CN112706608A - 具有悬架和转向装置的车轮 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有悬架和转向装置的车轮，将组合阻尼器和弹簧的悬架安装在内置在车辆的每个车轮中的轮内马达的定子的壳体上，并且将转向装置直接连接到悬架，从而不仅可以简化驱动系统，而且可以减少部件的数量并减轻重量。

Description

具有悬架和转向装置的车轮
技术领域
本公开涉及一种具有悬架和转向装置的车轮。更具体地，本公开涉及一种用于缓冲路面的冲击的悬架部件和用于转向的转向部件一起安装在车辆的驱动轮上的新结构的具有悬架和转向装置的车轮。
背景技术
作为环保型的未来的运输装置，已经针对各种目的和各种形式研究和开发了自动驾驶电动车辆以及作为个人行驶装置的电动轮、电动踏板车、电动平衡车(Segway)、电动自行车等。
例如，随着用于在市区中快速移动短距离的未来的移动装置的需求增加，将利用电池驱动的马达内置在驱动轮内的轮内马达已经上市。此外，电池和马达安装在自行车的驱动轮的形态的所谓的地缘轨道轮(geo orbital wheel)等已经上市。
作为参考，轮内马达中使用的马达是直接驱动马达(direct drive motor)。直接驱动马达包括安装在驱动轮的轮辋(rim)内部的转子(rotor)和设置在转子的内径部分的定子(stator)。
因此，当电流被施加到轮内马达并且因此转子旋转时，驱动轮以及安装在驱动轮的轮辋的外径部分的轮胎也旋转，从而可以执行车辆的驱动。
然而，在应用轮内马达的车辆的情况下，驱动轮的内部空间受到限制，因此，构成悬架的悬架连杆和弹簧阻尼器等单独安装在车身上。因此，存在的问题是，不可避免地增加了车身的重量并且需要复杂的车身结构设计。
此外，由于在车辆行驶期间路面的振动和冲击直接传递到驱动轮，所以该振动和冲击成为安装在驱动轮内部的轮内马达的耐久性降低的原因。
因此，需要一种能够通过将悬架等直接安装在驱动轮内部来简化车辆的驱动系统并保护轮内马达等的方法。
发明内容
做出本公开是为了解决与现有技术相关的上述问题。
在一个方面，本公开提供一种具有悬架和转向装置的车轮，将组合阻尼器和弹簧的悬架安装在内置在车辆的每个车轮中的轮内马达的定子的壳体上，并且将转向装置直接连接到悬架，从而不仅可以简化驱动系统，而且可以减少部件的数量并减轻重量。
在实施例中，本公开提供一种具有悬架和转向装置的车轮，该车轮包括：轮内马达，包括安装在驱动轮的轮辋的内径部分的转子和设置在转子的内径部分的定子；车身安装板，安装在车身的预定位置；倾斜轮毂，通过车身安装板和转向装置可倾斜地连接，并设置在轮辋的中心部分；多个阻尼器，多个阻尼器中的每个阻尼器的一个端部被固定到定子的壳体的内径部分，并且每个阻尼器的另一端部被固定到倾斜轮毂的外表面；以及弹簧，连接到定子的壳体的内径部分和倾斜轮毂的外表面之间而被弹性支撑。
布线连接端子可以形成在车身安装板上，以将电池电力提供给轮内马达和转向装置的致动器。
此外，倾斜轮毂可以以三角形块的形状设置，并且凹形的弹簧支撑表面可以形成在三角形块的每个外表面上，以支撑弹簧的一个端部。
此外，阻尼器可以包括：第一缸体，在第一缸体中存储阻尼流体；以及第一活塞，被安装成能够进出第一缸体。阻尼器的第一缸体可以被固定在定子的壳体的内径部分，并且第一活塞可以被固定在倾斜轮毂的外表面。
此外，弹簧可以被设置为椭圆形板簧，设置在阻尼器的一侧，并且同时，被连接到定子的壳体的内径部分和倾斜轮毂的外表面之间。
此外，转向装置可以包括转向支撑轴，该转向支撑轴的一个端部可旋转地连接到倾斜轮毂的中心部分，并且该转向支撑轴的另一端部被固定到车身安装板的中心部分。该转向装置还可以包括多个转向致动器，多个转向致动器可旋转地连接到车身安装板的外周部和倾斜轮毂的外周部之间，以使倾斜轮毂以预定角度转向。
转向支撑轴的一个端部可以通过球形接头可旋转地连接到倾斜轮毂的内表面的中心部分。
转向致动器可以采用电动致动器，在电动致动器中第二活塞可往复运动地安装在第二缸体。转向致动器的第二缸体可以通过球形接头连接到车身安装板的外周部。第二活塞通过球形接头可旋转地连接到倾斜轮毂的外周部。
本公开的其它方面和实施例在下面讨论。
将理解的是，如本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、巴士、卡车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种轮船和船舰的水运工具，航空器等，并包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆以及其它替代燃料(例如，除石油以外的资源衍生的燃料)车辆。如本文所指，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油和电双动力车辆。
本公开的上述和其它特征在下面讨论。
附图说明
现在将参照在附图中示出的本公开的一些实施例来详细描述本公开的上述和其它特征，这些实施例在下文中仅以举例说明的方式给出，因此并不限制本公开，并且其中：
图1是示出根据本公开的具有悬架和转向装置的车轮的主立体图；
图2是示出根据本公开的具有悬架和转向装置的车轮的后立体图；
图3是示出根据本公开的具有悬架和转向装置的车轮的主视图；
图4是示出根据本公开的具有悬架和转向装置的车轮的后视图；
图5是示出根据本公开的具有悬架和转向装置的车轮的平面剖视图；
图6是示出根据本公开的具有悬架和转向装置的车轮的转向操作的平面图；以及
图7是示出根据本公开的具有悬架和转向装置的车轮的转向操作的平面图。
应当理解的是，附图不一定按比例绘制，呈现了说明本公开的基本原理的各种特征的略微简化的表示。如本文所公开的本公开的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，可以部分地由特定的预期应用和使用环境来确定。
在附图中，贯穿附图的几幅附图，附图标记指代本公开的相同或等同部件。
具体实施方式
下面，现在将详细参照本公开的各个实施例，各个实施例的示例在附图中示出并且在下面描述。尽管结合各个实施例描述本公开，但是应当理解的是，本描述并不旨在将本公开限制于那些实施例。相反，本公开旨在不仅涵盖所公开的实施例，而且涵盖可以包括在由所附权利要求书限定的本公开的宗旨和范围内的各种替代方案、修改方案、等同方案和其它实施例。
下面，参照附图详细描述本公开的各个实施例。
图1至图5示出根据本公开的具有悬架和转向装置的车轮。附图标记100表示驱动轮的轮辋。
驱动轮的轮辋100具有圆柱形状，并且轮胎102安装在轮辋100的外径部分。
此外，典型的轮内马达110安装在驱动轮的轮辋100内部。
轮内马达110是直接驱动马达。直接驱动马达包括安装在驱动轮的轮辋100的内径部分的转子112和设置在转子112的内径部分的定子114。
因此，当电流被施加到轮内马达110并且因此转子112旋转时，驱动轮的轮辋100以及安装在驱动轮的轮辋100的外径部分的轮胎102也旋转，从而可以执行车辆的驱动。
根据本公开，倾斜轮毂120可转向地设置在轮辋100的中心部分，并且车身安装板200固定地安装在车身的预定位置。
此外，如下所述，用于使倾斜轮毂120转向的转向装置150连接到倾斜轮毂120和车身安装板200之间。
布线连接端子202形成在车身安装板200上，以将电池电力提供给轮内马达110和转向装置150的致动器154。
例如，连接到电池的布线连接器与布线连接端子202接合，并且从布线连接端子202延伸的布线连接到轮内马达110的定子114中包括的线圈，从而电池电力可以提供给轮内马达110。
特别地，在倾斜轮毂120和定子114的壳体之间，作为能够立即缓冲从轮胎102传递的驱动振动和冲击的悬架，连接有多个阻尼器130和多个弹簧140。
阻尼器130包括：第一缸体132，在第一缸体132中存储阻尼流体；以及第一活塞134，被安装成能够进出第一缸体132。弹簧140被设置为椭圆形板簧。
在这种情况下，多个阻尼器130中的每个阻尼器130的一个端部被固定到定子114的壳体的内径部分，并且每个阻尼器130的另一端部被固定到倾斜轮毂120的外表面。
阻尼器130的第一缸体132被固定在定子114的壳体的内径部分，第一活塞134被固定在倾斜轮毂120的外表面。
此外，弹簧140被设置为椭圆形板簧，设置在阻尼器130的一侧，并且同时，弹簧140的一个端部连接到定子114的壳体的内径部分，并且弹簧140的另一端部被固定在倾斜轮毂120的外表面。
倾斜轮毂120以三角形块的形状设置。凹形的弹簧支撑表面122形成在三角形块的每个外表面上，以容易地支撑和固定弹簧140的另一端部(椭圆形板簧的一侧的弯曲表面)。
转向装置150是用于使倾斜轮毂120转向的装置。转向装置150包括转向支撑轴152，该转向支撑轴152连接到倾斜轮毂120和车身安装板200的中心部分之间。转向装置150包括多个转向致动器154，多个转向致动器154连接到倾斜轮毂120的外周部和车身安装板200的外周部之间。
转向支撑轴152的一个端部可旋转地连接到倾斜轮毂120的中心部分，并且转向支撑轴152的另一端部被固定到车身安装板200的中心部分。
此外，转向致动器154可旋转地连接到倾斜轮毂120的外周部和车身安装板200的外周部之间，以使倾斜轮毂120以预定角度转向。
转向支撑轴152的一个端部通过第一球形接头161可旋转地连接到倾斜轮毂120的内表面的中心部分。
转向致动器154采用电动致动器，在该电动致动器中第二活塞158可往复运动地安装在第二缸体156。
因此，转向致动器154的第二缸体156通过第二球形接头162连接到车身安装板200的外周部，并且第二活塞158通过第三球形接头163可旋转地连接到倾斜轮毂120的外周部。
下面描述具有上述构造的本公开的具有悬架和转向装置的车轮的操作状态。
首先，当电池电力被供应到车身安装板200的布线连接端子202时，电流通过从布线连接端子202延伸的布线被施加到轮内马达110的定子114中包括的线圈，从而驱动轮内马达110的转子112旋转。
因此，当转子112通过向轮内马达110施加电流而旋转时，驱动轮的轮辋100以及安装在驱动轮的轮辋100的外径部分的轮胎102也旋转，从而执行车辆的驱动。
在这种情况下，在车辆行驶期间，路面的振动和冲击可以通过轮胎102和驱动轮的轮辋100直接传递到轮内马达110。
如上所述，即使路面的振动和冲击直接传递到轮内马达110，但连接到轮内马达110的定子114的壳体和倾斜轮毂120之间的阻尼器130和弹簧140会立即双重缓冲振动和冲击。
换言之，重复进行第一活塞134从阻尼器130的第一缸体132伸出或第一活塞134插入第一缸体132内的操作，并且同时重复进行弹簧140的压缩和弹性恢复操作，从而可以在行驶期间立即缓冲路面的振动和冲击。
如上所述，在行驶期间，路面的振动和冲击可以立即被阻尼器130和弹簧140缓冲，从而可以保护轮内马达110免受振动和冲击，因此可以防止由于振动和冲击引起的轮内马达110的耐久性降低。
在这种情况下，在车辆行驶期间，可以通过转向装置150执行每个车轮(四个车轮)的独立转向。
图6和图7示出根据本公开的具有悬架和转向装置的车轮的转向操作。
当驾驶员使方向盘转向时，控制器接收方向盘的转向角检测信号，并将用于操作的电流施加到转向致动器154。
在这种情况下，如上所述，可以设置三个可旋转地连接到倾斜轮毂120和车身安装板200的外周部之间的转向致动器154，并且三个转向致动器154可以在车辆的长度方向上分别设置在前侧、中间侧和后侧。
因此，当驾驶员将方向盘转向左侧以左转时，三个转向致动器154中的前侧转向致动器154的第二活塞158向前移动以在向前方向上推动倾斜轮毂120，并且同时，后侧转向致动器154的第二活塞158向后移动以在向后方向上拉动倾斜轮毂120，从而执行倾斜轮毂120的左转向。
同时，通过倾斜轮毂120、阻尼器130和弹簧140连接的轮内马达110的左转向以相同的角度执行，并且结合到轮内马达110的转子112的驱动轮的轮辋100和驱动轮的轮辋100的外径部分的轮胎102也执行左转向操作。
当驾驶员将方向盘转向右侧以右转时，三个转向致动器154中的前侧转向致动器154的第二活塞158向后移动以在向后方向上拉动倾斜轮毂120，并且同时，后侧转向致动器154的第二活塞158向前移动以在向前方向上推动倾斜轮毂120，从而执行倾斜轮毂120的右转向。
同时，通过倾斜轮毂120、阻尼器130和弹簧140连接的轮内马达110的右转向以相同的角度执行，并且结合到轮内马达110的转子112的驱动轮的轮辋100和驱动轮的轮辋100的外径部分的轮胎102也执行右转向操作。
由于转向装置150安装在车辆安装的四个车轮中的每个车轮上，因此四个车轮可以独立转向。
因此，如图6所示，当驾驶员将方向盘转向右侧或左侧以执行前轮的右转向或左转向时，后轮在与前轮的方向相同的方向上转向，从而可以减小车辆的转弯半径。因此，可以提高车辆的行驶稳定性。
如图7所示，当驾驶员将方向盘转向右侧或左侧以执行前轮的右转向或左转向时，后轮的转向在与前轮的方向相反的方向上进行，从而可以提供允许车辆快速转弯行驶的优点。
如上所述，将组合阻尼器和弹簧的悬架安装在内置在车辆的每个车轮中的轮内马达的定子的壳体上，并且将转向装置直接连接到该悬架，从而不仅可以在行驶期间立即缓冲路面的振动和冲击，而且可以改善转向性能。
本公开通过上述的问题解决方法提供以下效果。
第一，将组合阻尼器和弹簧的悬架安装在内置在车辆的每个车轮中的轮内马达的定子的壳体上，并且将转向装置直接连接到该悬架，从而不仅可以简化驱动系统，例如，可以排除驱动轴，而且可以不需要单独安装在车辆内的悬架底盘部件，因此可以减少部件的数量并减轻重量。
第二，将组合阻尼器和弹簧的悬架和转向装置直接安装在诸如电动轮、电动踏板车、电动平衡车、电动自行车等个人行驶装置的车轮上，从而可以满足个人行驶装置的驱动性能和各种需求。
第三，每个车轮可以独立驱动和转向，从而具有始终可以进行四轮控制的优点。
第四，在车辆制动时，当将反向电流施加到轮内马达的定子时，可以制动车轮，从而具有不需要安装附加的制动装置的优点。
第五，即使在车辆行驶期间路面的振动和冲击直接传递到驱动轮，连接到轮内马达的定子的壳体和倾斜轮毂之间的阻尼器和弹簧可以立即缓冲振动和冲击，从而可以保护轮内马达免受振动和冲击。因此，可以防止由于振动和冲击引起的轮内马达的耐久性降低。
参照本公开的实施例详细描述了本公开。然而，本领域普通技术人员可以理解的是，可以在不脱离本公开的原理和宗旨的情况下对这些实施例进行改变，本公开的范围由所附权利要求书及其等同形式限定。

Claims (10)

1.一种具有悬架和转向装置的车轮，所述车轮包括：
轮内马达，包括安装在驱动轮的轮辋的内径部分的转子和设置在所述转子的内径部分的定子；
车身安装板，安装在车身的预定位置；
倾斜轮毂，通过所述车身安装板和所述转向装置可倾斜地连接，并设置在所述轮辋的中心部分；
多个阻尼器，每个阻尼器的一个端部被固定到所述定子的壳体的内径部分，并且每个阻尼器的另一端部被固定到所述倾斜轮毂的外表面；以及
弹簧，连接到所述定子的壳体的内径部分和所述倾斜轮毂的外表面之间而被弹性支撑。
2.根据权利要求1所述的车轮，其中，
布线连接端子形成在所述车身安装板上，以将电池电力提供给所述轮内马达和所述转向装置的致动器。
3.根据权利要求1所述的车轮，其中，
所述倾斜轮毂以三角形块的形状设置，并且
凹形的弹簧支撑表面形成在所述三角形块的外表面上，以支撑所述弹簧的一个端部。
4.根据权利要求1所述的车轮，其中，
所述阻尼器包括：
第一缸体，在所述第一缸体中存储阻尼流体；以及
第一活塞，被安装成能够进出所述第一缸体。
5.根据权利要求4所述的车轮，其中，
所述阻尼器的第一缸体被固定在所述定子的壳体的内径部分，并且所述第一活塞被固定在所述倾斜轮毂的外表面。
6.根据权利要求1所述的车轮，其中，
所述弹簧被设置为椭圆形板簧，设置在所述阻尼器的一侧，并且同时，被连接到所述定子的壳体的内径部分和所述倾斜轮毂的外表面之间。
7.根据权利要求1所述的车轮，其中，
所述转向装置包括：
转向支撑轴，所述转向支撑轴的一个端部可旋转地连接到所述倾斜轮毂的中心部分，并且所述转向支撑轴的另一端部被固定到所述车身安装板的中心部分；以及
多个转向致动器，可旋转地连接到所述车身安装板的外周部和所述倾斜轮毂的外周部之间，以使所述倾斜轮毂以预定角度转向。
8.根据权利要求7所述的车轮，其中，
所述转向支撑轴的一个端部通过第一球形接头可旋转地连接到所述倾斜轮毂的内表面的中心部分。
9.根据权利要求7所述的车轮，其中，
所述转向致动器采用电动致动器，在所述电动致动器中第二活塞可往复运动地安装在第二缸体。
10.根据权利要求9所述的车轮，其中，
所述转向致动器的第二缸体通过第二球形接头连接到所述车身安装板的外周部，并且
所述第二活塞通过第三球形接头可旋转地连接到所述倾斜轮毂的外周部。
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