CN101786468A - 转向装置和底盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于机动车的底盘的转向装置，包括：转向架，转向架上设置有一个转向轴承、动力源、四个车轮和四个车轴，通过转向轴承的转动来改变方向；转向轴承，用于改变转向架的方向，设置于转向架的中部，转向架通过转向轴承连接至底盘；动力源，接收机动车的控制信号，控制四个车轮转动；四个车轮，分别设置于转向架的两侧，每侧有两个车轮且每侧的车轮行驶在一条线上，每个车轮均通过一个车轴连接至转向架上，根据动力源的控制进行转动；车轴，连接车轮至转向架。本发明还提供一种用于机动车的底盘，所述底盘下方安装有一个或多个转向装置。因此，通过本发明，可实现多个车轮的同时转向。

Description

转向装置和底盘

技术领域

本发明涉及一种机动车控制技术，更具体地，涉及用于机动车的转向装置和采用该转向装置的机动车底盘。

背景技术

现有的机动车底盘多为差速集中动力式，发动机置于车体前端或后端，通过单一驱动轴输出后传递至一根或多根车轴，利用差速器在两侧车轮之间分配。这种传动方式适合于内燃机驱动，而采用电能或其它动力的新能源机动车并不要求发动机集中放置，传统底盘设计中的传动装置增加了车身体积和重量，降低了可靠性。此外，现有机动车底盘只有前轮能够小角度转动，不能原地转弯和小半径转弯，不能横向移动，已不适合日益繁忙的交通运输需要，尤其是进入狭窄的停车位时操作复杂，消耗较多能量，甚至被前后夹击无法移动。部分改进方案需增加可升降或可拆卸部件，需要额外的动力来源，必须停车使用，增加车身重量和能源消耗，易产生刮蹭。

而机动车运输能力低的主要原因是一名司机通常只能操纵单台车辆，传统的铰接客车、全挂货车和机动车列车由于采用集中动力，转弯不灵活且稳定性下降严重，难以通过狭窄路段，限制了机动车的运输能力。

所以，现阶段需求新的技术以满足机动车灵活转向的需要。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于机动车的底盘的转向装置，包括：转向架，所述转向架上设置有一个转向轴承、动力源、四个车轮和四个车轴，通过所述转向轴承连接至所述机动车的底盘，并通过所述转向轴承的转动来改变方向；所述转向轴承，用于改变所述转向架的方向，设置于所述转向架的中部，所述转向架通过所述转向轴承连接至所述底盘；所述动力源，接收所述机动车的控制信号，控制所述四个车轮转动；所述四个车轮，分别设置于所述转向架的两侧，每侧有两个所述车轮且每侧的所述车轮行驶在一条线上，每个所述车轮均通过一个所述车轴连接至所述转向架上，根据所述动力源的控制进行转动；所述车轴，连接所述车轮至所述转向架。

在上述技术方案中，优选地，还包括悬挂装置，设置于所述转向架上，所述动力源和所述车轮安装于所述悬挂装置上。

在上述技术方案中，优选地，所述动力源包括电动机、轮毂电机、内燃机、气动马达和液压马达或其任意组合。

在上述技术方案中，优选地，所述动力源为所述轮毂电动机时，每个所述车轮分别设置一个所述轮毂电机。

在上述技术方案中，优选地，还包括第一悬挂装置，每个所述第一悬挂装置上均安装有一个所述轮毂电机和其控制的所述车轮。

在上述技术方案中，优选地，所述动力源为所述电动机时，对所述转向架两侧的所述车轮分别设置一个所述电动机以进行控制。

在上述技术方案中，优选地，每个所述电动机通过输出轴和变速器对其控制的一侧所述车轮进行控制。

在上述技术方案中，优选地，还包括第二悬挂装置，每个所述电动机和其控制的所述转向架一侧的所述车轮均安装于一个所述第二悬挂装置上。

在上述技术方案中，优选地，所述转向轴承通过所述车轮的差动进行转动。

在上述技术方案中，优选地，还包括附加电机或液压装置，以接收所述控制信号，并使所述转向轴承进行转动。

在上述技术方案中，优选地，所述转向轴承为180度转向结构或无限转向结构。

在上述技术方案中，优选地，通过使用电刷、电磁耦合或无线信号的方式连接所述机动车，以接收所述控制信号。

在上述技术方案中，优选地，在所述转向装置包括所述轮毂电机、所述电动机或所述附加电机时，使用所述电刷、所述电磁耦合或所述无线信号的方式从所述机动车接收电力，以供所述轮毂电机、所述电动机或所述附加电机使用。

在上述技术方案中，优选地，在所述转向轴承是180度转向结构时，通过电缆连接所述机动车，以接收所述控制信号。

在上述技术方案中，优选地，在所述转向装置包括所述轮毂电机、所述电动机或所述附加电机时，使用所述电缆从所述机动车接收电力，以供所述轮毂电机、所述机动车或所述附加电机使用。

在上述技术方案中，优选地，还包括子处理器，用于接收所述控制信号，分解出所述动力源的强度信息并传输给所述动力源。

在上述技术方案中，优选地，还包括：制动器，所述子处理器从所述控制信号中分解出所述制动器的强度信息，并输出至所述制动器以控制所述车轮。

在上述技术方案中，优选地，还包括：传感器，用于采集并反馈所述转向轴承、所述车轮、所述动力源的信息至所述机动车。

在上述技术方案中，优选地，还包括：制动装置，位于所述转向轴承上，以限定所述转向轴承的角度。

在上述技术方案中，优选地，所述转向轴承由推力轴承和向心轴承组成。

本发明还提供一种用于机动车的底盘，所述底盘下方安装有一个或多个以上所述的转向装置。

通过上述技术方案，可以实现多个车轮的同时转向，使机动车具有原地转向、小半径转弯和横向移动的功能。

本领域技术人员应当理解，机动车包括但不限于汽车。

附图说明

图1是根据本发明的转向装置的顶视图；

图2是根据本发明的底盘的顶视图；

图3A和图3B分别是根据本发明的一个实施例的底盘的顶视图和前视图；

图4是图3A和3B中的底盘进行原地转向或横向移动的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述根据本发明的实施例。

图1是根据本发明的转向装置的顶视图。

如图1所示，本发明提供一种用于机动车的底盘的转向装置，包括：转向架102，所述转向架102上设置有一个转向轴承104、动力源106、四个车轮108和四个车轴110，通过所述转向轴承104连接至所述机动车的底盘，并通过所述转向轴承104的转动来改变方向；所述转向轴承104，用于改变所述转向架102的方向，设置于所述转向架102的中部，所述转向架102通过所述转向轴承104连接至所述底盘；所述动力源106，接收所述机动车的控制信号，控制所述四个车轮108转动；所述四个车轮108，分别设置于所述转向架102的两侧，每侧有两个所述车轮108且每侧的所述车轮108行驶在一条线上，每个所述车轮108均通过一个所述车轴110连接至所述转向架102上，根据所述动力源106的控制进行转动；所述车轴110，连接所述车轮108至所述转向架102。

在上述技术方案中，还包括悬挂装置，设置于所述转向架102上，所述动力源106和所述车轮108安装于所述悬挂装置上。

在上述技术方案中，所述动力源106包括电动机、轮毂电机、内燃机、气动马达和液压马达或其任意组合。

在上述技术方案中，所述动力源106为所述轮毂电动机时，每个所述车轮108分别设置一个所述轮毂电机。

在上述技术方案中，还包括第一悬挂装置，每个所述第一悬挂装置上均安装有一个所述轮毂电机和其控制的所述车轮108。

在上述技术方案中，所述动力源106为所述电动机时，对所述转向架102两侧的所述车轮108分别设置一个所述电动机以进行控制。

在上述技术方案中，每个所述电动机通过输出轴和变速器对其控制的一侧所述车轮108进行控制。

在上述技术方案中，还包括第二悬挂装置，每个所述电动机和其控制的所述转向架102一侧的所述车轮108均安装于一个所述第二悬挂装置上。

在上述技术方案中，所述转向轴承104通过所述车轮108的差动进行转动。

在上述技术方案中，还包括附加电机或液压装置，以接收所述控制信号，并使所述转向轴承104进行转动。

在上述技术方案中，所述转向轴承104为180度转向结构或无限转向结构。

在上述技术方案中，通过使用电刷、电磁耦合或无线信号的方式连接所述机动车，以接收所述控制信号。

在上述技术方案中，在所述转向装置包括所述轮毂电机、所述电动机或所述附加电机时，使用所述电刷、所述电磁耦合或所述无线信号的方式从所述机动车接收电力，以供所述轮毂电机、所述电动机或所述附加电机使用。

在上述技术方案中，在所述转向轴承是180度转向结构时，通过电缆连接所述机动车，以接收所述控制信号。

在上述技术方案中，在所述转向装置包括所述轮毂电机、所述电动机或所述附加电机时，使用所述电缆从所述机动车接收电力，以供所述轮毂电机、所述机动车或所述附加电机使用。

在上述技术方案中，还包括子处理器，用于接收所述控制信号，分解出所述动力源106的强度信息并传输给所述动力源106。

在上述技术方案中，还包括：制动器，所述子处理器从所述控制信号中分解出所述制动器的强度信息，并输出至所述制动器以控制所述车轮108。

在上述技术方案中，还包括：传感器，用于采集并反馈所述转向轴承104、所述车轮108、所述动力源106的信息至所述机动车。

在上述技术方案中，还包括：制动装置，位于所述转向轴承104上，以限定所述转向轴承104的角度。

在上述技术方案中，所述转向轴承104由推力轴承和向心轴承组成。

图2是根据本发明的底盘的顶视图；

如图2所示，本发明还提供一种用于机动车的底盘，所述底盘下方安装有一个或多个如前所述的转向装置。

图3A和图3B分别是根据本发明的一个实施例的底盘的顶视图和前视图。

如图3所示，底盘包括车体302，转向轴承104，转向架102，悬挂装置(未示出)，动力源106，车轮108，车轴110，变速箱和传动装置304，以及相关制动和控制装置等。车体302下方装有一个或多个转向架102(图3A和3B中示出两个)，通过转向轴承104实现至少180度旋转。转向架102装有两组车轮108(图3A和3B中每组两个)，同组车轮108位于同一侧，可共用一套动力源106(电动机、内燃机、液压马达等)，动力源106可装于同侧两车轮108之间或转向架102中部，也可使用轮毂电机等独立驱动单个车轮108，两侧车轮108之间无固定连接。

转向架102中部安装转向轴承104，可为多个向心轴承和推力轴承等的组合，并装有传感器。若选用180度转向结构，需安装限位器，使用电缆连接转向架102和车体302以传输电力和控制信号。若选用无限转向结构，则不能用电缆直接连接以免造成缠绕，可通过电刷传输电力与控制信号，也可通过电磁耦合或无线信号实现无接触传输。转向轴承104上可安装制动装置，以在需要时将其锁住，使转向架102保持固定角度。转向动力可利用车轮108的差动获得，也可附加电机或液压装置等进行增力。

每个转向架102安装两组车轮108，车轮108旁边安装制动器和传感器。若选用两台电动机作为动力源106，电动机可布设于同侧两车轮108之间或转向架102下方，输出轴接入变速器，然后接至同侧两车轮108。由于电动机有很强的适应性，且能够反转，变速器可选用档数较少、不带倒车档的自动变速器(例如行星轮摩擦变速器)。若选用轮毂电机，则无需传动装置，直接驱动单个车轮108。也可选用内燃机作为动力，或者将多种动力源106进行组合。

同侧车轮108可与动力源装在同一悬挂装置上，该悬挂装置能够调整车轮与转向架102上端的距离，使车辆能够通过不平整的路面。使用轮毂电机时也可每个车轮独立悬挂。

车辆行驶时，司机操纵方向盘和踏板的信号转化为电信号后，经过处理器分析处理，分别传入每个转向架102。转向架102上的子处理器分解出每个动力源和制动器的操作强度，操纵执行部件进行动作。直线行驶时，转向架102均沿行驶方向，所有动力源均输出动力，通过传感器进行反馈，保证所有动力源以相同速度转动。转向时，转向架102上的对侧动力源产生差动，使前端转向架102转过一定角度，后端转向架102反向转动，可以减小转弯半径，实现小半径转弯。若路面条件不允许，可根据司机操纵或传感器探测结果，选择普通转向，前端转向架102转动，而后端转向架102利用转动轴承104上的制动装置锁死。横向移动或原地转向时，转向架102均转过90度，此时若所有车轮108在同一方向等速转动即可横向移动，若按照一定关系在不同方向转动即可原地转向，如图4所示。通过进一步精密控制，可实现车辆沿任意平面轨迹运动。

车辆启动时，变速器可自动交替换挡，加快启动速度，减少换挡造成的冲击。司机也可根据路况、载重等因素按下按钮手动换挡，并可设置最大车速，电子控制系统会根据设置调整油门踏板的灵敏度。刹车时，可利用电动机进行发电，对蓄电池充电，也可电机反转或电磁制动，制动力不足时再使用刹车片，可以实现能量回收，延长续航能力和使用寿命。

在车体302两端安装车钩，可实现机动车列车。车钩应具有角度控制和锁紧功能，能够传递拉力和推力，并可自动挂钩与摘钩。车钩连接的同时应连接电缆，传递电力与信号，也可通过无线方式传递信号。司机驾驶前端车辆时，传感器记录相关数据，计算机根据分析结果操纵后方车辆，使每节车厢沿同一轨迹运行，避免转弯时车尾向内侧偏移而脱离路面。本领域技术人员应当理解，机动车包括但不限于汽车。所述动力源包括但不限于发动机、电动机、轮毂电机、内燃机、气动马达和液压马达或其任意组合

动力源布置时应具有一定的冗余性，两组动力源即能驱动空车。当有部分动力源损坏时，可将其关闭，并锁住相应的转向轴承104，利用剩余的动力源将机动车开回修理厂。同样，控制系统也应有备份，一套损坏时可换用另一套，两套均损坏时也可安装备用机械装置和电缆进行应急驱动。若单台车辆能量耗尽，也可与其它车辆挂接后，利用电缆获取电力，实现全速牵引。

通过上面结合附图对本发明的实施例的描述，可以清楚的理解，本发明提供了一种可横向移动差动转向式的底盘，将集中放置的动力源分散到各个车轮附近，每组车轮单独控制，可减少传动系统的重量和能源消耗，可根据路面状况动态分配动力，防止车辆打滑。采用转向架的结构可实现车辆原地转向、小半径转弯和横向移动，能够极为方便地移入和移出停车位。这种设计同时实现这三种功能，在停车与行车时均可使用，完全利用行车时使用的结构和动力，无需任何附加机构和附加动力来源。

而且通过机械连接和电气连接，本发明的底盘可手动或自动连接成机动车列车，由于采用分散动力结构，可实现较多节数的机动车列车，在转弯时有较好的稳定性，可通过电子技术使每节车厢均按相同轨迹运动，并可实现同步刹车。这种机动车列车容量大，速度高，编组灵活，可用作BRT快速公交车或专线货车，与地铁轻轨相比可大幅减少投资。车辆发生故障或能量耗尽时，也可通过机动车列车实现全速牵引。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种用于机动车的底盘的转向装置，其特征在于，包括：

转向架，所述转向架上设置有一个转向轴承、动力源、四个车轮和四个车轴，通过所述转向轴承连接至所述机动车的底盘，并通过所述转向轴承的转动来改变方向；

所述转向轴承，用于改变所述转向架的方向，设置于所述转向架的中部，所述转向架通过所述转向轴承连接至所述底盘；

所述动力源，接收所述机动车的控制信号，控制所述四个车轮转动；

所述四个车轮，分别设置于所述转向架的两侧，每侧有两个所述车轮且每侧的所述车轮行驶在一条线上，每个所述车轮均通过一个所述车轴连接至所述转向架上，根据所述动力源的控制进行转动；

所述车轴，连接所述车轮至所述转向架。

2.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，还包括悬挂装置，设置于所述转向架上，所述动力源和所述车轮安装于所述悬挂装置上。

3.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述动力源包括电动机、轮毂电机、内燃机、气动马达和液压马达或其任意组合。

4.根据权利要求3所述的转向装置，其特征在于，所述动力源为所述轮毂电动机时，每个所述车轮分别设置一个所述轮毂电机。

5.根据权利要求4所述的转向装置，其特征在于，还包括第一悬挂装置，每个所述第一悬挂装置上均安装有一个所述轮毂电机和其控制的所述车轮。

6.根据权利要求3所述的转向装置，其特征在于，所述动力源为所述电动机时，对所述转向架两侧的所述车轮分别设置一个所述电动机以进行控制。

7.根据权利要求6所述的转向装置，其特征在于，每个所述电动机通过输出轴和变速器对其控制的一侧所述车轮进行控制。

8.根据权利要求6所述的转向装置，其特征在于，还包括第二悬挂装置，每个所述电动机和其控制的所述转向架一侧的所述车轮均安装于一个所述第二悬挂装置上。

9.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述转向轴承通过所述车轮的差动进行转动。

10.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，还包括附加电机或液压装置，以接收所述控制信号，并使所述转向轴承进行转动。

11.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，所述转向轴承为180度转向结构或无限转向结构。

12.根据权利要求11所述的转向装置，其特征在于，通过使用电刷、电磁耦合或无线信号的方式连接所述机动车，以接收所述控制信号。

13.根据权利要求12所述的转向装置，其特征在于，在所述转向装置包括所述轮毂电机、所述电动机或所述附加电机时，使用所述电刷、所述电磁耦合或所述无线信号的方式从所述机动车接收电力，以供所述轮毂电机、所述电动机或所述附加电机使用。

14.根据权利要求11所述的转向装置，其特征在于，在所述转向轴承是180度转向结构时，通过电缆连接所述机动车，以接收所述控制信号。

15.根据权利要求14所述的转向装置，其特征在于，在所述转向装置包括所述轮毂电机、所述电动机或所述附加电机时，使用所述电缆从所述机动车接收电力，以供所述轮毂电机、所述机动车或所述附加电机使用。

16.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，还包括子处理器，用于接收所述控制信号，分解出所述动力源的强度信息并传输给所述动力源。

17.根据权利要求16所述的转向装置，其特征在于，还包括：制动器，所述子处理器从所述控制信号中分解出所述制动器的强度信息，并输出至所述制动器以控制所述车轮。

18.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，还包括：传感器，用于采集并反馈所述转向轴承、所述车轮、所述动力源的信息至所述机动车。

19.根据权利要求1所述的转向装置，其特征在于，还包括：制动装置，位于所述转向轴承上，以限定所述转向轴承的角度。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的转向装置，其特征在于，所述转向轴承由推力轴承和向心轴承组成。

21.一种用于机动车的底盘，其特征在于，所述底盘下方安装有一个或多个如权利要求1至20中任一项所述的转向装置。

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