CN113043805A - 运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构 - Google Patents

运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构 Download PDF

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Abstract

一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构，包括连接在车身上的转向支架，以及悬挂系统，所述悬挂系统通过固定架与转向支架旋转连接；其中所述悬挂系统包括与固定架刚接的后梁，后梁的上端与下端分别铰接连杆和下摆臂，连杆和下摆臂的另一端分别与所述转向节的铰接；车身的转向通过固定架与转向支架之间的旋转连接实现，而车身竖直方向的跳动通过后梁与下摆臂、转向节、连杆铰接形成的四连杆机构实现；两个运动在机械结构上互不干涉，消除了电动车转向与车轮跳动之间的耦合，基于该悬挂结构电动车在转向和车轮跳动同时动作时车身更加稳定，更有利于驾驶员对车辆进行控制。

Description

运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构
技术领域
本发明涉及电动车悬架结构技术领域技术领域，尤其涉及一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构。
背景技术
悬挂的作用为将路面作用于车轮的垂直、纵向和侧向的反力与力矩传递到车身或车架上，使汽车平稳运行；利用弹簧或减震器缓冲避震；控制前轮的转向角度以及前轮主销后倾角，保证轮胎一正确的角度进行滚转，保证车辆的可操控性；避免汽车转向过程中过大的侧倾；麦弗逊式独立悬挂和双叉臂式独立悬挂为两个常见的悬挂模式。
但现有悬挂结构中的驱动桥和差速器不仅降低了传动效率，而且车轮之间需要满足共轴的要求，降低了车辆的机动性；现有悬挂结构中车轮的转向运动和车轮竖直方向上的跳动之间的耦合，使车辆的控制变的比较困难；另外，转向系统和驱动系统之间的耦合关系也不利于对转向和加减速进行调控。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的第一个目的在于提出一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构，以实现转向运动和车轮竖直方向上的跳动的解耦，以及转向系统和驱动系统的相互独立同时省去驱动桥和差速器实现车轮独立驱动，增加了车辆的机动性。
为了达到上述目的，本发明一方面实施例提供了一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构，包括连接在车身上的转向支架，以及悬挂系统，所述悬挂系统通过固定架与转向支架旋转连接；其中所述悬挂系统包括与固定架刚接的后梁，后梁的上端与下端分别铰接连杆和下摆臂，连杆和下摆臂的另一端分别与所述转向节铰接。
本发明上述实施例的一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构，车身的转向通过固定架与转向支架之间的旋转连接实现，而车身竖直方向的跳动通过后梁与下摆臂、转向节、连杆铰接形成的四连杆机构实现；两个运动在机械结构上互不干涉，消除了电动车转向与车轮跳动之间的耦合，基于该悬挂结构电动车在转向和车轮跳动同时动作时车身更加稳定，更有利于驾驶员对车辆进行控制。
另外，根据本发明上述实施例的一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，还包括减震器，所述减震器一端与所述转向节铰接，另一端与固定架铰接。
进一步地，本发明的悬挂结构还包括转向节上设置的轮毂总成。
进一步地，所述转向支架上安装有第一减速电机，第一减速电机的动力输出端与固定架刚接，为车身提供转向动力；所述固定架上安装第二减速电机，第二减速电机的动力输出端与轮毂连接为车身提供驱动力。
进一步地，所述后梁是由两个第一连接件与两个第二连接件围成的方形框架结构，所述第一连接件与第二连接件均为中空管状结构，所述两个第一连接件上设置铰支座。
进一步地，所述固定架上设置连接轴与所述第一减速电机的动力输出端刚接。
进一步地，所述转向支架包括两块上下设置的支撑板和支撑架，所述两块支撑板之间设置预定距离，通过所述支撑架固定，所述两块支撑板对应位置设置孔，所述连接轴通过支撑板上设置的孔与所述第一减速电机动力输出端刚接。
进一步地，所述第一减速电机的动力输出端连接编码器，编码器可以记录转向角度。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例所提供的一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构示意图；
图2为本发明实施例所提供的一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂侧视结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂右后轴测视图；
图4为本发明实施例所提供的后梁结构示意图；
图5为本发明实施例所提供的固定架结构示意图；
图6为本发明实施例所提供的支撑板结构示意图；
图7为本发明实施例所提供的减震器与固定架铰接结构示意图；
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图1-7描述本发明实施例的装置。
如图1、图2所示，一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构，包括连接在车身上的转向支架12，以及悬挂系统；悬挂系统通过固定架8与转向支架12旋转连接；其中悬挂系统包括与固定架8刚接的后梁1，后梁1的上端与下端分别铰接连杆4和下摆臂2，连杆4和下摆臂2的另一端分别与转向节3铰接。
本发明的悬挂系统在机械结构上模块化设计，通过悬挂结构中的转向支架12与车身连接，每个车轮所在的悬挂结构之间相互独立，模块化的悬挂结构有利于批量生产与应用；采用本发明的悬挂结构的电动车，车身的转向通过固定架8与转向支架12之间的旋转连接实现，而车身竖直方向的跳动通过后梁1与下摆臂2、转向节3、连杆4铰接形成的四连杆机构实现；两个运动在机械结构上互不干涉，消除了电动车转向与车轮跳动之间的耦合，基于该悬挂结构电动车在转向和车轮跳动同时动作时车身更加稳定，更有利于驾驶员对车辆进行控制。
另外，根据本发明上述实施例的一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构还可以具有以下附加的技术特征：
在本发明的一个实施例中，如图1与图7，悬挂结构还包括减震器5，减震器5一端与转向节3铰接，减震器5另一端与固定架8铰接；减震器5与转向节3的连接处低于动力输出端，这种设计降低了底盘高度，使驾驶更加稳定；减震器5本身的阻尼作用可以减小车轮跳动后车身受到的冲击，改善汽车的行驶平顺性。
在本发明的一个实施例中，转向支架12上安装有第一减速电机，第一减速电机包括转向电机9和第一减速器10，第一减速电机的动力输出端与固定架8刚接，为车身提供转向动力；所述固定架8上安装第二减速电机，第二减速电机包括驱动电机6和第二减速器7；在实施本实施例时，转向节3上设置轮毂总成，第二减速电机的动力输出端与轮毂连接为车身提供驱动力，第二减速电机的动力输出端与轮毂之间通过半轴连接。
本实施例的悬挂结构，车身转向和驱动力分别通过第一减速电机和第二减速电机提供，第一减速电机组成的转向系统与第二减速电机组成的驱动系统之间相互独立，在模块化后不需考虑两系统的耦合关系，基于该结构的电动车更容易对转向和加减速进行调控，实现了电动车的分布式控制和力矩的传递；模块化的悬挂结构每个车轮通过不同的第二减速电机驱动，省去了现有技术中所需要的驱动桥和差速器，使传动不需要满足共轴的要求，半轴通过万向节直接连接不同的第二减速电机和轮毂总成，传动效率更高，对车辆的控制更加灵活。
在本发明的一个实施例中，如图3-4，后梁1是由两个第一连接件与两个第二连接件围成的方形框架结构，第一连接件与第二连接件均为中空管状结构，两个第一连接件上设置铰支座。
具体而言，后梁1包括第一连接件Ⅰ102、第一连接件Ⅱ103，以及第二连接件Ⅰ104、第二连接件Ⅱ105，第一连接件Ⅰ102和第一连接件Ⅱ103通过第二连接件Ⅰ104和第二连接件Ⅱ105连接形成方形框架；后梁1通过螺栓与固定架8通过螺栓连接，第一连接件Ⅰ102和第一连接件Ⅱ103上设置相应的连接螺栓孔；第一连接件Ⅰ102上铰支座和楔形块101，铰支座用于铰接连杆4，楔形块101在固定架8与后梁1刚接后卡在固定架8两侧；第一连接件Ⅱ103上设置铰支座用于铰接下摆臂2；第一连接件Ⅰ102与第一连接件Ⅱ103上设置的铰支座的两侧均设置加强筋进行结构加强。
本实施例中，后梁1采用中空管状结构连接形成的方形框架结构，不仅有利于加工，还可以减轻车身整体的重量；第一连接件Ⅰ102上设置的楔形块以及第一连接件Ⅰ102和第一连接件Ⅱ103上设置的螺栓孔可以应对悬架结构工作时可能产生的剪切应力。
在本发明的一个实施例中，固定架上设置连接轴与第一减速电机的动力输出端刚接。
具体而言，如图5，固定架8包括上固定架801和下固定架802；上固定架801包括连接轴8011、折板8012、立板8013、上挡片8014、后挡片8015、第一弧形卡箍8016、连接架8017；连接轴8011一端与第一减速电机的动力输出端刚接，另一端垂直连接在折板8012上，同时折板8012与立板8013垂直连接，并设置加强筋进行结构加强；连接轴8011与立板8013在折板8012上背向设置；立板8013其中一侧的两端分别垂直设置折板8012与连接架8017，连接架8017用于安装第二减速器7，立板8013设置连接架8017的一端设置拱形缺口容纳第二减速器7；立板8013另一侧的中部垂直设置上挡片8013，上挡片8013远立板8013一端垂直设置第一弧形卡箍8016，第一弧形卡箍8016用于固定驱动电机6，上挡片8013中部垂直设置后挡片8015，立板8013与后挡片8015夹在后梁1的第一连接件Ⅰ102的两侧，立板8013与后挡片8015上分别设置螺栓孔通过螺栓与第一连接件Ⅰ102刚接；下固定架802包括与第一连接件Ⅱ刚接的底座8021，底座8021上设置螺栓孔；底座8021依次连接支撑杆8022与第二弧形卡箍8023，支撑杆8022与底座8021垂直设置，第二弧形卡箍8023与第一弧形卡箍8016配合固定驱动电机。
在本发明的一个实施例中，如图1与图6所示，转向支架12包括两块上下设置的支撑板1202和支撑架1201，两块支撑板1202之间设置预定距离，通过支撑架1201固定，两块支撑板1202对应位置设置孔，连接轴8011通过支撑板1202上设置的孔与第一减速电机动力输出端刚接。
转向支架12的两块支撑板1202之间设置一定的距离，可以将汽车加减速过程中产生的弯矩通过较长的力臂变为较小的应力，减小可能引发的形变；两块支撑板1202对应位置设置孔，两个孔内均设置轴承，连接轴依次与两个轴承配合后与第一减速电机的动力输出端刚接。
在本发明的一个实施例中，第二减速电机的输出端通过皮带连接编码器11，当第一减速电机工作时，第一减速器10将转矩传递给固定架8与编码器11，固定架8将接收到的转矩由悬架结构中的四杆机构传递给轮毂总成，由于编码器11和固定架8接受的转矩相同，所以编码器11可以记录轮毂的转动角度。
悬挂采取四连杆结构，通过机械方式保证轮胎的竖直状态，以满足车辆在高车速情况下悬挂系统的可靠性，提升车辆性能，确保乘车舒适度；且电机与减速器重量由连接于车体的后梁承载，而不是采用普通四轮独立电动汽车轮边电机的模式，有更小的簧下质量，使操作更加灵活。
由于本发明的采用四轮独立控制的悬挂结构，机械结构上模块化省去了驱动桥和差速器，提高了传动效率，使车辆更加机动灵活；悬挂结构和车架通过转向支架12连接，确保了个悬挂之间的可移植性；本发明中的转向节3与与连杆4采用奥迪Q7配件，使本发明的悬挂结构更有利于与模块化生产和应用；悬挂部分可用于四轮无人驾驶汽车，也可对于悬挂部分进行等比例缩小，用于小型运输机器人的组装。同样，独立电机相比于集中电机，更容易调控四轮转速，更加稳定可靠，从而能有效应对各类驾驶决策问题。
同时，在此设计中第一减速电机提供转向动力、第二减速电机提供驱动动力，使得转向系统和驱动系统独立，在模块化后不需考虑两系统的耦合关系，更容易基于新的悬挂结构对转向和加减速进行调控，在模型建构上也能更具效率；采用本发明的四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构装配的车辆，车重1.2吨，每个轮胎各承重300kg；通过FEA进行分析，在10倍载荷作用于上部时，仿真得到的应力情况良好，在减震杆连接处也无应力问题；本发明以稳定的机械结构作为基础，进而可以通过电控实现多样化的行驶模式。相对于普通的汽车悬挂，运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂系统更加独立，有利于于数学建模和软件控制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

Claims (8)

1.一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构，其特征在于，
包括连接在车身上的转向支架；以及
悬挂系统，悬挂系统通过固定架与转向支架旋转连接；其中
所述悬挂系统包括与固定架刚接的后梁，后梁的上端与下端分别铰接连杆和下摆臂，连杆和下摆臂的另一端分别与转向节铰接。
2.根据权利要求1所述的一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构，其特征在于，还包括减震器，所述转向节与减震器一端铰接，减震器另一端与固定架铰接。
3.根据权利要求1所述的一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构，其特征在于，还包括转向节上设置的轮毂总成。
4.根据权利要求1所述的一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构，其特征在于，所述转向支架上安装有第一减速电机，第一减速电机的动力输出端与固定架刚接，为车身提供转向动力；所述固定架上安装有为车身提供驱动力的第二减速电机。
5.根据权利要求4所述的一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构，其特征在于，所述后梁是由两个第一连接件与两个第二连接件围成的方形框架结构，所述第一连接件与第二连接件均为中空管状结构，所述两个第一连接件上设置铰支座。
6.根据权利要求5所述的一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构，其特征在于，所述固定架上设置连接轴与所述第一减速电机的动力输出端刚接。
7.根据权利要求6所述的一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构，其特征在于，所述转向支架包括两块上下设置的支撑板和支撑架，所述两块支撑板之间设置预定距离，通过所述支撑架固定，所述两块支撑板对应位置设置孔，所述连接轴通过支撑板上设置的孔与所述第一减速电机动力输出端刚接。
8.根据权利要求4所述的一种运用于四轮独立控制电动车的多连杆悬挂结构，其特征在于，所述第一减速电机的动力输出端连接编码器，编码器可以记录转向角度。
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