CN112776884A - 一种可全向行驶的车辆 - Google Patents

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李兆凯
吴小莉
李润喆
毕晨晓
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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Abstract

本发明公开了一种可全向行驶的车辆，包括矩形的车架，车架包含四个车架角，每个车架角的竖向角平分面上安装有一个转向驱动组件，转向驱动组件上连接有水平的车轮轴，车轮轴上连接有轮毂电机车轮，转向驱动组件驱动车轮轴摆动，每根车轮轴的摆动范围为以所在车架角的竖向角平分面为对称面的90°扇形区域；四个可转向驱动轮装置的轮毂电机车轮旋转至互相平行后，启动四个轮毂电机车轮正转或反转可实现水平面内任意方向行进。本发明技术方案相对于现有技术而言，结构简单，控制精准，可以实现水平面内任意方向的全向行驶与独立驱动，实现车辆运行时的全方向移动，增加车辆行驶的灵活性。

Description

一种可全向行驶的车辆
技术领域
本发明涉及全向行驶汽车领域，具体涉及一种可全向行驶的车辆。
背景技术
由于传统燃油车结构的限制，车辆在行驶过程中车轮的偏转角度十分受限，因此在完成一些特定操作时，如侧方停车、横向行驶、掉头行驶等操作时，车辆的运载性能与运载效率不能充分发挥，且为了实现车辆性能的提升，整车机械结构布置方案十分复杂繁琐，不仅增加系统的复杂度，而且降低了工作效率。如有一种全新的系统能够实现机械结构的简化与性能的加强，将是对汽车产业的极大突破。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明的主要目的是提供一种可全向行驶的车辆，可以在水平面内任意方向行驶。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。
一种可全向行驶的车辆，包括矩形的车架，车架包含四个车架角，每个车架角的竖向角平分面上安装有一个转向驱动组件，转向驱动组件上连接有水平的车轮轴，车轮轴上连接有轮毂电机车轮，转向驱动组件驱动车轮轴摆动，每根车轮轴的摆动范围为以所在车架角的竖向角平分面为对称面的90°扇形区域；四个可转向驱动轮装置的轮毂电机车轮旋转至互相平行后，启动四个轮毂电机车轮正转或反转可实现水平面内任意方向行进。
进一步的，转向驱动组件包含竖向连接于车架角上的舵机和转向轴，舵机的上端连接有主动轮，转向轴的上端连接有从动轮，主动轮与从动轮之间通过皮带连接；转向轴外套设有转向轴套，转向轴外壁设置有外齿，转向轴套内壁设置有内齿，转向轴套的侧部连接车轮轴，车轮轴上连接轮毂电机车轮，舵机驱动轮毂电机车轮摆动。
进一步的，转向驱动组件还包括上叉臂、下叉臂和轴瓦，上叉臂和下叉臂靠近车架的一端与转向轴连接，另一端通过轴瓦与车轮轴连接。
进一步的，上叉臂与转向轴铰接，上叉臂可在竖直面内上下摆动，下叉臂与转向轴铰接，下叉臂可在竖直面内上下摆动。
进一步的，每个车架角上设置有车架板，车架板上设置有第一导槽，车架板上设置有电推杆；轮毂电机车轮的外侧的车轮轴上套设有摆杆，摆杆的上端与电推杆的活塞杆连接。
进一步的，转向轴上设置有角度传感器。
进一步的，还包括减振器，车架上设置有第二导槽，减振器的上端滑动连接于第二导槽内，下端与下叉臂铰接。
进一步的，主动轮和从动轮之间还设置有张紧轮。
进一步的，转向轴的上端套设有转向轴弹簧。
进一步的，每根车轮轴上设置有与轮毂电机车轮对应的刹车片。
本发明技术方案相对于现有技术而言，结构简单，控制精准，可以实现水平面内任意方向的全向行驶与独立驱动，实现车辆运行时的全方向移动，增加车辆行驶的灵活性。
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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明可全向行驶的车辆一种实施例中一组转向驱动组件及轮毂电机车轮的驱动原理示意图；
图2为可全向行驶的车辆一种实施例的俯视图；
图3为可全向行驶的车辆一种实施例的立体图；
在以上图中：
1车架；2车轮轴；3轮毂电机车轮；4舵机；5转向轴；6主动轮；7从动轮；8皮带；9转向套筒；10上叉臂；11下叉臂；12轴瓦；13车架板；14第一导槽；15电推杆；16摆杆；17减振器；18张紧轮；19转向轴弹簧；20刹车片。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
请参考图1、图2和图3，一种可全向行驶的车辆，包括矩形的车架1，所述车架1包含四个车架角，每个车架角的竖向角平分面上安装有一个转向驱动组件，所述转向驱动组件上连接有水平的车轮轴2，所述车轮轴2上连接有轮毂电机车轮3，转向驱动组件驱动所述车轮轴2摆动，每根所述车轮轴2的摆动范围为以所在车架角的竖向角平分面为对称面的90°扇形区域；四个所述可转向驱动轮装置的轮毂电机车轮3旋转至互相平行后，启动四个轮毂电机车轮3正转或反转可实现水平面内任意方向行进。
以上实施例中，在每个车架角上安装独立的转向驱动组件，每个转向驱动组件驱动对应的轮毂电机车轮3旋转至相同方向，启动每个轮毂电机旋转，可实现水平面内任意角度行进或倒退。每组转向驱动组件可驱动对应的轮毂电机旋转在对应角平分面90°范围内旋转。
进一步的，具体的，所述转向驱动组件包含竖向连接于车架角上的舵机4和转向轴5，舵机4的上端连接有主动轮6，转向轴5的上端连接有从动轮7，主动轮6与从动轮7之间通过皮带8连接；转向轴5外套设有转向轴套9，转向轴5外壁设置有外齿，转向轴套9内壁设置有内齿，转向轴套9的侧部连接所述车轮轴2，所述车轮轴2上连接所述轮毂电机车轮3，所述舵机4驱动所述轮毂电机车轮3摆动。还包括上叉臂10、下叉臂11和轴瓦12，所述上叉臂10和下叉臂11靠近车架1的一端与转向轴5连接，另一端通过轴瓦12与车轮轴2连接。
以上实施例中，由于地面不可避免存在凹凸不平，为了使车体能适应更复杂路况，所述上叉臂10与转向轴5铰接，上叉臂10可在竖直面内上下摆动，下叉臂11与转向轴5铰接，下叉臂11可在竖直面内上下摆动。当某一个或某几个车轮所处的地势凹凸不平，通过铰接的上叉臂10和下叉臂11可使对应的轮毂电机车轮3上下浮动。
舵机4还可为无刷直流电动机、永磁同步电动机、伺服电动机、步进电动机、交流异步电动机等多种类型电机。
进一步的，每个所述车架角上设置有车架板13，所述车架板13上设置有第一导槽14，所述车架板13上设置有电推杆15；所述轮毂电机车轮3的外侧的车轮轴2上套设有摆杆16，所述摆杆16的上端与所述电推杆15的活塞杆连接。
以上实施例中，在每个车架角上设置电动推杆，可对轮毂电机车轮3转向起辅助作用，助力转向。
进一步的，所述转向轴5上设置有角度传感器。
以上实施例中，为了检测反馈转向轴5的角度值，精准控制车辆的运动。在转向轴5上设置有角度传感器。角度传感器可为绝对值编码器、旋转变压器等角度测量传感器
进一步的，还包括减振器17，所述车架1上设置有第二导槽，所述减振器17的上端滑动连接于所述第二导槽内，下端与所述下叉臂11铰接。其中，减振器17可以为橡皮减震器、弹簧减震器、空气式减震器。
进一步的，为了使皮带8、主动轮6和从动轮7之间具有足够的张紧力，所述主动轮6和从动轮7之间还设置有张紧轮18。
进一步的，为了减缓套筒在活动时对车架1的刚性冲击，避免碰撞噪音等异响，同时提高驾驶员的乘坐舒适性，延长各个零件的寿命，因此，在转向轴5的上端套设有转向轴弹簧19。
进一步地，每根所述车轮轴2上设置有与所述轮毂电机车轮3对应的刹车片20。给每个轮毂电机车轮3设置独立的刹车片，通过各自独立的控制刹车片的制动可方便控制车辆的转弯、减速等行驶状态。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员是显而易见的。因此，在不偏离本发明的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种可全向行驶的车辆，其特征在于，包括矩形的车架(1)，所述车架(1)包含四个车架角，每个车架角的竖向角平分面上安装有一个转向驱动组件，所述转向驱动组件上连接有水平的车轮轴(2)，所述车轮轴(2)上连接有轮毂电机车轮(3)，转向驱动组件驱动所述车轮轴(2)摆动，每根所述车轮轴(2)的摆动范围为以所在车架角的竖向角平分面为对称面的90°扇形区域；四个所述可转向驱动轮装置的轮毂电机车轮(3)旋转至互相平行后，启动四个轮毂电机车轮(3)正转或反转可实现水平面内任意方向行进。
2.根据权利要求1所述的可全向行驶的车辆，其特征在于，所述转向驱动组件包含竖向连接于车架角上的舵机(4)和转向轴(5)，舵机(4)的上端连接有主动轮(6)，转向轴(5)的上端连接有从动轮(7)，主动轮(6)与从动轮(7)之间通过皮带(8)连接；转向轴(5)外套设有转向轴套(9)，转向轴(5)外壁设置有外齿，转向轴套(9)内壁设置有内齿，转向轴套(9)的侧部连接所述车轮轴(2)，所述车轮轴(2)上连接所述轮毂电机车轮(3)，所述舵机(4)驱动所述轮毂电机车轮(3)摆动。
3.根据权利要求2所述的可全向行驶的车辆，其特征在于，所述转向驱动组件还包括上叉臂(10)、下叉臂(11)和轴瓦(12)，所述上叉臂(10)和下叉臂(11)靠近车架(1)的一端与转向轴(5)连接，另一端通过轴瓦(12)与车轮轴(2)连接。
4.根据权利要求3所述的可全向行驶的车辆，其特征在于，所述上叉臂(10)与转向轴(5)铰接，上叉臂(10)可在竖直面内上下摆动，下叉臂(11)与转向轴(5)铰接，下叉臂(11)可在竖直面内上下摆动。
5.根据权利要求1所述的可全向行驶的车辆，其特征在于，每个所述车架角上设置有车架板(13)，所述车架板(13)上设置有第一导槽(14)，所述车架板(13)上设置有电推杆(15)；所述轮毂电机车轮(3)的外侧的车轮轴(2)上套设有摆杆(16)，所述摆杆(16)的上端与所述电推杆(15)的活塞杆连接。
6.根据权利要求2所述的可全向行驶的车辆，其特征在于，所述转向轴(5)上设置有角度传感器。
7.根据权利要求3所述的可全向行驶的车辆，其特征在于，还包括减振器(17)，所述车架(1)上设置有第二导槽，所述减振器(17)的上端滑动连接于所述第二导槽内，下端与所述下叉臂(11)铰接。
8.根据权利要求2所述的可全向行驶的车辆，其特征在于，所述主动轮(6)和从动轮(7)之间还设置有张紧轮(18)。
9.根据权利要求2所述的可全向行驶的车辆，其特征在于，转向轴(5)的上端套设有转向轴弹簧(19)。
10.根据权利要求1所述的可全向行驶的车辆，其特征在于，每根所述车轮轴(2)上设置有与所述轮毂电机车轮(3)对应的刹车片(20)。
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