CN102416980B

CN102416980B - 无人车六轮独立驱动底盘系统

Info

Publication number: CN102416980B
Application number: CN 201110306802
Authority: CN
Inventors: 曹艺辉; 李想; 明志峰; 吴明晖; 朱徐华; 赵言正; 付庄
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2031-10-11
Also published as: CN102416980A

Abstract

一种无人车六轮独立驱动底盘系统，包括车架、悬挂系统、传动装置和电机减速器总成，其特征在于：所述车架包括左右对称的二纵梁部件和前后平行排列的三横梁模块，该三横梁模块固定连接于二纵梁部件之间；所述悬挂系统的数量为6组，各组悬挂系统分别连接于所述车架的纵梁部件上，每组悬挂系统包括有悬挂系、制动系和行驶系；所述传动装置的数量为6组，其设置于所述悬挂系统上；所述电机减速器总成的数量为6组，其两组一对地分别固定设置于所述车架的三横梁模块上，并且通过所述传动装置分别连接和驱动所述悬挂系统的行驶系。本发明模块化程度高，具有结构简单、拆装便捷、便于维护且减震性优良的优点，不仅可应用在无人车上而且还可作为其他电动汽车的底盘结构。

Description

无人车六轮独立驱动底盘系统

技术领域

本发明涉及的是一种车辆底盘装置，具体是一种用于无人车的六轮独立驱动底盘系统，属于汽车技术领域。

背景技术

汽车从结构大方面上来说，可分为汽车底盘与车身两部分。汽车底盘是指车身以外的其他部分，包括相当于汽车骨架的底盘车架、驱动装置以及制动装置等行车必备的装置。纯电动汽车是一种采用蓄电池作为储能动力源的汽车，它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车前进。从外形上看，电动汽车与日常见到的普通汽车并没有什么两样，区别主要在于动力源及其驱动系统，具体地说，纯电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于传统汽车的油箱。

大部分电动车采用单电机集中驱动，再通过传动装置分别驱动前轮和后轮。其缺点是，由于增加了不少传动环节，底盘结构变得十分复杂，不仅延长研发周期，而且增加了制造的复杂性与加工成本。此外，目前电动车为了转向，都采用了一定的转向机构，为了更好的实现转向，同时还设置了差速器，这些装置的设置也大大增加了底盘的复杂性。

经对现有技术文献的检索发现，苏州小羚羊电动车有限公司洪文怡等人提出的《四轮电动车差速转向驱动机构》中，电动车使用轮毂电机直接驱动车辆行驶，其优点是减少了复杂的传动环节，简化了底盘结构，但是其明显的缺点是：

1)造成底盘非簧质量增加，影响车辆行驶的平顺性和稳定性；

2)使用轮毂电机，影响了刹车系统的安装；

3)散热性问题也并没有得到很好的解决。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单牢靠、系统拆装便捷、便于维护且减震性能优良的无人车六轮独立驱动底盘系统。

本发明是通过以下技术方案来解决其技术问题的：

一种无人车六轮独立驱动底盘系统，包括车架、悬挂系统、传动装置和电机减速器总成，其特征在于：所述车架包括左右对称的二纵梁部件和前后平行排列的三横梁模块，该三横梁模块固定连接于二纵梁部件之间；所述悬挂系统的数量为6组，各组悬挂系统分别连接于所述车架的纵梁部件上，每组悬挂系统包括有悬挂系、制动系和行驶系；所述传动装置的数量为6组，其设置于所述悬挂系统上；所述电机减速器总成的数量为6组，其两组一对地分别固定设置于所述车架的三横梁模块上，并且通过所述传动装置分别连接和驱动所述悬挂系统的行驶系。

本发明所述的无人车六轮独立驱动底盘系统，其纵梁部件为直立的桁架式构件，其包括上纵梁、下纵梁、若干横梁和斜梁，该若干横梁固定连接于下纵梁上，所述斜梁将上纵梁和横梁固定连接起来，所述上纵梁下面固定设置有用以连接所述悬挂系统的弹簧固定U板，所述横梁侧面固定设置有用以连接所述悬挂系统的摆臂固定U板；所述横梁模块为水平的梁式构件，其包括二前横梁、二后横梁、四支撑梁、二纵梁、二电机固定板、二固定法兰盘、拉杆固定U板和拉杆固定块，该一前横梁、一后横梁和二纵梁固定连接成封闭矩形框架且通过直立的四支撑梁分别固定于两侧纵梁部件的下纵梁上，另一前横梁和后横梁的两端分别固定连接于所述下纵梁上，二电机固定板分别直立地固定连接于二前横梁和二后横梁上，二固定法兰盘分别可拆卸地固定于该电机固定板的两端且与之形成盒状容纳空间，所述拉杆固定块固定于下部后横梁的下面，所述拉杆固定U板用螺钉固定在该拉杆固定块下面；所述车架还包括设置于其下部的挡板部件和设置于其后部的踏板部件，该挡板部件包括挡板和挡板支撑，所述挡板支撑固定于所述车架的横梁模块上，所述挡板固定在挡板支撑上，该踏板部件包括二垂直梁、二纵梁、踏板和车架后挡板，二垂直梁左右各一地分别与所述横梁模块的后横梁固定连接，二纵梁分别与二垂直梁水平固定连接，所述踏板固定连接于二纵梁之间，所述车架后挡板固定连接于二垂直梁之间；所述电机减速器总成由电机和减速器组成，其设置于所述电机固定板和固定法兰盘形成的盒状容纳空间中，该电机固定于所述电机固定板上，所述减速器与该电机连接且固定于所述固定法兰盘上，该电机输出口与减速器输出口方向成180°；所述悬挂系统还包括有弹簧减震器总成、拉杆和摆臂，所述弹簧减震器总成通过销轴铰接在所述弹簧固定U板上，拉杆通过销轴铰接在拉杆固定U板上，所述摆臂通过销轴铰接在摆臂固定U板上；所述传动装置包括万向传动轴，该万向传动轴一端花键连接所述电机减速器总成的输出端，另一端连接所述悬挂系统的行驶系。

本发明所述无人车六轮独立驱动底盘系统采用六轮独立驱动结构，并且通过轮子间的差速实现转向，省略了传统的转向装置以及中间一些传动环节，大大简化了底盘结构，而且六轮独立驱动结构大大提升了无人车的爬坡性能与越野性能，并且降低了由于事故原因而造成车辆无法行动的影响。此外，本发明的结构实现了模块化，方便了无人车的维护，减少了维护的工作量，同时，电机减速器总成的合理设置实现了动力直接输出到行驶系统，以及悬挂系统的优越性能都保证了所述底盘系统在行驶中的平顺性、稳定性和可操作性。

附图说明

图1为本发明的结构立体图。

图2为本发明的车架立体图。

图3为本发明的仰视立体(无挡板部件)示意图。

图4为本发明的仰视立体(有挡板部件)示意图。

图中，

1加强筋，2斜梁，3加强筋，4上纵梁，5弹簧固定U板，6纵梁，7后横梁，

8支撑梁，9加强筋，10横梁，11下纵梁，12加强筋，13踏板，14车架后挡板，

15纵梁，16垂直梁，17电池托板，18摆臂固定U板，19加强筋，20电机固定板，

21前横梁，22悬挂系统，22-1弹簧减震器总成，22-2拉杆，22-3摆臂，23电机，

24减速器，25万向传动轴，26固定法兰盘，27电机支撑板，28挡板支撑，

29拉杆固定U板，30拉杆固定块，31挡板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

首先请参阅图1本发明的结构示意图，图示无人车六轮独立驱动底盘系统包括车架、悬挂系统22、传动装置和电机减速器总成，其中，电机减速器总成、悬挂系统22和传动装置均安装在车架上。

在请参阅图2，所述车架主体骨架采用型钢，如方形钢管焊接而成，不仅要求整体的刚度和强度好，而且结构上要便于电机减速器总成、悬挂系统22等部件的拆装和维护。该车架包括二纵梁部件、三横梁模块、挡板部件和踏板部件。

所述二纵梁部件为直立的桁架式构件，呈左右对称布置。该纵梁部件包括上纵梁4、下纵梁11、若干横梁10和斜梁2。所述上纵梁4和下纵梁11分别位于纵梁部件的上部和下部，该若干横梁10水平地固定连接于下纵梁11上，所述斜梁2将上纵梁4和横梁10固定连接起来，以增加横梁10和整个纵梁部件的刚度，该横梁10与斜梁2成对地设置。所述上纵梁4的下面固定设置有用以连接所述悬挂系统22的弹簧固定U板5，其前后位置可根据底盘参数的变化而改变。所述横梁10的侧面固定设置有用以连接所述悬挂系统22的摆臂固定U板18，该摆臂固定U板18呈h形状，U形顶面贴紧横梁10。

所述三横梁模块固定连接于二纵梁部件之间，其前后平行排列；每一横梁模块与二纵梁部件结合用于组装两组悬挂系统22、传动装置和电机减速器总成，以实现左右两个轮子的驱动。所述横梁模块为水平的梁式构件，其包括二前横梁21、二后横梁7、四支撑梁8、二纵梁6、二电机固定板20、二固定法兰盘26、拉杆固定U板29和拉杆固定块30。一前横梁21、一后横梁7和二纵梁6固定连接成一封闭矩形框架，并且通过直立的四支撑梁8分别固定于两侧纵梁部件的下纵梁11上；前面两个支撑梁8的前端面与前横梁21前端面平齐，后面两个支撑梁8的后端面与后横梁7的后端面平齐。另一前横梁21和后横梁7位于所述下纵梁11的水平面上，其两端分别固定连接于该下纵梁11上，该两根横梁21和7的底面与下纵梁11底面平齐。所述二电机固定板20分别直立地固定连接于二前横梁21和二后横梁7上，该二电机固定板20为左右对称结构，其侧面设置有通孔用于安装电机减速器总成，在电机固定板20的左右端面都加工有平整端面，并在端面上攻有两个螺纹孔用于安装固定法兰盘26。请参阅图3，所述二固定法兰盘26带有空心圆孔，其沿垂直方向分别固定于该电机固定板20的两端，与电机固定板20形成盒状的容纳空间以容纳电机减速器总成；为了满足底盘系统的快速便捷维护，电机减速器总成的安装固定设置成可方便拆装的结构，因此该固定法兰盘26与电机固定板20采用可拆卸连接，如螺钉连接，以便固定法兰盘26与车架可分离。所述拉杆固定块30中间设置有两个螺纹孔，其固定于下部后横梁7的下面，所述拉杆固定U板29用螺钉拧入该螺纹孔固定在该拉杆固定块30的下面。

为了放置动力电池，所述车架还设置有电池托板17(见图1)，所述电池托板17呈U字形结构，在U字顶端的两边进行翻边，以加大联接面积、增强联接刚度，该电池托板17连接于三横梁模块上。为了防止底盘系统关键零部件被碰伤或者过多溅水，所述车架设置有挡板部件。请参阅图3和图4，所述挡板部件设置于所述车架的下部，其包括挡板31、挡板支撑28。所述挡板支撑28固定于所述车架的横梁模块上，所述挡板31通过螺钉固定在挡板支撑28上。为了轻化简化底盘结构，在设置有电池托板17的横梁上设置挡板支撑28时，直接在电池托板17上设置挡板支撑28，用于挡板31的固定。

再请参阅图2，所述踏板部件设置于所述车架的后部，以方便随车作业人员站立。该踏板部件包括二垂直梁16、二纵梁15、踏板13和车架后挡板14；二垂直梁16左右各一地分别与所述车架最后一横梁模块的上下后横梁7固定连接，二纵梁15分别与二垂直梁16水平地固定连接，所述踏板13采取中间凹、两边平的结构，以保证强度刚度，其固定连接于二纵梁15之间，所述车架后挡板14固定连接于二垂直梁16之间。在垂直梁16与纵梁15之间设置有加强筋，以保证整个踏板部件的可靠性。

由于车架骨架比较大，单靠型材之间的焊接来保证刚度强度是不够的，因此在所述车架一些型钢的交叉位置上设置有加强筋1、3、9和12，以提高车架整体刚度强度。在位于纵梁部件与横梁模块连接处的加强筋12上设置有通孔，用于车架与车身的联接。

再请参阅图3和图1，所述电机减速器总成的数量为6组，其两组一对地分别固定设置于所述车架的三横梁模块上。该电机减速器总成设置于所述电机固定板20和固定法兰盘26形成的盒状容纳空间中，其由电机23和减速器24组成。该电机23固定于所述电机固定板20上，所述减速器24与该电机23连接且固定于所述固定法兰盘26上，该电机23输出口与减速器24输出口方向成180°，在垂直方向上存在一定距离位置，以使电机23能够将动力传输到同侧的车轮上，在电机23末端设置有电机支撑板27，以防止电机23在垂直方向上的振动。装配时，电机减速器总成沿垂直方向放入两块电机固定板20中间，再将固定法兰盘26套在减速器24输出口端面法兰上并用螺钉固定，最后将固定法兰盘26固定在电机固定板20上。最后可根据情况需求，通过电机固定板20侧面的通孔，用螺钉再将减速器24稍作支撑。

再请参阅图1和图3，所述悬挂系统22的数量为6组，各组悬挂系统22分别连接于所述车架的纵梁部件上。每组悬挂系统包括有弹簧减震器总成22-1、拉杆22-2、摆臂22-3、制动系和行驶系，该行驶系包括有车轮。所述弹簧减震器总成22-1通过销轴铰接在所述上纵梁4的弹簧固定U板5上；所述拉杆22-2通过销轴铰接在所述车架底部拉杆固定块30的拉杆固定U板29上；所述摆臂22-3通过销轴铰接在所述横梁10的摆臂固定U板18上，摆臂22-3在车辆行驶过程中遇到颠簸会上下摆动，因此在安装摆臂22-3的垂直方向上不设有任何机构，避免发生干涉。

再请参阅图3，所述传动装置的数量为6组，其设置于所述悬挂系统22上。所述传动装置包括万向传动轴25，该万向传动轴25一端花键插入连接所述电机减速器总成的输出端，另一端安装在悬挂系统22哈把头的内花键中，进而连接所述悬挂系统22行驶系的车轮。从而6组电机减速器总成通过6组传动装置分别连接和驱动6组悬挂系统22的行驶系，实现了动力少环节传动，减少传动环节能量的损耗，提高传动效率，并且通过各车轮间的差速实现转向。

综上所述，本发明所述无人车六轮独立驱动底盘系统采取模块化设计，简化了结构，并且保证了悬挂系统22的通用性，方便车辆的日常维护及零部件更换。本发明的动力直接从电机23输出到达车轮，实现了动力少环节传动，减少了传动环节能量的损耗，增加了传动效率。本发明满足了现代汽车底盘结构的需求，因此不仅可应用在所述无人车上，而且还可作为其他独立驱动汽车的底盘结构。

Claims

1.一种无人车六轮独立驱动底盘系统，包括车架、悬挂系统、传动装置和电机减速器总成，其特征在于：所述车架包括左右对称的二纵梁部件和前后平行排列的三横梁模块，该三横梁模块固定连接于二纵梁部件之间；所述悬挂系统的数量为6组，各组悬挂系统分别连接于所述车架的纵梁部件上，每组悬挂系统包括有悬挂系、制动系和行驶系；所述传动装置的数量为6组，其设置于所述悬挂系统上；所述电机减速器总成的数量为6组，其两组一对地分别固定设置于所述车架的三横梁模块上，并且通过所述传动装置分别连接和驱动所述悬挂系统的行驶系；所述纵梁部件为直立的桁架式构件，其包括上纵梁、下纵梁、若干横梁和斜梁，该若干横梁固定连接于下纵梁上，所述斜梁将上纵梁和横梁固定连接起来，所述上纵梁下面固定设置有用以连接所述悬挂系统的弹簧固定U板，所述横梁侧面固定设置有用以连接所述悬挂系统的摆臂固定U板；所述横梁模块为水平的梁式构件，其包括二前横梁、二后横梁、四支撑梁、二纵梁、二电机固定板、二固定法兰盘、拉杆固定U板和拉杆固定块，该一前横梁、一后横梁和二纵梁固定连接成封闭矩形框架且通过直立的四支撑梁分别固定于两侧纵梁部件的下纵梁上，另一前横梁和后横梁的两端分别固定连接于所述下纵梁上，二电机固定板分别直立地固定连接于二前横梁和二后横梁上，二固定法兰盘分别可拆卸地固定于该电机固定板的两端且与之形成盒状容纳空间，所述拉杆固定块固定于下部后横梁的下面，所述拉杆固定U板用螺钉固定在该拉杆固定块下面。

2.根据权利要求1所述的无人车六轮独立驱动底盘系统，其特征在于：所述电机减速器总成由电机和减速器组成，其设置于所述电机固定板和固定法兰盘形成的盒状容纳空间中，该电机固定于所述电机固定板上，所述减速器与该电机连接且固定于所述固定法兰盘上，该电机输出口与减速器输出口方向成180°。

3.根据权利要求2所述的无人车六轮独立驱动底盘系统，其特征在于：所述悬挂系统还包括有弹簧减震器总成、拉杆和摆臂，所述弹簧减震器总成通过销轴铰接在所述弹簧固定U板上，拉杆通过销轴铰接在拉杆固定U板上，所述摆臂通过销轴铰接在摆臂固定U板上。

4.根据权利要求3所述的无人车六轮独立驱动底盘系统，其特征在于：所述传动装置包括万向传动轴，该万向传动轴一端花键连接所述电机减速器总成的输出端，另一端连接所述悬挂系统的行驶系。