, 周开平, 王素慧, 陈贤忠, 童瑞, 武仲斌, 朱同明
【申请人】中国煤炭科工集团太原研究院有限公司, 山西天地煤机装备有限公司