CN112874284A - 适用板簧悬架的分布式驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用板簧悬架的分布式驱动系统，涉及汽车技术领域。本发明将DCU(电子差速控制器)、电机控制器、分布式驱动桥、HCU组成一个系统，左右电机独立控制，有更多的整车动力学控制自由度，大大的提高了整车动力学控制性能。通过DCU分别控制左右电机、左右驻车制动器和HCU，带来更高的控制效率、更快的响应时间、更好更高效的实现ASR(驱动防滑)、车身稳定控制、智能制动等功能，提高了整车安全性。

Description

适用板簧悬架的分布式驱动系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种适用板簧悬架的分布式驱动系统。

背景技术

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

目前市场上现有的新能源商用车，特别是中巴车型、轻卡车型，后悬架大多采用板簧悬架，动力系统多为中央直驱或中央电机加变速器/减速器的形式，即简单的将原来的发动机和变速器替换为现有的电机，再加上传动轴和传统后桥组成动力系统。

但是，现有产品的整车动力学控制性能较差，整车安全性有待提高。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种适用板簧悬架的分布式驱动系统，解决了现有产品的整车动力学控制性能较差，整车安全性有待提高的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种适用板簧悬架的分布式驱动系统，包括DCU、电机控制器、分布式驱动桥和HCU阀；

所述DCU用于控制两个所述电机控制器和HCU阀维持车身稳定行驶；

所述分布式驱动桥包括轮边电机、轮边传动系统、行车制动器、驻车制动器和横梁；

所述横梁的两侧均设置有轮边电机、轮边传动系统、行车制动器、驻车制动器。

优选的，所述分布式驱动桥还包括储液罐，所述储液罐内设置有挡油回流板，储液罐安装在主减速器箱体上。

优选的，所述轮边传动系统包括主减速器、轮边减速器和轮毂总成；

所述轮边电机通过主减速器与轮边减速器和驻车制动器传动，所述行车制动器与轮毂总成配合制动。

优选的，所述主减速器包括主动轮、从动轮、驻车轮、箱盖总成和箱体总成；

所述箱盖总成包括箱盖、齿轮支撑板、挡油板和驻车制动器支架，所述挡油板、驻车制动器支架均安装在箱盖上，所述驻车制动器支架内设有两个驻车油封；

所述主动轮、从动轮和驻车轮均安装在箱盖和齿轮支撑板上，且所述从动轮分别与主动轮和驻车轮啮合；所述轮边电机与箱盖螺栓连接，所述主动轮与轮边电机的输出轴花键连接。

优选的，所述箱体总成包括箱体、半轴套管和行车制动器支架；

所述箱体与箱盖螺栓连接，所述半轴套管的末端与箱体过盈连接，并通过定位销固定；

所述行车制动器支架安装在箱体上。

优选的，所述箱体上紧邻行车制动器支架处向内依次设有挡泥板和导流罩，所述挡泥板贯穿设有通风孔。

优选的，所述轮边减速器由轮减壳、行星架、行星轮、行星轮轴、滚针轴承、平面滚针轴承、垫片、内齿圈总成、太阳轮和端盖，

所述行星轮通过滚针轴承、平面滚针轴承、垫片和行星轮轴安装在行星架和轮减壳上；所述行星轮轴上设置有油道。

优选的，所述内齿圈总成通过花键与半轴套管的头端连接，采用圆螺母和止动垫圈将齿圈和半轴套管进行固定，所述太阳轮通过花键与从动轮连接，所述半轴套管的头端内壁安装有半轴油封。

优选的，所述行车制动器包括液压制动器或气压制动器，和/或所述驻车制动器包括盘式或鼓式制动器。

优选的，所述横梁边缘设置有加强筋，和/或所述横梁中间开设有减重孔。

(三)有益效果

本发明提供了一种适用板簧悬架的分布式驱动系统。与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、本发明将DCU(电子差速控制器)、电机控制器、分布式驱动桥、HCU组成一个系统，左右电机独立控制，有更多的整车动力学控制自由度，大大的提高了整车动力学控制性能。通过DCU分别控制左右电机、左右驻车制动器和HCU，带来更高的控制效率、更快的响应时间、更好更高效的实现ASR(驱动防滑)、车身稳定控制、智能制动等功能，提高了整车安全性。

2、本发明通过独立控制两个电机和HCU阀协调工作，实现了中型以上液压/气压制动商用车的车身稳定控制。

3、本发明采用分布式驱动桥，集成了制动、驱动、承载，系统集成度更高，使整车布置更方便，减少了布置空间，使整车有更多的空间布置电池或者装更多的货物或乘客。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种适用板簧悬架的分布式驱动系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种分布式驱动桥俯视图；

图3为本发明实施例提供的一种分布式驱动桥立体图；

图4为本发明实施例提供的一种箱盖总成立体图；

图5a为本发明实施例提供的一种驻车制动器支架立体图；

图5b为本发明实施例提供的一种驻车制动器支架俯视图；

图5c为图5b中表示的C-C剖视图；

图6为本发明实施例提供的一种箱体总成立体图；

图7为本发明实施例提供的一种轮边减速器截面图；

图8a为本发明实施例提供的一种横梁立体图；

图8b为本发明实施例提供的另一种横梁立体图；

图9a为本发明实施例提供的一种储液罐立体图；

图9b为本发明实施例提供的一种储液罐俯视图；

图9c为图5b中表示的B-B剖视图。

其中，DCU1、电机控制器2、分布式驱动桥3、轮边电机31、轮边传动系统32、轮减壳3221、行星架3222、行星轮3223、行星轮轴3224、滚针轴承3225、内齿圈总成3226、太阳轮3227、端盖3228、油道3229、主减速器321、主动轮3211、从动轮3212、驻车轮3213、箱盖总成3214、箱盖32141、齿轮支撑板32142、挡油板32143、驻车制动器支架32144、箱体总成3215、箱体32151、挡泥板321511、导流罩321512、半轴套管32152、行车制动器支架32153、轮边减速器322、轮毂总成323、行车制动器33、驻车制动器34、横梁35、加强筋351，减重孔352、储液罐36和HCU阀4。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例通过提供一种适用板簧悬架的分布式驱动系统，解决了现有产品的整车动力学控制性能较差，整车安全性有待提高的技术问题，实现中型以上液压制动商用车的车身稳定控制的技术效果。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本发明实施例将DCU(电子差速控制器)、电机控制器、分布式驱动桥、HCU组成一个系统，左右电机独立控制，有更多的整车动力学控制自由度，大大的提高了整车动力学控制性能。通过DCU分别控制左右电机、左右驻车制动器和HCU，带来更高的控制效率、更快的响应时间、更好更高效的实现ASR(驱动防滑)、车身稳定控制、智能制动等功能，提高了整车安全性。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例：

如图1所示，本发明实施例提供了一种适用板簧悬架的分布式驱动系统，包括DCU1、电机控制器2、分布式驱动桥3和HCU阀4。

所述DCU1用于控制两个所述电机控制器2和HCU阀4维持车身稳定行驶。

展开而言，DCU主要起电子差速控制及驱动防滑控制和车身稳定控制等。其主要原理为DCU根据油门踏板信号、制动踏板信号、档位信号等识别驾驶员的意图，通过整车车速、轮速、车辆横摆加速度等信号判断车辆状态，然后结合驾驶员意图和车辆状态分别控制分布式驱动桥的两个电机和HCU调节制动器的制动力来使车辆安全稳定的行驶。

通过独立控制两个电机，匹配现有的HCU阀可以实现中型以上液压制动商用车的最佳车身稳定控制。同时在制动器上布置有温度传感器，当检测到制动盘温度过高时，通过HCU阀减少制动压力，同时通过DCU控制电机产生电制动力进行补偿，如果盘式驻车制动器匹配的卡钳式EPB结构，也可通过DCU控制EPB产生部分制动力，保证不总制动力不下降；同时通过仪表给驾驶员发出制动盘过热警告，保证了形式安全性

如图2～3所示，所述分布式驱动桥3包括轮边电机31、轮边传动系统32、行车制动器33、驻车制动器34、横梁35和储液罐36。

所述轮边电机31由集成螺旋式水道的铝合金壳体、定子、转子和铝合金前端盖组成，其中铝合金前端盖上有镶嵌钢套的轴承室用于电机前轴承安装，同时电机前端盖上布置有油封安装座，油封与转子上的电机轴配合来确保电机密封。用于交互信息的低压插座安装接线盒的上方，铝合金壳体后端镶嵌有缸套的轴承室用于电机后轴承的安装，电机前、后轴承共同支撑电机转子总成。

其中铝合金壳体外面均匀布置有加强筋，加强筋结构和水道结构均经过了反复有限元分析和计算流体力学分析优化，保证强度、刚度和散热的同时，保证了轻量化。

所述横梁35的两侧均设置有轮边电机31、轮边传动系统32、行车制动器33、驻车制动器34。两个电机同时工作，提高了整车动力性，同时又更高的安全冗余。

如图9a～9c所示，所述储液罐36内设置有挡油回流板，储液罐36安装在主减速器箱体上。由于储液罐36直接安装在箱体32151上，用于储存减速器排气时喷出的油气，储液罐36内设置有挡油回流板，油气遇挡油回流板后冷凝后沿斜面回流，再流回减速器内，保证了不出现冒油问题。

所述轮边传动系统32为左右对称件，包括主减速器321、轮边减速器322和轮毂总成323。

所述轮边电机31通过主减速器321与轮边减速器322和驻车制动器34传动，所述行车制动器33与轮毂总成323配合制动。

所述主减速器321包括主动轮3211、从动轮3212、驻车轮3213、箱盖总成3214和箱体总成3215。

如图4所示，所述箱盖总成3214包括箱盖32141、齿轮支撑板32142、挡油板32143和驻车制动器支架32144，所述挡油板32143、驻车制动器支架32144均安装在箱盖32141上。

所述箱盖32141、齿轮支撑板32142可采用铝合金材料制成，所述驻车制动器支架32144可为球铁驻车制动器支架。通过铝合金和球铁的组合，既保证了强度，又保证了轻量化。

如图5a～5c所示，所述驻车制动器支架32144内设有两个驻车油封，在保证可靠密封的同时，也保证油封更换的方便性。通过储液罐结构、双油封驻车结构提供了密封可靠性，减少了漏油、渗油、冒油等问题的发生概率。

所述主动轮3211、从动轮3212和驻车轮3213均安装在箱盖32141和齿轮支撑板32142上，且所述从动轮3212分别与主动轮3211和驻车轮3213啮合；上述齿轮均为平行轴圆柱斜齿轮，齿轮上轮齿正反齿面一致，保证了正向驱动和反向驱动一致，确保回馈制动时齿轮的强度。

所述轮边电机31与箱盖32141螺栓连接，所述主动轮3211与轮边电机31的输出轴花键连接。

所述箱盖32141和齿轮支撑板32142通过螺栓和定位销固定

如图6所示，所述箱体总成3215包括箱体32151、半轴套管32152和行车制动器支架32153。

所述箱体32151与箱盖32141螺栓连接，所述半轴套管32152的末端与箱体32151过盈连接，并通过定位销固定。

所述半轴套管32152可以压装在箱体32151上并通过两个定位销进行固定，也可以与箱体325151铸造成一个整体，半轴套管32152端部设有安装槽用于安装半轴油封。

箱体32151上布置有板簧座，板簧座通过螺栓与箱体32151进行连接，可以根据板簧布置角度需要调整板簧座安装面加工角度。箱体32151上还布置有行车制动器支架32153，用于安装气压或液压制动器，行车制动器支架32153通过螺栓与箱体32151连接，同时箱体32151上还布置有减震器安装孔、上横梁安装孔和下横梁安装孔，预留缓冲块安装孔。半轴套管32152下方布置有经过反复有限元分析优化的有用于增强垂向可靠性的加强筋；箱体32151的壁面也有用于经过反复强度和模态分析优化的加强筋。

如图2所示，所述箱体32151上紧邻行车制动器支架32153处向内依次设有挡泥板321511和导流罩321512，所述挡泥板321511贯穿设有通风孔。导流罩321512用于为制动盘散热，降低制动盘温度，防止制动过热失效。通过导流罩321512、带通风孔的挡泥板321511的结构优化，降低了制动盘温度，使整车行驶更安全。

如图7所示，所述轮边减速器322由轮减壳3221、行星架3222、行星轮3223、行星轮轴3224、滚针轴承3225、平面滚针轴承、垫片、内齿圈总成3226、太阳轮3227和端盖3228。

所述行星轮3223通过滚针轴承3225、平面滚针轴承、垫片和行星轮轴3224安装在行星架3222和轮减壳3221上，行星架3222和轮减壳3221上有4个均匀分布孔，行星轮轴3224安装在四个孔里，行星架3222上有4个均匀分布的柱子，柱子之间形成的空腔用于容纳行星轮3223。

所述行星轮轴3224上设置有油道3229，用于给行星轮上的滚针轴承润滑。

所述轮毂总成323由轮毂、制动盘、感应齿圈、轴承、油封、车轮螺栓、O形圈等组成。轴承和油封压装在轮毂内部，感应齿圈压装在轮毂端部，制动盘通过螺栓安装在轮毂上，轮毂外侧还压装有车轮安装螺栓。轮毂上还设置有用于润滑轴承的油道。轮毂总成安装主减箱体的半轴套管上。

所述内齿圈总成3226通过花键与半轴套管32152的头端连接，采用圆螺母和止动垫圈将齿圈和半轴套管进行固定；所述太阳轮3227通过花键与从动轮3212连接，所述半轴套管32152的头端内壁安装有半轴油封。

特别的，所述行车制动器33包括液压制动器或气压制动器。

所述驻车制动器34包括盘式或鼓式制动器。当驻车制动器34采用盘式制动器，且可采用卡钳式EPB结构，左右车轮的制动力矩可独立控制，在行车制动器能力不足或故障时，仍能提供高响应速度的、稳定的制动能力，使行驶更安全。

如图1～2所示，所述横梁35包括上、下、前横梁。如图8a～8b所示，横梁35边缘设置有加强筋351，且所述横梁35中间开设有减重孔352。通过箱体、上横梁、下横梁、前横梁等结构的优化设计，相比现有产品提高了整桥的支撑刚性，降低了整桥受载时的变形，提高了承载能力，提高了可靠性，同时也降低了重量。

具体的，上、下、前横梁将左右轮边传动系统连接起来，保证了整桥有较好的垂向刚性和纵向刚性，下、前横梁上均布置有加强筋351。上横梁采用弹簧钢材料，有效的提高了桥的支撑刚性和承载能力。下横梁为铸造结构，上面有根据有限元分析得出的最优布置的减重孔352，在保证刚性和强度的同时，又保证了轻量化。

综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：

1、本发明实施例将DCU(电子差速控制器)、电机控制器、分布式驱动桥、HCU组成一个系统，左右电机独立控制，有更多的整车动力学控制自由度，大大的提高了整车动力学控制性能。通过DCU分别控制左右电机、左右驻车制动器和HCU，带来更高的控制效率、更快的响应时间、更好更高效的实现ASR(驱动防滑)、车身稳定控制、智能制动等功能，提高了整车安全性。

2、本发明实施例通过独立控制两个电机和HCU阀协调工作，实现了中型以上液压/气压制动商用车的车身稳定控制。

3、本发明实施例采用分布式驱动桥，集成了制动、驱动、承载，系统集成度更高，使整车布置更方便，减少了布置空间，使整车有更多的空间布置电池或者装更多的货物或乘客。

需要说明的是，在本文中术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种适用板簧悬架的分布式驱动系统，其特征在于，包括DCU(1)、电机控制器(2)、分布式驱动桥(3)和HCU阀(4)；

所述DCU(1)用于控制两个所述电机控制器(2)和HCU阀(4)维持车身稳定行驶；

所述分布式驱动桥(3)包括轮边电机(31)、轮边传动系统(32)、行车制动器(33)、驻车制动器(34)和横梁(35)；

所述横梁(35)的两侧均设置有轮边电机(31)、轮边传动系统(32)、行车制动器(33)、驻车制动器(34)。

2.如权利要求1所述的适用板簧悬架的分布式驱动系统，其特征在于，所述分布式驱动桥(3)还包括储液罐(36)，所述储液罐(36)内设置有挡油回流板，储液罐(36)安装在主减速器箱体上。

3.如权利要求1所述的适用板簧悬架的分布式驱动系统，其特征在于，所述轮边传动系统(32)包括主减速器(321)、轮边减速器(322)和轮毂总成(323)；

所述轮边电机(31)通过主减速器(321)与轮边减速器(322)和驻车制动器(34)传动，所述行车制动器(33)与轮毂总成(323)配合制动。

4.如权利要求3所述的适用板簧悬架的分布式驱动系统，其特征在于，所述主减速器(321)包括主动轮(3211)、从动轮(3212)、驻车轮(3213)、箱盖总成(3214)和箱体总成(3215)；

所述箱盖总成(3214)包括箱盖(32141)、齿轮支撑板(32142)、挡油板(32143)和驻车制动器支架(32144)，所述挡油板(32143)、驻车制动器支架(32144)均安装在箱盖(32141)上，所述驻车制动器支架(32144)内设有两个驻车油封；

所述主动轮(3211)、从动轮(3212)和驻车轮(3213)均安装在箱盖(32141)和齿轮支撑板(32142)上，且所述从动轮(3212)分别与主动轮(3211)和驻车轮(3213)啮合；所述轮边电机(31)与箱盖(32141)螺栓连接，所述主动轮(3211)与轮边电机(31)的输出轴花键连接。

5.如权利要求4所述的适用板簧悬架的分布式驱动系统，其特征在于，所述箱体总成(3215)包括箱体(32151)、半轴套管(32152)和行车制动器支架(32153)；

所述箱体(32151)与箱盖(32141)螺栓连接，所述半轴套管(32152)的末端与箱体(32151)过盈连接，并通过定位销固定；

所述行车制动器支架(32153)安装在箱体(32151)上。

6.如权利要求5所述的适用板簧悬架的分布式驱动系统，其特征在于，所述箱体(32151)上紧邻行车制动器支架(32153)处向内依次设有挡泥板(321511)和导流罩(321512)，所述挡泥板(321511)贯穿设有通风孔。

7.如权利要求3所述的适用板簧悬架的分布式驱动系统，其特征在于，所述轮边减速器(322)由轮减壳(3221)、行星架(3222)、行星轮(3223)、行星轮轴(3224)、滚针轴承(3225)、平面滚针轴承、垫片、内齿圈总成(3226)、太阳轮(3227)和端盖(3228)，

所述行星轮(3223)通过滚针轴承(3225)、平面滚针轴承、垫片和行星轮轴(3224)安装在行星架(3222)和轮减壳(3221)上；所述行星轮轴(3224)上设置有油道(3229)。

8.如权利要求7所述的适用板簧悬架的分布式驱动系统，其特征在于，所述内齿圈总成(3226)通过花键与半轴套管(32152)的头端连接，采用圆螺母和止动垫圈将齿圈和半轴套管进行固定；所述太阳轮(3227)通过花键与从动轮(3212)连接，所述半轴套管(32152)的头端内壁安装有半轴油封。

9.如权利要求1～8任一项所述的适用板簧悬架的分布式驱动系统，其特征在于，所述行车制动器(33)包括液压制动器或气压制动器，和/或所述驻车制动器(34)包括盘式或鼓式制动器。

10.如权利要求1～8任一项所述的适用板簧悬架的分布式驱动系统，其特征在于，所述横梁(35)边缘设置有加强筋(351)，和/或所述横梁(35)中间开设有减重孔(352)。

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