一种车辆转向驱动机构及自动驾驶清扫车的制作方法

1.本实用新型涉及自动驾驶清扫车技术领域，特别是涉及一种车辆转向驱动机构及自动驾驶清扫车。


背景技术：

2.目前，各种清扫车的应用，极大地提高了城市环卫的清扫效率。清扫车上通常安装有驱动电机、边刷、主刷、吸尘风机等组件，通过这些组件的相互配合来进行路面的清扫。
3.其中，驱动电机是整个清扫车的动力中心。现有清扫车，采取的是后轮驱动的方式(前轮作为从动轮)。后轮的驱动电机采用直流有刷电机，通过驱动清扫车的后轮行驶，来实现转向的功能，转向半径大，清扫盲区面积大。
4.此外，由于现有清扫车的驱动电机，安装于车身的后桥，所以占用空间大，整体驱动后桥总成重量重。
5.另外，现有清扫车的驱动电机采用有刷电机，寿命短，功率密度低。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种车辆转向驱动机构及自动驾驶清扫车。
7.为此，本实用新型提供了一种车辆转向驱动机构，所述车辆转向驱动机构设置在车辆前轮上；所述车辆转向驱动机构包括车辆固定盘和轮毂电机，其中：
8.车辆固定盘包括位于轮毂电机上方的固定盘转轴和转盘，所述转盘可围绕固定盘转轴轴线向左旋转预置第一角度和向右旋转预置第二角度；
9.所述转盘下端固定连接有两个轴对称分布的转向支架；
10.两个转向支架位于轮毂电机左右两侧，且分别与所述轮毂电机的一端固定连接。
11.优选地，两个转向支架，分别通过螺母固定连接在轮毂电机的转轴的左右端部。
12.优选地，所述轮毂电机为直驱式直流无刷电机。
13.优选地，轮毂电机，包括横向分布的转轴；
14.转轴的中部径向四周外壁，压装有环绕分布的内轮毂；
15.其中，内轮毂的径向四周外壁，压装有环绕分布的定子铁芯；
16.定子铁芯上，缠绕有定子绕组；
17.其中，转轴的左右两端径向外壁，分别套有左法兰和右法兰；
18.左法兰和右法兰上，分别具有一个横向分布的用于容纳转轴的转轴通孔；
19.每个转轴通孔的径向四周侧壁，分别具有一个环绕分布的油封容纳槽和一个环绕分布的轴承容纳槽；
20.每个油封容纳槽中，安装有环形的油封；
21.每个轴承容纳槽中，安装有轴承；
22.其中，油封的内侧面，与转轴的径向外壁相接触；
23.轴承的内圈，与转轴的径向外壁相连接；
24.其中，油封，位于轴承的外侧方向；
25.其中，左法兰和右法兰之间，固定安装有环绕分布的外轮毂；
26.外轮毂的径向四周内壁，安装有环形的磁铁；
27.外轮毂的径向四周外壁，安装有环形的轮胎。
28.优选地，外轮毂的左右两侧，分别通过螺钉与左法兰和右法兰固定连接。
29.优选地，磁铁的径向四周内壁和四周两侧表面，罩有一个磁铁保护罩；
30.磁铁保护罩的左右两侧，分别具有向外延伸的、径向分布的限位块；
31.磁铁保护罩左右两侧的限位块，分别夹在左法兰的内侧与磁铁的左端之间的位置，以及右法兰的内侧与磁铁的右端之间的位置。
32.优选地，定子绕组的左侧下部，安装有一个霍尔位置传感器。
33.优选地，转轴的左端开口嵌入有线束；
34.霍尔位置传感器的连接线和定子绕组的连接线，位于线束里面。
35.优选地，霍尔位置传感器卡接在定子绕组上。
36.优选地，定子绕组包括多组线圈；
37.定子铁芯的径向四周外侧，等间距分布有多个限位齿；
38.任意相邻的两个限位齿之间，具有一个径向分布的开口槽；
39.开口槽的径向外侧开口；
40.每个限位齿的外表面，分别均匀缠绕有一组线圈。
41.此外，本实用新型，还提供了一种自动驾驶清扫车，包括前面所述的车辆转向驱动机构，所述车辆转向驱动机构安装在所述自动驾驶清扫车前轮上。
42.本实用新型提供的一种车辆转向驱动机构，设置在车辆前轮上，且由于在轮毂电机上方设置有车辆固定盘，该车辆固定盘上的转盘通过转向支架与轮毂电机连接，转盘可带动前轮围绕固定盘转轴向左和向右旋转预设角度，从而实现车辆原地转向，减小车辆转弯半径，若该车辆为清扫车辆，还可减少清扫车辆的清扫盲区；另外，前轮驱动相对后后轮驱动而言，能够减少占用空间，更省空间。再一方面，本实用新型提供的车辆转向驱动机构的轮毂电机采用直驱式无刷直流电机，功率密度大，免维护，高寿命，占用空间小，扩展性强等。
附图说明
43.图1为本实用新型提供的一种车辆转向驱动机构，所包括的前轮的立体结构示意图；
44.图2为本实用新型提供的一种车辆转向驱动机构中，前轮上安装的轮毂电机的轴向剖视图；
45.图3为本实用新型的轮毂电机，具有的定子铁芯的立体结构示意图。
具体实施方式
46.为使本实用新型实现的技术手段更容易理解，下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非
对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分。
47.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
48.需要说明的是，在本技术的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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技术的限制。
49.此外，还需要说明的是，在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”等应做广义理解，例如，可以是固定安装，也可以是可拆卸安装。
50.对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
51.参见图1至图3，本实用新型提供了一种车辆转向驱动机构，所述车辆转向驱动机构设置在车辆前轮上；所述车辆转向驱动机构包括车辆固定盘100和轮毂电机200，其中：
52.车辆固定盘100包括位于轮毂电机200上方的固定盘转轴102和转盘 103，所述转盘103可围绕固定盘转轴102轴线向左旋转预置第一角度和向右旋转预置第二角度；
53.所述转盘103下端固定连接有两个轴对称分布的转向支架101；
54.两个转向支架101位于轮毂电机200左右两侧，且分别与所述轮毂电机 200的一端固定连接。
55.在一个实施例中，所述第一角度小于或等于90
°
，优选地，所述第一角度为90
°
；所述第二角度为小于或等于90
°
，优选地，所述第二角度为90
ꢀ°
。
56.在一种实施例中，车辆转向驱动机构，优选为设置在车辆底部前端中间位置(即横向中间位置)的前轮上，此时，车辆的底部后端左右两侧下部可以设置有两个后轮(作为从动轮，只能沿着车身长度方向，通过转动实现前后移动)。
57.需要说明的是，对于本实用新型，车辆固定盘100中的转盘103，可围绕固定盘转轴102轴线向左90度和向右90度旋转，从而在轮毂电机200 都可前后驱动转动的情况下，即可满足让车辆实现原地转向的功能。
58.在一种实施例中，车辆固定盘100可以在自动驾驶清扫车中原有的eps (电动助力转向系统)的驱动控制下，进行左右各90度转动，相关结构设计为现有的技术，在此不再赘述。
59.在另一个实施例中，车辆固定盘100中的固定盘转轴102，还可以采用其他的驱动方式来实现旋转，例如，与车辆内部设置的方向盘相联动连接，实现旋转，或者与车辆内部设置的一个驱动电机的输出轴相联动连接，在电机的驱动下实现转动。当然，具体驱动固定盘转轴102转动的方式，不限于这两种列举的方式，还可以是其他驱动方式。在此不过多赘述。
60.在本实用新型中，在一个可选的实施例中，两个转向支架101，分别通过螺母固定连接在轮毂电机200的转轴1的左右端部。转向支架101与轮毂电机200的转轴1之间的固定方式，不限于通过螺母固定，还可以采用其他的连接方式，例如可以通过插销连接、焊接或者卡扣连接等方式，本技术不做严格限定。
61.在一个优选的实施例中，所述轮毂电机200为直驱式直流无刷电机。该直驱式直流无刷电机耐磨性号、功率密度大、免维护、高寿命。在本实用新型中，参见图2所示，轮毂电机200，包括横向分布的转轴1；
62.转轴1的中部径向四周外壁，压装有环绕分布的内轮毂2；
63.其中，内轮毂2的径向四周外壁，压装有环绕分布的定子铁芯3；
64.定子铁芯3上，缠绕有定子绕组4(例如是用于导电的铜线线圈)；
65.其中，转轴1的左右两端径向外壁，分别套有左法兰14和右法兰13；
66.左法兰14和右法兰13上，分别具有一个横向分布的用于容纳转轴1 的转轴通孔；
67.每个转轴通孔的径向四周侧壁，分别具有一个环绕分布的油封容纳槽和一个环绕分布的轴承容纳槽；
68.每个油封容纳槽中，安装有环形的油封6；
69.每个轴承容纳槽中，安装有轴承5；
70.其中，油封6的内侧面，与转轴1的径向外壁相接触；
71.轴承5的内圈，与转轴1的径向外壁相连接；
72.其中，油封，位于轴承5的外侧方向；
73.其中，左法兰14和右法兰13之间，固定安装有环绕分布的外轮毂8；
74.外轮毂8的径向四周内壁，安装有环形的磁铁10；
75.外轮毂8的径向四周外壁，安装有环形的轮胎9。
76.在本实用新型中，具体实现上，外轮毂8的左右两侧，分别通过螺钉15 与左法兰14和右法兰13固定连接。
77.在本实用新型中，具体实现上，磁铁10的径向四周内壁和四周两侧表面，罩有一个磁铁保护罩11；
78.磁铁保护罩11的左右两侧，分别具有向外延伸的、径向分布的限位块；
79.磁铁保护罩11左右两侧的限位块，分别夹在左法兰14的内侧与磁铁 10的左端之间的位置，以及右法兰13的内侧与磁铁10的右端之间的位置。
80.在本实用新型中，具体实现上，定子绕组4的左侧下部，安装有一个霍尔位置传感器7。
81.具体实现上，霍尔位置传感器7卡接在定子绕组4上。
82.具体实现上，转轴1的左端开口嵌入有线束12；
83.霍尔位置传感器7的连接线和定子绕组4的连接线，位于线束12里面。
84.在本实用新型中，具体实现上，定子绕组4包括多组线圈；
85.参见图3所示，定子铁芯3的径向四周外侧，等间距分布有多个限位齿30；任意相邻的两个限位齿30之间，具有一个径向分布的开口槽31；开口槽31的径向外侧开口；每个限位齿30的外表面，分别均匀缠绕有一组线圈(即缠绕在图3所示的限位齿30的上下和前后两侧，图略)。
86.需要说明的是，定子铁芯3沿着径向冲有均匀分布的开口槽31，用以缠绕定子绕组，相邻的两个开口槽31通过一个限位齿30分隔开来。定子铁芯3的每个限位齿30上绕有线圈，线圈均匀缠绕在定子铁芯3的每个限位齿上，这些线圈组成三相的定子绕组4。
87.在本实用新型中，具体实现上，线束12的外侧端，可以用于连接自动驾驶清扫车等
车辆上原有的控制模块；
88.需要说明的是，自动驾驶清扫车等车辆上原有的控制模块，通过霍尔位置传感器7上位置信号的反馈，来控制三相电压(线圈组成三相的绕组)的关系，来实现控制轮毂电机转速，霍尔位置传感器7通过检测转子磁极极性变化，来测定转子的转动位置，控制驱动电路。
89.在本实用新型中，具体实现上，转轴1的左右两端部，分别安装在自动驾驶清扫车等车辆中安装的车辆固定盘100上，由车辆固定盘100来固定转轴1，限制本实用新型轮毂电机的转轴转动，从而使其外轮毂8及其上的轮胎9转动时，带动车辆前进或后退。
90.需要说明的是，对于本实用新型的轮毂电机，其在使用时，固定转轴，通过霍尔位置传感器7上霍尔信号(即位置信号)的反馈，来控制三相电压 (线圈组成三相绕组)的关系，从而实现控制轮毂电机转速。
91.需要说明的是，本实用新型提供的轮毂电机，采用直驱式直流无刷电机，高寿命，高可靠性，大大节约后期的维护成本。同时，可以基本实现原地转向，减少清扫盲区，大大提高清扫质量。此外，占用空间小，节约整车布置空间，使整车有更多的空间来扩展功能。通过应用本实用新型，可以有效改善原有有刷电机低寿命、低可靠性、需要较多的后期维修维护等缺点，降低使用成本。
92.需要说明的是，本实用新型提供的轮毂电机，是分数槽集中绕组的轮毂电机，是直驱式直流无刷电机，电机的驱动技术原理，为现有常规的电机技术原理，在此不再赘述。
93.在本实用新型中，需要说明的是，通过应用本实用新型，自动驾驶清扫车的原地转向功能的实现原理为：转轴1的左右两端部，分别安装在自动驾驶清扫车等车辆中安装的车辆固定盘100上，车辆固定盘100可以在自动驾驶清扫车中原有的eps(电动助力转向系统)的控制或者其他旋转驱动方式的驱动下，进行左右各90度转动，此时轮毂电机可以工作，从而通过转向角度变化和轮毂电机的驱动，带动无人驾驶车辆转动。
94.另外，本实用新型还提供了一种自动驾驶清扫车，所述自动驾驶清扫车包括前面所述的车辆转向驱动机构，所述车辆转向驱动机构安装在所述自动驾驶清扫车前轮上。
95.在本实用新型中，具体实现上，自动驾驶清扫车，为三轮结构，具体包括安装在车身后端左右两侧下部的、只能前后转动的两个后轮(即普通的从动轮)，以及安装在车身底部前端中间位置的一个前轮(作为驱动轮、主动轮)。
96.在本实用新型中，需要说明的是，对于自动驾驶清扫车，在安装有图1 所示的前轮后，当需要前后移动时，只需要驱动本实用新型的轮毂电机200，让轮毂电机沿着自动驾驶清扫车的前后方向(车头车尾连线方向)分布，通过通电驱动本实用新型轮毂电机的转轴转动，从而使外轮毂8及其上的轮胎 9转动时，带动车辆前进或后退，这时候，两个后轮跟着前后移动。
97.而当需要让自动驾驶清扫车原地转向时，这时候，鉴于现有技术的自动驾驶清扫车是后轮驱动转向，转向半径大，本实用新型采取一个前轮驱动，两个后轮从动的转向模式，只需要让前轮中安装的本实用新型的轮毂电机，沿着自动驾驶清扫车的横向方向分布(车辆的宽度方向)转动，这时候，自动驾驶清扫车的车体，将大致以两个后轮底部连线的中间点为圆心，以该中间点与轮毂电机的底部之间的距离为半径，进行圆周运动。也就是说，轮毂电机相当于一个圆规的笔头，沿着相当于圆规顶针底部的所述中间点，按照基本呈圆
周线的轨迹，进行绕圈移动。
98.需要说明的是，对于本实用新型提供的轮毂电机，其主要是在无人驾驶车上的使用，自动驾驶车为三轮结构，一个前轮，两个后轮，此电机用于前轮，该前轮的电机固定在可左右各90度转动的车辆固定盘上，轮毂电机用于车的驱动，车辆固定盘和电机二者共同配合，实现无人驾驶车的转向功能，使转向半径缩小，从而达到了无人驾驶清扫车基本实现原地转向的目的，减小清扫车的转弯半径，减少清扫盲区。
99.综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种车辆转向驱动机构及自动驾驶清扫车，其结构设计科学，可以基本实现让自动驾驶清扫车原地转向，减小清扫车的转弯半径，减少清扫盲区，具有重大的生产实践意义。
100.本实用新型提供的车辆转向驱动机构及自动驾驶清扫车，其具有的轮毂电机，采用直驱式无刷直流电机，功率密度大，免维护，高寿命，占用空间小，扩展性强等。
101.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。