CN109703617A - 全向电动轮及电动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车技术领域，提供一种全向电动轮及电动车。全向电动轮包括驱动单元和转向单元。驱动单元包括车轮和用于驱动车轮转动的电机，转向单元包括转向支撑件、悬挂支撑件、转向齿轮和传动齿轮。车轮通过电机连接于转向支撑件，转向支撑件滑动连接悬挂支撑件，转向齿轮固定连接转向支撑件，传动齿轮与转向齿轮相啮合。本发明提供的全向电动轮，通过电机直接连接并驱动车轮，通过传动齿轮带动转向齿轮进而控制车轮的行进方向，并形成具有全向自由度的转向单元，转向结构简单可靠且转动灵活。本发明提供的电动车采用本发明实施例的全向电动轮，使车辆能够方便进行小半径转弯及横向移动，方便车辆通过狭窄急弯和进行入库泊车。

Description

全向电动轮及电动车

技术领域

本发明实施例涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种全向电动轮及电动车。

背景技术

随着城市空间的日益拥堵，狭窄的行车道路和紧密拥挤的停车位对汽车车轮的转向性能提出了更高要求。另外，随着机动车应用领域的不断拓展，一些在狭窄空间作业的车辆，需要能够实现小转向半径或横向移动等灵活机动的作业功能。现有的采用内燃机或电动机为集中动力输出的汽车，通过由齿轮、连杆等构件组成的传动系统，驱动车轮旋转。这一驱动模式使得车轮受到的轴系与连杆约束较多，各个车轮难以独立、大自由度转向，造成车辆在通过狭窄急弯或平行泊车时面临困难，且无法很好满足小半径转弯、横向移动等应用需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种全向电动轮，用以解决现有技术中车轮难以大幅度转向的问题。

本发明的另一目的是提供一种电动车，用以解决现有车辆无法很好满足小半径转弯、横向移动等应用需求的问题。

本发明提供一种全向电动轮，包括驱动单元和转向单元；所述驱动单元包括车轮和用于驱动所述车轮转动的电机；所述转向单元包括转向支撑件、悬挂支撑件、转向齿轮和传动齿轮；所述车轮通过所述电机连接于所述转向支撑件，所述转向支撑件滑动连接所述悬挂支撑件，所述转向齿轮固定连接所述转向支撑件，所述传动齿轮与所述转向齿轮相啮合。

本发明还提供一种电动车，其包括上述所述的全向电动轮。

本发明实施例提供的全向电动轮，电机直接驱动车轮转动，形成相对独立的驱动单元而无需依靠复杂的轴系与连杆进行动力传动。传动齿轮与转向齿轮相啮合，通过控制传动齿轮的转动带动转向齿轮转动，转向齿轮与转向支撑件固定连接，车轮通过电机安装于转向支撑件，从而通过控制传动齿轮的转动可以控制车轮的行进方向。转向支撑件滑动安装于悬挂支撑件，悬挂支撑件不但可以为转动支撑件提供受力、安装平台，而且转动支撑件可以在转向齿轮的带动下相对于悬挂支撑件滑动旋转，从而可以使车轮具有全方向转向的自由度。本发明实施例提供的全向电动轮，通过电机直接连接并驱动车轮，形成相对独立的驱动单元；通过传动齿轮带动转向齿轮进而控制车轮的行进方向，并形成具有全向自由度的转向单元，转向结构简单可靠且转动灵活。

本发明实施例提供的种电动车，采用上述实施例的全向电动轮。电动车通过控制传动齿轮的转动控制车轮的行进方向，并可以形成具有全向自由度的转向单元；全向电动轮具有相对独立的驱动单元，无需依靠车体复杂的轴系与连杆进行动力传动；由于全向电动轮的转动驱动和转向驱动均相对独立设置，电动车的多个车轮可以分别进行控制，提高了电动车移动控制的自由度，使车辆能够方便进行小半径转弯及横向移动，方便车辆通过狭窄急弯和进行入库泊车。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例全向电动轮的立体结构图；

图2为本发明实施例全向电动轮的左视图；

图3为本发明实施例全向电动轮的主视图；

图4为本发明实施例全向电动轮的俯视图；

图中：1、车轮；2、转向齿轮；3、传动齿轮；4、上悬臂；5、下悬臂；6、第一轴节；7、第二轴节；8、万向联轴节；9、支撑架；10、环形底座；11、安装架；12、夹装键；13、弹簧悬臂。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、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作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。

如图1-4所示，本发明实施例提供的全向电动轮，包括驱动单元和转向单元。驱动单元包括车轮1和用于驱动车轮1转动的电机，转向单元包括转向支撑件、悬挂支撑件、转向齿轮2和传动齿轮3。车轮1通过电机连接于转向支撑件，转向支撑件滑动连接悬挂支撑件，转向齿轮2固定连接转向支撑件，传动齿轮3与转向齿轮2相啮合。

现有的驱动模式下的车轮1，由于受到的轴系与连杆约束较多，各个车轮1难以独立、大自由度转向。随着轮载电机与力矩电机的成熟，车辆动力可以分布在各个车轮1上，从而车轮1之间不再有轴系与连杆限制其运动自由度。

本发明实施例提供的全向电动轮，电机直接驱动车轮1转动，形成相对独立的驱动单元而无需依靠复杂的轴系与连杆进行动力传动。传动齿轮3与转向齿轮2相啮合，通过控制传动齿轮3的转动带动转向齿轮2转动，转向齿轮2与转向支撑件固定连接，车轮1通过电机安装于转向支撑件，从而通过控制传动齿轮3的转动可以控制车轮1的行进方向。转向支撑件滑动安装于悬挂支撑件，悬挂支撑件不但可以为转动支撑件提供受力、安装平台，而且转动支撑件可以在转向齿轮2的带动下相对于悬挂支撑件滑动旋转，从而可以使车轮1具有全方向转向的自由度。本发明实施例提供的全向电动轮，通过电机直接连接并驱动车轮1，形成相对独立的驱动单元；通过传动齿轮3带动转向齿轮2进而控制车轮1的行进方向，并形成具有全向自由度的转向单元，转向结构简单可靠且转动灵活。

本发明实施例提供的转向单元还可以包括悬臂架，使悬挂支撑件通过悬臂架固定安装于车体，悬臂架可以采用具有较高强度的钢结构，也可以采用钛合金材料。可以设置上悬臂4、下悬臂5，使上悬臂4的一端安装于车体上，另一端安装于悬挂支撑件的上部；使下悬臂5的一端安装于车体上，另一端安装于悬挂支撑件的下部，悬臂架与悬挂支撑件和车体的连接端可以分别具有多个连接固定点。为了进一步提高减震效果，转向单元还可以包括有弹簧悬臂13，弹簧悬臂13一端连接悬挂支撑件，另一端连接车体，通过弹簧吸收一定的震动能量。

本发明实施例的转向单元还可以包括传动轴。传动齿轮3通过传动轴与车体连接，传动轴通过传动齿轮3带动转向齿轮2转动。车体的方向控制系统可以通过传动轴带动传动齿轮3转动，从而控制车轮1的行进方向。传动轴可以包括第一轴节6、第二轴节7和万向联轴节8。第一轴节6与传动齿轮3相连接，第二轴节7连接车体，第一轴节6和第二轴节7通过万向联轴节8相连接。通过万向联轴节8的过渡连接，能够在保证转动可靠传递的情况下，减轻车轮1震动对转向齿轮2和传动齿轮3啮合产生的不利影响，提高啮合稳度。

本发明实施例的转向支撑件还可以包括相连接的旋转板和支撑架9。电机安装于旋转板，转向齿轮2通过支撑架9连接旋转板，旋转板为圆形，旋转板轴线与转向齿轮2旋转轴线相重合。用于驱动车轮1的电机可以包括有定子和转子，定子固定安装于旋转板，转子连接车轮1。悬挂支撑件和转向支撑件配合设置，悬挂支撑件还可以包括相连接的环形底座10和安装架11。环形底座10的内环面设有环形凹槽，旋转板的圆形外圈滑动安装于环形凹槽。比如说，圆形的旋转板外圈可以沿圆周均匀设有多个滚轮或滚珠，滚轮或滚珠可以以圆形旋转板的径向为轴线发生转动，形成推力轴承结构。环形凹槽不但为旋转板提供了旋转轨道，而且对旋转板上下方向进行了位置限定，将车体的重力通过此结构作用于旋转板并最终传递给车轮1。转向支撑件可转动容置于环形底座10和安装架11形成的容置空间，使包括旋转板和支撑架9在内的转向支撑件可以在悬挂支撑件的容置空间内全向转动，从而使通过电机连接并安装于旋转板的车轮1具有全转向自由度。安装架11上部可以设有夹装键12，传动轴的第一轴节6通过夹装键12安装于安装架11。比如说，第一轴节6可以包括外轴套和内转轴，内转轴可转动安装于外轴套内，内转轴的一端与传动齿轮3固定连接，另一端连接万向联轴节8。通过夹装键12将第一轴节6的外轴套固定在安装架11上，对内转轴的位置形成固定约束，使与内转轴相连接的传动齿轮3能够与转向齿轮2的啮合更加紧密、牢固和稳定。

进一步地，转向齿轮2可以设于车轮1的正上方，并使转向齿轮2的旋转轴线与车轮1的转向旋转轴线相重合设置。旋转板的轴线、转向齿轮2的旋转轴线和车轮1的转向轴线相重合，可以使转向齿轮2的转动方便地转化为车轮1原地的转向。另外，传动齿轮3为可以为锥齿轮，啮合紧密、传动平稳。

本发明实施例还提供了一种电动车，采用上述实施例的全向电动轮。电动车通过控制传动齿轮3的转动控制车轮1的行进方向，并可以形成具有全向自由度的转向单元；全向电动轮具有相对独立的驱动单元，无需依靠车体复杂的轴系与连杆进行动力传动；由于全向电动轮的转动驱动和转向驱动均相对独立设置，电动车的多个车轮1可以分别进行控制，提高了电动车移动控制的自由度，使车辆能够方便进行小半径转弯及横向移动，方便车辆通过狭窄急弯和进行入库泊车。

由以上实施例可以看出，本发明实施例提供的全向电动轮，电机直接驱动车轮1转动，形成相对独立的驱动单元而无需依靠复杂的轴系与连杆进行动力传动。传动齿轮3与转向齿轮2相啮合，通过控制传动齿轮3的转动带动转向齿轮2转动，转向齿轮2与转向支撑件固定连接，车轮1通过电机安装于转向支撑件，从而通过控制传动齿轮3的转动可以控制车轮1的行进方向。转向支撑件滑动安装于悬挂支撑件，悬挂支撑件不但可以为转动支撑件提供受力、安装平台，而且转动支撑件可以在转向齿轮2的带动下相对于悬挂支撑件滑动旋转，从而可以使车轮1具有全方向转向的自由度。本发明实施例提供的全向电动轮，通过电机直接连接并驱动车轮1，形成相对独立的驱动单元；通过传动齿轮3带动转向齿轮2进而控制车轮1的行进方向，并形成具有全向自由度的转向单元，转向结构简单可靠且转动灵活。本发明实施例还提供了一种电动车，电动车采用上述实施例的全向电动轮，电动车通过控制传动齿轮3的转动控制车轮1的行进方向，并可以形成具有全向自由度的转向单元；全向电动轮具有相对独立的驱动单元，无需依靠车体复杂的轴系与连杆进行动力传动；由于全向电动轮的转动驱动和转向驱动均相对独立设置，电动车的多个车轮1可以分别进行控制，提高了电动车移动控制的自由度，使车辆能够方便进行小半径转弯及横向移动，方便车辆通过狭窄急弯和进行入库泊车。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种全向电动轮，其特征在于，包括驱动单元和转向单元；

所述驱动单元包括车轮和用于驱动所述车轮转动的电机；

所述转向单元包括转向支撑件、悬挂支撑件、转向齿轮和传动齿轮；

所述车轮通过所述电机连接于所述转向支撑件，所述转向支撑件滑动连接所述悬挂支撑件，所述转向齿轮固定连接所述转向支撑件，所述传动齿轮与所述转向齿轮相啮合。

2.根据权利要求1所述的全向电动轮，其特征在于，所述转向单元还包括悬臂架，所述悬挂支撑件通过所述悬臂架安装于车体。

3.根据权利要求2所述的全向电动轮，其特征在于，所述转向单元还包括传动轴，所述传动齿轮通过所述传动轴与所述车体连接，所述传动轴通过所述传动齿轮带动所述转向齿轮转动。

4.根据权利要求3所述的全向电动轮，其特征在于，所述传动轴包括第一轴节、第二轴节和万向联轴节，所述第一轴节与所述传动齿轮相连接，所述第二轴节连接所述车体，所述第一轴节和所述第二轴节通过所述万向联轴节相连接。

5.根据权利要求4所述的全向电动轮，其特征在于，所述转向支撑件包括相连接的旋转板和支撑架，所述电机安装于所述旋转板，所述转向齿轮通过所述支撑架连接所述旋转板，所述旋转板为圆形，所述旋转板轴线与所述转向齿轮旋转轴线相重合；

所述悬挂支撑件包括相连接的环形底座和安装架，所述环形底座的内环面设有环形凹槽，所述旋转板的圆形外圈滑动安装于所述环形凹槽，所述转向支撑件可转动容置于所述环形底座和所述安装架形成的容置空间，所述安装架上部设有夹装键，所述第一轴节通过所述夹装键安装于所述安装架。

6.根据权利要求5所述的全向电动轮，其特征在于，所述转向齿轮设于所述车轮正上方，所述转向齿轮的旋转轴线与所述车轮的转向旋转轴线相重合设置。

7.根据权利要求5所述的全向电动轮，其特征在于，所述电机包括定子和转子，所述定子连接所述旋转板，所述转子连接所述车轮。

8.根据权利要求1所述的全向电动轮，其特征在于，所述传动齿轮为锥齿轮。

9.根据权利要求2所述的全向电动轮，其特征在于，所述转向单元还包括弹簧悬臂，所述弹簧悬臂一端连接所述悬挂支撑件，另一端连接所述车体。

10.一种电动车，其特征在于，其包括根据权利要求1-9任一项所述的全向电动轮。