CN103287493A - 一种转向驱动轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转向驱动轮，属于电动汽车领域。包括不等长双横臂悬架、驱动电机、转向电机、万向传动轴、蜗轮蜗杆减速器、小锥齿轮、传动锥齿轮、大锥齿轮、制动钳及车轮，其中驱动电机和转向电机均固结于车架上，驱动电机通过万向传动轴及齿轮传动驱动车轮转动，转向电机通过万向传动轴及蜗轮蜗杆减速器实现车轮转向。当汽车转向时，通过合理控制驱动电机的转速可实现驱动系统和转向系统相互独立的运作。本发明在实现实现车轮大角度转向和驱动的同时，又减轻了车轮的非簧载质量，提高了汽车的灵活性及行驶平顺性。

Description

一种转向驱动轮

技术领域

本发明属于电动汽车领域，具体地说是一种可用于电动汽车的转向驱动轮。

背景技术

近年来，随着能源危机的日益严重以及人们环保意识的不断增强，对汽车的要求越来越高。电动汽车在节能、环保和性能上具有传统汽车无法比拟的优势，已经成为世界公认的新能源汽车发展的主流。目前，国内外对电动汽车的设计大多是在传统车辆的基础上进行改装，电动汽车的转向系统大多是沿用传统车辆的连杆式转向梯形机构，由于转向梯形机构受传动角的限制，一般不能实现很大的转向角（通常不超过±36°）。由于人们生活的不断提高，汽车保有量不断增加，从而导致交通的相对拥挤，人们对汽车灵活性的要求越来越高，采用常规转向角的电动汽车由于最小转弯半径较大，已不能满足人们对汽车的要求。

现有技术中已有提出的全方位转向车轮，可使电动汽车实现原地转向，甚至横向移动。但在此类技术中都是采用电动轮驱动，由于电动轮的轮边机构结构复杂，非簧载质量大，电机尺寸及质量受到很大限制，严重影响了电动汽车的性能。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种转向驱动轮，该转向驱动轮将电机固定于车架上，降低了非簧载质量，而且可实现大角度转向，有效提高了电动汽车的灵活性和行驶平顺性。

本发明的技术方案是：一种转向驱动轮，包括不等长双横臂悬架、驱动电机、转向电机、万向传动轴、蜗轮蜗杆减速器、小锥齿轮、传动锥齿轮、大锥齿轮、制动钳及车轮，其中上横臂的一端通过转动铰与车架铰接，另一端通过球铰与主销上端连接；下横臂的一端通过转动铰与车架铰接，另一端通过虎克铰与主销套筒下端连接。

进一步地，所述驱动电机固结于车架上，驱动电机的输出轴与小锥齿轮同轴。驱动电机通过万向传动轴与小锥齿轮连接，小锥齿轮通过滚动轴承空套于定位装置上，传动锥齿轮通过滚动轴承空套于主销上，主销通过螺栓固定于支架上，支架空套于大锥齿轮轴上，大锥齿轮轴与车轮固定连接，大锥齿轮通过平键与大锥齿轮轴固定连接。

进一步地，所述转向电机固结于车架上，转向电机的输出轴与蜗杆同轴。转向电机通过万向传动轴与蜗杆连接，蜗杆通过滚动轴承空套于定位装置上，定位装置与主销套筒固定连接，主销套筒空套于主销上，蜗轮通过平键与主销固定连接。

所述小锥齿轮通过滚动轴承空套于定位装置的套筒上，滚动轴承通过套筒内的凸台实现轴向定位，并由限位挡板锁紧；传动锥齿轮通过滚动轴承空套于主销上，滚动轴承通过主销上的凸台实现轴向定位，并由锁紧螺母锁紧；大锥齿轮通过大锥齿轮轴上的凸台实现轴向定位，并由轴端挡板锁紧。

所述蜗杆通过滚动轴承空套于定位装置的套筒上，滚动轴承通过套筒内的凸台实现轴向定位，并由限位挡板锁紧；蜗轮通过主销上的凸台实现轴向定位，并由锁紧螺母锁紧。

所述制动钳卡在大锥齿轮上，大锥齿轮兼起制动盘的作用。

本发明通过采用上述技术方案，具有以下的特点：驱动电机和转向电机都固定于车架上，减轻了汽车的非簧载质量，提高了汽车的行驶平顺性；当汽车转向时，通过合理控制驱动电机的转速，可使大锥齿轮在传递驱动力的同时绕主销转动，理论最大转向角可实现±90°，减小了汽车的最小转弯半径，提高了汽车的灵活性；大锥齿轮兼起制动盘的作用，既简化了车轮的结构又减轻了非簧载质量。

附图说明

图1是本发明一个方向上的结构示意图。

图2是本发明另一个方向上的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图，对本发明作进一步详细说明。

如图1-2所示，本发明主要包括车轮1、大锥齿轮2、蜗轮3、主销4、传动锥齿轮5、支架6、上横臂7、万向传动轴8、驱动电机9、万向传动轴10、转向电机11、定位装置12、下横臂13、主销套筒14、制动钳15、转动铰16、转动铰17、小锥齿轮18、球铰19、虎克铰20、蜗杆21，其中上横臂7的一端通过转动铰17与车架铰接，另一端通过球铰19与主销4的上端连接；下横臂13的一端通过转动铰16与车架铰接，另一端通过虎克铰20与主销套筒14的下端连接。

驱动电机9和转向电机11固定于车架上，既增大了电机（9、11）的布置空间和功率的选择范围，又减轻了汽车的非簧载质量，提高了汽车的行驶平顺性。

驱动电机9的输出轴与小锥齿轮18同轴，驱动电机9通过万向传动轴8与小锥齿轮18连接，小锥齿轮18通过滚动轴承空套于定位装置12上。传动锥齿轮5通过滚动轴承空套于主销4上，主销4通过螺栓固定于支架6上，支架6空套于大锥齿轮轴上，大锥齿轮轴与车轮1固定连接，大锥齿轮2通过平键与大锥齿轮轴固定连接。

转向电机11的输出轴与蜗杆21同轴，转向电机11通过万向传动轴10与蜗杆21连接，蜗杆21通过滚动轴承空套于定位装置12上，定位装置12与主销套筒14固定连接，主销套筒14空套于主销4上，蜗轮3通过平键与主销4固定连接。

万向传动轴8和11中的万向节均采用等速万向节，保证了转速的等速传输，万向节之间采用花键连接，可沿轴向相对滑动，可消除车轮1跳动时引起的传动距离和角度的变化。

小锥齿轮18通过滚动轴承空套于定位装置12的套筒上，滚动轴承通过套筒内的凸台实现轴向定位，并由限位挡板锁紧；传动锥齿轮5通过滚动轴承空套于主销4上，滚动轴承通过主销4上的凸台实现轴向定位，并由锁紧螺母锁紧；大锥齿轮2通过大锥齿轮轴上的凸台实现轴向定位，并由轴端挡板锁紧。蜗杆21通过滚动轴承空套于定位装置12的套筒上，滚动轴承通过套筒内的凸台实现轴向定位，并由限位挡板锁紧；蜗轮3通过主销4上的凸台实现轴向定位，并由锁紧螺母锁紧。

制动钳15卡在大锥齿轮2上，大锥齿轮2兼起制动盘的作用，不仅简化了车轮1内部的结构，而且减小了非簧载质量。

汽车行驶时，驾驶员踩动驱动踏板，驱动踏板处的位移传感器将位移信号发送给控制器，控制器对信号进行运算处理，控制驱动电机9输出相应的转速和转矩，经万向传动轴8、小锥齿轮18、传动锥齿轮5和大锥齿轮2驱动车轮1转动，从而驱动汽车行驶，安装于车轮上的转速传感器和安装于大锥齿轮轴上的力矩传感器将实时信号反馈给控制器，实现驱动的闭环控制。汽车转向时，驾驶员转动方向盘，安装于方向盘上的力矩传感器和转角传感器将转矩和转角信号发送给控制器，控制器通过对信号进行运算处理，控制转向电机11输出相应的转角和转矩，经万向传动轴10、蜗杆21和蜗轮3，驱动主销4转动，主销4带动车轮1绕着主销4转动，从而实现汽车的转向，安装于主销上的转角传感器和转矩传感器将实时信号反馈给控制器，实现转向的闭环控制。控制器根据反馈信号，控制安装于方向盘处的路感电机输出相应的回正力矩，使驾驶员得到合适的“路感”。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改，等同于替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种转向驱动轮，包括不等长双横臂悬架、驱动电机、转向电机、万向传动轴、蜗轮蜗杆减速器、小锥齿轮、传动锥齿轮、大锥齿轮、制动钳及车轮，其特征在于：上横臂的一端通过转动铰与车架铰接，另一端通过球铰与主销上端连接；下横臂的一端通过转动铰与车架铰接，另一端通过虎克铰与主销套筒的下端连接。

2.如权利要求1所述的转向驱动轮，其特征在于：所述驱动电机和转向电机均固结于车架上，驱动电机通过万向传动轴与小锥齿轮连接，转向电机通过万向传动轴与蜗杆连接。

3.如权利要求1所述的转向驱动轮，其特征在于：所述制动钳卡在大锥齿轮上，大锥齿轮兼起制动盘的作用。

4.如权利要求2所述的转向驱动轮，其特征在于：所述万向节均采用等速万向节，万向节之间采用花键连接。