CN109109969A - 一种万向型汽车传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种万向型汽车传动系统，包括：两个独立的汽车传动子系统，其中一个位于汽车底部的前端位置，与车辆的前驱动轮连接，另一个位于汽车底部的后端位置，与车辆的后驱动轮连接，且两个汽车传动子系统均与车辆底盘活动连接；控制器，控制器与两个汽车传动子系统均连接，用于控制汽车传动子系统带动前驱动轮和/或后驱动轮相对于车辆底盘旋转；汽车传动子系统包括转向盘，转向盘位于车辆底盘与前驱动轮或后驱动轮之间，且转向盘与车辆底盘活动连接。本发明通过设置转向盘，使得前后驱动轮可以相对于车身360°任意旋转，实现车辆任意方向行驶，通过将动力装置集成在转向盘上，使得前后驱动轮相互独立，在控制器的控制下可以协同工作。

Description

一种万向型汽车传动系统

技术领域

本发明涉及汽车传动技术领域，特别涉及一种万向型汽车传动系统。

背景技术

随着道路拥堵的加剧以及停车空间的不足，越来越影响驾驶的乐趣。如果汽车能够实现以任意角度的行驶，无疑能极大的改善上述情况。但目前汽车行驶方向的改变是通过转向轮(前轮)的角度调整来实现的，市场上并没有一种能够万向行驶的汽车或切实可行的技术。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种万向型汽车传动系统，以克服现有技术中汽车不能实现万向行驶等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种万向型汽车传动系统，所述系统包括：两个独立的汽车传动子系统，其中一个位于汽车底部的前端位置，与车辆的前驱动轮连接，另一个位于汽车底部的后端位置，与车辆的后驱动轮连接，且所述两个汽车传动子系统均与车辆底盘活动连接；

控制器，所述控制器与所述两个汽车传动子系统均连接，用于控制所述汽车传动子系统带动前驱动轮和/或后驱动轮相对于车辆底盘旋转；

所述汽车传动子系统包括转向盘，所述转向盘位于车辆底盘与前驱动轮或后驱动轮之间，且所述转向盘与车辆底盘活动连接。

进一步的，所述汽车传动子系统还包括：

第一动力装置，所述第一动力装置与所述转向盘连接，用于驱动所述转向盘相对于车辆底盘旋转。

进一步的，所述汽车传动子系统还包括：

第二动力装置，所述第二动力装置集成在所述转向盘上，所述第二动力装置用于驱动所述前驱动轮或后驱动轮。

进一步的，所述第二动力装置包括：

电动机、离合器、变速箱以及主减速器，所述离合器安装在所述电动机与变速箱之间，所述电动机的输出轴与所述变速箱的输入轴连接，所述变速箱的输出轴与所述主减速器连接。

进一步的，所述汽车传动子系统还包括：

传动装置，所述传动装置连接在所述第二动力装置与所述前驱动轮或后驱动轮之间，且所述传动装置与所述转向盘连接。

进一步的，所述汽车传动子系统还包括：

第一传动轴，所述第一传动轴连接在所述第二动力装置与传动装置之间。

进一步的，所述传动装置包括：

差速器，所述差速器与所述第一传动轴相连接，用于调整前驱动轮或后驱动轮的左、右轮的转速差，使前驱动轮或后驱动轮的左、右轮实现以不同转速转动。

进一步的，所述传动装置还包括：

两组第二传动轴，所述两组第二传动轴分别连接在所述差速器与所述前驱动轮或后驱动轮之间。

进一步的，所述传动装置还包括：

两组换向锥齿轮，所述两组换向锥齿轮分别连接在所述差速器的两端，且与所述第二传动轴连接。

进一步的，所述传动装置还包括：

等速万向节，所述等速万向节设置在所述第二传动半轴上。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的万向型汽车传动系统，通过控制前后两个转向盘的同步旋转来调整车轮相对车身的角度，进而使得采用该传动形式的车辆可以相对车身以任意角度行驶。通过锁定后面的转向盘，调整前面的转向盘可以增大转向轮(即前驱动轮)的转向角度，减少最小转弯半径的限制甚至可以实现原地旋转。通过锁定前面的转向盘，调整后面的转向盘可以使车辆绕前轮旋转。通过以上但不局限于此的操作可以使得车辆的灵活性大大增加，将极大的缓解车辆拥堵，节省停车场空间，并增加驾驶乐趣。

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单地介绍，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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的万向型汽车传动系统的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的汽车传动子系统的结构示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的第二动力装置结构示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的调节调转向盘时的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或二体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1是根据一示例性实施例示出的万向型汽车传动系统的结构示意图，参照图1所示，所述系统包括：

两个独立的汽车传动子系统1，其中一个位于汽车底部的前端位置，与车辆的前驱动轮2连接，另一个位于汽车底部的后端位置，与车辆的后驱动轮3连接，且所述两个汽车传动子系统1均与车辆底盘4活动连接。

控制器(图未示)，所述控制器(图未示)与所述两个汽车传动子系统1均连接，用于控制所述汽车传动子系统1带动前驱动轮2和/或后驱动轮3相对于车辆底盘4旋转。

所述汽车传动子系统1包括转向盘11，所述转向盘11位于车辆底盘4与前驱动轮2或后驱动轮3之间，且所述转向盘11与车辆底盘4活动连接。

具体的，两个汽车传动子系统1相互独立，设置成分别位于汽车底部的前端位置和后端位置，且其中一个与车辆的前驱动轮2连接，另一个与车辆的后驱动轮3连接。设置两个汽车传动子系统1相互独立，可以使得前驱动轮2和后驱动轮3相互独立，在控制器的控制下可以协同工作。汽车传动子系统1中包括转向盘11，且设置转向盘11与车辆底盘4活动连接。通过引入转向盘11，使得前驱动轮2和后驱动轮3可以相对于车身360°任意旋转，进而实现车辆可以相对于车身以任意角度行驶。这里需要说明的是，本发明实施例中，前驱动轮2和后驱动轮3均包括一对车轮，及左、右两个车轮。

图2是根据一示例性实施例示出的汽车传动子系统1的结构示意图，参照图2所示，所述汽车传动子系统1除了包括转向盘11以外，还包括：第一动力装置12、第二动力装置13(图2中未示)、传动装置14以及第一传动轴15。其中，第一动力装置12与转向盘11连接，用于驱动转向盘11相对于车辆底盘4旋转，从而带动前驱动轮2或后驱动轮3相对于车辆底盘4旋转。第二动力装置13集成在转向盘11上，第二动力装置用于给前驱动轮2或后驱动轮3提供动力，驱动前驱动轮2或后驱动轮3。传动装置14连接在第二动力装置13与前驱动轮2或后驱动轮3之间，用于将第二动力装置13提供的动力传输给前驱动轮2或后驱动轮3，且传动装置14与转向盘11连接，使得转向盘11相对于车辆底盘4转动时带动传动装置14转动，从而带动前驱动轮2或后驱动轮3相对于车辆底盘4转动。第一传动轴15连接在第二动力装置13与传动装置14之间，用于将第二动力装置13提供的动力传输给传动装置14。

图3是根据一示例性实施例示出的第二动力装置13的结构示意图，参照图3所示，第二动力装置13包括：电动机131、离合器132、变速箱133以及主减速器134。离合器132安装在电动机131与变速箱133之间，电动机131的输出轴与变速箱133的输入轴连接，变速箱133的输出轴与主减速器134连接。

进一步的，电动机131是一种旋转式电动机器，它将电能转变为机械能，它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋转磁场的作用下，其在定子绕组有效边中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。本发明实施例中，电动机131是用于提供动力的装置，用于驱动前驱动轮2和后驱动轮3。

离合器132安装在电动机131与变速箱133之间，是汽车传动系中直接与电动机131相联系的总成件。通常离合器132与电动机131曲轴的飞轮组安装在一起，是电动机131与汽车传动装置之间切断和传递动力的部件。汽车从起步到正常行驶的整个过程中，驾驶员可根据需要操纵离合器132，使电动机131和传动装置暂时分离或逐渐接合，以切断或传递电动机131向传动装置输出的动力。它的作用是使电动机131与变速箱133之间能逐渐接合，从而保证汽车平稳起步；暂时切断电动机131与变速箱133之间的联系，以便于换档和减少换档时的冲击；当汽车紧急制动时能起分离作用，防止变速箱133等传动装置过载，从而起到一定的保护作用。总之，离合器132类似于开关，起到接合或断离动力传递作用，因此，任何形式的汽车都有离合装置，只是形式不同而已。

变速箱133的输入轴与电动机131的输出轴连接。在本发明实施例中，变速箱133主要有以下几点作用：改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利(例如功率较高而油耗较低)的工况下工作；在发动机旋转方向不变情况下，使汽车能倒退行驶；利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、变速，并便于变速箱换档或进行动力输出。

主减速器134与变速箱133的输出轴连接。主减速器是汽车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。对发动机纵置的汽车来说，主减速器还具有改变转矩旋转方向的作用。汽车正常行驶时，电动机131的转速通常在2000至3000r/min左右，如果将这么高的转速只靠变速箱133来降低下来，那么变速箱133内齿轮的传动比则需很大，而齿轮的传动比越大，两齿轮的半径比就越大，换句话说，也就是变速箱133的尺寸会越大。另外，转速下降，而扭矩必然增加，也就加大了变速箱133与变速箱133后一级传动装置的传动负荷。所以，在动力向左右驱动轮分流的差速器之前设置一个主减速器134，可使主减速器134前面的传动部件如变速箱133、分动器、万向传动装置等传递的扭矩减小，也可以使变速箱133的尺寸、质量减小，操纵省力。

进一步参照图2所示，传动装置14连接在第二动力装置13与前驱动轮2或后驱动轮3之间，且传动装置14与转向盘11连接。且传动装置14通过第一传动轴15与第二动力装置13连接。具体的，传动装置14包括：差速器141、两组第二传动轴142、两组换向锥齿轮143以及等速万向节144。

进一步的，差速器141与第一传动轴15相连接，用于调整前驱动轮2或后驱动轮3的左、右轮的转速差，使前驱动轮2或后驱动轮3的左、右轮实现以不同转速转动。普通差速器由行星齿轮、行星轮架(即差速器壳)、半轴齿轮等零件组成。电动机131的动力经传动轴进入差速器141，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。差速器141的设计要求满足：(左半轴转速)+(右半轴转速)＝2(行星轮架转速)。当汽车直行时，左、右车轮与行星轮架三者的转速相等，处于平衡状态，；而在汽车转弯时三者平衡状态被破坏，导致内侧轮转速减小，外侧轮转速增加。

两组第二传动轴142分别连接在差速器141与前驱动轮2或后驱动轮3之间，即其中一组第二传动轴142连接在差速器141与前驱动轮2之间，另一组第二传动轴142连接在差速器141与后驱动轮3之间。第二传动轴142是汽车传动系中传递动力的重要部件，它的作用是与变速箱133、驱动桥一起将电动机131的动力传递给车轮，使汽车产生驱动力。第二传动轴142连接或装配各项配件，而又可移动或转动的圆形物体配件，一般均使用轻而抗扭性佳的合金钢管制成。对前置引擎后轮驱动的车来说是把变速箱133的转动传到主减速器134的轴，它可以是好几节由万向节连接。它是一个高转速、少支承的旋转体，因此它的动平衡是至关重要的。这里需要说明的是，本发明实施例中的第二传动轴142由若干节传动半轴组成。

两组换向锥齿轮143分别连接在差速器141的两端，且与第二传动轴142连接。换向锥齿轮143主要具有改变转矩旋转方向的作用，即改变来自第二动力装置13转矩旋转方向，使得来自第二动力装置13的动力可以驱动第二传动轴142，从而驱动前驱动轮2和后驱动轮3。具体的，参照图2所示，第二动力装置13的提供的动力经由第一传动轴15传递给差速器141，使得差速器141的转矩旋转方向为水平方向，而第二传动轴142与前驱动轮(或后驱动轮)需要的转矩旋转方向为竖直方向，而换向锥齿轮143在本发明实施例中的作用就是将转矩旋转方向由水平方向转换为竖直方向。

等速万向节144设置在第二传动半轴142上。具体来说，第二传动轴142由若干节传动半轴组成，而传动半轴之间由等速万向节144来连接。传动半轴之间会存在夹角或者相互位置有变化。等速万向节的作用就是将轴间有夹角或相互位置有变化的两节转轴连接起来，并使两轴以相同的角速度传递动力，它可以克服普通十字轴式万向节存在的不等速性问题，特别适合于转向驱动桥的使用。

这里需要说明的是，前驱动轮2和后驱动轮3上还设置有转向机构(图未示)，可以通过调整转向机构来改变前驱动轮2和后驱动轮3的角度，还可以通过锁死转向机构使前驱动轮2和后驱动轮3不能改变角度。

图4是根据一示例性实施例示出的调节调转向盘时的示意图，参照图4所示，在汽车需要万向行驶时，可以通过以下操作来实现：调整转向轮(即前驱动轮2)，确保转向轮(即前驱动轮2)与后驱动轮处于默认位置(即与车身角度为0的位置)，锁死前驱动轮2上的转向机构使前驱动轮2不能改变角度。断开第二动力装置13中的离合器132，在控制器的控制下，第一动力装置12带动转向盘11旋转，同时带动第二动力装置13以及前驱动轮2相对车身旋转一定角度。通过控制器同步控制前后两个汽车传动子系统1，使前驱动轮2和后驱动轮3相对车身旋转相同角度，如45度。接通第二动力装置13中的离合器132，车辆可以相对车身45度方向行驶。通过控制转向盘11的旋转角度，可以实现车辆相对车身方向360度内任意角度行驶。

在汽车需要原地转向时，可以通过以下操作来实现：通过离合器132切断车辆驱动轮(包括前驱动轮2和后驱动轮3)的动力源，将汽车后面的转向盘11保持默认位置(与车身角度为0的位置)并锁死，通过汽车前面的转向盘11带动转向轮(即前驱动轮2)旋转90度并锁死，接通动力源，车辆实现原地转向。

在汽车需要绕前轮旋转时，可以通过以下操作来实现：通过离合器132切断车辆驱动轮(包括前驱动轮2和后驱动轮3)的动力源，将汽车前面的转向盘11保持默认位置(与车身角度为0的位置)并锁死，通过汽车后面的转向盘11带动后驱动轮3旋转90度并锁死，接通动力源，车辆实现绕前轮旋转。

综上所述，本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的万向型汽车传动系统，通过控制前后两个转向盘的同步旋转来调整车轮相对车身的角度，进而使得采用该传动形式的车辆可以相对车身以任意角度行驶。通过锁定后面的转向盘，调整前面的转向盘可以增大转向轮(即前驱动轮)的转向角度，减少最小转弯半径的限制甚至可以实现原地旋转。通过锁定前面的转向盘，调整后面的转向盘可以使车辆绕前轮旋转。通过以上但不局限于此的操作可以使得车辆的灵活性大大增加，将极大的缓解车辆拥堵，节省停车场空间，并增加驾驶乐趣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种万向型汽车传动系统，其特征在于，所述系统包括：

两个独立的汽车传动子系统(1)，其中一个位于汽车底部的前端位置，与车辆的前驱动轮(2)连接，另一个位于汽车底部的后端位置，与车辆的后驱动轮(3)连接，且所述两个汽车传动子系统(1)均与车辆底盘(4)活动连接；

控制器，所述控制器与所述两个汽车传动子系统(1)均连接，用于控制所述汽车传动子系统(1)带动前驱动轮(2)和/或后驱动轮(3)相对于车辆底盘(4)旋转；

所述汽车传动子系统(1)包括转向盘(11)，所述转向盘(11)位于车辆底盘(4)与前驱动轮(2)或后驱动轮(3)之间，且所述转向盘(11)与车辆底盘(4)活动连接。

2.根据权利要求1所述的万向型汽车传动系统，其特征在于，所述汽车传动子系统(1)还包括：

第一动力装置(12)，所述第一动力装置(12)与所述转向盘(11)连接，用于驱动所述转向盘(11)相对于车辆底盘(4)旋转。

3.根据权利要求1或2任意一项所述的万向型汽车传动系统，其特征在于，所述汽车传动子系统(1)还包括：

第二动力装置(13)，所述第二动力装置(13)集成在所述转向盘(11)上，所述第二动力装置用于驱动所述前驱动轮(2)或后驱动轮(3)。

4.根据权利要求3所述的万向型汽车传动系统，其特征在于，所述第二动力装置(13)包括：

电动机(131)、离合器(132)、变速箱(133)以及主减速器(134)，所述离合器(132)安装在所述电动机(131)与变速箱(133)之间，所述电动机(131)的输出轴与所述变速箱(133)的输入轴连接，所述变速箱(133)的输出轴与所述主减速器(134)连接。

5.根据权利要求3所述的万向型汽车传动系统，其特征在于，所述汽车传动子系统(1)还包括：

传动装置(14)，所述传动装置(14)连接在所述第二动力装置(13)与所述前驱动轮(2)或后驱动轮(3)之间，且所述传动装置(14)与所述转向盘(11)连接。

6.根据权利要求5所述的万向型汽车传动系统，其特征在于，所述汽车传动子系统(1)还包括：

第一传动轴(15)，所述第一传动轴(15)连接在所述第二动力装置(13)与传动装置(14)之间。

7.根据权利要求6所述的万向型汽车传动系统，其特征在于，所述传动装置(14)包括：

差速器(141)，所述差速器(141)与所述第一传动轴(15)相连接，用于调整前驱动轮(2)或后驱动轮(3)的左、右轮的转速差，使前驱动轮(2)或后驱动轮(3)的左、右轮实现以不同转速转动。

8.根据权利要求7所述的万向型汽车传动系统，其特征在于，所述传动装置(14)还包括：

两组第二传动轴(142)，所述两组第二传动轴(142)分别连接在所述差速器(141)与所述前驱动轮(2)或后驱动轮(3)之间。

9.根据权利要求8所述的万向型汽车传动系统，其特征在于，所述传动装置(14)还包括：

两组换向锥齿轮(143)，所述两组换向锥齿轮(143)分别连接在所述差速器(141)的两端，且与所述第二传动轴(142)连接。

10.根据权利要求8所述的万向型汽车传动系统，其特征在于，所述传动装置还包括：

等速万向节(144)，所述等速万向节(144)设置在所述第二传动半轴(142)上。