CN110077460A - 一种用于电动赛车的后轮转向驱动机构及电动赛车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于电动赛车的后轮转向驱动机构及电动赛车，后轮转向驱动机构的电机设置于电机支座的一端，电机转轴上设置第二齿轮；编码器设置于编码器支座的一端，编码器同步带轮设置于编码器输出轴上；第一齿轮与丝杆螺纹连接，丝杆同步带轮与第一齿轮位置固定；丝杆的两端与两个支座转动连接；第一齿轮与第二齿轮啮合，丝杆同步带轮通过传送带与编码器同步带轮连接。电机转轴依次带动第二齿轮、第一齿轮、丝杆、丝杆同步带轮、编码器同步带轮、编码器输出轴的旋转，实现编码器的数据采集，根据采集到的数据能够计算出第一齿轮的转角数据，实现对后轮转向的精准控制，实现动态响应，解决现有了技术中后轮驱动机构无法实现动态响应的问题。

Description

一种用于电动赛车的后轮转向驱动机构及电动赛车

技术领域

本申请涉及电动赛车技术领域，尤其涉及一种用于电动赛车的后轮转向驱动机构及电动赛车。

背景技术

随着现代交通***的越趋复杂以及汽车技术的不断发展，汽车的主动安全也日益受到重视，特别是先进的主动底盘控制技术更是汽车发展的重要方向。

自发明汽车后，前轮转向一直是汽车转向的主要方式。但是前轮转向汽车有其固有的缺陷：低速时转向响应慢、转弯半径大、转向笨重；高速时转向稳定性差、超车变道困难等。特别是随着汽车的增加，小区停车空间越来越拥挤，汽车泊车、掉头的空间越来越小；高速公路网络纵横延伸，汽车行驶速度越来越高速化，人们对汽车高速行驶操纵稳定性和安全性的要求越来越严格。在这些情况下，前轮转向的缺陷就越来越明显，急需新的技术来解决。

现有技术中后轮通常使用随动转向***，在驾驶过程中无法实现动态响应，从而控制车身姿态。

发明内容

本申请的目的在于提供一种用于电动赛车的后轮转向驱动机构及电动赛车，解决现有技术中后轮驱动机构无法实现动态响应的问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种用于电动赛车的后轮转向驱动机构，包括电机支座、编码器支座、电机、第一齿轮、第二齿轮、丝杆、丝杆同步带轮、传送带、编码器同步带轮和编码器；

所述电机固定设置于所述电机支座的一端，所述电机支座上开设有用于所述电机的转轴穿过的通孔，所述第二齿轮设置于所述转轴上；

所述编码器固定设置于所述编码器支座的一端，所述编码器支座上开设有用于所述编码器的输出轴穿过的通孔，所述编码器同步带轮设置于所述输出轴上；

所述第一齿轮与所述丝杆螺纹连接，所述丝杆同步带轮与所述第一齿轮的相对位置固定；

所述丝杆的两端分别穿过所述电机支座和所述编码器支座上方开设的圆槽与所述电机支座和所述编码器支座转动连接；

与所述第一齿轮与所述第二齿轮齿轮配合，所述丝杆同步带轮通过所述传送带与所述编码器同步带轮连接。

优选的，还包括丝杆螺帽；

所述第一齿轮的中心口与所述丝杆螺帽的外侧壁固定连接，通过所述丝杆螺帽的内螺纹与所述丝杆螺纹连接；

所述丝杆同步带轮与所述丝杆螺帽固定连接。

优选的，还包括同步带轮固定器；

所述同步带轮固定器与所述丝杆螺帽固定连接；

所述丝杆同步带轮嵌套于所述同步带轮固定器上，依次通过所述同步带轮固定器和所述丝杆螺帽实现与所述第一齿轮的相对位置固定。

优选的，所述同步带轮固定器的侧面开设有螺纹孔，所述丝杆同步带轮的侧面开设有相同规格的螺纹孔，所述同步带轮固定器和所述丝杆同步带轮通过紧定螺栓与螺纹孔进行定位。

优选的，还包括两块固定块；

两块所述固定块分别安装于所述电机支座和所述编码器支座上；

所述固定块上开设有用于所述丝杆穿过的通槽，且所述通槽中设置有用于与所述丝杆转动连接的直排滚针轴承。

优选的，还包括平面推力轴承；

所述平面推力轴承压入所述电机支座和所述编码器支座的圆槽中。

优选的，还包括外壳；

所述外壳与所述电机支座和所述编码器支座可拆卸连接。

优选的，所述电机支座和所述编码器支座的侧面设置有耳片，所述外壳上设置有安装孔；

所述耳片与所述安装孔通过螺栓连接。

优选的，所述转轴的横截面为“D”字型，所述第二齿轮的中心孔为与所述转轴的横截面匹配的“D”型孔。

本申请第二方面提供了一种电动赛车，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的后轮转向驱动机构、车架和固定座；

所述后轮转向驱动机构的电机支座和编码器支座安装于所述固定座上；

所述固定座与所述车架固定连接。

与现有技术相比，本申请实施例的优点在于：

本申请实施例中，提供了一种用于电动赛车的后轮转向驱动机构及电动赛车，后轮转向驱动机构包括电机支座、编码器支座、电机、第一齿轮、第二齿轮、丝杆、丝杆同步带轮、传送带、编码器同步带轮和编码器；电机固定设置于电机支座的一端，电机支座上开设有用于电机的转轴穿过的通孔，第二齿轮设置于转轴上；编码器固定设置于编码器支座的一端，编码器支座上开设有用于编码器的输出轴穿过的通孔，编码器同步带轮设置于输出轴上；第一齿轮与丝杆螺纹连接，丝杆同步带轮与第一齿轮的相对位置固定；丝杆的两端分别穿过电机支座和编码器支座上方开设的圆槽与电机支座和编码器支座转动连接；第一齿轮与第二齿轮齿轮配合，丝杆同步带轮通过传送带与编码器同步带轮连接。通过电机转轴的旋转，依次带动第二齿轮、第一齿轮、丝杆、丝杆同步带轮、编码器同步带轮，最后带动编码器输出轴的旋转，从而实现编码器的数据采集，根据采集到的数据能够准确计算出第一齿轮的转角数据，并反馈给用户，从而实现对后轮转向的精准控制，实现动态响应，解决现有了技术中后轮驱动机构无法实现动态响应的问题，能够更好地调整车身姿态，降低车手驾驶难度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施方式，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为本申请实施例所提供的后轮转向驱动机构的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的后轮转向驱动机构的部分零件第一角度示意图；

图3为本申请实施例所提供的后轮转向驱动机构的部分零件第二角度示意图；

图4为本申请实施例所提供的后轮转向驱动机构的丝杆结构示意图；

图5为本申请实施例所提供的后轮转向驱动机构的第一齿轮的装配示意图；

图6为本申请实施例所提供的后轮转向驱动机构的带轮装配示意图；

图7为本申请实施例所提供的后轮转向驱动机构的固定块的结构示意图；

图8为本申请实施例所提供的后轮转向驱动机构的外壳装配示意图；

图9为本申请实施例所提供的后轮转向驱动机构的整体装配示意图；

图10为本申请实施例所提供的后轮转向驱动机构在电动赛车上的装配示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，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申请和简化描述，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申请的限制。此外，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。

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。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申请中的具体含义。

请参阅图1至图9。

本申请设计了一种用于电动赛车的后轮转向驱动机构，包括电机支座232、编码器支座233、电机236、第一齿轮223、第二齿轮235、丝杆222、丝杆同步带轮241、传送带243、编码器同步带轮242和编码器237。

电机236固定设置于电机支座232的一端，具体为通过螺栓与电机支座232的四个安装孔固定。电机支座232上开设有用于电机236的转轴穿过的通孔，第二齿轮235设置于转轴上，电机236能够带动第二齿轮235旋转。

编码器237固定设置于编码器支座233的一端，编码器支座233上开设有用于编码器237的输出轴穿过的通孔，编码器同步带轮242设置于输出轴上。编码器同步带轮242的旋转带动编码器237的输出轴旋转，实现编码器237的数据采集。

第一齿轮223与丝杆222螺纹连接，需要说明的是，此处的螺纹连接具体指：第一齿轮223的中心孔的内螺纹与丝杆222的外螺纹匹配，当第一齿轮223绕其中心轴旋转时，能够带动丝杆222第一齿轮223的中心轴方向上平移。

丝杆同步带轮241与第一齿轮223的相对位置固定，即第一齿轮从233旋转的同时，能够带动丝杆同步带轮241旋转，具体可以将丝杆同步带轮241固定在第一齿轮233上，且两者的中心轴位于同一条直线上。

丝杆222的两端分别穿过电机支座232和编码器支座233上方开设的圆槽与电机支座232和编码器支座233转动连接。此处的转动连接指的是丝杆222能够在两个支座的圆槽中旋转。即第一齿轮223、编码器同步带轮241位于电机支座232和编码器支座233之间，电机236和编码器237的主***于电机支座232和编码器支座233两端。

第一齿轮223与第二齿轮235齿轮配合，即电机236带动第二齿轮235旋转，第二齿轮235带动第一齿轮223旋转。丝杆同步带轮241通过传送带243与编码器同步带轮242连接，具体的，丝杆同步带轮241与编码器同步带轮242外轮廓均是齿形，同时同步带243的内轮廓为齿形，用于与丝杆同步带轮241和编码器同步带轮242的外齿形啮合传动。

第一齿轮223的旋转带动丝杆同步带轮236的旋转，从而带动编码器同步带轮242旋转，最后带动编码器237的输出轴旋转，实现对齿轮转速的确定，实现后轮转向驱动机构的主动控制。

本申请实施例所提供的后轮转向驱动机构，包括电机支座、编码器支座、电机、第一齿轮、第二齿轮、丝杆、丝杆同步带轮、传送带、编码器同步带轮和编码器；电机固定设置于电机支座的一端，电机支座上开设有用于电机的转轴穿过的通孔，第二齿轮设置于转轴上；编码器固定设置于编码器支座的一端，编码器支座上开设有用于编码器的输出轴穿过的通孔，编码器同步带轮设置于输出轴上；第一齿轮与丝杆螺纹连接，丝杆同步带轮与第一齿轮的相对位置固定；丝杆的两端分别穿过电机支座和编码器支座上方开设的圆槽与电机支座和编码器支座转动连接；第一齿轮与第二齿轮齿轮配合，丝杆同步带轮通过传送带与编码器同步带轮连接。通过电机转轴的旋转，依次带动第二齿轮、第一齿轮、丝杆、丝杆同步带轮、编码器同步带轮，最后带动编码器输出轴的旋转，从而实现编码器的数据采集，根据采集到的数据能够准确计算出第一齿轮的转角数据，并反馈给用户，从而实现对后轮转向的精准控制，实现动态响应，解决现有了技术中后轮驱动机构无法实现动态响应的问题，能够更好地调整车身姿态，降低车手驾驶难度。此外，本申请所提供的用于电动赛车的后轮转向驱动机构，将电机的旋转运动转变为丝杆的直线运动，然后通过与丝杆连接的后轮横拉杆来推动后轮的旋转，实现后轮的主动控制，充分考虑了赛车后桥部分的空间位置，构建了合理紧凑的转向机构。

关于第一齿轮223与丝杆222螺纹连接，除了上述描写到的在第一齿轮223的中心孔处开设内螺纹以外，还可以在第一齿轮223和丝杆222之间设置一个丝杆螺帽221，丝杆螺帽221的内螺纹与丝杆222螺纹配合连接，且第一齿轮223套装于丝杆螺帽221上，且与丝杆螺帽221固定连接，即第一齿轮223的旋转会带动丝杆螺帽221的同步旋转。增设丝杆螺帽221能够避免直接在第一齿轮223的中心孔开设内螺纹而直接与丝杆222接触，延长了第一齿轮223的寿命。

此外，丝杆同步带轮241除了与第一齿轮223直接接触以外，还可以增设同步带轮固定器224。同步带轮固定器224与丝杆螺帽221固定连接，丝杆同步带轮241嵌套于同步带轮固定器224上，依次通过同步带轮固定器224和丝杆螺帽221实现与第一齿轮223的相对位置固定。具体的：丝杆螺帽221装配在丝杆222上，丝杆螺帽221内螺纹与丝杆222配合连接，用4个螺栓将第一齿轮223和同步带轮固定器224一同固定到丝杆螺帽221上，将丝杆螺帽221、第一齿轮223、同步带轮固定器224形成一体。

为了使丝杆同步带轮241与同步带轮固定器224之间的配合更加牢靠，除了使用过盈配合的装配方式，一种更优选的方法是：在同步带轮固定器224的侧面开设螺纹孔，丝杆同步带轮241的侧面开设相同规格的螺纹孔，同步带轮固定器224和丝杆同步带轮241通过紧定螺栓与螺纹孔的配合进行定位和装配。同理，第一齿轮223和丝杆螺帽221、第二齿轮和235电机236转轴、编码器同步带轮242和编码器237输出轴，均可以采用上述的紧定螺栓和螺纹孔的配合方式装配。

除了以上的装配方式，本申请实施例还提出了另一种兼具孔轴的定位和同步转动的另一种装配方式，以电机236的转轴和第二齿轮235之间的配合为例：将转轴的横截面设置为“D”字型，第二齿轮235的中心孔为与转轴的横截面匹配的“D”型孔。同样，编码器237的输出轴和编码器同步带轮242也可以采用此种配合方式。进一步的，也可将“D”型孔的装配方式和紧定螺栓的配合方式结合，“D”型孔所呈现的平面为紧定螺栓提供了加工卡位。需要说明的是“D”型孔是常见的一种实现孔轴同步转动的一种孔，另外还有三角形孔、方形孔、矩形孔等，均可以实现同等的效果。

本申请实施例所提供的后轮转向驱动机构还包括两块固定块211，两块固定块分别安装于电机支座232和编码器支座233上。固定块211上开设有用于丝杆222穿过的通槽，且通槽中设置有用于与丝杆222转动连接的直排滚针轴承213。具体的，还包括垫片212。固定块211内上下对称设置两个槽用于直排滚针轴承213的安装，垫片212前后设两个螺栓孔用于与有相同孔位的固定块211的连接，继而通过螺栓和螺母穿过孔固定到电机支座232及编码器支座233上。垫片212中间设有用于丝杆222杆端通过并且实现限制直排滚针轴承213滑出的作用的通孔。

进一步的，在电机支座232和编码器支座233的圆槽中还设置有平面推力轴承234。平面推力轴承234采用过盈配合的方式，压入电机支座232和编码器支座233对应的圆槽，从而使同步带轮固定器224和丝杆螺帽221保持在竖直平面内旋转运动，而止住左右平移运动。

为了对齿轮等传动机构进行保护，还可以增设外壳251，外壳251与电机支座232和编码器支座233可拆卸连接。具体的，在电机支座232和编码器支座233上设置凸出小耳片，在外壳251上开设相配合的孔，螺栓穿过孔和小耳片与螺母连接，实现两者的装配。

请参阅图10。

本申请第二方面提供了一种电动赛车，包括如上述第一方面所提供的后轮转向驱动机构2、车架1和固定座。后轮转向驱动机构2的电机支座232和编码器支座233安装于固定座231上。固定座231与车架1固定连接。具体的，固定座231上有与车架1的管件相嵌合的槽，固定座231与车架1焊接。

在本申请实施例所提供的整个后轮转向驱动机构的装配过程中，先用两个平面推力轴承234分别压进对应的电机支座232和编码器支座233，进而用螺栓将固定块211分别装到电机支座232和编码器支座233上。将丝杆螺帽221装配到丝杆222上，用螺栓将大齿轮223和同步带轮固定器224固定到丝杆螺帽221上。将编码器237用螺栓通过编码器支座233三个通孔将编码器237固定，再用紧定螺丝将编码器同步带轮242固定到编码器237的输出轴上，同时也用紧定螺丝将丝杆同步带轮241固定到同步带轮固定器224中，而在电机支座232上，用四个螺栓固定伺服电机236到电机支座232上，在用紧定螺丝将小齿轮235沿侧边孔固定到伺服电机236输出轴上，将同步带243安装到丝杆同步带轮241和编码器同步带轮242上，此时将丝杆总成通过电机支座232和编码器支座233的对应孔，再将整体机构装到固定座231上，通过螺栓拧紧，此时将外壳251盖住驱动机构，再在电机支座232和编码器支座233前后用螺栓将外壳251固定，此时完成整个后轮转向驱动机构。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于电动赛车的后轮转向驱动机构，其特征在于，包括电机支座、编码器支座、电机、第一齿轮、第二齿轮、丝杆、丝杆同步带轮、传送带、编码器同步带轮和编码器；

所述电机固定设置于所述电机支座的一端，所述电机支座上开设有用于所述电机的转轴穿过的通孔，所述第二齿轮设置于所述转轴上；

所述编码器固定设置于所述编码器支座的一端，所述编码器支座上开设有用于所述编码器的输出轴穿过的通孔，所述编码器同步带轮设置于所述输出轴上；

所述第一齿轮与所述丝杆螺纹连接，所述丝杆同步带轮与所述第一齿轮的相对位置固定；

所述丝杆的两端分别穿过所述电机支座和所述编码器支座上方开设的圆槽与所述电机支座和所述编码器支座转动连接；

与所述第一齿轮与所述第二齿轮齿轮配合，所述丝杆同步带轮通过所述传送带与所述编码器同步带轮连接。

2.根据权利要求1所述的后轮转向驱动机构，其特征在于，还包括丝杆螺帽；

所述第一齿轮的中心口与所述丝杆螺帽的外侧壁固定连接，通过所述丝杆螺帽的内螺纹与所述丝杆螺纹连接；

所述丝杆同步带轮与所述丝杆螺帽固定连接。

3.根据权利要求2所述的后轮转向驱动机构，其特征在于，还包括同步带轮固定器；

所述同步带轮固定器与所述丝杆螺帽固定连接；

所述丝杆同步带轮嵌套于所述同步带轮固定器上，依次通过所述同步带轮固定器和所述丝杆螺帽实现与所述第一齿轮的相对位置固定。

4.根据权利要求3所述的后轮转向驱动机构，其特征在于，所述同步带轮固定器的侧面开设有螺纹孔，所述丝杆同步带轮的侧面开设有相同规格的螺纹孔，所述同步带轮固定器和所述丝杆同步带轮通过紧定螺栓与螺纹孔进行定位。

5.根据权利要求1所述的后轮转向驱动机构，其特征在于，还包括两块固定块；

两块所述固定块分别安装于所述电机支座和所述编码器支座上；

所述固定块上开设有用于所述丝杆穿过的通槽，且所述通槽中设置有用于与所述丝杆转动连接的直排滚针轴承。

6.根据权利要求1所述的后轮转向驱动机构，其特征在于，还包括平面推力轴承；

所述平面推力轴承压入所述电机支座和所述编码器支座的圆槽中。

7.根据权利要求1所述的后轮转向驱动机构，其特征在于，还包括外壳；

所述外壳与所述电机支座和所述编码器支座可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的后轮转向驱动机构，其特征在于，所述电机支座和所述编码器支座的侧面设置有耳片，所述外壳上设置有安装孔；

所述耳片与所述安装孔通过螺栓连接。

9.根据权利要求1所述的后轮转向驱动机构，其特征在于，所述转轴的横截面为“D”字型，所述第二齿轮的中心孔为与所述转轴的横截面匹配的“D”型孔。

10.一种电动赛车，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的后轮转向驱动机构、车架和固定座；

所述后轮转向驱动机构的电机支座和编码器支座安装于所述固定座上；

所述固定座与所述车架固定连接。