一种车轮结构及应用该车轮结构的车辆的制作方法

1.本实用新型涉及汽车转向技术领域，具体涉及一种车轮结构及应用该车轮结构的车辆。


背景技术：

2.随着汽车技术的发展和人们生活水平的提高，国内汽车保有量不断上升。同时，城市交通的发展使得公路交通网络不断扩张，公路交通网络复杂程度不断提高。由此导致了公路交通的拥堵，进而对汽车在较为狭小的空间内运动能力提出了更高要求。
3.目前，传统车辆的悬架系统通过铰链与车架或车身连接，悬架仅在相对于车厢垂直的方向上运动，在车轮转向转过较大角度时，悬架摆臂会与车轮或转向系统发生干涉，无法获得一个较小的转向半径。同时，大多数车辆采用整体式转向机，无法在车轮整个转向转动角度内始终保持理想的内外轮转角关系，导致轮胎磨损与转向半径增大。以上问题的存在，导致了车辆在狭小空间内进行如泊车，变道，转向等动作的受限。


技术实现要素：

4.为解决以上技术问题，本实用新型的主要目的是提供一种车轮结构及应用该车轮结构的车辆，可有效解决现有的车辆在狭小空间进行泊车、变道或转向受到限制的问题。
5.为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以解决。
6.一种车轮结构，包括第一全向轨道、第二全向轨道、全向齿扇、全向传动销、减磨套、连接机构、驱动机构、车轮总成；所述第一全向轨道和所述第二全向轨道均安装于汽车车架上，所述第一全向轨道和所述第二全向轨道沿竖直方向平行设置，且它们内均设有一个所述全向齿扇，所述第一全向轨道内的所述全向齿扇的上侧与一个所述全向传动销的下端固定连接，该所述全向传动销的上端套设有一个所述减磨套且两者之间转动连接，所述第一全向轨道上设有弧形滑槽，所述减磨套安装在所述第一全向轨道的弧形滑槽内且两者之间活动连接，所述减磨套可沿着所述第一全向轨道的弧形滑槽的弧线滚动；所述第二全向轨道与其内部的所述全向齿扇之间的连接方式和所述第一全向轨道与其内部的所述全向齿扇之间的连接方式相同；所述驱动机构设在两个所述全向齿扇的同一侧，所述车轮总成与两个所述全向齿扇间通过连接机构连接。
7.进一步地，所述驱动机构包括两个全向齿轮、全向驱动电机、蜗轮蜗杆减速器；所述蜗轮蜗杆减速器和所述全向驱动电机均安装在汽车车架上，两个所述全向齿轮之间通过一个转轴连接，且所述转轴贯穿两个所述全向齿轮，所述全向驱动电机的输出端与蜗轮蜗杆减速器动力输入端连接，所述蜗轮蜗杆减速器动力输出端与所述转轴的下端固定连接，所述转轴端部套设有支架且两者之间转动连接，所述支架安装在汽车车架上，两个所述全向齿轮分别与两个所述全向齿扇啮合。
8.进一步地，所述连接机构包括悬架摆臂、减震器、转向机和转向横拉杆；
9.所述悬架摆臂一端与上方的所述全向齿扇铰接，所述悬架摆臂另一端与所述车轮
总成铰接，所述减震器一端与上方的所述全向齿扇铰接，所述减震器另一端与所述悬架摆臂下端一侧的安装座铰接，所述转向机通过一个倒l形底座与下方的所述全向齿扇固定连接，所述转向机的输出端靠近所述车轮总成方向且与所述转向横拉杆的一端铰接，所述转向横拉杆的另一端与所述车轮总成铰接。
10.进一步地，所述转轴上端安装有角度传感器。
11.进一步地，所述减震器可采用橡胶减震器、弹簧减震器或空气弹簧减震器。
12.进一步地，所述转向机、所述全向驱动电机和所述车轮总成中的轮毂电机均可采用无刷直流电机、永磁同步电机、伺服电机、步进电机或异步交流电机其中的一种。
13.进一步地，所述悬架摆臂在上方的所述全向齿扇和所述车轮总成之间形成双横臂悬架结构。
14.进一步地，一种车辆，包括车辆车架，所述车辆车架上的四个角上均安装有一个与以上所述的车轮结构相同的车轮结构。
15.本实用新型技术方案通过驱动机构可驱动第一全向轨道和第二全向轨道内的内的全向齿扇滑动，两个全向齿扇滑动时，可通过连接机构带着车轮总成进行大角度的转动，配合着车轮总成中的轮毂电机可使车辆在狭小空间内也可轻松掉头转向。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。
17.图1为本实用新型中车轮结构整体结构的第一视角结构示意图；
18.图2为本实用新型中车轮结构整体结构的第二视角结构示意图；
19.图3为本实用新型中车轮结构整体结构的俯视图；
20.图4为本实用新型中车辆的整体结构示意图。
21.在以上图中：1、第一全向轨道；2、第二全向轨道；3、全向齿扇；4、全向传动销；5、减磨套；6、连接机构；61、悬架摆臂；62、减震器；63、转向机；64、转向横拉杆；65、倒l形底座；7、驱动机构；71、全向齿轮；72、全向驱动电机；73、蜗轮蜗杆减速器；74、转轴；75、支架；8、车轮总成；9、角度传感器；10、车辆车架。
具体实施方式
22.为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
23.在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型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实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。
24.参考图1、图2和图3，一种车轮结构，包括第一全向轨道1、第二全向轨道2、全向齿扇3、全向传动销4、减磨套5、连接机构6、驱动机构7、车轮总成8；所述第一全向轨道1和所述第二全向轨道2均安装于汽车车架上，所述第一全向轨道1和所述第二全向轨道2沿竖直方
向平行设置，且它们内均设有一个所述全向齿扇3，所述第一全向轨道1内的所述全向齿扇3的上侧与一个所述全向传动销4的下端固定连接，该所述全向传动销4的上端套设有一个所述减磨套5且两者之间转动连接，所述第一全向轨道1上设有弧形滑槽，所述减磨套5安装在所述第一全向轨道1的弧形滑槽内且两者之间活动连接，所述减磨套5可沿着所述第一全向轨道1的弧形滑槽的弧线滚动；所述第二全向轨道2 与其内部的所述全向齿扇3之间的连接方式和所述第一全向轨道1与其内部的所述全向齿扇3之间的连接方式相同；所述驱动机构7设在两个所述全向齿扇3 的同一侧，所述车轮总成8与两个所述全向齿扇3间通过连接机构6连接。
25.以上实施例中，第一全向轨道1、第二全向轨道2与车架固定连接并平行于车辆车架10的底平面，第一全向轨道1与第二全向轨道2结构相同它们相互靠近一侧的板之间可连在一起，这样可使两者之间相互支撑，整体性和稳定性更好，以第一全向轨道1为例，第一全向轨道1为圆弧形，且内部设有空隙用来放置与其弧度相同的全向齿扇3，全向齿扇3的上端与全向传动销4连接，第一全向轨道1的上侧设有与自身弧度相同的贯穿槽，全向传动销4上端延伸至该贯穿槽下侧，并与减磨套5连接，减磨套5位于贯穿槽内，减磨套5类似滚轮，可沿着贯穿槽的弧度方向滑动，但不会沿着竖直方向移动，这样全向齿扇3沿着第一全向轨道1的弧线滑动时，减磨套5不仅可以利用第一全向轨道1为其提供导向作用，还可为全向齿扇3提供支撑力使其平稳运行，第二全向轨道2 设在第一全向轨道1的下侧其内部同样设有一个全向齿扇3，这样驱动机构7在驱动两个全向齿扇3同时运动时，便可通过连接机构6带着车轮总成8稳固的转动，第一全向轨道1与第二全向轨道2的边线对应的圆弧角越大，车轮总成8 实现的转动角度就越大。
26.进一步地，参考图1和图2，所述驱动机构7包括两个全向齿轮71、全向驱动电机72、蜗轮蜗杆减速器73；所述蜗轮蜗杆减速器73和所述全向驱动电机72均安装在汽车车架上，两个所述全向齿轮71之间通过一个转轴74连接，且所述转轴74贯穿两个所述全向齿轮71，所述全向驱动电机72的输出端与蜗轮蜗杆减速器73动力输入端连接，所述蜗轮蜗杆减速器73动力输出端与所述转轴74的下端固定连接，所述转轴74端部套设有支架75且两者之间转动连接，所述支架75安装在汽车车架上，两个所述全向齿轮71分别与两个所述全向齿扇3啮合。
27.以上实施例中，全向驱动电机72工作时，可带着与其连接蜗轮蜗杆减速器 73运行，蜗轮蜗杆减速器73将力传至转轴74上，转轴74便可进行转动，这样转轴74上的两个全向齿轮71便可跟着一起转动，由于两个全向齿轮71与两个全向齿扇3啮合，这样两个同步转动的全向齿轮71便可为两个全向齿扇3的滑动提供动力，从而驱动车轮总成8改变转角，参考图3，在使用时可以沿竖直方向增设两个全向齿轮71，它们与全向驱动电机72的连接也是通过一个蜗轮蜗杆减速器73实现的，原理同上所述，这样全向驱动电机72运转时，可通过其输出轴同时驱动四个全向齿轮71转动，从而使全向扇齿运动的更加平稳，全向齿轮71的数量为二的倍数即可，本实用新型优选但不限于使用具有自锁能力的蜗轮蜗杆减速器73，该处的减速器还可以是现有技术中的多种类型减速器，如外啮合齿轮减速器，行星减速器，谐波减速器等。
28.进一步地，参考图1和图2，所述连接机构6包括悬架摆臂61、减震器62、转向机63和转向横拉杆64；所述悬架摆臂61一端与上方的所述全向齿扇3铰接，所述悬架摆臂61另一端
与所述车轮总成8铰接，所述减震器62一端与上方的所述全向齿扇3铰接，所述减震器62另一端与所述悬架摆臂61下端一侧的安装座铰接，所述转向机63通过一个倒l形底座65与下方的所述全向齿扇3 固定连接，所述转向机63的输出端靠近所述车轮总成8方向且与所述转向横拉杆64的一端铰接，所述转向横拉杆64的另一端与所述车轮总成8铰接。
29.以上实施例中，悬架摆臂61可以将全向齿轮71与车轮总成8连接起来，从而使全向齿轮71运动时可带着车轮总成8一起运动，减震器62的设置可以有效缓和路面的冲击，转向机63为车辆原有的转向系统，通过转向横拉杆64 也可实现车轮总成8的转动效果，通过将转向机63利用倒l形底座65与下方的全向齿扇3连接，在其不工作时可以随着全向齿扇3一起运动，配合着转向横拉杆64此时只起连接效果，当车辆的全向齿扇3不动在驱动机构7作用下锁死时，车辆可利用其原有的转向机63控制车轮总成8改变转角，进一步提高了该结构的灵活性。
30.进一步地，参考图1和图2，所述转轴74上端安装有角度传感器9。
31.以上实施例中，角度传感器9安装在转轴74上可随着转轴74的转动将收集到的全向齿轮71转角信号传至车辆的控制器，方便操作人员清晰知道转动的角度。
32.进一步地，参考图1和图2，所述减震器62可采用橡胶减震器62、弹簧减震器62或空气弹簧减震器62。
33.以上实施例中，减震器62可选用多种类型的减震器62，是的该结构组装起来更加方便。
34.进一步地，参考图1和图2，所述转向机63、所述全向驱动电机72和所述车轮总成8中的轮毂电机均可采用无刷直流电机、永磁同步电机、伺服电机、步进电机或异步交流电机其中的一种。
35.以上实施例中，车轮总成8中包括中央螺母、轮毂轴承、轮边立柱、轮毂电机、轮辋、轮胎、轴用弹性挡圈。轮胎与轮毂电机都安装在轮辋上。轮毂轴承通过轴肩和轴用弹性挡圈安装于轮边立柱内。轮毂电机壳体伸入轮毂轴承内圈，轮毂电机轴通过中央螺母锁止，轮毂电机可驱动车轮单独转动，该结构为现有技术，具体细节在此不做赘述。
36.进一步地，参考图1和图2，所述悬架摆臂61在上方的所述全向齿扇3和所述车轮总成8之间形成双横臂悬架结构。
37.以上实施例中，双横臂悬架结构为现有技术，这样设置可保证车轮按预定轨迹平稳的上下跳动。
38.本实用新型除过上述车轮结构还提供了一种车辆，参考图4，包括车辆车架 10，所述车辆车架10的四个角上均安装有一个上述的车轮结构。车辆内部的动力系统可为四个车轮结构提供动力，因车轮结构具有上述技术效果，故具有该车轮结构的车辆也具有上述效果。
39.本实用新型的工作原理具体为：动力由全向驱动电机72传至减速器输入端，再由减速器输出端将动力传递至其上的转轴74，从而带动两个全向齿轮71转动。在驱动与它们啮合的全向齿扇3利用减磨套5沿着第一全向轨道1和第二全向轨道2的弧线滑动，并带动悬架摆臂61，转向电机，转向横拉杆64一同转动，最终使车轮总成8旋转，达到全向行驶的目的。在转动过程中，角度传感器9 时刻检测收集全向齿轮71的转角信号并发送至车辆控制器，实现闭环控制。
40.虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，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，在不偏离本实用新型的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。