CN106740060A - 带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统，所述的拖曳臂一端活动连接至车架，所述第一控制臂活动连接拖曳臂和车架，第二控制臂活动连接拖曳臂和车架，第三控制臂活动连接拖曳臂和车架，所述的电机壳体与减速箱壳体一体化集成充当拖曳臂三连杆悬架中的拖曳臂，构成一体化拖曳臂总成结构，所述的电机质心布置于靠近车架的位置；减速驱动时，电机上输出轴充当减速箱输入轴，通过减速箱输出轴将动力输出，所述的拖曳臂三连杆悬架控制车轮跳动过程中外倾角和前束角，保持行驶过程中轮胎竖直。与现有技术相比，本发明具有一体化集成度高、等效簧下质量小、外倾角和前束角保持稳定、悬架系统受力均衡等优点。

Description

带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统
技术领域
本发明涉及电动汽车底盘与传动领域，尤其是涉及带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统。
背景技术
轮边电驱动系统在轮边/轮内引入驱动电机，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。根据不同的路面反馈信息及行驶工况，各个驱动轮转矩由轮边电机独立控制，实现了高性能的控制功能。
传统的轮边电驱动系统在轮边/轮内引入了驱动电机，增大了簧下质量，给车轮接地性及行驶平顺性带来不利影响，即簧下质量负效应。
近年来，拖曳臂-三连杆悬架因其优越的悬架运动学性能，广泛得运用在高级轿车的后桥悬架中。本发明结合拖曳臂三连杆悬架的优越性能，提出一种带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统，以抑制传统轮边电驱动系统的簧下质量负效应。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统，该系统包括拖曳臂三连杆悬架，所述的拖曳臂三连杆悬架包括拖曳臂、第一控制臂、第二控制臂和第三控制臂，所述的拖曳臂一端活动连接至车架，所述第一控制臂活动连接拖曳臂和车架，第二控制臂活动连接拖曳臂和车架，第三控制臂活动连接拖曳臂和车架，所述的第一控制臂、第二控制臂和第三控制臂共同控制拖曳臂运动，所述的系统还包括减速箱和电机，电机包括电机壳体和电机输出轴，减速箱包括减速箱壳体、减速箱输入轴和减速箱输出轴，所述的电机壳体与减速箱壳体一体化集成充当拖曳臂三连杆悬架中的拖曳臂，构成一体化拖曳臂总成结构，所述的电机质心布置于靠近车架的位置；
减速驱动时，电机上输出轴充当减速箱输入轴，通过减速箱输出轴将动力输出，所述的拖曳臂三连杆悬架控制车轮跳动过程中外倾角和前束角，保持行驶过程中轮胎竖直。
所述的拖曳臂连接车架和车轮，所述的电机质心布置于拖曳臂上靠近车架的位置。
所述一体化拖曳臂总成结构一端通过弹性衬套支承于车架。
所述的第一控制臂一端以球铰与一体化拖曳臂总成结构相连，另一端以弹性衬套与车架相连；第二控制臂一端以球铰与一体化拖曳臂总成结构相连，另一端以弹性衬套与车架相连；第三控制臂一端以球铰与一体化拖曳臂总成结构相连，另一端以弹性衬套与车架相连。
减速箱中设有齿轮对，所述的齿轮对采用一级减速或两级减速，采用圆柱直齿轮或斜齿轮进行动力传递。
所述的系统还包括轮毂轴承，轮毂轴承设有轮毂轴承内圈和轮毂轴承外圈，轴承内圈与减速箱输出轴固联，轮毂轴承外圈与一体化拖曳臂总成结构上的减速箱壳体固联。
减速箱设有减速箱输入轴，减速箱输入轴通过花键连接电机输出轴，减速箱输入轴的动力经齿轮对减速增扭后将动力传递至减速箱输出轴。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)结合了拖曳臂三连杆悬架以及一体化轮边驱动系统的优点，所述带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统的悬架运动学性能优越，如车轮在跳动过程中外倾角及前束角稳定，车轮保持竖直，通过对控制臂的几何尺度及拓扑结构进行合理优化，可有效改善各个控制臂的受力情况，提高系统的使用寿命及极限工况下的可靠性，且三连杆可弥补拖曳臂式悬架侧向刚度不足的缺点，；
(2)电机靠近拖曳臂与车架铰接点，使得电机绕拖曳臂转动中心的转动惯量减小，其振动幅度减小，抑制了非簧载质量高频振动带来的电机性能恶化，抑制了簧下质量负效应；
(3)减速箱可根据要求设计一级减速或两级减速，并匹配高功率密度的高速电机，同时电机靠近拖曳臂与车架铰接点，行驶平顺性及操纵稳定性提高；
(4)电机壳体与减速箱一体化集成并充当拖曳臂，一体化集成度高，降低了制造成本，同时给轮内制动系统等的布置提供了空间。
附图说明
图1为本发明带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统示意图；
各部件名称为：
1.一体化拖曳臂总成结构；2.第一控制臂；3.第二控制臂；4.第三控制臂；5.轮毂轴承；6.半轴；
101.电机壳体；102.减速箱壳体；501.轮毂轴承内圈；502.轮毂轴承外圈；
I.第一弹性衬套；II.第一球铰；III.第二球铰；IV.第三球铰；V.第四球铰；VI.第五球铰；VII.第六球铰。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
本发明中带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统，将电机壳体与减速箱一体化集成，并充当拖曳臂的作用，且三连杆可弥补拖曳臂式悬架侧向刚度不足的缺点；在驱动系统中引入驱动电机，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；同时由于电机偏离车轮中心并靠近拖曳臂转动中心，有效降低了电机绕拖曳臂转动中心的转动惯量，抑制了簧下质量负效应。
所述带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统的悬架可以使车轮在跳动过程中外倾角及前束角稳定，车轮保持竖直，通过对控制臂的几何尺度及拓扑结构进行合理优化，可有效改善各个控制臂的受力情况，提高系统的使用寿命及极限工况下的可靠性；
如图1，所述的一体化拖曳臂-三连杆悬架轮边减速电驱动系统由一体化拖曳臂总成结构1、第一控制臂2(即上控制臂)、第二控制臂3(即前下控制臂)、第三控制臂4(即后下控制臂)、轮毂轴承5、第一弹性衬套I、第一球铰II、第二球铰III、第三球铰IV、第四球铰V、第五球铰VI、第六球铰VII等组成。
所述的一体化拖曳臂总成后为电机壳体101和减速箱壳体102一体化集成后充当拖曳臂，从而实现一体化减速箱-电机壳体-拖曳臂。
具体结构为：
电机壳体101以及减速箱壳体102为一体化拖曳臂总成结构1的一部分，并充当拖曳臂三连杆悬架中拖曳臂的功能，其一端通过第一弹性衬套支承于车架。电机壳体101通过第一弹性衬套I支承于车架。上控制臂2一端以第二球铰III与车架相连，另一端以第一球铰II与一体化拖曳臂总成结构1相连。前下控制臂3一端以第四球铰V与车架相连，另一端以第三球铰IV与一体化拖曳臂总成结构1相连。后下控制臂4一端以第六球铰VII与车架相连，另一端以第五球铰VI与一体化拖曳臂总成结构1相连。分析系统自由度，一体化拖曳臂总成结构1、上控制臂2、前下控制臂3、后下控制臂4共四个部件，假设部件间以7个球铰连接，故系统自由度为4*6-7*3＝3，而上控制臂2、前下控制臂3、后下控制臂4共引入三个局部转动自由度，故系统在此情况下无法实现悬架导向机构(拖曳臂)的单自由度运动。故在实际应用中第一弹性衬套不能用球铰代替。第二球铰III、第四球铰V和第六球铰VII处实际应用过程也使用弹性衬套形式，第一球铰II、第三球铰IV和第五球铰VI处则可以是球铰，也可以是弹性衬套形式。
假设拖曳臂-三连杆悬架的控制臂引入三个局部自由度，悬架导向机构(拖曳臂)自由度为零，因此，拖曳臂与车架的铰接点需释放一个自由度。由于悬架部件连接采用橡胶衬套即第一弹性衬套，故只需减小拖曳臂与车架连接衬套轴线方向的刚度即可实现悬架导向机构的正常工作。
电机动力输出轴与减速箱壳体102中的第一轴(图中未画出)通过花键连接，减速箱壳体102中第一轴的动力经齿轮对减速增扭后将动力传递至减速箱输出轴。轮毂轴承由轮毂轴承内圈、轮毂轴承外圈组成。减速箱输出轴充当半轴6，减速箱输出轴(半轴)与轮毂轴承内圈501固联，轮毂轴承内圈501与轮辋及制动盘通过螺栓固联，轮毂轴承外圈502与减速箱壳体102、制动卡钳固联。
实际工作时，所述电机动力输出轴充当减速箱输入轴，电机转速经减速箱减速并将电机动力传递至与减速箱输出轴固联的轴承内圈和轮辋，从而驱动车轮。
减速箱壳体102中的齿轮对可采用一级减速或两级减速，可采用圆柱直齿轮或斜齿轮进行动力传递，此方案采用两级圆柱斜齿轮进行减速增扭。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统，该系统包括拖曳臂三连杆悬架，所述的拖曳臂三连杆悬架包括拖曳臂、第一控制臂、第二控制臂和第三控制臂，所述的拖曳臂一端活动连接至车架，所述第一控制臂活动连接拖曳臂和车架，第二控制臂活动连接拖曳臂和车架，第三控制臂活动连接拖曳臂和车架，所述的第一控制臂、第二控制臂和第三控制臂共同控制拖曳臂运动，其特征在于，所述的系统还包括减速箱和电机，电机包括电机壳体和电机输出轴，减速箱包括减速箱壳体、减速箱输入轴和减速箱输出轴，所述的电机壳体与减速箱壳体一体化集成充当拖曳臂三连杆悬架中的拖曳臂，构成一体化拖曳臂总成结构，所述的电机质心布置于靠近车架的位置；
减速驱动时，电机上输出轴充当减速箱输入轴，通过减速箱输出轴将动力输出，所述的拖曳臂三连杆悬架控制车轮跳动过程中外倾角和前束角，保持行驶过程中轮胎竖直。
2.根据权利要求1所述的带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统，其特征在于，所述的拖曳臂连接车架和车轮，所述的电机质心布置于拖曳臂上靠近车架的位置。
3.根据权利要求1所述的带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统，其特征在于，所述一体化拖曳臂总成结构一端通过弹性衬套支承于车架。
4.根据权利要求1所述的带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统，其特征在于，所述的第一控制臂一端以球铰与一体化拖曳臂总成结构相连，另一端以弹性衬套与车架相连；第二控制臂一端以球铰与一体化拖曳臂总成结构相连，另一端以弹性衬套与车架相连；第三控制臂一端以球铰与一体化拖曳臂总成结构相连，另一端以弹性衬套与车架相连。
5.根据权利要求1所述的带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统，其特征在于，减速箱中设有齿轮对，所述的齿轮对采用一级减速或两级减速，采用圆柱直齿轮或斜齿轮进行动力传递。
6.根据权利要求1所述的带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统，其特征在于，所述的系统还包括轮毂轴承，轮毂轴承设有轮毂轴承内圈和轮毂轴承外圈，轴承内圈与减速箱输出轴固联，轮毂轴承外圈与一体化拖曳臂总成结构上的减速箱壳体固联。
7.根据权利要求1所述的带拖曳臂三连杆悬架的轮边减速电驱动系统，其特征在于，减速箱设有减速箱输入轴，减速箱输入轴通过花键连接电机输出轴，减速箱输入轴的动力经齿轮对减速增扭后将动力传递至减速箱输出轴。
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