CN108327476A - 一种可变轴高车轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可变轴高车轮，包括轮辋和固定连接在车桥上的中心轴、支撑***和驱动***；支撑***包括位于垂直于汽车底盘上的轮辋的直径上的两个液压支撑结构，两个液压支撑结构对称固定连接在中心轴上，两个液压支撑结构将轮辋的内圈分成两个半圆，每个半圆内均布有至少1个的固定连接在中心轴上的液压支撑结构；驱动***包括驱动轮和满盘电机，满盘电机的两个的电机轴与液压支撑结构的耳环通过轴承连接，驱动轮固定套置在满盘电机上；驱动轮的外圆周上有外齿，轮辋的内圈上有内齿与驱动轮上的外齿齿传动配合。本发明具有结构节凑、安全性高、稳定性好、成本较低和易于精确控制等优点。

Description

一种可变轴高车轮
技术领域
本发明属于交通运输类车辆轮胎技术领域，具体涉及一种可变轴高车轮。
背景技术
车轮在各行各业都有非常广泛的应用，特别是交通运输领域，车轮是不可或缺不可或缺的一个部件，车轮作为车辆与路面接触的唯一部件，车辆的行驶安全，操控稳定性以及舒适性等性能很大程度上取决于车轮与地面之间的相互作用，因此车轮重要性不言而喻。
决定车轮功能和性能的是车轮结构，传统车轮结构是轮胎与轮辋进行配合，车辆的底盘高度基本确定，只能依靠车辆悬架***进行振动和幅值的控制，仅仅在车身小范围内高度浮动且是不可控的。车轮的轮辋是固定有辐条的，大多数辐条和轮辋是一体化结构，与驱动轴配合实现行驶，然而车辆行驶的路况比较复杂，行驶道路上会遇到各种大小的障碍物如碎石、凸块等，特别是工程车辆，大多都是在较为复杂的野外工况下作业，因而车辆的底盘高度直接影响车辆通过障碍物能力，需要驾驶员判断是否能安全通过。如果驾驶员经验不足，判断失误，较大的障碍物与车辆的底盘撞击产生重大的安全事故，传统车辆对于前方有较大障碍物是无能为力的，而且也不是主动控制策略进行有规律的避障。同时传统汽车的驱动方式是通过发动机驱动车轮，动力传输的路径较为复杂，随着智能汽车和电动汽车的发展，迫切需要新的电动驱动方式，因此亟需较大范围调节车辆的底盘高度以适应各种情况的路况和适应智能车电动化发展需求的电动轮驱动。
发明内容
本发明的目的是提供一种可变轴高车轮，从车轮的角度改变轴高，进而改变整车底盘的高度，调节幅度较大，提高车辆的避障能力，适合现代车辆各种路况的行驶，同时改变传统汽车的驱动方式，便于汽车电动化的控制。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种可变轴高车轮，包括轮辋2、轮辋2外环安装的轮胎1和固定连接在车桥上的中心轴7，还包括支撑***和驱动***；所述的支撑***包括位于垂直于汽车底盘上的轮辋2的直径上的两个液压支撑结构，两个液压支撑结构对称固定连接在中心轴7上，两个液压支撑结构将轮辋2的内圈分成两个半圆，每个半圆内均布有至少1个的固定连接在中心轴上的液压支撑结构；所述的驱动***包括驱动轮3和满盘电机4，满盘电机4的两个的电机轴14与液压支撑结构的耳环8通过轴承9连接，驱动轮3固定套置在满盘电机4上；驱动轮3的外圆周上有外齿，驱动轮3两端有限位凸沿，限位凸沿位于轮辋2的外侧与轮辋2滚动接触，轮辋2的内圈上有内齿与驱动轮3上的外齿齿传动配合。
作为本发明更优的技术方案，所述的液压支撑结构为1对液压缸6，所述的1对液压缸6位于过中心轴7的两条平行的半径上，液压缸6的活塞杆5的前端为耳环8。
作为本发明更优的技术方案，所述的支撑***共包括6对液压支撑结构，相邻两对液压支撑结构之间的角度为60度。
作为本发明更优的技术方案，所述的液压支撑结构为1个液压缸6和与活塞杆5固定连接的U型架15，U型架15的两个支脚的结构与耳环8结构相同。
作为本发明更优的技术方案，所述的液压支撑结构为3个液压缸6和与活塞杆5固定连接的U型架15，U型架15的两个支脚的结构与耳环结构相同。
作为本发明更优的技术方案，还包括用于限位轴承9前端盖11和后端盖12，固连在耳环8上。
作为本发明更优的技术方案，还包括抵靠在后端盖12和满盘电机4壳体之间，套置在电机轴14上的螺母13，用于限位耳环8。
本发明有益效果如下：
1、可任意调节整车重心高度和底盘高度，对比现有技术调节幅大，提高车辆的避障能力，适合现代车辆各种路况的行驶及个性化发展需求；
2、车轮的驱动***安装在车轮内部，有别于轮毂驱动和发动机驱动，结构更加紧凑，更加易于控制；
综上：本发明从车轮角度解决了传统车辆的底盘高度不可控的技术问题和改变了驱动方式，使车辆更加易于主动控制，为纯电动车辆底盘开发提供新思路。
附图说明
图1为本发明的可变轴高车轮结构示意图；
图2为图1中A处局部放大图；
图3为本发明的可变轴高车轮的驱动方式正视图；
图4为本发明的可变轴高车轮的轴高变化前后对比示意图；
图5为本发明的可变轴高车轮中的某一液压缸结构示意图；
图6为本发明的可变轴高车轮中满盘电机轴与液压缸的耳环连接结构图图7为本发明的可变轴高车轮中驱动轮与轮辋接触结构图；
图8为本发明的可变轴高车轮结构示意图；
其中，1-轮胎，2-轮辋，3-驱动轮，4-满盘电机，5-活塞杆，6-液压缸，7-中心轴，8-耳环，9-轴承，10-缸底，11-前端盖，12-后端盖，13-螺母，14-电机轴，15-U型架。
具体实施方式
以下结合附图给出的实例对本发明作进一步详细说明。
针对传统车辆车轮的技术背景，本发明提供一种可变轴高车轮，区别于传统的轮边电机和发动机的驱动方式，有利于汽车的电动化控制和汽车智能化的发展，一种可变轴高车轮，包括轮辋2、轮辋2外环安装的轮胎1和固定连接在车桥上的中心轴7，还包括支撑***和驱动***；所述的支撑***包括位于垂直于汽车底盘上的轮辋2的直径上的两个液压支撑结构，两个液压支撑结构对称固定连接在中心轴7上，两个液压支撑结构将轮辋2的内圈分成两个半圆，每个半圆内均布有至少1个的固定连接在中心轴上的液压支撑结构；所述的驱动***包括驱动轮3和满盘电机4，满盘电机4的两个的电机轴14与液压支撑结构的耳环8通过轴承9连接，驱动轮3固定套置在满盘电机4上；驱动轮3的外圆周上有外齿，驱动轮3两端有限位凸沿，限位凸沿位于轮辋2的外侧与轮辋2滚动接触，轮辋2的内圈上有内齿与驱动轮3上的外齿齿传动配合。
参照图1，所述的液压支撑结构为1对液压缸，所述的1对液压缸位于过中心轴的两条平行的半径上，液压缸的活塞杆的前端为耳环。所述的支撑***共包括6对液压支撑结构，相邻两对液压支撑结构之间的角度为60度。中心轴7沿圆周方向每隔60度设计六对螺纹孔，位于整个车轮的中心部位，其中每对有两个螺纹孔沿轴向分布，将每对液压缸带外螺纹的缸底601固连在对应螺纹孔上，轴向平行的两个液压缸为一对，支撑***是由六对液压缸对成，每对液压缸共同支撑和控制一套驱动***。每个液压缸的耳环8内部通过轴承9与满盘电机4连接，满盘电机4的线路通过一侧液压缸5的耳环，其他对液压缸与驱动***配合结构相同。
参照局部放大图2和图3，一对液压缸中的活塞杆5通过两个耳环8共同支撑一个满盘电机4和驱动轮3对成的驱动***。驱动***是由驱动轮3和满盘电机4为主要部件，驱动轮3与满盘电机4固定为一体，驱动轮3设计成马鞍型，中间部位设计成外齿形，两边缘为凸出。通过电机4旋转施加力矩M带动驱动轮3进而以齿轮传动方式驱动具有内齿形的无辐条轮辋2，轮胎1装配在无辐条轮辋2外侧。驱动轮3两侧凸出边缘与无辐条轮毂2边缘侧面滚动接触，限制车轮发生轴向窜动的可能，轮辋外侧配合轮胎。6对液压缸5共同对成支撑***，并控制中心轴的上下运动，分别安装在中心轴7周向不同方位，实现的功能作用不同。
参阅图6，还包括用于限位轴承前端盖11和后端盖12，固连在耳环8上。还包括抵靠在后端盖和满盘电机壳体之间，套置在电机轴上的螺母13，用于限位耳环8。
参阅图7，本发明的一种可变轴高车轮的驱动***置于车轮内部，区别于传统轮毂电机和发动机驱动方式，驱动***中的驱动轮3和满盘电机4一体化设计，将满盘电机4固定置于驱动轮3内部，直接施加力矩于车轮，马鞍型的驱动轮3以齿轮传动方式驱动无辐条轮辋2，实现整个车轮运动。
实施例1
本发明的工作原理如下：通过满盘电机4施加力矩使驱动轮3转动驱动轮辋2旋转，支撑***和中心轴7相对轮圈是在平内面只做平动，不随着车轮的旋转而转动，支撑***主要由六对液压缸对成，其中2对液压缸6是竖直安装分布，其他4对液压缸是沿中心轴周向每隔60度角分布安装。当需要中心轴升高时，利用控制策略控制液压泵对六对液压缸进行输入输出液压控制，上部三对液压缸6做收缩运动，下部三对液压缸6做伸长运动，根据轮辋2直径是固定的，结合相关几何关系，确定伸长长度和收缩长度，6对液压缸中关于同直径方向对应的液压缸的伸长量和收缩量保持相等的，达到中心轴在竖直方向上下运动的目的，当需要中心轴降低时，原理同上。
本发明正常行驶工况下参照图3，6对液压缸及中心轴7是相对轮辋位置平面内只做平动，不随着车轮的旋转而转动。
当装配有本发明提供的可变轴高车轮的车辆在行驶过程中需要将车轮轴高调高时，参照图4及图5，位于车轮中心竖直上和下部位固定的两对液压缸6，控制中心轴7上下运动。利用控制策略控制液压泵减小中心轴7上部的垂直于水平面的一对液压缸6的输入口压力油压力达到缩短活塞杆5，同时增大中心轴7下部的垂直于水平面的一对液压缸6输入口液压油压力进而伸长活塞杆，由于轮辋直径大小是固定的，即2R是定值，并且需要保证每个驱动轮紧密啮合在轮辋2内侧实现驱动，因此中心轴7上部的垂直于水平面的一对液压缸6的收缩量和下部的垂直于水平面的一对液压缸6的伸长量是相等的，6其他的同轮辋的直径上的4对液压缸的伸长量和压缩量是保证相等的。总体来说，利用控制策略控制液压泵减小中心轴7上部的垂直于水平面的一对液压缸6及其相邻的两对液压缸6压力油压力缩短活塞杆，与此同时增大中心轴7下部的垂直于水平面的一对液压缸6及其相邻的两对液压缸液压缸6液压油压力伸长活塞杆，进而使中心轴7上调。
当装配有本发明提供的可变轴高车轮的车辆在行驶过程中需要将车轮轴高降低时，控制液压泵增大中心轴7上部的垂直于水平面的一对液压缸7的输入口压力油压力达到伸长活塞杆5，同时减小中心轴7下部的垂直于水平面的一对液压缸6输入口液压油压力缩短活塞杆，中心轴7上部的垂直于水平面的一对液压缸6的伸长量和中心轴7下部的垂直于水平面的一对液压缸6的收缩量保持相等，同时控制液压泵对其他4对液压缸做相应的缩短和伸长，保证在同轴线上的2对液压缸的总长度保持不变，从而实现中心轴7轴高的降低。通过控制策略控制液压泵对6对液压缸的活塞杆进行运动关系控制，从而达到6对液压缸之间的运动配合，保证正对液压缸的收缩量和伸长量相等，总体长度保持不变，进而确保对应的驱动***不脱离轮辋2内侧，达到调节中心轴7高度的目的，中心轴7轴高调节范围是△Z，最终改变整车底盘高度。
实施例2
参阅图8，所述的液压支撑结构为1个液压缸和与活塞杆5固定连接的U型架15，U型架15的的底部外侧与活塞杆5固定连接，U型架15的两个支脚的结构与耳环结构相同。所述的液压支撑结构为3个液压缸和与液压缸的活塞杆固定连接的U型架15，U型架15的两个支脚的结构与耳环结构相同。
将本发明的可变轴高车轮的中心轴连接到汽车的车桥上，可更加方便的调节整车的底盘高度，顺利通过前方障碍物，不需要进行绕道变道行驶，区别传统的固定式车轮，同时驱动机构安装在车轮内部上，区别于传统的汽车驱动方式，如轮毂电机和发动机驱动和固定式车轮，本发明具有易于控制，安全性高，稳定性好，成本较低等优点。
以上所述的仅是以一种可变轴高车轮来阐述本发明的最佳实施方案，并非用以限制本发明的范围，即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所做的简单、等效变化与修改，皆是本发明专利的权利要求保护范围。

Claims (7)

1.一种可变轴高车轮，包括轮辋(2)、轮辋(2)外环安装的轮胎(1)和固定连接在车桥上的中心轴(7)，其特征在于：还包括支撑***和驱动***；所述的支撑***包括位于垂直于汽车底盘上的轮辋(2)的直径上的两个液压支撑结构，两个液压支撑结构对称固定连接在中心轴(7)上，两个液压支撑结构将轮辋(2)的内圈分成两个半圆，每个半圆内均布有至少1个的固定连接在中心轴上的液压支撑结构；所述的驱动***包括驱动轮(3)和满盘电机(4)，满盘电机(4)的两个的电机轴(14)与液压支撑结构的耳环(8)通过轴承(9)连接，驱动轮(3)固定套置在满盘电机(4)上；驱动轮(3)的外圆周上有外齿，驱动轮(3)两端有限位凸沿，限位凸沿位于轮辋(2)的外侧与轮辋(2)滚动接触，轮辋(2)的内圈上有内齿与驱动轮(3)上的外齿齿传动配合。
2.如权利要求1所述的一种可变轴高车轮，其特征在于：所述的液压支撑结构为1对液压缸(6)，所述的1对液压缸(6)位于过中心轴(7)的两条平行的半径上，液压缸(6)的活塞杆(5)的前端为耳环(8)。
3.如权利要求1所述的一种可变轴高车轮，其特征在于：所述的支撑***共包括6对液压支撑结构，相邻两对液压支撑结构之间的角度为60度。
4.如权利要求1所述的一种可变轴高车轮，其特征在于：所述的液压支撑结构为1个液压缸(6)和与活塞杆(5)固定连接的U型架(15)，U型架(15)的两个支脚的结构与耳环(8)结构相同。
5.如权利要求1所述的一种可变轴高车轮，其特征在于：所述的液压支撑结构为3个液压缸(6)和与活塞杆(5)固定连接的U型架(15)，U型架(15)的两个支脚的结构与耳环结构相同。
6.如权利要求1所述的一种可变轴高车轮，其特征在于：还包括用于限位轴承(9)前端盖(11)和后端盖(12)，固连在耳环(8)上。
7.如权利要求1所述的一种可变轴高车轮，其特征在于：还包括抵靠在后端盖(12)和满盘电机(4)壳体之间，套置在电机轴(14)上的螺母(13)。
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