CN105253196A - 一种基于新型电机的电动汽车四轮独立转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于新型电机的电动汽车四轮独立转向系统，旨在提高电动汽车的机动性和操纵稳定性。四轮独立转向汽车在低速转弯时，前后车轮逆相位转向，可减小车辆的转弯半径，提高电动车的机动性；在高速转弯时，前后轮主要作同相位转向，能减少车辆质心侧偏角，降低车辆横摆率的稳态超调量等，进一步提高车辆操纵稳定性。本发明涉及的转向系统由新型电机、连接机构、传动机构组成。其中新型电机采用线传动电机；连接机构用于连接线传动电机和传动机构，包括柱形连接套筒；传动机构包括转向节臂。四个车轮都是转向轮，各对应一个线传动电机；四个线传动电机相互独立，直接驱动各自对应车轮的转向运动。

Description

一种基于新型电机的电动汽车四轮独立转向系统

技术领域：

本发明涉及一种基于新型电机的电动汽车四轮独立转向系统，用于电动汽车的四轮独立转向。

技术背景：

汽车转向系统用来改变或保持汽车行驶方向，其功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向，汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要。虽然传统的转向系统(机械式、液压助力或电动助力转向系统)已经发展的相当成熟，并广泛用于现代汽车，但随着汽车、电子技术的不断进步和人们生活水平的显著提高，传统转向系统已经在很大程度上不能满足人们对高性能转向系统的要求。相比于传统的转向系统，四轮独立转向系统不仅能克服传统转向系统中存在的问题，而且能够提高汽车的操纵稳定性和机动性，因而得到了广泛的重视和发展。并且随着石油资源的不断枯竭和尾气排放给环境带来巨大的压力，电动汽车具有巨大的发展前景和市场潜力。因此开发一套适用于电动汽车的四轮独立转向系统显得尤为迫切和重要。

专利CN102874304A提出的用旋转电机来进行电动汽车的四轮独立转向，但由于其旋转电机是垂直放置，增加了前面车身高度，影响驾驶员视野；而且其转向电机裸露在车身外面，从而给车身设计带来很大困难，很大程度上影响汽车外形美观。而且由于转向机构与旋转电机直接相连，所以在旋转电机进行响应时会产生噪声。为了克服上述问题，本发明人对电动汽车四轮独立转向机构做了进一步研究分析，发明了一种基于新型电机的电动汽车四轮独立转向系统。其中新型电机采用线传动电机，该电机是一种通过将封闭式磁场展开为开放式磁场，将电能直接转化为直线运动的机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置，从接构上可以看作是将一台旋转电机沿径向剖开，并将电机的圆周展开成直线而形成的。其中定子相当于线传动电机的初级，转子相当于线传动电机的次级，当初级通入电流后，在初次级之间的气隙中产生行波磁场，在行波磁场与次级永磁体的作用下产生驱动力，从而实现运动部件的直线运动。

发明内容：

本发明的目的在于开发一种基于新型电机的电动汽车四轮独立转向系统，用于电动汽车的四轮独立转向。为了实现上述目的，本发明是按如下技术方案实现的：

一种基于新型电机的电动汽车四轮独立转向系统，包括新型电机、连接机构、传动机构。其中，新型电机采用线传动电机；连接机构用于连接线传动电机和传动机构，包括带有内螺纹的柱形连接套筒；传动机构包括拉杆接头、转向节臂。

技术方案中所述的四个车轮都是转向轮并各对应有一个线传动电机，而且四个线传动电机相互独立，控制着各自对应车轮的转向运动。线传动电机轴的轴端攻有螺纹，拉杆接头一端也攻有螺纹，通过带有内螺纹的柱形连接套筒将电机轴与拉杆接头同轴连接。其中，带有内螺纹的柱形连接套筒中间位置外表面铣出两个平面，通过扳手旋转该柱形连接套筒，可以改变车轮的最大转向角可达±60°，此外，如果进一步增大线传动电机的输出功率，转角最高可达±70°，极大的增加转向灵活性。转向节臂通过与拉杆接头相连，把线传动电机的直线运动转化为车轮的转向运动。

技术方案中所述的四个车轮都是转向轮，可在不同车速下动态遵循阿克曼转角，进而可以减少轮胎磨损，提高经济性。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1，由于采用线传动电机，可通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高转向精度；同时由于线传动电机响应迅速，可缩小转向时间。

2，采用的线传动电机具有速度快，加、减速过程短的特点，可实现快速转向和回正，甚至在紧急情况下也可以实现紧急转向。

3，由于采用线传动电机，可使转向运动安静，噪声低，而且效率高。

4，通过旋转连接线传动电机轴和拉杆接头的带有内螺纹的柱形套筒，可增大两侧转向轮的转角范围。

5，接构简单，零部件数量少，布置起来也相对容易，并且不需要对原有设计进行大的变动。

6，由于采用线传动电机作为动力源，不需要中间转化机构把旋转运动转化为直线运动，而可以直接产生直线运动，使接构大大简化，进一步节约了安装空间，并增加的系统的可靠性。

附图说明：

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是本发明所述的基于新型电机的电动汽车四轮独立转向系统的结构示意图。

图2是本发明所述的拉杆接头结构示意图。

图3是本发明所述的柱形连接套筒结构示意图。

图4是传统旋转电机结构示意图。

图5是本发明所用的线传动电机结构示意图。

图6是前、后转向轮同向转动示意图。

图7是前、后转向轮异向转动示意图。

图中，1，左前轮；2，转向节臂；3，拉杆接头；4，柱形连接套筒；5，线传动电机轴；6，线传动电机；7，右前轮；8，右后轮；9，左后轮；10，拉杆柱形孔；11，拉杆螺纹端；12，柱形连接套筒内螺纹孔；13，扳手平面；14，定子；15，转子；16，电机壳体；17，次级；18，初级

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的描述。

参阅图1、图2，线传动电机6固定，线传动电机轴5端部攻有螺纹；拉杆接头3包括拉杆柱形孔10和拉杆螺纹端11。其中拉杆螺纹端11的轴肩起到限位作用；通过带有内螺纹的柱形连接套筒4把拉杆接头3与线传动电机轴5同轴地连接。转向节臂2一端通过连接件与拉杆接头柱形孔10相连，另一端与固定的转向轴相连。线传动电机6的直线运动通过连接机构和传动机构转化为左前轮的旋转运动，进而实现左前轮独立1转向。同理，通过上述电机、连接机构以及传动机构，可实现右前轮7、左后轮9、右后轮8的独立转向。

参阅图3，本发明所述的柱形套筒4，其中间开有柱形连接套筒内螺纹孔12，用于连接拉杆接头3和线传动电机轴5。其中，柱形连接套筒4的中间位置外表面铣出两个扳手平面13，通过扳手旋转该柱形连接套筒4可以改变转向轮的转向角范围。

参阅图4、图5，传统旋转电机包括转子15、定子14和电机壳体16。其中旋转电机定子15固定，在通电时，转子15做旋转运动实现动力输出。本发明所用的线传动电机6主要包括初级18和次级17，其工作原理是一种通过将封闭式磁场展开为开放式磁场，将电能直接转化为直线运动的机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置，从接构上可以看作是将一台旋转电机沿径向剖开，并将电机的圆周展开成直线而形成的。其中定子14相当于线传动电机6的初级18，转子15相当于线传动电机的次级17，当初级通入电流后，在初次级之间的气隙中产生行波磁场，在行波磁场与次级永磁体的作用下产生驱动力，从而实现运动部件的直线运动。

参阅图6，汽车在高速转弯时，前后轮主要作同相位转向，能减少车辆质心侧偏角，降低车辆横摆率的稳态超调量等，进一步提高车辆操纵稳定性；

参阅图7，汽车在低速转弯时，前后车轮逆相位转向，可减小车辆的转弯半径，提高汽车的机动性。

Claims (9)

1.一种基于新型电机的电动汽车四轮独立转向系统，其特征在于包括新型电机、连接机构和传动机构；其中，新型电机采用线传动电机；连接机构用于连接线传动电机和传动机构，包括柱形连接套筒；传动机构包括转向节臂、拉杆接头。

2.如权利要求1所述的基于新型电机的电动汽车四轮独立转向系统，其特征在于所用四个线传动电机轴的轴端均攻有螺纹。

3.如权利要求1所述的基于新型电机的电动汽车四轮独立转向系统，其特征在于所述带有内螺纹的柱形连接套筒中间外表面铣出两个平面并通过该柱形连接套筒实现拉杆接头和线传动电机轴同轴连接。

4.如权利要求1所述的基于新型电机的电动汽车四轮独立转向系统，其特征在于所述的拉杆接头一端有柱形通孔，另外一端攻有螺纹。

5.如权利要求3所述的有内螺纹的柱形连接套筒，其特征在于旋转该柱形连接套筒可以调整转向轮的转角范围，可达±60°。

6.如权利要求1所述的基于新型电机的电动汽车四轮独立转向系统，线传动电机轴与拉杆接头通过连接套筒同轴连接。

7.如权利要求1所述的基于新型电机的电动汽车四轮独立转向系统，四个车轮都是转向轮并且各对应一个线传动电机；四个线传动电机相互独立，直接驱动各自对应车轮的转向运动。

8.如权利要求1所述的基于新型电机的电动汽车四轮独立转向系统，其特征在于四个车轮独立转向，可提高了汽车的机动性和操纵稳定性，而且能够减少轮胎磨损，提高燃油经济性。

9.如权利要求1所述的基于新型电机的电动汽车四轮独立转向系统，其特征在于当前轮某个电机出现故障，前轮转向锁死；更改为后轮转向功能；当后轮某个电机出现故障，后轮转向锁死，更改为前轮转向功能。