CN108791472B - 一种电动汽车的全转向机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电动车的全转向机构，属于车辆设计制造技术领域。四边形框架的纵梁中心偏后位置设有横梁，横梁中部的丝杠电机输出轴端头通过联轴器与丝杠的尾端连接，丝杠的前端通过螺纹与空心滑杆尾端的内螺纹配合，空心滑杆的前端与活动横梁中部固定，活动横梁底部两侧与纵梁中心线等宽位置设有与纵梁滑槽配合的滑块，活动横梁上部两侧分别设有链条驱动电机和链轮轴，主动链轮与环形链条一啮合，环形链条一与从动链轮啮合，直连杆二、直连杆一的尾端与环形链条一的外环铰接，直连杆一和直连杆二的前端与“L字形”摇杆的尾端铰接，“L字形”摇杆的前端与车轮的轴固定，四支“L字形”摇杆的转角处分别与前端梁和后端梁两端的上表面铰接。

Description

一种电动汽车的全转向机构
技术领域
本发明属于车辆设计制造技术领域。
背景技术
随着石油、天然气等化石燃料的迅速消耗，以及由此带来的能源危机和环境污染日益加剧，开发并利用新的、清洁的、安全的可再生能源以及降低污染排放量成为了全球关注的两大焦点。而汽车的发展不仅加大了地球资源的消耗，同时也增加了污染排放量。我国作为世界大国，资源紧缺与环境污染尤为显著。因此发展电动汽车成为了汽车工业发展的必然趋势，近期出现的全国范围的雾霾现象更是提高了这一呼声。电动汽车的发展有利于缓解资源紧缺与环境污染问题，所以增加其转向的灵活性，能够更加方便快捷地满足人们的需求。
据检索，目前已有四轮独立驱动全转向机构的技术出现，例如中国专利授权公告号CN101298257B授权的“电动汽车横向行进及原地旋转的转向控制方法及其装置”，该专利所述的全向控制机构虽然能够实现汽车的原地旋转及其横向行走，但由于其所用蜗轮蜗杆传动比比较小，使转向速度很慢；且总体结构比较复杂。再如中国专利申请号201610012176.8公开的“一种全转向底盘机构”所述的全转向机构大量采用了连杆机构，使得受力不均匀，给电机造成的反力矩也较大。
鉴于上述情况，有必要研发一种结构简单、传动稳定、控制精确的新型的电动车全转向机构。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动车的全转向机构，它能有效地解决电动车的直行、原地旋转、横向行驶及传统转向的问题。
本发明达到其目的所采用的技术方案是，一种电动车的全转向机构，包括底盘构架、带有轮毂电机和制动盘的四个车轮，以及与车轮轴固定的连杆机构，底盘构架为四边形框架结构，四边形框架左右两侧纵梁的前、后两端分别与前端梁和后端梁内侧固定，纵梁中心偏后位置设有横梁，横梁中部设有丝杠电机，丝杠电机输出轴的颈部通过轴承座与横梁固定，端头通过联轴器与丝杠的尾端连接，丝杠的前端通过螺纹与空心滑杆尾端的内螺纹配合，空心滑杆的前端与活动横梁中部固定，活动横梁底部两侧与纵梁中心线等宽位置设有与纵梁滑槽配合的滑块，活动横梁上部两侧分别设有链条驱动电机和链轮轴，链条驱动电机的电机轴通过平键与主动链轮固定，主动链轮与环形链条一啮合，环形链条一与从动链轮啮合，直连杆二、直连杆一的尾端与环形链条一的外环铰接，直连杆一和直连杆二的前端与“L字形”摇杆的尾端铰接，“L字形”摇杆的前端与车轮的轴固定，四支“L字形”摇杆的转角处分别与前端梁和后端梁两端的上表面铰接；后端梁上部两侧分别设有链条驱动电机和链轮轴，环形链条二与主动链轮和从动链轮二啮合,直连杆三的尾端与环形链条二的外环铰接，直连杆四的尾端与环形链条二的内环铰接，直连杆三、直连杆四的尾端分别与“L字形”摇杆的尾端铰接，与杆件三和杆件相连，“L字形”摇杆的前端与车轮的轴固定。
所述链条驱动电机和链轮轴的轴线垂直于前端梁和后端梁的上表面。
所述环形链条一与环形链条二为规格相同，主动链轮一和从动链轮二规格相同。
所述“L字形”摇杆有四根，分别与四个车轮轴一一对应。
本发明的工作过程和工作原理：首先传统的正常转向控制是，通过电机控制齿轮与环形链条的运动，从而实现车辆前轮的左右转动；其次原地旋转和横向移动是通过驱动电机带动齿轮与环形链条的运动，以及驱动电机带动丝杠与空心滑杆的运动，从而使前后轮转动相应的角度，使四个轮子的方位弧线刚好呈一个圆形，最后通过控制各自轮毂电机的转向可以实现车辆的原地旋转，当齿轮与环形链条继续运动时，四个轮子相互平行并且与底盘横梁平行，因此通过控制各自轮毂电机的转向实现横向行走。底盘构架上设有滑槽，对活动横梁起到限位的作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该全向车的传动机构包括齿轮链条传动、丝杠螺母传动。齿轮链条传动与丝杠螺母传动的配合可实现较大的传动比，从而使电动轮的转向比较迅速，使得全向车能快速实现直行、原地转向、横向行驶转向以及传统转向操作。
并且该全向车的传动机构的前后车轮的转向是相互独立的，互不干涉。
本发明的转向驱动只用到三个电机，其中底盘构架前端的电机通过齿轮与环形链条机构控制前轮转向，从而实现电动车传统转向；第二个位于横梁上的电机通过丝杠螺母结构控制前轮转向，第三个位于底盘构架后端的电机通过齿轮齿条机构控制前轮转向，从而实现电动车原地旋转及横向行走。所以，总体上来说减少了电机数量，降低了底盘重量，增大了经济效益。
附图说明
图1是本发明纵向行驶状态三维图
图2是本发明的底盘与部分传动三维图
图3是本发明原地旋转状态上视图
图4是本发明传统转向状态上视图
图5是本发明横向行驶状态上视图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步的详细说明。
一种电动车的全转向机构，包括底盘构架9、带有轮毂电机和制动盘的四个车轮1，以及与车轮1轴固定的连杆机构，底盘构架9为四边形框架结构，四边形框架左右两侧纵梁的前、后两端分别与前端梁和后端梁内侧固定，纵梁中心偏后位置设有横梁，横梁中部设有丝杠电机3，丝杠电机3输出轴的颈部通过轴承座12与横梁固定，端头通过联轴器10与丝杠4的尾端连接，丝杠4的前端通过螺纹与空心滑杆8尾端的内螺纹配合，空心滑杆8的前端与活动横梁19中部固定，活动横梁19底部两侧与纵梁中心线等宽位置设有与纵梁滑槽配合的滑块，活动横梁19上部两侧分别设有链条驱动电机14和链轮轴13，链条驱动电机14的电机轴通过平键与主动链轮7固定，主动链轮7与环形链条一6啮合，环形链条一6与从动链轮11啮合，直连杆二16、直连杆一18的尾端与环形链条一6的外环铰接，直连杆一18和直连杆二16的前端与“L字形”摇杆5的尾端铰接，“L字形”摇杆5的前端与车轮1的轴固定；后端梁上部两侧分别设有链条驱动电机14和链轮轴13，环形链条二17与主动链轮7和从动链轮二11啮合,直连杆三2的尾端与环形链条二17的外环铰接，直连杆四15的尾端与环形链条二17的内环铰接，直连杆三2、直连杆四15的尾端分别与“L字形”摇杆5的尾端铰接，与杆件三2和杆件相连，“L字形”摇杆5的前端与车轮1的轴固定。
所述链条驱动电机14和链轮轴13的轴线垂直于前端梁和后端梁的上表面。
所述环形链条一6与环形链条二17为规格相同，主动链轮一7和从动链轮二11规格相同。
所述“L字形”摇杆5有四根，分别与四个车轮轴一一对应，它们的转角处分别与前端梁和后端梁两端的上表面铰接。
本发明的工作过程和工作原理：首先传统的正常转向控制是，通过电机控制齿轮与环形链条的运动，从而实现车辆前轮的左右转动；其次原地旋转和横向移动是通过驱动电机带动齿轮与环形链条的运动，以及驱动电机带动丝杠与空心滑杆的运动，从而使前后轮转动相应的角度，使四个轮子的方位弧线刚好呈一个圆形，最后通过控制各自轮毂电机的转向可以实现车辆的原地旋转，当齿轮与环形链条继续运动时，四个轮子相互平行并且与底盘横梁平行，因此通过控制各自轮毂电机的转向实现横向行走。底盘构架上设有滑槽，对活动横梁起到限位的作用。

Claims (4)

1.一种电动车的全转向机构，包括底盘构架(9)、带有轮毂电机和制动盘的四个车轮(1)，以及与车轮(1)轴固定的连杆机构，底盘构架(9)为四边形框架结构，其特征在于：四边形框架左右两侧纵梁的前、后两端分别与前端梁和后端梁内侧固定，纵梁中心偏后位置设有横梁，横梁中部设有丝杠电机(3)，丝杠电机(3)输出轴的颈部通过轴承座(12)与横梁固定，端头通过联轴器(10)与丝杠(4)的尾端连接，丝杠(4)的前端通过螺纹与空心滑杆(8)尾端的内螺纹配合，空心滑杆(8)的前端与活动横梁(19)中部固定，活动横梁(19)底部两侧与纵梁中心线等宽位置设有与纵梁滑槽配合的滑块，活动横梁(19)上部两侧分别设有链条驱动电机(14)和链轮轴(13)，链条驱动电机(14)的电机轴通过平键与主动链轮(7)固定，主动链轮(7)与环形链条一(6)啮合，环形链条一(6)与从动链轮(11)啮合，直连杆二(16)、直连杆一(18)的尾端与环形链条一(6)的外环铰接，直连杆一(18)和直连杆二(16)的前端与“L字形”摇杆(5)的尾端铰接，“L字形”摇杆(5)的前端与车轮(1)的轴固定，四支“L字形”摇杆(5)的转角处分别与前端梁和后端梁两端的上表面铰接；后端梁上部两侧分别设有链条驱动电机(14)和链轮轴(13)，环形链条二(17)与主动链轮(7)和从动链轮二(11)啮合,直连杆三(2)的尾端与环形链条二(17)的外环铰接，直连杆四(15)的尾端与环形链条二(17)的内环铰接，直连杆三(2)、直连杆四(15)的尾端分别与“L字形”摇杆(5)的尾端铰接，与杆件三(2)和杆件相连，“L字形”摇杆(5)的前端与车轮(1)的轴固定。
2.根据权利要求1所述一种电动车的全转向机构，其特征在于：所述链条驱动电机(14)和链轮轴(13)的轴线垂直于前端梁和后端梁的上表面。
3.根据权利要求1所述一种电动车的全转向机构，其特征在于：所述环形链条一(6)与环形链条二(17)为规格相同，主动链轮一(7)和从动链轮二(11)规格相同。
4.根据权利要求1所述一种电动车的全转向机构，其特征在于：所述“L字形”摇杆(5)有四根，分别与四个车轮轴一一对应。
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