CN108001140B - 一种四轮电动车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种四轮电动车，各车轮均配置有轮毂电机，每一车轮通过一油气弹簧与车体连接；该油气弹簧包括油缸、弹性阻尼单元和油储油室，油缸包括逐级嵌套的活塞杆、内层缸筒和外层缸筒，每缸筒围设形成一环形油室；活塞杆的底端连接有轮轴座，轮轴座上安装有与车轮装配的轮轴；外层缸筒的上部开设有油路接口及弹性阻尼接口，油路接口连接有进油管路和出油管路，环形油室连接有导油管路，进油管路、出油管路及导油管路均设有控制阀且均与储油室连通，进油管路上设有油泵和高压油室。本发明提供的四轮电动车采用特殊设计的油气弹簧，能根据各种行驶状况的需要调整各轮中心的位置高低、动行程的大小、弹性系数等的大小，机动性高。

Description

一种四轮电动车

技术领域

本发明属于汽车技术领域，更具体地说，是涉及一种四轮电动车。

背景技术

在现有高机动性四轮电动车的底盘设计中，车辆离地间隙、悬架***刚度和阻尼一般都是固定的。但车辆在良好公路上行驶时为获得良好的平顺性和操稳性，希望车辆离地间隙小、重心低、悬架***刚度小、阻尼小，这时悬架***的动行程也可小一些；而在越野行驶时则希望车辆离地间隙大、悬架***刚度大，阻尼也大一些，这时悬架***的动行程也要大一些，才能在越野行驶时提高越野能力，提高越野操纵性，提高越野平均车速。这就希望车辆离地间隙、悬架***刚度和阻尼能根据需要改变，这在现有轮式车辆中较难实现。

现有高机动性四轮电动车在行驶过程中存在诸多容易引起乘员不适的情况，如在转向行驶时，在离心力的作用下会使车体向外倾斜一个侧倾角而引起乘员的不适；在通过扭曲路面时，车体不停地倾斜颠簸而使乘员很不舒适；在通过侧坡路面时，车体也会随侧坡倾斜而引起乘员的不适。

另外，由于现有的轮式车辆的左右转向轮之间均采用转向横拉杆机械连接以便形成所谓“转向梯形”，再加上现有的轮式车辆的悬架***的导向机构的制约，难以实现各轮绕车辆中心纯滚动的原地转向，也不能实现侧向平移和斜向平移，因而限制了机动性。同时现有的轮式车辆都将转向主销设计成有一定内倾和后倾并有一定的转向偏置距，目的是为了获得低速及高速的自动回正能力，但同时也就带来转向阻力增加、轮胎磨损增大、转向轮占用空间增大等弊端。

发明内容

本发明提供一种四轮电动车，至少可解决现有技术的部分缺陷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种四轮电动车，包括车体和4个车轮，各所述车轮均配置有驱动车轮自身旋转的轮毂电机，每一所述车轮通过一油气弹簧与所述车体连接；

所述油气弹簧包括油缸、弹性阻尼单元和储油室，所述油缸包括活塞杆、内层缸筒和外层缸筒，所述内层缸筒外壁呈上宽下窄的阶梯轴结构，所述内层缸筒的大直径段嵌装滑设于所述外层缸筒内且顶端开设有与所述外层缸筒内腔导通的通油孔，所述内层缸筒的小直径段穿设于外层缸筒的底端且与该外层缸筒内壁围设形成第一环形油室；所述活塞杆滑设于所述内层缸筒中，所述活塞杆的底端伸出于所述内层缸筒外且连接有一轮轴座，所述轮轴座上安装有与对应的所述车轮装配的轮轴；

所述外层缸筒的上部开设有油路接口以及与所述弹性阻尼单元连接的弹性阻尼接口，所述油路接口连接有进油管路和出油管路，所述第一环形油室连接有第一导油管路，所述进油管路、所述出油管路及所述第一导油管路均设有控制阀且均与所述储油室连通，其中，所述进油管路上设有油泵和高压油室。

作为实施例之一，所述活塞杆包括活塞部和连接于所述活塞部底端的杆部，所述活塞部嵌装滑设于所述内层缸筒中，所述杆部穿设于所述内层缸筒的底端且与所述内层缸筒内壁围设形成第二环形油室，所述第二环形油室通过第二导油管路与所述储油室连通，所述第二导油管路上设有控制阀。

作为实施例之一，所述弹性阻尼单元包括高阻尼管路、低阻尼管路及弹性气囊结构，所述高阻尼管路与所述低阻尼管路并联且均与所述弹性阻尼接口及所述弹性气囊结构连接，所述高阻尼管路与所述低阻尼管路上均设有阻尼器和控制阀，且所述高阻尼管路上的阻尼器的阻尼值高于所述低阻尼管路上的阻尼器的阻尼值。

作为实施例之一，所述弹性气囊结构包括并联设置的大气囊室和小气囊室，且两个气囊室所在支路上均设有控制阀。

作为实施例之一，所述活塞杆为中空结构；所述油气弹簧还包括花键轴，所述花键轴同轴穿设于所述外层缸筒顶端且其底端伸至所述活塞杆的内腔中，并与所述活塞杆顶部花键连接；所述花键轴的顶端连接有驱动其绕自身轴线旋转的转向驱动机构。

作为实施例之一，所述花键轴上自内而外依次套设有至少一个花键套，各所述花键套的顶部和底部均设有限位件，所述活塞杆与最外层的所述花键套花键连接。

作为实施例之一，所述转向驱动机构包括转向电机、转向蜗轮和转向蜗杆，所述转向蜗轮与所述花键轴同轴套接，所述转向蜗杆与所述转向蜗轮啮合且与所述转向电机连接。

作为实施例之一，每一所述车轮中心位于对应的所述花键轴轴线的延长线上。

作为实施例之一，所述轮轴座呈L形，包括用于与所述轮轴连接的竖直段以及连接于所述竖直段顶端且朝车体外方向延伸的水平段，所述活塞杆的底端与所述水平段的顶端固连；

所述轮毂电机的转子套装于所述轮轴上且与所述车轮连接，定子外壳与所述竖直段抵接且于其中一抵接面上设有侧向力传感器。

作为实施例之一，所述花键轴还连接有转向角传感器。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明提供的四轮电动车，采用特殊设计的油气弹簧，基于该油气弹簧的两级缸筒与活塞杆逐级嵌套的结构，能根据各种行驶状况的需要调整各轮中心的位置高低、动行程的大小、弹性系数等的大小，从而满足不同行驶条件的需求，具有高通过性、高机动性等优点。

（2）本发明提供的四轮电动车，将油气弹簧的功能与转向功能结合为一体，通过穿设于油缸顶部的花键轴带动活塞杆花键套旋转，在保证油气弹簧的基本功能的情况下，还可实现车轮的转向，从而有效地提高车辆的可操作性；在悬架***全行程跳动中活塞杆花键套均能可靠地带动活塞杆旋转而不影响悬架***跳动，该行走单元可以控制车轮的任意角度旋转转向，从而保证车辆能根据各种行驶工况的需要实现绕车辆中心原地任意角度旋转转向、侧向平移、斜向平移、公路各种速度转向行驶等功能。基于上述车辆的行走单元，车辆的各个车轮之间没有转向横直拉杆的机械连接，也没有传动***的机械连接，因而各轮可根据需要转成各种转向角实现不同的转向模式而大大提高机动性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，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油气弹簧的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的油气弹簧与车轮的装配结构图；

图3为本发明实施例提供的车辆转向行驶的示意图；

图4为本发明实施例提供的车辆在侧坡路上行驶的示意图；

图5为本发明实施例提供的车辆在扭曲路上行驶的示意图；

图6为本发明实施例提供的车辆斜向平移的示意图；

图7为本发明实施例提供的车辆转弯行驶的示意图；

图8为本发明实施例提供的车辆侧向平移的示意图；

图9为本发明实施例提供的车辆原地掉头的示意图；

图10为本发明实施例提供的方向盘的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1和图2，本发明实施例提供一种四轮电动车，包括车体和4个车轮35，

各所述车轮35均配置有驱动车轮35自身旋转的轮毂电机33，每一所述车轮35通过一油气弹簧与所述车体连接；

所述油气弹簧包括油缸、弹性阻尼单元和储油室15，所述油缸包括活塞杆3、内层缸筒2和外层缸筒1，所述内层缸筒2外壁呈上宽下窄的阶梯轴结构，所述内层缸筒2的大直径段201嵌装滑设于所述外层缸筒1内且顶端开设有与所述外层缸筒1内腔导通的通油孔，所述内层缸筒2的小直径段202穿设于外层缸筒1的底端且与该外层缸筒1内壁围设形成第一环形油室7；所述活塞杆3滑设于所述内层缸筒2中，所述活塞杆3的底端伸出于所述内层缸筒2外且连接有一轮轴座32，所述轮轴座32上安装有与对应的所述车轮35装配的轮轴34；

所述外层缸筒1的上部开设有油路接口以及与所述弹性阻尼单元连接的弹性阻尼接口，所述油路接口连接有进油管路和出油管路，所述第一环形油室7连接有第一导油管路，所述进油管路、所述出油管路及所述第一导油管路均设有控制阀且均与所述储油室15连通，其中，所述进油管路上设有油泵17和高压油室16。

本发明提供的四轮电动车，采用特殊设计的油气弹簧，基于该油气弹簧的两级缸筒与活塞杆3逐级嵌套的结构，通过控制上述进油管路、出油管路及第一导油管路的通断，以及弹性阻尼接口与弹性阻尼单元的连接，能根据各种行驶状况的需要调整各轮中心的位置高低、动行程的大小、弹性系数等的大小，从而满足不同行驶条件的需求，具有高通过性、高机动性等优点。

一般地，上述的两缸筒均是圆柱形缸筒，缸筒内腔均是圆柱形内腔；外层缸筒1的底端开设有穿设孔，该穿设孔的孔径与内层缸筒2的小直径段202的外径基本相同，从而该内层缸筒2的小直径段202可以紧密滑设在该穿设孔上，该内层缸筒2的大直径段201嵌装滑设在该外层缸筒1的内腔中，从而构成该外层缸筒1的活塞。

进一步优选地，如图1和图2，所述活塞杆3包括活塞部301和连接于所述活塞部301底端的杆部302，所述活塞部301嵌装滑设于所述内层缸筒2中，所述杆部302穿设于所述内层缸筒2的底端且与所述内层缸筒2内壁围设形成第二环形油室8，所述第二环形油室8通过第二导油管路与所述储油室15连通，所述第二导油管路上设有控制阀。基于上述形成的第二环形油室8，可以进一步增大悬架***的动行程，使得本四轮电动车具有更好的路况适应性和机动性。同样地，内层缸筒2的底端也开设有供上述杆部302紧密滑设的穿设孔，上述活塞部301嵌装滑设在内层缸筒2中从而构成该内层缸筒2的活塞。

进一步地，如图1和图2，在两缸筒的底端穿设孔的孔壁上嵌设有低摩擦系数高耐磨的下承压套10，该下承压套10套装在对应穿设的小直径段202缸筒外壁上或上述杆部302的外壁上；上述内层缸筒2的大直径段201的外周面上嵌装有低摩擦系数高耐磨的上承压套9，该上承压套9抵紧在外层缸筒1的内壁上；在上述活塞部301的外周面上嵌装有低摩擦系数高耐磨的上承压套9，该上承压套9抵紧在内层缸筒2的内壁上。在车轮35受到地面传来的纵向力和侧向力时，上述的各上承压套9及各下承压套10均承受径向力，保证设备的使用寿命及工作可靠性。

进一步地，如图1和图2，两缸筒的底端穿设孔的孔壁上、内层缸筒2的大直径段201的外周面上以及活塞部301的外圆周面上均设有油封，以防止压力油泄漏，各油封优选为设于对应的/相邻的承压套的下方，进一步优选为紧邻该承压套设置。另外，两缸筒的底端穿设孔的孔壁上还设有防尘套，用以防止油缸外部泥水灰尘进入缸内，该防尘套优选为设置于对应的油封的下方。

作为本实施例提供的四轮电动车的优选实施方案之一，如图2，所述弹性阻尼单元包括高阻尼管路、低阻尼管路及弹性气囊结构，所述高阻尼管路与所述低阻尼管路并联且均与所述弹性阻尼接口及所述弹性气囊结构连接，所述高阻尼管路与所述低阻尼管路上均设有阻尼器和控制阀，且所述高阻尼管路上的阻尼器的阻尼值高于所述低阻尼管路上的阻尼器的阻尼值。上述的阻尼器是本领域常规技术，其具体结构此处不再赘述，高阻尼管路上的阻尼器为高阻尼器24，低阻尼管路上的阻尼器为低阻尼器22。进一步地，如图2，所述弹性气囊结构包括并联设置的大气囊室29和小气囊室28，且两个气囊室所在支路上均设有控制阀。本实施例采用的弹性阻尼单元的具体实施效果将在后续的实施例中进一步说明，此处暂略。

上述各控制阀均优选为采用电磁阀，便于远程控制。

作为本实施例提供的四轮电动车的优选实施方案之一，如图1和图2，所述活塞杆3为中空结构；所述油气弹簧还包括花键轴4，所述花键轴4同轴穿设于所述外层缸筒1顶端且其底端伸至所述活塞杆3的内腔中，并与所述活塞杆3顶部花键连接；所述花键轴4的顶端连接有驱动其绕自身轴线旋转的转向驱动机构。也即在上述活塞杆3顶部设有花键轴过孔，以容许上述花键轴4穿过，该花键轴4依次穿过外层缸筒1顶端、内层缸筒2的过油孔以及上述的花键轴过孔并伸入至活塞杆3的内腔中；对于上述的采用活塞部301与杆部302连接的活塞杆3，即在上述的活塞部301上开设该花键轴过孔，且在该活塞部301上安装活塞杆花键套6并通过该活塞杆花键套6与花键轴4花键连接，从而该花键轴4可以带动活塞杆3以及下方的车轮35转动，同时不会影响上述活塞杆3及两缸筒的竖向滑移运动。

基于上述的在油缸上穿设花键轴4的结构，本发明提供的四轮电动车将油气弹簧的功能与转向功能结合为一体，通过穿设于油缸顶部的花键轴4带动活塞杆花键套6旋转，在保证油气弹簧的基本功能的情况下，还可实现车轮35的转向，从而有效地提高车辆的可操作性；在悬架***全行程跳动中活塞杆花键套6均能可靠地带动活塞杆3旋转而不影响悬架***跳动，该行走单元可以控制车轮35的任意角度旋转转向，从而保证车辆能根据各种行驶工况的需要实现绕车辆中心原地任意角度旋转转向、侧向平移、斜向平移、公路各种速度转向行驶等功能。基于上述车辆的行走单元，车辆的各个车轮35之间没有转向横直拉杆的机械连接，也没有传动***的机械连接，因而各轮可根据需要转成各种转向角实现不同的转向模式而大大提高机动性。其中，优选的实施例是：每一所述车轮35中心位于对应的所述花键轴4轴线的延长线上，可有效保证上述转向驱动机构对对应的车轮35的转向控制效果，而且，车轮35与悬架以及车体之间的力的传递效果更好，可获得较好的车辆行走稳定性和操稳性。

进一步优选地，如图1和图2，所述花键轴4上自内而外依次套设有至少一个花键套5，各所述花键套5的顶部和底部均设有限位件501，所述活塞杆3与最外层的所述花键套5花键连接，可以适应车辆悬架大行程需求。上述限位件501可以是卡设于花键套5上的轴用弹性挡圈等。

作为本实施例提供的四轮电动车的优选实施方案之一，如图1和图2，所述转向驱动机构包括转向电机12、转向蜗轮14和转向蜗杆13，所述转向蜗轮14与所述花键轴4同轴套接，所述转向蜗杆13与所述转向蜗轮14啮合且与所述转向电机12连接。由于转向电机12是通过转向蜗杆13和转向蜗轮14来控制车轮35转向，而因为蜗杆对蜗轮有一定自锁作用，故能抵消地面对车轮35的转向干扰。

作为本实施例提供的四轮电动车的优选实施方案之一，如图2，所述轮轴座32呈L形，包括用于与所述轮轴34连接的竖直段322以及连接于所述竖直段322顶端且朝车体外方向延伸的水平段321，所述活塞杆3的底端与所述水平段321的顶端固连；所述轮毂电机33的转子套装于所述轮轴34上且与所述车轮35连接，定子外壳331与所述竖直段322抵接且于其中一抵接面上设有侧向力传感器31。上述竖直段322和水平段321均优选为采用圆盘状结构；在上述轮轴座32的结构中，易于理解地，其竖直段322是设置于车轮35的靠近底盘的一侧/远离车体外的一侧，或者说，是与轮辋相对地分别设置在轮胎的两侧。本实施例通过轮毂电机33对车轮35进行独立驱动，能够更好地匹配上述的油气弹簧及在油缸上穿设连接花键轴4以驱动车轮35转向等结构所具有的优异操控性能，实时满足各种路况下的车轮35转速需求，车轮35在地面纯滚动无滑磨而且有良好的操稳性，保证车辆具有优异的协调性、稳定性及操控性能。易于理解地，该轮毂电机33与车辆控制***电性连接。上述侧向力传感器31优选为是位于竖直段322的与定子外壳331抵靠的抵靠面上；该侧向力传感器31与车辆控制***电性连接，通过该侧向力传感器31可以实时检测车轮35所受侧向力，以提高车轮35/车辆的操稳性。例如：当车轮35的转向角不合适，导致该轮中心与车辆瞬时运动中心的连线与该车轮35的实际运动方向线不垂直，而使得该车轮35与地面产生侧向滑磨，并影响操稳性；这时该车轮35产生额外的侧向力被上述轮轴座32的竖直段322中的侧向力传感器31检测到并反馈至车辆控制***，车辆控制***则调整该车轮35的转向角使该车轮35所受额外的侧向力消除；这一闭环控制措施将进一步减少轮胎磨损，提高操稳性。

进一步优选地，如图2，上述活塞杆3/杆部302的底端设有垂直载荷传感器30，该垂直载荷传感器30与车辆控制***电性连接，通过该垂直载荷传感器30可以实时检测车轮35所受竖向载荷，其功能之一是将该竖向载荷信息提供给车辆控制***，用以解算轮胎侧偏角，从而更精确地提高车辆的操稳性。

另外，优选地，如图1和图2，所述花键轴4还连接有转向角传感器11，该转向角传感器11可向车辆控制***反馈车轮35的转向角信息，在车辆控制***的协调下，转向***将使车轮35根据适时的运动方向角和轮胎的侧偏特性确定该车轮35的转向角，从而获得优异的操稳性，可最大限度减小轮胎的磨损。

本实施例提供的四轮电动车，驾驶员可通过方向盘36操纵转向指令器，方向盘36装有回位弹簧，当驾驶员通过方向盘36操纵转向后松开方向盘36时，方向盘36会自动回到直行位置；该转向指令器发出指令直接控制车辆左前轮转向电机12的旋转，从而直接控制车辆左前轮的转向角，使左前轮转向角始终保持与转向指令器的转向角一致；其它3轮的转向角均由车辆控制***根据左前轮转向角的值协调确定。因而不需要通过将转向主销设计成有一定内倾和后倾并有一定的转向偏置距来获得低速及高速的自动回正能力，从而也就避免了因将转向主销设计成有一定内倾和后倾并有一定的转向偏置距而带来的转向阻力增加、轮胎磨损增大、转向轮占用空间增大等弊端。

如图10，方向盘36上设置了三个转向模式选择按钮，分别为“常规”、“原地旋转”、“平移”供驾驶员选择，车辆控制***根据驾驶员所选择的按钮及左前轮转向角的值来协调确定其它3轮的转向角，从而分别实现“常规公路转向行驶”、“绕车辆中心原地任意角度旋转转向”、“侧向平移或斜向平移”。另外在触摸式仪表的屏幕上具有对悬架***的操作指令，便于驾驶员点击菜单选择。

车辆控制***通过雷达或超声波扫描探测地形路况，通过GPS或北斗信号确定车辆位置，根据驾驶员所选择的转向方式、对悬架***的操作指令信息、方向盘转角信息、油门踏板位置信息、车辆速度信息、各轮转速的反馈信息、各轮转向角反馈信息、各轮垂直载荷信息、各轮所受侧向力信息、各轮中心位置反馈信息等来协调确定各轮的转速、各轮的转向角、各轮中心的位置高低、悬架***刚度系数和阻尼系数的大小等；信息传输均由车辆“CAN"总线完成。

实施例二

以下通过具体实施例对上述提供的四轮电动车的驾驶方式进行说明：

定义外层缸筒1上部所设置的油路接口为第一油路接口，第一环形油室7上对应设置第二油路接口以与第一导油管路连接，第二环形油室8上对应设置第三油路接口以与第二导油管路连接。

定义上述第一油路接口所连接的进油管路上的电磁阀为第一电磁阀18，所连接的排油管路上的电磁阀为第二电磁阀19；第一导油管路上的电磁阀为第三电磁阀20；第二导油管路上的电磁阀为第四电磁阀21；定义低阻尼管路上的电磁阀为第五电磁阀23，高阻尼管路上的电磁阀为第六电磁阀25；定义小气囊室28所在弹性气囊支路上的电磁阀为第七电磁阀26，定义大气囊室29所在弹性气囊支路上的电磁阀为第八电磁阀27。

在良好公路上行驶时，希望车辆离地间隙减小、重心降低，悬架***处于刚度较小、阻尼也较小的弹性状态以便获得良好的平顺性；悬架***所需的动行程也较小。这时驾驶员在触摸式仪表的屏幕上点击菜单选择“好路”模式以及出现的“降”子菜单。

在车辆控制***的协调下，各油气弹簧通过第六电磁阀25关闭高阻尼器24，通过第五电磁阀23打开低阻尼器22，使各油气弹簧处于低阻尼工况。外层缸筒1上部空间里的油可通过第五电磁阀23、低阻尼器22、第八电磁阀27与大气囊室29连通，还可通过第五电磁阀23、低阻尼器22、第七电磁阀26与小气囊室28连通，使各油气弹簧处于刚度较小、阻尼也较小的工作状态。

通过第一电磁阀18关闭第一油路接口与高压油室16的连接，通过第二电磁阀19打开第一油路接口与储油室15连接，使外层缸筒1上部空间里的油压下降，内层缸筒2与活塞杆3上行，油可被挤流向储油室15。同时通过第三电磁阀20打开第二油路接口与储油室15的连接，储油室15的油经第二油路接口可被吸流入第一环形油室7，这时第四电磁阀21暂还关闭第三油路接口与储油室15连接，第二环形油室8被封闭，内层缸筒2与活塞杆3成为一体。当地面垂直反力推着车轮35相对车体上行时，内层缸筒2与活塞杆3一起上行，同时也带动活塞杆3、轮轴座32和整个车轮35上行。活塞杆3上行时固定在活塞杆3头部的活塞杆花键套6在花键套5的外花键上滑动，当滑动到花键套5的顶部碰上花键套上挡圈501时则带动花键套5在花键轴4上向上滑动，从而避免了花键套5与活塞杆3底部相碰。在车轮35相对车体上下全行程运动中，活塞杆3底部都不会与花键轴4、花键套5相碰。而且4个转向电机12均能在控制***的协调下，可靠地驱动转向蜗杆13、转向蜗轮14、花键轴4、花键套5、活塞杆花键套6、活塞杆3、轮轴座32旋转，进而带动4个车轮35的转向。

车轮35相对车体上行，则离地间隙减小，重心降低；车轮35相对车体上行距离取决于内层缸筒2上行距离，可根据需要确定，但所调整的距离正是悬架***动行程的减小量。如果离地间隙调整到位了，驾驶员可取消“降”子菜单停止车体下降。

内层缸筒2可一直调整上行到外层缸筒1的顶部，若所调整的距离还不够，控制***可用类似方法动用活塞杆3的上动行程用于调整。也就是再通过第四电磁阀21打开该轮第三油路接口与储油室15的连接，让储油室15的油经第三油路接口可被吸流入第二环形油室8。车轮35推着活塞杆3相对内层缸筒2上行，活塞杆3则带动轮轴座32和整个车轮35上行，车体下降。当然必须留足活塞杆3所需的动行程。

在车轮中心位置调整完成后第一电磁阀18仍然关闭各轮第一油路接口与高压油室16的连接，通过第二电磁阀19也关闭各轮第一油路接口与储油室15的连接，也即第一油路接口完全关闭，使各轮外层缸筒1中上部空间里的总油量保持不变，只能经弹性阻尼接口、第五电磁阀23、低阻尼器22、第七电磁阀26与小气囊室28中流通，以及能经弹性阻尼接口、第五电磁阀23、低阻尼器22、第八电磁阀27与大气囊室29中流通。这时各轮中心的平衡位置已定。而活塞杆3上部空间的油压又使大气囊室29和小气囊室28中氮气体积压缩，温度不变时大小气囊的体积与油压成反比。

在车轮中心位置调整完成后驾驶员可取消“降”子菜单停止车体下降，再在“好路”模式下点“高度确定”，车辆控制***有记忆功能，下次驾驶员在触摸式仪表的屏幕上点击菜单选择“好路”模式时，车辆控制***则按上次结果调整车体高度。这时第三电磁阀20仍然关闭第二油路接口与储油室15的连接，使第二油路接口完全封闭，内层缸筒2在外层缸筒1中的位置完全相对固定。通过第四电磁阀21打开第三油路接口与储油室15的连接，使活塞杆3可在内层缸筒2缸中上下运动，当车轮35遇到路面凸起而升高时，带动活塞杆3上行推动压力油经弹性阻尼接口、第五电磁阀23、低阻尼器22、第七电磁阀26向小气囊室28中流动，和/或经弹性阻尼接口、第五电磁阀23、低阻尼器22、第八电磁阀27向大气囊室29中流动，此时油压升高，大小气囊中氮气体积被压缩。当车轮35遇到路面凹坑而下伸时，带动活塞杆3下行吸引压力油经弹性阻尼接口、第五电磁阀23、低阻尼器22、第七电磁阀26从小气囊室28中流出，和/或经弹性阻尼接口、第五电磁阀23、低阻尼器22、第八电磁阀27从大气囊室29中流出，此时油压下降，大小气囊中氮气体积膨胀。在这过程中，活塞杆3上部空间油压与活塞杆3头部面积之乘积可平衡各轮所受地面反力。

车辆要在越野路上行驶时，希望车辆离地间隙增大、重心升高，悬架***处于刚度较大、阻尼也较大的弹性状态，悬架***所需的动行程也较大。此时驾驶员只需在触摸式仪表的屏幕上选择“越野”模式。

在车辆控制***的协调下，各油气弹簧通过第六电磁阀25打开高阻尼器24，通过第五电磁阀23关闭低阻尼器22，使各油气弹簧处于高阻尼工况。外层缸筒1上部空间里的油可通过弹性阻尼接口、第六电磁阀25、高阻尼器24、第八电磁阀27向大气囊室29中流动，使各油气弹簧处于弹性状态。比之上述在良好公路上行驶时的情况，第七电磁阀26没打开，小气囊室28中的氮气没参加弹性作用，因而悬架***的刚度随之增大一些；如果还嫌刚度不够，驾驶员只需在触摸式仪表的屏幕上在“越野”模式下选择“加刚度”，在车辆控制***的协调下，通过打开第七电磁阀26关闭第八电磁阀27，将参加弹性作用的大气囊室29改成小气囊室28，悬架***的刚度随之又增大，车轮35抓地力增大，操控性提高。

通过第一电磁阀18打开第一油路接口与高压油室16的连接，通过第二电磁阀19关闭第一油路接口与储油室15的连接，使高压油室16的油流向外层缸筒1中推动内层缸筒2与活塞杆3向下运动。高压油泵17与第一电磁阀18联动，高压油泵17把油从储油室15泵入高压油室16随时进行补充，内层缸筒2上部空间和活塞杆3上部空间油压为P，内层缸筒2与活塞杆3头部面积和为S，使P与S之乘积能够平衡各轮所受地面反力。通过第三电磁阀20打开第二油路接口与储油室15连接，这时第一环形油室7的油通过第三电磁阀20、第二油路接口被挤出流入储油室15，随着内层缸筒2与活塞杆3向下运动带动活塞杆3、轮轴座32和整个车轮35下行，车轮35相对车体下行，则离地间隙增加、车体升高、重心升高；车轮35相对车体下行距离取决于内层缸筒2下行距离，而且它所调整的距离正是内层缸筒2上动行程的增加量。内层缸筒2可一直下行到外层缸筒1的中部，内层缸筒2上动行程与下动行程相等。

临时先关闭第三电磁阀20，再通过第四电磁阀21打开第三油路接口与储油室15的连接，在活塞杆3向下运动时第二环形油室8的油可被挤出流入储油室15。在活塞杆3向下运动、离地间隙升高到希望的状态后，驾驶员只需在触摸式仪表的屏幕上在“越野”模式下点“高度确定”；车辆控制***有记忆功能，下次驾驶员在触摸式仪表的屏幕上点击菜单选择“越野”模式时，车辆控制***则按上次结果调整车体高度。高度确定后，车辆控制***关闭第一电磁阀18和第四电磁阀21，第二电磁阀19仍然关闭，打开第三电磁阀20，此时各轮第一油路接口与第三油路接口完全关闭，第二油路接口与储油室15连通，车轮中心位置调整完成。如此，第二环形油室8被封闭，内层缸筒2与活塞杆3之间的位置相对固定成为一体；而内层缸筒2与外层缸筒1之间可以相对运动。在车轮35遇到路面不平而颠簸时，内层缸筒2与外层缸筒1之间发生相对运动，内层缸筒2与活塞杆3上部空间的压力油可通过弹性阻尼接口、第六电磁阀25、高阻尼器24、第八电磁阀27与大气囊室29中的油相互流动。由于内层缸筒2与活塞杆3头部面积和大于活塞杆3头部面积，仅此一条已能使车辆在越野路上行驶时悬架***的刚度大于车辆在良好公路上行驶时悬架***的刚度。如果还嫌刚度不够，可如前所述，驾驶员只需在触摸式仪表的屏幕上在 “越野”模式下选择“加刚度”，在车辆控制***的协调下，通过打开第七电磁阀26、关闭第八电磁阀27，将参加弹性作用的大气囊室29改成小气囊室28，悬架***的刚度随之又增大，车轮35抓地力增大，操控性提高。车辆控制***有记忆功能，下次驾驶员在触摸式仪表的屏幕上点击菜单选择“越野”模式时，车辆控制***则按上次结果调整车体高度、悬架***的刚度和阻尼。

如图3所示，在转向行驶时，由于离心力的作用外轮负荷增加、内轮负荷减小，现有车辆车体都会向外侧倾一个侧倾角，给乘员添加不适感也影响操稳性。但本发明提供的车辆在控制***的协调下，根据车速信息和转角信息计算出向心加速度从而发出指令给上述油气弹簧将使车辆内轮提升、外轮下降，使车体反而向内倾斜一个角度，使车内乘员或货物所受的地心引力和离心力的合力正好与车体地板的垂线重合，车内乘员或货物将似乎感觉不到此时离心力的存在，即使车内有一满杯水也不会洒出来。这将大大提高车辆的蛇行速度，并将大大提高乘坐舒适性和操稳性。

如图4所示，车辆在左低右高侧坡路上行驶时，造成车体也左低右高，为使车体趋平， 控制***根据车载雷达或超声波扫描探测的路面坡度使车辆左侧车轮35往下降，右侧车轮35往上升，车体则左升右降趋于水平，因此车辆稳定性提高，乘坐也更舒适。

如图5所示，车辆要在扭曲路上行驶时，控制***根据车载雷达或超声波扫描探测到的路面两侧波峰波谷高度与间距，计算参数给各轮油气弹簧发出指令让处于波峰的车轮35往上提、让处于波谷的车轮35往下伸，使车体保持平稳，减少倾斜颠簸，不仅提高了乘坐舒适性，还改善了车体和悬架***的受力状况。

车辆由驾驶员在方向盘36选择转向方式按钮并操纵方向盘36选择行驶路线。当车辆在正常道路上以某一速度沿道路转弯行驶时，驾驶员在方向盘36选择“常规”转向方式按钮并操纵方向盘36控制左前轮转某一转向角，车辆控制***就能确定车辆的瞬时运动中心。如图7所示，该中心到4个车轮中心各有一连线。若不考虑轮胎的侧偏刚度对各轮的实际运动方向角产生的影响，在车辆控制***的协调下，4个车轮35分别转不同的转向角，使每个车轮中心与车辆瞬时运动中心的连线垂直于该车轮35平面，而且每个车轮中心与车辆瞬时运动中心之间的距离与该轮转速也成正比，这就能使车辆在沿各种曲线转弯行驶时，各轮在地面纯滚动无滑磨。但实际行驶中，车辆在沿各种曲线转弯行驶时会产生离心力。地面对各轮会产生向心力，轮胎滚动中在向心力作用下会产生侧偏角而且侧偏角的大小与轮胎刚度、轮胎气压、轮胎垂直负荷有关。将这些因素考虑进去，在车辆控制***的协调下，4个车轮35分别转不同的转向角，使每个车轮中心与车辆瞬时运动中心的连线垂直于该车轮35的实际运动方向线，而且每个车轮中心与车辆瞬时运动中心之间的距离与该轮转速也成正比，就能使车辆在以各种速度沿各种曲线转弯行驶时，各轮在地面纯滚动无滑磨而且有良好的操稳性。当某个车轮35的转向角不合适，将使它的车轮中心与车辆瞬时运动中心的连线不垂直于该车轮35的实际运动方向线而导致该车轮35与地面产生侧向滑磨，并影响操稳性；这时该车轮35产生额外的侧向力，这一额外的侧向力会被轮轴座33中的侧向力传感器31检测到并反馈到车辆控制***，车辆控制***则调整该轮的转向角使该轮额外的侧向力消除。这一闭环控制措施将进一步减少轮胎磨损，提高操稳性。

当车辆在路边或停车场驻泊时，如果前后紧挨着有其它车辆或障碍物，对于一般车辆就很难驶出，而对于本发明提供的车辆就较容易操作，驾驶员只需在方向盘36选择“平移”转向方式按钮并操纵方向盘36控制左前轮转90°角，在车辆控制***的协调下4个车轮35分别都转相同的90°转向角，如图8所示，车辆就能侧向平移驶出，此时各轮转速也一致。

如图6所示，当车辆在狭窄街道行驶时，驾驶员只需在方向盘36选择“平移”转向方式按钮并操纵方向盘36控制左前轮转某一角度，车辆在控制***的协调下4个车轮35同时转某一角度进行斜向平移以便在狭窄街道避让行驶，此时各轮转速也一致。

如图9所示，当需要车辆绕车辆中心180°原地调头或转过某一角度再行驶时，驾驶员只需在方向盘36选择“原地旋转”转向方式按钮，松开方向盘36。在车辆控制***的协调下，4个车轮35分别转不同的转向角，使每个车轮平面都和该轮中心与车辆中心的连线垂直，各轮转向角调整到位后指示灯亮，驾驶员松开刹车踏板踩下油门踏板，车辆开始绕车辆中心原地旋转，而且每个车轮中心与车辆中心的距离与该轮转速也成正比，过程中各轮都在地面纯滚动无滑磨。至于是调头还是转多少角度，取决于旋转持续的时间。当转过需要的角度时驾驶员松开油门踏板踩下刹车踏板结束原地旋转，再选择其它转向方式按钮，操纵方向盘36继续行驶，在车辆控制***的协调下4个车轮35按照新的转向方式调整其转向角。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种四轮电动车，包括车体和 4 个车轮，其特征在于：

各所述车轮均配置有驱动车轮自身旋转的轮毂电机，每一所述车轮通过一油气弹簧与所述车体连接；

所述油气弹簧包括油缸、弹性阻尼单元和储油室，所述油缸包括活塞杆、内层缸筒和外层缸筒，所述内层缸筒外壁呈上宽下窄的阶梯轴结构，所述内层缸筒的大直径段嵌装滑设于所述外层缸筒内且顶端开设有与所述外层缸筒内腔导通的通油孔，所述内层缸筒的小直径段穿设于外层缸筒的底端且与该外层缸筒内壁围设形成第一环形油室；所述活塞杆滑设于所述内层缸筒中，所述活塞杆的底端伸出于所述内层缸筒外且连接有一轮轴座，所述轮轴座上安装有与对应的所述车轮装配的轮轴；

所述外层缸筒的上部开设有油路接口以及与所述弹性阻尼单元连接的弹性阻尼接口，所述油路接口连接有进油管路和出油管路，所述第一环形油室连接有第一导油管路，所述进油管路、所述出油管路及所述第一导油管路均设有控制阀且均与所述储油室连通，其中，所述进油管路上设有油泵和高压油室；

所述活塞杆包括活塞部和连接于所述活塞部底端的杆部，所述活塞部嵌装滑设于所述内层缸筒中，所述杆部穿设于所述内层缸筒的底端且与所述内层缸筒内壁围设形成第二环形油室，所述第二环形油室通过第二导油管路与所述储油室连通，所述第二导油管路上设有控制阀；

所述活塞杆为中空结构；

所述油气弹簧还包括花键轴，所述花键轴同轴穿设于所述外层缸筒顶端且其底端伸至所述活塞杆的内腔中，并与所述活塞杆顶部花键连接；所述花键轴的顶端连接有驱动其绕自身轴线旋转的转向驱动机构；

所述花键轴上自内而外依次套设有至少一个花键套，各所述花键套的顶部和底部均设有限位件，所述活塞杆与最外层的所述花键套花键连接；

所述弹性阻尼单元包括高阻尼管路、低阻尼管路及弹性气囊结构，所述高阻尼管路与所述低阻尼管路并联且均与所述弹性阻尼接口及所述弹性气囊结构连接，所述高阻尼管路与所述低阻尼管路上均设有阻尼器和控制阀，且所述高阻尼管路上的阻尼器的阻尼值高于所述低阻尼管路上的阻尼器的阻尼值；

所述弹性气囊结构包括并联设置的大气囊室和小气囊室，且两个气囊室所在支路上均设有控制阀。

2.如权利要求 1 所述的四轮电动车，其特征在于：所述转向驱动机构包括转向电机、转向蜗轮和转向蜗杆，所述转向蜗轮与所述花键轴同轴套接，所述转向蜗杆与所述转向蜗轮啮合且与所述转向电机连接。

3.如权利要求1中所述的四轮电动车，其特征在于：每一所述车轮中心位于对应的所述花键轴轴线的延长线上。

4.如权利要求 1中所述的四轮电动车，其特征在于：所述轮轴座呈L 形，包括用于与所述轮轴连接的竖直段以及连接于所述竖直段顶端且朝车体外方向延伸的水平段，所述活塞杆的底端与所述水平段的顶端固连；

所述轮毂电机的转子套装于所述轮轴上且与所述车轮连接，定子外壳与所述竖直段抵接且于其中一抵接面上设有侧向力传感器。

5.如权利要求1中所述的四轮电动车，其特征在于：所述花键轴还连接有转向角传感器。