CN107336741A - 一种基于轮毂电机驱动的悬架机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于轮毂电机驱动的悬架机构，包括轮胎、轮毂、轮毂电机、刹车片、下半轴、弹簧、上半轴、轴承座、轴承、电机座、蜗杆、蜗轮、车体连接件、第一锁紧螺母、第二锁紧螺母和电机。本发明转向机构与驱动机构一体化设计，安装此悬架机构的车辆四个车轮可同时转向，转向角度任意，可实现侧向平移与原地自转等运动，机构结构简单，运动轻便灵活，实用性强。

Description

一种基于轮毂电机驱动的悬架机构
技术领域
本发明属于车辆领域，具体涉及一种基于轮毂电机驱动的悬架机构。
背景技术
近年来，随着通信技术和互联网技术的迅速发展，全电驱动无人车辆领域应运而生，各大车企包括高校纷纷投入研究。三轴全电驱动无人车辆一般以轮毂电机驱动，以蓄电池供电，与传统车辆相比，其簧下质量增加，驱动方式改变。基于以上特点，其整车操纵稳定性便成为研究重点。为了改善其操纵性能，四轮转向技术是一种最常见的改善汽车操纵稳定性的底盘控制技术。随着计算机控制技术的进步，全向全驱技术的开发与应用正在成为现代汽车技术发展的重要方向。
现有轮式全向全驱技术的实现主要通过全轮转向方式、球轮驱动方式、正交轮驱动方式和Mecanum轮驱动方式。球轮驱动方式，自由度较多，运动过于灵活，无法精确控制其行驶轨迹，控制和操纵相对困难，球面易损，易变形，行驶过程中传动不可靠；正交轮驱动方式和Mecanum轮驱动方式，制作成本高，结构复杂，并且缺乏越野越障能力，无法适应野外行驶环境，只能在平地和城市中行驶，应用范围小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于轮毂电机驱动的悬架机构，克服了现有传统车辆转向与悬架分离，转向不够灵活等问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于轮毂电机驱动的悬架机构，包括驱动机构，所述驱动机构包括轮胎、轮毂、轮毂电机和刹车片，还包括转向机构，所述转向机构包括主轴、电机座、蜗杆、蜗轮、车体连接件、电机和转动轴承机构，车体连接件、蜗轮和转动轴承机构自上向下依次设置在主轴上，电机座两端设有两块侧板，电机固定在一侧侧板外壁，蜗杆一端穿过设有电机的侧板并通过联轴器与电机的输出轴连接，蜗杆另一端通过轴承与电机座的另一块侧板转动连接；电机座固定在车体上，使得蜗杆与蜗轮啮合，轮毂电机的输出轴与主轴下端固连。
所述主轴包括下半轴、上半轴和N个弹簧，N≥3，上半轴由两个外径不同的第一圆筒和第二圆筒构成，位于上方的第一圆筒外径小，第一圆筒和第二圆筒中心为面积相同的方孔，上半轴底部向上均匀分布M个第一盲孔，M=N；下半轴包括自上向下依次连接的方轴和圆轴，圆轴下端设有与中心轴线垂直的通孔，轮毂电机的输出轴穿过所述通孔与下半轴固连，圆轴顶面设有一圈凹槽，所述凹槽的外圈直径大于上半轴的第二圆筒的外径，下半轴的方轴伸入上半轴的第二圆筒，N个弹簧分别一一对应设置在M个第一盲孔内，弹簧的一端与第一盲孔的端面固连，弹簧的另一端与下半轴的凹槽底面固连，通过弹簧实现主轴的上下弹动，车体连接件嵌入上半轴第一圆筒的顶部，蜗轮套在上半轴的第一圆筒外壁，并通过在蜗轮上下两个端面上设置的第一锁紧螺母和第二锁紧螺母与第一圆筒外壁固连；转动轴承机构套在第一圆筒上，且转动轴承机构的底部固定在第二圆筒的顶面。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：（1）转向机构与驱动机构一体化设计，空间紧凑，成本低；（2）四个车轮可同时转向，转向角度任意，实现侧向平移与原地自转等运动；（3）机构结构简单，运动轻便灵活，实用性强。
附图说明
图1为本发明基于轮毂电机驱动的悬架机构的立体图。
图2为本发明基于轮毂电机驱动的悬架机构的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1和图2，一种基于轮毂电机驱动的悬架机构，包括驱动机构1和转向机构2。所述驱动机构1包括轮胎3、轮毂4、轮毂电机5和刹车片6，轮胎3通过轮胎拆装机安装在轮毂4上，轮毂电机5与轮毂4的侧板通过螺栓固连，刹车片6与轮毂电机5轴肩通过螺栓固连。
所述转向机构2包括主轴、电机座12、蜗杆13、蜗轮14、车体连接件15、电机18和转动轴承机构，车体连接件15、蜗轮14和转动轴承机构自上向下依次设置在主轴上，电机座12两端设有两块侧板，电机18固定在一侧侧板外壁，蜗杆13一端穿过设有电机18的侧板并通过联轴器与电机18的输出轴连接，蜗杆13另一端通过轴承与电机座12的另一块侧板转动连接；电机座12固定在车体上，使得蜗杆13与蜗轮14啮合，轮毂电机5的输出轴与主轴下端固连。
所述主轴包括下半轴7、上半轴9和N个弹簧8，N≥3，上半轴9由两个外径不同的第一圆筒和第二圆筒构成，位于上方的第一圆筒外径小，第一圆筒和第二圆筒中心为面积相同的方孔，上半轴9底部向上均匀分布M个第一盲孔，M=N；下半轴7包括自上向下依次连接的方轴和圆轴，圆轴下端设有与中心轴线垂直的通孔，轮毂电机5的输出轴穿过所述通孔与下半轴7固连，圆轴顶面设有一圈凹槽，所述凹槽的外圈直径大于上半轴9的第二圆筒的外径，下半轴7的方轴伸入上半轴9的第二圆筒，N个弹簧8分别一一对应设置在M个第一盲孔内，弹簧8的一端与第一盲孔的端面固连，弹簧8的另一端与下半轴7的凹槽底面固连，通过弹簧8实现主轴的上下弹动，车体连接件15嵌入上半轴9第一圆筒的顶部，蜗轮14套在上半轴9的第一圆筒外壁，并通过在蜗轮14上下两个端面上设置的第一锁紧螺母16和第二锁紧螺母17与第一圆筒外壁固连；转动轴承机构套在第一圆筒上，且转动轴承机构的底部固定在第二圆筒的顶面。
所述上半轴9的第二圆筒顶面高于轮胎3的外壁面。
所述下半轴7的圆轴截面积大于方轴截面积。
所述转动轴承机构包括轴承座10和轴承11，轴承11的外圈通过过盈配合固定在轴承座10内，轴承11的内圈通过过盈配合固定在上半轴9的第一圆筒外壁，轴承座10底面位于第二圆筒顶面。
工作过程：
当车辆在行驶过程中，遇到狭窄巷道车辆无法转弯通过时，电机18驱动蜗杆13与蜗轮14正向啮合传动，蜗轮14通过上半轴9带动下半轴7转动，使车辆所有车轮转过相应角度侧移通过狭窄转角。等车辆通过转角之后，电机18驱动蜗杆13与蜗轮14反向啮合传动，蜗轮14通过上半轴9带动下半轴7转动，使车辆所有车轮回正直线前进。除此之外，当车辆前两轮正转45°，后两轮反转45°时，车辆能实现绕自身中心原地自转运动。当车辆在山区丛林行驶过程中，地面凹凸不平，通过弹簧8的伸长与压缩起到减震作用，使乘坐人员感到舒适而不颠簸。
实施例1
结合图1和图2，一种基于轮毂电机驱动的悬架机构，包括驱动机构1和转向机构2。所驱动机构1包括轮胎3、轮毂4、轮毂电机5和刹车片6，轮胎3通过轮胎拆装机安装在轮毂4上，轮毂电机5与轮毂4的侧板通过螺栓固连，刹车片6与轮毂电机5轴肩通过螺栓固连。
所述转向机构2包括主轴、电机座12、蜗杆13、蜗轮14、车体连接件15、电机18和转动轴承机构，车体连接件15、蜗轮14和转动轴承机构自上向下依次设置在主轴上，电机座12两端设有两块侧板，电机18通过螺栓固定在一侧侧板外壁，蜗杆13一端穿过设有电机18的侧板并通过联轴器与电机18的输出轴连接，蜗杆13另一端通过轴承与电机座12的另一块侧板转动连接；电机座12通过焊接固定在车体上，使得蜗杆13与蜗轮14啮合，轮毂电机5的输出轴与主轴下端通过螺栓固连。
所述主轴包括下半轴7、上半轴9和4个弹簧8，上半轴9由两个外径不同的第一圆筒和第二圆筒构成，位于上方的第一圆筒外径小，第一圆筒和第二圆筒中心为面积相同的方孔，上半轴9底部向上均匀分布4个第一盲孔；下半轴7包括自上向下依次连接的方轴和圆轴，圆轴下端设有与中心轴线垂直的通孔，轮毂电机5的输出轴穿过所述通孔与下半轴7通过螺栓固连，圆轴顶面设有一圈凹槽，所述凹槽的外圈直径大于上半轴9的第二圆筒的外径，下半轴7的方轴伸入上半轴9的第二圆筒，4个弹簧8分别一一对应设置在4个第一盲孔内，弹簧8的一端与第一盲孔的端面通过卡销固连，弹簧8的另一端与下半轴7的凹槽底面通过卡销固连，通过弹簧8实现主轴的上下弹动，车体连接件15嵌入上半轴9第一圆筒的顶部，蜗轮14套在上半轴9的第一圆筒外壁，并通过在蜗轮14上下两个端面上设置的第一锁紧螺母16和第二锁紧螺母17与第一圆筒外壁固连；转动轴承机构套在第一圆筒上，且转动轴承机构的底部固定在第二圆筒的顶面。
所述上半轴9的第二圆筒顶面高于轮胎3的外壁面。
所述下半轴7的圆轴截面积大于方轴截面积。
所述转动轴承机构包括轴承座10和轴承11，轴承11的外圈通过过盈配合固定在轴承座10内，轴承11的内圈通过过盈配合固定在上半轴9的第一圆筒外壁，轴承座10底面位于第二圆筒顶面。
本发明的优点如下：（1）转向机构与驱动机构一体化设计，空间紧凑，成本低；（2）四个车轮可同时转向，转向角度任意，实现侧向平移与原地自转等运动；（3）机构结构简单，运动轻便灵活，实用性强。

Claims (5)

1.一种基于轮毂电机驱动的悬架机构，包括驱动机构（1），所述驱动机构（1）包括轮胎（3）、轮毂（4）、轮毂电机（5）和刹车片（6），其特征在于：还包括转向机构（2），所述转向机构（2）包括主轴、电机座（12）、蜗杆（13）、蜗轮（14）、车体连接件（15）、电机（18）和转动轴承机构，车体连接件（15）、蜗轮（14）和转动轴承机构自上向下依次设置在主轴上，电机座（12）两端设有两块侧板，电机（18）固定在一侧侧板外壁，蜗杆（13）一端穿过设有电机（18）的侧板并通过联轴器与电机（18）的输出轴连接，蜗杆（13）另一端通过轴承与电机座（12）的另一块侧板转动连接；电机座（12）固定在车体上，使得蜗杆（13）与蜗轮（14）啮合，轮毂电机（5）的输出轴与主轴下端固连。
2.根据权利要求1所述的基于轮毂电机驱动的悬架机构，其特征在于：所述主轴包括下半轴（7）、上半轴（9）和N个弹簧（8），N≥3，上半轴（9）由两个外径不同的第一圆筒和第二圆筒构成，位于上方的第一圆筒外径小，第一圆筒和第二圆筒中心为面积相同的方孔，上半轴（9）底部向上均匀分布M个第一盲孔，M=N；下半轴（7）包括自上向下依次连接的方轴和圆轴，圆轴下端设有与中心轴线垂直的通孔，轮毂电机（5）的输出轴穿过所述通孔与下半轴（7）固连，圆轴顶面设有一圈凹槽，所述凹槽的外圈直径大于上半轴（9）的第二圆筒的外径，下半轴（7）的方轴伸入上半轴（9）的第二圆筒，N个弹簧（8）分别一一对应设置在M个第一盲孔内，弹簧（8）的一端与第一盲孔的端面固连，弹簧（8）的另一端与下半轴（7）的凹槽底面固连，通过弹簧（8）实现主轴的上下弹动，车体连接件（15）嵌入上半轴（9）第一圆筒的顶部，蜗轮（14）套在上半轴（9）的第一圆筒外壁，并通过在蜗轮（14）上下两个端面上设置的第一锁紧螺母（16）和第二锁紧螺母（17）与第一圆筒外壁固连；转动轴承机构套在第一圆筒上，且转动轴承机构的底部固定在第二圆筒的顶面。
3.根据权利要求2所述的基于轮毂电机驱动的悬架机构，其特征在于：所述上半轴（9）的第二圆筒顶面高于轮胎（3）的外壁面。
4.根据权利要求2所述的基于轮毂电机驱动的悬架机构，其特征在于：所述下半轴（7）的圆轴截面积大于方轴截面积。
5.根据权利要求2所述的基于轮毂电机驱动的悬架机构，其特征在于：所述转动轴承机构包括轴承座（10）和轴承（11），轴承（11）的外圈通过过盈配合固定在轴承座（10）内，轴承（11）的内圈通过过盈配合固定在上半轴（9）的第一圆筒外壁，轴承座（10）底面位于第二圆筒顶面。
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