CN102887069A - 一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统 - Google Patents

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唐峰
钟再敏
王心坚
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丁晓宇
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Abstract

本发明公开一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统，减速箱壳体为转向节的一部分，与转向节臂共同构成一体化减速箱-转向节总成；电机壳体、与双横臂悬架下横臂一体化集成充当双横臂悬架下横臂，电机偏离车轮中心并靠近下横臂弹性铰布置；或电机壳体、与双横臂悬架上横臂一体化集成充当双横臂悬架上横臂，电机偏离车轮中心并靠近上横臂弹性铰布置。本发明的优点是在车轮跳动过程中，减小了电机相对于车架的振动，具有一体化集成度高、等效簧下质量轻，转向惯性力矩更小，转向响应更为灵敏。

Description

一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统
技术领域
本发明涉及电动汽车底盘与传动领域，特别涉及一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统。
技术领域
目前，以电动轮为代表的轮边电驱动系统其主要结构特征是将驱动电机安装在驱动轮内或驱动轮附近，具有驱动传动链短、传动高效、结构紧凑等优点。同时，轮边驱动系统各驱动轮转矩可独立控制，轮边电机既是汽车的信息单元，又是快速反应的控制执行单元，有利于实现传统汽车上难以实现的高性能控制功能，从而提高恶劣路面条件下的行驶性能。
但一般的轮边驱动系统，因在轮边/轮内引入了驱动电机、减速器等部件，致使整车簧下质量显著增加，直接影响到车轮接地性、车身平顺性。
专利201110053093.0中提及了一种减小单横臂悬架轮边电驱动系统等效簧下质量结构及方法，但只适用于非转向轮。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种在车轮跳动过程中，减小了电机相对于车架的振动，具有一体化集成度高、等效簧下质量轻的一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统。
为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统，减速箱壳体为转向节的一部分，与转向节臂共同构成一体化减速箱-转向节总成；电机壳体、与双横臂悬架下横臂一体化集成充当双横臂悬架下横臂，电机偏离车轮中心并靠近下横臂弹性铰布置。
所述电机壳体通过两个第二弹性铰支承于车架，两个第二弹性铰的铰点之间连线构成下横臂与车架之间的铰接摆动轴线，充当双横臂悬架下横臂；下横臂连杆一端以第一转动铰与电机壳体连接，相对于电机壳体可且仅可作绕第一转动铰中心轴线转动；转向节连杆一端以第三转动铰与一体化减速箱-转向节总成相连，一体化减速箱-转向节总成相对于转向节连杆可且仅可作绕第三转动铰中心轴线转动；下横臂连杆与转向节连杆之间以第二转动铰相连，下横臂连杆与转向节连杆可且仅可作绕第二转动铰中心轴线转动；上横臂一端通过两个第一弹性铰支承于车架，两个第一弹性铰的铰点之间连线构成上横臂与车架之间的铰接摆动轴线，上横臂另一端通过第一球铰与一体化减速箱-转向节总成相连，一体化减速箱-转向节总成相对于上横臂有三个转动的自由度；轮毂轴承外圈与减速箱壳体固联，轮毂轴承内圈与减速箱输出轴、轮辋和制动器旋转件固联。
所述用于连接上横臂与一体化减速箱-转向节总成的第一球铰的中心点为A；所述用于连接一体化减速箱-转向节总成和转向节连杆的第三转动铰中心轴线、用于连接电机壳体和下横臂连杆的第一转动铰中心轴线以及用于连接下横臂连杆和转向节连杆的第二转动铰中心轴线三线相交于点B，故直线AB是主销轴线；万向节中心点与点B重合，始终位于主销轴线上。
所述万向节一端与电机动力输出轴固联，电机动力传动至万向节，万向节另一端与半轴固联，半轴与减速箱动力输入轴固联，动力通过减速箱减速增扭后，经由减速箱动力输出轴传递至与之固联的轮毂和轮辋，驱动车轮。
所述轮毂轴承内圈和轮毂轴承外圈组成了轮毂轴承，轮毂轴承内圈相对于轮毂轴承外圈可且仅可作绕轮毂轴承中心轴线的转动。
所述的一体化双横臂悬架用于转向轮，或用于非转向轮。
本发明还提供了另一技术方案，减速箱壳体为转向节的一部分，与转向节臂共同构成一体化减速箱-转向节总成；电机壳体、与双横臂悬架上横臂一体化集成充当双横臂悬架上横臂，电机偏离车轮中心并靠近上横臂弹性铰布置。
所述电机壳体通过两个第一弹性铰支承于车架，两个第一弹性铰的铰点之间连线构成上横臂与车架之间的铰接摆动轴线，充当双横臂悬架上横臂；上横臂连杆一端以第一转动铰与电机壳体连接，相对于电机壳体可且仅可作绕第一转动铰中心轴线转动；转向节连杆一端以第三转动铰与一体化减速箱-转向节总成相连，一体化减速箱-转向节总成相对于转向节连杆可且仅可作绕第三转动铰中心轴线转动；上横臂连杆与转向节连杆之间以第二转动铰相连，上横臂连杆与转向节连杆可且仅可作绕第二转动铰中心轴线转动；下横臂一端通过两个第二弹性铰支承于车架，两个第二弹性铰的铰点之间连线构成下横臂与车架之间的铰接摆动轴线，下横臂另一端通过第一球铰与一体化减速箱-转向节总成相连，一体化减速箱-转向节总成相对于下横臂有三个转动的自由度；轮毂轴承外圈与减速箱壳体固联，轮毂轴承内圈与减速箱输出轴、轮辋和制动器旋转件固联。
所述用于连接一体化减速箱-转向节总成和转向节连杆的第三转动铰中心轴线、用于连接电机壳体和上横臂连杆的第一转动铰中心轴线以及用于连接上横臂连杆和转向节连杆的第二转动铰中心轴线三线相交于点C，所述用于连接下横臂与一体化减速箱-转向节总成的第一球铰的中心点为D；故直线CD是主销轴线；万向节中心点与点C重合，始终位于主销轴线上。
所述万向节一端与电机动力输出轴固联，电机动力传动至万向节，万向节另一端与半轴固联，半轴与减速箱动力输入轴固联，动力通过减速箱减速增扭后，经由减速箱动力输出轴传递至与之固联的轮毂和轮辋，驱动车轮。
所述轮毂轴承内圈和轮毂轴承外圈组成了轮毂轴承，轮毂轴承内圈相对于轮毂轴承外圈可且仅可作绕轮毂轴承中心轴线的转动。
所述的一体化双横臂悬架用于转向轮，或用于非转向轮。
本发明的卓越功效在于：         
1）  电机壳体具有下横臂或上横臂的作用，减速箱壳体充当转向节，一体化集成度高；
2）  电机布置于下横臂并靠近与车身连接的第二弹性铰，故其相对车身振幅较小，具有等效簧下质量小的特点；或电机布置于上横臂并靠近与车身连接的第一弹性铰，故其相对车身振幅较小，具有等效簧下质量小的特点；
3）  减速箱可以采用定轴圆柱齿轮传动、行星齿轮传动、链传动、带传动等诸多形式；
4）  车辆转向时，电机不随车轮转向，因而相较于传统的电机、减速器布置于轮内的轮边驱动系统，转向惯性力矩更小、转向响应更为灵敏。
附图说明
    图1为本发明电机壳体充当双横臂悬架下横臂作用的结构示意图；
图中标号说明
1——上横臂；                  2——第一球铰；
3——第一弹性铰；              4——车架；  
5——电机；                    501——电机动力输出轴；
6——第二弹性铰；              7——第一转动铰；  
8——下横臂连杆；              9——第二转动铰；
10——转向节连杆；             11——第三转动铰；  
12——万向节；                 13——半轴；  
14——第三代轮毂轴承；  
1401——第三代轮毂轴承外圈；   1402——轮毂
15——一体化减速箱-转向节总成；16——第二球铰。  
具体实施方式
请参阅附图所示，以电机壳体充当双横臂悬架下横臂的作用来对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明提供了一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统，包括上横臂1、第一球铰2、第一弹性铰3、车架4、电机5、第二弹性铰6、第一转动铰7、下横臂连杆8、第二转动铰9、转向节连杆10、第三转动铰11、万向节12、半轴13、轮毂轴承14、一体化减速箱-转向节总成15、第二球铰16。
减速箱壳体1501为一体化减速箱-转向节总成15的一部分，与转向节臂1502共同构成一体化减速箱-转向节总成15。电机5壳体通过两个第二弹性铰6（图中只示出一个）支承于车架4，所述两个第二弹性铰6的铰点之间连线构成下横臂与车架4之间的铰接摆动轴线，充当双横臂悬架下横臂的功能。下横臂连杆8一端以第一转动铰7与电机5壳体连接，相对于电机5壳体可且仅可作绕第一转动铰7中心轴线转动。转向节连杆10一端以第三转动铰11与一体化减速箱-转向节总成15相连，一体化减速箱-转向节总成15相对于转向节连杆10可且仅可作绕第三转动铰11中心轴线转动。所述下横臂连杆8与所述转向节连杆10之间以第二转动铰9相连，下横臂连杆8与转向节连杆10可且仅可作绕第二转动铰9中心轴线转动。上横臂1一端通过两个第一弹性铰3支承于车架4，所述两个第一弹性铰3的铰点之间连线构成上横臂1与车架4之间的铰接摆动轴线，上横臂1另一端通过第一球铰2与一体化减速箱-转向节总成15相连，一体化减速箱-转向节总成15相对于上横臂1有三个转动的自由度。所述第三代轮毂轴承14由轮毂(第三代轮毂轴承内圈)1402、第三代轮毂轴承外圈1401组成，轮毂(第三代轮毂轴承内圈)1402相对于第三代轮毂轴承外圈1401可且仅可作绕第三代轮毂轴承14中心轴线的转动。第三代轮毂轴承外圈1401与一体化减速箱-转向节总成15上的减速箱壳体1501固联，轮毂(第三代轮毂轴承内圈)1402则与减速箱输出轴、轮辋和制动器旋转件固联。一体化减速箱-转向节总成15上的转向节臂1502通过第二球铰16与转向横拉杆连接。
所述电机动力输出轴501与万向节12一端固联，将电机5的动力传动至万向节12，万向节12另一端与半轴13固联，所述半轴13与减速箱动力输入轴固联，动力通过减速箱减速增扭后，经由减速箱动力输出轴传递至与之固联的轮毂(第三代轮毂轴承内圈)1402和轮辋，从而驱动车轮。
所述用于连接上横臂1与一体化减速箱-转向节总成15的第一球铰2的中心点为A；所述用于连接一体化减速箱-转向节总成15和转向节连杆10的第三转动铰11中心轴线、所述用于连接电机5壳体和下横臂连杆8的第一转动铰7中心轴线以及所述用于连接下横臂连杆8和转向节连杆10的第二转动铰9中心轴线三线相交于点B，故直线AB是主销轴线。所述万向节12中心点与点B重合，始终位于主销轴线上。当有转向需求时，转向横拉杆（图中未示出）通过第二球铰16拉动转向节臂1502使转向节绕主销轴线转动，因万向节中心点始终位于主销轴线上，从而避免了运动干涉的发生。
上述实施例中上横臂与传统的双横臂悬架上横臂相同，电机壳体充当下横臂的作用。当然，亦可将下横臂采用传统的双横臂悬架下横臂结构，而电机壳体充当上横臂的作用，此二者原理一致，也属于本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.一种一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统，其特征在于：减速箱壳体为转向节的一部分，与转向节臂共同构成一体化减速箱-转向节总成；电机壳体、与双横臂悬架下横臂一体化集成充当双横臂悬架下横臂，电机偏离车轮中心并靠近下横臂弹性铰布置。
2.根据权利要求1所述的一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统，其特征在于：所述电机壳体通过两个第二弹性铰支承于车架，两个第二弹性铰的铰点之间连线构成下横臂与车架之间的铰接摆动轴线，充当双横臂悬架下横臂；下横臂连杆一端以第一转动铰与电机壳体连接，相对于电机壳体可且仅可作绕第一转动铰中心轴线转动；转向节连杆一端以第三转动铰与一体化减速箱-转向节总成相连，一体化减速箱-转向节总成相对于转向节连杆可且仅可作绕第三转动铰中心轴线转动；下横臂连杆与转向节连杆之间以第二转动铰相连，下横臂连杆与转向节连杆可且仅可作绕第二转动铰中心轴线转动；上横臂一端通过两个第一弹性铰支承于车架，两个第一弹性铰的铰点之间连线构成上横臂与车架之间的铰接摆动轴线，上横臂另一端通过第一球铰与一体化减速箱-转向节总成相连，一体化减速箱-转向节总成相对于上横臂有三个转动的自由度；轮毂轴承外圈与减速箱壳体固联，轮毂轴承内圈与减速箱输出轴、轮辋和制动器旋转件固联。
3.根据权利要求1所述的一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统，其特征在于：所述用于连接上横臂与一体化减速箱-转向节总成的第一球铰的中心点为A；所述用于连接一体化减速箱-转向节总成和转向节连杆的第三转动铰中心轴线、用于连接电机壳体和下横臂连杆的第一转动铰中心轴线以及用于连接下横臂连杆和转向节连杆的第二转动铰中心轴线三线相交于点B，故直线AB是主销轴线；万向节中心点与点B重合，始终位于主销轴线上。
4.根据权利要求1所述的一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统，其特征在于：所述万向节一端与电机动力输出轴固联，电机动力传动至万向节，万向节另一端与半轴固联，半轴与减速箱动力输入轴固联，动力通过减速箱减速增扭后，经由减速箱动力输出轴传递至与之固联的轮毂和轮辋，驱动车轮。
5.根据权利要求1所述的一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统，其特征在于：所述的一体化双横臂悬架用于转向轮，或用于非转向轮。
6.一种一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统，其特征在于：减速箱壳体为转向节的一部分，与转向节臂共同构成一体化减速箱-转向节总成；电机壳体、与双横臂悬架上横臂一体化集成充当双横臂悬架上横臂，电机偏离车轮中心并靠近上横臂弹性铰布置。
7.根据权利要求7所述的一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统，其特征在于：所述电机壳体通过两个第一弹性铰支承于车架，两个第一弹性铰的铰点之间连线构成上横臂与车架之间的铰接摆动轴线，充当双横臂悬架上横臂；上横臂连杆一端以第一转动铰与电机壳体连接，相对于电机壳体可且仅可作绕第一转动铰中心轴线转动；转向节连杆一端以第三转动铰与一体化减速箱-转向节总成相连，一体化减速箱-转向节总成相对于转向节连杆可且仅可作绕第三转动铰中心轴线转动；上横臂连杆与转向节连杆之间以第二转动铰相连，上横臂连杆与转向节连杆可且仅可作绕第二转动铰中心轴线转动；下横臂一端通过两个第二弹性铰支承于车架，两个第二弹性铰的铰点之间连线构成下横臂与车架之间的铰接摆动轴线，下横臂另一端通过第一球铰与一体化减速箱-转向节总成相连，一体化减速箱-转向节总成相对于下横臂有三个转动的自由度；轮毂轴承外圈与减速箱壳体固联，轮毂轴承内圈与减速箱输出轴、轮辋和制动器旋转件固联。
8.根据权利要求7所述的一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统，其特征在于：所述用于连接一体化减速箱-转向节总成和转向节连杆的第三转动铰中心轴线、用于连接电机壳体和上横臂连杆的第一转动铰中心轴线以及用于连接上横臂连杆和转向节连杆的第二转动铰中心轴线三线相交于点C，所述用于连接下横臂与一体化减速箱-转向节总成的第一球铰的中心点为D；故直线CD是主销轴线；万向节中心点与点C重合，始终位于主销轴线上。
9.根据权利要求7所述的一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统，其特征在于：所述万向节一端与电机动力输出轴固联，电机动力传动至万向节，万向节另一端与半轴固联，半轴与减速箱动力输入轴固联，动力通过减速箱减速增扭后，经由减速箱动力输出轴传递至与之固联的轮毂和轮辋，驱动车轮。
10.根据权利要求7所述的一体化双横臂悬架减速式轮边电驱动系统，其特征在于：所述的一体化双横臂悬架用于转向轮，或用于非转向轮。
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