CN111559426A - 一种基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构 - Google Patents

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陈祥丰
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Abstract

本发明公开了一种基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构，包括轮毂电机、用于与车身连接的双叉臂和用于支撑车身的支撑结构；轮毂电机上固定有上下布置的上连接支架和下连接支架，上连接支架与支撑结构之间连接有可使轮胎在‑90°～90°范围内转动的转向机总成，转向机总成包括与上连接支架固定的被动齿轮机构和与被动齿轮机构啮合、与支撑结构固定的主动齿轮机构，上连接支架和下连接支架分别铰接连接有一个叉臂。本发明取消了传统双叉臂悬架结构的转向拉杆，由转向电机直接驱动转向节总成绕着虚拟主销转动，使四个车轮实现±90°全转向。车辆可以实现直行、斜行、异向转向、横向行驶及原地转向等多种行进模式。

Description

一种基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构
技术领域
本发明涉及汽车底板技术领域，具体地指一种基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构。
背景技术
随着国家对新能源日益重视，各种电动汽车技术层出不穷，其中轮毂电机就是代表之一。轮毂电机技术将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。
大城市由于车辆数量越来越多，行车空间变得越来越狭小。为了减少行车空间对汽车的限制，全方位四轮转向技术就应运而生。全方位四轮转向技术可以实现在狭小空间车辆的转向，还能实现斜行、横行、异向转向、原地转向，极大拓宽电动汽车的应用领域，可以有力推动电动汽车的普及化和产业化。
传统悬架结构由于转向拉杆、传动轴等原因，无法实现车轮的全方位转向，其转向角度一般在±40°之间。因此，国内外设计了多种可以实现全方位四轮转向的悬架结构，比如：同济大学提出的依靠蜗轮蜗杆、万向节、锥齿轮等机构的全方位线控四轮转向电动汽车；燕山大学提出的涡轮蜗杆转向机集成在转向节内部的全方位转向轮边结构；舍弗勒公司2019年生产出一种将转向机集成在减振器中的全转向悬架结构。但这些现有技术都有或多或少的弊端，比如有的结构较为复杂、空间占用较大；有的由于在转向节内部集成转向机，不利于转向节结构设计。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种结构简单、空间占用小、易于布置的基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构。
为实现此目的，本发明所设计的基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构，包括轮毂电机、用于与车身连接的双叉臂和用于支撑车身的支撑结构；其特征在于：所述轮毂电机上固定有上下布置的上连接支架和下连接支架，所述上连接支架与所述支撑结构之间连接有可使轮胎在-90°～90°范围内转动的转向机总成，所述转向机总成包括与所述上连接支架固定的被动齿轮机构和与所述被动齿轮机构啮合、与所述支撑结构固定的主动齿轮机构，所述上连接支架和所述下连接支架分别铰接连接有一个叉臂。
进一步的，所述被动齿轮机构包括固定于所述上连接支架上的被动齿轮轴和同轴固定于所述被动齿轮轴顶端的被动齿轮；所述主动齿轮机构包括转向机壳体、固定于所述转向机壳体上的转向电机和同轴固定于所述转向电机的电机轴上、与所述被动齿轮啮合的主动齿轮；所述支撑结构固定于所述转向机壳体上。
进一步的，所述被动齿轮轴一端固定于所述上连接支架上，另一端穿过所述转向机壳体的底板、同轴固定所述被动齿轮，所述转向电机的壳体固定于所述转向机壳体上，所述转向电机的电机轴穿过所述转向机壳体的底板、同轴固定连接所述主动齿轮；所述被动齿轮和所述主动齿轮均设置于所述转向机壳体内。
进一步的，所述转向机壳体的底板上固定有齿轮轴连接轴承，所述齿轮轴连接轴承同轴设置于所述被动齿轮轴上。
进一步的，所述转向机壳体内设有用于检测所述被动齿轮转角的转角传感器。
进一步的，所述被动齿轮的直径大于所述主动齿轮的直径。
进一步的，所述支撑机构包括固定于所述主动齿轮机构上的减振器和位于所述减振器上方的车身支撑支架，所述车身支撑支架和所述减振器之间连接有支撑弹簧。
进一步的，所述减振器包括垂直设置的减振器连杆，所述减振器连杆的顶部固定有可与所述车身支撑支架配合、限制车身支撑支架下移位置的限位块。
更进一步的，所述上连接支架和所述下连接支架分别通过上球销和下球销连接有一个所述叉臂。
本发明的有益效果是：本发明取消了传统双叉臂悬架结构的转向拉杆，由转向电机直接驱动转向节总成绕着虚拟主销转动，使四个车轮实现±90°全转向。通过控制四个独立的轮边机构的转向电机旋转不同的角度，车辆可以实现直行、斜行、异向转向、横向行驶及原地转向等多种行进模式。转向机构采用齿轮传动转向，结构简单。将转向机与转向节分离，没有集成在转向节内部，有利于转向机结构设计。
附图说明
图1为本发明轮边总成轴测图；
图2为本发明轮边总成剖视图图；
图3为本发明转向机总成示意图；
图4为本发明结构原理图；
图5为本发明实施例直行示意图；
图6为本发明实施例斜行示意图；
图7为本发明实施例异向转向示意图；
图8为本发明实施例横向行进示意图；
图9为本发明实施例原地转向示意图；
其中，1—轮毂电机，2—叉臂，3—上连接支架，4—下连接支架，5—轮胎，6—被动齿轮轴，7—被动齿轮，8—转向机壳体，9—转向电机，10—主动齿轮，11—齿轮轴连接轴承，12—转角传感器，13—减振器，14—车身支撑支架，15—制动器，16—制动盘，17—支撑弹簧，18—减振器连杆，19—限位块，20—第一连接键，21—第二连接键，22—上球销，23—下球销。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1—9所示的基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构，包括轮毂电机1、用于与车身连接的双叉臂和用于支撑车身的支撑结构；轮毂电机1上固定有上下布置的上连接支架3和下连接支架4，上连接支架3与支撑结构之间连接有可使轮胎5在-90°～90°范围内转动的转向机总成，转向机总成包括与上连接支架3固定的被动齿轮机构和与被动齿轮机构啮合、与支撑结构固定的主动齿轮机构，上连接支架3和下连接支架4分别铰接连接有一个叉臂2。
被动齿轮机构包括固定于上连接支架3上的被动齿轮轴6和同轴固定于被动齿轮轴6顶端的被动齿轮7。主动齿轮机构包括转向机壳体8、固定于转向机壳体8上的转向电机9和同轴固定于转向电机9的电机轴上、与被动齿轮7啮合的主动齿轮10。被动齿轮轴6一端固定于上连接支架3上，另一端穿过转向机壳体8的底板、同轴固定被动齿轮7，转向电机9的壳体固定于转向机壳体8上，转向电机9的电机轴穿过转向机壳体8的底板、同轴固定连接主动齿轮10；被动齿轮7和主动齿轮10均设置于转向机壳体8内。转向机壳体8的底板上固定有齿轮轴连接轴承11，齿轮轴连接轴承11同轴设置于被动齿轮轴6上。被动齿轮7的直径大于主动齿轮10的直径。
转向机壳体8内设有用于检测被动齿轮7转角的转角传感器12。
支撑结构固定于转向机壳体8上。支撑机构包括固定于主动齿轮机构上的减振器13和位于减振器13上方的车身支撑支架14，车身支撑支架14和减振器13之间连接有支撑弹簧17。
减振器13包括垂直设置的减振器连杆18，减振器连杆18的顶部固定有可与车身支撑支架14配合、限制车身支撑支架14下移位置的限位块19。
上连接支架3和下连接支架4分别通过上球销22和下球销23连接有一个叉臂2。
本发明取消了传统双叉臂悬架结构的转向拉杆，由转向电机9直接驱动转向节总成绕着虚拟主销转动，使四个车轮实现±90°全转向。通过控制四个独立的轮边机构的转向电机9旋转不同的角度，车辆可以实现直行、斜行、异向转向、横向行驶及原地转向等多种行进模式。转向机构采用齿轮传动转向，具有自锁性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构，包括轮毂电机(1)、用于与车身连接的双叉臂和用于支撑车身的支撑结构；其特征在于：所述轮毂电机(1)上固定有上下布置的上连接支架(3)和下连接支架(4)，所述上连接支架(3)与所述支撑结构之间连接有可使轮胎(5)在-90°～90°范围内转动的转向机总成，所述转向机总成包括与所述上连接支架(3)固定的被动齿轮机构和与所述被动齿轮机构啮合、与所述支撑结构固定的主动齿轮机构，所述上连接支架(3)和所述下连接支架(4)分别铰接连接有一个叉臂(2)。
2.如权利要求1所述的基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构，其特征在于：所述被动齿轮机构包括固定于所述上连接支架(3)上的被动齿轮轴(6)和同轴固定于所述被动齿轮轴(6)顶端的被动齿轮(7)；所述主动齿轮机构包括转向机壳体(8)、固定于所述转向机壳体(8)上的转向电机(9)和同轴固定于所述转向电机(9)的电机轴上、与所述被动齿轮(7)啮合的主动齿轮(10)；所述支撑结构固定于所述转向机壳体(8)上。
3.如权利要求2所述的基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构，其特征在于：所述被动齿轮轴(6)一端固定于所述上连接支架(3)上，另一端穿过所述转向机壳体(8)的底板、同轴固定所述被动齿轮(7)，所述转向电机(9)的壳体固定于所述转向机壳体(8)上，所述转向电机(9)的电机轴穿过所述转向机壳体(8)的底板、同轴固定连接所述主动齿轮(10)；所述被动齿轮(7)和所述主动齿轮(10)均设置于所述转向机壳体(8)内。
4.如权利要求3所述的基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构，其特征在于：所述转向机壳体(8)的底板上固定有齿轮轴连接轴承(11)，所述齿轮轴连接轴承(11)同轴设置于所述被动齿轮轴(6)上。
5.如权利要求4所述的基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构，其特征在于：所述转向机壳体(8)内设有用于检测所述被动齿轮(7)转角的转角传感器(12)。
6.如权利要求5所述的基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构，其特征在于：所述被动齿轮(7)的直径大于所述主动齿轮(10)的直径。
7.如权利要求1所述的基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构，其特征在于：所述支撑机构包括固定于所述主动齿轮机构上的减振器(13)和位于所述减振器(13)上方的车身支撑支架(14)，所述车身支撑支架(14)和所述减振器(13)之间连接有支撑弹簧(17)。
8.如权利要求7所述的基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构，其特征在于：所述减振器(13)包括垂直设置的减振器连杆(18)，所述减振器连杆(18)的顶部固定有可与所述车身支撑支架(14)配合、限制车身支撑支架(14)下移位置的限位块(19)。
9.如权利要求1所述的基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构，其特征在于：所述上连接支架(3)和所述下连接支架(4)分别通过上球销(22)和下球销(23)连接有一个所述叉臂(2)。
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