转向装置、行进系统和车辆的制作方法

本发明涉及电动新能源的技术领域，尤其是涉及一种转向装置、行进系统和车辆。

背景技术：

现有技术中的转向装置是利用液压方向泵或机械结构来调节方向的改变的。机械结构中的转向机是利用齿轮齿条的传动，由旋转运动转化为直线运动的一组机械机构，同时也是转向系中的减速装置。液压转向器是由随动转阀和一副摆线转定子副组成的一种摆线转阀式全液压转向器，与供油泵、溢流阀、转向油缸及其它连接附件组成的全液压转向装置，操作者操作方向控制部件，使用转向机或液压转向器实现旋转运动到直线运动的转化。

但是，现有的机械转向装置使用齿轮与齿条配合使用，还需要使用皮带轮等，布置复杂，占用空间大，使用液压转向器则包括供油泵、溢流阀、转向油缸等，可能会造成液压油的泄露等，会造成转向装置的污染；而且现有的车辆在转向时，如农业生产上使用的收割机，由于转向的角度较大，往往会碾压到距离较近的农作物，造成部分农作物的损害，给人们的收割带来不便。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种转向装置，以解决现有技术中存在的，传统的转向装置零部件较多、结构复杂，重量较大的技术问题。

本发明还提供了一种行进系统，以解决现有技术中存在的，传统的转向装置零部件较多、结构复杂，重量较大的技术问题。

本发明还提供了一种车辆，以解决现有技术中存在的，传统的车辆，转向角度大，会造成农作物的损坏的技术问题。

本发明提供的一种转向装置，包括转向电机和传动架，所述转向电机的输出轴与传动架连接，用于带动所述传动架转动；

所述传动架用于与车轮连接，并在所述传动架转动时，带动所述车轮偏转。

进一步的，所述转向装置还包括扭矩传感器和控制单元；

所述扭矩传感器用于根据所述转向电机的输出扭矩和获取自用户的转向角大小，生成变压信号；

所述控制单元根据所述变压信号和车速，控制所述转向电机输出的转向力。

进一步的，所述传动架包括碗组转向组件和u型支架；

所述碗组转向组件包括第一管件、第一珠碗、钢珠单元、第二珠碗和第二管件；

所述第一管件包括第一管段和第二管段，所述第二管段的管段直径大于所述第一管段的管段直径；

所述转向电机的输出轴与所述第一管件的第一管段的一端连接，所述第一管段的另一端与所述第二管段的一端连接，所述第二管段的另一端连接所述第一珠碗，所述第二管件位于所述第一管件内部，所述第二管件的一端穿出所述第一管件，所述第一珠碗、钢珠单元、第二珠碗依次连接，均套设在所述第二管件上，所述第二管件的穿出端与u型支架的一端连接，所述u型支架的另一端通过销轴和所述车轮的转轴连接。

进一步的，所述转向装置还包括安装架，所述转向电机和传动架安装固定在安装架上。

进一步的，所述安装架上方设置有减震器。

进一步的，所述转向电机为闭环步进电机或伺服电机或直流减速舵机。

本发明还提供一种行进系统，包括车轮和转向装置；

所述车轮与所述传动架连接。

进一步地，至少部分所述车轮上设有轮毂电机。

本发明还提供了一种车辆，包括行进系统。

进一步地，所述车辆为收割机、植保机械或者栽种机。

本发明提供的转向装置，所述转向电机的输出轴的下端与传动架连接，转向电机旋转可以带动传动架的转动；传动架的下端与车轮连接，所述传动架转动时，可以带动车轮扭转，使车轮按既定的方向进行转向；采用转向电机驱动的方式实现车轮转向的控制，操控简单，大大减轻了转向装置的重量，实现了负载的可增加。

本发明提供的行进系统，所述车轮与转向装置的传动架连接，实现行进系统的转向。

本发明提供的车辆，行进系统安装在机体的安装座上，至少部分所述车轮上设有轮毂电机，实现车辆的原地转向，结构简单，避免了农作物的损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1为本发明实施例提供的行进系统的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的转向装置的碗组转向装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的行进系统的结构示意图二；

图4为本发明实施例提供的行进系统的结构示意图三。

图标：11-转向电机；12-传动架；13-车轮；14-安装架；15-减震器；16-减速器；17-编码器；121-碗组转向组件；122-u型支架；1211-第一管件；1212-第一珠碗；1213-钢珠单元；1214-第二珠碗；1215-第二管件；1216-防水套；1217-垫片。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的行进系统的结构示意图一；图2为本发明实施例提供的转向装置的碗组转向装置的结构示意图；图3为本发明实施例提供的行进系统的结构示意图二；图4为本发明实施例提供的行进系统的结构示意图三。

本发明提供的一种转向装置，包括转向电机11和传动架12，所述转向电机11的输出轴与传动架12连接，用于带动所述传动架12转动；所述传动架12用于与车轮13连接，并在所述传动架12转动时，带动所述车轮13偏转。

如图1所示，所述转向电机11的下端连接所述传动架12，所述传动架12的下端与所述车轮13连接，使用时，操作者通过输入指令，控制所述转向电机11旋转一定的角度，带动所述传动架12的转动，且将所述转向电机11的扭矩传递给所述车轮13，从而实现所述车轮13按预定方向实现转向，省去操作者的操作困难的麻烦，方便转向装置的操纵，结构简单，减轻了转向装置的重量，且有利于转向装置的维护与保养，使得转向装置的使用寿命长。采用电控直驱的控制，更加节能环保。

进一步地，所述转向装置还包括扭矩传感器和控制单元；所述扭矩传感器用于根据所述转向电机11的输出扭矩和获取自用户的转向角大小，生成变压信号；所述控制单元根据所述变压信号和车速，控制所述转向电机11输出的转向力。

扭矩传感器，可以根据所述转向电机11的输出扭矩和获取自用户的转向角的大小，产生变压信号，所述控制单元根据所述变压信号和车速，控制所述转向电机11输出的转向力，所述变压信号是为防止转向电机11在遇到较大负载后，为实现负载的移动，电流需要不断增大，提供的扭矩也较大，如果持续时间较长，会对转向电机11造成损害，扭矩传感器可以检测输出扭矩的大小，如果过大，可以使控制单元控制所述转向电机11的停转，避免发生转向电机11损坏的状况。

所述转向装置还包括速度传感器，所述速度传感器与控制单元连接，所述速度传感器检测速度，并向控制单元传递检测的速度的数据，控制所述转向电机11的转向力。所述速度传感器可设置在转向装置上，也可以设置在车辆的其他位置上，只要能检测车辆的车速即可。

所述扭矩传感器，根据输入的扭矩或者转动的角度的大小产生相应的变压信号；速度传感器检测车速的信号，控制单元根据电压和车速的信号，给出指令，控制转向电机11的运转，产生转向动力。

进一步地，所述传动架12包括碗组转向组件121和u型支架122；所述碗组转向组件121包括第一管件1211、第一珠碗1212、钢珠单元1213、第二珠碗1214和第二管件1215；所述第一管件1211包括第一管段和第二管段，所述第二管段的管段直径大于所述第一管段的管段直径；所述转向电机11的输出轴与所述第一管件1211的第一管段的一端连接，所述第一管段的另一端与所述第二管段的一端连接，所述第二管段的另一端连接所述第一珠碗1212，所述第二管件1215位于所述第一管件1211内部，所述第二管件1215的一端穿出所述第一管件1211，所述第一珠碗1212、钢珠单元1213、第二珠碗1214依次连接，均套设在所述第二管件1215上，所述第二管件1215的穿出端与u型支架122的一端连接，所述u型支架122的另一端通过销轴和所述车轮13的转轴连接。

如图2所示，所述传动架12包括碗组转向组件121和u型支架122；所述转向电机11的输出轴与所述碗组转向组件121的第一管件1211的第一管段的上端连接，所述第一管件1211的第一管段的下端与所述第二管段的上端连接，所述第一珠碗1212位于所述第二管段的内部，所述第二管件1215套设在所述第一管件1211内部，所述第一珠碗1212、钢珠单元1213、第二珠碗1214依次连接，套设在所述第二管件1215的上端，所述第二管件1215的下端与u型支架122的上端连接，所述u型支架122的下端通过销轴和所述车轮13的转轴连接。碗组转向组件121还包括防水套1216和垫片1217，防水套1216和垫片1217依次连接，位于所述第二珠碗1214的下端，套设在所述第二管件1215上，防水套1216和垫片1217的设置，保证所述碗组转向组件121的结构更稳定，防止被腐蚀。所述碗组转向组件121位于所述转向电机11和所述传动架12之间，保证转向装置的稳定性，使用时间长。转向电机11输出扭矩恒定的力通过碗组转向组件121传递给所述u型支架122，实现车轮13的转向，还可以承担负载对u型支架122的挤压力，通过将转向电机11和碗组转向组件121设置在安装架14上，减轻了转向电机11所承受的负载的压力。

所述第一珠碗1212、钢珠单元1213和第二珠碗1214组成滚珠单元轴承，所述滚珠单元轴承可换成锥形滚柱压力轴承，轴承的数量为两个，与所述转向电机11之间的连接处安装轴承，与u型支架122之间的连接处安装轴承，与u型支架122之间的轴承安装锥形滚柱压力轴承，自动锁死限位；与转向电机11的输出轴连接的位置上安装轴承，并使用防尘盖堵上，防止灰尘落入及雨水的侵入。

所述碗组转向组件121的上端通过联轴器与所述转向电机11的输出轴连接，所述碗组转向组件121的下端与u型支架122的上端连接，所述u型支架122的下端设有开口，所述开口端通过销轴与车轮13的转轴连接。

所述碗组转向组件121的第一管件1211的上端和第二管件1215的下端均安装有限位器，重型载物设备上，第一管件1211和第二管件1215要面对正面侧面的冲击力，需要进行上下端的限位，防止所述第一管件1211和第二管件1215的变形。

具体地，所述碗组转向组件121可替换为传动轴。只要能起到扭矩的传递作用即可。

具体地，所述转向装置还包括减速器16，如图3所示，所述减速器16的一端与所述转向电机11连接，所述减速器16的另一端与所述传动架12连接。

当转向装置所需的功率较大时，转向电机11输出的扭矩较小，不能带动车轮13的运动，通过减速器16，将扭矩放大到足够支撑所述车轮13的转动。本发明中使用的是px36二级减速机，放大所述转向电机11输出的扭矩，带动车轮13的运动。

进一步地，所述转向装置还包括安装架14，所述转向电机11和传动架12安装固定在安装架14上。

所述转向电机11和传动架12安装在所述安装架14上，用于固定转向电机11和传动架12，使得转向装置的安装稳固，运行安全。

进一步地，所述安装架14上方设置有减震器15。

如图4所示，所述减震器15的下端与所述安装架14的上端连接，所述减震器15的上端用于连接重物或者载物台，方便重物的放置，防止由于地面的不平而带来的振动，使得重物或者载物台能够平稳的运行，有利于增加载物台的操作的稳定性。

进一步地，所述转向电机11为闭环步进电机或伺服电机或直流减速舵机。

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或者线位移的开环控制电机，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，用户输入转向电机11所转动的角度，步进电机的驱动器根据所述角度的数据驱动所述转向电机11的输出轴转动一定角度，可实现转向电机11的转动。闭环的步进电机增加了反馈系统，将所述步进电机的转动的角度进行修正，达到与指令同步的目的。使用闭环的步进电机可以更加精确的控制整个转向装置的转向，可广泛应用于轻型小型农用装置中增加操纵的灵活性。

如图3所示，所述转向装置还可以包括编码器17，所述编码器17获取自用户的转角的大小，当编码器17的测速的码盘旋转时，通过光电开关输出脉冲信号，根据码盘的齿数和输出信号的频率即可计算出对应输出轴的角度位置。

伺服电机是闭环控制，驱动器可直接对伺服电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，控制性能更为可靠。

所述转向电机11还可以为直流减速舵机，实现轻量化、小型化的电子控制。

所述转向装置还包括风扇，所述风扇位于所述安装架14的一侧，用于所述转向电机11的散热。

本发明还提供了一种行进系统，包括车轮13和转向装置；所述车轮13与传动架12连接。

所述u型支架122的下端安装在所述车轮13的转轴上，实现所述车轮13的转向。

进一步地，至少部分所述车轮13上设有轮毂电机。

轮毂电机车轮是将电机安装在车轮13内部，将动力装置、传动装置和制动装置都整合在轮毂内，使用轮毂电机，省略大量的传动部件，让车辆结构更简单，采用轮毂电机驱动的行进系统可以获得更好的空间利用率，传动效率高；使用轮毂电机，可以实现多种复杂的驱动方式，轮毂电机由于将动力装置、传动装置和制动装置都整合在轮毂内，因此具有单个车轮独立驱动的特性，可以轻松的实现原地正反转，可实现车轮13的原地旋转90度，实现行进系统的横向平移。

所述行进系统还包括视觉传感器，所述视觉传感器用于根据所述行进系统前方的物体，生成外部环境的图像信息，所述控制单元根据所述外部环境的图像信息，控制所述转向电机11输出的转向力，控制所述行进系统在农田内与农作物之间的距离，防止所述行进系统损坏农作物。

本发明提供的一种车辆，包括行进系统。

轮毂电机车轮将动力装置、传动装置和制动装置都整合在轮毂内，具备单个车轮独立驱动的特性，因此，轮毂电机车轮的数量可设置为两个或者四个，可以是设置在车辆的一侧，或者都设置成轮毂电机车轮，都可以方便的实现转向。当轮毂电机车轮设置在车辆的左侧或右侧时，车辆可以根据左侧车轮13和右侧车轮13的不同的转速甚至反向转动实现转向，例如，左侧车轮13转动，右侧车轮13不动，可以实现原地360度或者90度的旋转，实现原地旋转，应用于农业上，对于农作物的农药喷洒等的小型机械的行进系统也非常适用。

转向电机11控制车轮13的转向，配合轮毂电机车轮，通过软件编程和电子硬件控制达到覆盖整个车辆的行进动力和方向的控制，简化了机械结构，实现转向装置的自动转向。

进一步地，所述车辆为收割机、植保机械或者栽种机。

所述车辆可以是应用于工业或者农业上的设备，如收割机、植保机械或者栽种机等等，在所述车辆工作时，可以实现原地转向，甚至于横向平移，避免因转动角度过大而造成的对农作物的压伤或者损坏，给农田的管理提供了方便。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。