技术领域

[0001] 本发明涉及到的是一种 360度动力转弯系统， 可应用在不依靠轨道而能够在陆地上行驶的轮 式运载工具。

背景技术

[0002] 汽车转弯系统分为两大类： 机械转弯系统和动力转弯系统。

[0003] 机械转弯系统以驾驶员的体力作为转弯能源， 其中所有传力件都是机械的。 机械转弯系统由转弯操纵机构、 转弯器 和转弯传动机构三大部分组成。

[0004] 动力转弯系统是兼用驾驶员体力和发动机动力 为转弯能源的转弯系统。 在正常情况下， 汽车转弯所需能量， 只有一 小部分由驾驶员提供，而大部分是由发动机通 过动力转弯装置提供的。但在动力转弯装置失 效时，一般还应当能由驾驶员独 立承担汽车转弯任务。因此，动力转弯系统是 在机械转弯系统的基础上加设一套动力转弯装 置而形成的。随着汽车工业的迅 速发展， 转弯装置的结构也有很大变化。汽车转弯器的 结构很多， 从使用的普遍程度来看， 主要的转弯器类型有 4种： 蜗杆 肖式《Ρ型）、蜗杆滚轮式（WR型）、 循环球式（BS型）、 齿条齿轮式 （RP型）。这四种转弯器型式， 已经被广泛使用在汽车 上。

[0005] 在世界范围内， 汽车循环球式转弯器占 45%左右， 齿条齿轮式转弯器占 40%左右， 蜗杆滚轮式转弯器占 10%左右， 其它型式的转弯器占 5%。 循环球式转弯器一直在稳步发展。 在西欧小客车中， 齿条齿轮式转弯器有很大的发展。 日本汽车 转弯器的特点是循环球式转弯器占的比重越来 越大， 日本装备不同类型发动机的各类型汽车，采用 不同类型转弯器，在公共 汽车中使用的循环球式转弯器， 已由 60年代的 62. 5%, 发展到现今的 100%了 （蜗杆滚轮式转弯器在公共汽车上已经被淘 汰）。 大、 小型货车大都采用循环球式转弯器， 但齿条齿轮式转弯器也有所发展。 微型货车用循环球式转弯器占 65%， 齿条 齿轮式占 35%。

[0006]循环球式转弯器： 主要由螺杆、 螺母、转弯器壳体以及许多小钢球等部件组成 ， 所谓的循环球指的就是这些小钢球， 它们被放置于螺母与螺杆之间的密闭管路内， 起到将螺母螺杆之间的 滑动摩擦转变为阻力较小的滚动摩擦的作用， 当与方 向盘转弯管柱固定到一起的螺杆转动起来后， 螺杆推动螺母上下运动， 螺母在通过齿轮来驱动转弯摇臂往复摇动从而 实现 转弯。 在这个过程当中， 那些小钢球就在密闭的管路内循环往复的滚动 ， 所以这种转弯器就被称为循环球式转弯器。 齿轮齿条转弯器： 是一种最常见的转弯器。其基本结构是一对相 互啮合的小齿轮和齿条。 转弯轴带动小齿轮旋转时， 齿条便 做直线运动。 有时， 靠齿条来直接带动横拉杆， 就可使转弯轮转弯。 所以， 这是一种最简单的转弯器。 [0007] 以上转弯系统都受限于轮胎需要在车轴上固定 的方式。 由于转弯摇臂跟转弯直拉杆及转 臂的结构一定有死点， 故一般前轮无法向内侧外侧转劫角度过大， 最多 60度。所以车辆的调头转弯只能以一定的角度� ��行， 无法做到平行停车、 零半径掉头、或者向任意角度平 ^动。而且在转弯时， 在内外侧轮胎转弯角度相同的限制下， 转弯内侧轮胎受到更大的压 力， 因此内侧轮胎的磨损要大于外侧轮胎， 由于安全原因， 换轮胎时必须内外侧轮胎一起换， 这就浪费了磨损轻微的外侧轮 胎， 并且磨损的轮胎成为粉末污染空气， 中国一年消耗的轮胎有数百万吨， 如果能使得内外侧轮胎平均磨损， 能够延长轮胎 的寿命， 个人可以大幅减少不必要的轮胎消费， 国家可以大幅减少不必要的资源浪费， 实现绿色 GDP。

发明内容

[0008] 本发明提供了一种与现行传统车辆完全不同的 转弯系统， 使车辆的各个轮胎可以不受限于车轴的限制， 不但能够单 独向每个方向进行 360度的大角度旋转， 也可互相协作。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案 是： 一种 360度动力转弯系统， 可应用在不依靠轨道而能够在陆地上行驶的轮 式 运载工具上， 包括水平转弯电机、卡齿、 轴承滚珠、水平旋转圆盘、制动盘、供制动盘 转动的空间、 转轴、 固定件、 轮毂电 机内层、 轮胎、 轮毂、 供轮胎转动的空间、 换轮胎的操作空间、 外壳、 制动卡钳、 轮毂电机外层、 A臂、 控制盒、 单片机、 控制面板、 传感器、 连接杆， 每个轮胎均可独立转任意角度，也可配合其他 轮胎来转特定角度。

[0009] 上述技术方案中， 更具体的技术方案还可以是： 装备有本发明的运载工具在运行时， 方向盘转弯时以电力驱动水平 转弯电机，水平转弯电机以齿轮转动水平旋转 圆盘， 由于轮毂电机的不旋转层是固定在水平旋转圆 盘上的，所以水平旋转圆 盘旋转的同时，轮毂及轮胎也与水平旋转圆盘 水平旋转相同的方向及角度， 因此可以完成转弯的目的。而且内外轮转动角 度 由控制盒控制， 可得到在不同速度下转弯时， 所有转动角度的内外轮协作转弯角度的最佳配 合。

[0010] 由于采用上述技术方案， 本发明与现有技术相比具有如下有益效果： 根据本发明装备的运载工具， 可以完成平行停 车、 180度的原地零回转半径调头动作、静止下向 360度任意方向移动、斜向移动、 高速转弯时可采用漂移模式、各种不同 速度下的多种轮子转弯模式、 内外側轮子协作转弯角度最佳化， 可大量减少轮胎的磨损。

本发明的技术特征

[0011] 发明内容中所述的轮毂电机， 其特征在于： 垂直旋转、 固定在轮毂上、 供转动轮毂及轮胎用。 分为内外两层， 轮毂 电机的外层，此时外层是不旋转层，固定在水 平旋转圆盘上、可随着水平旋转圆盘左右 360度转弯，并带动轮毂及轮胎转弯， 轮毂锁在轮毂电机内层上， 内层是中心旋转层， 垂直旋转带动轮毂及轮胎前进及后退， 可单独控制转动方向， 可单独垂直顺 时针转或逆时针转， 及单独控制转速。

[0012] 轮毂电机内外两层的功能也可互相调换， 可以将外层作为垂直旋转层， 轮毂锁在外层上， 内层固定在水平旋转圆盘 上， 此时内层为不选转层， 随水平旋转圆盘左右 360度转弯。

[0013] 发明内容中所述的轮毂， 其特征在于： 轮毂可做成内外两层， 外层可做成飞轮结构、 或者连接飞轮， 内层不转， 外 层转， 动力由安装于其他部位的电机， 通过包含但不限于齿轮、链条、 皮带、 摇臂、拉杆等机械装置， 驱动内层或外层的飞 轮结构， 带动轮毂及轮胎。

[0014] 发明内容中所述的制动盘， 其特征在于： 由制动盘与轮毂马达转动层相连， 与轮毂同步转动， 有制动卡钳对制动盘 制动。

[0015] 发明内容中所述的制动盘， 其特征在于： 现行蝶式或鼓式制动也可直接应用在轮毂电机 及轮毂转动的三种模式 （i ) 外层不转、 内层及轴心转动的轮毂电机， （i i ) 内层及轴心固定、 外层转动的的轮毂电机， （ii i ) 飞轮结构的轮毂。

[0016] 发明内容中所述的水平旋转圆盘， 其特征在于： 水平旋转圆盘有线路连接至方向盘， 方向盘转弯时以电力驱动水平 转弯电机，水平转弯电机以卡齿转动水平旋转 圆盘， 由于轮毂电机的不旋转层是固定在水平方向旋 转的旋转圆盘上，所以水 平旋转圆盘旋转的同时，轮毂及轮胎也与水平 旋转圆盘旋转相同的方向及角度， 因此可以完成转弯的目的，水平旋转圆盘上 锁有轮毂电机， 协助转动的部件为水平转弯电机、卡齿、 轴承滚珠、 水平旋转圆盘， 水平旋转圆盘转动能控制轮胎转弯的角 度在 0度一 360度之间， 并通过外壳及 A臂连接至运载工具的底盘， 将运载工具的受力透过本系统传递至地面， 留有空间可 供轮胎转动及制动系统制动， 并有轴承滚珠等活动部件协助水平旋转圆盘转 动，可以使前、后、 内、外、各轮胎和 /或各组轮 胎的转动角度都不一致、 也可都一致， 可作出在不同速度下， 每一过弯角度内、 外側轮胎转弯角度不同的最佳配合。

[0017] 实用新型内容中所述的为水平旋转圆盘供能的 水平转弯电机， 其特征在于： 使用电力供给能量， 使用单独的能量通 路接受能量， 可单独控制水平转动方向， 可单独水平顺时针转或逆时针转， 及单独控制转速。

[0018] 实用新型内容中所述的卡齿， 其特征在于： 与水平旋转圆盘连接， 靠水平转弯电机转动并带动水平旋转圆盘转动 。

[0019] 发明内容中所述的控制盒， 其特征在于： 控制盒由控制面板及单片机组成， 控制面板可由触控屏、 按键组成， 单片 机连接到方向盘上的传感器， 当方向盘转动某个角度的时候，单片机向水平 转弯电机发出信号，让水平转弯电机控制运载 工 具转弯角度， 可以控制轮子转弯模式、转弯角度， 转弯模式可以预先设定， 或者在行驶中手动调整为不同的转弯模式， 控制 盒可以控制轮子的角度，让内外轮子过弯的角 度不同， 并且在不同的速度下有不同的内外轮搭配的过 弯角度，后方一组轮子 的转动方向跟角度， 也可不同于前方一组轮子的转动方向跟角度。

附图说明

[0020] 图 1是本发明转弯系统和轮胎的平面图。

[0021] 图 2是转弯系统的剖面图， 从图 1上的剖面符号可以知道剖面位置及看的方向� �

[0022] 图 3是转弯系统和轮胎的上视图。 水平转弯电机可以旋转水平旋转圆盘 360度。 轮胎可旋转 360度， 当顺时针旋转 90度到虚线位置， 就可平行停车。

[0023] 图 4是转弯系统的立体透视图。

[0024] 图 5是转弯系统和轮胎的外视图。

[0025] 图 6是安装了该转弯系统车辆的零半径掉头图： 在四个车轮转 30度 60度， 彼此协作， 以质量重心为圆心旋转，因 此可以直接 180度掉头， 回转半径为零。 [0026] 图 7是安装了该转弯系统车辆高速行驶下的转弯� �。

[0027] 图 8是安装了该转弯系统车辆低速行驶下的转弯� �。

[0028] 图 9是安装了该转弯系统车辆的平行停车图。

[0029] 图 10是从静止状态向 45度斜行的斜行上视图。

编码规则

[0030] 一个编码代表一个零件或部位， 同一个编码会在不同的图中出现。

[0031]编码的零件是为了说明零件之间的联动性 ， 在图 6 9中， 是为了说明本发明的实用性能。所以里面的零 件不再编码。 零件编码说明

1 水平转弯电机： 以卡齿转动水平旋转圆盘。

2 卡齿

3 轴承滚珠

4水平旋转圆盘： 周围皆有卡齿， 与地面平行， 轮毂与地面垂直， 固定在水平选转圆盘上。

5 制动盘

6供制动盘转动的空间

7转轴

8 固定件

9轮毂电机内层

10轮胎

11 轮毂

12供轮胎转动的空间

13换轮胎的操作空间

14外壳： 保护轮胎及水平旋转圆盘， 并且经由外壳传递车身的重量到轮胎上。

15制动卡钳

16轮毂电机外层

17 A臂： 传递车身底盘的重量到外壳上。

18控制盒： 能控制每个轮子的转弯模式、 转弯角度。

19单片机

20控制面板

21 传感器： 安装在方向控制机构上， 连接到控制盒。

22连接杆： 不同位置连接制动盘的连接杆。 具体实 ¾fe¾r¾

[0032] 结合附图和实施例对本发明做出进一步说明， 并说明起到的作用。 下面参照附图对本发明的示例性实施方式进行 详 细描述。 对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的 ， 而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。 实施例 1 :

[0033]如图 1所述，方向盘转弯时，装置在方向盘上的传� �器感应到转动的角度，将信号发送到控制盒 18中的单片机， 单 片机发送信号给水平转弯电机（1 )， 水平转弯电机 ( 1 ) 以卡齿（2 )转动水平旋转圆盘（4)， 由于轮毂电机外层（16 )是固 定在水平旋转圆盘 （4)上的， 所以水平旋转圆盘 （4)旋转的同时， 轮毂 （11 )及轮胎 （10)也与水平旋转圆盘 （4)水平旋转 相同的方向及角度， 因此可以完成转弯的目的， 由于水平旋转圆盘 4与地面平行， 轮毂 11与地面垂直， 固定在水平选转圆 盘（4)上，所以转动水平选转圆盘 4就能转动轮胎 10，达成转弯的目的。另外，轮毂电机分为内� ��两层，轮毂电机外层（16) 固定在水平旋转圆盘 （4)上、 可随着水平旋转圆盘（4)左右转弯， 并带动轮毂 （11)及轮胎 （10)转弯， 轮毂（11)锁在轮毂 电机内层（9)上， 内层是中心旋转层，垂直旋转带动轮毂（11)及 轮胎（10)前进及后退，顺时针旋转前进，逆时 针旋转后退。

[0034] 本转弯系统固定在水平旋转圆盘 （4)上， 水平旋转圆盘 （4)位于车辆底盘外侧一般轮子的位置。 水平旋转圆盘 （4) 为一大型齿轮， 与地面平行， 该铁盘圆周一圈都有卡齿与水平转弯电机 （1)的卡齿咬合， 因此当水平转弯电机 （1)旋转时， 就能带动水平旋转圆盘 （4)。 实施例 2 :

[0035] 如图 2剖面图所述， 与图 1平面图对应。 固定在轮毂（11)中心的轮毂电机 （9)中心向车体方向伸出一根转轴 （7)， 连接到制动盘 （5)上， 在制动时， 由一个、 两个、 或多个制动卡钳 （15)夹住制动盘（5)， 完成制动。

[0036] 如图 2剖面图所述， 当轮毂马达旋转层在外层时， 因此时内层及轴心是固定在水平旋转圆盘上的 ， 此时内层为不旋 转层， 与制动盘相连接的部位需要移到外层的旋转层 ， 就是图 2的虚线部位 （22 )， 不同位置连接制动盘的连接杆 （22 )。

[0037] 在图 1及图 4中所述， 在水平旋转圆盘 （4)上预留出空间， 在轮胎 （10)的周围留下了供轮胎转动的空间 （12)， 以 及换轮胎的操作空间 （13)， 同时在转轴 （7)及制动盘 （5)的周围也留下供制动盘转动的空间 （6)。 实施例 3 :

[0038] 如图 3所述， 因为是由图中 A2点的水平转弯电机 （1 ) 以卡齿 （2 ) 转动水平旋转圆盘 （4)， 轮毂电机 （9 )锁在水 平旋转圆盘 （4)上， 因此轮胎 （10)可从 A3点顺时针、 逆时针转到 A1点， 甚至可以 360度转回到 A3点。

实施例 4:

[0039]如图 9平行停车图及图 3所述， 由于没有了车轴对轮子转动角度的限制， 因此水平旋转圆盘（4)顺时针转 90度， 转 到与车体垂直 90度的方向， 可直接平行停车， 逆时针转 90度可直接平行驶离车位。 或者水平旋转圆盘 4顺时针转 90度可 直接平行停车， 想离开车位时， 让轮毂电机 （9 )逆时针转动， 也能直接平行驶离车位。 实施例 5 :

[0040] 如图 6所述， 在四个轮子转 30度 60度， 彼此协作的情况下， 以车辆的质量重心为圆心旋转，因此可以直接 180度 掉头， 回转半径为零， 也可自体旋转到 360度之任意方向， 如图 6中车头本来面对 A点， 自体旋转到面对 B点。。

[0041] 转弯时， 在内外侧轮胎转弯角度相同的限制下， 转弯内侧轮胎受到更大的压力， 因此内侧轮胎的磨损要大于外侧轮 胎。本设计转弯角度及转弯模式由驾驶控制， 但内外侧轮子转弯角度的搭配则由控制盒自动 控制。假设转动角度每 0. 1度为 一区间， 可得到在不同速度下， 假设时速每 1公里为一区间， 所有转动角度的内外轮胎协作转弯角度的最佳 配合， 假设时速 30公里， 内侧轮胎转 15度， 外侧轮胎转 14. 5度。 此种设计可大幅降低轮胎磨损， 减少空气污染。 现行的汽车设计， 是由 机械连杆来实现此功能， 因此只能在 5度以内的小转角达成内外轮胎转弯角度不同� �内外协作， 由于是机械控制， 因此无法 做到如本设计上述的精细程度， 并且在大于 5度、或者更大的转角时， 就无法实现内外轮胎转弯角度不同的内外协作 ； 并且 现行的汽车设计， 在这方面， 使用一段时间以后， 由于机械磨损， 即使是小角度转弯也无法达成内外轮胎转弯角 度不同的内 外协作。 实施例 6:

[0042]如图 10所述， 四轮可同时转任意角度， 故使用本设计的陆地移动工具可从静止状态斜 着向任意方向移动。 如四个轮 子同转 45度时， 就可斜着向 45度方向移动， 车体可从静止处向任意方向斜行而不需改变车 体角度， 如图 10可向右上方斜 行。

[0043] 如图 4所述， 尽管目前没有这种需求， 但从设计上来看， 四个轮子都可以转 360度， 可能将来实务上能开发出需要 转 300度等大角度之应用。

[0044]转弯时， 依照前后轮配合的不同， 而有 3种基本模式及 2种组合模式， 各种不同的模式由控制盒切换， 可预先设定， 也可在行驶中手动切换。

[0045] 传统转弯模式： 前轮转动， 后轮不动。

[0046] 低速转弯模式： 如图 8所示， 前轮向右转， 后轮向左转， 转弯半径变小很多， 低速转向时前后轮可相反转向， 大幅 降低转弯半径， 增加车辆操控灵活性。

[0047] 高速转弯模式： 如图 7所示， 前轮向右转， 后轮同向右转， 重心在高速漂移时， 四轮同时抓地， 增加安全性， 并且 转弯效率更高， 高速转向时 4个车轮可同时转向， 增加抓地力， 避免甩尾。

[0048] 传统转弯模式 +高速转弯模式： 过弯时速小于某个设定时速， 该时速可预先设定， 也可在行驶中由控制盒手动调整， 现假设为时速 40公里， 使用传统转弯模式转弯， 过弯时速大于设定时速时、 使用高速转弯模式。

[0049] 低速转弯模式 +高速转弯模式： 过弯时速小于某个设定时速， 该时速可预先设定， 也可在行驶中由控制盒手动调整， 现假设为时速 40公里， 使用低速转弯模式转弯， 过弯时速大于设定时速时、 使用高速转弯模式。

[0050] 虽然结合参照示例性实施方式对本发明进行了 说明描述， 但是应当理解本发明并不局限于公开的实施例 、 以及说明 书中详细描述和示出的具体实施方式， 而且， 在本发明的原理和范围之内， 可以对本发明进行修改， 以引入本说明书未说明 的任何改变、 替换或者等效组件， 而不脱离本发明的范围， 本领域技术人员可以对所述示例性实施方式做 出各种改变， 所有 的这种改变均落入本发明的保护范围。