同步转向车体的制作方法

本发明属于机械传动技术领域，具体地来说，是一种同步转向车体。

背景技术：

在现代生产生活中，车辆是必不可少的运输工具。车辆具有悠久的发展历史，随着现代技术的发展，近百年来有了巨大的进步，给人们的生活带来很大的便利。

目前的车辆在转向过程中，由于结构所限，内外侧的车轮存在着助手转速差。为了使车辆在转向过程中保持平衡，必须采用差速器及相应的机械结构，以调整内外轮的转速差。这种结构造成车辆的机械结构复杂，零件众多，不利于车辆的应用与生产制造。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种同步转向车体，无需差速器即可直接实现车轮与驾驶室的同步转向。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种同步转向车体，包括车轮、驾驶室及驱动所述车轮与所述驾驶室同步转向的转向机构，所述车轮的转向中心轴与所述车轮的自转中心轴垂直，所述车轮与所述驾驶室的转向运动保持同步。

作为上述技术方案的改进，所述转向机构包括转向驱动装置、多个旋转执行机构及连接所述转向驱动装置与多个所述旋转执行机构的分动装置：

所述转向驱动装置用于驱动多个所述旋转执行机构旋转；

所述分动装置的输入端与所述转向驱动装置的输出轴连接，所述分动装置的输出端分别与多个所述旋转执行机构连接，所述驾驶室与所述分动装置的输入端或输出端连接；

所述旋转执行机构包括与车轮连接的转向输出轴，所述转向输出轴的旋转中心轴与所述车轮的中心轴垂直，多个所述旋转执行机构的所述转向输出轴的旋转方向一致。

作为上述技术方案的进一步改进，所述分动装置包括分动系主动齿轮与多个分动系从动齿轮：

所述分动系主动齿轮连接于所述转向驱动装置的输出端，多个所述分动系从动齿轮啮合于同一所述分动系主动齿轮，所述分动系从动齿轮分别与所述旋转执行机构的输入端连接，所述分动系主动齿轮的旋转轴与所述驾驶室连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述旋转执行机构包括所述转向输出轴与驱动所述转向输出轴旋转的输出齿轮：

所述转向输出轴与所述车轮连接，所述输出齿轮通过齿轮传动关系与所述分动系从动齿轮连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述分动装置包括多排链轮，所述多排链轮通过链传动关系分别与多个所述旋转执行机构的输入端连接，所述多排链轮的旋转轴与所述驾驶室连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述旋转执行机构包括转向输出轴与驱动所述转向输出轴旋转的输出链轮：

所述转向输出轴与所述车轮连接，所述输出链轮通过链传动关系与所述多排链轮连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述分动装置包括多槽带轮：

所述多槽带轮通过带传动关系分别与多个所述旋转执行机构的输入端连接，所述多槽带轮的旋转轴与所述驾驶室连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述分动装置为行星齿轮传动系，其包括太阳轮、多个行星轮与行星架：

所述太阳轮的旋转由所述转向驱动装置驱动，所述行星轮的输出端与所述旋转执行机构的输入端连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述转向驱动装置包括驱动电机和/或驱动转盘：

所述驱动电机和/或驱动转盘的输出端通过减速齿轮与所述分动装置的输入端连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述转向机构包括车轮转向电机与驾驶室转向电机：

所述车轮转向电机与所述车轮一一对应地连接，用于驱动所述车轮转向；

所述驾驶室转向电机与所述驾驶室连接，用于驱动所述驾驶室转向；

所述车轮转向电机与所述驾驶室转向电机具有相同的旋转运动特性，可实现同步旋转。

本发明的有益效果是：通过在同步转向车体上设置车轮与可旋转的驾驶室，使驾驶室与车轮同步旋转，车体重心保持平稳同步，无需差速器即可实现车轮的转向，提供了一种可直接实现同步转向的车体。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明实施例1提供的同步转向车体的主视示意图；

图2是本发明实施例1提供的同步转向车体的转向结构的俯视轴测示意图；

图3是本发明实施例1提供的同步转向车体的转向结构的仰视轴测示意图；

图4是本发明实施例1提供的同步转向车体的转向结构的主视示意图；

图5是本发明实施例2提供的同步转向车体的主视示意图；

图6是本发明实施例2提供的同步转向车体的转向结构的俯视轴测示意图；

图7是本发明实施例2提供的同步转向车体的转向结构的仰视轴测示意图；

图8是本发明实施例2提供的同步转向车体的转向结构的主视示意图；

图9是本发明实施例3提供的同步转向车体的主视示意图。主要元件符号说明：

1000-同步转向车体，0100-转向驱动装置，0110-驱动电机，0200-分动装置，0210-分动主轴，0220-分动系主动齿轮，0230-分动系从动齿轮，0240-过渡齿轮组，0250-多排链轮，0260-链条，0300-旋转执行机构，0310-转向输出轴，0320-输出齿轮，0330-输出链轮，0400-车轮，0500-减速齿轮组，0510-主动轮，0520-从动轮，0600-驾驶室，0700-车轮转向电机，0800-驾驶室转向电机。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对同步转向车体进行更全面的描述。附图中给出了同步转向车体的优选实施例。但是，同步转向车体可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对同步转向车体的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在同步转向车体的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，同步转向车体1000包括车轮0400、驾驶室0600及驱动车轮0400与驾驶室0600同步转向的转向机构，车轮0400的转向中心轴与车轮0400的自转中心轴垂直，车轮0400与驾驶室0600的转向运动保持同步。

具体而言，驾驶室0600可随车轮0400的转向而同步转向。换言之，当同步转向车体1000转向时，驾驶室0600随之同步旋转，使驾驶员的方向始终与同步转向车体1000的运动方向保持同步。

其中，车轮0400与驾驶室0600的转向运动保持同步，主要是指车轮0400与驾驶室0600的转向速度、方向及灵敏度均保持一致。车轮0400的数量可为多个，依实际需要而决定。进而，多个车轮0400与驾驶室0600的转向运动保持同步。

在转向过程中，同步转向车体1000始终沿直线运动，避免了传统车体过弯时的圆周运动。由此，同步转向车体1000的重心始终保持平稳，不会发生传统车辆转向过程的离心现象，保证各车轮0400不发生转速差，进一步改善同步转向的平稳性。

优选地，驾驶室0600的旋转轴与分动装置0200的分动主轴0210连接，使驾驶室0600位于同步转向车体1000的重心位置，保证驾驶员的驾驶体验与安全。

请结合参阅图2、图3与图4，转向机构包括转向驱动装置0100、多个旋转执行机构0300及连接转向驱动装置0100与多个旋转执行机构0300的分动装置0200：

转向驱动装置0100用于驱动多个旋转执行机构0300旋转；

分动装置0200的输入端与转向驱动装置0100的输出轴连接，分动装置0200的输出端分别与多个旋转执行机构0300连接，驾驶室0600的旋转轴与分动装置0200的输入端或输出端连接；

旋转执行机构0300包括与车轮0400连接的转向输出轴0310，转向输出轴0310的旋转中心轴与车轮0400的中心轴垂直，多个旋转执行机构0300的转向输出轴0310的旋转方向一致。

转向时，转向驱动装置0100输出动力至分动装置0200，分动装置0200将动力分配至各个旋转执行机构0300。旋转执行机构0300通过转向输出轴0310将动力输出至车轮0400，实现各个车轮0400的同步转动。

同时，分动装置0200驱动驾驶室0600同步旋转，保证了车轮0400与驾驶室0600的转向同步。

由于各转向输出轴0310的旋转方向一致，各车轮0400的转动方向亦保持一致。同时由于分动装置0200的作用，各车轮0400的转动速度亦保持一致，保证各车轮0400的转向同步及时，不存在速度差，使转向平衡稳定。由此，无需差速器即可实现各个车轮0400的同步转向，结构简单、易于实现，且节约成本。

优选地，多个旋转执行机构0300沿分动装置0200的输出端的旋转圆周均匀分布，使各旋转执行机构0300的受力更趋均匀，运动更趋同步。

优选地，转向驱动装置0100包括驱动电机0110和/或驱动转盘，驱动电机0110和/或驱动转盘的输出端通过减速齿轮与分动装置0200的输入端连接。

就本实施例而言，转向驱动装置0100采用驱动电机0110的结构形式。驱动电机0110通过减速齿轮组0500而与分动装置0200连接，减速齿轮组0500包括相互啮合的主动轮0510与从动轮0520，主动轮0510设于驱动电机0110的输出轴端，从动轮0520设于分动装置0200的输入轴端。

由此，驱动电机0110输出动力，并通过编码器控制驱动电机0110的旋转角度，从而控制旋转执行机构0300与车轮0400的转动角度，使车轮0400的转向精准可控。

在另一个实施例中，转向驱动装置0100亦可采用驱动转盘，亦即方向盘的形式。用户通过转动方向盘而控制旋转执行机构0300与车轮0400的转动角度，亦可达到精确转向的效果。

优选地，分动装置0200包括分动系主动齿轮0220与多个分动系从动齿轮0230：

分动系主动齿轮0220连接于转向驱动装置0100的输出端，多个分动系从动齿轮0230啮合于同一分动系主动齿轮0220上，分动系从动齿轮0230分别与旋转执行机构0300的输入端连接，分动系主动齿轮0220的旋转轴与驾驶室0600连接。

具体而言，分动系主动齿轮0220设于分动主轴0210上，分动主轴0210的输入端设有从动轮0520，以接受源自转向驱动装置0100的驱动力。同时，分动主轴0210与驾驶室0600连接，保证驾驶室0600的旋转运动与分动主轴0210始终同步。

在一个分动系主动齿轮0220的周侧，分布着多个分动系从动齿轮0230。各分动系从动齿轮0230均与分动系主动齿轮0220保持啮合，换言之，各分动系从动齿轮0230均由同一分动系主动齿轮0220驱动。

进而，每一分动系从动齿轮0230连接于一旋转执行机构0300的输入端，使各旋转执行机构0300均由同一分动系主动齿轮0220驱动，从而使各转向输出轴0310的运动要素保持一致。

优选地，分动系主动齿轮0220与分动系从动齿轮0230可以是圆柱齿轮、锥形齿轮等各种齿轮结构形式。

优选地，旋转执行机构0300包括转向输出轴0310与驱动转向输出轴0310旋转的输出齿轮0320：

转向输出轴0310与车轮0400连接，输出齿轮0320通过齿轮传动关系与分动系从动齿轮0230连接。

具体而言，分动系从动齿轮0230分别驱动输出齿轮0320，实现各旋转执行机构0300的同步转向运动。

优选地，输出齿轮0320与分动系从动齿轮0230之间设有过渡齿轮组0240，用以传递动力。

优选地，车轮0400上设有用于驱动车轮0400自转的轮毂电机。

具体而言，每一车轮0400上均设有一轮毂电机。车轮0400可在轮毂电机的驱动下，绕车轮0400的几何心轴旋转。由此，各车轮0400具有其自转运动的独立性，在其运动与转向过程中，其速度易于控制调整，进一步改善运动的平稳性与适应性。

进一步优选，车轮0400具有刹车功能，可以采用电子刹车、盘式刹车或者鼓式刹车等形式。

进一步优选，车轮0400上设有磁粉制动器，具有响应速度快、结构简单、无污染、无噪音、无冲击振动、节约能源等优点。

进一步优选，车轮0400上设有集电环，避免电动元器件的供电导线在旋转过程中造成扭伤。

实施例2

请参阅图5，同步转向车体1000包括车轮0400、驾驶室0600及驱动车轮0400与驾驶室0600同步转向的转向机构，车轮0400的转向中心轴与车轮0400的自转中心轴垂直，车轮0400与驾驶室0600的转向运动保持同步。

请结合参阅图6、图7与图8，转向机构包括转向驱动装置0100、多个旋转执行机构0300及连接转向驱动装置0100与多个旋转执行机构0300的分动装置0200。

转向驱动装置0100用于驱动多个旋转执行机构0300旋转；

分动装置0200的输入端与转向驱动装置0100的输出轴连接，分动装置0200的输出端分别与多个旋转执行机构0300连接；

旋转执行机构0300包括与车轮0400连接的转向输出轴0310，转向输出轴0310的旋转中心轴与车轮0400的中心轴垂直，多个旋转执行机构0300的转向输出轴0310的旋转方向一致。

优选地，分动装置0200包括多排链轮0250，多排链轮0250通过链传动关系分别与多个旋转执行机构0300的输入端连接，多排链轮0250的旋转轴与驾驶室0600连接。

具体而言，多排链轮0250设于分动主轴0210上，沿多排链轮0250的轴向具有多排轮齿，可同时啮合多个链条0260。换言之，多排链轮0250可实现多相同步输出。

同时，多排链轮0250的旋转轴，亦即分动主轴0210与驾驶室0600连接，保证了多排链轮0250、驾驶室0600与车轮0400的旋转同步，实现同步转向。

优选地，旋转执行机构0300包括转向输出轴0310与驱动转向输出轴0310旋转的输出链轮0330：

转向输出轴0310与车轮0400连接，输出链轮0330通过链传动关系与多排链轮0250连接。

具体而言，链条0260两端分别与多排链轮0250、输出链轮0330啮合。多排链轮0250通过链传动而驱动输出链轮0330旋转，输出链轮0330带动转向输出轴0310及连接于转向输出轴0310上的车轮0400转动，使车轮0400实现转向。

由于多排链轮0250同时与各旋转执行机构0300的输出链轮0330形成链传动关系，当多排链轮0250旋转时，各输出链轮0330同步旋转，保证了转向输出轴0310与车轮0400的同步转动，实现各车轮0400的直驱同步转向。

在另一个实施例中，分动装置0200包括多槽带轮，多槽带轮通过带传动关系分别与多个旋转执行机构0300的输入端连接，多槽带轮的旋转轴与驾驶室0600连接。

进而，旋转执行机构0300包括转向输出轴0310与驱动转向输出轴0310旋转的输出带轮。转向输出轴0310与车轮0400连接，输出带轮通过带传动关系与多槽带轮连接。

具体而言，多槽带轮沿其轴向具有多排带槽，可同时与多个传动带形成带传动配合，同时多槽带轮的旋转轴与驾驶室0600连接，保证了驾驶室0600与车轮0400的转向运动同步。

更进一步，多槽带轮为同步带轮，传动带为同步带，多槽带轮与传动带之间以同步带传动关系连接，防止多槽带轮与传动带之间发生相对滑动，保证严格的传动比。

在多槽带轮的驱动下，各输出带轮同步旋转，进而通过转向输出轴0310驱动车轮0400转向，实现各车轮0400的直驱同步转向。

在又一个实施例中，分动装置0200为行星齿轮传动系，其包括太阳轮、多个行星轮与行星架，太阳轮的旋转由转向驱动装置0100驱动，行星轮的输出端与旋转执行机构0300的输入端连接。

进而，旋转执行机构0300包括转向输出轴0310与驱动转向输出轴0310旋转的输出齿轮0320，转向输出轴0310与车轮0400连接。同时，每一行星轮的输出轴端设有配合齿轮，配合齿轮与输出齿轮0320保持啮合。

优选地，太阳轮的旋转轴与驾驶室0600连接，使驾驶室0600的旋转与分动装置0200同步，进而保证驾驶室0600与车轮0400的转向运动同步。

由此，转向驱动装置0100驱动太阳轮旋转，太阳轮带动各个行星轮旋转，并通过配合齿轮与输出齿轮0320的配合关系，驱动转向输出轴0310及车轮0400转动，实现各车轮0400的直驱同步转向。

简洁起见，其余已在实施例1中详述之特征，此处不再一一赘述。应当理解，相关特征与实施例2契合之处，亦应毫无疑义地适用。

实施例3

请参阅图9，同步转向车体1000包括车轮0400、驾驶室0600及驱动车轮0400与驾驶室0600同步转向的转向机构，车轮0400的转向中心轴与车轮0400的自转中心轴垂直，车轮0400与驾驶室0600的转向运动保持同步。

转向机构包括车轮转向电机0700与驾驶室转向电机0800：

车轮转向电机0700与车轮0400一一对应地连接，用于驱动车轮0400转向；

驾驶室转向电机0800与驾驶室0600连接，用于驱动驾驶室0600转向；

车轮转向电机0700与驾驶室转向电机0800具有相同的旋转运动特性，可实现同步旋转。

具体而言，每个车轮0400上均设有车轮转向电机0700，使各个车轮0400可独立转向。同时，各个车轮转向电机0700均具有相同的电机运动特性，亦即可同时以相同转速驱动各个车轮0400同步转向。

进而，各个车轮转向电机0700与驾驶室转向电机0800亦具有相同的电机运动特性，可同时以相同转速驱动各个车轮0400与驾驶室0600同步转向。

进一步优选，车轮转向电机0700与驾驶室转向电机0800为步进电机或伺服电机。或者，车轮转向电机0700与驾驶室转向电机0800亦可设有位置传感器或编码器，实现对车轮转向电机0700与驾驶室转向电机0800的反馈控制，使旋转同步性得以保证。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。