本發(fā)明屬于四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域，特別涉及一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)和獨(dú)立全向轉(zhuǎn)向的電動(dòng)車(chē)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)構(gòu)型的機(jī)動(dòng)車(chē)，采用內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)為集中動(dòng)力輸出，通過(guò)由齒輪、連桿等構(gòu)件組成的傳動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)。這一驅(qū)動(dòng)模式使得車(chē)輪受到的軸系與連桿約束較多，各個(gè)車(chē)輪無(wú)法獨(dú)立轉(zhuǎn)向，造成車(chē)輛在通過(guò)狹窄急彎或平行泊車(chē)時(shí)面臨困難，同時(shí)傳統(tǒng)機(jī)械控制傳動(dòng)存在傳動(dòng)效率低的問(wèn)題。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，電動(dòng)車(chē)經(jīng)過(guò)構(gòu)型的改進(jìn)具備了四個(gè)車(chē)輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向的條件。一方面，輪轂電機(jī)與力矩電機(jī)的成熟，使車(chē)輛動(dòng)力可以分布在各個(gè)車(chē)輪上，省略了復(fù)雜而笨重的變速箱與傳動(dòng)系統(tǒng)，車(chē)輪之間不再有軸系與連桿限制其運(yùn)動(dòng)自由度。另一方面，電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(steeringbywiresystem)開(kāi)始替代傳統(tǒng)的純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，方向盤(pán)與轉(zhuǎn)向輪采用控制信號(hào)連接，在以方向盤(pán)轉(zhuǎn)角和車(chē)輛姿態(tài)為輸入、車(chē)輪轉(zhuǎn)角為輸出的合理控制率之下，可以改善汽車(chē)轉(zhuǎn)向的角傳遞特性，也使各個(gè)獨(dú)立轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)角/轉(zhuǎn)矩的綜合控制成為可能。現(xiàn)有的汽車(chē)轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)，雖已從簡(jiǎn)單的純機(jī)械式轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)、液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)、電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)發(fā)展到更為節(jié)能及操縱性能更為優(yōu)越的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)，改善了汽車(chē)轉(zhuǎn)向力的控制特性，降低了駕駛員的轉(zhuǎn)向負(fù)擔(dān)，然而仍采用的是機(jī)械傳動(dòng)模式，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比固定，轉(zhuǎn)向特性較差?，F(xiàn)有的電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)雖改善了汽車(chē)轉(zhuǎn)向的角傳遞特性，但仍采用的是傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向模式——前輪轉(zhuǎn)向(2ws)或是四輪轉(zhuǎn)向(4ws)，所述的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向模式是指兩個(gè)前輪的轉(zhuǎn)向角基本一致、兩個(gè)后輪的轉(zhuǎn)向角基本一致的30-40度轉(zhuǎn)向角、且具有6-8米轉(zhuǎn)向半徑的轉(zhuǎn)向操作。不僅如此，現(xiàn)有電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向模式浪費(fèi)了電子線控轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)的在轉(zhuǎn)向控制層面的靈活性?xún)?yōu)勢(shì)。

為實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車(chē)的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)與獨(dú)立轉(zhuǎn)向特征，要求車(chē)輪具有獨(dú)立懸架。為實(shí)現(xiàn)360度獨(dú)立轉(zhuǎn)向，獨(dú)立懸架之間僅通過(guò)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)到車(chē)身這樣的路徑連接，缺少了限制車(chē)輪轉(zhuǎn)向的車(chē)軸和懸掛結(jié)構(gòu)，為車(chē)輪的安裝提供了兩種選擇，即懸架騎在車(chē)輪上的雙邊支撐和安裝在車(chē)輪一側(cè)的單邊支撐?，F(xiàn)有雙邊支撐結(jié)構(gòu)的受力情況較單邊支撐結(jié)構(gòu)更佳，然而存在拆裝不便、只能使用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大而最大速度有限的輪轂電機(jī)等缺點(diǎn)。單邊支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是車(chē)輪外側(cè)和傳統(tǒng)的車(chē)輪外側(cè)相同，而且不僅可以配置單邊軸、功率更高和低速特性較好的輪轂電機(jī)，還可以配置高速特性好、穩(wěn)定、附加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、更換更加簡(jiǎn)便的傳統(tǒng)軸式電機(jī)作為動(dòng)力源；同時(shí)單邊支撐結(jié)構(gòu)通過(guò)與傳統(tǒng)車(chē)輪總成連接提高了可靠性。缺點(diǎn)是單邊支撐結(jié)構(gòu)的力學(xué)復(fù)雜度高于雙邊支撐。單邊支撐結(jié)構(gòu)被nasa的mrv試驗(yàn)車(chē)與mobilerobots公司的seekur無(wú)人車(chē)采用，然而其減振裝置的布置較為簡(jiǎn)單，僅能吸收單方向(上下方向)的沖擊，受到前后向或左右向沖擊時(shí)易損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)和獨(dú)立全向轉(zhuǎn)向的電動(dòng)車(chē)系統(tǒng)。通過(guò)分布式動(dòng)力分系統(tǒng)將整個(gè)懸架和四個(gè)車(chē)輪可以相互獨(dú)立地處于不同轉(zhuǎn)動(dòng)角度上，同時(shí)可以輸出不同的扭矩，進(jìn)而可以通過(guò)電傳操縱實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的更加多樣化的行駛模式，包括指向與運(yùn)動(dòng)方向分離的平動(dòng)機(jī)動(dòng)、原地轉(zhuǎn)向、平動(dòng)泊車(chē)等。

本發(fā)明提出的一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)和獨(dú)立全向轉(zhuǎn)向的電動(dòng)車(chē)系統(tǒng)，采用如下技術(shù)方案：

一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)和獨(dú)立全向轉(zhuǎn)向的電動(dòng)車(chē)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的車(chē)輪采用傳統(tǒng)軸式驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為動(dòng)力源，包括：車(chē)架分系統(tǒng)、能源分系統(tǒng)及操作分系統(tǒng)，其特征在于，該電動(dòng)車(chē)系統(tǒng)還包括工作站、4個(gè)相同且相互獨(dú)立的轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)、4個(gè)相同且相互獨(dú)立的的單邊懸架分系統(tǒng)以及4個(gè)相同的車(chē)輪單元，各分系統(tǒng)均通過(guò)機(jī)械方式連接；其中，所述車(chē)架分系統(tǒng)為框架結(jié)構(gòu)，為各個(gè)部件提供連接接口；所述4個(gè)轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)均勻固定在車(chē)架分系統(tǒng)的四角，且位于前后排的轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)布置，1個(gè)單邊懸架分系統(tǒng)與對(duì)應(yīng)的1個(gè)車(chē)輪單元機(jī)械連接后，該單邊懸架分系統(tǒng)通過(guò)1個(gè)在豎直方向上機(jī)械連接的轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)與車(chē)架分系統(tǒng)固定，單邊懸架分系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)，車(chē)輪單元由固定在單邊懸架分系統(tǒng)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；能源分系統(tǒng)與車(chē)架分系統(tǒng)的接口連接，為各個(gè)分系統(tǒng)提供能源；所述工作站為臺(tái)式電腦主機(jī)，固定在車(chē)架分系統(tǒng)后部，通過(guò)導(dǎo)線與各分系統(tǒng)連接；所述操作分系統(tǒng)按照與現(xiàn)有車(chē)輛相同的方式進(jìn)行方向盤(pán)與踏板的布置，該操作分系統(tǒng)將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)傳輸?shù)焦ぷ髡?，并與車(chē)架分系統(tǒng)的機(jī)械接口連接。

所述車(chē)輪單元包括：剎車(chē)底板、車(chē)輪輪軸、輪轂、輪胎、剎車(chē)總成、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；其中，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)連接車(chē)輪輪軸，穿過(guò)剎車(chē)底板與輪轂、輪胎連接；所述剎車(chē)總成包括剎車(chē)盤(pán)與剎車(chē)鉗兩部分，剎車(chē)盤(pán)與輪轂同軸連接、隨輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)，剎車(chē)鉗與剎車(chē)底板連接；所述車(chē)輪輪軸固定在輪轂上，車(chē)輪單元通過(guò)該車(chē)輪輪軸與傳統(tǒng)軸式電機(jī)輸出端連接，車(chē)輪輪軸的形狀與輪轂上為了傳統(tǒng)車(chē)輛設(shè)計(jì)的機(jī)械接口相適應(yīng)，所述車(chē)輪輪軸是連接傳統(tǒng)軸式電機(jī)輸出端與車(chē)輪單元的輪轂部分，與輪轂上為了傳統(tǒng)車(chē)輛設(shè)計(jì)的機(jī)械接口相適應(yīng)。

所述轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)向電機(jī)、蝸輪蝸桿減速器、編碼器、2個(gè)對(duì)置的錐形軸承、4個(gè)角鐵、軸套、連接管及金屬安裝板，該金屬安裝板由上部的平板和下部的圓管一體成型且上下部連接處開(kāi)有圓通孔；其中，所述4個(gè)角鐵分別位于金屬安裝板的四角且與金屬安裝板固定連接，各角鐵的兩側(cè)邊均分別與所述車(chē)架分系統(tǒng)固定連接，所述編碼器、蝸輪蝸桿減速器、轉(zhuǎn)向電機(jī)均通過(guò)金屬支架依次固定在金屬安裝板的上部，所述2個(gè)錐形軸承均穿過(guò)金屬安裝板下部并通過(guò)過(guò)盈配合與金屬安裝板固定；所述編碼器的輸出軸與蝸輪蝸桿減速器的輸出軸通過(guò)皮帶輪連接；該蝸輪蝸桿減速器的輸入軸和轉(zhuǎn)向電機(jī)的減速輸出軸均通過(guò)過(guò)盈配合分別與軸套一端連接；蝸輪蝸桿減速器的輸出軸通過(guò)連接管與所述單邊懸架分系統(tǒng)連接。

所述單邊懸架分系統(tǒng)包括：位于車(chē)輪單元中輪轂內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)向器機(jī)械接口、由偏置支架和阻尼單元構(gòu)成的直接緩沖式支架、轉(zhuǎn)動(dòng)副或球鉸、籠狀動(dòng)力支架；其中，所述轉(zhuǎn)向器機(jī)械接口與轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)向電機(jī)的減速輸出軸連接；轉(zhuǎn)向器機(jī)械接口與所述偏置支架一體成型；所述阻尼單元上端與偏置支架通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副或球鉸連接，下端與所述籠狀動(dòng)力支架通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副或球鉸連接；所述籠狀動(dòng)力支架一端固定在輪轂內(nèi)側(cè)，另一端為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供安裝位置，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)該動(dòng)力支架將扭矩輸出至輪轂，驅(qū)動(dòng)輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述彈性阻尼單元包括至少3個(gè)呈錐形布置的彈性元件阻尼器，彈性元件阻尼器兩端均通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副或球鉸分別與偏置支架和籠狀動(dòng)力支架連接；其中，第一、第二彈性元件阻尼器平行于車(chē)輪平面，且分列車(chē)輪中軸線兩側(cè)，其余彈性元件阻尼器斜交于車(chē)輪平面以承受車(chē)輪載重，且斜交的彈性元件阻尼器連接籠狀動(dòng)力支架的位置遠(yuǎn)于第一、第二彈性元件阻尼器。

本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果：

本發(fā)明的主要分系統(tǒng)部件基于常規(guī)元器件設(shè)計(jì)，兼容基于現(xiàn)有汽車(chē)的輪軸總成，具備兼容360度全向轉(zhuǎn)向能力，單邊軸動(dòng)力輸入，懸架與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之間相互獨(dú)立工作，懸架可整體獨(dú)立繞轉(zhuǎn)向軸360°全向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的全向轉(zhuǎn)動(dòng)以及橫向移動(dòng)。

本發(fā)明的核心在于整體的輕便簡(jiǎn)潔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、自主駕駛與傳統(tǒng)駕駛結(jié)合和單邊獨(dú)立懸架。車(chē)架的整體設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)各分系統(tǒng)的模塊化、集成化提供了便利，轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)、懸架分系統(tǒng)、操作分系統(tǒng)都集成為一個(gè)個(gè)整體，通過(guò)基本的連接方式與車(chē)架分系統(tǒng)的接口進(jìn)行連接；本發(fā)明由于四個(gè)輪子采用了完全獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不再有驅(qū)動(dòng)輪之間的機(jī)械連接，四個(gè)輪子可以進(jìn)行獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)力分配，增加了車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)自由度；再者，電子線控驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)蝸輪蝸桿減速器的機(jī)械傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)360度轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)各車(chē)輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向，因此大大改善了車(chē)輛的可操縱性并提高了車(chē)輛轉(zhuǎn)向的靈活性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)橫向移動(dòng)、原地轉(zhuǎn)向等新型駕駛模式；此外，電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輛轉(zhuǎn)動(dòng)，提高了傳動(dòng)效率，可以進(jìn)一步節(jié)約電能；同時(shí)，四個(gè)單邊懸架分系統(tǒng)及動(dòng)力輸出相互獨(dú)立的分布式系統(tǒng)也使車(chē)輛在單個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)或剎車(chē)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)有能力切換到應(yīng)急狀態(tài)，通過(guò)剩余的完好驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)保障行車(chē)安全至最近的維修點(diǎn)。

本發(fā)明所有系統(tǒng)均采用電控，因此大大降低了能耗減少了污染；本發(fā)明采用可更換的能源分系統(tǒng)，便于車(chē)輛的續(xù)航與能源更換；通過(guò)慣性單元獲得車(chē)輛的姿態(tài)信息；通過(guò)計(jì)算機(jī)的控制使得車(chē)輛自身按照規(guī)劃路線行駛；同時(shí)依靠方向盤(pán)和踏板可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)駕駛方式，兩者相結(jié)合可以滿(mǎn)足不同用戶(hù)在不同情況下的需求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-1為本發(fā)明的轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-2為本發(fā)明的轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖3為本發(fā)明的單邊懸架分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記：

1-1轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)、1-2單邊懸架分系統(tǒng)、1-3車(chē)輪單元、1-4能源分系統(tǒng)、1-5工作站、1-6操作分系統(tǒng)、1-7車(chē)架分系統(tǒng)；

2-1轉(zhuǎn)向電機(jī)、2-2蝸輪蝸桿減速器、2-3編碼器、2-4錐形軸承、2-5角鐵、2-6軸套、2-7連接管、2-8金屬安裝板；

3-1轉(zhuǎn)向器機(jī)械接口；3-2偏置支架；3-3彈性阻尼單元；3-4轉(zhuǎn)動(dòng)副或球鉸；3-5籠狀動(dòng)力支架；3-6輪轂。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確規(guī)定與限定，術(shù)語(yǔ)“連接”應(yīng)做廣義理解。例如，可以是固定連接，也可以是拆卸連接，或一體連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接連接，可以是通過(guò)中間媒介簡(jiǎn)介相連，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。

本發(fā)明所涉及四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立全向轉(zhuǎn)向電動(dòng)車(chē)的特點(diǎn)是每個(gè)車(chē)輪均可連續(xù)360度轉(zhuǎn)向，每個(gè)車(chē)輪的轉(zhuǎn)向角任意。本系統(tǒng)采用傳統(tǒng)軸式驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為動(dòng)力源，懸架與轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)之間相對(duì)獨(dú)立，懸架可整體獨(dú)立繞轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)，依靠換電維持分系統(tǒng)功能。

本發(fā)明提出的一種四輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)和獨(dú)立全向轉(zhuǎn)向電動(dòng)車(chē)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括：4個(gè)相同且相互獨(dú)立的轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)1-1、4個(gè)相同且相互獨(dú)立的的單邊懸架分系統(tǒng)1-2、4個(gè)相同的車(chē)輪單元1-3、能源分系統(tǒng)1-4、工作站1-5、操作分系統(tǒng)1-6及車(chē)架分系統(tǒng)1-7，各分系統(tǒng)均靠機(jī)械連接方式連接；其中，車(chē)架分系統(tǒng)1-7作為全車(chē)的主體，為各個(gè)部件提供連接接口；4個(gè)轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)均勻固定在車(chē)架分系統(tǒng)1-7的四角，且位于前后排的轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)布置，1個(gè)單邊懸架分系統(tǒng)與對(duì)應(yīng)的1個(gè)車(chē)輪單元1-3機(jī)械連接(如采用螺栓螺母連接)后，該單邊懸架分系統(tǒng)通過(guò)1個(gè)在豎直方向上機(jī)械連接(如采用螺栓螺母連接)的轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)1-1與車(chē)架分系統(tǒng)1-7固定，單邊懸架分系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)，車(chē)輪單元由固定在單邊懸架分系統(tǒng)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；能源分系統(tǒng)1-4與車(chē)架分系統(tǒng)的接口連接，為各個(gè)分系統(tǒng)提供能源；工作站1-5為采購(gòu)的臺(tái)式電腦主機(jī)，可與車(chē)架分系統(tǒng)的后部接口連接，通過(guò)導(dǎo)線與各分系統(tǒng)之間連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電動(dòng)車(chē)系統(tǒng)的電控；操作分系統(tǒng)1-6按照與現(xiàn)有車(chē)輛相同的方式進(jìn)行方向盤(pán)與踏板的布置，與車(chē)架分系統(tǒng)的機(jī)械接口進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)人與車(chē)的交互。

所述轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)1-1的一種實(shí)施方式如圖2-1所示，包括：轉(zhuǎn)向電機(jī)2-1、蝸輪蝸桿減速器2-2、編碼器2-3、2個(gè)對(duì)置的錐形軸承2-4、4個(gè)角鐵2-5、軸套2-6、連接管2-7及金屬安裝板2-8，金屬安裝板2-8由上部的平板和下部的圓管一體成型且上下部連接處開(kāi)有圓通孔，4個(gè)角鐵2-5分別位于金屬安裝板2-8的四角、且通過(guò)螺栓穿過(guò)孔位與金屬安裝板連接，各角鐵2-5的兩側(cè)邊均分別與車(chē)架分系統(tǒng)1-7焊接，編碼器2-3、蝸輪蝸桿減速器2-2、轉(zhuǎn)向電機(jī)2-1均通過(guò)金屬支架和螺栓螺母依次固定在金屬安裝板2-8的上部，2個(gè)錐形軸承2-4均穿過(guò)金屬安裝板2-8下部并通過(guò)過(guò)盈配合與金屬安裝板固定(如圖2-2所示)；其中，編碼器2-3的輸出軸與蝸輪蝸桿減速器2-2的輸出軸通過(guò)皮帶輪連接，用于測(cè)量蝸輪蝸桿減速器2-2的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；蝸輪蝸桿減速器2-2的輸入軸和轉(zhuǎn)向電機(jī)2-1的減速輸出軸均通過(guò)過(guò)盈配合分別與軸套2-6一端連接，轉(zhuǎn)向電機(jī)2-1將轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩輸出至蝸輪蝸桿減速器2-2，并驅(qū)動(dòng)該蝸輪蝸桿減速器2-2轉(zhuǎn)動(dòng)；蝸輪蝸桿減速器2-2的輸出軸通過(guò)連接管2-7與單邊懸架分系統(tǒng)1-2連接，蝸輪蝸桿減速器2-2輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)連接管2-7轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)單邊懸架分系統(tǒng)1-2轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明各轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)通過(guò)電子線控驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，由軸套2-6傳動(dòng)到蝸輪蝸桿減速器2-2，蝸輪蝸桿減速器2-2輸出軸通過(guò)連接管2-7由機(jī)械傳動(dòng)到懸架分系統(tǒng)；而傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，由齒輪與齒條傳動(dòng)到兩個(gè)前輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。

所述金屬安裝板2-8，在與轉(zhuǎn)向電機(jī)2-1、蝸輪蝸桿減速器2-2、編碼器2-3機(jī)械連接的孔位處均設(shè)有墊圈和減震橡膠墊。

所述單邊懸架分系統(tǒng)1-2的結(jié)構(gòu)如圖3所示，該懸架分系統(tǒng)包括：位于車(chē)輪單元中輪轂3-6內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)向器機(jī)械接口3-1、由偏置支架3-2和阻尼單元3-3構(gòu)成的直接緩沖式支架、轉(zhuǎn)動(dòng)副或球鉸3-4、籠狀動(dòng)力支架3-5；其中，轉(zhuǎn)向器機(jī)械接口3-1與轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)向電機(jī)2-1的減速輸出軸連接；轉(zhuǎn)向器機(jī)械接口3-1與偏置支架3-2一體成型；阻尼單元3-3上端與偏置支架3-2通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副或球鉸3-4連接，下端與動(dòng)力支架3-5通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副或球鉸3-4連接；動(dòng)力支架3-5一端固定在輪轂3-6內(nèi)側(cè)，另一端為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供安裝位置，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)該動(dòng)力支架將扭矩輸出至輪轂3-6，驅(qū)動(dòng)輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述轉(zhuǎn)向器機(jī)械接口3-1由金屬材料加工而成，包括但不限于齒輪、軸承、鉸鏈等；該轉(zhuǎn)向器機(jī)械接口所連接的轉(zhuǎn)向器，包括安裝在車(chē)架分系統(tǒng)1-7之內(nèi)常規(guī)的轉(zhuǎn)向舵機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向器輸出軸通過(guò)轉(zhuǎn)向器機(jī)械接口驅(qū)動(dòng)所述單邊懸架分系統(tǒng)(偏置支架、阻尼單元、籠狀動(dòng)力支架)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向器本身不屬于本發(fā)明所述單邊懸架分系統(tǒng)的范疇；所述轉(zhuǎn)向器機(jī)械接口與轉(zhuǎn)向器之間的連接包括但不限于一體化成形、螺栓固連、齒輪嚙合、軸系配合等；轉(zhuǎn)向器機(jī)械接口3-1通過(guò)轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)1-1內(nèi)的連接管2-7與轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)1-1內(nèi)的蝸輪蝸桿減速器2-2的輸出軸鍵槽連接；轉(zhuǎn)向器機(jī)械接口3-1穿過(guò)轉(zhuǎn)向分系統(tǒng)1-1內(nèi)的2個(gè)錐形軸承2-4，錐形軸承可幫助轉(zhuǎn)向機(jī)械接口承力，同時(shí)轉(zhuǎn)向機(jī)械接口可防止錐形軸承脫落。

所述偏置支架3-2的形狀根據(jù)轉(zhuǎn)向器的輸出軸軸線與車(chē)輪中心面之間的偏置距離確定，可以適應(yīng)不同的車(chē)架結(jié)構(gòu)和應(yīng)用場(chǎng)景。本實(shí)施例的偏置支架3-2平面呈u型，該偏置支架通過(guò)所述轉(zhuǎn)動(dòng)副或球鉸3-4與所述阻尼單元3-3連接，限制彈性元件阻尼器3-3的自由度，同時(shí)作為轉(zhuǎn)向器與車(chē)輪之間的主要承力部件，用以傳遞車(chē)身重力。車(chē)輪單元車(chē)輪單元

所述彈性阻尼單元3-3包括至少3個(gè)呈錐形布置的彈性元件阻尼器，彈性元件阻尼器兩端均通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副或球鉸分別與偏置支架和籠狀動(dòng)力支架連接，其中第一、第二彈性元件阻尼器平行于車(chē)輪平面，且分列車(chē)輪中軸線兩側(cè)，其余彈性元件阻尼器斜交于車(chē)輪平面以承受車(chē)輪載重，且斜交的彈性元件阻尼器連接籠狀動(dòng)力支架的位置遠(yuǎn)于第一、第二彈性元件阻尼器。所述偏置支架提供彈性元件阻尼器的安裝機(jī)械接口，偏置支架通過(guò)彈性元件阻尼器連接到車(chē)輪單元1-3上。本實(shí)施例的阻尼單元3-3由三個(gè)彈性元件阻尼器構(gòu)成，其中兩個(gè)位于與輪轂1-3-1所在平面平行的豎直面內(nèi)且分列于輪轂中軸線兩側(cè)；另一個(gè)位于與輪轂所在平面垂直的豎直面內(nèi)、形成斜支撐，該彈性元件阻尼器與動(dòng)力支架3-5的連接點(diǎn)位置到輪轂所在平面的距離，遠(yuǎn)于另兩個(gè)彈性元件阻尼器，以協(xié)助平衡載重帶來(lái)的彎矩；單個(gè)彈性元件阻尼器在其長(zhǎng)度方向可以伸縮，上下兩端通過(guò)安裝有橡膠減振墊的轉(zhuǎn)動(dòng)副或球鉸3-4分別與偏置支架3-2、動(dòng)力支架3-5連接，在車(chē)輛受到?jīng)_擊時(shí)通過(guò)彈性元件阻尼器內(nèi)部的彈性元件減緩沖擊，同時(shí)通過(guò)彈性元件阻尼器內(nèi)部的阻尼器消耗振動(dòng)能量使車(chē)輛行駛狀態(tài)平穩(wěn)，提高乘客的舒適性。所述彈性元件阻尼器中的彈性元件可以是螺旋彈簧、空氣彈簧、油氣彈簧等，但不限于此；所述彈性元件阻尼器中的阻尼器可以是無(wú)控的被動(dòng)阻尼器，也可以是有控制的主動(dòng)阻尼器，還可以是參數(shù)可以調(diào)整的半主動(dòng)阻尼器，但不限于此。彈性元件阻尼器的參數(shù)可以通過(guò)動(dòng)力學(xué)建模優(yōu)化，根據(jù)車(chē)輛的具體載重情況和運(yùn)行條件決定各彈性參數(shù)。

所述籠狀動(dòng)力支架3-5固定安裝在車(chē)輪輪轂3-6內(nèi)側(cè)，該動(dòng)力支架內(nèi)部安裝有傳統(tǒng)軸式電機(jī)，其中，電機(jī)的靜止部分(即電機(jī)定子)與動(dòng)力籠狀動(dòng)力支架連接，電機(jī)的輸出軸(即電機(jī)轉(zhuǎn)子)連接到車(chē)輪單元上，進(jìn)而帶動(dòng)車(chē)輪在車(chē)輪平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述車(chē)架分系統(tǒng)1-7為常規(guī)的框架結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例的車(chē)架分系統(tǒng)采用30×30×4mm的鋁合金方管按照現(xiàn)行車(chē)輛架構(gòu)焊接而成。

為了與本發(fā)明所述懸架分系統(tǒng)相適應(yīng)，所述車(chē)輪單元1-3包括剎車(chē)底板、車(chē)輪輪軸、輪轂、輪胎、剎車(chē)總成、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等部件(現(xiàn)有車(chē)輪單元由半軸、牛腿、剎車(chē)鉗、剎車(chē)盤(pán)、真空泵、車(chē)輪總成組成，半軸穿過(guò)牛腿和剎車(chē)盤(pán)與車(chē)輪總成的輪轂連接，剎車(chē)鉗與真空泵通過(guò)牛腿的接口安裝，保持剎車(chē)盤(pán)與剎車(chē)鉗相接觸)；其中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)連接車(chē)輪輪軸，穿過(guò)剎車(chē)底板與輪轂、輪胎連接；剎車(chē)總成包括剎車(chē)盤(pán)與剎車(chē)鉗兩部分，剎車(chē)盤(pán)與輪轂同軸連接，隨輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)，剎車(chē)鉗與剎車(chē)底板連接實(shí)現(xiàn)對(duì)剎車(chē)盤(pán)的鉗緊或放松；所述車(chē)輪輪軸固定在輪轂上，車(chē)輪單元通過(guò)該車(chē)輪輪軸與傳統(tǒng)軸式電機(jī)輸出端連接，車(chē)輪輪軸的形狀與輪轂上為了傳統(tǒng)車(chē)輛設(shè)計(jì)的機(jī)械接口相適應(yīng)，以兼容市售車(chē)輛的現(xiàn)有輪轂，在剎車(chē)底板和所述籠狀動(dòng)力支架3-5上設(shè)有與單邊獨(dú)立懸架分系統(tǒng)中彈性元件阻尼器相匹配的孔位和連接件(如鉸鏈等)；考慮到沿車(chē)輪軸向布局應(yīng)盡量緊湊以減小轉(zhuǎn)向時(shí)所需的空間，剎車(chē)總成建議采用盤(pán)式剎車(chē)；所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為傳統(tǒng)軸式的力矩電機(jī)，包含測(cè)速傳感器，每一個(gè)輪轂內(nèi)固定安裝一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)車(chē)輪的獨(dú)立供電、獨(dú)立驅(qū)動(dòng)和獨(dú)立控制。

所述能源分系統(tǒng)1-4可采用常規(guī)的電動(dòng)車(chē)能源系統(tǒng)，包括可更換的鋰電池、電池盒及供電線路，可更換的鋰電池位于電池盒內(nèi)通過(guò)供電線路供給其他分系統(tǒng)能源，電池盒的尺寸與車(chē)架分系統(tǒng)提供的相應(yīng)機(jī)械接口匹配，電池盒上設(shè)有便于搬運(yùn)的把手及便于開(kāi)合的連接卡扣。

所述操作分系統(tǒng)1-6采用和傳統(tǒng)車(chē)輛相似的外觀和使用方式，但可以將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)傳輸?shù)焦ぷ髡?，由工作站轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)向電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電信號(hào)以實(shí)現(xiàn)對(duì)本車(chē)輛系統(tǒng)的操作。本實(shí)施例采用的操作分系統(tǒng)型號(hào)為羅技g29游戲設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)、方向盤(pán)、踏板、顯示器、慣性單元等部件，方向盤(pán)、踏板等部件信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)傳輸?shù)礁鱾€(gè)分系統(tǒng)并得到相應(yīng)的反饋信號(hào)，慣性單元提供車(chē)輛的姿態(tài)信息。

本電動(dòng)車(chē)系統(tǒng)的工作流程為：電源啟動(dòng)后，啟動(dòng)各分系統(tǒng)以及工作站。通過(guò)操作分系統(tǒng)進(jìn)行駕駛模式的選擇，由工作站進(jìn)行全系統(tǒng)的電子信號(hào)控制。通過(guò)踏板實(shí)現(xiàn)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)以及剎車(chē)等驅(qū)動(dòng)電機(jī)的操作。根據(jù)不同路況需求，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，或者電機(jī)直經(jīng)減速器驅(qū)動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。在不同駕駛模式下，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)控制四個(gè)輪胎分別轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。在平移模式下，四個(gè)輪胎向相同的方向同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度；在原地轉(zhuǎn)向模式下，四個(gè)輪胎以車(chē)中心為軸，對(duì)角輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同，相鄰輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，一同轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度；在轉(zhuǎn)向模式下，四個(gè)輪胎以車(chē)外某一點(diǎn)為軸，兩前輪和兩后輪同時(shí)向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，四個(gè)輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)角度不同；在傳統(tǒng)模式下，車(chē)的后輪不轉(zhuǎn)向，車(chē)身后懸架采用傳統(tǒng)汽車(chē)的后懸架，車(chē)輪單元通過(guò)傳統(tǒng)汽車(chē)的后懸架與車(chē)身連接，前輪轉(zhuǎn)向采用傳統(tǒng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。