1.本实用新型涉及车辆的动力和辅助驱动应用领域，尤其涉及一种采用带传动的转向臂总成、转向装置、角单元和行走装置。
背景技术：
2.轮毂电机安装在车轮上，利用轮毂电机能够将车子的动力系统、传动系统和刹车系统集成到一起，改善空间利用情况。车轮和轮毂电机相结合后能应用在具有行走要求的设备上，比如应用在电动汽车上。
3.现有的基于轮毂电机的电动汽车中，转向系统包括用来向车轮提供转向的驱动力的转向驱动总成，转向驱动总成包括转向电机和减速机，转向驱动总成设置在车轮的正上方，底盘上设有为转向电机设置和减速机避让安装空间的向上凸起的结构，在底盘上方载物、载人以及布置内饰时需要避让该(些)凸起的结构，降低了空间利用率，且导致货物的质心高，增加了倾翻风险。因此，若将转向驱动总成设置在车轮的侧方，需要开发新的产品将转向驱动总成集成在车轮上。
技术实现要素：
4.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种采用带传动的转向臂总成，包括转向臂结构、带传动机构和转轴，所述转向臂结构包括转向臂和带轮箱，所述转向臂与所述带轮箱固定连接；所述带传动机构设置在所述带轮箱内，所述转轴与所述带传动机构的输出端连接。
5.较佳地，所述带轮箱包括下盖和盖合在所述下盖上的上盖，所述上盖和下盖之间形成容置所述带传动机构的安装腔。
6.较佳地，所述转向臂固定连接在所述下盖的下方；
7.所述带传动机构的输入端位于靠近所述转向臂的一侧，所述带传动机构的输出端位于远离所述转向臂的一侧；所述转轴的下端与所述带传动机构的输出端固定连接，所述转轴的上端位于所述上盖的上方。
8.较佳地，所述带传动机构包括主动带轮、从动带轮和同步带，所述主动带轮和所述从动带轮均转动设置在所述带轮箱内，所述同步带绕设在所述主动带轮和所述从动带轮上。
9.较佳地，所述上盖上开设有与所述安装腔连通的第一安装孔，所述第一安装孔正对所述主动带轮设置，所述第一安装孔处盖设有主动带轮端盖，所述主动带轮端盖与所述上盖密封连接；
10.所述下盖上开设有与所述安装腔连通的第二安装孔，所述第二安装孔正对所述从动带轮设置，所述第二安装孔处盖设有从动带轮端盖，所述从动带轮端盖与所述下盖密封连接。
11.较佳地，转向臂总成还包括角度测量装置，所述角度测量装置包括角度传感器和
传感器连杆，所述角度传感器通过联轴器与所述传感器连杆连接；所述角度传感器安装在所述转轴上；所述传感器连杆穿过所述转轴与所述从动带轮端盖固定连接。
12.较佳地，所述从动带轮端盖上设有连接孔，所述传感器连杆的下端穿过所述连接孔，所述传感器连杆的下端设有至少一铣扁结构，所述铣扁结构通过传感器锁片夹紧，所述传感器锁片通过螺纹紧固件固定在所述从动带轮端盖上。
13.较佳地，所述转轴轴线相对于地面垂线倾斜。
14.本实用新型还提供一种采用带传动的转向装置，包括转向驱动总成和上述的转向臂总成，所述转向驱动总成与所述带传动机构的输入端连接。
15.较佳地，所述转向驱动总成通过松紧螺纹紧固件与所述转向臂连接，通过调节所述螺纹紧固件来张紧所述带传动机构的同步带。
16.较佳地，所述转向驱动总成包括转向电机和转向减速机，所述转向减速机安装在所述减速机安装座上，所述减速机安装座通过螺纹紧固件固定在所述下盖的下端；
17.所述转向电机与所述转向臂之间通过所述松紧螺纹紧固件固定连接。
18.本实用新型还提供一种采用带传动的角单元，包括悬架和上述的转向装置，所述悬架包括下摆臂，所述下摆臂的一端与所述转向臂的下端转动连接，另一端与轮毂电机的壳体相对固定连接。
19.本实用新型还提供一种行走装置，包括车架、若干具有轮毂电机的车轮和上述的角单元，所述车轮连接于所述车架上，至少一个所述车轮通过所述角单元连接于所述车架上。
20.与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果：
21.1、本实用新型将车轮的转向功能和悬架的功能集成在一起，进而转向装置和下摆臂之间不需要设置传动转向的机构，节省了空间。
22.2、转向臂总成设置为倒置式，即其下端连接下摆臂，上端连接车架，转向驱动总成侧置在轮毂电机的一侧，从而车轮的上方不需要专门为转向驱动总成预留空间，转向臂总成的上端可以设置的较为平整，不占用轮毂电机所在系统(如行走装置、电动车辆)的车架和底盘的上部空间，能够使得车架和底盘设置为纯平，不仅车身内共载人或载物的空间变大的同时也变得规则，提高了底盘上部空间的利用率，降低底盘上载物的高度和质心，提升了载人、载物的便利性。
23.3、每个车轮可以独自设置一角单元，角单元具备360
°
的转向能力，可即每个车轮都能够灵活地独立控制，实现前轮转向、后轮转向、四轮转向、原地转向及横向行驶的模式。
24.4、模块化程度高，通过改变角单元的布置位置便可适应行走装置对轮距、轴距的要求，同一系列不同型号的行走装置、不同系列的行走装置甚至不同品类的行走装置都可以选用下述实施例中提供的角单元，必要时选用不同参数的角单元以匹配行走装置的要求，可实现底盘的多种轮距、轴距扩展。
25.5、将角单元转轴轴线倾斜并移动，设定一定的主销后倾角、主销内倾角及主销偏置距。在满足轮胎运动空间的同时，降低了带轮箱结构的高度，即降低了整个角单元的高度。
26.当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本实用新型一实施例提供的转向臂总成的结构分解图；
29.图2是本实用新型一实施例提供的角单元的结构示意图；
30.图3是本实用新型一实施例提供的主销内倾角的结构示意图；
31.图4是本实用新型一实施例提供的主销后倾角的结构示意图。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
34.在具体论述方案之前，先简述下述实施例中涉及的采用带传动的转向装置、角单元和行走装置之间的关系：
35.转向装置的功能之一是实现设有轮毂电机的车轮的转向，角单元与轮毂电机以及具有轮毂电机的车轮相关的检测系统都可以是转向装置的应用场景。角单元将转向装置与悬架集成在一起，实现车轮的独立转向；角单元的应用场景之一是行走装置，角单元可以作为一个整体装配到行走装置上，通过改变角单元的布置位置便可适应行走装置对轮距、轴距的要求，同一系列不同型号的行走装置、不同系列的行走装置，甚至不同品类的行走装置都可以选用下述实施例中提供的角单元，必要时选用不同参数的角单元以匹配行走装置的要求。行走装置可以独立使用，也可以结合其他构件形成新的设备应用在车辆领域、搬运设备领域、物流领域等，电动汽车是其应用场景之一。
36.参考图1和图2，本实用新型实施例提供了一种采用带传动的转向装置1，轮毂电机4安装在车轮上，用于驱动车轮转动，轮毂电机4包括壳体，壳体内设有定子和转子，壳体和定子相对固定，转子相对于壳体可转动，转子用于驱动车轮转动。转向装置1与轮毂电机4的壳体相连接，用于带动轮毂电机4转动，以调整车轮的运动方向，从而实现车轮及其所在系统(如角单元、行走装置、电动车辆)的转向。
37.在本实施例中，转向装置1包括转向臂总成11，转向臂总成11包括转向臂结构、带传动机构1102和转轴1107，转向臂结构包括转向臂1101和带轮箱1110，所述转向臂1101的上端与所述带轮箱1110固定连接。所述带传动机构1102设置在所述带轮箱1110内，所述转轴1107与所述带传动机构1102的输出端连接，转轴1107用于与连接轮毂电机4对应的车架连接。本实施例中，转向臂总成11的形状整体上可以设置为“厂”字形，即带轮箱1110和转向臂1101形成“厂”字形，带轮箱1110位于轮毂电机4所在车轮的正上方，转向臂1101位于轮毂电机4的背离轮毂的一侧，而在其他的实施例中，作为替换手段，转向臂总成11可以整体都
设置在轮毂电机4的背离轮毂的一侧。
38.在本实施例中，转轴1107上设有车架连接部11071，车架连接部11071用于连接轮毂电机4对应的车架。转向臂1101上设有下摆臂连接部11011，下摆臂连接部11011用于连接轮毂电机4对应的悬架的下摆臂2。下摆臂2的作用是传递车轮和车架之间的作用力，这里即为传递轮毂电机4和转向装置1之间的作用力。下摆臂连接部11011旋转时能够带动下摆臂2旋转，从而带动轮毂电机4旋转，进而实现车轮的转向。
39.所述带轮箱1110包括上盖11101和下盖11102，上盖11101先通过定位销盖合在下盖11102上，然后通过若干螺纹紧固件与下盖11102紧固连接，若干紧固件环绕上盖11101的四周分布，紧固件的头部沉入上盖11101的上表面之中，为上盖11101上的零部件的安装提供了便利性。所述上盖11101和下盖11102之间形成容置所述带传动机构1102的安装腔，安装腔为带传动机构1102提供了安装空间、机械防护以及防水防尘的作用。
40.所述转向臂1101固定连接在所述下盖11102的下方，作为一种实施例，转向臂1101与下盖11102一体制成。作为另外一种实施例，转向臂1101通过若干紧固件与下盖11102紧固连接。
41.所述带传动机构1102的输入端位于靠近所述转向臂1101的一侧，所述带传动机构1102的输出端位于远离所述转向臂1101的一侧；所述转轴1107的下端与所述带传动机构1102的输出端固定连接，所述转轴1107的上端位于所述上盖11101的上方，车架连接部11071位于上盖11101的上方。
42.所述带传动机构1102包括主动带轮11022、从动带轮11023和同步带11021，所述主动带轮11022和所述从动带轮11023均转动设置在所述带轮箱1110内，所述同步带11021绕设在所述主动带轮11022和所述从动带轮11023上。
43.在本实施例中，转轴1107贯穿从动带轮11023，并且从动带轮11023与转轴1107通过花键同轴固定连接。转轴1107通过转轴轴承1109与转向臂结构转动连接，从动带轮11023的上下两侧分别设有转轴轴承1109，即转轴轴承1109在从动带轮11023的两侧都与转向臂结构进行连接，提高了转轴1107和从动带轮11023的稳定性，也保证了带传动机构1102的传动可靠性。在本实施例中，两个转轴轴承1109分别设置在上盖11101和下盖11102上，具体应用时，可以使上盖11101局部向上突出形成安装环，用以安装转轴轴承1109。
44.转轴轴承1109和从动带轮11023之间通过轴承用隔套1111进行支撑，以保证两者的可靠性。转轴轴承1109处还可设置油封1108，以防止外物入侵转轴轴承1109和避免转轴轴承1109的润滑剂外泄。
45.所述上盖11101上开设有与所述安装腔连通的第一安装孔，所述第一安装孔正对所述主动带轮11022设置，所述第一安装孔处盖设有主动带轮端盖1105，主动带轮11022与主动带轮端盖1105之间还设有主动齿轮垫片1103，所述主动带轮端盖1105与所述上盖11101密封连接，实际应用中，可在主动带轮端盖1105和第一安装孔之间设置第一o型圈1104进行密封。所述下盖11102上开设有与所述安装腔连通的第二安装孔，所述第二安装孔正对所述从动带轮11023设置，所述第二安装孔处盖设有从动带轮端盖1115，所述从动带轮端盖1115与所述下盖11102密封连接，实际应用中，可在从动带轮端盖1115和第二安装孔之间设置第二o型圈进行密封。
46.在本实施例中，转轴1107的下端穿过从动带轮11023后通过锁紧螺母1113和锁紧
垫片1114锁紧在从动带轮端盖1115内。
47.转向臂总成11还包括角度测量装置1106，所述角度测量装置1106包括角度传感器11061和传感器连杆11063，所述角度传感器11061通过联轴器11062与所述传感器连杆11063连接。所述角度传感器11061安装在所述转轴1107上，所述传感器连杆11063同轴穿过所述转轴1107与所述从动带轮端盖1115固定连接。
48.具体的，所述从动带轮端盖1115上设有连接孔，所述传感器连杆11063的下端穿过所述连接孔。所述传感器连杆11063的下端两侧对称进行铣扁，所述铣扁结构通过传感器锁片1116夹紧，所述传感器锁片1116通过螺纹紧固件固定在所述从动带轮端盖1115上。传感器连杆11063与从动带轮端盖1115之间是固定的，不产生相对转动，而转轴1107与从动带轮端盖1115之间是产生相对转动的，因此，角度传感器11061检测到传感器连杆11063转动的角度，即为角单元转动角度。
49.转向装置1还包括转向驱动总成12，转向驱动总成12连接转向臂总成11，转向驱动总成12通过驱动转向臂总成11使轮毂电机4绕转轴1107的轴线旋转，转向驱动总成12的上端连接转向臂总成11，且转向驱动总成12位于轮毂电机4的背离轮毂的一侧，即位于行走装置的车轮内侧。本实用新型能够利用转向装置1将转向驱动总成12集成在车轮的侧方，解决了因转向驱动总成设置在车轮上方导致的车辆底盘局部凸起的问题。
50.在本实施例中，转向驱动总成12通过螺纹紧固件1118如螺栓固定在下盖11102的下端，并位于轮毂电机4的背离轮毂的一侧，转向驱动总成12被设置为其下端低于轮毂电机4所在车轮的最高位置，以便于利用轮毂电机4侧面的空间和降低转向装置1的高度。
51.实际应用过程中，驾驶员通过操纵机构(如转向盘)输入信号，该信号经由转换后生成转向信息发送给转向驱动总成12，转向驱动总成12根据转向信息驱动转向臂总成11，使得轮毂电机4转动到合适的角度或者回正。
52.转向驱动总成12通过松紧螺纹紧固件(如松紧螺钉1117和螺母)与所述转向臂1101连接，通过调节所述螺纹紧固件来张紧所述带传动机构的同步带11021。
53.所述转向驱动总成12与所述带传动机构1102的输入端连接。转向驱动总成12包括转向电机1203和转向减速机1202，转向减速机1202安装在减速机安装座1201上，减速机安装座1201通过螺纹紧固件1118固定在下盖11102的下端。其中转向减速机1202采用行星减速机，转向减速机1202的输出端穿过带轮箱1110的下盖11102并通过平键与主动带轮11022固定连接。转向电机1203与转向臂1101之间通过松紧螺钉1117和螺母固定连接，在实施例时，先拧松螺纹紧固件1118；然后通过调节松紧螺钉1117来调节转向电机1203相对转向臂1101的位置，进而调节主动带轮11022与从动带轮11023的中心距，使得同步带11021得到张紧的效果；最后再拧紧螺纹紧固件1118，将转向驱动总成12固定在下盖11102上。
54.本实施例中，转向驱动总成12连接带传动机构1102，转向驱动总成12驱动带传动机构1102时，转向驱动总成12、带传动机构1102的一部分结构、转向臂结构以及轮毂电机4一起绕转轴1107转动，从而实现车轮的转向。而在其他的实施例中，作为替换手段，转向驱动总成12可以与转轴1107同轴连接，转向驱动总成12驱动转轴1107运动，使得传动机构的部分结构、转向臂结构以及轮毂电机4一起绕转轴1107转动，此时，转向驱动总成12位于转轴1107的上方或者位于转轴1107的下方。
55.在本实施例中，带传动机构1102分别连接转向臂结构和转轴1107，并用于将转向
驱动总成12输出的运动转换成转向臂总成11的运动，进而转换成轮毂电机4的运动；带传动机构1102工作过程中，其一部分结构和转向臂结构一起绕转轴1107的轴线转动，还一部分结构和转轴1107保持相对静止。转轴1107与转向臂结构转动连接，转轴1107包括车架连接部11071，车架连接部11071位于转轴1107的上端，转轴1107安装在转向臂结构上的同时也安装在车架上，转轴1107和车架可以采用固定连接或者转动连接的方式实现，转轴1107和车架转动连接时，转轴1107上下方向上的位移自由度被约束在车架上，以使得转动装置不会脱离车架。转轴1107和车架的具体连接方式可结合转向驱动总成12、转轴1107和传动机构之间的运动关系进行确定。
56.在本实施例中，转向装置1被设置为控制轮毂电机4的转向角为360
°
，即车轮可以向左或向右旋转360
°
，不仅能够灵活控制车轮的转向角度，还可以实现车辆的横向移动。
57.本实用新型实施例还提供了一种采用带传动的角单元，角单元包括悬架和上述实施例中的转向装置1。
58.悬架包括下摆臂2，下摆臂2的一端与下摆臂连接部11011转动连接，下摆臂连接部11011位于转向臂1101的下端。下摆臂2可通过t型套201、螺栓202和螺母203转动连接下摆臂连接部11011，下摆臂2的另一端被设置为与轮毂电机4的壳体相对固定。界定下摆臂2与下摆臂连接部11011连接处转动的轴线为摆动轴线，车轮行驶在不平整的路面上时，下摆臂2和轮毂电机4绕着摆动轴线摆动，从而降低了冲击力，提高了轮毂所在系统的舒适性。
59.下摆臂2还包括衬套205和孔用压扁钢丝挡圈204，其中衬套205安装在下摆臂2内并用孔用压扁钢丝挡圈204限位。
60.本实施例中，悬架为单纵臂式，下摆臂2用作悬架的单纵臂。本实施例的角单元结构紧凑，占用空间小，质量轻。
61.如图4所示，下摆臂2通过转向节7固定于轮毂电机4，具体应用时，下摆臂2通过定位销与转向节7定位，通过螺栓等连接件和转向节7固定连接。转向节7与轮毂电机4的壳体之间被设置为不会相对转动，两者可以利用铣扁结构限位，以实现不会相对转动。
62.悬架还包括减震器5，减震器5的两端分别连接转向臂总成11和转向节7，其中，带轮箱1110或转向臂1101上安装有一u型的减震器支架3，减震器5的上端和减震器支架3转动连接，换言之，减震器5通过转动装置连接角单元所在系统的车架。减震器5的下端转动连接在转向节7上。
63.角单元还包括制动装置6，制动装置6包括制动盘601和制动钳602，制动盘601被固定于轮毂上，随车轮一起转动，制动钳602安装在转向节7上。制动钳602布置在下摆臂2的相对侧，以便更好地利用空间。
64.本实施例中，通过下摆臂连接部11011连接悬架的下摆臂2，通过车架连接部11071连接车架，利用转向驱动总成12驱动轮毂电机4转动，从而车轮的转向功能和悬架的功能集成在轮毂电机4附近，转向装置1和下摆臂2之间不需要设置传动转向的机构，节省了空间。由于转向臂总成11为倒置式，即其下端连接下摆臂2，上端连接车架，转向驱动总成12侧置在轮毂电机4的一侧，从而在具体应用时可以将转向驱动总成12设置成其下端低于轮毂电机4所在车轮的最高位置的情况，车轮的上方不需要专门为转向驱动总成12预留空间，从而降低了转向臂总成11的高度；而且避免了因转向驱动总成12导致转向装置1的上方局部向上凸出的情况，从而转向臂总成11的上端可以设置的较为平整，不占用轮毂电机4所在系统
(如行走装置、电动车辆)的车架和底盘的上部空间，能够使得车架和底盘设置为纯平，不仅车身内共载人或载物的空间变大，同时也变得规则，提高了底盘上部空间的利用率，降低底盘上载物的高度和质心，提升了载人、载物的便利性。
65.请参考图3和图4，在本实施例中，将角单元的转轴1107轴线倾斜(转轴1107的轴线并非是竖直旋转线，其相对于地面垂线即竖直旋转线具有一定的倾角)并移动，如设定一定的主销后倾角、主销内倾角及主销偏置距。在满足轮胎运动空间的同时，降低了带轮箱1110结构的高度，即降低了整个角单元的高度。
66.本实用新型实施例提供了一种行走装置，行走装置能够独立使用，用来载人和/或载物，比如搬运机器人(也可称为运输机器人、物流机器人)，而在其他的应用场景中，行走装置也可以作为某一设备的一部分进行使用，比如应用在汽车上。
67.行走装置包括车架、多个车轮和如上任一实施例提出的角单元。
68.车架将各车轮集成在一起，车架可通过若干梁固定连接后形成，或者以板状的形式体现，或者采用梁和板的结合体，或其他能够起到集成各车轮的结构。车轮间接地连接到车架上，其中至少一个车轮通过角单元连接于车架上。
69.本实施例中，车架的两侧各分部两个车轮，即行走装置为四轮的设备。具体应用时可以为汽车、货车、客车、搬运用的机器人，体现形式可以是电动的，也可是机动的，运作方式可以通过人来操纵的，也可以是自动控制，即无人操纵的，比如无人电动载货平台、无人电动载人平台。
70.本实施例中，四个车轮各对应有一个转向装置1，即行走装置为四驱式，每个车轮均可以独立转向，从而行走装置可以实现前轮转向、后轮转向、四轮转向、原地转向及横向行驶的模式。
71.行走装置还包括底盘，底盘与车架可拆卸连接。行走装置自身涉及的传动系统、行驶系统、转向系统和控制系统直接或者间接地集成在底盘上，底盘的上表面能够用来载人和/或货物，还可以用来安装其他产品。
72.本实用新型实施例提供了一种行走装置，本实施例与上一实施例中行走装置的区别在于：本实施例的行走装置为两驱式，两个前轮位置对应的车轮安装有角单元，即前轮驱动；本实施例中另外两个车轮通过现有的悬挂系统连接车架。诚然，在其他的两驱式的行走装置中，作为替换手段，可以在两个后轮对应的车轮上安装角单元，即后轮驱动，而前轮位置处的车轮采用现有的悬挂系统连接到车架上。
73.本实用新型实施例还提供了一种电动车辆，包括车身和上述任一实施例中提出的行走装置，车身设置在行走装置上，车身提供承载空间或容纳空间，以用来载人或载物。
74.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。