一驱四动原地转向装置的制作方法

本发明涉及一种车辆全方位移动系统，尤其是一种可实现车辆前进，横移，原地旋转三种运动形式的转向装置。

背景技术：

在日常生活中，因汽车行驶结构的限制，当遇到停车入库，l型狭窄道路，复杂路况时，新手往往不知所措，浪费车主大量时间，严重时会造成堵塞。

因市场的需求，很多高校，科研机构都在研究全方位移动平台。目前分为有转向机构和无转向机构两类全方位系统。相似方案有：

1)具有转向机构的原地转向系统是在普通轮系的基础上增加一套转向装置，控制车轮轮毂平面的趋向和运动方向，如万向轮系等。

2)没有转向机构的原地转向系统通过车轮结构的特殊设计以及轮系的速度配合，实现平面内三自由度的运动，典型的全方位轮包括：麦克纳姆轮、球轮(图1)和正交轮(图2)等。

但上述技术方案无法同时使车辆实现前进，横移，原地旋转三种运动形式。

技术实现要素：

本发明是要提供一种一驱四动原地转向装置，该装置能使小车实现前进，横移，原地旋转三种运动形式；采用可伸缩万向联轴器与十字换向器，能实现普通车轮在传动的同时，原地转向，并且没有转弯半径，结构简单巧妙，节省车的转弯难度和占用的空间；采用滑移齿轮改变车轮的旋转方向，实现小车原地旋转。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种一驱四动原地转向装置，由驱动系统和转向系统组成，驱动系统具有分别安装在车辆底盘下面的四个角上的四个车轮，以及一个驱动四个车轮的驱动机构，四个车轮的轮轴分别通过可伸缩万向轴连接驱动机构；所述驱动机构具有一个电机，一个安装在车辆底盘下面的中间十字换向器，所述十字换向器具有四个传动输出轴，其中，一个传动输出轴连接电机，驱动同一侧的两个车轮的传动输出轴上分别固定连接有锥齿轮，另外二个传动输出轴上分别连接有滑移齿轮，所述可伸缩万向轴一端连接车轮的轮轴，另一端连接锥齿轮；驱动同一侧的两个车轮的可伸缩万向轴上的锥齿轮分别与十字换向器的两个传动输出轴上的锥齿轮啮合连接；驱动另一侧的两个车轮的可伸缩万向轴上的锥齿轮分别与十字换向器的另两个传动输出轴上的滑移齿轮啮合连接；所述转向系统具有两根驱动车轮转向的连杆，四个车轮的转向轴分别穿过车辆底盘后连接锥齿轮b，两个对角车轮的转向轴上的锥齿轮b与同一根连杆的两端的锥齿轮a分别啮合连接；

进一步，所述滑移齿轮由两个相同的锥齿轮小端相对设置组成。

进一步，所述连杆通过轴承座连接在车辆底盘上面。

进一步，两根所述连杆连接减速机及电机，由电机通过减速器同步驱动转动。

进一步，当车辆需要实现前进功能时，所述电机驱动十字换向器的四个方向的传动输出轴旋转，传动输出轴上锥齿轮配合实现相交轴传动，带动可伸缩万向轴旋转，从而驱动四人车轮同步转动。

进一步，当车辆需要横移时，两个连杆同时驱动，带动锥齿轮b5旋转90度，从而使四角车轮同时旋转90度，而可伸缩万向轴使四角车轮在旋转过程中，始终保持连接状态，使旋转90度后的四角车轮仍能继续传动。

进一步，当车辆需要原地旋转时，两个连杆同时驱动，使四角车轮旋同时转适当的角度，两对角车轮的轴心线通过车辆的几何中心，滑移齿轮移动，使两对角车轮的驱动方向相反，从而实现原地旋转。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过使用可伸缩万向联轴器，实现了传动的同时转向，提高了该发明的科学性；

2、本发明组合使用滑移齿轮和十字换向器，实现小车原地旋转，提高了该发明的实用性；

3、本发明能实现一个驱动，四个转动与转向，即一驱四动，提高了该发明使用价值。

附图说明

图1为典型的球轮转向装置示意图；

图2为典型的正交轮转向装置示意图；

图3为本发明的一驱四动原地转向装置的驱动系统结构示意图；

图4为本发明的一驱四动原地转向装置的转向系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图3，4所示，一种一驱四动原地转向装置，由驱动系统和转向系统组成。

如图3所示，驱动系统包括可伸缩万向轴1、车轮4、滑移齿轮9、十字换向器6、电机8、锥齿轮一7、锥齿轮二10。四个车轮4分别安装在车辆底盘下面的四个角上，四个车轮4的轮轴分别通过可伸缩万向轴1连接由十字换向器6、锥齿轮一7、电机8、滑移齿轮9组成的驱动机构。可伸缩万向轴1一端连接车轮4的轮轴，另一端连接锥齿轮一7。十字换向器6安装在车辆底盘下面的中间，十字换向器6具有四个传动输出轴，其中，一个传动输出轴连接电机8，驱动同一侧的两个车轮4的传动输出轴上分别固定连接有锥齿轮二10，另外二个传动输出轴上分别连接有滑移齿轮9。驱动同一侧的两个车轮4的可伸缩万向轴1的锥齿轮一7分别与十字换向器6的两个传动输出轴上的锥齿轮二10啮合连接。驱动另一侧的两个车轮4的可伸缩万向轴1的锥齿轮一7分别与十字换向器6的两个传动输出轴上的滑移齿轮9啮合连接。滑移齿轮9由两个相同的锥齿轮小端相对设置组成。

如图4所示，转向系统包括连杆2、锥齿轮a3、锥齿轮b5、轴承座11。四个车轮4的转向轴分别穿过车辆底盘后连接锥齿轮b5，两个对角车轮4的转向轴上的锥齿轮b5与同一根连杆2的两端的锥齿轮a3分别啮合连接。两根连杆2分别通过轴承座11连接在车辆底盘上面。两根连杆2可由电机通过减速器同步驱动转动。

本明利用可伸缩万向轴1的可伸缩杆可适应转向后电机到车轮之间距离的变化，从而保证传动同时可以转向。使用可伸缩万向轴1的万向节，能使车轮原地转动。十字换向器6能输出四个方向动力，满足一驱四动。将转向系统与驱动系统分开，转向系统通过伞齿轮，将水平的转动传到轮子上实现车轮原地转向。

本发明的装置整体可以实现前进，横移，原地旋转，实现全向移动。电机8带动十字换向器6的四个方向的传动输出轴旋转，两锥齿轮一7配合实现相交轴传动，带动可伸缩万向轴1旋转，从而驱动车轮4，实现前进功能。

当需要横移时，两个连杆2同时驱动，带动锥齿轮b5旋转90度，从而使四角车轮同时旋转90度，可伸缩万向轴1使其在旋转过程中，始终保持连接状态，旋转90度后仍能继续传动。

当需要原地旋转时，两个连杆2同时驱动，使车轮4旋转适当的角度，使两对角车轮4的轴心线通过汽车的几何中心。滑移齿轮9移动，使两对角车轮4的驱动方向相反，从而实现原地旋转。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种一驱四动原地转向装置，由驱动系统和转向系统组成，四个车轮轮轴分别通过可伸缩万向轴连接驱动机构；十字换向器中一个传动输出轴连接电机，驱动同一侧的两个车轮的传动输出轴上分别固定连接有锥齿轮，另外二个传动输出轴上分别连接有滑移齿轮，可伸缩万向轴一端连接车轮的轮轴，另一端连接锥齿轮；驱动同一侧的两个车轮的可伸缩万向轴上的锥齿轮分别与十字换向器的两个传动输出轴上的锥齿轮啮合连接；驱动另一侧的两个车轮的可伸缩万向轴上的锥齿轮分别与十字换向器的另两个传动输出轴上的滑移齿轮啮合连接；四个车轮的转向轴分别穿过车辆底盘后连接锥齿轮B，两个对角车轮的转向轴上的锥齿轮B与同一根连杆的两端的锥齿轮A分别啮合连接。

技术研发人员：邓垚;李树桐;孙旭阳;席天舒;施小明
受保护的技术使用者：上海理工大学
技术研发日：2019.05.27
技术公布日：2019.08.09