專利名稱：菱型車輪布置十字橋四輪驅(qū)動機構(gòu)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種行走機械的菱型車輪布置十字橋結(jié)構(gòu)，尤其適用于汽車前、后車輪轉(zhuǎn)向的四輪驅(qū)動機構(gòu)。
背景技術：
為提高汽車的越野能力，汽車采用四輪驅(qū)動方式(4WD)。四輪驅(qū)動和兩輪驅(qū)動 (2WD)相比較，雖然驅(qū)動車輪只增加了一倍，但在技術上的困難卻要增大很多倍。對于4輪驅(qū)動來說，必須消除彎路行駛時4個車輪因轉(zhuǎn)速各不相同所產(chǎn)生車輪之間的相互干涉問題。因此，前橋的2個驅(qū)動輪之間要安裝差速器，后橋的2個驅(qū)動輪之間也要安裝差速器， 而且前橋與后橋之間還要安裝差速器，因此4輪驅(qū)動方式一般需要三個差速器，才能實現(xiàn)4 個車輪都有驅(qū)動能力并且還允許每個車輪轉(zhuǎn)速各不相同。但是，在安裝了三個差速器以后， 又會出現(xiàn)一個缺點，就是一旦4個車輪中的任意一個車輪與地面打滑空轉(zhuǎn)，其它3個車輪的驅(qū)動能力都會喪失。為克服該缺點還要在每個差速器上加上防滑機構(gòu)限制任意一個車輪打滑空轉(zhuǎn)過程，就必須采用三個防滑差速器結(jié)構(gòu)，使得4車輪防滑驅(qū)動方式的底盤結(jié)構(gòu)變得非常復雜，大大提高了汽車的制造成本。
隨著汽車進入家庭的數(shù)量迅速增加，對道路交通和環(huán)境保護帶來越來越多的不利因素。第一是道路交通流量越來越大，加快了汽車對道路的損壞程度。傳統(tǒng)汽車的4個車輪布置方式為“ □”型結(jié)構(gòu)，直線行駛時前、后車輪之間運動軌跡相互重合，后車輪重復于前車輪的運動軌跡，特別容易使二側(cè)車轍位置很快被壓出二條凹陷的軌跡，而二個車轍中間路面被輪胎碾壓到的機會相對很少，使中間路面位置很快被擠壓成明顯的凸起路面，造成路面被碾壓程度嚴重不均勻，凸凹現(xiàn)象加速了對道路損壞過程。第二是解決交通阻塞過程加快了高架橋的建設，使得汽車爬坡和下坡的機會越來越多。特別是在雨天和冰雪的濕滑路面條件下其簡單的2WD方式已經(jīng)不能適應汽車經(jīng)常爬坡的需求，同時汽車下坡的制動時間也越來越長，存在汽車爬坡困難、消耗燃料增多，而下坡時因較長的制動過程浪費了汽車自身質(zhì)量從高位置到底位置的能量。第三是因城市單位面積擁有汽車數(shù)量的增加，使得道路越來越狹窄而泊車場地越來越擁擠。因此對汽車運動位置的準確操控性要求越來越高， 傳統(tǒng)汽車的前車輪主動轉(zhuǎn)向而后車輪被動轉(zhuǎn)向方式已不能適應擁擠條件下精確操控性的要求。第四是為保護環(huán)境必須減少發(fā)動機的尾氣排放數(shù)量。特別是今后隨著核能和水利發(fā)電能力的提高必然促進城市電動汽車的廣泛應用，城市汽車動力的發(fā)展趨勢正在由原來發(fā)動機逐漸變?yōu)榘l(fā)動機+電動機而最后變?yōu)榧冸妱訖C的過程。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的實現(xiàn)車輪“ O ”菱型布置采用前后車輪主動轉(zhuǎn)向方式的機電組合的防滑4WD方式。第一改善車輪對路面的碾壓均勻性；第二實現(xiàn)發(fā)動機與電動機的模塊組合驅(qū)動方式；第三具有防滑4WD功能；第四實現(xiàn)前、后車輪主動轉(zhuǎn)向提高操控汽車運動位置準確性。
本發(fā)明的上述主要目的通過以下技術方案實現(xiàn)，結(jié)合


如下
一種菱型車輪布置十字橋四輪驅(qū)動機構(gòu)，包括四個車輪、驅(qū)動器、懸架、轉(zhuǎn)向主銷總成和前后轉(zhuǎn)向驅(qū)動機構(gòu)，所述左右上下四個車輪1、1' >7,7'按照菱型布置在4個角上， 其中，左車輪1、左轉(zhuǎn)向主銷總成2、左^1型懸臂3、驅(qū)動器6和右Η型懸臂3'、右轉(zhuǎn)向主銷總成2'、右車輪1'構(gòu)成左右方向轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，而上車輪7、上電離合器22、上電動機23、中間懸臂8、下電動機23'、下電離合器22'、下車輪7'構(gòu)成上下方向驅(qū)動橋，左右方向轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和上下方向驅(qū)動橋組成一個交叉式的“十”字型驅(qū)動橋；所述前后轉(zhuǎn)向驅(qū)動機構(gòu)使左右車輪1、1'之間的轉(zhuǎn)向擺動方向完全相反，但左右車輪1、1'的轉(zhuǎn)彎半徑相同，Rl =R2。
所述左右方向驅(qū)動橋由安裝在“ ”型邊框內(nèi)的中心位置的驅(qū)動器6驅(qū)動，驅(qū)動器 6由一根轉(zhuǎn)速為Nr的輸入軸33提供動力，驅(qū)動器6分別輸出左右方向驅(qū)動轉(zhuǎn)速為Ni、N2， 并經(jīng)各自的傳動軸和萬向節(jié)驅(qū)動左右車輪1、1 ‘轉(zhuǎn)動，其中轉(zhuǎn)速為Nr輸入軸33的動力來自發(fā)動機或電動機；
所述上下方向驅(qū)動橋由安裝在“十”字型驅(qū)動橋的縱軸Z'軸線位置的上下電動機 23、23'驅(qū)動，其中上電動機23輸出驅(qū)動轉(zhuǎn)速為N3，下電動機23'輸出驅(qū)動轉(zhuǎn)速為N4，上下電動機23、23'分別經(jīng)各自的傳動軸和萬向節(jié)驅(qū)動上下車輪7、7'轉(zhuǎn)動·’
所述懸架包括左右懸架和上下懸架，其中所述左右懸架對稱于“十”字型驅(qū)動橋的縱軸Z'軸線，包括左右車輪1、Γ、左右轉(zhuǎn)向主銷總成2、2'和左右H型懸臂3、3'，車輪 1、1'分別經(jīng)左右轉(zhuǎn)向主銷總成2、2'和左右H型懸臂3、3'通過相同結(jié)構(gòu)的橡膠/金屬支撐113連接在車體或車架上；上下懸架對稱于“十”字型驅(qū)動橋的橫軸X軸線，包括上下車輪7、7'、上下電離合器22、22'和中間懸臂8，車輪7、7'分別經(jīng)螺釘11142、螺釘IV42‘ 安裝在中間懸臂8上下兩端的法蘭盤上，中間懸臂8通過橡膠/金屬支撐1113'連接在車體或車架上；
所述的左右上下四個車輪1、Γ、7、7'的位置關系為左右車輪1、Γ位置對稱于“十”字型驅(qū)動橋的縱軸Z'軸線，Ll =L2，上下車輪7、7'位置對稱于“十”字型驅(qū)動橋的橫軸X軸線，L3 = L4，菱型為對稱結(jié)構(gòu)。
所述的驅(qū)動器6通過轉(zhuǎn)速為Nr的輸入軸33獲得動力，經(jīng)主動錐齒輪32驅(qū)動錐齒輪146和錐齒輪1147同軸轉(zhuǎn)動，再經(jīng)錐齒輪1147同時驅(qū)動錐齒輪IV49、錐齒輪III48分別輸出驅(qū)動轉(zhuǎn)速Ni、N2，經(jīng)各自的傳動軸和萬向節(jié)分別驅(qū)動左右車輪1、1'轉(zhuǎn)動，在驅(qū)動器 6的上下兩端還分別經(jīng)螺釘134、螺釘1134'連接有上下電動機23、23'，用車載蓄電池組分別為上下電動機23、23'供電輸出驅(qū)動轉(zhuǎn)速N3、N4，經(jīng)各自的傳動軸和萬向節(jié)分別驅(qū)動上下車輪7、7'轉(zhuǎn)動。
所述的左右H型懸臂3、3'結(jié)構(gòu)相同，分別設有左右齒輪箱11、1Γ，齒輪箱11、 11'上分別裝有左右端蓋19、19'和左右軸承端蓋20、20'，并且內(nèi)部分別安裝有左右花鍵傳動軸12、12'和左右內(nèi)半軸15、15'，左右花鍵傳動軸12、12'分別與左右內(nèi)半軸15、 15'之間軸線垂直布置，左右傳動軸12、12'上分別裝有結(jié)構(gòu)相同的花鍵錐齒輪四，內(nèi)半軸15、15'上則分別裝有結(jié)構(gòu)相同的錐孔錐齒輪30，花鍵錐齒輪四和錐孔錐齒輪30分別實現(xiàn)左右花鍵傳動軸12、12'到左右內(nèi)半軸15、15'的動力傳遞。
所述的左右轉(zhuǎn)向主銷總成2、2'結(jié)構(gòu)相同且位置對稱于Z'軸線，左右轉(zhuǎn)向主銷總成2、2'分別都有結(jié)構(gòu)相同的萬向節(jié)VII31和主銷27，所述左轉(zhuǎn)向主銷總成2具有的萬向節(jié)VII31和主銷27的中心位于X坐標的ο點位置，右轉(zhuǎn)向主銷總成2'具有的萬向節(jié) VII31和主銷27的中心位于X坐標的ο'點位置。因左右轉(zhuǎn)向主銷總成2、2'結(jié)構(gòu)的完全對稱性，以右轉(zhuǎn)向主銷總成2'為例說明其所屬萬向節(jié)VII31中心和主銷27中心都位于X、 Y、Z坐標原點ο'的目的。其中萬向節(jié)VII31中心位于ο'點為了保證車輪1'產(chǎn)生轉(zhuǎn)向擺角士丨過程中實現(xiàn)對車輪1'轉(zhuǎn)速Ν2的驅(qū)動；主銷27中心位于ο'點并且主銷27軸線位于Y軸線上為了保證車輪1'位置對稱于X、Y軸平面。當右車輪1'繞Y軸線產(chǎn)生轉(zhuǎn)向擺角士丨時，因輪胎接觸地面的對稱性不會使車輪1'產(chǎn)生繞Z軸滾動，即車輪1'繞Y軸擺動角度士丨時不產(chǎn)生繞Z軸滾動，或車輪1'不產(chǎn)生X軸向移動。
所述的左右車輪1、Γ經(jīng)驅(qū)動臂18分別驅(qū)動左右推拉桿17、17'和左右轉(zhuǎn)向臂 16,16'控制轉(zhuǎn)向過程，轉(zhuǎn)向驅(qū)動臂18由方向盤的轉(zhuǎn)角位移再經(jīng)機械或電動、液壓方式控制，當右車輪1'擺角方向為+丨時，則左車輪1擺角方向為-丨，反之亦然，而當左右車輪 1、1'之間距離較大時，取消過長的左右推拉桿17、17'結(jié)構(gòu)，采用電動或液壓伺服機構(gòu)分別在車輪1、1'的附近直接驅(qū)動左右轉(zhuǎn)向臂16、16'控制轉(zhuǎn)向過程。
所述“十”字型驅(qū)動橋的左右上下車輪1、1'、7、7'驅(qū)動方式能簡化為左右二車輪 1、1'驅(qū)動方式，也能簡化為上下二車輪7、7'驅(qū)動方式。
本發(fā)明的有益效果
(1)提高道路表面的利用率
改變傳統(tǒng)汽車4個車輪“ □”型布置方式，消除傳統(tǒng)4個車輪對二側(cè)路面前后重復碾壓所造成的二車轍軌跡凹陷而中間凸起現(xiàn)象。如果汽車采用“ ”菱型車輪布置數(shù)量恰好是“ 口 ”型車輪布置數(shù)量的二倍時，就會使得二側(cè)和中間車轍軌跡被碾壓的機會均等，將有效改善車輪對路面碾壓的均勻性，更加合理使用道路各部分表面，必然延長道路的使用時間而減少“經(jīng)常”的道路維護和“重復”建設投資。
(2)機、電模塊組合式防滑4WD方式
四個車輪1、1'、7、7'驅(qū)動的模塊結(jié)構(gòu)有如下方式第一是發(fā)動機+電動機組合防滑4WD方式當選擇車輪1、1'為發(fā)動機驅(qū)動而車輪7、7'為電動機驅(qū)動時就是機、電組合防滑4WD方式。第二是純發(fā)動機防滑2WD方式當只選擇車輪1、1'為發(fā)動機驅(qū)動時就是發(fā)動機防滑2WD方式。第三是純電動機防滑4WD方式當轉(zhuǎn)速為Nr的輸入軸33的動力來自電動機時則構(gòu)成四個車輪1、1' >7,7'為純電動防滑4WD方式。第四是純電動防滑2WD 方式當只選擇車輪7、7'為電機驅(qū)動或者只選擇車輪1、Γ為電機驅(qū)動時就分別是純電動機防滑2WD方式。模塊式結(jié)構(gòu)能根據(jù)使用條件組合成不同的驅(qū)動方式，例如，冬季條件就把汽車組合為防滑4WD方式而其它季節(jié)簡化為防滑2WD方式，既能實現(xiàn)2WD方式具有較好的燃料經(jīng)濟性，又能實現(xiàn)4WD方式具有較好的驅(qū)動性能；如果汽車純市內(nèi)使用就組合為純電動機驅(qū)動方式，其它情況下使用組合為機、電驅(qū)動方式，適應不同使用環(huán)境的要求。在具有電驅(qū)動模塊條件下汽車上坡時利用電動機2WD方式輔助爬坡，下坡時利用電動機的制動過程對蓄電池進行充電實現(xiàn)能源回收。
(3)提高汽車的通過能力和改善彎路時外側(cè)車輪的受力狀況
車輪“ ”型布置方式能提高汽車的通過能力和改善彎路時外側(cè)車輪的受力狀況。 4個車輪排列方式為在X軸線方向有左、中、右的三列車輪，在Y軸線方向有上、中、下的三排車輪，排列方式為橫三排、豎三列的“田”字型。該結(jié)構(gòu)有二個優(yōu)點第一是排與排和列與列之間距離跨度可較“ □，，型車輪布置方式成倍減小，增加了中間排車輪與中間列車輪的支撐作用有利于提高汽車的通過能力。第二是在彎路條件下中間排轉(zhuǎn)向車輪的軌跡半徑變大更接近外側(cè)車輪的半徑軌跡，有利提高了彎路行駛過程穩(wěn)定性。汽車直線行駛時轉(zhuǎn)向車輪1、1'的軌跡恰好處于二側(cè)車輪7、7'軌跡的中間位置，軌跡半徑關系為R1=R2 = 0 3+1 4)/2，車輪1、1'的半徑恰好等于車輪7、7'的平均半徑；而彎路時軌跡半徑關系為 Rl = R2 > (R3+R4)/2，車輪1、1'的半徑大于車輪7、7'的平均半徑，或中間排車輪1、1 ‘ 與內(nèi)側(cè)車輪7'之間軌跡的距離變大而與外側(cè)車輪7之間軌跡的距離變小。因此，彎路條件下二個轉(zhuǎn)向車輪1、1'軌跡更靠近外側(cè)車輪7的軌跡，外側(cè)有三個車輪1、7、1'共同承擔汽車在彎路時因離心力產(chǎn)生的負荷將有利于改善傳統(tǒng)外側(cè)二車輪的受力狀況。
(4)提高操控汽車運動位置準確性和減少彎路占用路面寬度
車輪1、1'同時主動轉(zhuǎn)向方式有二個優(yōu)點第一能成倍減小轉(zhuǎn)彎半徑提高汽車的操控靈活性。第二不論是在汽車前進還是后退過程中，一個轉(zhuǎn)向車輪運動軌跡完全跟蹤另一個轉(zhuǎn)向車輪運動軌跡，容易操控車頭和車尾運動位置的準確性。特別在汽車調(diào)頭、小場地泊車條件下能減少倒車次數(shù)；而彎路行駛時汽車整體所占用路面寬度在半徑方向明顯減小，將非常有利于對面方向車輛的順利通過。而傳統(tǒng)汽車后面被動轉(zhuǎn)向車輪無法重復前面主動轉(zhuǎn)向車輪的運動軌跡，而且后車輪軌跡偏離前車輪軌跡的多少與轉(zhuǎn)彎半徑大小以及前后橋之間跨度距離長短有關。轉(zhuǎn)彎半徑越小其前后車輪軌跡之間在半徑方向的偏離距離越大；前后橋之間跨度距離越長其前后車輪軌跡之間在半徑方向的偏離距離也越大。

圖-1四輪驅(qū)動機構(gòu)主視示意圖。
圖-2四輪驅(qū)動機構(gòu)俯視示意圖。
圖-3四輪驅(qū)動機構(gòu)側(cè)視示意圖。
圖-4左右上下車輪防滑四驅(qū)示意圖。
圖-5左右車輪轉(zhuǎn)向示意圖。
圖-6左右車輪防滑二驅(qū)示意圖。
圖-7上下車輪防滑二驅(qū)示意圖。
圖-8差速器式上下車輪二驅(qū)示意圖。
圖中1-左車輪 1'-右車輪 2-左轉(zhuǎn)向主銷總成 2'-右轉(zhuǎn)向主銷總成 3-左“^”型懸臂 3'-右“H”型懸臂 4-萬向節(jié)I 4'-萬向節(jié)II 5-傳動軸I 5'-傳動軸116-驅(qū)動器7-上車輪7'-下車輪8-中間懸臂9-制動蹄鐵10-制動盤11-左齒輪箱11'-右齒輪箱12-左花鍵傳動軸12'-右花鍵傳動軸13-橡膠/金屬支撐I 13'-橡膠/金屬支撐II 14-萬向節(jié)III 14'-萬向節(jié)IV 15-左內(nèi)半軸15'-右內(nèi)半軸16-左轉(zhuǎn)向臂16'-右轉(zhuǎn)向臂17-左推拉桿17'-右推拉桿 18-轉(zhuǎn)向驅(qū)動臂 19-左端蓋19'-右端蓋 20-左軸承端蓋 20'-右軸承端蓋21-萬向節(jié)V 21'-萬向節(jié)VI 22-上電離合器22'-下電離合器23-上電動機 23'-下電動機 24-左凸緣盤 24'-右凸緣盤 25-輪轂軸承 26-輪轂 27-主銷 28-主銷軸承29-花鍵錐齒輪30-錐孔錐齒輪31-萬向節(jié)VII 32-主動錐齒輪33-輸入軸34-螺釘I 34'-螺釘II 35-上離合器花鍵從動盤35'-下離合器花鍵從動盤36-上離合器輸出主動盤36'-下離合器輸出主動盤37-上凸緣盤37'-下凸緣盤38-上外半軸38'-下外半軸39-吸盤鐵心線圈40-轉(zhuǎn)動鐵心線圈41-固定鐵心線圈42-螺釘III 42'-螺釘IV 43-上花鍵半軸43'-下花鍵半軸44-電動機轉(zhuǎn)子45-電動機激磁線圈46-錐齒輪I 47-錐齒輪II 48-錐齒輪II149-錐齒輪IV 50-差速器錐齒輪 51'-左行星齒輪51'-右行星齒輪52-差速器53-差速器殼 54-上半軸齒輪54'-下半軸齒輪
0點是左車輪1轉(zhuǎn)向主銷總成2所屬萬向節(jié)VII31和主銷27的中心位置；0'點是右車輪1轉(zhuǎn)向主銷總成2’所屬萬向節(jié)VII31和主銷27的中心位置。
具體實施方式
實施方式1
本實施例為發(fā)動機和電動機模塊組合的四輪驅(qū)動方式，發(fā)動機驅(qū)動左右二個車輪 1、1'，電動機驅(qū)動上下二個車輪7、7'，結(jié)合附圖1、2、3、4、5進一步說明具體內(nèi)容及其實施過程。
四個車輪1、1'、7、7'布置在“ ”型的4個角上，其中，左車輪1、左轉(zhuǎn)向主銷總成2、左“H”型懸臂3、驅(qū)動器6、右“H”型懸臂3'、右轉(zhuǎn)向主銷總成2'、右車輪1'構(gòu)成左右方向轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，而上車輪7、上電離合器22、上電動機23、中間懸臂8、下電動機23 ‘、下電離合器22'、下車輪7'構(gòu)成上下方向驅(qū)動橋，左右方向轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和上下方向驅(qū)動橋組成一個交叉式的“十”字型結(jié)構(gòu)驅(qū)動橋。
車輪1、1'、7、7'的位置關系為車輪1、1'位置對稱于Z'軸線，S卩Ll = L2，車輪7、7'位置對稱于X軸線，S卩L3 = L4，“ ”型為對稱結(jié)構(gòu)。
車輪1、1'、7、7'的排列方式為在X軸線方向有左、中、右的三列車輪，分別為 1;7、7' ；1'，在Y軸線方向有上、中、下的三排車輪，分別為7;1、1' ；7'，排列方式為橫三排、豎三列的“田”字型。
車輪1、1'分別經(jīng)轉(zhuǎn)向主銷總成2、2'和“H”型懸臂3、3'、結(jié)構(gòu)相同的橡膠/金屬支撐113連接在車體或車架上，左右懸架結(jié)構(gòu)對稱Z'軸。車輪7、7'經(jīng)各自的輪轂、上下電離合器22、22'的殼體分別用螺釘11142、螺釘IV42'安裝在中間懸臂8的上下端法蘭盤上，中間懸臂8又經(jīng)橡膠/金屬支撐1113連接在車體或車架上，上下懸架結(jié)構(gòu)對稱X軸。 其中車輪7、7'與車體或車架的連接方式也可以采用其它方式懸架。
二個“H”型懸臂3、3'結(jié)構(gòu)相同，分別設有左右齒輪箱11、11'，內(nèi)部分別安裝有左右內(nèi)半軸15、15'和左右花鍵傳動軸12、12'，左右齒輪箱11、11'上分別安裝有左右端蓋19、19'和左右軸承端蓋20、20'，還分別有相同結(jié)構(gòu)的花鍵錐齒輪四和錐孔錐齒輪30。 因結(jié)構(gòu)對稱性其中以懸臂3'為例，設置右端蓋19'是利用其開口把錐孔錐齒輪30安裝到右內(nèi)半軸15'上，設置右軸承端蓋20'為了支撐安裝花鍵錐齒輪30，使齒輪四、30之間嚙合保證右花鍵傳動軸12'和右內(nèi)半軸15'之間的傳動關系。
車輪1、1'轉(zhuǎn)向經(jīng)轉(zhuǎn)向驅(qū)動臂18分別驅(qū)動推拉桿17、17'和轉(zhuǎn)向臂16、16'控制轉(zhuǎn)向過程，使車輪1、1'之間的擺動方向保持相反。如果車輪1'擺動轉(zhuǎn)角方向為+丨，則車輪1擺動轉(zhuǎn)角方向為-丨，反之亦然。轉(zhuǎn)向驅(qū)動臂18由方向盤的轉(zhuǎn)角位移再經(jīng)機械或電動、液壓等方式控制。當車輪1、1'之間距離較大時可以取消很長的推拉桿17、17結(jié)構(gòu)，采6/8頁用電動或液壓伺服機構(gòu)分別在車輪1、1'附近直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向臂16、16'控制轉(zhuǎn)向過程。
二個轉(zhuǎn)向主銷總成2、2'結(jié)構(gòu)相同，以主銷總成2'為例，其主銷27、萬向節(jié) VII31、車輪1'之間的位置關系為萬向節(jié)VII31中心位于X、Y、Z坐標原點0'，車輪1 ‘ 位置對稱于X、Y軸平面。主銷27軸線位于Y軸線上保證右車輪1'繞Y軸線產(chǎn)生轉(zhuǎn)向擺角士丨時，因輪胎接觸地面的對稱性不會使車輪1'產(chǎn)生繞Z軸滾動，即車輪1'繞Y軸擺動角度士丨時不產(chǎn)生繞Z軸滾動，或車輪1'不產(chǎn)生X軸向移動，不會因為車輪1'的擺角士丨與其它車輪在X軸方向產(chǎn)生運動干涉。
在“ ”型邊框內(nèi)的中心位置安裝有驅(qū)動器6，來自發(fā)動機的轉(zhuǎn)速為Nr的動力輸入軸33經(jīng)主動錐齒輪32驅(qū)動錐齒輪146和錐齒輪1147同軸轉(zhuǎn)動，又經(jīng)錐齒輪1147同時驅(qū)動錐齒輪IV49、錐齒輪III48分別輸出驅(qū)動轉(zhuǎn)速Ni、N2，分別經(jīng)各自的驅(qū)動軸、萬向節(jié)驅(qū)動二個車輪1、1'轉(zhuǎn)動。因左右車輪1、1'的驅(qū)動結(jié)構(gòu)相同且布置對稱Z'軸線，以右車輪 1'為例說明N2的動力傳動過程，經(jīng)傳動軸115'、萬向節(jié)114'、右花鍵傳動軸12'、花鍵錐齒輪四、錐孔錐齒輪30、右內(nèi)半軸15'、右凸緣盤驅(qū)動右車輪1'轉(zhuǎn)動。驅(qū)動器6與車體或車架的安裝方式采用橡膠/金屬支撐結(jié)構(gòu)連接。如果驅(qū)動器6和發(fā)動機結(jié)合在一起則整體與車體或車架進行彈性支撐安裝，同時動力輸入軸33、主動錐齒輪32的輸入方向要進行相應的改變，以及主動錐齒輪32和從動錐齒輪146之間的齒輪傳動類型也要進行相應的改變。
在驅(qū)動器6上分別經(jīng)螺釘134、螺釘11；34'安裝有上下電動機23、23'，上下電動機23、23'的軸線位于Z'軸上且它們之間位置對稱于X軸線，上下電動機23、23'經(jīng)車載蓄電池組及控制電路供電分別輸出驅(qū)動轉(zhuǎn)速N3、N4，其中N3經(jīng)上花鍵半軸43、萬向節(jié)VI21、 上電離合器22、上外半軸38、上凸緣盤37驅(qū)動上車輪7轉(zhuǎn)動，而N4經(jīng)下花鍵半軸43'、萬向節(jié)VII21'、下電離合器22'、下外半軸38'、下凸緣盤37'驅(qū)動下車輪7'轉(zhuǎn)動。
設置上下電離合器22、22'的目的是為了用電開關方式控制動力傳動的離合過程，既能分別控制上下電動機23、23'驅(qū)動車輪7、7'的轉(zhuǎn)動過程，也能分別控制車輪7、 7'拖動上下電動機23、23'的發(fā)電過程。第一是因為在道路條件好或汽車速度較高時不一定始終保持上下電動機23、23'分別對車輪7、7'連續(xù)驅(qū)動過程，要求停止電動機轉(zhuǎn)動并且同時斷開離合器；第二是因為當不依靠車輪7、7'分別拖動電動機23、23'發(fā)電時也要斷開離合器。因此，控制上下電離合器22、22'斷開狀態(tài)能使得上下電動機23、23'的轉(zhuǎn)子、上下花鍵半軸43、43'、萬向節(jié)21、21'不再分別跟隨車輪7、7'轉(zhuǎn)動，消除它們轉(zhuǎn)動摩擦阻力。
上下電動機23、23'分別經(jīng)上下電離合器22、22‘驅(qū)動上下車輪7、7'的控制過程敘述如下由于上下結(jié)構(gòu)相同且位置對稱性，用轉(zhuǎn)速N3為例說明用電開關方式控制上電離合器22從初始分離狀態(tài)實現(xiàn)嚙合過程。上電離合器22主要有三個部分構(gòu)成，第一部分是上花鍵從動盤35經(jīng)上外半軸38、上凸緣盤37與車輪7連接；第二部分是上主動盤36經(jīng)花鍵結(jié)構(gòu)與萬向節(jié)VI21、上花鍵半軸43與電動機轉(zhuǎn)子44連接，其中主動盤36上安裝有吸盤鐵心線圈39和轉(zhuǎn)動鐵心線圈40 ；第三部分是固定鐵心線圈41安裝在上電離合器22的外殼上。當經(jīng)車載蓄電池組為電動機激磁線圈45供電輸出轉(zhuǎn)速N3驅(qū)動主動盤36、吸盤鐵心線圈39、轉(zhuǎn)動鐵心線圈40轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)動鐵心線圈40就與固定鐵心線圈41之間相對旋轉(zhuǎn)， 如果再經(jīng)蓄電池組也為固定鐵心線圈41提供激磁電流，則固定鐵心線圈41就會產(chǎn)生磁場，9而轉(zhuǎn)動鐵心線圈40相對該磁場的旋轉(zhuǎn)過程就會在轉(zhuǎn)動鐵心線圈40中產(chǎn)生交變電流，經(jīng)整流后供給吸盤鐵心線圈39，利用吸盤鐵心線圈39產(chǎn)生的磁力吸合上花鍵從動盤35與主動盤36共同轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對上電離合器22的控制嚙合過程并驅(qū)動上車輪7轉(zhuǎn)動。而當停止為電動機激磁線圈45和固定鐵心線圈41供電時則電動機轉(zhuǎn)子44停止轉(zhuǎn)動，并且上電離合器 22從嚙合狀態(tài)實現(xiàn)分離過程，上電動機23的轉(zhuǎn)子不再驅(qū)動上花鍵半軸43、萬向節(jié)21、車輪 7轉(zhuǎn)動。(關于上下電離合器22、22'的工作原理和控制方式請參見本發(fā)明人專利汽車電控離合器 2007100562742)。
同理，上下車輪7、7'分別經(jīng)上下電離合器22、22'拖動上下電動機23、23'發(fā)電的控制過程敘述如下由于上下結(jié)構(gòu)相同且位置對稱性，同樣以轉(zhuǎn)速N3為例說明用電開關方式控制上電離合器22從初始分離狀態(tài)實現(xiàn)嚙合過程。當經(jīng)蓄電池組同時為電動機激磁線圈45和固定鐵心線圈41供電時，則上電動機23旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動鐵心線圈40發(fā)電使上電離合器22實現(xiàn)嚙合過程，實現(xiàn)上車輪7與電動機23之間的傳動連接。當車輪7拖動上電動機23發(fā)電的電壓大于蓄電池時就是實現(xiàn)充電過程。當不需要上車輪7拖動上電動機23發(fā)電時，同時停止為電動機激磁線圈45和固定鐵心線圈41供電，使電動機轉(zhuǎn)子44、上花鍵半軸43、萬向節(jié)21不再跟隨車輪7轉(zhuǎn)動，消除它們快速空轉(zhuǎn)的摩擦阻力。
在左右上下車輪1、1'、7、7'的四個轉(zhuǎn)速Ni、N2、N3、N4中，車輪1、1'之間因轉(zhuǎn)彎半徑Rl = R2保持相同，車輪之間運動軌跡相互重合，轉(zhuǎn)速附=N2也相同，使Ni、N2之間不需要差速過程。
而上下車輪7、7'之間轉(zhuǎn)彎半徑分別為R3、R4，因半徑R3 > R4，使轉(zhuǎn)速N3 > N4， N3與N4之間需要差速過程。采用二種方式實現(xiàn)二個車輪7、7'之間的差速過程，其一為主動差速方式通過方向盤的轉(zhuǎn)角位移改變量分別調(diào)節(jié)供給上下電動機23、23'的電壓值滿足速度N3>N4。其二為被動差速方式依靠路面分別給與車輪7、7'的轉(zhuǎn)動阻力調(diào)節(jié)N3 >N4，轉(zhuǎn)動阻力小則車輪轉(zhuǎn)速快，轉(zhuǎn)動阻力大則車輪轉(zhuǎn)速慢。同理當向另一個方向轉(zhuǎn)彎時采用同樣的方式實現(xiàn)N4 > N3的差速過程。
左右方向驅(qū)動橋和上下方向驅(qū)動橋之間的差速關系根據(jù)車輪1、1'轉(zhuǎn)速匹配電驅(qū)動車輪7、7'的轉(zhuǎn)速，四個車輪1、Γ、7、7'同時驅(qū)動的差速過程同樣采用二種方式實現(xiàn)。 其一為主動差速方式根據(jù)車輪1、1'轉(zhuǎn)速和方向盤的轉(zhuǎn)角位移分別調(diào)節(jié)供給上下電動機 23,23'的電壓值滿足速度Ν3 >附=Ν2 > N4 ；其二為被動差速方式依靠路面分別給與車輪7、7'的轉(zhuǎn)動阻力調(diào)節(jié)使N3>m =N2>N4。同理當向另一個方向轉(zhuǎn)彎時采用同樣的方式實現(xiàn)N4 >附=N2 > N3的差速過程。
實施方式2
本實施例為左右二車輪1、1'的防滑驅(qū)動方式，是實施方式1的一種簡化形式，或中間排車輪的防滑驅(qū)動方式。結(jié)合附圖1、2、3、4、6說明本實施例的具體內(nèi)容及其實施過程。
在實施方式1的左右上下車輪1、1'、7、7'的四驅(qū)動方式中只保留二個驅(qū)動轉(zhuǎn)速 m、N2，取消二個驅(qū)動轉(zhuǎn)速N3、N4。即去掉上下二個車輪7、7'的動力及傳動部分，把二個車輪7、7'變?yōu)楸粍榆囕?，只利用轉(zhuǎn)速N1、N2對左右二個車輪1、1'進行驅(qū)動。
先經(jīng)螺釘134、螺釘1134'從驅(qū)動器6分別拆下來上下電動機23、23'，然后分別卸掉上下花鍵半軸43、43'、萬向節(jié)V21和萬向節(jié)VI21'、上下電離合器22、22'等相關傳動零件，最后卸掉車載蓄電池組，但保留控制電路及其接口以方便恢復二車輪7、7'的驅(qū)動能力，使上下車輪7、7'變?yōu)闆]有驅(qū)動能力的被動車輪，這時實施方式1被簡化為發(fā)動機為動力的左右車輪1、1'防滑二驅(qū)動方式，減輕汽車整體質(zhì)量和減少轉(zhuǎn)動摩擦阻力從而降低汽車燃油消耗數(shù)量。在實現(xiàn)左右二車輪1、1 ‘驅(qū)動方式中，當轉(zhuǎn)速為Nr輸入軸33的動力來自電動機時為電動機左右車輪1、1'的防滑二驅(qū)動方式。實施方式3 本實施例為上下二車輪7、7'電驅(qū)動方式，是實施方式1的另外一種簡化形式，或中間列車輪的電驅(qū)動方式。結(jié)合附圖1、2、3、4、7說明本實施例的具體內(nèi)容及其實施過程。在具體實施方式
1的左右上下車輪1、1'、7、7'的四驅(qū)動方式中只保留二個驅(qū)動轉(zhuǎn)速N3、N4，取消二個驅(qū)動轉(zhuǎn)速N1、N2。即去掉左右二個車輪1、1 ‘的動力及傳動部分，把二個車輪1、1'變?yōu)楸粍榆囕啠焕棉D(zhuǎn)速N3、N4對上下二個車輪7、7'進行驅(qū)動。先分別經(jīng)螺釘134、螺釘1134'把驅(qū)動器6卸下，然后再利用螺釘134把上下電動機23、23'直接對接在一起并經(jīng)相應的橡膠/金屬支撐結(jié)構(gòu)安裝到車體或車架上，最后卸掉驅(qū)動左右車輪1、1'的動力總成及傳動零件。其中動力總成包括驅(qū)動轉(zhuǎn)速為Nr的發(fā)動機或電動機。以右車輪1'為例說明取消N2的傳動零件，包括傳動軸115'、萬向節(jié)114'、右花鍵傳動軸12'、花鍵錐齒輪四、錐孔錐齒輪30、右內(nèi)半軸15'，使右車輪1'成為沒有驅(qū)動能力的被動車輪。這時實施方式1被簡化為只有轉(zhuǎn)速N3、N4驅(qū)動的上下二個車輪7、7' 電驅(qū)動方式。實施方式4:本實施例為實施方式3的一種變換方式，采用傳統(tǒng)差速器驅(qū)動上下二車輪7、7' 方式。區(qū)別于傳統(tǒng)差速器的特征為第一是車輪為“ ”菱型布置結(jié)構(gòu)；第二是上下二車輪 7、7'驅(qū)動方式；第三是左右二車輪1、1'同時主動轉(zhuǎn)向方式。結(jié)合附圖1、2、3、4、8說明本實施例的具體內(nèi)容及其實施過程。用差速器52替代上下電動機23、23 ‘的位置，改用差速器52提供二個轉(zhuǎn)速N3、N4 分別驅(qū)動上下二車輪7、7'，去掉上下電離合器22、22'中的相關嚙合控制零件。這時轉(zhuǎn)速為Nr的輸入軸33作為差速器52的動力，經(jīng)主動錐齒輪32驅(qū)動安裝在差速器殼53上的差速器錐齒輪50轉(zhuǎn)動，在差速器殼53內(nèi)裝有行星齒輪51、51 ‘共同驅(qū)動上下半軸齒輪M、 54'分別輸出上下方向的差速轉(zhuǎn)速N3、N4，再經(jīng)各自相應的傳動軸和萬向節(jié)分別驅(qū)動上下二車輪7、7'轉(zhuǎn)動。在實現(xiàn)上下二車輪7、7 ’的差速器驅(qū)動方式中，當轉(zhuǎn)速為Nr輸入軸33的動力來自發(fā)動機時為發(fā)動機差速器二驅(qū)動方式；當轉(zhuǎn)速為Nr輸入軸33的動力來自電動機時為電動機差速器二驅(qū)動方式。
權利要求
1.一種菱型車輪布置十字橋四輪驅(qū)動機構(gòu)，包括四個車輪、驅(qū)動器、懸架、轉(zhuǎn)向主銷總成和前后轉(zhuǎn)向驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述左右上下四個車輪(1、1' >7,7')按照菱型布置在4個角上，其中，左車輪(1)、左轉(zhuǎn)向主銷總成0)、左^1型懸臂(3)、驅(qū)動器(6)和右 H型懸臂(3')、右轉(zhuǎn)向主銷總成0')、右車輪(Γ )構(gòu)成左右方向轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，而上車輪(7)、上電離合器(22)、上電動機(23)、中間懸臂(8)、下電動機)、下電離合器 (22')、下車輪(7')構(gòu)成上下方向驅(qū)動橋，左右方向轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和上下方向驅(qū)動橋組成一個交叉式的“十”字型驅(qū)動橋；所述前后轉(zhuǎn)向驅(qū)動機構(gòu)使左右車輪(1、1')之間的轉(zhuǎn)向擺動方向完全相反，但左右車輪(1、1')的轉(zhuǎn)彎半徑相同，Rl = R2。
2.根據(jù)權利要求1所述的菱型車輪布置十字橋四輪驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述左右方向驅(qū)動橋由安裝在“ ”型邊框內(nèi)的中心位置的驅(qū)動器(6)驅(qū)動，驅(qū)動器(6)由一根轉(zhuǎn)速為Nr的輸入軸(3 提供動力，驅(qū)動器(6)分別輸出左右方向驅(qū)動轉(zhuǎn)速為m、N2，并經(jīng)各自的傳動軸和萬向節(jié)驅(qū)動左右車輪(1、1')轉(zhuǎn)動，其中轉(zhuǎn)速為Nr輸入軸(3 的動力來自發(fā)動機或電動機。
3.根據(jù)權利要求1所述的菱型車輪布置十字橋四輪驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述上下方向驅(qū)動橋由安裝在“十”字型驅(qū)動橋的縱軸(Z')軸線位置的上下電動機03、23')驅(qū)動，其中上電動機輸出驅(qū)動轉(zhuǎn)速為N3，下電動機)輸出驅(qū)動轉(zhuǎn)速為N4，上下電動機03、23')分別經(jīng)各自的傳動軸和萬向節(jié)驅(qū)動上下車輪(7、7')轉(zhuǎn)動。
4.根據(jù)權利要求1所述的菱型車輪布置十字橋四輪驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述懸架包括左右懸架和上下懸架，其中所述左右懸架對稱于“十”字型驅(qū)動橋的縱軸(Z')軸線， 包括左右車輪(1、1')、左右轉(zhuǎn)向主銷總成0、2')和左右H型懸臂(3、3')，車輪(1、 1')分別經(jīng)左右轉(zhuǎn)向主銷總成0、2')和左右H型懸臂(3、3')通過相同結(jié)構(gòu)的橡膠/ 金屬支撐1(1 連接在車體或車架上；上下懸架對稱于“十”字型驅(qū)動橋的橫軸(X)軸線， 包括上下車輪(7、7')、上下電離合器02、22')和中間懸臂(8)，車輪(7、7')分別經(jīng)螺釘III (42)、螺釘IV)安裝在中間懸臂(8)上下兩端的法蘭盤上，中間懸臂(8)通過橡膠/金屬支撐11(13')連接在車體或車架上。
5.根據(jù)權利要求1所述的菱型車輪布置十字橋四輪驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述的左右上下四個車輪(1、1' >7,7')的位置關系為左右車輪(1、Γ )位置對稱于“十”字型驅(qū)動橋的縱軸(Z')軸線，Ll = L2，上下車輪(7、7')位置對稱于“十”字型驅(qū)動橋的橫軸(X)軸線，L3 = L4，菱型為對稱結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權利要求1所述的菱型車輪布置十字橋四輪驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述的驅(qū)動器(6)通過轉(zhuǎn)速為Nr的輸入軸(3 獲得動力，經(jīng)主動錐齒輪(3 驅(qū)動錐齒輪K46)和錐齒輪IK47)同軸轉(zhuǎn)動，再經(jīng)錐齒輪IK47)同時驅(qū)動錐齒輪1^49)、錐齒輪11108)分別輸出驅(qū)動轉(zhuǎn)速m、N2，經(jīng)各自的傳動軸和萬向節(jié)分別驅(qū)動左右車輪(1、1')轉(zhuǎn)動，在驅(qū)動器(6)的上下兩端還分別經(jīng)螺釘I (34)、螺釘II (34')連接有上下電動機03、23')，用車載蓄電池組分別為上下電動機03、23')供電輸出驅(qū)動轉(zhuǎn)速N3、N4，經(jīng)各自的傳動軸和萬向節(jié)分別驅(qū)動上下車輪(7、7')轉(zhuǎn)動。
7.根據(jù)權利要求1所述的菱型車輪布置十字橋四輪驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述的左右^型懸臂(3、3')結(jié)構(gòu)相同且位置對稱(Z')軸線，分別設有左右齒輪箱(11、11')， 齒輪箱(11、11')上分別裝有左右端蓋(19、19')和左右軸承端蓋O0、20')，并且內(nèi)部分別安裝有左右花鍵傳動軸(12、12')和左右內(nèi)半軸(15、15')，左右花鍵傳動軸(12、 12')分別與左右內(nèi)半軸(15、15')之間軸線垂直布置，左右傳動軸(12、12')上分別裝有結(jié)構(gòu)相同的花鍵錐齒輪09)，內(nèi)半軸(15、15')上則分別裝有結(jié)構(gòu)相同的錐孔錐齒輪 (30)，花鍵錐齒輪09)和錐孔錐齒輪(30)分別實現(xiàn)左右花鍵傳動軸(12、12')到左右內(nèi)半軸(15、15')的動力傳遞。
8.根據(jù)權利要求1所述的菱型車輪布置十字橋四輪驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述的左右轉(zhuǎn)向主銷總成0、2')結(jié)構(gòu)相同且位置對稱(Z')軸線，左右轉(zhuǎn)向主銷總成0、2') 分別都具有結(jié)構(gòu)相同的萬向節(jié)VII (31)和主銷(27)，所述左轉(zhuǎn)向主銷總成2具有的萬向節(jié) VII31和主銷27的中心位于X坐標的ο點位置，右轉(zhuǎn)向主銷總成2'具有的萬向節(jié)VII31 和主銷27的中心位于X坐標的ο'點位置。
9.根據(jù)權利要求1所述的菱型車輪布置十字橋四輪驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述的左右車輪(1、1')經(jīng)驅(qū)動臂(18)分別驅(qū)動左右推拉桿(17、17')和左右轉(zhuǎn)向臂(16、16') 控制轉(zhuǎn)向過程，轉(zhuǎn)向驅(qū)動臂(18)由方向盤的轉(zhuǎn)角位移再經(jīng)機械或電動、液壓方式控制，當右車輪(1')擺角方向為+丨時，則左車輪(1)擺角方向為-丨，反之亦然，而當左右車輪 (1>1')之間距離較大時，取消過長的左右推拉桿(17、17')結(jié)構(gòu)，采用電動或液壓伺服機構(gòu)分別在車輪(1、1')的附近直接驅(qū)動左右轉(zhuǎn)向臂(16、16')控制轉(zhuǎn)向過程。
10.根據(jù)權利要求1所述的菱型車輪布置十字橋四輪驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述“十” 字型驅(qū)動橋的左右上下車輪(1、1' >7,7')驅(qū)動方式能簡化為左右二車輪(1、1')驅(qū)動方式，也能簡化為上下二車輪(7、7')驅(qū)動方式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種行走機械的菱型車輪布置十字橋四輪驅(qū)動機構(gòu)，包括四個車輪、驅(qū)動器、懸架、轉(zhuǎn)向主銷總成和前后轉(zhuǎn)向驅(qū)動機構(gòu)，其特征在于，所述左右上下四個車輪按照菱型布置在4個角上，其中，左車輪、左轉(zhuǎn)向主銷總成、左型懸臂、驅(qū)動器和右型懸臂、右轉(zhuǎn)向主銷總成、右車輪構(gòu)成左右方向轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋，而上車輪、上電離合器、上電動機、中間懸臂、下電動機、下電離合器、下車輪構(gòu)成上下方向驅(qū)動橋，左右方向轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋和上下方向驅(qū)動橋組成一個交叉式的“十”字型驅(qū)動橋；改善了車輪對路面的碾壓均勻性；實現(xiàn)了發(fā)動機與電動機的模塊組合驅(qū)動方式；具有防滑4WD功能；實現(xiàn)前、后車輪主動轉(zhuǎn)向提高操控汽車運動位置準確性。
文檔編號B60K17/34GK102530123SQ201210043089
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權日2012年2月24日
發(fā)明者方顯忠 申請人:方顯忠