CN107415675A - 一种集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘，包括前轮驱动总成和后轮驱动总成，前轮驱动总成由具有平行轴式的减速器的轮毂电机、麦弗逊式前悬架、制动系统和转向系统等组成，后轮驱动总成由具有平行轴式的减速器的轮毂电机、扭力梁式非独立后悬架、制动系统和转向系统等组成。本发明由于前轮采用了平行轴式轮毂电机与麦弗逊悬架进行集成，偏轴结构的电机在空间上可以避让底盘各个硬点的最佳布置位置，特别是能保证前轮主销偏置距为0的设计状态，从而提高车辆驱动、制动以及转向时的底盘性能。后轮采用了与前轮同一种轮毂电机，并与扭力梁悬架进行搭载，能抑制车辆启动与制动时的俯仰特性，同时结合电机控制功能还能抑制车辆转向时的侧倾。

Description

一种集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘

技术领域

本发明涉及一种集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘，属于新能源汽车轮毂电机技术领域。

背景技术

传统的电动汽车以集中式电机驱动为主，用电机代替传统的发动机，仍保留减速器，驱动轴等传动机构。而轮毂电机电动车用电机直接驱动车轮，可实现四轮的独立控制、四轮转向、扭矩矢量控制等功能，并且轮毂电机电动车省却了传动机构，极大地提高了工作效率，由以上可以看出轮毂电机电动车与传统汽车相比优势明显，俨然成为下一代电动车的发展方向。

针对这一技术领域，国内外各大汽车企业开展了大量研究，如日本丰田公司提出的“车轮驱动装置”(P2009-12523A)和日本NTN公司提出的“一种轮毂电机驱动装置”(US2014300175A1)。虽然这些专利都解决了轮毂电机系统与底盘集成的问题，但是轮毂电机占据了大部分轮内空间，悬架布置自由度低，底盘性能差，并且由于车辆前后悬架形式通常不相同，前后轮的轮毂电机很难通用化。

为了解决这些问题，有必要开发一种能够提高布置空间的集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种电机部分占用空间小，悬架布置自由度高，底盘性能高且通用化的集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘。

本发明采用的技术方案为：

本发明的实施例提供一种集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘，包括前轮驱动总成和后轮驱动总成，其中，所述前轮驱动总成包括：前轮轮胎、前轮轮辋、前轮轮毂电机、前集成支架、前制动器、前悬架减震器、转向拉杆和下控制臂，所述前轮轮毂电机具有多级平行轴式的减速器，从而使得所述前轮轮毂电机的中轴线偏离所述前轮轮辋的中轴线，所述前轮轮毂电机的输出轴通过花键与前轮毂轴承连接，所述前轮毂轴承的一侧固定所述前制动器，另一侧固定在所述前轮轮辋上，所述前集成支架固定连接在所述前轮轮毂电机的壳体上并随所述前轮轮毂电机一起转动，并与转向拉杆、前悬架减震器和下控制臂连接，所述前悬架减震器和所述下控制臂与所述前集成支架的连接位置位于使得前轮主销偏置距为0的位置；所述后轮驱动总成包括：后轮轮胎、后轮轮辋、后轮轮毂电机、后集成支架、后制动器、纵臂、扭力梁、后悬架减震器、后悬架弹簧和弹簧托盘，所述后轮轮毂电机与所述前轮轮毂电机结构相同，即具有多级平行轴式的减速器，从而使得所述后轮轮毂电机的中轴线偏离所述后轮轮辋的中轴线，所述后轮轮毂电机的输出轴通过花键与后轮毂轴承连接，所述后轮毂轴承的一侧固定所述后制动器，另一侧固定在所述后轮轮辋上，所述后集成支架固定连接在所述后轮轮毂电机的壳体上并随所述后轮轮毂电机一起转动，所述后集成支架与纵臂、后悬架减震器和放置有后悬架弹簧的弹簧托盘连接，所述扭力梁与所述纵臂连接。

可选地，所述前制动器和所述后制动器均为盘式制动器，所述盘式制动器包括制动盘和制动钳，所述前制动器的制动盘固定在所述前轮毂轴上，所述前制动器的制动钳固定在所述前轮轮毂电机的壳体上并随所述壳体一起转动，所述后制动器的制动盘固定在所述后轮毂轴上，所述后制动器的制动钳固定在所述后轮轮毂电机的壳体上并随所述壳体一起转动。

可选地，所述前集成支架和所述后集成支架通过螺钉固定在所述壳体上，所述前制动器的制动钳和所述后制动器的制动钳通过螺钉固定在所述壳体上。

可选地，所述多级平行轴式的减速器为三级平行轴式的减速器。

可选地，所述前集成支架和所述后集成支架形成有U形开口部，并通过所述U形开口部卡住所述壳体的侧部，从而固定在所述壳体上。

与现有技术相比，本发明提供的集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘由于前轮采用了平行轴式轮毂电机与麦弗逊悬架进行集成，偏轴结构的电机在空间上可以避让底盘各个硬点的最佳布置位置，特别是能保证前轮主销偏置距为0的设计状态，从而提高车辆驱动、制动以及转向时的底盘性能。后轮采用了与前轮同一种轮毂电机，并与扭力梁悬架进行搭载，其结构特点是能抑制车辆启动与制动时的俯仰特性，同时结合电机控制功能还能抑制车辆转向时的侧倾。

附图说明

图1为本发明的集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘的前轮驱动总成的结构示意图。

图2为本发明的集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘的后轮驱动总成的结构示意图。

图3为本发明的集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘的前轮驱动总成的爆炸示意图。

图4为示出安装有本发明的集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘的车辆在行驶过程中的俯仰特性的示意图。

(附图标记说明)

1a.前轮轮胎；1b.前轮轮辋；2a.制动盘；2b.制动钳；3a.前轮轮毂电机；

3b.后轮轮毂电机；4.前集成支架；5.前悬架减震器；6.转向拉杆；

7.下控制臂；8a.后轮轮胎；8b.后轮轮辋；9.后轮制动系统；10.纵臂；

11.扭力梁；12.后悬架减震器；13.后悬架弹簧；14.弹簧托盘；

15.后悬架回转中心；16.后集成支架；17.车辆俯仰中心；18.后轮驱动力。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的实施例提供一种集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘，该汽车底盘包括前轮驱动总成和后轮驱动总成，其中前轮驱动总成由具有平行轴式的减速器的轮毂电机、麦弗逊式前悬架、制动系统和转向系统等组成，后轮驱动总成由具有平行轴式的减速器的轮毂电机、扭力梁式非独立后悬架、制动系统和转向系统等组成。

具体地，本发明的一实施例提供一种集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘，包括前轮驱动总成和后轮驱动总成，如图1和2所示，前轮驱动总成可包括：前轮轮胎1a、前轮轮辋1b、前轮轮毂电机3a、前集成支架4、前制动器、前悬架的减震器5和下控制臂7以及转向拉杆6，所述前轮轮毂电机3a具有多级平行轴式的减速器，从而使得所述前轮轮毂电机的中轴线偏离所述前轮轮辋1b的中轴线，所述前轮轮毂电机的输出轴通过花键与前轮毂轴承连接，所述前轮毂轴承的一侧固定所述前制动器，另一侧固定在所述前轮轮辋1b上，所述前集成支架固定连接在所述前轮轮毂电机的壳体上并随所述前轮轮毂电机一起转动，并与转向拉杆6、前悬架减震器5和下控制臂7连接，所述前悬架减震器和所述下控制臂与所述前集成支架的连接位置位于使得前轮主销偏置距为0的位置。后轮驱动总成可包括：后轮轮胎8a、后轮轮辋8b、后轮轮毂电机3b、后集成支架16、后制动器、纵臂10、扭力梁11、后悬架减震器12、后悬架弹簧13、弹簧托盘14，所述后轮轮毂电机与所述前轮轮毂电机结构相同，即具有多级平行轴式的减速器，从而使得所述后轮轮毂电机的中轴线偏离所述后轮轮辋的中轴线，所述后轮轮毂电机的输出轴通过花键与后轮毂轴承连接，所述后轮毂轴承的一侧固定所述后制动器，另一侧固定在所述后轮轮辋8b上，所述后集成支架16固定连接在所述后轮轮毂电机3b的壳体上并随所述后轮轮毂电机3b一起转动，所述后集成支架16与所述纵臂10、后悬架减震器12、后悬架弹簧13的弹簧托盘14连接，扭力梁11与纵臂10连接。

在本发明中，前悬架减震器5和下控制臂7为麦弗逊式悬架的结构，纵臂10、扭力梁11、后悬架减震器12、后悬架弹簧13、弹簧托盘14为扭力梁式非独立悬架的结构，由于这两种悬架属于本领域常用的悬架结构，因此，本发明省略对它们的详细描述。

在本实施例中，多级平行轴式的减速器可为本领域所定义的平行轴式减速器，本发明采用三级平行轴式的减速器。平行轴式的减速器的特点是输入端与输出端不共轴线，平行轴式减速器与轮毂电机的电机共用一个壳体，减速器的最终输出端齿轮与前轮毂轴承相连，该齿轮与前轮毂轴承和车轮同轴线，而减速器的输入端齿轮与电机共轴线，所以使得轮毂电机中的电机输出轴与车轮偏轴。

在本实施例中，前制动器和后制动器为制动系统，可为盘式制动器，如图3所示，包括制动盘2a和制动钳2b，其中，前轮驱动总成中的制动盘2a固定在前轮毂轴上，前轮驱动总成中的制动钳2b固定在前轮轮毂电机的壳体上并随所述壳体一起转动，后轮驱动总成中的制动盘2a固定在后轮毂轴上，后轮驱动总成中的制动钳2b固定在后轮轮毂电机的壳体上并随所述壳体一起转动。优选，制动钳2b可通过螺钉固定在壳体上。

在本实施例中，前集成支架4用于连接转向拉杆6、前悬架减震器5、下控制臂7，形成有U形开口部，如图3所示。该U形开口部包括两个连接前悬架减震器5、转向拉杆6、下控制臂7的延伸部，在该两个延伸部上形成有插入前悬架减震器5和与下控制臂7的外球头连接的通孔，可通过螺柱等连接件与下控制臂7的外球头连接。两个延伸部通过连接部而连接在一起，在该连接部上向外突出形成有与转向拉杆6连接的连接端，连接端上形成有通孔，可通过螺柱等连接件与转向拉杆6的最外点的转向球头连接。更具体的与前悬架减震器5、转向拉杆6、下控制臂7实现连接的结构可采用本领域公知的结构，本发明不再赘述，只要是能够保证前轮主销偏置距为0即可。后集成支架16与前集成支架4可具有相类似的结构，即形成为类似U形的开口部结构，通过该U形开口部卡入后轮轮毂电机3b的壳体，不同之处在于，后集成支架16连接的是扭力梁式非独立悬架的纵臂10、后悬架减震器12和放置有后悬架弹簧13的弹簧托盘14，具体地，后集成支架16的两个延伸部形成有插入后悬架减震器12的通孔，以及与纵臂10通过螺柱等连接件的通孔，后集成支架16的连接部向外突出形成有与弹簧托盘14通过螺钉等连接的连接端。更具体的与纵臂10、后悬架减震器12、弹簧托盘14实现连接的结构可采用本领域公知的结构，本发明不再赘述，只要是能够保证各结构的布置能使得车辆正常行驶即可。前集成支架4和后集成支架16可为由铝材质制成的结构，可通过螺钉等固定在轮毂电机的壳体上。

此外，在本发明中，前轮轮毂电机3a和后轮轮毂电机3b还包括定子、密封圈及其它相关部件，由于上述这些部件现有的轮毂电机也有，因此本发明中不再赘述。

以下，对本发明的集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘的应用进行说明。

如图4所示，汽车在行驶过程中减速、加速时车身相对于车辆俯仰中心17会有俯仰的效果，从而影响乘坐舒适性，本发明利用轮毂电机独立驱动的功能以及轮毂电机后轮驱动力18作用点在轮胎接地点处的特点并且结合扭力梁悬架的结构特点，可以实现抑制汽车加速/制动时的仰/俯姿态，以及抑制汽车转向时车身侧倾的状态。例如，在起步加速时，后轮驱动力对于后悬架回转中心15会产生一个顺时针扭矩，此扭矩的作用效果是将汽车后部车身“顶起”，从而抑制汽车起步加速时的“抬头”状态；相似地，汽车制动减速时，后轮驱动力对于后悬架回转中心15会产生一个逆时针扭矩，从而可以抑制汽车的“点头”状态。在汽车转向时，由于惯性原因，车身会向外侧倾倒，利用以上原理，可以通过控制左右轮轮毂电机扭矩大小，使得外侧轮毂电机扭矩大于内侧轮毂电机扭矩，使得汽车外侧后悬架回转中心“顶起”的程度大于内侧“顶起”的程度，从而抑制车辆转弯时的车身侧倾状态。

综上可知，本发明提供的集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘具有以下特点：

(1)本发明的前轮轮毂电机采用了平行轴式轮毂电机与麦弗逊悬架进行集成，偏轴结构的电机在空间上可以避让底盘上前悬架的下控制臂外球头中心点、转向拉杆外球头中心点，即由于偏轴结构而多出来的空间可以安置控制臂外球头中心点、转向拉杆外球头中心点，特别是能保证前轮主销偏置距为0的设计状态，从而提高车辆驱动、制动以及转向时的底盘性能。

(2)本发明的后轮采用了与前轮同一种轮毂电机，并与扭力梁悬架进行搭载，其结构特点是能抑制车辆启动与制动时的俯仰特性，同时结合电机控制功能还能抑制车辆转向时的侧倾。

(3)本发明中的前轮取消了转向节，通过在轮毂电机壳体用螺栓固定与减震器、控制臂、转向拉杆、以及制动卡钳相连接的集成支架，此集成支架起到了转向节的功能，但其结构尺寸及重量小于传统的转向节，使得轮毂电机系统与悬架的集成度更高。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘，其特征在于，包括前轮驱动总成和后轮驱动总成，其中，所述前轮驱动总成包括：前轮轮胎、前轮轮辋、前轮轮毂电机、前集成支架、前制动器、前悬架减震器、转向拉杆和下控制臂，所述前轮轮毂电机具有多级平行轴式的减速器，从而使得所述前轮轮毂电机的中轴线偏离所述前轮轮辋的中轴线，所述前轮轮毂电机的输出轴通过花键与前轮毂轴承连接，所述前轮毂轴承的一侧固定所述前制动器，另一侧固定在所述前轮轮辋上，所述前集成支架固定连接在所述前轮轮毂电机的壳体上并随所述前轮轮毂电机一起转动，并与转向拉杆、前悬架减震器和下控制臂连接，所述前悬架减震器和所述下控制臂与所述前集成支架的连接位置位于使得前轮主销偏置距为0的位置；

所述后轮驱动总成包括：后轮轮胎、后轮轮辋、后轮轮毂电机、后集成支架、后制动器、纵臂、扭力梁、后悬架减震器、后悬架弹簧和弹簧托盘，所述后轮轮毂电机与所述前轮轮毂电机结构相同，即具有多级平行轴式的减速器，从而使得所述后轮轮毂电机的中轴线偏离所述后轮轮辋的中轴线，所述后轮轮毂电机的输出轴通过花键与后轮毂轴承连接，所述后轮毂轴承的一侧固定所述后制动器，另一侧固定在所述后轮轮辋上，所述后集成支架固定连接在所述后轮轮毂电机的壳体上并随所述后轮轮毂电机一起转动，所述后集成支架与纵臂、后悬架减震器和放置有后悬架弹簧的弹簧托盘连接，所述扭力梁与所述纵臂连接。

2.根据权利要求1所述的集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘，其特征在于，所述前制动器和所述后制动器均为盘式制动器，所述盘式制动器包括制动盘和制动钳，所述前制动器的制动盘固定在所述前轮毂轴上，所述前制动器的制动钳固定在所述前轮轮毂电机的壳体上并随所述壳体一起转动，所述后制动器的制动盘固定在所述后轮毂轴上，所述后制动器的制动钳固定在所述后轮轮毂电机的壳体上并随所述壳体一起转动。

3.根据权利要求2所述的集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘，其特征在于，所述前集成支架和所述后集成支架通过螺钉固定在所述壳体上，所述前制动器的制动钳和所述后制动器的制动钳通过螺钉固定在所述壳体上。

4.根据权利要求1所述的集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘，其特征在于，所述多级平行轴式的减速器为三级平行轴式的减速器。

5.根据权利要求1所述的集成轮毂电机驱动装置的汽车底盘，其特征在于，所述前集成支架和所述后集成支架形成有U形开口部，并通过所述U形开口部卡住所述壳体的侧部，从而固定在所述壳体上。