CN110254208A - 轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机，包括车体，车体前端固定安装有前桥，前桥的两端安装有前车轮，车体后端安装有后桥总成，前车轮一端安装有角度传感器，所述后桥总成包括车桥、轮毂电机和后车轮，车桥固定安装在车体后端两侧，轮毂电机定子轴固定在车桥上，轮毂电机的壳体固定于后车轮的轮毂上，还包括电机控制器、安装在车体上用于调节车体前后重量的车体配重调节装置、用于控制轮毂电机转速的电子踏板；角度传感器和电子踏板均与电机控制器相连。本发明通过轮毂电机直接驱动后车轮，减少了传动机构，使结构大为简化，减轻了整车重量，提高了传动效率，角度传感器通过配合电机控制器控制对应轮毂电机的启停，可起到差速的作用。

Description

轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机

技术领域

本发明涉及一种后轮驱动的轮式小型电动拖拉机，特别是一种轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机，属于农业动力机械领域。

背景技术

传统燃油拖拉机作业时会有产生大量尾气、振动、噪音污染等问题，不适合密闭的温室大棚环境作业及其他绿色农产品的生产环境要求，而电动能源有着清洁高效、节能降本、控制灵活等优点，使以电能为动力源的电动拖拉机得以迅速发展，并逐渐成为未来发展的主要趋势。

在现有电池和电机技术下，为了使电动拖拉机有良好的性能，电动拖拉机上所配置的电池和电机尺寸往往比较大，加上复杂的传动系统，造成整车结构布置困难，车型普遍较大，不利于温室、茶园、果园等作业环境，针对这些问题，提出了一种轮毂电机驱动的电动拖拉机，优化了传动系统，使整车结构大为简化，提高了传动效率和能源利用率。

发明内容

为弥补现有技术中存在不足，本发明的目的是提供一种轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机，包括车体，车体前端固定安装有前桥，前桥的两端安装有前车轮，车体后端安装有后桥总成，所述前车轮一端安装有角度传感器，所述后桥总成包括车桥、轮毂电机和后车轮，车桥固定安装在车体后端两侧，轮毂电机定子轴固定在车桥上，轮毂电机的壳体固定于后车轮的轮毂上，还包括电池、电机控制器、安装在车体上用于调节车体前后重量的车体配重调节装置、用于控制轮毂电机转速的电子踏板；电池为整个电动拖拉机提供工作电压；角度传感器与电机控制器相连，用于控制轮毂电机启停；电子踏板与电机控制器相连，用于控制轮毂电机的转速。

进一步的，所述车体配重调节装置包括第一水箱、第二水箱、电动水泵，第一水箱和第二水箱分别设置在车体的前后两端，第一水箱和第二水箱通过水管连接，电动水泵连接在水管中；所述第一水箱和第二水箱容积相等。

进一步的，所述电动水泵为双向泵。

进一步的，所述第一水箱环抱电池，用于给电池散热。

进一步的，所述电机控制器有两个，两个电机控制器分别与两后轮处的轮毂电机通过导线连接。

进一步的，所述车体后端安装有悬挂装置。

进一步的，所述悬挂装置包括液压泵、液压油箱、液压装置操纵杆、液压缸、连接臂、提升臂、提升杆、下拉杆、牵引杆、上拉杆，液压泵从液压油箱吸油，液压泵的出口通过管路连接到液压缸，其中管路上设置液压装置操纵杆，使液压油流入或流出液压缸；所述液压缸缸体与车体后端铰接，液压缸的伸出轴与连接臂的一端铰接，所述连接臂的另一端与提升臂的一端同轴铰接在车体后端，所述提升臂的另一端与提升杆的上端铰接，所述提升杆的下端与下拉杆的中间铰接，所述下拉杆的前端和牵引杆的前端同轴铰接在车体后端，上拉杆的前端与车体后端铰接。

进一步的，所述车桥上安装有鼓刹，鼓刹与轮毂电机相连。

进一步的，所述前车架上设有转向机构，所述转向机构包括转向轴、方向盘、转向器、传动轴、转向摇臂、纵拉杆、转向拉杆、横拉杆、转向节臂，所述方向盘下方连接有转向轴，所述转向轴通过转向器与传动轴连接，传动轴与转向摇臂同轴相连，所述转向摇臂一端与纵拉杆的一端铰接，纵拉杆的另一端与转向拉杆铰接，所述转向拉杆共有三个连接端，分别与纵拉杆、横拉杆和右前轮的转向轴铰接，所述横拉杆的另一端与转向节臂铰接，所述转向节臂的另一端与左前轮的转向轴铰接。

进一步的，所述电子踏板为一个角位移传感器，角位移传感器与电机控制器相连。

本发明的有益效果是：该电动拖拉机采用轮毂电机直接驱动后车轮，摒弃了传动机构，简化了整车结构，减轻了整车重量，提高了传动效率和能源利用率，使其可以更好的适应大棚和果园等作业环境。

前后两个水箱和电动水泵的作用可以随时更改前后桥配重，在平时空载作业时，可通过电动水泵将前桥处第一水箱的水溶液抽送至后桥处第二水箱中，使转向和行使更加便利，当后面携带农机具作业时，为了防止翘头，可通过电动水泵将后桥处第二水箱的水溶液抽送至前桥处第一水箱中，即增加前桥配重，又可以对电池进行降温，防止由于大功率输出时电池温度过高而发生故障。

前轮处的角度传感器将测量角度信息发送至单片机处理后，通过电机控制器控制对应电机启停，使整车更好的进行转向，起到差速的作用，由于整车车速不高，可对单片机进行设置，转向角度在-5度到5度内时，不输送信号给电机控制器，使两轮车速保持一致，当转向角度大于5度时，单片机发送信号给左后轮电机控制器，控制左后轮处的轮毂电机停止转动，当转向角度小于-5度时，单片机发送信号给右后轮处的电机控制器，控制右后轮处的轮毂电机停止转动，使整车更好的进行转向。

该电动拖拉机后方安装有三点悬挂装置和牵引装置，可满足不同悬挂方式农机具的要求，三点悬挂装置可通过液压提升装置进行精准提升和下降，可满足不同作业深度农机具的需求。

附图说明

图1是本发明的整体立体结构图；

图2是本发明的俯视结构图；

图3是后桥总成的立体结构图；

图4是本发明的仰视结构图；

图5是刹车连接件的左视结构图；

图6是刹车连接件的俯视结构图；

图7是鼓刹的俯视结构图；

图8是第一水箱的立体结构图；

图中，前车架1、前罩壳2、电池3、电池架4、右后轮电机控制器5、左后轮电机控制器6、第一水箱7、转向轴8、方向盘9、脚踏板10、连接钢板11、第二水箱12、电动水泵13、液压泵14、液压油箱15、液压装置操纵杆16、后轮罩壳17、座椅18、左前轮19、右前轮20、前桥21、多功能仪表盘22、电子踏板23、刹车踏板24、转向器25、角度传感器26、右后轮27、左后轮28、转向传动轴29、箱体30、车桥31、刹车连接件凸盘32、刹车连接件圆盘33、轮毂电机34、液压缸35、连接臂36、提升臂37、提升杆38、下拉杆39、牵引杆40、上拉杆41、固定板42、转向摇臂43、纵拉杆44、转向拉杆45、横拉杆46、转向节臂47、螺栓48、刹车连接轴49、刹车拉杆50、刹车摇臂51、刹车转轴52、轴套件53、竖直板54、鼓刹54、弹簧55、刹车片56、第一水箱进水口71、第一水箱固定板72、第一水箱连接口73。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

如图1-8所示，本发明提供一种轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机，包括车体，车体包括车架和后桥总成，所述车架包括前车架1和箱体30，所述前车架1通过连接钢板11与箱体30焊在一起，所述前车架1固定安装着前桥21，所述前桥21的两端分别安装有左前轮19和右前轮20，所述左前轮19与前桥21的连接轴处安装有角度传感器26；所述后桥总成包括车桥31、轴套件53、刹车连接件50、轮毂电机34、左后轮28和右后轮27，所述车桥31固定安装在箱体30左右两侧，所述轴套件53固定于车桥31上，所述轮毂电机34定子轴固定安装在轴套件53上，所述轮毂电机34通过螺栓固定于左后轮28和右后轮27车轮的轮毂上；还包括电池、电机控制器、安装在车体上用于调节车体前后重量的车体配重调节装置、用于控制轮毂电机转速的电子踏板；电池为整个电动拖拉机提供工作电压，角度传感器将采集到的角度信号输入到相应电机控制器中，控制轮毂电机启停；电子踏板与电机控制器相连，用于控制轮毂电机的转速。

在本申请的一实施方式中，所述车体配重调节装置包括第一水箱7、第二水箱12、电动水泵13，第一水箱7和第二水箱12分别设置在前车架1上和箱体30内，第一水箱7和第二水箱12通过水管连接，电动水泵13连接在水管中。所述第一水箱7是具有U型槽的水箱，所述第一水箱7通过第一水箱固定板72固定安装在前车架1上，所述第一水箱7的U型槽内固定安装着电池架4，通过第一水箱7内的水溶液为电池3进行降温，平时可通过第一水箱进水口71为第一水箱7灌水，所述第一水箱连接口73是第一水箱7的水管连接处，所述第一水箱7和第二水箱12的容积一样，通过电动水泵13改变第一水箱7和第二水箱12内的水溶液，随时改变前后桥处的配重。前罩壳2罩住电池3，用于保护电池3。

在本申请的一实施方式中，所述前车架1上方焊有竖直板54和脚踏板10，所述竖直板54位于第一水箱7和脚踏板10中间，所述电机控制器有两个，两个电机控制器分别与两后轮处的轮毂电机通过导线连接。所述竖直板54朝电池3方向的一面上固定安装着左后轮电机控制器6和右后轮电机控制器5；所述角度传感器26测得转向角度信息发送给单片机处理后，再经过左后轮电机控制器6和右后轮电机控制器5控制相对应轮毂电机34的启停完成转向。

结合图1和图4所示，在本申请的一实施方式中，所述前车架1上设有转向机构，所述转向机构包括转向轴8、方向盘9、转向器25、传动轴29、转向摇臂43、纵拉杆44、转向拉杆45、横拉杆46、转向节臂47，所述方向盘9下方连接有转向轴8，所述转向轴8通过转向器25与传动轴29连接，传动轴29与转向摇臂43同轴相连，所述转向摇臂43一端与纵拉杆44的一端铰接，纵拉杆44的另一端与转向拉杆45铰接，所述转向拉杆45共有3个连接端，分别与纵拉杆44、横拉杆46和右前轮20的转向轴铰接，所述横拉杆46的另一端与转向节臂47铰接，所述转向节臂47的另一端与左前轮19的转向轴铰接，共同完成转向作业，所述转向器25是齿轮齿条式转向器。

如图3所示，在本申请的一实施方式中，所述车架后端安装悬挂装置，所述悬挂装置包括液压泵14、液压油箱15、液压装置操纵杆16、液压缸35、连接臂36、提升臂37、提升杆38、下拉杆39、牵引杆40、上拉杆41、固定板42，液压泵14从液压油箱15吸油，液压泵14的出口通过管路连接到液压缸35，其中管路上设置液压装置操纵杆16(为液压分配器上的操纵杆)，使液压油流入或流出液压缸35；所述液压缸35缸体与箱体30的后端面中间处铰接，液压缸35的伸出轴与连接臂36的一端铰接，所述连接臂36的另一端与提升臂37的一端同轴铰接在箱体30上表面，所述提升臂37另一端与提升杆38的上端铰接，所述提升杆38的下端与下拉杆39的中间铰接，所述下拉杆39的前端与固定板42铰接，所述固定板42固定安装在箱体30和车桥31上，所述牵引杆40的前端与下拉杆39的前端的同轴铰接在固定板42中间处，上拉杆41的前端铰接在箱体30后表面上，牵引杆40的后端、下拉杆39的后端以及上拉杆41的后端用于悬挂和牵引农机具，当液压缸35的伸出轴伸长时，将带动整个悬挂装置向上提升，反之下降。所述液压油箱15上方固定安装有座椅18，用于使用者乘坐。

在本申请的一实施方式中，所述左后轮28和右后轮27上方均设有后轮罩壳17，所述右后轮27上方的后轮罩壳17上固定有液压装置操纵杆16。

结合图3-7所示，在本申请的一实施方式中，所述车架上设有刹车机构，所述刹车机构包括刹车连接件圆盘33、刹车连接件圆盘33、刹车踏板24、刹车连接轴49、刹车拉杆50、刹车摇臂51、刹车转轴52，所述刹车踏板24与刹车连接轴49轴向连接，所述刹车连接轴49的两端分别与两组刹车拉杆50的一端铰接，每组刹车拉杆50的另一端与一刹车摇臂51铰接，刹车摇臂51与刹车转轴52固定连接，刹车转轴52安装在车桥31上，所述刹车转轴52一端处开出平槽，所述车桥31一端安装有两片鼓刹54，所述两组鼓刹54一端在车桥31伸出轴上铰接，另一端呈方块状与刹车转轴52的平槽相接触，两片鼓刹54在弹簧55的拉力下挤压刹车转轴52的平槽面，所述鼓刹54外侧固定安装有刹车片56。所述轮毂电机34的转子外壳与刹车连接件圆盘33固定连接，所述刹车连接件圆盘33通过螺栓48与刹车连接件凸盘32固定连接，所述刹车连接件凸盘32与车桥31同轴布置，刹车连接件凸盘32内侧直径稍大与车桥31的最大直径，刹车连接件凸盘32与车桥31有交叉面，刹车连接件凸盘32罩住两片鼓刹54，保证鼓刹54能与刹车连接件凸盘32完全接触，保证刹车效果。

在本申请的一实施方式中，所述电子踏板为一个角位移传感器，角位移传感器与电机控制器相连。电子踏板23固定安装所述竖直板54右侧，电子踏板23与刹车踏板24平齐。

在本申请的一实施方式中，所述竖直板54上方安装有多功能仪表盘22，多功能仪表盘22上集成设有包括电量表、左转向灯、右转向灯、照明灯、系统故障灯、电动水泵正反向及停止开关、液压泵开关、拖拉机前进和后退开关等。

本发明的工作原理与使用过程：

当电动拖拉机空载不悬挂农机具时，可打开多功能仪表盘22上电动水泵13的开关，使其处于正向，此时电动水泵13将第一水箱7处的水溶液抽送至第二水箱12处，降低转向的阻力，增加后桥处的配重，拖拉机行驶时，驾驶员可通过踩踏电子踏板23来确定电动拖拉机的车速，电子踏板23中的位移传感器发出信号给左电机控制器6和右后轮电机控制器5，使其控制轮毂电机34的转速，达到不同行驶速度的控制要求，当拖拉机进行转向时，驾驶员转动方向盘9，经过转向轴8、转向器25、传动轴29到转向摇臂43，通过转向摇臂43的摆动带动纵拉杆44和转向拉杆45使右前轮20转向，转向拉杆45同时通过横拉杆46和转向节臂47使左前轮19同步转向，左前轮19转向轴处的角度传感器26将测量到的转向角度信号发送给单片机，再通过单片机处理，将大于5度的信号发送给左后轮电机控制器6，使左后轮28处的轮毂电机34停止转动，辅助完成转向，将小于-5度的信号发送给右后轮电机控制器5，使右后轮27处的轮毂电机34停止转动，辅助完成转向，由于电动拖拉机行驶速度较慢，当测到角度信号为-5度到5度之间时，单片机则不发送信号给电机控制器，两后轮处的轮毂电机34还是同步转动，当拖拉机需要停止时，可以踩踏刹车踏板24，通过刹车连接轴49、刹车拉杆50和刹车摇臂51使刹车转轴52发生转动，使车桥31处的鼓刹54挤压刹车连接件凸盘32，从而使刹车连接件凸盘32停止对车桥31的相对转动，由于轮毂电机34转子外壳与刹车连接件固定连接，使轮毂电机34也停止转动，实现刹车。

当电动拖拉机悬挂农具时，为防止翘头，可打开多功能仪表盘22上电动水泵13的开关，使其处于反向，此时电动水泵13将第二水箱12处的水溶液抽送至第一水箱7，一方面是为了增加前桥21处的配重，另一方面是悬挂农具作业时电池3输出能源较大，温度较高，可对电池3进行降温，电动拖拉机悬挂农具有两种方式，一种是通过悬挂机构，另一种是通过牵引杆40对农具进行牵引，当需要对农具进行提升和下降时，可通过打开多功能仪表盘22上的液压泵14开关，再拉动液压装置操纵杆16使液压油流入或流出液压缸35中，使液压缸35的伸出轴伸缩带动整个悬挂机构上下移动，当拖拉机需要后退时，可打开多功能仪表盘22处的后退开关，发出信号给电机控制器，改变轮毂电机34的转动方向。

另外，需要说明的是本实施方式中所提到的“第一”、“第二”“第三”并不代表结构或者功能上的绝对区分关系，而仅仅是为了描述的方便。本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机，包括车体，车体前端固定安装有前桥，前桥的两端安装有前车轮，车体后端安装有后桥总成，其特征在于，所述前车轮一端安装有角度传感器，所述后桥总成包括车桥、轮毂电机和后车轮，车桥固定安装在车体后端两侧，轮毂电机定子轴固定在车桥上，轮毂电机的壳体固定于后车轮的轮毂上，还包括电池、电机控制器、安装在车体上用于调节车体前后重量的车体配重调节装置、用于控制轮毂电机转速的电子踏板；电池为整个电动拖拉机提供工作电压；角度传感器与电机控制器相连，用于控制轮毂电机启停；电子踏板与电机控制器相连，用于控制轮毂电机的转速。

2.根据权利要求1所述的一种轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机，其特征在于，所述车体配重调节装置包括第一水箱、第二水箱、电动水泵，第一水箱和第二水箱分别设置在车体的前后两端，第一水箱和第二水箱通过水管连接，电动水泵连接在水管中；所述第一水箱和第二水箱容积相等。

3.根据权利要求2所述的一种轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机，其特征在于，所述电动水泵为双向泵。

4.根据权利要求2所述的一种轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机，其特征在于，所述第一水箱环抱电池，用于给电池散热。

5.根据权利要求1所述的一种轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机，其特征在于，所述电机控制器有两个，两个电机控制器分别与两后轮处的轮毂电机通过导线连接。

6.根据权利要求1所诉的一种轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机，其特征在于，所述车体后端安装有悬挂装置。

7.根据权利要求6所诉的一种轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机，其特征在于，所述悬挂装置包括液压泵、液压油箱、液压装置操纵杆、液压缸、连接臂、提升臂、提升杆、下拉杆、牵引杆、上拉杆，液压泵从液压油箱吸油，液压泵的出口通过管路连接到液压缸，其中管路上设置液压装置操纵杆，使液压油流入或流出液压缸；所述液压缸缸体与车体后端铰接，液压缸的伸出轴与连接臂的一端铰接，所述连接臂的另一端与提升臂的一端同轴铰接在车体后端，所述提升臂的另一端与提升杆的上端铰接，所述提升杆的下端与下拉杆的中间铰接，所述下拉杆的前端和牵引杆的前端同轴铰接在车体后端，上拉杆的前端与车体后端铰接。

8.根据权利要求1所述的一种轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机，其特征在于，所述车桥上安装有鼓刹，鼓刹与轮毂电机相连。

9.根据权利要求1所述的一种轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机，其特征在于，所述前车架上设有转向机构，所述转向机构包括转向轴、方向盘、转向器、传动轴、转向摇臂、纵拉杆、转向拉杆、横拉杆、转向节臂，所述方向盘下方连接有转向轴，所述转向轴通过转向器与传动轴连接，传动轴与转向摇臂同轴相连，所述转向摇臂一端与纵拉杆的一端铰接，纵拉杆的另一端与转向拉杆铰接，所述转向拉杆共有三个连接端，分别与纵拉杆、横拉杆和右前轮的转向轴铰接，所述横拉杆的另一端与转向节臂铰接，所述转向节臂的另一端与左前轮的转向轴铰接。

10.根据权利要求1所诉的一种轮毂电机后轮驱动的电动拖拉机，其特征在于，所述电子踏板为一个角位移传感器，角位移传感器与电机控制器相连。