CN108706044A - 非差速转向车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非差速转向车，包括车身，还包括设于车身两侧的驱动轮和使其转动的传动机构；连接两个驱动轮的车桥，车桥包括车桥壳体、设于车桥壳体内且两端固定于其两侧的驱动轴、设于车桥壳体内的驱动电机；传动杆，传动杆一端与所述驱动轴端部通过万向联接装置联接，另一端输出动力带动驱动轮转动；转向架，包括架体、转向机构以及转向杆，架体一侧固定于车桥壳体外端，转向机构至少可带动转向杆实现上下转动；转向杆外端与驱动轮的传动机构连接；以及转向驱动机构，包括驱动控制装置和驱动输出装置。非差速转向车是通过转向架变形带动两个驱动轮倾斜不同的角度，具有转向速度快，操纵感强的优点。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种非差速转向车。
背景技术
现在市场上传统汽车的转向方式均为差速转向，其需要通过汽车差速器使左、右或前、后驱动轮实现以不同转速转动的机构。主要由左右半轴齿轮、两个行星齿轮及齿轮架组成。功用是当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，使左右车轮以不同转速滚动，即保证两侧驱动车轮作纯滚动运动。差速器是为了调整左右轮的转速差而装置的。但现有的差速转向方式的转向速度一般较慢，转向速度过快易打滑，造成安全隐患，且驾驶者转向时的操纵感差。
发明内容
本发明的目的在于提出一种非差速转向车，非差速转向车是通过转向架变形带动两个驱动轮倾斜不同的角度，具有转向速度快，操纵感强的优点。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种非差速转向车，包括车身，还包括
设于车身两侧的驱动轮和使所述驱动轮转动的传动机构；
连接两个所述驱动轮的车桥，所述车桥包括车桥壳体、设于车桥壳体内且两端固定于其两侧的驱动轴、设于车桥壳体内的驱动电机；
传动杆，所述传动杆一端与所述驱动轴端部通过万向联接装置联接，另一端输出动力带动所述驱动轮转动；
固定于车体转向拉杆两端且与两侧驱动轮连接的转向架，其包括架体、转向机构以及转向杆，所述架体一侧固定于所述车桥壳体外端，所述转向机构至少可带动转向杆实现上下转动；所述转向杆外端与所述驱动轮连接；以及
转向驱动系统，包括驱动控制装置和两个独立的驱动输出装置，所述驱动控制装置用于根据设于方向盘下方转向柱位置的转矩传感器检测的转向信号，将两侧转向架的转向数值分别输至两个所述驱动输出装置，每一所述驱动输出装置的输出轴与对应侧所述转向机构的转动轴连接。
在一些改进的技术方案中，所述转向机构包括设于所述架体的第一转向机构和第二转向机构；所述第一转向机构通过沿车身行驶方向设置的转动轴带动所述架体环绕其进行转动；所述纵向转向机构通过其转动轴连接所述转向杆一端，使所述转向杆进行绕其进行上下转动；所述驱动输出装置的输出轴与所述第一转向机构的转动轴连接。
在一些改进的技术方案中，所述驱动轮的直径不小于100mm，通过大直径驱动轮的轮体边缘圆周长的差距保证转向时的外侧车轮在转向轨道上支撑圆的面积大于内侧车轮。
又一些改进的技术方案中，所述驱动轮包括圈状轮毂以及设于圈状轮毂外的轮胎，所述圈状轮毂外侧面与所述轮胎的内侧面以相互滑行的方式连接；所述传动机构则为于圈状轮毂下方进行齿轮齿条的转向传动机构，以所述驱动轴输出端部的转向齿轮，沿所述轮胎内侧设置的啮合齿条，转向齿轮带动啮合齿条转动，从而实现驱动轮的转动。
一些改进的技术方案，所述车身上部为座椅构造的单人驾驶室，下部为一腔室，所述腔室容置所述车桥。
本发明非差速转向车的转向系统与现在市场上传统的差速转向不同。差速转向是控制两个驱动轮的转速实现转向；非差速转向是通过转向架变形带动两个驱动轮倾斜不同的角度实现转向。本发明非差速转向车结构紧凑，驾驶人驾驶时可随车体倾斜，具有很强的操控感。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明非差速转向车的一种实施例的结构示意图；
图2为本发明非差速转向车的转向时的结构示意图；
图3为本发明非差速转向车的车桥的一种实施方式的结构示意图；
图4为本发明非差速转向车的转向架的一种实施例的结构示意图；
图5为本发明非差速转向车的轮胎的局部剖视图图；
图6为本发明非差速转向车的传动机构的结构示意图；
图7为本发明非差速转向车的驱动轮的横截面剖视图的一种实施方式；
图8为本发明非差速转向车的驱动轮的横截面剖视图的另一种实施方式。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明非差速转向车的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围；有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由各权利要求限定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”“右”“上”“下”“顶”“底”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的的装置或原件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“连接”“联接”应做广义理解，例如，可以为固定连接，也可以为可拆卸连接或者一体式连接；可以是机械连接、也可以是电连接或可以为相互通讯连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间的相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考附图对本发明的实施例进行描述。参见图1、图3，一种非差速转向车包括车身1、驱动轮2、车桥3、传动杆4、转向架5以及转向驱动机构。
其中驱动轮2设于车身1，所述驱动轮2连接有使其转动的传动机构；该处所述的传动机构包括传统汽车式的轮毂转轴，也包括以其他形式带动所述驱动轮2转动的机械结构，本发明一个优选改进方案中采用转向齿条进行传动，在下述方案中说明。
所述车桥3连接两个所述驱动轮2，所述车桥3包括车桥壳体30、设于车桥壳体30内且两端固定于其两侧的驱动轴31、设于车桥壳体30内的驱动电机32。该车桥3的结构与传统汽车相比，省略了差速器结构。
所述传动杆4一端与所述驱动轴31端部通过万向联接装置7联接，另一端输出动力带动所述驱动轮2转动；其通过万向联接装置7实现传动杆4在转向时随驱动轮体进行形变，顺应所述转向架5带来的形变。
转向架5固定于车体转向拉杆9两端且与两侧驱动轮2连接，其包括架体52、转向机构以及转向杆53，所述架体52一侧固定于所述车桥壳体30外端，所述转向机构至少可带动转向杆53实现上下转动；所述转向杆53外端与所述驱动轮2连接；主要通过转向机构实现转向杆53的上下摇摆实现形变，从而带动两侧驱动轮2以不同的倾斜度进行转向。
需要说明的是，该处与转向杆53外端连接的所述驱动轮2包括两种情况。第一种情况为整个驱动轮为转动对象，转向杆53外端通过转向传动机构连接驱动轮2轮毂转轴，该所述转向传动机构与轮毂转轴实现360°活动联接，具体的，所述转向传动机构朝向驱动轮2一端设有连接轴，所述驱动轮2轮毂上设有连接轴轴套，所述连接轴轴套套入所述连接轴可绕连接轴转动，即轮毂转动时，转向传动机构不转动。第二种情况驱动轮包括转动的轮胎和非转动轮毂，该结构在下面有具体描述；此时转向杆53外端连接于驱动轮的非转动轮毂部位，即轮胎转动时，转向传动机构不转动；即本发明所述的转向杆53仅作为调节驱动轮2方向的部件。
转向驱动系统，包括驱动控制装置和两个独立的驱动输出装置60，所述驱动控制装置用于根据设于方向盘下方转向柱位置的转矩传感器检测的转向信号，将两侧转向架5的转向数值分别输至两个所述驱动输出装置60，每一所述驱动输出装置60的输出轴与对应侧所述转向机构的转动轴连接。需要说明的是，本发明所述转向机构的转向角度的大小是通过驱动控制装置来控制的，该处所述的驱动控制装置可以为单片机控制单元来实现。当驾驶者操纵转向盘，获取转向盘下方转向柱的转动角度，并获取车载系统中记载的转向盘转向角度两侧驱动轮的转向角度，将转向数据发送至驱动控制装置，由其控制所述转向机构的具体转向角度。
还需要说明的是，本发明所述转向驱动系统与现有汽车内的转向系统并不相同，现有的转向系统是通过转向操纵机构、转向器和转向传动机构共同配合调整两侧的转向传动机构角度(该技术为现有技术，在此不作具体描述)，以实现两侧轮体转动角度的调整；而本发明在该系统的基础上增加了转向架的技术特征，该转向架主要实现两侧轮体的倾斜度大小，其与轮体转动角度的调整共同配合，在一些实例中，本发明所述转向架与转向传动机构为同一结构，如图4所述的部位58设有球槽部位59，球槽部位59与车体转向拉杆9两端的球头连接，该结构实现轮体转动角度调整的传动，而转向架其他部位则实现轮体倾斜度的调整，具体方案在下方描述。
在一些具体示例中，如图4所示，所述转向机构包括设于所述架体52的第一转向机构50和第二转向机构51；所述第一转向机构50通过沿车身行驶方向设置的转动轴带动所述架体52环绕其进行转动；所述纵向转向机构51通过其转动轴连接所述转向杆53一端，使所述转向杆53进行绕其进行上下转动；所述驱动输出装置60的输出轴与所述第一转向机构50的转动轴连接。通过第一转向机构50和第二转向机构51以增大转向杆53的自由转向度，进一步保证非差速转向的顺畅。
一些更优选的示例，所述第二转向机构51为两个，为设于架体52同一侧的转轴轴承；所述转向杆53的一端向外延伸设有两个带销轴孔的第一连接片54，所述转轴轴承插入两片第一连接片54的中间，并通过第一销轴55联接；所述转向杆53的另一端向外延伸设有两个带销轴孔的第二连接片56，所述驱动轮2上设有转轴轴承，且其转轴轴承插入两片第二连接片56的中间，并通过第二销轴57联接。
所述第二转向机构51为两个，为设于架体52同一侧的转轴轴承；所述转向杆53的一端向外延伸设有两个带销轴孔的第一连接片54，所述转轴轴承插入两片第一连接片54的中间，并通过第一销轴55联接；所述转向杆53的另一端向外延伸设有两个带销轴孔的第二连接片56，所述驱动轮2上设有转轴轴承，且其转轴轴承插入两片第二连接片56的中间，并通过第二销轴57联接。该处所述的驱动轮2转轴轴承具体应当固定于轮毂处，以保证转动轴承的不随驱动轮2转动。
本发明非差速转向车在一些改进示例中，所述驱动轮2的直径不小于100mm，优选不小于120mm。通过大直径驱动轮的轮体边缘圆周长的差距保证转向时的外侧车轮在转向轨道上支撑圆的面积大于内侧车轮，克服非差速驱动轮相同转速在转向时的打滑现象，实现转向的平稳顺畅。
在本发明大直径驱动轮2的技术方案基础上，所述驱动轮2包括圈状轮毂20以及设于圈状轮毂20外的轮胎21，所述圈状轮毂20外侧面与所述轮胎21的内侧面以相互滑行的方式连接；图5-6所示，所述圈状轮毂20下部设有缺口24；所述传动机构设于所述缺口24处，所述传动机构包括套设于所述驱动轴31输出端部的转向齿轮22以及沿所述轮胎21内侧设置的啮合齿条23；所述转向齿轮22与啮合齿条23相啮合，带动啮合齿条23转动。
为进一步使转向齿轮22和啮合齿条23的结构更为紧凑，所述圈状轮毂20的缺口24的上方还设有弧形套25，所述弧形套25的内侧构造与所述转向齿轮22外缘构造相匹配。
还需要说明的是，所述以相互滑行的方式具体为所述圈状轮毂20的外面两侧与所述轮胎21的内面两侧之间通过滑轨滑条方式实现，见图7所示的部位28；或者为所述圈状轮毂20的外面两侧与所述轮胎21的内面两侧之间设置相向的滑槽，滑槽内设置有滚珠，且所述滚珠直径大于所述圈状轮毂20的外面与所述轮胎21的内面之间的最窄距离，见图8所示的部位28’。
需要说明的是，本发明的轮胎在实现上述发明的目的上，可选用充气或免充气轮胎，优选的示例中，所述的轮胎13选用免充气轮胎，其包括实心轮胎和变形轮胎，如蜂巢轮胎。
本发明对车身改造的一些实例中，所述车身上部为座椅构造的单人驾驶室10，下部为一腔室11，所述腔室容置所述车桥3。
本发明非差速转向车相较于传统差速转向车，通过转向架变形带动两个驱动轮倾斜不同的角度。该非差速转向车转向时，左侧和右侧驱动轮转向架在所述驱动控制装置的控制下，实现不同角度的上下形变，使得所述左侧驱动轮和右侧驱动轮的倾斜角度不同，外侧驱动轮的倾斜角度大于内侧驱动轮，使得外侧驱动轮在地面上支撑圆的面积大于内侧驱动轮，根据角度半径和线速度之间的关系，单位时间内可保证两个车轮速度相同的前提下外侧驱动轮行驶过的路程更长，从而完成转向。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”“一些实施方式”“示意性实施方式”“示例”“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出了或描述了本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种非差速转向车，包括车身(1)，其特征在于，还包括
设于车身(1)两侧的驱动轮(2)和使所述驱动轮(2)转动的传动机构；
连接两个所述驱动轮(2)的车桥(3)，所述车桥(3)包括车桥壳体(30)、设于车桥壳体(30)内且两端固定于其两侧的驱动轴(31)、设于车桥壳体(30)内的驱动电机(32)；
传动杆(4)，所述传动杆(4)一端与所述驱动轴(31)端部通过万向联接装置(7)联接，另一端输出动力带动所述驱动轮(2)转动；
固定于车体转向拉杆(9)两端且与两侧驱动轮(2)连接的转向架(5)，其包括架体(52)、转向机构以及转向杆(53)，所述架体(52)一侧固定于所述车桥壳体(30)外端，所述转向机构至少可带动转向杆(53)实现上下转动；所述转向杆(53)外端与所述驱动轮(2)连接；以及
转向驱动系统，包括驱动控制装置和两个独立的驱动输出装置(60)，所述驱动控制装置用于根据设于方向盘下方转向柱位置的转矩传感器检测的转向信号，将两侧转向架(5)的转向数值分别输至两个所述驱动输出装置(60)，每一所述驱动输出装置(60)的输出轴与对应侧所述转向机构的转动轴连接。
2.如权利要求1所述的非差速转向车，其特征在于，所述转向机构包括设于所述架体(52)的第一转向机构(50)和第二转向机构(51)；所述第一转向机构(50)通过沿车身行驶方向设置的转动轴带动所述架体(52)环绕其进行转动；所述纵向转向机构(51)通过其转动轴连接所述转向杆(53)一端，使所述转向杆(53)进行绕其进行上下转动；所述驱动输出装置(60)的输出轴与所述第一转向机构(50)的转动轴连接。
3.如权利要求2所述的非差速转向车，其特征在于，所述第二转向机构(51)为两个，其为设于架体(52)同一侧的转轴轴承；所述转向杆(53)的一端向外延伸设有两个带销轴孔的第一连接片(54)，所述转轴轴承插入两片第一连接片(54)的中间，并通过第一销轴(55)联接；所述转向杆(53)的另一端向外延伸设有两个带销轴孔的第二连接片(56)，所述驱动轮(2)设有转轴轴承，且该转轴轴承插入两片第二连接片(56)的中间，并通过第二销轴(57)联接。
4.如权利要求1所述的非差速转向车，其特征在于，所述万向联接装置(7)由联接杆(70)和设于联接杆(70)两端的万向接头一体成型，所述驱动轴(31)端部设有万向接头，靠近驱动轴(31)的所述传动杆(4)端部设有万向接头，所述万向联接装置的万向接头分别与驱动轴(31)的万向接头和传动杆的万向接头联接。
5.如权利要求1所述的非差速转向车，其特征在于，所述驱动轮(2)的直径不小于100mm，优选不小于120mm。
6.如权利要求1-5中任一项所述的非差速转向车，其特征在于，所述驱动轮(2)包括圈状轮毂(20)以及设于圈状轮毂(20)外的轮胎(21)，所述圈状轮毂(20)外侧面与所述轮胎(21)的内侧面以相互滑行的方式连接；所述圈状轮毂(20)下部设有缺口(24)；所述传动机构设于所述缺口(24)处，所述传动机构包括套设于所述驱动轴(31)输出端部的转向齿轮(22)以及沿所述轮胎(21)内侧设置的啮合齿条(23)；所述转向齿轮(22)与啮合齿条(23)相啮合，带动啮合齿条(23)转动。
7.如权利要求6所述的非差速转向车，其特征在于，所述圈状轮毂(20)的缺口(24)的上方还设有弧形套(25)，所述弧形套(25)的内侧构造与所述转向齿轮(22)外缘构造相匹配。
8.如权利要求6所述的非差速转向车，其特征在于，所述以相互滑行的方式具体为所述圈状轮毂(20)的外面两侧与所述轮胎(21)的内面两侧之间通过滑轨滑条方式实现；或者为所述圈状轮毂(20)的外面两侧与所述轮胎(21)的内面两侧之间设置相向的滑槽，滑槽内设置有滚珠，且所述滚珠直径大于所述圈状轮毂(20)的外面与所述轮胎(21)的内面之间的最窄距离。
9.如权利要求1所述的非差速转向车，其特征在于，所述车身上部为座椅构造的单人驾驶室(10)，下部为一腔室(11)，所述腔室容置所述车桥(3)。
10.如权利要求1所述的非差速转向车，其特征在于，所述轮胎为免充气轮胎，包括实心轮胎和变形轮胎。
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