CN110949498B - 一种电动汽车和集成转向与悬架的轮毂结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车和一种集成转向与悬架的轮毂结构，该轮毂结构包括转向机构、悬架机构和驱动制动机构。转向机构由支架、转向电机、转向轴和转向轴座组成，悬架机构由悬架桥、摇臂、减震器、稳定杆和转向节组成。悬架机构分别与驱动制动机构、转向机构相连，支架与汽车底盘连接。将该轮毂结构应用于电动汽车，可实现电动汽车的每个车轮独立驱动、制动和通过转向电机实现360度转向，且驱动、制动和转向全部采用线控，通用性高。

Description

一种电动汽车和集成转向与悬架的轮毂结构
技术领域
本发明涉及运输机械技术领域，具体涉及一种电动汽车和一种集成转向与悬架的轮毂结构。
背景技术
随着汽车技术不断发展，汽车的电气化与智能化水平不断提高，为自动驾驶、智能交通等技术奠定了基础，而电动汽车以其效率高、噪音小、节能环保等优点得到了广泛关注。轮毂电机驱动电动汽车各车轮驱动力矩独立可控，具有控制灵活、操纵性强等优点，是电动汽车的一个重要发展方向。现有汽车普遍采用前轮转向方式，转向半径偏大，转向灵活性很低，而现有的四轮转向技术多采用后轮辅助转向方式，可一定程度减小汽车转向半径和提高汽车告诉下转向稳定性，但在交通日益拥挤的今天，仍无法满足某些拥挤路况下或狭窄区域内等环境下的使用需求。
发明内容
为解决上述已有技术的不足，本发明提出一种电动汽车和一种集成转向与悬架的轮毂结构，提高车辆的机动性与可操纵性。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种集成转向与悬架的轮毂结构，包括转向机构、悬架机构和驱动制动机构，转向机构固定在悬架机构上，悬架机构与驱动制动机构连接。
上述技术方案，所述悬架机构包括成对存在且对称布置在悬架机构轴线两侧的摇臂、减震器B和稳定杆，所述稳定杆一端铰接在转向节上，稳定杆另一端与摇臂一端铰接，摇臂另一端与减震器A一端铰接；摇臂中间与悬架桥两端、减震器B一端铰接在一起，减震器B另一端铰接在转向节上。
上述技术方案，所述转向节上加工有成对的减震器轴座和稳定杆轴座。
上述技术方案，所述减震器轴座用于安装减震器B，稳定杆轴座用于安装稳定杆。
上述技术方案，所述转向机构包括支架，支架上固定转向电机和转向轴座，转向轴座中嵌套有转向轴，转向轴与转向电机转子轴通过齿轮啮合，支架上还设置有转角传感器。
上述技术方案，所述转角传感器与转向电机控制器信号连接，电机控制器与转向电机信号连接。
上述技术方案，所述转向轴与悬架桥固定连接。
一种电动汽车，包括上述集成转向与悬架的轮毂结构。
本发明提出的一种电动汽车和一种集成转向与悬架的轮毂结构，带来的有益效果如下：
1、本发明的轮毂结构，通过转向电机及转角传感器精确控制单个车轮的转向角度，每个车轮均为转向轮，转向角度独立可控且可实现全方向旋转，可使车辆实现原地转向、蟹行等多种转向，提高车辆的机动性与灵活性。
2、本发明中，ECU根据行驶工况可分别调节各轮毂电机的输出转速与扭矩，进而实现电子差速辅助转向、整车横摆力矩的控制等，提升车辆的操纵稳定性。
3、本发明的悬架系统包含三个并联的减震器，可使用不同类型的减震器配合实现减震器优势互补，优化悬架性能。
4、本发明的轮毂结构的转向与驱动系统为电气化控制，控制精度与效率高，且集成驱动、制动转向、悬架系统与一体，集成化水平高。
附图说明
图1是本发明轮毂结构的装配示意图；
图2是本发明悬架机构的结构示意图；
图3是本发明转向节的结构示意图；
图中：1、齿轮腔；2、转向电机；3、支架；4、转向轴座；5、转向轴；6、悬架桥；7、减震器A；8、摇臂；9、减震器B；10、稳定杆；11、转向节；12、制动钳；13、轮毂；14、轮毂电机；15、制动盘；16、转角传感器；17、制动器安装座；18、轮毂电机轴座；19、减震器轴座；20、稳定杆轴座。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的内容作进一步的说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
参照图1，本发明所述轮毂结构包括转向机构、悬架机构和驱动制动机构，转向机构固定在悬架机构上，悬架机构与驱动制动机构连接。
如图1所示，所述转向机构由齿轮腔1、转向电机2、支架3、转向轴座4、转向轴5和转角传感器16组成，转向电机2的转子轴齿轮、转向轴5齿轮均设置于中空盒装的齿轮腔1 中，转向电机2固定在支架3上，转向电机2的转子轴与转向轴5通过齿轮啮合，转向轴5 嵌套于转向轴座4中，且转向轴座4与转向轴5同轴心，转向轴座4与支架3固定，支架3 与车辆的底盘连接。支架3上还设置有转角传感器16，转角传感器16与转向电机控制器信号连接，转向电机控制器与转向电机2信号连接。
如图1、2所示，所述悬架机构由悬架桥6、减震器A7、摇臂8、减震器B9、稳定杆10、转向节11组成，摇臂8、减震器B9和稳定杆10成对存在且对称布置在悬架轴5的轴线的两侧，摇臂8和稳定杆10的横截面为“匚”形。如图3所示，转向节11上加工有制动器安装座17、轮毂电机轴座18以及成对的减震器轴座19和稳定杆轴座20，左右两侧的减震器轴座 19和稳定杆轴座20沿旋转轴5的轴线对称。悬架桥6桥面固定转向轴5，悬架桥6与转向轴 5加工为一个整体；悬架桥6两端加工有铰支座，摇臂8的两端与中间各加工有铰支座；悬架桥6两端分别与左右两侧的摇臂8中间铰支座以及左右两侧的减震器B9一端铰接在一起，减震器B9的另一端与转向节11上的减震器轴座19铰接；左右两侧的摇臂8一端分别与减震器A7的左右两端铰接，摇臂8的另一端与同侧的稳定杆10一端铰接，稳定杆10的另一端与同侧的稳定杆轴座20铰接。
如图1所示，所述驱动制动机构由制动钳12、轮毂13、轮毂电机14和制动盘15组成，轮毂电机14通过螺栓固定在轮毂13上，轮毂电机14的转子上固定有制动盘15，轮毂电机 14的定子轴通过键和螺栓固定在转向节11的轮毂电机轴座18中，制动钳12固定在转向节 11的制动器安装座17上。制动钳12与制动盘15配合，实现轮毂结构的制动。轮毂电机14 与轮毂电机控制器信号连接。
参照上述图示中的结构及布置，本实施例具体工作过程如下：
转向电机控制器控制转向电机2工作，转向电机2与转向轴5通过齿轮啮合的方式传输动力，通过控制转向电机2向转向系统提供转向扭矩，并通过转角传感器16实时采集转向轴 5的转角位置信息，并反馈给转向电机控制器，转向电机控制器控制转向电机2工作，实现轮毂结构的线性闭环转向控制。在车轮上下跳动时，左右两侧的减震器B9两端受到转向节 11和悬架桥6的压力与拉力，从而实现减震器B9的压缩与回弹；通过转向节11、稳定杆10 和摇臂8的铰接关系将转向节11的上下移动转换为摇臂8与减震器A7铰接的一端的左右移动，即转向节11上移时减震器A7压缩，转向节11下移时减震器A7回弹，从而实现减震器A7的压缩与回弹。由于本发明轮毂结构的悬架机构为四边形结构，转向节11可沿减震器A7的轴线方向进行一定幅度的位移；当转向节11向图2所示左侧方向移动时，左侧减震器B9压缩，右侧减震器B9回弹；当转向节11向图2所示右侧方向移动时，左侧减震器B9回弹，右侧减震器B9压缩，因此可以消除部分轮毂电机14的转矩脉动及其它道路因素引起的车身行进方向的抖振。
本发明轮毂结构适应于各种车型，四个车轮皆为驱动轮，ECU向轮毂电机控制器发送指令，轮毂电机控制器根据指令使各轮毂电机14输出相应驱动力，驱动轮工作；四个车轮皆为转向车轮，每个轮毂结构由转向电机2驱动完成独立360度转向。四个车轮配合可实现蟹行、原地转向等功能，具有结构简单、动力传递效率高、控制精确等特点。
实施例2
一种电动汽车，包括实施例1中的集成转向与悬架的轮毂结构，其结构和有益效果已在实施例1中阐述，在此不再赘述。
以上说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种集成转向与悬架的轮毂结构，其特征在于：包括转向机构、悬架机构和驱动制动机构，转向机构固定在悬架机构上，悬架机构与驱动制动机构连接；
所述悬架机构包括成对存在且对称布置在悬架机构轴线两侧的摇臂(8)、减震器B(9)和稳定杆(10)，所述稳定杆(10)一端铰接在转向节(11)上，稳定杆(10)另一端与摇臂(8)一端铰接，摇臂(8)另一端与减震器A(7)一端铰接；摇臂(8)中间与悬架桥(6)两端、减震器B(9)一端铰接在一起，减震器B(9)另一端铰接在转向节(11)上。
2.根据权利要求1所述的集成转向与悬架的轮毂结构，其特征在于：所述转向节(11)上加工有成对的减震器轴座(19)和稳定杆轴座(20)。
3.根据权利要求2所述的集成转向与悬架的轮毂结构，其特征在于：所述减震器轴座(19)用于安装减震器B(9)，稳定杆轴座(20)用于安装稳定杆(10)。
4.根据权利要求1所述的集成转向与悬架的轮毂结构，其特征在于：所述转向机构包括支架(3)，支架(3)上固定转向电机(2)和转向轴座(4)，转向轴座(4)中嵌套有转向轴(5)，转向轴(5)与转向电机(2)转子轴通过齿轮啮合，支架(3)上还设置有转角传感器(16)。
5.根据权利要求4所述的集成转向与悬架的轮毂结构，其特征在于：所述转角传感器(16)与转向电机控制器信号连接，电机控制器与转向电机(2)信号连接。
6.根据权利要求4所述的集成转向与悬架的轮毂结构，其特征在于：所述转向轴(5)与悬架桥(6)固定连接。
7.一种电动汽车，其特征在于：包括权利要求1-6任意一项权利要求所述的集成转向与悬架的轮毂结构。
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