CN109572802B - 车辆转向系统及仓储车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆转向系统，包括电机和转向桥旋转机构，所述车辆转向系统还包括能量回收装置，所述能量回收装置包括磁体单元、电磁感应单元及储能单元，所述磁体单元固设于所述电机上，所述电磁感应单元与所述转向桥旋转机构相连并能在所述转向桥旋转机构的带动下相对于所述电机旋转切割由所述磁体单元产生的磁感线，所述储能单元与所述电磁感应单元电连接以将所述电磁感应单元切割所述磁感线时产生的感应电流转换成电能存储。该车辆转向系统，借助转向桥旋转机构相应的改变电磁感应单元与磁体单元的相对位置，并基于电磁感应定律储存电能，结构简单，利于节能环保并降低车辆的使用成本。本发明还提供了一种包括上述车辆转向系统的仓储车。

Description

车辆转向系统及仓储车

技术领域

本发明涉及车辆领域，具体涉及一种车辆转向系统及仓储车。

背景技术

转向系统是车辆的重要组成部分，现有的转向系统通常包括电机、固定架、转向桥旋转部分及由所述转向桥旋转部分带动的转向桥组件。

另一方面，在提倡节能、环保的时代背景下，由混合动力、纯电力等具有电力驱动的新能源车辆得到了较为广泛的应用。但是，申请人发现，目前的新能源车辆的驱动通常仅由储能单元供电，且储能单元的充电只能通过外接充电设备来实现，其充电来源比较单一。同时，无论是上述转向系统还是目前的储能电池，还都存在着结构相对固定不易修改的问题。对于转向系统而言，一方面本领域人员对其结构的改进往往是针对转向这一单一功能，另一方面，在目前转向技术趋于成熟的前提下，限于转向系统自身构造较为紧凑、复杂，要增加或修改部分结构，难度相对较大。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种车辆转向系统及仓储车，旨在突破现有技术瓶颈，借助车辆转向系统实现能量回收，达到节能环保的目的。

为了解决上述技术问题，本发明车辆转向系统采用的技术方案是：

车辆转向系统，包括电机和转向桥旋转机构，所述车辆转向系统还包括能量回收装置，所述能量回收装置包括磁体单元、电磁感应单元及储能单元，所述磁体单元固设于所述电机上，所述电磁感应单元与所述转向桥旋转机构相连并能在所述转向桥旋转机构的带动下相对于所述电机旋转切割由所述磁体单元产生的磁感线，所述储能单元与所述电磁感应单元电连接以将所述电磁感应单元切割所述磁感线时产生的感应电流转换成电能存储。

进一步的，所述电机包括定子组件及与所述定子组件相对设置的转子组件，所述转子组件包括转子铁芯及与所述转子铁芯相连的永磁体，所述永磁体作为所述磁体单元。

进一步的，所述电磁感应单元为感应线圈。

进一步的，所述电机和所述转向桥旋转机构呈轴向依次设置，所述感应线圈置于所述电机与转向桥旋转机构之间并至少围设于所述磁体单元外侧。

进一步的，所述感应线圈由线状的导电部件折弯而形成多个在周向上依次连接并分布在垂直于所述轴向的平面的磁感线切割部。

进一步的，所述感应线圈由线状的导电部件折弯而形成多个所述磁感线切割部及将多个所述磁感线切割部在周向上连接的多个圆弧部。

进一步的，所述感应线圈在所述轴向上的截面厚度为3～5mm。

进一步的，所述感应线圈呈扁平状。

进一步的，所述车辆转向系统包括固定架和弹性复位组件，所述固定架设于所述电机与所述转向桥旋转机构之间，所述弹性复位组件设于所述转向桥旋转机构和所述固定架之间并能在所述转向桥旋转机构的带动下相对于所述固定架和所述电机转动储能以为所述转向桥旋转机构的复位提供回复力。

进一步的，所述弹性复位组件包括设于所述固定架上的第一挡块，设于所述转向桥旋转机构上的第二挡块，及设于所述第一挡块与所述第二挡块之间的弹性件。

本发明还提供了一种包括上述车辆转向系统的仓储车。

基于上述技术方案，本发明的车辆转向系统及仓储车相对于现有技术至少具有以下有益效果：由于车辆转向系统的电机4通常是固定不动的，转向时转向桥旋转机构会相对于电机转动，该车辆转向系统，将磁体单元固设于电机上可使磁体单元保持相对固定，同时充分利用转向桥旋转机构转动的机械能，通过增设与转向桥旋转机构相连的电磁感应单元，即可借助转向桥旋转机构相应的改变电磁感应单元与磁体单元的相对位置，并基于电磁感应定律，将电磁感应单元切割磁体单元的磁感线所产生的感应电流进行发电并将电能储存起来，结构简单，不会占用过多的安装空间，利于节能环保并降低车辆的使用成本，适合在仓储车等新能源车辆中推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种车辆转向系统的爆炸结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种车辆转向系统中感应线圈和转向桥旋转机构的组装结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种车辆转向系统的能量回收装置的原理图；

图4为图1所示车辆转向系统的组装结构示意图；

图5为图1所示车辆转向系统正向转动后的结构示意图。

附图标记说明：

1-固定架；11-环形槽；12-止挡部；2-转向桥旋转机构；21-减速箱；22-驱动轮；3-弹性复位组件；31-第一挡块；32-第二挡块；33-扭簧；331-第一扭脚；332-第二扭脚；4-电机；5-感应线圈；51-磁感线切割部；52-圆弧部；6-储能单元。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

此外，术语“轴向”、“横向”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。

参照图1至图3，本发明实施例提供的车辆转向系统，包括电机4和转向桥旋转机构2，车辆转向系统还包括能量回收装置，能量回收装置包括磁体单元(未示出)、电磁感应单元及储能单元6，磁体单元固设于电机4上，电磁感应单元与转向桥旋转机构2相连并能在转向桥旋转机构2的带动下相对于电机4旋转切割由磁体单元产生的磁感线，储能单元6与电磁感应单元电连接以将电磁感应单元切割磁感线时产生的感应电流转换成电能存储。

由于车辆转向系统的电机4通常是固定不动的，转向时转向桥旋转机构2会相对于电机4转动，该车辆转向系统，将磁体单元固设于电机4上可使磁体单元保持相对固定，同时充分利用转向桥旋转机构2自身转动的机械能，通过增设与转向桥旋转机构2相连的电磁感应单元，即可借助转向桥旋转机构2相应的改变电磁感应单元与磁体单元的相对位置，并基于电磁感应定律，将电磁感应单元切割磁体单元的磁感线所产生的感应电流进行发电并将电能储存起来，结构简单，不会占用过多的安装空间，利于节能环保并降低车辆的使用成本，适合在仓储车等新能源车辆中推广应用。

需要说明的是，上述储能单元6可以设置在转向桥旋转机构2的前方或其他任意位置，并以靠近转向桥旋转机构2为佳，以便于与电磁感应单元电连接。上述磁感线是物理学中常用于描述磁场分布的假设曲线，实际应用时，只需将电磁感应单元设置在磁体单元所产生磁场内，并使电磁感应单元在大致垂直于磁体单元的磁感线即可使电磁感应单元在相对于磁体单元转动时能切割磁感线而产生感应电流。本领域技术人员基于电磁感应定律，可方便的实现电磁感应单元相对于磁体单元的布置。

作为本发明的一个优选实施例，电磁感应单元为感应线圈5，其结构简单，制作成本低，安装方便，不会占用太多安装空间的同时，且由于感应线圈5随转向桥旋转机构2同步转动，在实际应用时，从感应线圈5的端部引线穿出转向桥旋转机构2后连接储能单元6即可，不会增加车辆转向系统走线的复杂度。

当然，上述电磁感应单元还可以采用其他现有的磁感线切割元件，例如用卡线夹、布线槽等进行固定的导线。

上述储能单元为现有由电力驱动的车辆中常见的储能电池，其电能转换原理在此不作详述。

作为本发明的一个优选实施例，上述电机4包括定子组件及与定子组件相对设置的转子组件，转子组件包括转子铁芯及与转子铁芯相连的永磁体，永磁体作为磁体单元。该车辆转向系统通过选择具有永磁体的电机4，即可利用电机4自身的永磁体作为能量回收装置的磁体单元，电机在运行状态下，其永磁体会产生磁场，转向桥旋转机构2带动电磁感应单元相对于电机4转动相应的就能使位于磁场内的电磁感应单元的磁通量发生变化，从而产生感应电流。这样有利于进一步简化结构，提高车辆转向系统的结构紧凑度，更加方便组装操作。

上述电机4可以是现有的永磁体电机，例如永磁伺服电机、永磁同步电机等，这些类型的电机4同时也是现有新能源车辆常用的。

作为本发明的一个优选实施例，电机4和转向桥旋转机构2呈轴向依次设置，感应线圈5置于电机4与转向桥旋转机构2之间并至少围设于磁体单元外侧。将感应线圈5设置在电机4和转向桥旋转机构2之间，一方面可以使感应线圈5更加靠近磁体单元，以使感应线圈5更多的置于磁体单元所产生的磁感线区域内，从而能起到更好的磁感线切割作用，提高储电量；另一方面，还能充分利用转向桥旋转机构2与电机4之间的安装间隙，避免增加系统体积和系统复杂度。

作为本发明的一个优选实施例，感应线圈5由线状的导电部件折弯而形成多个在周向上依次连接并分布在垂直于轴向的平面的磁感线切割部51，即多个磁感线切割部51是分布在垂直于轴向的平面上，且多个磁感线切割部51在周向上依次连接。通过折弯可以在有限的空间内大幅增加磁感线切割部51的数量，从而提高磁感线切割率，大幅提升储电量。

上述感应线圈5可以由导电部件折弯而呈多角星状、海星状、花瓣状等多种形状。

作为本发明的一个优选实施例，感应线圈5由线状的导电部件折弯而形成多个磁感线切割部51及将多个磁感线切割部51在周向上连接的多个圆弧部52；即感应线圈5整体呈类似齿轮外廓的形状，多个圆弧部52包括内圆弧部和外圆弧部。由于空间有限，实际应用中，感应线圈5的外周往往是靠近转向桥旋转机构2的内周的，故采用上述周向由圆弧部52连接的感应线圈5，能使安装定位更加方便，并且不易损坏。

需要说明的是，基于电磁感应定律，为了提升电能转化率，上述在垂直于轴向的平面的磁感线切割部51个数通常优选越多越好，然而，考虑到感应线圈的制作工艺的复杂度及成本，对于在仓储车中所使用的车辆转向系统而言，具体在本实施例中磁感线切割部51个数优选为20到30个。当然，根据不同的车辆转向系统，可以作相应的调整，此处不做限制。

作为本发明的一个优选实施例，感应线圈5在轴向上的截面厚度为3～5mm。采用3～5mm厚的感应线圈5，在满足转向桥旋转机构2和电机4之间的较小安装间隙的前提下，还能保证自身结构强度和可靠性较好，进一步保证了能量回收的可靠性。

需要说明的是，上述轴向指的是电机4轴向，转向桥旋转机构2的顶端面通常是与电机4轴向垂直的。

作为本发明的一个优选实施例，感应线圈5呈扁平状。扁平状的感应线圈5有利于确保感应线圈5与转向桥旋转机构2的顶端面的安装平整度，从而更有利于确保感应线圈5切割磁体单元的垂直度，以达到更好的能量转换效果。

上述感应线圈可以卡设于转向桥旋转机构2的顶端面的凹槽内，两者可以采用过盈配合固定，或者，感应线圈由设于转向桥旋转机构2的顶端面的限位结构进行固定，该限位结构可以是环状限位壁或限位柱。当然，感应线圈还可以通过其他现有固定方式与转向桥旋转机构2相连而能随转向桥旋转机构2转动。

参照图1、图4和图5，作为本发明的一个优选实施例，车辆转向系统包括固定架1和弹性复位组件3，固定架1设于电机与转向桥旋转机构2之间，弹性复位组件3设于转向桥旋转机构2和固定架1之间并能在转向桥旋转机构2的带动下相对于固定架1和转向桥旋转机构2转动储能以为转向桥旋转机构2的复位提供回复力。通过在固定架1与转向桥旋转机构2之间增设弹性复位组件3，对转向桥旋转机构2施加转向外力时，转向桥旋转机构2相对于固定架1转动，弹性复位组件3能储能，撤销外力时，弹性复位组件3释放储存的能量，推动转向桥旋转机构2带动转向桥组件(未示出)自动复位至初始位置，能方便的实现转向桥组件的自动复位，使车辆能够恢复直行；并且转向桥旋转机构2在作复位转动的过程中，也会带动电磁感应单元相对于磁体单元(具体在本实施例中为电机4的永磁体)转动，从而相应的产生电能。该车辆转向系统，不仅节省了转向桥组件复位所需能量，还能使转向桥旋转机构2无论是作转向转动还是做复位转动(即正转和反转)，电磁感应单元都能产生感应电流，而进一步储存电能，对降低车辆使用成本及保护环境具有很好的效果。

其中，转向桥旋转机构2可包括转动设于固定架1上的减速箱21和设于减速箱21上并与减速箱21传动连接的用于驱动车辆的驱动轮22。用于为车辆提供行驶动力的电机4设于固定架1上并与减速箱21传动连接。

作为本发明的一个优选实施例，弹性复位组件包括设于固定架1上的第一挡块，设于转向桥旋转机构2上的第二挡块，及设于第一挡块与第二挡块之间的弹性件。在现有车辆转向装置的基础上增设第一挡块、第二挡块和弹性件，即可通过第一挡块和第二挡块为弹性件提供限位点，实现转向桥旋转机构2的自动回复，保证无外加转向力时，车辆能够保持直行，结构简单，成本低。

作为本发明的一个优选实施例，弹性件为套设于固定架1上的扭簧33，第一挡块31和第二挡块32均限位于扭簧33的第一扭脚331和第二扭脚332之间。扭簧33套设在固定架1上，避免为固定弹性件而额外设置导向部件或定位部件，有利于简化结构和降低成本。

具体地，可在固定架1上套设两个扭簧33，一个扭簧33用于在转向桥旋转机构2自初始位置正向转动后对转向桥旋转机构2进行复位，另一个扭簧33用于在转向桥旋转机构2自初始位置反向转动后对转向桥旋转机构2进行复位。

作为本发明的一个优选实施例，第一挡块31避免开第二挡块32的转动轨迹；转向桥旋转机构2自初始位置正向转动时，第一扭脚331抵触于第一挡块31的一侧，第二扭脚332抵触于第二挡块32的一侧；转向桥旋转机构2自初始位置反向转动时，第一扭脚331抵触于第二挡块32的另一侧，第二扭脚332抵触于第一挡块31的另一侧。如此只需设置一个第一挡块31、一个第二挡块32和一个扭簧33，即可通过扭簧33来对正向转动或反向转动后的转向桥旋转机构2进行复位，结构更为简单，成本低，结构稳定、可靠。

作为本发明的一个优选实施例，固定架1上设有环绕其外周的环形槽11，扭簧33装配于环形槽11内。简化结构，方便扭簧33在固定架1上的装配，也有利于保证扭簧33对转向桥旋转机构2的复位能力。

作为本发明的一个优选实施例，固定架1的外周设有用于限制第二挡块32相对于固定架1转动的转动终点的止挡部12。止挡部12的设置，能够限制第二挡块32的转动终点，对转向桥旋转机构2的转向角度进行约束，便于控制车辆的行进方向，还有利于保证扭簧33对转向桥旋转机构2的复位能力，延长扭簧33的使用寿命。

作为本发明的一个优选实施例，第一挡块31一侧到止挡部12一侧的距离与第一挡块31另一侧到止挡部12另一侧的距离相同。保证转向桥旋转机构2正向转动的角度范围和反向转动的角度范围相同，方便控制车辆行进方向，也有利于保证扭簧33对转向桥旋转机构2的复位效果。

作为本发明的一个优选实施例，止挡部12盖设于环形槽11的开口侧。这样能够对扭簧33进行限位，避免使用过程中扭簧33从环形槽11脱离，能更好的承力，避免止挡部12损坏。

作为本发明的一个优选实施例，弹性件为压簧，第一挡块的一侧与第二挡块的一侧之间及第一挡块的另一侧与第二挡块的另一侧之间均设有压簧(未图示)。第一挡块的一侧与第二挡块的一侧之间的压簧对正向转动后的转向桥旋转机构进行复位，第一挡块的另一侧与第二挡块的另一侧之间的压簧对反向转动后的转向桥旋转机构进行复位，保证车辆直行。

现对本发明提供的仓储车进行说明。仓储车，包括车身和前述车辆转向系统，固定架1固设于车身上。利用固定架1与转向桥旋转机构2之间增设了弹性复位组件3，来对转向桥旋转机构2进行自动复位，保证无转向外力时转向桥旋转机构2处于初始位置使车辆能够保持直行。

当然，前述车辆转向装置的适用范围并不限于仓储车，也可适用于其它有复位需求以保证车辆直线行驶的车型，将固定架1固设于相应车型的车辆的车身上即可。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.车辆转向系统，包括电机和转向桥旋转机构，其特征在于，所述车辆转向系统还包括能量回收装置，所述能量回收装置包括磁体单元、电磁感应单元及储能单元，所述磁体单元固设于所述电机上，所述电磁感应单元与所述转向桥旋转机构相连并能在所述转向桥旋转机构的带动下相对于所述电机旋转切割由所述磁体单元产生的磁感线，所述储能单元与所述电磁感应单元电连接以将所述电磁感应单元切割所述磁感线时产生的感应电流转换成电能存储，所述电磁感应单元为感应线圈，所述电机和所述转向桥旋转机构呈轴向依次设置，所述感应线圈置于所述电机与转向桥旋转机构之间并至少围设于所述磁体单元外侧。

2.根据权利要求1所述的车辆转向系统，其特征在于：所述电机包括定子组件及与所述定子组件相对设置的转子组件，所述转子组件包括转子铁芯及与所述转子铁芯相连的永磁体，所述永磁体作为所述磁体单元。

3.根据权利要求1所述的车辆转向系统，其特征在于：所述感应线圈由线状的导电部件折弯而形成多个在周向上依次连接并分布在垂直于所述轴向的平面的磁感线切割部。

4.根据权利要求3所述的车辆转向系统，其特征在于：所述感应线圈由线状的导电部件折弯而形成多个所述磁感线切割部及将多个所述磁感线切割部在周向上连接的多个圆弧部。

5.根据权利要求1所述的车辆转向系统，其特征在于：所述感应线圈在所述轴向上的截面厚度为3～5mm。

6.根据权利要求1所述的车辆转向系统，其特征在于：所述感应线圈呈扁平状。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的车辆转向系统，其特征在于：所述车辆转向系统包括固定架和弹性复位组件，所述固定架设于所述电机与所述转向桥旋转机构之间，所述弹性复位组件设于所述转向桥旋转机构和所述固定架之间并能在所述转向桥旋转机构的带动下相对于所述固定架和所述电机转动储能以为所述转向桥旋转机构的复位提供回复力。

8.根据权利要求7所述的车辆转向系统，其特征在于：所述弹性复位组件包括设于所述固定架上的第一挡块，设于所述转向桥旋转机构上的第二挡块，及设于所述第一挡块与所述第二挡块之间的弹性件。

9.仓储车，其特征在于：包括权利要求1至8中任一项所述的车辆转向系统。

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