CN111497538A - 一种电动公铁两用车驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动公铁两用车驱动装置，车架以相同的方式分别连接左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，在橡胶轮的输出轴固定连接一个半径小于橡胶轮的导轮；在车架上固定电机，电机与电机减速器相连，电机减速器与球笼式万向转动轴相连，球笼式万向转动轴的外球笼的外花键与轮毂总成的内花键相连，轮毂总成与轮辋是由四个螺栓固定连接，轮毂总成与连接杆采用螺母固定，连接杆穿过轮辋空隙与导轮相连；在车架上设置有整车控制器以及电池；本发明采用电池为动力源，四个电机独立驱动，把公路系统和铁路系统有机结合起来，使之都成为驱动轮，车辆能在公路模式和铁路模式之间进行无障碍行驶，具有节能环保无污染，实用性好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及车辆领域，特别是一种电动公铁两用车驱动装置。
背景技术
公路铁路两用车通常被叫做陆轨两用车，它是一种不但能够在普通路面（包括公路，水泥平地等其他路面）上行走，而且能够在铁路上行驶的特种车辆，也可以作为牵引车在港口、工厂内部的专用线路、工矿企业和许多仓库中运行，也可以按照实际工程作业需求搭配各种工程作业平台作为工程车运行，通常可以进行起重、挖掘、装卸、边坡割草、除雪、清扫线路，以及架设接触网导线、检测维修接触网上部设备、抢险救灾等任务。
目前，市面上的公铁两用车分为人工驾驶、无线遥控驾驶2种方式。公铁两用车按驱动方式可分为导轮直接驱动型和胶轮驱动型2种。其中，导轮直接驱动型的公铁两用车，在轨道上运行时，导轮既作为导向轮也作为驱动轮，满足车辆在轨道上的行走，在公路时则采用胶轮进行牵引。导轮直接驱动型最大的特点是轨道运行安全性高，不易出现脱轨现象。胶轮驱动型的公铁两用车，在轨道上和公路上均由胶轮驱动行驶，但在轨道上牵引时需要导向轮进行导向。
国内的胶轮驱动型公铁两用车，橡胶轮胎磨耗严重的现象普遍存在，因此在牵引作业时易发生脱轨事故，因此在公铁两用车的选型时应考虑如何延长橡胶轮胎寿命的问题，合理分配公铁两用车后导向轮与后橡胶轮胎驱动轮的载重，保障后导向轮的钢轨跟踪性能以及后橡胶轮胎驱动轮的驱动性能。
现有铁路车辆要么是只能在铁路上行驶，要么只能在道路上行驶，不能适应复杂多变情况，需要在道路和铁路之间随时切换。导轮式是目前较多的一种方式，但是这种模式存在着橡胶轮和导轮的载荷分配复杂，轮胎磨损严重，导向轮运行不平稳。在过道岔时或者高速运行时容易发生脱轨事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电动公铁两用车驱动装置，采用电池为动力源，四个电机独立驱动，在此基础上把公路系统和铁路系统有机结合起来，使之都成为驱动轮，车辆能在公路模式和铁路模式之间进行无障碍行驶，具有节能环保无污染，实用性好等优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种电动公铁两用车驱动装置，车架以相同的方式分别连接左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，在橡胶轮的输出轴固定连接一个半径小于橡胶轮的导轮；在车架上固定电机，所述电机与电机减速器相连，所述电机减速器与球笼式万向转动轴相连，所述球笼式万向转动轴的外球笼的外花键与轮毂总成的内花键相连，所述轮毂总成与轮辋是由四个螺栓固定连接，所述轮毂总成与连接杆采用螺母固定，连接杆穿过轮辋空隙与导轮相连；在车架上设置有整车控制器以及电池；
所述整车控制器进行以下控制过程：1、整车控制器接收输入信号，包括由驾驶员输入的方向盘转角信号、刹车信号和油门信号；2、根据电池BMS（电池管理系统）输出的状态信息，整车控制器输出转矩信号；3、电机ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）接受转矩信号，驱动电机转动，电机带动橡胶轮转动；4、整车控制器根据电机ECU的反馈信号控制电机，使电机转速符合驾驶员需求；5、在弯道行驶时，整车控制器根据车辆状态计算出车辆所需的附加横摆力矩，再计算出动橡胶轮所需力矩，控制ABS（Anti-locked BrakingSystem，防抱死刹车系统）工作。
进一步地，所述连接杆设置为3个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、把公路和铁路行驶系统耦合起来，使同时安装有轮胎和铁道轮毂的车辆能在公路模式和铁路模式上无障碍行驶，灵活性好。
2、本发明车辆用简单的结构实现了复杂的功能，替代了液压机构在公铁车上的使用。
3、独立驱动驱动，车轮的单独控制，有利于车辆稳定性行驶，克服车辆爬坡打滑的缺点。
4、车身质量轻，有利于节省能源，纯电驱动，环保无污染，实用性好，能满足现今技术现状。
附图说明
图1本发明装置控制方式原理图。
图2是本发明中橡胶轮与导轮连接示意图。
图3是本发明装置的车架示意图。
图4是本发明的轮毂总成与连接杆连接示意图。
图5是本发明中连接杆位置示意图。
图6是本发明中导轮与连接杆安装图。
图7是本发明中外球笼与轮毂总成连接图。
图中：导轮1；橡胶轮2；铁轨3；电机4；电机减速器5；整车控制器6；电池7；球笼式万向转动轴8；车架9；轮毂总成10；连接杆11；螺母12；刹车盘13；轮辋14；外球笼15。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明电动公铁两用车驱动装置具有完整的动力系统，在公路上使导轮1不起作用，采用橡胶轮2驱动，此时能和正常汽车一样在公路上行驶，在铁轨3上时使橡胶轮2悬空，采用导轮1驱动，好像一辆小型的铁道机车，该模式车辆克服了导轮式轨道上容易脱轨、打滑的缺点，其运行速度高，运行平稳。
本发明是在传统车辆上加上导轮1，橡胶轮2的输出轴固连一个半径小于橡胶轮2的导轮1，该导轮1外圈圆面与铁轨3接触面贴合时，内侧橡胶轮2悬空。电机4固定在车架9上，与电机减速器5相连，电机减速器5起到降低转速，增加转矩的作用，电机减速器5与球笼式万向转动轴8相连，实现力矩的转递，球笼式万向转动轴8主要是为了改变转矩转递的方向，使电机4不受车轮在行驶过程中跳动的影响，外球笼15的外花键与轮毂总成10的内花键相连，轮毂总成10与轮辋14是由四个螺栓固连，实现将转矩转递到橡胶轮2，使车辆行驶。轮毂总成10与连接杆11花键连接、螺栓固定，连接杆11穿过轮辋14空隙与导轮1相连，将转矩通过连接杆11转递到导轮1，使导轮1旋转，实现车辆在铁轨3上行驶。
车辆行驶过程中，驾驶员将根据外界情况，输入方向盘转角信号、刹车信号和油门信号到整车控制器6，由整车控制器6根据电池BMS输出的状态信息输出转矩信号，由电机ECU接受转矩信号，驱动电机4转动，电机4带动橡胶轮2转动。整车控制器6根据电机ECU的反馈信号，控制电机4，使电机4转速符合驾驶员需求。在弯道行驶时，转弯内侧转速低，外侧转速高，由整车控制器6根据车辆状态计算出车辆所需的附加横摆力矩，然后计算出车轮所需力矩，控制ABS工作，使车辆各个车轮的转速不一致，满足驾驶员需求，实现按驾驶员需求转动。
平时在公路上行驶时橡胶轮2着地。当车辆在铁轨3行驶时，由于铁轨3端面去地面的高度大于导轮1下端面到橡胶轮2下端面的距离，从而使得橡胶轮2悬空，导轮1与铁轨3端面接触，铁轨3接触面受整个车辆的重力，产生摩擦力，导轮1旋转使工程车在铁路上行驶。此外，导轮1的边缘也起到了导向作用，使车轮始终行驶在铁轨上，不致脱轨。
在公路与铁路的平交道口设置一段上轨路段，连接公路与铁道，汽车导轮1从搭接段开始与轨道接触，产生摩擦力，从而起到驱动作用，橡胶轮2逐渐离开地面，直至完全悬空，车辆顺利平稳的完成了从公路驶入铁路。
本发明中两种轮（导轮1和橡胶轮2）能走两种路，能从公路进入铁路，发挥在铁路上行驶的优势。在公路与铁路交接处设置一段搭接段，搭接段连接公路与铁路，控制车辆行驶，使导轮1能够上导轨。本发明车辆包括串联连接的电池7、电机ECU、电机4、电机减速器5、电池接BMS管理及整车控制器6。采用四轮独立驱动，在行驶过程中能够获得更大的驱动力，具有良好的爬坡性和更可靠的四轮抓着力，提高了转弯特性，车轮抗外界扰动的能力得到增强，克服了以往车辆爬坡打滑的缺点。
Claims (2)
1.一种电动公铁两用车驱动装置，车架（9）以相同的方式分别连接左前轮、右前轮、左后轮和右后轮，其特征在于，在橡胶轮（2）的输出轴固定连接一个半径小于橡胶轮（2）的导轮（1）；
在车架（9）上固定电机（4），所述电机（4）与电机减速器（5）相连，所述电机减速器（5）与球笼式万向转动轴（8）相连，所述球笼式万向转动轴（8）的外球笼（15）的外花键与轮毂总成（10）的内花键相连，所述轮毂总成（10）与轮辋（14）是由四个螺栓固定连接，所述轮毂总成（10）与连接杆（11）采用螺母（12）固定，连接杆（11）穿过轮辋（14）空隙与导轮（1）相连；在车架（9）上设置有整车控制器（6）以及电池（7）；
所述整车控制器（6）进行以下控制过程：1、整车控制器（6）接收输入信号，包括由驾驶员输入的方向盘转角信号、刹车信号和油门信号；2、根据电池（7）BMS输出的状态信息，整车控制器（6）输出转矩信号；3、电机ECU接受转矩信号，驱动电机（4）转动，电机（4）带动橡胶轮（2）转动；4、整车控制器（6）根据电机ECU的反馈信号控制电机（4），使电机（4）转速符合驾驶员需求；5、在弯道行驶时，整车控制器（6）根据车辆状态计算出车辆所需的附加横摆力矩，再计算出动橡胶轮（2）所需力矩，控制ABS工作。
2.根据权利要求1所述的一种电动公铁两用车驱动装置，其特征在于，所述连接杆（11）设置为3个。
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