CN205311696U - 一种电动车的全转向机构 - Google Patents

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张祖涛
漆令飞
潘宏烨
王富斌
张效良
许永生
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Abstract

本实用新型公开了一种电动车的全转向机构，属于电动车设计制造技术领域。它能实现电动车的原地旋转、横向行走及斜向行走功能。方向盘总成的下端设有与前齿条啮合的第一齿轮，前齿条的两端分别设有与其铰接的第一连杆；底盘两侧纵梁的两端设有前横梁和后横梁，两侧纵梁中部设有中轴，中轴的中部设有与主动齿轮啮合的从动齿轮，联轴节的开口端上部与轮毂转向部铰接,联轴节与前横梁和后横梁两端的通孔铰接，联轴节另一端与第一连杆铰接，主动连杆的中部与中轴固定，主动连杆的两端分别与第二连杆的一端铰接，第二连杆的另一端与第三连杆的一端铰接，第三连杆的另一端穿过定位孔与齿条套筒固定。主要用于电动车。

Description

一种电动车的全转向机构
技术领域
本实用新型属于电动车辆设计制造技术领域。
背景技术
随着石油，天然气等化石燃料的迅速消耗，以及由此带来的能源危机和环境污染日益加剧，开发并利用新的、清洁的、安全的可再生能源以及降低污染排放量成为了全球关注的两大焦点。而汽车的发展不仅加大了地球资源的消耗，同时也增加了污染排放量。我国作为世界大国，资源紧缺与环境污染尤为显著。因此发展电动汽车成为了汽车工业发展的必然趋势，近期出现的全国范围的雾霾现象更是提高了这一呼声。电动汽车的发展有利于缓解资源紧缺与环境污染问题，所以增加其转向的灵活性，能够更加方便快捷地满足人们的需求，
据检索，目前已有四轮独立驱动全转向机构的技术出现，例如中国专利申请号200810000129.7公开的“电动汽车横向行进及原地旋转的转向控制方法及其装置”，该专利所述的全向控制机构虽然能够实现汽车的原地旋转及其横向行走，但由于其所用蜗轮蜗杆以及丝杠螺母的传动比比较小，使转向速度很慢；另外，该发明用了丝杠螺母、蜗轮蜗杆等传动机构，使总体结构比较复杂。再如中国专利申请号2015100801606公开了“一种基于轮毂电机的电动汽车全方位转向系统”，所述的全向控制方法是在小车的四个车轮旁边分别安装一个电机，独立控制各轮的转向，该方法不但会增加整车重量，还增加控制难度。以上两个专利所述的全向控制方法都只能在传统转向的基础上增加原地旋转和横向行走功能，在斜向行走功能方面还有所欠缺。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种电动车的全转向机构，它能实现电动车的原地旋转、横向行走及斜向行走功能，大大提高了电动汽车转向的灵活性及多样性，使电动汽车在泊车与调头方面也更加方便快捷。
本实用新型达到其目的所采用的技术方案是，一种电动车的全转向机构，包括底盘、带有轮毂电机、制动盘和减震装置的四个车轮以及方向盘总成，其主要技术特点在于：方向盘总成的下端设有与前齿条啮合的第一齿轮，前齿条的两端分别设有与其铰接的第一连杆；底盘两侧纵梁的两端设有前横梁和后横梁，两侧纵梁中部的上表面设有中轴的轴承座，中轴的两端通过轴承与轴承座固定，中轴的中部设有与主动齿轮啮合的从动齿轮，中轴的侧下方的安装板上设有第一电机，主动齿轮与第一电机的输出轴固定；联轴节的开口端上部与轮毂转向部铰接,联轴节的开口端下部与减震装置铰接,联轴节靠近开口端的通孔与前横梁和后横梁两端的通孔铰接，联轴节另一端的通孔与第一连杆的另一端铰接，主动连杆的中部与中轴两端靠近轴承座内侧的位置固定，两端设有定位孔的定位横梁平行设置在中轴两侧；主动连杆的两端分别与第二连杆的一端铰接，第二连杆的另一端与第三连杆的一端铰接，第三连杆的另一端穿过定位孔与齿条套筒固定；后横梁的中部设有第二电机的安装座，第二电机的输出轴与后齿条啮合的第二齿轮固定。
所述联轴节共有四个，它们分别与前横梁和后横梁的两端一一铰接。
所述第三连杆共有四支，它们的一端分别穿过定位横梁两侧的定位孔，与两端的齿条套筒固定。
所述第二连杆共有四支，它们的一端分别与设在中轴两端的主动连杆的两端铰接，另一端与第三连杆的一端铰接。
所述齿条套筒共有两支，它们分别与前齿条和后齿条配合设置。
所述第一电机和第二电机均为步进电机。
本实用新型的工作过程和工作原理：首先传统的正常转向控制是，通过操纵方向盘来控制齿轮齿条的运动，从而实现汽车前轮的左右转动；其次原地旋转和横向行走是通过电机来带动一套连杆机构的运动，从而使与连杆机构相连的前、后齿条套筒相互靠近，当靠近到一定位置时，四个轮子会转动相应的角度，使四个轮子的方位弧线刚好呈一个圆形，从而通过控制各自轮毂电机的转向可以实现汽车的原地旋转，当齿条套筒继续靠近到最短距离时，四个轮子相互平行并且与底盘横梁平行，因此通过控制各自轮毂电机的转向实现横向行走；另外，通过控制方向盘使前轮转动一定角度，再通过后轮独立的转向控制电机控制后轮转动相应角度，使前后轮呈同一斜度平行，从而实现电动汽车的斜向行走。
与现有技术比较，本实用新型的有益效果是：
本实用新型的全转向机构只涉及到齿轮齿条间的传动，传动比会比较大，从而使转向比较迅速敏捷。
本实用新型的转向驱动装置只用到两个电机，其中一个电机能通过特殊的连杆组合机构来统一控制前后轮的转向，从而实现电动车原地旋转及横向行走；另一个带电机单独控制后轮转向，以配合前轮的传统转向控制来实现电动车的斜向行走。所以总体上减少了电机的数量，降低了底盘重量，增大了经济性，并且增加了斜向行走功能。
本实用新型的核心是连杆组合机构，使得车辆的整体结构简单、可靠。
附图说明
图1是本实用新型纵向行驶状态三维图
图2是本实用新型横向行驶状态三维图
图3是本实用新型的底盘三维图
图4是本实用新型的两前轮(或两后轮)间连接机构三维图
图5是本实用新型的联轴节关联零件局部三维图
图6是本实用新型的后桥转向机构三维图
图7是本实用新型的前后桥同步转向传动机构局部三维图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步的详细说明。
一种电动车的全转向机构，包括底盘4、带有轮毂电机、制动盘19和减震装置20的四个车轮1以及方向盘总成23，其主要特点在于：方向盘总成23的下端设有与前齿条26啮合的第一齿轮13，前齿条26的两端分别设有与其铰接的第一连杆3；底盘4两侧纵梁的两端设有前横梁24和后横梁25，两侧纵梁中部的上表面设有中轴22的轴承座21，中轴22的两端通过轴承与轴承座21固定，中轴22的中部设有与主动齿轮14啮合的从动齿轮15，中轴22的侧下方的安装板上设有第一电机16，主动齿轮14与第一电机16的输出轴固定；联轴节2的开口端上部与轮毂转向部12铰接,联轴节2的开口端下部与减震装置20铰接,联轴节2靠近开口端的通孔与前横梁24和后横梁25两端的通孔铰接，联轴节2另一端的通孔与第一连杆3的另一端铰接，主动连杆11的中部与中轴22两端靠近轴承座21内侧的位置固定，两端设有定位孔10的定位横梁9平行设置在中轴22两侧；主动连杆11的两端分别与第二连杆5的一端铰接，第二连杆5的另一端与第三连杆8的一端铰接，第三连杆8的另一端穿过定位孔10与齿条套筒7固定；后横梁25的中部设有第二电机18的安装座，第二电机18的输出轴与后齿条6啮合的第二齿轮17固定。
所述联轴节2共有四个，它们分别与前横梁24和后横梁25的两端一一铰接。
所述第三连杆8共有四支，它们的一端分别穿过定位横梁9两侧的定位孔10，与两端的齿条套筒7固定。
所述第二连杆5共有四支，它们的一端分别与设在中轴22两端的主动连杆11的两端铰接，另一端与第三连杆8的一端铰接。
所述齿条套筒7共有两支，它们分别与前齿条26和后齿条6配合设置。
所述第一电机16和第二电机18均为步进电机。
本实用新型的工作过程和工作原理：首先传统的正常转向控制是，通过操纵方向盘来控制齿轮齿条的运动，从而实现车辆前轮的左右转动；其次原地旋转和横向行走是通过电机来带动一套连杆组合机构的运动，从而使与连杆机构相连的前后齿条套筒相互靠近，当靠近到一定位置时，四个轮子会转动相应的角度，使四个轮子的方位弧线刚好呈一个圆形，从而通过控制各自轮毂电机的转动可以实现车辆的原地旋转，当齿条套筒继续靠近到最短距离时，四个轮子相互平行并且与底盘横梁平行，因此通过控制各自轮毂电机的转动实现横向行走；另外，通过控制方向盘使前轮转动一定角度，再通过后轮独立的转向控制电机控制后轮转动相应角度，使前后轮呈同一斜度平行，从而实现电动车的斜向行走。

Claims (6)

1.一种电动车的全转向机构，包括底盘(4)、带有轮毂电机、制动盘(19)和减震装置(20)的四个车轮(1)以及方向盘总成(23)，其特征在于：方向盘总成(23)的下端设有与前齿条(26)啮合的第一齿轮(13)，前齿条(26)的两端分别设有与其铰接的第一连杆(3)；底盘(4)两侧纵梁的两端设有前横梁(24)和后横梁(25)，两侧纵梁中部的上表面设有中轴(22)的轴承座(21)，中轴(22)的两端通过轴承与轴承座(21)固定，中轴(22)的中部设有与主动齿轮(14)啮合的从动齿轮(15)，中轴(22)的侧下方的安装板上设有第一电机(16)，主动齿轮(14)与第一电机(16)的输出轴固定；联轴节(2)的开口端上部与轮毂转向部(12)铰接,联轴节(2)的开口端下部与减震装置(20)铰接,联轴节(2)靠近开口端的通孔与前横梁(24)和后横梁(25)两端的通孔铰接，联轴节(2)另一端的通孔与第一连杆(3)的另一端铰接，主动连杆(11)的中部与中轴(22)两端靠近轴承座(21)内侧的位置固定，两端设有定位孔(10)的定位横梁(9)平行设置在中轴(22)两侧；主动连杆(11)的两端分别与第二连杆(5)的一端铰接，第二连杆(5)的另一端与第三连杆(8)的一端铰接，第三连杆(8)的另一端穿过定位孔(10)与齿条套筒(7)固定；后横梁(25)的中部设有第二电机(18)的安装座，第二电机(18)的输出轴与后齿条(6)啮合的第二齿轮(17)固定。
2.根据权利要求1所述的一种电动车的全转向机构，其特征在于：所述联轴节(2)共有四个，它们分别与前横梁(24)和后横梁(25)的两端一一铰接。
3.根据权利要求1所述的一种电动车的全转向机构，其特征在于：所述第三连杆(8)共有四支，它们的一端分别穿过定位横梁(9)两侧的定位孔(10)，与两端的齿条套筒(7)固定。
4.根据权利要求1所述的一种电动车的全转向机构，其特征在于：所述第二连杆(5)共有四支，它们的一端分别与设在中轴(22)两端的主动连杆(11)的两端铰接，另一端与第三连杆(8)的一端铰接。
5.根据权利要求1所述的一种电动车的全转向机构，其特征在于：所述齿条套筒(7)共有两支，它们分别与前齿条(26)和后齿条(6)配合设置。
6.根据权利要求1所述的一种电动车的全转向机构，其特征在于：所述第一电机(16)和第二电机(18)均为步进电机。
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