一种悬浮车架电动车的底盘结构.pdf

本发明公开了一种悬浮车架电动车的底盘结构，包括车架，所述车架安装有若干组相互独立的行走装置；所述行走装置包括控制系统、悬挂电机、悬臂、车轮和动力电机；所述车架顶部设有容置框架，所述控制系统安放于容置框架内；所述车架底部设有悬臂轴固定架，悬臂轴固定架通过纵向旋转轴承连接水平方向的悬臂轴，所述悬臂上端连接悬臂轴，悬臂轴通过传动齿轮组与悬挂电机的输出轴连接，悬臂下端连接车轮，所述动力电机为轮毂式动力电机，安装于车轮上。本发明与现有技术相比的优点是：本发明的车辆底盘在行驶时遇到地面的起伏或倾斜，可以自动将车轮提起或放下，使车轮保持与地面接触，而车身部分则始终保持水平并且重心始终在安全范围之内。

权利要求书
1.  一种悬浮车架电动车的底盘结构，包括车架，其特征在于：所述车架安装有若干组相互独立的行走装置；
所述行走装置包括控制系统、悬挂电机、悬臂、车轮和动力电机；
所述车架顶部设有容置框架，所述控制系统安放于容置框架内；
所述车架底部设有悬臂轴固定架，悬臂轴固定架通过纵向旋转轴承连接水平方向的悬臂轴，所述悬臂上端连接悬臂轴，悬臂轴通过传动齿轮组与悬挂电机的输出轴连接，悬臂下端连接车轮，所述悬臂的摆动方向与车轮行进方向位于同一平面，所述动力电机为轮毂式动力电机，安装于车轮上；
所述控制系统包括电子陀螺装置、车控计算机、动力电机控制器、悬挂电机控制器和和操纵信号输入装置，所述的电子陀螺装置、车控计算机、动力电机控制器、悬挂电机控制器和和操纵信号输入装置之间由多余度车控数据总线连接；动力电机控制器和悬挂电机控制器分别连接动力电机和悬挂电机，并与动力电源管理系统连接，动力电源管理系统连接连接动力电池组。

2.  根据权利要求1所述的一种悬浮车架电动车的底盘结构，其特征在于：所述悬臂轴的长度是车架长度的0.5-5倍。

3.  根据权利要求1所述的一种悬浮车架电动车的底盘结构，其特征在于：所述车轮连接有机械制动装置。

4.  根据权利要求1所述的一种悬浮车架电动车的底盘结构，其特征在于：所述控制系统通过电子陀螺装置检测车架的水平角度，通过驱动各组悬挂电机保持车架的水平姿态稳定。

说明书一种悬浮车架电动车的底盘结构
技术领域
本发明涉及电动车底盘，尤其涉及一种悬浮车架电动车的底盘结构。
背景技术
现有的汽车底盘采用的悬挂方式，不能够主动、快速地改变悬挂高度，在路面倾斜度变化时必然使车身倾角改变从而使稳定度下降甚至倾覆翻倒，为了在狭窄路面行驶，必须使左右及前后轮距减小，而这又使得车辆横向及纵向极易翻覆；这一特点限制了车辆在复杂地形的行驶能力和承载能力，使其只适合在公路上使用，在只能供人员步行行走的小路、田垄等地形目前还没有理想的机动方式。
现有的仿生步行机器人使用了很复杂的多自由度液压驱动方式，这种仿生步行方式适合不平整的地面但是在相对平整的路面上则不如轮式车辆，其运行动力效率低，速度慢，不耐磨损。
发明内容
本发明是为了解决上述不足，提供了一种悬浮车架电动车的底盘结构。
本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种悬浮车架电动车的底盘结构，包括车架，所述车架安装有若干组相互独立的行走装置；
所述行走装置包括控制系统、悬挂电机、悬臂、车轮和动力电机；
所述车架顶部设有容置框架，所述控制系统安放于容置框架内；
所述车架底部设有悬臂轴固定架，悬臂轴固定架通过纵向旋转轴承连接水平方向的悬臂轴，所述悬臂上端连接悬臂轴，悬臂轴通过传动齿轮组与悬挂电机的输出轴连接，悬臂下端连接车轮，所述悬臂的摆动方向与车轮行进方向位于同一平面，所述动力电机为轮毂式动力电机，安装于车轮上；所述动力电机用于驱动车辆前进或后退；
所述悬臂围绕悬臂轴做旋转运动，以此调节悬挂高度；悬挂电机通过传动齿轮组向悬臂提供悬挂动力，此悬挂动力是用于抬起车架和使车轮保持与地面接触；
所述控制系统包括电子陀螺装置、车控计算机、动力电机控制器、悬挂电机控制器和操纵信号输入装置，所述的电子陀螺装置、车控计算机、动力电机控制器、悬挂电机控制器和操纵信号输入装置之间由多余度车控数据总线连接；动力电机控制器和悬挂电机控制器分别连接动力电机和悬挂电机，并与动力电源管理系统连接，动力电源管理系统连接连接动力电池组。
所述悬臂轴的长度是车架长度的0.5-5倍。
所述车轮连接有机械制动装置，防止控制系统的操纵信号输入装置出现故障而无法电子制动。
所述控制系统通过电子陀螺装置检测车架的水平角度，通过驱动各组悬挂电机保持车架的水平姿态稳定。
本发明的一种悬浮车架电动车的底盘结构其使用内置轮毂电机的车轮驱动，每个车轮都使用独立的主动悬挂装置与车身连接，通过电机驱动的主动悬挂装置可以大幅度地快速改变各个车轮的悬挂高度使车轮适应地面高度变化并且保持与地面接触提供足够的承载力，而同时通过电子陀螺稳定机制保持车身及承载物的高度和姿态相对稳定，重心始终在安全平面之内。这种底盘可以适应地面横向和纵向倾角的任意方向变化，对于车轮无法越过的障碍，还可以迅速升高重心用跳跃方式通过。对于来自侧向的突发性冲击力，也可以通过陀螺稳定机制，以调节悬挂高度的方式克服侧向摆动避免倾倒，从而使车辆在左右前后轮距较小的情况下允许提高重心并提供大的承载能力。在复杂地形下的通行能力、行驶速度、承载能力、行驶稳定性大幅度提高。
本发明与现有技术相比的优点是：本发明的车辆底盘在行驶时遇到地面的起伏或倾斜，可以自动将车轮提起或放下，使车轮保持与地面接触，而车身部分则始终保持水平并且重心始终在安全范围之内，看起来就好像车身悬浮在地面之上；使得车辆能在常规车辆无法行驶的地形上正常行驶；在车身受到来自一侧的冲击从而倾斜时，另一侧的悬挂会快速升高以抑制车身的侧倾并使其恢复水平，达到增稳的目的。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中控制系统各部件的连接结构示意图。
图3是本发明在斜坡路况行走的状态示意图。
图4是本发明在凹坑路况行走的状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详述。
如图1所示，一种悬浮车架1的电动车底盘，包括车架1，所述车架1安装有若干组相互独立的行走装置；所述行走装置包括控制系统2、悬挂电机3、悬臂4、车轮5和动力电机6；所述车架1顶部设有容置框架7，所述控制系统2安放于容置框架7内；所述车架1底部设有悬臂轴固定架8，悬臂轴固定架8通过纵向旋转轴承12连接水平方向的悬臂轴13，所述悬臂4上端连接悬臂轴13，悬臂轴13通过传动齿轮组9与悬挂电机3的输出轴连接，悬臂4下端连接车轮5，所述悬臂4的摆动方向与车轮5行进方向位于同一平面，所述动力电机6为轮毂式动力电机，安装于车轮5上；所述悬臂4的长度是车架1长度的1-2倍；所述动力电机6用于驱动车辆前进或后退；
所述悬臂4围绕悬臂轴13做旋转运动，以此调节悬挂高度；悬挂电机6通过传动齿轮组9向悬臂4提供悬挂动力，此悬挂动力是用于抬起车架和使车轮保持与地面接触。
如图2所示，所述控制系统2包括电子陀螺装置2-1、车控计算机2-2、动力电机控制器2-3、悬挂电机控制器2-4和操纵信号输入装置2-5，所述的电子陀螺装置2-1、车控计算机2-2、动力电机控制器2-3、悬挂电机控制器2-4和操纵信号输入装置2-5之间由多余度车控数据总线连接；动力电机控制器2-3和悬挂电机控制器2-4分别连接动力电机6和悬挂电机3，并与动力电源管理系统10连接，动力电源管理系统10连接连接动力电池组11。所述悬臂轴的长度是车架长度的0.5-5倍。
如图1所示，所述车轮5连接有机械制动装置，防止控制系统的操纵信号输入装置出现故障而无法电子制动。
所述悬挂电机3通过传动齿轮组9驱动悬臂4旋转，从而改变车架1到车轮5的高度。同理，三个车轮5都是以同样的悬挂方式与车架1连接，按照同样的机理可以分别改变悬挂高度。
如图1、图2、图3及图4所示，本实施例中，所述车架1上安装有一个后悬臂和一个后轮，后轮可通过水平旋转轴承的旋转使后车轮方向变化，以适应行驶方向的改变；在本实施例中，通过两个前车轮差动改变行进方向。两个前车轮同步转动时，即推动车辆前进或后退；在两个前车轮转速不等时，即令行驶方向改变；在两个前车轮等速反向差速转动时，车辆会环绕两个前车轮中心点原地转弯。
本实施例中，在电子陀螺装置2-1检测到车架1向后倾斜时，通过悬挂电机控制器2-4驱动悬挂电机3运动，使车架1前端高度降低，并使后端高度升高，反之亦然，从而使整车重心维持在前、后轮之间。
在电子陀螺装置2-1检测到车架1向右侧倾斜时，通过悬挂电机控制器2-4驱动悬挂电机3运动，使车架1右端高度升高并使左侧高度降低，反之亦然，从而使整车重心维持在左右轮之间。
特别地，当车架1受到来自左侧的外力冲击时，电子陀螺装置2-1检测到向右倾斜的趋势后也会使右侧悬挂高度升高，这时整个车架1重心整体上移而左侧车轮5悬空产生向左侧的力，从而抑制右倾的趋势并使车架1恢复平衡，达到增稳的效果。
具体的，由于本实施例的各个车轮5相互之间没有力传递机构，不需要机械连接，因此各个悬臂4可以任意伸长，从而使悬挂高度具有很大的调节范围，极大地扩展了车辆的地形适应能力。
具体的，由于本实施例的车架1相对于车轮5接地面高度较高，而且在陀螺增稳机制的作用下，能够自动保持重心在稳定平面内，因此在车轮5间距较小，例如左右间距0.3-0.5米，前后0.4-0.8米，也即与人体占地空间等同的情况下，允许较高的承载物高度，例如达到2米，使小型车辆的承载能力大大增强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。