一种可以纵横行驶的转向装置制造方法及图纸

一种可以纵横行驶的转向装置，属于机电一体化技术领域。包括无线电力传输系统、驱动电机、转向电动机、转向减速器、ECU、横向行驶开关、球形车轮等。无线电力传输系统为驱动电机和转向电动机提供电能，转向时，扭矩传感器、车速传感器传信号给ECU，ECU控制转向电动机旋转，输出的扭矩经过转向减速器、转向轴和支撑轴最终带动球形车轮转动。ECU根据车速信号判断行驶模式，在高速模式下只有两前轮转向并且车轮最大转角为40度，在低速模式下不按横向行驶开关时与高速模式的转向方式一致，若按下横向行驶开关、转向盘转角最大时，四轮同时转向并能达到90度最大转角，实现横向行驶。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可以纵横行驶的转向装置，属于机电一体化

技术介绍
转向系统是用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的装置，它可以按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。传统的电控转向助力系统由机械转向机构、扭矩传感器、电磁离合器、减速机构、电动机等组成，利用电动机作为助力源，根据车速和转向参数等因素，由电子控制单元完成助力控制，实现车的转向。当前多数汽车转向系统转向轮的最大转角在40度左右，而很多时候需要汽车转向角度变大，甚至能实现汽车位置的平移，而现有汽车的转向系统无法达到要求。汽车如果实现位置平移的话，需要较大的转向空间以及良好的驾驶技术。所以，现有汽车转向系统不利于汽车的准确快速定位，不方便驾驶员操作。目前用于电动车上的电源主要是蓄电池，其次是燃料电池，所以多数使用直流无刷电动机。由于其转子惯性大，频繁起停不便，价格贵，限制了其发展。随着生产技术的不断发展，直流拖动的薄弱环节逐步显示出来。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，提供一种新型的且车轮的最大转角能随车速改变，在低速时电动车能实现垂直转向和横向行驶的转向系统。本专利技术的主要技术方案如下: 一种可以纵横行驶的转向装置，包括无线电力传输系统发射端、车轮无线电力传输系统的接收端、驱动电机变频器、驱动电机、球形车轮、转向盘、扭矩传感器、ECU、车速传感器、转向电动机、转向减速器、横向行驶开关、转向轴、润轮、转向系统无线电力传输系统接收端、转向电机变频器、蜗杆、转向轴与底盘上支撑架相连的滚动轴承、底盘上的支撑架、定位螺母、转向轴与支撑轴相连的滚动轴承、支撑轴、轮辋、轮胎、轮辐，其特征在于:车辆采用球形车轮，在球形车轮的内部，驱动电机、驱动电机变频器和车轮无线电力传输系统的接收端同位于车轮水平轴线上，其中驱动电机为异步电动机，驱动电机的外转子与轮辐连接在一起，轮辐的另一端与球形车轮的轮辋相连，这样驱动电机外转子转动就能带动车轮向前滚动；每个球形车轮的外部与支撑轴刚性连接，支撑轴位于球形车轮的水平轴线上，转向轴通过滚动轴承与支撑轴相连，转向轴与支撑轴相连的滚动轴承在支撑轴上靠近车轮的一侧利用轴肩进行轴向定位，在支撑轴上远离车轮的一侧通过定位螺母进行定位，其中定位螺母与支撑轴相连；转向轴的上端通过键与涡轮相连，涡轮与转向减速器输出端的蜗杆相啮合，在转向轴的中间部位，转向轴通过滚动轴承与底盘上的支撑架相连；电动车的动力传输方式为无线电力传输方式，无线电力传输系统发射端安装在底盘上，车轮无线电力传输系统的接收端、驱动电机和驱动电机变频器安装在每个车轮内部的水平轴线方向，为每个球形车轮的驱动电机提供电能，使电动车行进。本专利技术比较现有技术的优点: 1、车辆的最大转角可以根据车速来进行选择，既保证了电动车在高速时的平稳转向，又可以实现电动车在低速时横向行驶，在有限的时间、空间内准确定位。2、车轮单独驱动，在同样功率需求的情况下，可以将单个电动机功率分配给多个电动机，降低了对电气和机械传动零部件的要求，便于设计与生产。3、四个车轮单独驱动，省略了传统的传动系统，提高了机械传递效率，增大了车内空间。4、采用无线电力传输方式进行动力传输，电动车电路变得简洁，省略了布置电线的麻烦。附图说明图1为本专利技术所述动力传输路线说明图。图2为本专利技术所述转向系统说明图。图3为本专利技术所述球形车轮结构说明图。具体实施例方式动力传输路线说明图(图1) 1、无线电力传输系统发射端；2、车轮无线电力传输系统的接收端；3、驱动电机变频器；4、驱动电机；5、球形车轮； 转向系统说明图(图2) 6、转向盘；7、扭矩传感器；8、E⑶；9、车速传感器；10、转向电动机；11、转向减速器；12、转向轴；13、转向系统无线电力传输系统接收端；14、转向电机变频器；15、横向行驶开关; 球形车轮结构说明图(图3) 16、转向轴与底盘上支撑架相连的滚动轴承；17、底盘上的支撑架；18、定位螺母；19、转向轴与支撑轴相连的滚动轴承；20、支撑轴；21、轮辋；22、轮胎；23、轮辐；24、涡轮；25、蜗杆。下面结合实施例附图对本专利技术做进一步说明。如图1、2、3所示本专利技术所述一种可以纵横行驶的转向装置包括:无线电力传输系统发射端1、车轮无线电力传输系统的接收端2、驱动电机变频器3、驱动电机4、球形车轮5、转向盘6、扭矩传感器7、E⑶8、车速传感器9、转向电动机10、转向减速器11、转向轴12、转向系统无线电力传输系统接收端13、转向电机变频器14、横向行驶开关15、转向轴与底盘上支撑架相连的滚动轴承16、底盘上的支撑架17、定位螺母18、转向轴与支撑轴相连的滚动轴承19、支撑轴20、轮辋21、轮胎22、轮辐23、涡轮24、蜗杆25。系统的具体工作过程如下:位于底盘上的无线电力传输系统发射端I把电信号转变成电磁波信号，调制放大后，以一定的振幅和频率发射出去，经离子层反射后，由车轮无线电力传输系统的接收端2接收，车轮无线电力传输系统的接收端2利用电磁转换装置将接收到的电磁波转化为交流电信号，交流电再经过驱动电机变频器3的变频调速之后，给驱动电机4提供电流，驱动电机4的外转子通过轮辐23带动球形车轮轮辋21 —起旋转，使球形车轮5转动，带动电动车行进。通过对驱动电机变频器3的调节，还能实现对车速的控制。同时，转向电动机10处的转向系统无线电力传输系统接收端13接收无线电力传输系统发射端I发出的信号，经过转向电机变频器14的变频调速后，能在电动车转向时为转向电动机10提供电能。转向电动机IO、转向减速器11、转向轴12共有四组，分别与四个球形车轮5相连。电动车转向时，转动转向盘6，扭矩传感器7将转向盘6的旋转方向和转向盘转角大小的信号传递给ECU8，ECU8根据扭矩传感器7发送的信号，控制每个球形车轮5处的转向电动机10的正反转和电机转角的大小，其中通过控制转向电动机10的正反转可以控制球形车轮5的左右转向，通过控制转向电动机10的电机转角大小可以控制球形车轮5转角的大小；但是球形车轮5的最大转角受到车速的影响，有高速和低速两个模式；车速信号由车速传感器9传递给ECU8，若车速大于临界车速U，则被认为高速行驶，ECU8在高速模式下工作，此时无论是否按下横向行驶开关15，横向行驶开关15都不会发挥作用，电动车转向时，ECU8只控制电动车两个前轮处的转向电动机10转动，两个后轮处的转向电动机10不转动，并且两前轮处的转向电动机 10的最大转角为α 1，对应的车轮最大转角为40度；如果电动车在车速低于临界车速u转向时，即在低速模式下，如果不按下横向行驶开关15，电动车的转向方式与在高速模式下的转向方式一致，即ECU8仍然只控制电动车的两个前轮处的转向电动机10转动，并且转向电动机10的最大转角为α 1，对应的车轮最大转角为40度，如果需要电动车横向行驶的时候，按下横向行驶开关15, ECU8控制电动车的四个球形车轮5处的转向电动机10转动，并且当转向盘6转角最大时，ECU8控制每个球形车轮5处的转向电动机10的最大转角为α 2，对应的球形车轮5最大转角为90度，实现电动车的垂直转向和横向行驶。在ECU8的控制信号下，转向电动机10做出相应的电机转角，转向电动机10输出的扭矩经过转向减速器11的减速增扭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可以纵横行驶的转向装置，包括无线电力传输系统发射端、车轮无线电力传输系统的接收端、驱动电机变频器、驱动电机、球形车轮、转向盘、扭矩传感器、ECU、车速传感器、转向电动机、转向减速器、横向行驶开关、转向轴、涡轮、转向系统无线电力传输系统接收端、转向电机变频器、蜗杆、转向轴与底盘上支撑架相连的滚动轴承、底盘上的支撑架、定位螺母、转向轴与支撑轴相连的滚动轴承、支撑轴、轮辋、轮胎、轮辐，其特征在于：车辆采用球形车轮，在球形车轮的内部，驱动电机、驱动电机变频器和车轮无线电力传输系统的接收端同位于车轮水平轴线上，其中驱动电机为异步电动机，驱动电机的外转子与轮辐连接在一起，轮辐的另一端与球形车轮的轮辋相连，这样驱动电机外转子转动就能带动车轮向前滚动；每个球形车轮的外部与支撑轴刚性连接，支撑轴位于球形车轮的水平轴线上，转向轴通过滚动轴承与支撑轴相连，转向轴与支撑轴相连的滚动轴承在支撑轴上靠近车轮的一侧利用轴肩进行轴向定位，在支撑轴上远离车轮的一侧通过定位螺母进行定位，其中定位螺母与支撑轴相连；转向轴的上端通过键与涡轮相连，涡轮与转向减速器输出端的蜗杆相啮合，在转向轴的中间部位，转向轴通过滚动轴承与底盘上的支撑架相连；电动车的动力传输方式为无线电力传输方式，无线电力传输系统发射端安装在底盘上，车轮无线电力传输系统的接收端、驱动电机和驱动电机变频器安装在每个车轮内部的水平轴线方向，为每个球形车轮的驱动电机提供电能，使电动车行进。...

【技术特征摘要】
1.一种可以纵横行驶的转向装置，包括无线电力传输系统发射端、车轮无线电力传输系统的接收端、驱动电机变频器、驱动电机、球形车轮、转向盘、扭矩传感器、ECU、车速传感器、转向电动机、转向减速器、横向行驶开关、转向轴、润轮、转向系统无线电力传输系统接收端、转向电机变频器、蜗杆、转向轴与底盘上支撑架相连的滚动轴承、底盘上的支撑架、定位螺母、转向轴与支撑轴相连的滚动轴承、支撑轴、轮辋、轮胎、轮辐，其特征在于:车辆采用球形车轮，在球形车轮的内部，驱动电机、驱动电机变频器和车轮无线电力传输系统的接收端同位于车轮水平轴线上，其中驱动电机为异步电动机，驱动电机的外转子与轮辐连接在一起，轮福的另一端与球形车轮的轮辋相连，这样驱动电机外转子转动就能带动车轮向前滚动；每个球形车轮的外部与支撑轴刚性连接，支撑轴位于球形车轮的水平轴线上，转向轴通过滚动轴承与支撑轴相连，转向轴与支撑轴相连的滚动轴承在支撑轴上靠近车轮的一侧利用轴肩进行轴向定位，在支撑轴上远离车轮的一侧通过定位螺母进行定位，其中定位螺母与支撑轴相连；转向轴的上端通过键与涡轮相连，涡轮与转向减速器输出端的蜗杆相啮合，在转向轴的中间部位，转向轴通过滚动轴承与底盘上的支撑架相连；电动车的动力传输方式为无线电力传输方式，无线电力传输系统发射端安装在底盘上，车轮无线电力传输系统的接收端、驱动电机和驱动电机变频器安装在每个车轮内部的水平轴线方向，为每个球形车轮的驱动电机提供电能，使电动车行进。2.如权利要求1所述的一种可以纵横行驶的转向装置，其特征在于:电动车的四个车轮均采用球形车轮，单独驱动。3.根据权利要求1和2所述的转向装置，其中驱动电机为异步电动机。4.一种电动车，其特征在于采用了权利要求1-3之一所述的转向装置。5.一种利用如权利要求1所述的转向装置进行转向的方法: 转向电动机、转向减速器 、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张为春，秦娟，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：