本实用新型涉及物流运输技术领域,特别涉及一种无人车底盘和无人车。
背景技术:
在物流行业中,通常采用无人车配送的方式来提高配送效率以及降低人工成本。目前,上述无人车一般包括无人车底盘;其中,无人车底盘包括:车架、前车轮、后车轮、用于控制前车轮转动与转向的驱动转向模块以及用于控制后车轮转动的驱动模块。
然而,上述无人车底盘只依靠前车轮的转向而实现无人车底盘的整体转向,这会使得无人车底盘的转向半径过大,进而导致无人车底盘的转向性能差。
技术实现要素:
本实用新型实施例提供了一种无人车底盘和无人车,所述技术方案如下:
一方面,提供了一种无人车底盘,所述无人车底盘包括:车架、前车轮、后车轮、第一驱动转向模块以及第二驱动转向模块;
所述第一驱动转向模块包括:分别连接于所述车架的前端与所述前车轮之间的第一驱动单元和第一转向单元;
所述第一驱动单元用于驱动所述前车轮转动;
所述第一转向单元用于向所述前车轮提供转向力;
所述第二驱动转向模块包括:分别连接于所述车架的后端与所述后车轮之间的第二驱动单元、第二转向单元和锁止单元;
所述第二驱动单元用于驱动所述后车轮转动;
所述第二转向单元用于向所述后车轮提供转向力;
所述锁止单元用于使所述第二转向单元停止向所述后车轮提供转向力。
在一种可能的实现方式中,所述车架包括:由前至后顺次可拆卸连接的第一子车架、第二子车架和第三子车架;
所述第二子车架上设置有用于均与所述第一驱动单元、所述第一转向单元、所述第二驱动单元、所述第二转向单元和所述锁止单元电性耦接的电源单元和电控单元,所述电源单元还与所述电控单元电性耦接;
所述第一驱动转向模块连接于所述第一子车架与所述前车轮之间;
所述第二驱动转向模块连接于所述第三子车架与所述后车轮之间。
在一种可能的实现方式中,所述第一子车架、所述第三子车架均包括:壳体、设置在所述壳体第一端上的安装件以及设置在所述壳体第二端上的连接件;
所述安装件中背对所述第二子车架的壁上设置有配件容纳槽;
所述连接件通过螺栓与所述第二子车架拼接;
所述第一驱动转向模块、所述第二驱动转向模块连接于对应的壳体与对应的车轮之间。
在一种可能的实现方式中,所述前车轮包括:前外轮和前内轮,以及,所述后车轮包括:后外轮和后内轮;
所述第一子车架、所述第三子车架的顶部均设置有悬挂架;
所述悬挂架上设置有向外凸出的第一连接耳板,以及设置有向内凸出的第二连接耳板;
所述第一驱动转向模块还包括:连接于所述车架的前端与所述前车轮之间的第一悬架单元;
所述第二驱动转向模块还包括:分别连接于所述车架的后端与所述后车轮之间的第二悬架单元;
所述第一悬架单元、所述第二悬架单元均包括:第一子悬架单元和第二子悬架单元;
所述第一子悬架单元连接于对应的第一连接耳板与对应的车轮之间;
所述第二子悬架单元连接于对应的第二连接耳板与对应的车轮之间。
在一种可能的实现方式中,所述第一驱动转向模块还包括:连接于所述车架的前端与所述前车轮之间的第一悬架单元;
所述第二驱动转向模块还包括:分别连接于所述车架的后端与所述后车轮之间的第二悬架单元。
在一种可能的实现方式中,所述前车轮包括:前外轮和前内轮,以及,所述后车轮包括:后外轮和后内轮;
所述第一悬架单元、所述第二悬架单元均包括:第一子悬架单元和第二子悬架单元;
所述第一子悬架单元连接在所述车架的外侧端与对应的车轮之间;
所述第二子悬架单元连接在所述车架的内侧端与对应的车轮之间。
在一种可能的实现方式中,所述第一子悬架单元和所述第二子悬架单元均包括:减震器、弹性件和下摆臂;
所述减震器的上端与所述车连接,下端与对应的车轮转向节连接;
所述弹性件套装在所述减震器的上端上;
所述下摆臂为a字型结构,且角部通过球销与所述对应的车轮转向节连接,两个腿部与所述车架连接。
在一种可能的实现方式中,所述前外轮、所述前内轮、所述后外轮与所述后内轮的轮毂上均设置有限位件;
所述限位件套装在对应的减震器;
每个减震器的顶部均设置有安装环;
每个弹性件限位于对应的安装环与对应的限位件之间。
在一种可能的实现方式中,所述前车轮包括:前外轮和前内轮,以及,所述后车轮包括:后外轮和后内轮;
所述第一驱动单元、所述第二驱动单元均包括:驱动电机、差速器、第一半轴和第二半轴;
所述驱动电机固定在所述车架中;
所述差速器的输入轴与所述驱动电机的输出轴联接;
所述第一半轴通过第一万向节连接于所述差速器的第一输出轴与对应的车轮轮毂轴承安装轴之间;
所述第二半轴通过第二万向节连接于所述差速器的第二输出轴与对应的车轮轮毂轴承安装轴之间。
在一种可能的实现方式中,所述前车轮包括:前外轮和前内轮,以及,所述后车轮包括:后外轮和后内轮;
所述第一转向单元、所述第二转向单元均包括:安装在所述车架上的转向电机、与所述转向电机输出轴同轴联接的蜗杆、与所述蜗杆啮合的涡轮、与所述涡轮啮合的齿条,以及第一转向拉杆和第二转向拉杆;
所述第一转向拉杆通过第一球铰链连接于对应的车轮转向节与所述齿条的第一端之间;
所述第二转向拉杆通过第二球铰链连接于对应的车轮转向节与所述齿条的第二端之间。
在一种可能的实现方式中,所述第一转向单元、所述第二转向单元还均包括:固定于所述车架中的导向套;
所述导向套套装在所述齿条的外部,且壁上设置有涡轮齿牙穿孔。
在一种可能的实现方式中,所述锁止单元包括:电磁抱闸;
所述电磁抱闸用于在未通电时,抱紧所述第二转向单元的转向电机的输出轴,以使所述第二转向单元的转向电机停转。
在一种可能的实现方式中,所述电磁抱闸的定子通过螺钉连接在所述转向电机的外壳上;
所述电磁抱闸的转子通过联轴器与所述转向电机的输出轴连接。
在一种可能的实现方式中,所述无人车底盘还包括:车载传感单元,与所述电磁抱闸电性耦接的电控单元,与所述车载传感单元、所述电控单元电性耦接的处理单元;
所述车载传感单元用于采集当前行驶的路况信息,将所述当前行驶的路况信息传输至所述处理单元;
所述处理单元用于基于所述当前行驶的路况信息,确定当前行驶路面的允许最大转弯半径,将确定结果传输至所述电控单元;
所述电控单元用于基于所述确定结果,控制所述电磁抱闸是否通电。
另一方面,提供了一种无人车,所述无人车包括:上述任一项所述的无人车底盘和设置在所述无人车底盘上的车身。
本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果至少为:
本实用新型实施例提供的无人车底盘和无人车,通过无人车底盘中第一驱动转向模块的第一转向单元驱动前车轮转向,以及通过第二驱动转向模块的第二转向单元驱动后车轮转向,使得无人车底盘的前、后车轮均可实现转向,可减小无人车底盘的转向半径,进而可提高无人车的转向性能,可减少无人车发生车祸的几率。另外,通过在无人车底盘的第二驱动转向模块上设置锁止单元,可以根据路况需求,来控制第二转向单元是否向后车轮提供转向力,使得无人车既可以前车轮转向,又可以前、后车轮同时转向,进而可提高无人车的使用灵活性能,举例来说,若无人车底盘当前行驶路面的允许最大转弯半径大于只采用前轮转向时的无人车底盘的转向半径,则锁止单元使第二转向单元停止向后车轮提供转向力;反之,第二转向单元继续向后车轮提供转向力。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的无人车底盘的结构示意图;
图2是图1在a处的局部放大示意图;
图3是图1在b处的局部放大示意图;
图4是本实用新型实施例提供的无人车底盘的俯视图;
图5是现有技术以及本实用新型实施例提供的无人车底盘的转向示意图;
图6是本实用新型实施例提供的第三子车架的结构示意图;
图7是本实用新型实施例提供的第二驱动转向模块的分解示意图;
图8、图9是本实用新型实施例提供的无人车底盘的剖面图。
其中,附图中的各个标号说明如下:
1-车架;
11-第一车架,12-第二车架,121-框体,122-分隔板,123-加强板,13-第三车架,1a-壳体,1b-安装件,1c-连接件,1d-配件容纳槽,14-悬挂件,141-第一连接耳板,142-第二连接耳板,143-第一侧板,144-第二侧板,145-第三侧板,146-第四侧板,14-凹槽,147-加固筋条;
2-前车轮;
21-前外轮,22-前内轮;
3-后车轮;
31-后外轮,32-后内轮;
231a-第一万向节,231b-第二万向节,232-车轮的转向节,233-车轮轮毂轴承安装轴;
4-第一驱动转向模块;
41-第一悬架单元,42-第一驱动单元,43-第一转向单元;
5-第二驱动转向模块;
51-第二悬架单元,52-第二驱动单元,53-第二转向单元;
451a-第一子悬架单元,451b-第二子悬架单元,4511-减震器,4511a-安装环,4511b-安装板,4512-弹性件,4513-下摆臂;
452a-驱动电机,452b-差速器,452c-第一半轴,452d-第二半轴;
453a-转向电机,453b-蜗杆,453c-涡轮,453d-齿条,453e-第一转向拉杆,453f-第二转向拉杆,453g-导向套,453h-螺纹套;
6-限位件。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
需要说明的是,本实用新型实施例中所涉及的“前”、“后”、“外”与“内”均以附图1所示出的为准。
一方面,本实用新型实施例提供了一种无人车底盘,如附图1所示,该无人车底盘包括:车架1、前车轮2、后车轮3、第一驱动转向模块4以及第二驱动转向模块5。进一步地,如附图2所示,第一驱动转向模块4包括:分别连接于车架1的前端与前车轮2之间的第一悬架单元41、第一驱动单元42和第一转向单元43;第一驱动单元42用于驱动前车轮2转动;第一转向单元43用于向前车轮2提供转向力;如附图3所示,第二驱动转向模块5包括:分别连接于车架1的后端与后车轮3之间的第二悬架单元51、第二驱动单元52、第二转向单元53和锁止单元;第二驱动单元52用于驱动后车轮3转动;第二转向单元53用于向后车轮3提供转向力;锁止单元用于使所述第二转向单元53停止向后车轮3提供转向力。
可以理解的是,当锁止单元处于工作状态时,锁止单元使第二转向单元53停止向后车轮3提供转向力;而当锁止单元处于非工作状态时,第二转向单元53向后车轮3提供转向力。
作为一种示例,本实用新型实施例所提供的无人车底盘可用作物流车辆的底盘,该类车辆具有两个前车轮2(如附图4所示,分别为前外轮21、前内轮22)和两个后车轮3(如附图4所示,分别为后外轮31、后内轮32),且行驶速度最高可达40公里/小时~50公里/小时。
下面就以附图5为例,就本实用新型实施例提供的无人车底盘的转向半径相对于现有技术是如何实现减小的,进行描述:
当现有技术提供的无人车底盘向左转弯时,该无人车底盘按照附图5中的(a)模式进行转弯,此时,两个前车轮向左转向,而两个后车轮不进行转向,即这两个后车轮的转轴始终与无人车车架的中轴线相垂直。如附图5中的(a)所示,这两个前车轮的转轴延长线向后倾斜,与两个后车轮的转轴延长线相交于一点(即转向中心),该转向中心位于两个后车轮3的转轴延长线上,且该转向中心与前外轮接地中心之间的距离可看作无人车底盘的转向半径。
而当本实用新型实施例提供的无人车底盘向左转弯时,该无人车底盘按照附图5中的(b)模式进行转弯,此时,两个前车轮2向左转向,与其同时,两个后车轮3逆向操着,即向右转向。如附图5中的(b)所示,这两个前车轮2的转轴延长线向后倾斜,两个后车轮3的转轴延长线向前倾斜,使得该无人车底盘的转向中心相比于现有技术的无人车底盘而言,更靠近底盘,进而使得本实用新型实施例提供的无人车底盘的转向半径减小,提高了无人车底盘的转向性能,可减少无人车发生车祸的几率。
可见,本实用新型实施例提供的无人车底盘,通过第一驱动转向模块4的第一转向单元43驱动前车轮2转向,以及通过第二驱动转向模块5的第二转向单元53驱动后车轮3转向,使得无人车底盘的前、后车轮3均可实现转向,可减小无人车底盘的转向半径,进而可提高无人车底盘的转向性能,可减少无人车发生车祸的几率。另外,通过在第二驱动转向模块5上设置锁止单元,可以根据路况需求,来控制第二转向单元53是否向后车轮3提供转向力,使得无人车底盘既可以前车轮2转向,又可以前车轮2、后车轮3同时转向,进而可提高无人车底盘的使用灵活性能,举例来说,若无人车底盘当前行驶路面的允许最大转弯半径大于只采用前轮转向时的无人车底盘的转向半径,则锁止单元使第二转向单元53停止向后车轮3提供转向力;反之,第二转向单元53继续向后车轮3提供转向力。
下面对无人车底盘的车架1、第一驱动转向模块4和第二驱动转向模块5的结构分别进行描述:
(1)车架1
如附图1所示,车架1包括:由前至后顺次可拆卸连接的第一子车架11、第二子车架12和第三子车架13;第二子车架12上设置有用于均与第一驱动单元42、第一转向单元43、第二驱动单元52、第二转向单元53和和锁止单元电性耦接的电源单元和电控单元,电源单元还与电控单元电性耦接;第一驱动转向模块4连接于第一子车架11与前车轮2之间;第二驱动转向模块5连接于第三子车架13与后车轮3之间。
可以理解的是,无人车上通常安装有车载传感单元(例如摄像头、雷达等)。其中,该车载传感单元用于感知车辆周围环境,并将所感知的道路、车辆位置和障碍物信息传递至电控单元;电控单元根据车载传感单元所传输的信息将相应地电控信号传输至第一驱动单元42、第一转向单元43、第二驱动单元52、第二转向单元53,进而达到控制无人车转向和速度的目的。
通过如上设置车架1的结构,可以更换不同尺寸的第三子车架13,利于调整无车人底盘的尺寸,使得无人车底盘的可复用性增强;另外,通过将车架1设置成模块化结构,也利于无人车底盘批量化生产以及组装。
其中,上述电源单元可以为蓄电池。
(1.1)第一子车架11、第三子车架13
如附图6所示,第一子车架11、第三子车架13均包括:壳体1a、设置在壳体1a第一端上的安装件1b以及设置在壳体1a第二端上的连接件1c;安装件1b中背对第二子车架12的壁上设置有配件容纳槽1d;连接件1c通过螺栓与第二子车架12拼接;第一驱动转向模块4、第二驱动转向模块5连接于对应的壳体1a与对应的车轮之间。
可以理解的是,第一子车架11的壳体1a的第一端就是前端,第一子车架11的壳体1a的第二端就是后端;第二子车架13的壳体1a的第一端就是后端,第一子车架11的壳体1a的第二端就是前端。另外,第一驱动转向模块4连接于第一子车架11的壳体1a与前车轮2之间;第二驱动转向模块5连接于第三子车架13的壳体1a与后车轮3之间。
作为一种示例,第一子车架11、第三子车架13的安装件1b用于安装配件,例如车牌、灯具(包括远光灯、近光灯、转向灯等)。
上述壳体1a可以为具有内腔的四棱体结构,且壳体1a中与前车轮2或后车轮3的转轴相垂直的两个侧壁上均具有安装通孔,以保证第一驱动单元42、第一转向单元43、第二驱动单元52与第二转向单元53的安装。
上述安装件1b可以为三棱台、四棱台或五棱台等规则的多棱台结构,例如,本实用新型实施例中,安装件1b设置成四棱台结构。
上述安装件1b与壳体1a之间的连接方式可以为焊接或一体化成型的方式,基于后者具有连接强度高的特点,本实用新型实施例优先采用。
关于安装件1b上的配件容纳槽1d的结构,本实用新型实施例也给出一种示例,如附图6所示,配件容纳槽1d为宽度沿远离第二子车架12的方向逐渐增大的四棱台结构。需要说明的是,配件容纳槽1d的最小宽度至少等于标识件(例如车牌、灯具)的宽度。通过如此设置配件容纳槽1d的结构,利用将标识件(例如车牌、灯具)置于配件容纳槽1d中或利于将标识件(例如车牌、灯具)从配件容纳槽1d取出,可加快标识件(例如车牌、灯具)的安装。
其中,上述配件容纳槽1d中与第二子车架12相对的侧壁上具有螺栓孔,以使标识件(例如车牌、灯具)可通过螺栓固定于配件容纳槽1d中。
另外,上述配件容纳槽1d的上、下壁中远离第二子车架12的端部可设置成凸出的弧状结构,以提高第一子车架11、第三子车架13的美观性,可提高用户体验。
上述连接件1c可以设置成板状结构,可采用一体化成型的方式设置在第一子车架11或第三子车架13上。
如附图4所示,本实用新型实施例中,前车轮2包括:前外轮21和前内轮22,以及,后车轮3包括:后外轮31和后内轮32;第一子车架11、第三子车架13的顶部均设置有悬挂架14(参见附图6);悬挂架14上设置有向外凸出的第一连接耳板141,以及设置有向内凸出的第二连接耳板142;第一驱动转向模块4还包括:连接于车架1的前端与前车轮2之间的第一悬架单元41;第二驱动转向模块5还包括:分别连接于车架1的后端与后车轮3之间的第二悬架单元51;第一悬架单元41、第二悬架单元51均包括:第一子悬架单元451a和第二子悬架单元451b;第一子悬架单元451a连接于对应的第一连接耳板141与对应的车轮之间;第二子悬架单元451b连接于对应的第二连接耳板142与对应的车轮之间。需要说明的是,关于第一子悬架单元451a、第二子悬架单元451b的结构将在后续进行描述,在此不进行描述。
可以理解的是,第一悬架单元41的第一子悬架单元451a的上端与第一子车架11上的悬挂架14的第一连接耳板141连接,第一悬架单元41的第一子悬架单元451a的下端与前外轮21连接;第一悬架单元41的第二子悬架单元451b的上端与第一子车架11上的悬挂架14的第二连接耳板142连接,第一悬架单元41的第二子悬架单元451b的下端与前内轮22连接。第二悬架单元42的第一子悬架单元451a的上端与第三子车架13上的悬挂架14的第一连接耳板141连接,第二悬架单元42的第一子悬架单元451a的下端与后外轮31连接;第二悬架单元42的第二子悬架单元451b的上端与第三子车架13上的悬挂架14的第二连接耳板142连接,第二悬架单元42的第二子悬架单元451b的下端与后内轮32连接。
通过四套独立的悬架单元(即第一悬架单元41、第二悬架单元51的第一子悬架单元451a、第二子悬架单元451b)将前外轮21、前内轮22分别与第一子车架11之间进行独立连接以及将后外轮31、后内轮32分别与第三子车架13之间进行独立连接,利于车架1与前车轮2、后车轮3之间的动力传递,可以缓冲由不平路面传给车架1的冲击力,并减少由此引起的震动,以保证无人车能平顺地行驶;另外,也可利用悬挂件14来固定第一悬架单元41、第二悬架单元51。
关于悬挂件14的结构,本实用新型给出一种示例,如附图6所示,悬挂件14可包括:相对设置的第一侧板143、第二侧板144,连接于第一侧板143、第二侧板144外侧端部之间的第三侧板145,以及连接于第一侧板143、第二侧板144内侧端部之间的第四侧板146;第一侧板143、第二侧板144的下端与对应的子车架(即第一子车架11或第三子车架23)的顶部连接,第一侧板143、第二侧板144的上端宽度均大于下端宽度;第一连接耳板141分别与第一侧板143、第二侧板144和第三侧板145连接;第二连接耳板142分别与第一侧板143、第二侧板144和第四侧板146连接。
上述第一侧板143、第二侧板144的上端可以设置贯通前、后壁的凹槽14a(参见附图6),以减轻悬挂架14的重量。
上述第三侧板145、第四侧板146可均包括:相连接的竖直段和倾斜段;竖直段设置在对应的子车架(即第一子车架11或第三子车架23)的顶部上。通过如此设置可以提高第三侧板145、第四侧板146与第一侧板143、第二侧板144之间的连接强度,提高悬挂件14对第一子悬架单元451a、第二子悬架单元451b的悬挂强度。其中,上述第三侧板145、第四侧板146与第一侧板143、第二侧板144之间的连接方式可以为一体化成型。
基于上述第一侧板143、第二侧板144、第三侧板145与第四侧板146这四者之间的连接方式,考虑到加工难度,第一连接耳板141也可采用一体化成型的方式设置在第一侧板143、第二侧板144与第三侧板145之间;第二连接耳板142也可采用一体化成型的方式设置在第一侧板143、第二侧板144与第四侧板146之间。
另外,第一连接耳板141、第二连接耳板142上设置有螺栓通孔,以实现第一连接耳板141与第一子悬架单元451a之间、第二连接耳板142与第二子悬架单元451b之间进行螺栓连接,利于第一悬架单元41、第二悬架单元41或悬挂架14的更换。
如附图6所示,本实用新型实施例中,车架1还包括:加固筋条147,加固筋条147的底壁设置在对应的子车架(即第一子车架11或第三子车架13)的壳体1a顶部背离第二子车架12的端部上,侧壁并悬挂架14连接。
上述加固筋条147可采用一体化成型与壳体1a、悬挂架14连接。
(1.3)第二子车架12
如附图1所示,第二子车架12包括:上端开口、下端封闭的框体121;设置在框体121中的分隔板122,以将框体121的内腔分隔成上腔室和下腔室,该上腔室用于安装电控单元,下腔室用于安装电源单元。通过如此设置第二子车架12的结构,利于电源单元、电控单元与第一驱动转向模块4、第二驱动转向模块4之间的电性耦接。
其中,为了增大第二子车架12的水平面积(即增大第二子车架12可对车身的支撑面积),又不影响前车轮2与后车轮3的转动,第二子车架12的框体121为八边形结构(参见附图1),包括:首尾顺次连接的第一水平板、向内倾斜的第一斜板、第二水平板、向外倾斜的第二斜板、第三水平板、向外倾斜的第三斜板、第四水平板与向内倾斜的第四斜板;第一水平板与第一子车架11连接;第三水平板与第三子车架13连接;第一斜板、第二斜板、第三斜板与第四斜板的长度相同,且均小于第一水平板、第二水平板、第三水平板、第四水平板的长度。
上述第一水平板、第一斜板、第二水平板、第二斜板、第三水平板、第三斜板、第四水平板与第四斜板之间通过一体化成型的方式进行连接,以提高第二子车架12的框体121的强度。
同样地,上述分隔板122也可采用一体化成型的方式设置在框体121中,以提高分隔板122与框体121之间的连接强度。
为了进一步提高第二子车架12的强度,如附图2所示,本实用新型实施例中,第二子车架12还包括:加强板123,该加强板123的底部设置在分隔板122的顶壁上,前端与框体121的第一水平板连接,后端与第三水平板连接。
其中,加强板123可采用焊接的方式分别与分隔板122、框体121连接。
(2)第一悬架单元41和第二悬架单元51
基于上述结构的第一子车架11、第三子车架13,本实用新型实施例中,如附图1所示,第一驱动转向模块4还包括:连接于车架1的前端与前车轮2之间的第一悬架单元41;第二驱动转向模块5还包括:分别连接于车架1的后端与后车轮3之间的第二悬架单元51。通过如此设置,利于车架1与车轮之间的动力传递,可以缓冲由不平路面传给车架1的冲击力,以保证无人车能平顺地行驶
为了进一步缓冲由不平路面传给车架1的冲击力,如附图4所示,本实用新型实施例中,前车轮2包括:前外轮21和前内轮22,以及,后车轮3包括:后外轮31和后内轮32;第一悬架单元41、第二悬架单元51均包括:第一子悬架单元451a和第二子悬架单元451b;第一子悬架单元451a连接在车架1的外侧端与对应的车轮之间;第二子悬架单元451b连接在车架1的内侧端与对应的车轮之间。
作为一种示例,第一悬架单元41的第一子悬架单元451a的上端与第一子车架11上的悬挂架14的第一连接耳板141连接,第一悬架单元41的第一子悬架单元451a的下端与前外轮21连接;第一悬架单元41的第二子悬架单元451b的上端与第一子车架11上的悬挂架14的第二连接耳板142连接,第一悬架单元41的第二子悬架单元451b的下端与前内轮22连接。第二悬架单元42的第一子悬架单元451a的上端与第三子车架13上的悬挂架14的第一连接耳板141连接,第二悬架单元42的第一子悬架单元451a的下端与后外轮31连接;第二悬架单元42的第二子悬架单元451b的上端与第三子车架13上的悬挂架14的第二连接耳板142连接,第二悬架单元42的第二子悬架单元451b的下端与后内轮32连接。
通过如此设置,通过四套独立的悬架单元(即第一悬架单元41和第二悬架单元51的第一子悬架单元451a、第二子悬架单元451b)将前外轮21与车架1的前外侧之间、前内轮22与车架1的前内侧之间、后外轮31与车架1的后外侧、后内轮32与车架1的后外侧之间进行连接,利于车架1与车轮之间的动力传递,可以缓冲由不平路面传给车架1的冲击力,以保证无人车能平顺地行驶。
本实用新型实施例就第一子悬架单元451a、第二子悬架单元451b的结构也各给出一种示例,如附图7及附图8所示,第一子悬架单元451a、第二子悬架单元451b均包括:减震器4511、弹性件4512和下摆臂4513;减震器4511的上端与车架1连接,减震器4511的下端与对应的车轮转向节232连接;弹性件4512套装在减震器4511的上端上;下摆臂4513为a字型结构,且下摆臂4513的角部与对应的车轮转向节232连接,下摆臂4513的两个腿部与车架1连接。
通过如上设置各个子悬架单元的结构,可在具备足够的强度以有效支撑车架1的前提下,能极大地简化子悬架单元结构,进而可减少无人车底盘的加工成本。
作为一种示例,第一悬架单元41的第一子悬架单元451a所对应的减震器4511上端与第一子车架11上的悬挂架14的第一连接耳板141连接,第一悬架单元41的第一子悬架单元451a所对应的减震器4511的下端与前外轮21的转向节232(即车轮轴承座)连接,且下摆臂4513的角部与前外轮21的转向节232连接,下摆臂4513的两个腿部与第一子车架11的壳体1a的前外侧连接。第一悬架单元41的第二子悬架单元451b所对应的减震器4511上端与第一子车架11上的悬挂架14的第二连接耳板142连接,第一悬架单元41的第二子悬架单元451b所对应的减震器4511的下端与前内轮22的转向节232(即车轮轴承座)连接,且下摆臂4513的角部与前内轮22的转向节232连接,下摆臂4513的两个腿部与第一子车架11的壳体1a的前内侧连接。第二悬架单元41的第一子悬架单元451a所对应的减震器4511上端与第三子车架13上的悬挂架14的第一连接耳板141连接,第一悬架单元41的第一子悬架单元451a所对应的减震器4511的下端与后外轮31的转向节232(即车轮轴承座)连接,且下摆臂4513的角部与后外轮21的转向节232连接,下摆臂4513的两个腿部与第三子车架13的壳体1a的前外侧连接。第二悬架单元51的第二子悬架单元451b所对应的减震器4511上端与第三子车架13上的悬挂架14的第二连接耳板142连接,第二悬架单元51的第二子悬架单元451b所对应的减震器4511的下端与后内轮32的转向节232(即车轮轴承座)连接,且下摆臂4513的角部与后内轮32的转向节232连接,下摆臂4513的两个腿部与第三子车架13的壳体1a的前内侧连接。
上述减震器4511的上端设置有安装环4511a(参见附图7),该安装环4511a可通过螺栓与车架1连接;减震器4511的下端外壁上设置有两个安装板4511b(参见附图7),以使车轮转向节232的上端置于这两个安装板4511b之间的间隙中,并通过螺栓固定。
为了进一步提高减震器4511与对应车轮的连接强度,如附图7及附图8所示,本实用新型实施例中,前外轮21、前内轮22、后外轮31与后内轮32的轮毂上均设置有连接耳环6,连接耳环6套装在对应的减震器4511下端上。其中,连接耳环6可采用焊接的方式设置在对应车轮的轮毂上。
上述弹性件4512可以为螺旋弹簧。关于弹性件4512的安装方式,本实用新型给出一种示例,如附图7所示,前外轮21、前内轮22、后外轮31与后内轮32的轮毂上均设置有限位件6;限位件6套装在对应的减震器4511上;每个减震器4511的顶部均设置有安装环4511a;每个弹性件4512限位于对应的安装环4511a与对应的限位件6之间。
其中,限位件6采用焊接的方式设置在对应车轮的轮毂上,安装环4511a可与对应的减震器4511一体化成型。
关于下摆臂4513的腿部与车架1的连接方式,本实用新型实施例给出一种示例,如附图7所示,下摆臂4513的每个腿部均设置有第一连接筒,车架1的下端间隔设置第二连接筒、第三连接筒,第二连接筒通过螺栓与对应的第一连接筒连接,第三连接筒通过螺栓与对应的第一连接筒连接。
其中,上述第一连接筒可采用焊接的方式设置在下摆臂4513的腿部上,第三连接筒、第三连接筒也可分别采用焊接的方式设置在车架1上。
(3)第一驱动单元42和第二驱动单元52
如附图7及附图9所示,前车轮2包括:前外轮21和前内轮22,以及,后车轮3包括:后外轮31和后内轮32;第一驱动单元42、第二驱动单元52均包括:驱动电机452a、差速器452b、第一半轴452c和第二半轴452d;驱动电机452a固定在车架1中;差速器452b的输入轴与驱动电机452a的输出轴联接;第一半轴452c通过第一万向节231a连接于差速器452b的第一输出轴与对应的车轮轮毂轴承安装轴233之间;第二半轴452d通过第二万向节231b连接于差速器452b的第二输出轴与对应的车轮轮毂轴承安装轴233之间。
作为一种示例,第一驱动单元42的第一半轴452c外侧端通过第一万向节231a与前外轮21的轮毂轴承233内圈连接,第一半轴452c内侧端通过第一万向节231a与差速器452b的第一输出轴联接;第一驱动单元42的第二半轴452d外侧端通过第二万向节231b与差速器452b的第二输出轴联接,第二半轴452d内侧端通过第二万向节231b与前内轮22的轮毂轴承233内圈连接。第二驱动单元52的第一半轴452c外侧端通过第一万向节231a与后外轮31的轮毂轴承233内圈连接,第一半轴452c内侧端通过第一万向节231a与差速器452b的第一输出轴联接;第二驱动单元52的第二半轴452d外侧端通过第二万向节231b与差速器452b的第二输出轴联接,第二半轴452d内侧端通过第二万向节231b与后内轮32的轮毂轴承233内圈连接。
需要说明的是,第一子车架11的壳体1a外侧部的壁上设置有安装通孔,以使第一驱动单元42的第一半轴452c外端部穿出以与第一万向节231a连接;第一子车架11的壳体1a内侧部的壁上设置有安装通孔,以使第一驱动单元42的第二半轴452d外端部穿出以与第二万向节231b连接。第三子车架13的壳体1a外侧部的上设置有安装通孔,以使第二驱动单元52的第一半轴452c外端部穿出以与第一万向节231a连接;第三子车架13的壳体1a内侧部的壁上设置有安装通孔,以使第二驱动单元52的第二半轴452d外端部穿出以与第二万向节231b连接。
通过如上设置,使得两个前车轮2(即前外轮21和前内轮22)共用一个第一驱动单元42(即共用一个驱动电机452a),两个后车轮3(即后外轮31和后内轮32)共用一个第二驱动单元52(即共用一个驱动电机452a),可减少无人车底盘的制备成本;另外,通过在第一驱动单元42和第二驱动单元52上均设有差速器452b,可在无人车底盘转弯时,使得内、外侧车轮的车速不同,保证无人车底盘的正常转弯。
其中,第一驱动单元42的驱动电机452a、差速器452b均通过安装支架固定在第一子车架11上;第二驱动单元52的驱动电机452a、差速器452b均通过安装支架固定在第三子车架13上。
(4)第一转向单元43和第二转向单元53
如附图7及附图9所示,前车轮2包括:前外轮21和前内轮22,以及,后车轮3包括:后外轮31和后内轮32;第一转向单元43、第二转向单元53均包括:安装在车架1上的转向电机453a、与转向电机453a输出轴同轴联接的蜗杆453b、与蜗杆453b啮合的涡轮453c、与涡轮453c啮合的齿条453d,以及第一转向拉杆453e和第二转向拉杆453f;第一转向拉杆453e通过第一球铰链连接于对应的车轮转向节232与齿条453d的第一端之间;第二转向拉杆453f通过第二球铰链连接于对应的车轮转向节232与齿条453d的第二端之间。
作为一种示例,第一转向单元43的第一转向拉杆453e外侧端通过第一球铰链与前外轮21的转向节232连接,第一转向拉杆453e内侧端通过第一球铰链与齿条453d的第一端连接;第一转向单元43的第二转向拉杆453f外侧端通过第二球铰链与齿条453d的第二输连接,第二转向拉杆453f的内侧端通过第二球铰链与前内轮22的转向节232连接。第二转向单元53的第一转向拉杆453e外侧端通过第一球铰链与后外轮31的转向节232连接,第一转向拉杆453e内侧端通过第一球铰链与齿条453d的第一端连接;第二转向单元53的第二转向拉杆453f外侧端通过第二球铰链与齿条453d的第二输连接,第二转向拉杆453f的内侧端通过第二球铰链与后内轮32的转向节232连接。
需要说明的是,第一子车架11的壳体1a外侧部的壁上设置有安装通孔,以使第一转向单元43的第一转向拉杆453e外端部穿出以与第一球铰链连接;第一子车架11的壳体1a内侧部的壁上设置有安装通孔,以使第一转向单元43的第二转向拉杆453f外端部穿出以与第二球铰链连接。第三子车架13的壳体1a外侧部的壁上设置有安装通孔,以使第二转向单元53的第一转向拉杆453e外端部穿出以与第一球铰链连接;第三子车架13的壳体1a内侧部的壁上设置有安装通孔,以使第二转向单元53的第二转向拉杆453f外端部穿出以与第二球铰链连接。
其中,第一转向单元43的转向电机453a通过安装支架固定在第一子车架11上;第二转向单元53的转向电机453a通过安装支架固定在第三子车架13上。
下面以第二转向单元53为例,就其工作原理基于描述:第二转向单元53的转向电机453a接收到电控信号(转弯方向和转弯角度)之后,转向电机453a驱动蜗杆453b转动,进而带动涡轮453c转动。涡轮453c又带动齿条453d水平移动。齿条453d推动第一转向拉杆453e和第二转向拉杆453f,从而带动后车轮3的转向节232围绕后车轮主销旋转,进而带动后车轮转向。
其中,上述蜗杆453b可通过轴连接器与转向电机453a的输出轴联接。以及,上述涡轮453c可通过转轴可转动地设置在车架1上。
另外,齿条453d的外侧端上设置有螺纹套453h,该螺纹套453h与一个第一球铰链的杆部螺纹连接,另一个第一球铰链的杆部采用螺栓连接在对应的车轮转向节232上;齿条453d的内侧端上也设置有螺纹套453h,该螺纹套453h与一个第二球铰链的杆部螺纹连接,另一个第二球铰链的杆部采用螺栓连接在对应的车轮转向节232上。
为了对齿条453d的移动起到导向作用,本实用新型实施例中,如附图7、附图9所示,第一转向单元43、第二转向单元53还包括:固定于车架1中的导向套453g;导向套453g套装在齿条453d的外部,且壁上设置有涡轮齿牙穿孔(附图中未示出)。
其中,导向套453g的外侧端可焊接在车架1的外侧壁上,导向套453g的内侧端可焊接在车架1的内侧壁上。
(5)锁止单元
基于上述结构的第二转向单元53,本实用新型实施例中的锁止单元包括:电磁抱闸;电磁抱闸用于在未通电时,抱紧第二转向单元53的转向电机453a的输出轴,以使第二转向单元53的转向电机453a停转。
关于电磁抱闸的安装方式,本实用新型实施例给出一种示例:电磁抱闸的定子通过螺钉连接在转向电机453a的外壳上;电磁抱闸的转子通过联轴器与转向电机453a的输出轴连接。通过如此设置,不用将电磁抱闸的定子安装在车架上,可以在组装无人车底盘之间,预先将电磁抱闸与转向电机453a安装在一起,可减少无人车底盘的组装时间。
关于如何控制电磁抱闸闭与合,本实用新型实施例给出一种示例,无人车底盘还包括:车载传感单元,与电磁抱闸电性耦接的电控单元,与车载传感单元、电控单元电性耦接的处理单元;车载传感单元用于采集当前行驶的路况信息,将当前行驶的路况信息传输至处理单元;处理单元用于基于当前行驶的路况信息,确定当前行驶路面的允许最大转弯半径,将确定结果传输至电控单元;电控单元用于基于确定结果,控制电磁抱闸的是否通电。
需要说明的是,若当前行驶路面的允许最大转弯半径大于只采用前轮转向时的无人车底盘的转向半径,电磁抱闸处于未通电状态;反之,电磁抱闸处于通电状态。
通过如此设置,既可以准确地判断路况,能有效防止发生车祸,也可以减少操作人员的劳动强度。
可以理解的是,第一转向单元43上也可以设置锁止单元。
作为一种示例,上述车载传感单元可以包括摄像头、雷达、红外探头等。
另一方面,本实用新型实施例还提供可一种无人车,该无人车包括:上述任一项所述的无人车底盘和设置在无人车底盘上的车身。
本实用新型实施例提供的无人车,通过无人车底盘中第一驱动转向模块4的第一转向单元43驱动前车轮2转向,以及通过第二驱动转向模块5的第二转向单元53驱动后车轮3转向,使得无人车底盘的前、后车轮3均可实现转向,可减小无人车底盘的转向半径,进而可提高无人车的转向性能,可减少无人车发生车祸的几率。另外,通过在无人车底盘的第二驱动转向模块5上设置锁止单元,可以根据路况需求,来控制第二转向单元53是否向后车轮3提供转向力,使得无人车既可以前车轮2转向,又可以前、后车轮3同时转向,进而可提高无人车的使用灵活性能,举例来说,若无人车底盘当前行驶路面的允许最大转弯半径大于只采用前轮转向时的无人车底盘的转向半径,则锁止单元使第二转向单元53停止向后车轮3提供转向力;反之,第二转向单元53继续向后车轮3提供转向力。
上述所有可选技术方案,可以采用任意结合形成本公开的可选实施例,在此不再一一赘述。
以上所述仅为本实用新型的说明性实施例,并不用以限制本实用新型的保护范围,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种无人车底盘,其特征在于,所述无人车底盘包括:车架(1)、前车轮(2)、后车轮(3)、第一驱动转向模块(4)以及第二驱动转向模块(5);
所述第一驱动转向模块(4)包括:分别连接于所述车架(1)的前端与所述前车轮(2)之间的第一驱动单元(42)和第一转向单元(43);
所述第一驱动单元(42)用于驱动所述前车轮(2)转动;
所述第一转向单元(43)用于向所述前车轮(2)提供转向力;
所述第二驱动转向模块(5)包括:分别连接于所述车架(1)的后端与所述后车轮(3)之间的第二驱动单元(52)、第二转向单元(53)和锁止单元;
所述第二驱动单元(52)用于驱动所述后车轮(3)转动;
所述第二转向单元(53)用于向所述后车轮(3)提供转向力;
所述锁止单元用于使所述第二转向单元(53)停止向所述后车轮(3)提供转向力。
2.根据权利要求1所述的无人车底盘,其特征在于,所述车架(1)包括:由前至后顺次可拆卸连接的第一子车架(11)、第二子车架(12)和第三子车架(13);
所述第二子车架(12)上设置有用于均与所述第一驱动单元(42)、所述第一转向单元(43)、所述第二驱动单元(52)、所述第二转向单元(53)和所述锁止单元电性耦接的电源单元和电控单元,所述电源单元还与所述电控单元电性耦接;
所述第一驱动转向模块(4)连接于所述第一子车架(11)与所述前车轮(2)之间;
所述第二驱动转向模块(5)连接于所述第三子车架(13)与所述后车轮(3)之间。
3.根据权利要求2所述的无人车底盘,其特征在于,所述第一子车架(11)、所述第三子车架(13)均包括:壳体(1a)、设置在所述壳体(1a)第一端上的安装件(1b)以及设置在所述壳体(1a)第二端上的连接件(1c);
所述安装件(1b)中背对所述第二子车架(12)的壁上设置有配件容纳槽(1d);
所述连接件(1c)通过螺栓与所述第二子车架(12)拼接;
所述第一驱动转向模块(4)、所述第二驱动转向模块(5)连接于对应的壳体(1a)与对应的车轮之间。
4.根据权利要求2所述的无人车底盘,其特征在于,所述前车轮(2)包括:前外轮(21)和前内轮(22),以及,所述后车轮(3)包括:后外轮(31)和后内轮(32);
所述第一子车架(11)、所述第三子车架(13)的顶部均设置有悬挂架(14);
所述悬挂架(14)上设置有向外凸出的第一连接耳板(141),以及设置有向内凸出的第二连接耳板(142);
所述第一驱动转向模块(4)还包括:连接于所述车架(1)的前端与所述前车轮(2)之间的第一悬架单元(41);
所述第二驱动转向模块(5)还包括:分别连接于所述车架(1)的后端与所述后车轮(3)之间的第二悬架单元(51);
所述第一悬架单元(41)、所述第二悬架单元(51)均包括:第一子悬架单元(451a)和第二子悬架单元(451b);
所述第一子悬架单元(451a)连接于对应的第一连接耳板(141)与对应的车轮之间;
所述第二子悬架单元(451b)连接于对应的第二连接耳板(142)与对应的车轮之间。
5.根据权利要求1所述的无人车底盘,其特征在于,所述第一驱动转向模块(4)还包括:连接于所述车架(1)的前端与所述前车轮(2)之间的第一悬架单元(41);
所述第二驱动转向模块(5)还包括:分别连接于所述车架(1)的后端与所述后车轮(3)之间的第二悬架单元(51)。
6.根据权利要求5所述的无人车底盘,其特征在于,所述前车轮(2)包括:前外轮(21)和前内轮(22),以及,所述后车轮(3)包括:后外轮(31)和后内轮(32);
所述第一悬架单元(41)、所述第二悬架单元(51)均包括:第一子悬架单元(451a)和第二子悬架单元(451b);
所述第一子悬架单元(451a)连接在所述车架(1)的外侧端与对应的车轮之间;
所述第二子悬架单元(451b)连接在所述车架(1)的内侧端与对应的车轮之间。
7.根据权利要求6所述的无人车底盘,其特征在于,所述第一子悬架单元(451a)和所述第二子悬架单元(451b)均包括:减震器(4511)、弹性件(4512)和下摆臂(4513);
所述减震器(4511)的上端与所述车架(1)连接,下端与对应的车轮转向节(232)连接;
所述弹性件(4512)套装在所述减震器(4511)的上端上;
所述下摆臂(4513)为a字型结构,且角部通过球销与所述对应的车轮转向节(232)连接,两个腿部与所述车架(1)连接。
8.根据权利要求7所述的无人车底盘,其特征在于,所述前外轮(21)、所述前内轮(22)、所述后外轮(31)与所述后内轮(32)的轮毂上均设置有限位件(6);
所述限位件(6)套装在对应的减震器(4511)上;
每个减震器(4511)的顶部均设置有安装环(4511a);
每个弹性件(4512)限位于对应的安装环(4511a)与对应的限位件(6)之间。
9.根据权利要求1所述的无人车底盘,其特征在于,所述前车轮(2)包括:前外轮(21)和前内轮(22),以及,所述后车轮(3)包括:后外轮(31)和后内轮(32);
所述第一驱动单元(42)、所述第二驱动单元(52)均包括:驱动电机(452a)、差速器(452b)、第一半轴(452c)和第二半轴(452d);
所述驱动电机(452a)固定在所述车架(1)中;
所述差速器(452b)的输入轴与所述驱动电机(452a)的输出轴联接;
所述第一半轴(452c)通过第一万向节(231a)连接于所述差速器(452b)的第一输出轴与对应的车轮轮毂轴承安装轴(233)之间;
所述第二半轴(452d)通过第二万向节(231b)连接于所述差速器(452b)的第二输出轴与对应的车轮轮毂轴承安装轴(233)之间。
10.根据权利要求1所述的无人车底盘,其特征在于,所述前车轮(2)包括:前外轮(21)和前内轮(22),以及,所述后车轮(3)包括:后外轮(31)和后内轮(32);
所述第一转向单元(43)、所述第二转向单元(53)均包括:安装在所述车架(1)上的转向电机(453a)、与所述转向电机(453a)输出轴同轴联接的蜗杆(453b)、与所述蜗杆(453b)啮合的涡轮(453c)、与所述涡轮(453c)啮合的齿条(453d),以及第一转向拉杆(453e)和第二转向拉杆(453f);
所述第一转向拉杆(453e)通过第一球铰链连接于对应的车轮转向节(232)与所述齿条(453d)的第一端之间;
所述第二转向拉杆(453f)通过第二球铰链连接于对应的车轮转向节(232)与所述齿条(453d)的第二端之间。
11.根据权利要求10所述的无人车底盘,其特征在于,所述第一转向单元(43)、所述第二转向单元(53)还均包括:固定于所述车架(1)中的导向套(453g);
所述导向套(453g)套装在所述齿条(453d)的外部,且壁上设置有涡轮齿牙穿孔。
12.根据权利要求10所述的无人车底盘,其特征在于,所述锁止单元包括:电磁抱闸;
所述电磁抱闸用于在未通电时,抱紧所述第二转向单元(53)的转向电机(453a)的输出轴,以使所述第二转向单元(53)的转向电机(453a)停转。
13.根据权利要求12所述的无人车底盘,其特征在于,所述电磁抱闸的定子通过螺钉连接在所述转向电机(453a)的外壳上;
所述电磁抱闸的转子通过联轴器与所述转向电机(453a)的输出轴联接。
14.根据权利要求12所述的无人车底盘,其特征在于,所述无人车底盘还包括:车载传感单元,与所述电磁抱闸电性耦接的电控单元,与所述车载传感单元、所述电控单元电性耦接的处理单元;
所述车载传感单元用于采集当前行驶的路况信息,将所述当前行驶的路况信息传输至所述处理单元;
所述处理单元用于基于所述当前行驶的路况信息,确定当前行驶路面的允许最大转弯半径,将确定结果传输至所述电控单元;
所述电控单元用于基于所述确定结果,控制所述电磁抱闸是否通电。
15.一种无人车,其特征在于,所述无人车包括:权利要求1~14任一项所述的无人车底盘和设置在所述无人车底盘上的车身。
技术总结