CN113874230A - 用于轮内电机的双叉臂悬架系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于轮内电机的双叉臂悬架系统，所述系统包括：上臂，具有布置成枢转地联接至电机安装板的上部的第一端和两个相对于彼此间隔开的第二端，其中，上臂的两个第二端中的每一个被布置成分别联接至第一和第二悬架安装点；下臂，具有布置成枢转地联接到电机安装板的下部的第一端和两个相对于彼此间隔开的第二端，其中，下臂的两个第二端中的每一个被布置成分别联接至第三和第四悬架安装点；第一联接构件，具有在下臂的第一端与第二端之间枢转地联接到下臂的第一端并且，第一联接构件的第二端枢转地联接到第二联接元件的第一端，其中，第二联接构件的第二端被布置成在上臂的第一端与下臂的第一端之间的位置处枢转地联接至电机安装板。

Description

用于轮内电机的双叉臂悬架系统
技术领域
本发明涉及一种双叉臂悬架系统，特别是一种用于轮内电机的双叉臂悬架系统。
背景技术
随着对环境友好型车辆的兴趣增加，对使用电机为电动车辆提供驱动扭矩的兴趣也相应增加。
电机基于如下原理工作，即当存在磁场时载流导线将受到力。当载流导线垂直于磁场放置时，载流导线上的力与磁场的通量密度成比例。通常，在电机中，载流导线上的力被形成为旋转扭矩。
已知类型的电机的示例包括感应电机、无刷永磁电机、开关磁阻电机和同步滑环电机，如本领域技术人员所公知的，这些电机具有转子和定子。
在电动车辆马达的背景下，变得越来越流行的驱动设计是集成轮内电机设计，其中电机及其相关联的控制系统集成在车辆的车轮内。
然而，由于通常遇到的轮内电机的空间限制，可用于将轮内电机联接到车辆的空间可能受到限制，这可能对在没有导致轮内电机与车辆之间的联接机构变形的情况下轮内电机能够产生的扭矩量施加上限。
需要改善这种情况。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种根据所附权利要求的双叉臂悬架系统。
本发明具有增加由双叉臂悬架系统提供的反作用扭矩的优点。
附图说明
现在将通过示例的方式参考附图描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的实施例的驱动装置的从第一视角的分解图；
图2示出了根据本发明的实施例的驱动装置的从第二视角的分解图；
图3示出了结合有根据本发明的实施例的驱动装置的车辆的局部透视图；
图4示出了根据本发明的实施例的四驱动装置构造；
图5示出了根据本发明的实施例的可旋转接口；
图6示出了根据本发明的实施例的可旋转接口；
图7示出了结合有根据本发明的实施例的驱动装置的车辆；
图8示出了根据本发明的实施例的在可旋转接口内使用的嵌齿轮；
图9示出了根据本发明的实施例的可旋转接口单元；
图10示出了根据本发明的实施例的可旋转接口单元的部件；
图11示出了根据本发明的实施例的机械接口；
图12示出了根据本发明的实施例的电接口；
图13示出了根据本发明的实施例的电接口；
图14示出了根据本发明的实施例的电接口；
图15示出了根据本发明的实施例的电接口；
图16示出了根据本发明的实施例的电接口；
图17示出了根据本发明的实施例的流体接口；
图18示出了根据本发明的实施例的流体接口；
图19示出了根据本发明的实施例的流体接口；
图20示出了根据本发明的实施例的驱动装置；
图21示出了根据本发明的实施例的双叉臂悬架系统；
图22示出了根据本发明的实施例的双叉臂悬架系统；
图23示出了根据本发明的实施例的双叉臂悬架系统；
图24示出了根据本发明的实施例的双叉臂悬架系统；
图25示出了根据本发明的实施例的双叉臂悬架系统；
图26示出了根据本发明的另一实施例的双叉臂悬架系统；
图27从不同的视角示出了图26所示的根据本发明的实施例的双叉臂悬架系统；
图28示出了本发明的实施例中使用的电机的分解图；
图29示出了图1所示的电机从另一角度的分解图；
图30示出了根据本发明的实施例的电机；
图31示出了根据本发明的实施例的驱动装置。
具体实施方式
本发明的实施例描述了一种双叉臂悬架系统，其具有用于将轮内电机联接至车辆的增大的反作用扭矩。尽管双叉臂悬架系统可以以常规方式安装到车辆，但出于本实施例的目的，双叉臂悬架系统并入在旋转驱动装置内，其中驱动装置被布置为经由轮内电机提供用于车辆的驱动扭矩，且提供附接到轮内电机的车轮的受控转向，其中驱动装置使用双叉臂悬架系统以将轮内电机联接到驱动装置的安装臂。
图1和图2示出了根据本发明的实施例的驱动装置10的分解图，其中图2从相对侧示出了如图1的驱动装置10的分解图。
驱动装置10包括可旋转接口11、安装臂12、悬架系统13、制动系统14、如以下详细描述的从车辆向驱动装置部件提供资源的线缆15和轮内电机16。
轮内电机16被布置成经由安装到轮内电机16的车轮/轮胎17提供用于车辆的驱动扭矩。可旋转接口11被布置成允许无限制/连续旋转，而不会对被布置成通过可旋转接口11传输的任何机械或其它资源(例如，电、液压和气动资源)造成应力，其中可旋转接口11被配置成控制联接到轮内电机16的车轮/轮胎17的转向角度，同时允许电资源和流体资源被提供给形成驱动装置的一部分的轮内电机16、悬架系统13和制动系统14。
图3示出了根据本发明的实施例的具有驱动装置的车辆的局部透视图，该驱动装置安装在车辆的每个角落处以为车辆提供独立的四轮驱动。为了图3的目的，可以看到用于两个驱动装置的车轮/轮胎17和轮内电机16。然而，可以采用其它驱动配置，例如，两个驱动装置可以安装在车辆的前或后角落处，以提供前或后轮驱动车辆。
图4示出了图3所示的车辆的另一视图，其中为了便于说明，车身机构已经被移除以示出联接到即插即用单元40的四个角驱动装置10，该即插即用单元优选地被配置为包括用于为每个驱动装置10的相应轮内电机16提供电流的电池。优选地，即插即用单元40还包括用于控制相应驱动装置10的操作的控制单元。
现在将描述各种驱动装置部件的实施例。
图5和图6示出了可旋转接口11的不同透视图，其中可旋转接口11包括安装板50、转向电机单元51和旋转接口单元52。
安装板具有三个安装点53，其中如图7所示，安装板50被布置成通过使用螺栓71而被安装到车辆的底盘70上，例如，在底盘70的角落部分上。因此，安装板的取向相对于车辆底盘是固定的。可旋转接口11可旋转地联接到安装臂12，以允许安装臂12沿基本上垂直于车辆的纵向和横向轴线的顺时针和逆时针方向连续旋转，例如外倾角(轮辋轴线)通常可以在0度和3度之间，意味着它可以定位在90度+/-3度处。旋转轴线本身(后倾角)与车辆的Z轴线(即竖直轴线)相比可以在0+/-5度之间变化。
如下所述，轮内电机16包括定子和转子，其中定子联接到安装臂12以允许转子的轴线基本上垂直于可旋转接口11的旋转轴线，其中转子布置成联接到车辆的车轮以允许电机16向车轮提供驱动扭矩。
如图5和图6所示，转向电机单元51安装到安装板50，其中转向电机单元51包括具有连接到齿轮装置的转子的电机，齿轮装置也称为嵌齿轮结构80。另外，也如图5所示，转向电机单元51包括用于向转向电机单元51提供电力和控制信号的电连接器，其中电流被提供给转向电机单元51内的电机以旋转转子，并且控制信号被发送到转向电机单元51以控制转子的旋转位置，从而允许安装臂的精确转向。优选地，转向电机单元51还向车辆提供转子位置信息以确保车辆能够检查安装臂的取向，其中例如相对转子位置由传感器确定，该传感器布置成确定可旋转接口相对于车辆的旋转位置。
关于嵌齿轮结构，图8示出了嵌齿轮结构80的优选实施例的图示，其中图8a示出了嵌齿轮结构的分解图。如图8a所示，嵌齿轮结构包括行星钟形件81、内齿轮82、内齿轮83和中间齿轮84，其中中间齿轮84连接到转向电机单元51的电机，该电机设置成使内齿轮83、内齿轮82和行星钟形件81旋转。
如图9所示，转向电机单元51的齿轮装置/嵌齿轮结构80被设置成与形成旋转接口单元52上的一部分的嵌齿轮90接合，以允许转向电机单元51使旋转接口单元52旋转，其中旋转接口单元52的底部部分被连接到安装臂12的上部部分。为了帮助说明旋转接口单元52，图5和图6所示的围绕旋转接口单元的外壳已经从图9所示的旋转接口单元中移除。如图7所示，为了本实施例的目的，旋转接口单元52通过七个螺栓72连接到安装臂12。
如本领域技术人员将理解的，齿轮装置80的齿轮传动可被选择以平衡旋转安装臂12和轮内电机16所需的扭矩与安装臂12和轮内电机16可以旋转的旋转速度之间的需要。
通过结合旋转接口单元52的嵌齿轮90使用转向电机单元51的齿轮装置80，这允许转向电机单元51相对于旋转接口单元52旋转地偏移，从而允许旋转接口单元52的旋转轴线周围的空间用于从车辆向驱动装置的部件提供资源，如下所述。
如图10所示，旋转接口单元52包括机械接口100、电接口101和流体接口102，它们一起操作以允许轮内电机16和相关部件被提供有必要的资源以进行操作，同时还转向以允许车辆被操纵。
机械接口100被布置成允许旋转接口单元52的旋转。电接口101被布置成允许控制信号在车辆与轮内电机16以及附接到驱动装置10的其它电气部件之间传送，并且用于提供高压线以允许车辆电池向轮内电机16提供电流，从而允许轮内电机16产生驱动扭矩。流体接口102被布置成在驱动装置部件与车辆之间传送各种流体，例如用于轮内电机16的冷却流体、用于悬架系统13的空气和用于制动系统14的液压流体。
图11a示出了处于组装状态的机械接口100的实施例，而图11b示出了机械接口100的分解图。机械接口100包括具有下凸缘111的中空圆柱部分110，该下凸缘包括用于将安装臂12螺栓连接到可旋转接口11的七个孔112。第一推力轴承113安装在下凸缘111的上表面上，其中结合在推力轴承113内的轴承的外表面布置成接触安装板50。第二推力轴承114与第一推力轴承113纵向分离，其中结合在第二推力轴承11内的轴承的外表面布置成接触旋转接口单元52。第二推力轴承114的下表面布置成与形成在中空圆柱部分110上的上凸缘115接合。一系列垫圈和锁紧螺母116安装在第二推力轴承114的顶部上，以将第二推力轴承保持到中空圆柱部分110。嵌齿轮90安装在该一系列垫圈和锁紧螺母116的上方。嵌齿轮90的内表面具有接合元件，该接合元件布置成与形成在中空圆柱部分110上的相应元件接合，以防止嵌齿轮90相对于中空圆柱部分110旋转。安装在嵌齿轮90的顶部上的是一系列垫圈、锁紧螺母和保持环117，它们被布置成将嵌齿轮90保持到中空圆柱部分110。
图12a示出了电接口101的实施例的透视图，而图12B示出了电接口101的分解图。电接口101包括内部电壳体120、三个环形导电元件121、122、123和三个电连接器124、125、126，其中图13示出了安装在中空圆柱部分110上的电接口的透视图，并且图14示出了中空圆柱部分110和电接口101配置的横截面图。
如图14所示，内部电壳体120被布置成安装在中空圆柱部分110内，并且因此被布置成与中空圆柱部分110一起旋转。
如图15所示，内部电壳体120包括绝缘体部分150、主壳体部分151、高压布线部分152、低压布线部分153和后盖154。
绝缘体部分150安装在中空圆柱部分110的内表面上，并包括四个孔155，其被布置为延伸穿过形成在中空圆柱部分110中的相应孔，以允许接入高压布线部分152和低压布线部分153，如下所述。绝缘体部分150被布置成使内部电壳体120与中空圆柱部分110绝缘。
在绝缘体部分150的内表面上安装的是主壳体部分151，其中主壳体部分151被布置成容纳高压布线部分152和低压布线部分153。为了允许主壳体部分151安装到绝缘体部分150，主壳体部分151的外表面具有与绝缘体部分150的内表面互补的形状。如同绝缘体部分150一样，主壳体部分151包括允许接入高压布线部分152和低压布线部分153的孔。绝缘体部分150和主壳体部分151两者都具有下延伸部分，该下延伸部分被布置成延伸通过中空圆柱部分110的切除部分，如图13所示。
如上所述，在主壳体部分151内安装的是高压布线部分152和低压布线部分153。高压布线部分152被设置为用作轮内电机16和容纳在车辆内的电池之间的电接口，用于从车辆电池向轮内电机16提供高压。高压布线部分包括两个电压母线，一个正电压母线156和一个负电压母线157。低压布线部分被布置成允许低压控制信号在车辆和驱动装置内的电部件之间传送。
正电压母线156的两端部和负电压母线157的两端部被布置成延伸穿过形成在主壳体部分151和绝缘体部分150中的相应孔。类似地，低压布线部分153的端部被布置为延伸穿过形成在主壳体部分151和绝缘体部分150中的相应孔。
如表示图14的放大部分A的图16更详细地示出的，三个环形导体元件121、122、123布置成分别安装在正电压母线156、负电压母线157和低压布线部分的端部上，使得相应的环形导体元件与相应的端部电接触。为了图16的目的，这示出了中空圆柱部分110和对应于高压部分的一端的电接口101的横截面视图，其示出了高电压母线与环形导体元件123接触，该高电压母线和该环形导体元件两者被布置成与中空圆柱部分110一起旋转。相应地，环形导体元件123又与电导体126内的导体接触，其中电导体126的位置被布置成相对于车辆固定并且不与中空圆柱部分110一起旋转。在优选实施例中，环形导体元件121、122、123包含导电流体，其中导电流体提供内部电壳体120的高电压部分和低电压部分与相应的三个电连接器124、125、126之间的导电路径。
关于低压布线部分153，通常这将具有多个电导体，一个用于每个所需的低压信号，因此与低压布线部分153相关联的环形导体元件122将具有相应的多个单独的环形导电带，所述环形导电带被布置成与形成在低压布线部分153内的相应电导体电接触。
如图13和图14所示，三个电连接器124、125、126中的每一个被布置成安装在相应的环形导体元件121、122、123之上，其中每个电连接器124、125、126被布置成与相应的环形导体元件121、122、123电接触，从而允许在三个电连接器124、125、126与正电压母线156、负电压母线157和低压布线部分153之间分别建立电路。
三个电连接器124、125、126的旋转取向被布置成相对于车辆固定。换句话说，当机械接口100的中空圆柱部分110被转向电机单元51中的电机旋转时，三个电连接器124、125、126被布置成在中空圆柱部分旋转时保持固定。
正电压母线156、负电压母线157和低压布线部分153的另一端部被布置成延伸穿过主壳体部分和绝缘体部分中的相应孔，该主壳体部分和绝缘体部分被布置成延伸穿过中空圆柱部分110的下切口部。正电压母线156、负电压母线157和低压布线部分153的端部被布置成接收电连接器(未示出)，其中电连接器被布置成与机械接口100的中空圆柱部分110一起旋转。电连接器(未示出)被布置成将正电压母线156和负电压母线157连接至轮内电机16，并将低压布线部分153连接至轮内电机16和需要低压信号的任何其它电部件。
图17a示出了流体接口102的实施例的透视图，而图17b示出了流体接口102的分解图。流体接口102包括具有入口部分171和出口部分172的第一固定流体元件170、用于在第一固定流体元件170的出口部分172周围形成密封的环形通道180的部件173(如图18所示)、第一旋转流体元件174和中心流体导管178。如本领域技术人员将理解的，流体接口内的流体导管允许流体在两个方向上行进，因此在本实施例的上下文中，关于流体流动的术语“入口”和“出口”的使用是可互换的。
流体接口102被布置成沿着中空圆柱部分110的轴线安装，其中第一固定流体元件170的入口部分171延伸通过机械接口的顶部，如图9所示。
为了本实施例的目的，第一流体元件170包括四个流体导管175。四个流体导管175中的两个用于进出轮内电机16的水流，并用于冷却轮内电机16的目的。另外两个流体导管用于进入结合在驱动装置内的悬架系统13的气流。如图17b和19a所示，用于各个流体导管175的出口孔176沿着第一流体元件170的出口部分172形成在不同的轴向位置处。
用于形成密封的环形通道180的部件173围绕形成在第一固定流体元件170的出口部分172中的导管孔176放置，其中用于密封的环形通道180的部件173在第一流体元件170和第一旋转流体元件174之间形成密封。为了本实施例的目的，部件173包括多个轴承和垫圈，它们通过金属夹保持在适当的位置，如图17b所示，其中如上所述，部件173在第一流体元件170和第一旋转流体元件174之间围绕形成在第一固定流体元件170的出口部分172中的每个导管孔176形成密封的环形通道180。
第一旋转流体元件174包括用于形成在第一固定流体元件170中的每个流体导管175的相应孔(未示出)。形成在第一旋转流体元件174中的每个孔定位在与围绕第一固定流体元件170的出口部分172中的孔176形成的相应密封环形通道180相同的轴向位置处，从而允许流体经由相对于车辆旋转地固定的入口部分171进入形成在第一固定流体元件170中的相应流体导管175，并且允许流体从用于每个流体导管175的第一固定流体元件170离开，同时第一旋转流体元件174布置成与机械接口100的圆柱中空部分110同步地旋转。
优选地，安装在第一旋转流体元件174的外表面上的是用于将相应的流体流引导到机械接口100的底部的附加流体导管177，以允许用于将相应的流体流联接到安装在安装臂12内的管道的简易通路，以在车辆和轮内电机16之间以及车辆和悬架系统13和/或制动器14之间传送相应的流体流。
中心流体导管178沿着第一固定流体元件170的轴线安装，并且与第一固定流体元件170一样，其旋转位置相对于车辆固定。在中心流体导管178的每一端处附接的是可旋转流体联接元件179，其中在优选实施例中，中心流体导管178用于液压流体，以操作附接到轮内电机的盘式制动器14。
图19a、19b、19c和19d表示流体接口102的横截面图，其中图中用于流体接口的不同部件已经被制成透明的，以帮助示出通过流体接口的流体流动。
图19a示出了第一固定流体元件的导管175内的流体，其中流体通过孔176离开导管175进入相应的密封通道。
图19b示出了相应的四个密封通道180中的每一个内的流体，其中流体围绕密封通道180中的每一个流动。
图19c示出了通过形成在第一旋转流体元件174中的相应孔离开相应密封通道的流体，其中当第一旋转流体元件174相对于第一固定流体元件170旋转时，流体在相对于第一固定流体元件170的不同位置处从相应密封通道离开，所述不同位置与形成在第一旋转流体元件174中的相应孔的位置相对应。一旦流体进入第一旋转流体元件174，流体就通过附加流体导管177被引导。
图19d示出了中心流体导管178，其具有安装在中心流体导管178的每端处的可旋转流体联接元件179。
如上所述，安装臂12，也称为转向臂，连接于可旋转接口11，以允许安装臂12相对于车辆连续旋转。如图20所示，安装臂12的结构基本上为L形，其中安装臂12的下部通过叉臂结构连接到轮内电机16上。轮内电机16又联接到车轮/轮胎17结构。优选地，安装臂12的尺寸被选择为使得当安装臂12旋转360度时，安装臂12扫过的量不超过附接到轮内电机16的轮胎17的半径，其中轮胎与路面的接触点的中心优选地位于可旋转接口的旋转轴线的下方。
为了本实施例的目的，悬架系统13包括液压阻尼器和悬架弹簧以及双叉臂装置。液压阻尼器和悬架弹簧安装在安装臂12内，其中液压阻尼器的上端联接到安装臂12的上部，液压阻尼器的下端联接到双叉臂装置，双叉臂装置又联接到安装臂12和轮内电机16，如图20所示。悬架系统13在车轮/轮内电机16和车辆的振动之间提供阻尼。使用可经由流体接口102获得的压缩空气允许使用主动悬架，这可以提供平稳、恒定的行驶质量或允许基于车辆的使用来修改悬架系统的特性。
由于由轮内电机16和附接到轮内电机16的制动系统14两者产生的扭矩，期望悬架系统13具有高水平的反作用扭矩，以防止悬架系统13由于电机和/或制动扭矩而变形。为了本实施例的目的，悬架系统13提供了在有限的安装空间内，例如由于可能与轮内电机相关联的空间限制，提供增加的反作用扭矩的优点。
悬架系统13在图21中示出，其中为了便于参考，安装臂12已经被制成部分透明的。悬架系统13包括双叉臂装置，该双叉臂装置具有上叉臂211、下叉臂212、联接杆213、摇杆构件214、第一联接构件215、第二联接构件216和电机安装板217，除了双叉臂装置之外，悬架系统13还包括液压阻尼器218和悬架弹簧(未示出)。
如图21所示，上叉臂211具有Y形结构，其一端例如通过关节件与电机安装板217枢转联接，上叉臂211的另一端具有两个支腿，每个支腿在安装臂12的顶部和底部之间的一点处与安装臂12枢转联接。
下叉臂212具有Y形结构，其一端枢转联接至电机安装板217，下叉臂212的另一端具有两个腿部，每个腿部朝向安装臂12的底部枢转联接至安装臂12。上叉臂211与下叉臂212之间的增大的距离可有助于提高车辆的乘坐舒适性。
为了提高的扭矩电抗，优选地，下叉臂212与电机安装板217之间的联接装置在下叉臂212联接至电机安装板217的区域中在最大可用距离上，例如在比附接至轮内电机转子的盘式制动器转子的内部宽度略小的距离上延伸。在图22所示的优选实施例中，下叉臂212在横向于轮内电机16的轴线的方向上在两个点226处联接至电机安装板217。
电机安装板215与上叉臂211和下叉臂212的枢转联接允许电机安装板217在竖直方向上上下移动，如图23所示，其中液压阻尼器218经由与上叉臂211的联接而在车轮/轮内电机16与车辆的振动之间提供阻尼。图21中示出了液压阻尼器218和上叉臂211的联接，其中液压阻尼器218的下部枢转地联接到摇杆构件214的一端，摇杆构件214的另一端枢转地联接到安装臂12，联接杆213的一端枢转地联接到摇杆构件214。联接杆213的另一端枢转地联接至上叉臂211。
当电机安装板217上下移动时，下叉臂212和上叉臂211一致地移动。上叉臂211与液压阻尼器218的连接为双叉臂装置的移动提供阻尼。
为了进一步增加双叉臂装置的扭矩电抗，如图21所示，第一联接构件217的一端在下叉臂212与电机安装板217的联接与安装臂12之间的一点处枢转地联接至下叉臂212。尽管对于本实施例，第一联接构件215对应于联接在下叉臂212的任一侧上的两个单独的元件，但是第一联接构件215也可以是单个元件，其具有被布置为在下叉臂212的任一侧上枢转地联接至下叉臂212的安装点。第一联接构件215的另一端枢转地联接到第二联接构件216的一端，第二联接构件216的另一端在电机安装板217的任一侧上在两个点处联接到电机安装板217，其中，这两个安装点竖直地定位在下叉臂212和上叉臂211与电机安装板217的联接之间，如图22所示。电机安装板217枢转地联接到第二联接构件216，该第二联接构件又枢转地联接到第一联接构件215，该第一联接构件又枢转地联接到下叉臂212，这允许电机安装板217沿上下方向运动，其中，电机安装板217的运动学运动由上叉臂211和下叉臂212确定。
电机安装板217经由第一联接构件215和第二联接构件216至下叉臂212的联接为双叉臂装置提供了增加的扭矩电抗，其中双叉臂装置允许电机安装板217具有至上叉臂211和下叉臂212的五个联接点、至上叉臂211的一个联接点和至下叉臂212的四个联接点。如图22所示，由于电机安装板217与第二联接构件216的联接高于电机安装板217与下叉臂212的联接，盘式制动器转子的内部宽度在该点处通常较宽，从而允许电机安装板217与第二联接构件216之间的联接的横向于电机轴线的距离在长度上大于电机安装板217与下叉臂212之间的联接，以允许双叉臂装置的扭矩电抗的进一步增大。
图24和图25提供了双叉臂装置的优选尺寸的图示，其中与先前图中的特征相对应的相同附图标记与图24和图25中的相同特征相对应。
尽管本实施例描述了双叉臂装置被联接到安装臂12，但是同样地，双叉臂装置可以被直接联接到车辆的底盘，其中车辆将具有与安装臂12上的那些安装点相对应的安装点。
图26和图27示出了悬架系统的替代实施例，其中，上叉臂211和下叉臂212经由相应的旋转接头260连接至电机安装板217，其中，每个旋转接头260均被布置成围绕其竖直轴线旋转。因此，每个旋转接头260均用作护膝，以允许电机安装板217相对于上叉臂211和下叉臂212以不同的旋转角度放置。因此，旋转接头260允许悬架系统具有可变配置，例如在优选实施例中，旋转接头260允许上叉臂211与下叉臂212的角度在Y方向上具有介于-2.5度与+2.5度之间的角度，同时允许脚轮机械轨迹在正负25mm之间可调整。
为了避免电机安装板217的不期望的旋转，第一联接构件215经由结合有扭杆连杆262的第三联接构件261联接到下叉臂212，其中，如同悬架系统的先前实施例，第一联接构件215也连接到第二联接构件216，该第二联接构件继而联接到电机安装板217。
扭杆262为电机安装板217的运动提供震动吸收，同时允许相应的旋转接头260提供内束和外束。扭杆262的反作用和力矩强度可以根据所需的悬架系统构造来调节。
在优选实施例中，连接到驱动装置的电机是具有一组线圈的类型，该组线圈是用于连接到车辆的定子的一部分，被承载用于连接到车轮的一组磁体的转子径向围绕，其中优选地集成温度传感器被设置成测量线圈的温度。为了避免疑惑，本发明的各个方面同样适用于具有相同布置的发电机。因此，电机的定义旨在包括发电机。此外，本发明的一些方面可应用于具有居中地安装在径向包围的线圈内的转子的布置。如本领域技术人员所理解的，本发明可应用于其它类型的电机。
为了本实施例的目的，如图28所示，轮内电机包括定子252，该定子包括散热器253、多个线圈254和安装在定子的后部中用于驱动线圈的电子模块255。线圈254形成在定子齿叠片结构上以形成线圈绕组，如下所述。定子盖256安装在定子252的后部上，包围电子模块255以形成定子252，该定子然后可固定到车辆上并且在使用期间不相对于车辆旋转。
电子模块255包括两个控制装置400，其中每个控制装置400包括两个逆变器410和控制逻辑420，在本实施例中，控制逻辑包括处理器，用于控制两个逆变器410的操作，如图28所示。尽管在本实施例中，电子模块255包括两个控制装置，但是同样，电子模块255可以包括单个控制装置或多于两个控制装置。
转子240包括前部220和形成盖的圆柱部分221，该盖基本上围绕定子252。转子包括围绕圆柱部分221的内侧布置的多个永磁体242。为了本实施例的目的，32个磁体对安装在圆柱部分221的内侧上。然而，可以使用任何数量的磁体对。
磁体非常接近定子252上的线圈绕组，使得由线圈产生的磁场与围绕转子240的圆柱部分221的内侧布置的磁体242相互作用，以使转子240旋转。由于永磁体242用于产生驱动扭矩以驱动电机，因此永磁体通常被称为驱动磁体。
附接到转子的是具有安装在定子和/或安装臂上的制动钳的制动盘，该制动盘用于向制动钳施加制动扭矩。如上所述，在优选实施例中，用于操作制动系统的液压流体从车辆经由可旋转接口的流体接口输送。或者，如果使用线控制动系统，则用于操作制动系统的控制信号可经由可旋转接口的电接口从车辆接收。
转子240通过轴承座223附接到定子252。轴承座223可以是标准轴承座，如在该马达组件将被装配到的车辆中所使用的那样。轴承座包括两个部分，第一部分固定到定子，第二部分固定到转子。轴承座固定到定子252的壁的中心部分253，并且还固定到转子240的壳体壁220的中心部分225。转子240因此通过转子240的中心部分225处的轴承座223旋转地固定到将与其一起使用的车辆上。这具有的优点在于，轮辋和轮胎然后可以在中心部分225处使用正常的车轮螺栓固定到转子240，以将轮辋固定到转子的中心部分，并且因此牢固地固定到轴承座223的可旋转侧上。车轮螺栓可以穿过转子的中心部分225装配到轴承座本身中。由于转子240和车轮都安装在轴承座223上，所以转子和车轮的旋转角度之间存在一一对应关系。
图29示出了与图28相同的组件的分解图，从相对侧示出了定子252和转子。转子240包括外部转子壁220和周向壁221，磁体242周向地布置在周向壁221内。如前所述，定子252通过位于转子和定子壁的中心部分处的轴承座连接到转子240上。
在转子的周向壁221与定子的外边缘之间提供V形密封件。
转子还包括用于位置感测的一组磁体227，或者称为换向磁体，其与安装在定子上的传感器结合允许估计转子通量角。转子通量角限定了驱动磁体与线圈绕组的位置关系。替代地，代替一组单独的磁体，转子可以包括磁性材料环，该磁性材料环具有充当一组单独的磁体的多个磁极。
为了允许换向磁体用于计算转子通量角，优选地，每个驱动磁体具有相关联的换向磁体，其中，通过校准所测量的换向磁体通量角，从与换向磁体组相关联的通量角导出转子通量角。为了简化换向磁体通量角和转子通量角之间的相关性，优选地，换向磁体组具有与驱动磁体对的组数量相同的磁体或磁极对，其中换向磁体和相关联的驱动磁体彼此大致径向对准。因此，为了本实施例的目的，换向磁体组具有32个磁体对，其中每个磁体对与相应的驱动磁体对大致径向对准。
传感器(在该实施例中为霍尔传感器)安装在定子上。传感器被定位成使得当转子旋转时，形成换向磁环的换向磁体中的每一个分别旋转经过传感器。
当转子相对于定子旋转时，换向磁体相应地旋转经过传感器，其中霍尔传感器输出AC电压信号，其中传感器输出经过传感器的每个磁体对的360电角度的完整电压循环。
为了改进的位置检测，优选地，传感器包括与第一传感器成90电角度放置的相关联的第二传感器。
在该实施例中的电机40包括四个线圈组60，其中每个线圈组60具有三个线圈子组，其以Y形构造联接以形成三相子电机，从而导致电机具有四个三相子电机。第一控制装置联接到两个线圈组，第二控制装置联接到其它线圈组，其中各个控制装置中的每个逆变器被布置成控制相应线圈组中的电流。然而，尽管本实施例描述了具有四个线圈组60(即，四个子电机)的电机，但是电机可以同样具有两个或更多个线圈组以及相关联的控制装置(即，两个或更多个子电机)。例如，在优选实施例中，电机40包括八个线圈组60，其中每个线圈组60具有三个线圈子组，其以Y形构造联接以形成三相子电机，从而导致电机具有八个三相子电机。
图30示出了各个线圈组60与容纳在电子模块255中的控制装置400之间的连接，其中相应的线圈组60连接到包括在控制装置400上的相应的三相逆变器410。如本领域技术人员所公知的，三相逆变器包含六个开关，其中三相交流电压可以通过六个开关的受控操作而产生。
如上所述，电子模块255包括两个控制装置400，每个控制装置400具有两个与线圈组60联接的逆变器410。另外，每个控制装置400包括接口装置，其中在第一实施例中，每个控制装置400上的接口装置被设置成允许容纳在电子模块255中的各个控制装置400之间通过通信总线通信，其中一个控制装置400被设置成与安装在电机外部的车辆控制器通信。每个控制装置400上的处理器420被设置成处理通过接口装置的通信。
各个控制装置400上的处理器420被布置成控制安装在相应控制装置400中的两个逆变器410，以允许向每个电机线圈组60供应三相电压电源，从而允许相应线圈子组产生旋转磁场。尽管本实施例将每个线圈组60描述为具有三个线圈子组，但是本发明不限于此，并且应当理解，每个线圈组60可以具有一个或多个线圈子组。
在各个处理器420的控制下，每个三相桥式逆变器410被布置成提供跨相应的线圈子组的PWM电压控制，从而在各个线圈子组中产生电流以由相应的子电机提供所需的扭矩。
如上所述，PWM开关用于向电机线圈绕组施加交流电压，其中施加在线圈绕组上的电压的幅度取决于转子速度。施加到转子的扭矩由线圈绕组内的相电流产生，其中电机扭矩是相电流的幅度和相位角的函数。换句话说，对于三相电机：
T＝f(Iu，Iv，Iw，θ)
如上所述，PWM控制通过使用电机电感来平均所施加的脉冲电压以驱动所需电流进入电机线圈来工作。使用PWM控制，在电机绕组两端切换所施加的电压。在电压被切换通过电机线圈的时间段期间，电机线圈中的电流以由其电感和所施加的电压所规定的速率上升。在电流已经增大到超过所需值之前，PWM电压控制被切断，从而允许实现电流的精确控制。
对于给定的线圈组60，三相桥式逆变器410开关被布置成在每个线圈子组上施加单个电压相。
逆变器开关可以包括诸如MOSFET或IGBT的半导体器件。在本示例中，开关包括IGBT。然而，可以采用任何合适的已知开关电路来控制电流。这种开关电路的一个公知的例子是具有六个开关的三相桥式电路，这六个开关被配置成驱动三相电机。六个开关被配置为三个并联的两个开关的组，其中每对开关被串联放置并且形成三相桥接电路的支路。
如上所述，轮内电机16和安装在驱动装置内的其它部件的流体和电需求通过可旋转接口11的流体接口102和电接口101提供，其中，在可旋转接口11和安装在驱动装置内的相应部件之间传送流体和电供应所需的相应管道和电缆安装在形成在安装臂12的侧部上的如图31所示的凹部241中，然后用安装板201覆盖，如图20所示，从而将相应管道和电缆的大部分保持在安装臂12的空间包络内。

Claims (36)

1.一种用于轮内电机的双叉臂悬架系统，所述系统包括：
上臂，所述上臂具有布置成枢转地联接至电机安装板的上部的第一端和两个相对于彼此间隔开的第二端，其中，所述上臂的所述两个第二端中的每一个被布置成分别联接至第一悬架安装点和第二悬架安装点；
下臂，所述下臂具有布置成枢转地联接到电机安装板的下部的第一端和两个相对于彼此间隔开的第二端，其中，所述下臂的所述两个第二端中的每一个被布置成分别联接至第三悬架安装点和第四悬架安装点；
第一联接构件，所述第一联接构件具有在所述下臂的所述第一端与所述第二端之间枢转地联接到所述下臂的第一端并且，所述第一联接构件的第二端枢转地联接到第二联接元件的第一端，其中，所述第二联接构件的第二端被布置成在所述上臂的所述第一端与所述下臂的所述第一端之间的一位置处枢转地联接至所述电机安装板。
2.根据权利要求1所述的双叉臂悬架系统，其中，所述下臂的所述第一端具有两个联接部分，用于在两个接触点处将所述下臂枢转地联接到所述电机安装板。
3.根据权利要求1或2所述的双叉臂悬架系统，其中，所述第二联接构件的所述第二端具有两个联接部分，用于在两个接触点处将所述联接构件枢转地联接到所述电机安装板。
4.根据前述权利要求中任一项所述的双叉臂悬架系统，其中，所述第一联接构件的所述第一端在所述下臂的所述第一端与所述下臂的所述第二端之间枢转地联接至所述下臂的两侧上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的双叉臂悬架系统，其中，横跨所述第二联接构件的所述第二端与所述电机安装板之间的联接点的空间间隔大于横跨所述下臂的所述第一端与所述电机安装板之间的联接点的空间间隔。
6.根据前述权利要求中任一项所述的双叉臂悬架系统，其中，所述上臂的所述第一端经由关节件联接至所述电机安装板的所述上部。
7.根据前述权利要求中任一项所述的双叉臂悬架系统，还包括：位于所述上臂与悬架阻尼器之间的联接装置，所述联接装置用于允许所述悬架阻尼器对所述上臂相对于所述第一悬架安装点和所述第二悬架安装点的枢转运动提供阻尼。
8.根据权利要求7所述的双叉臂悬架系统，其中，位于所述上臂与所述悬架阻尼器之间的所述联接装置布置成允许所述悬架阻尼器对所述上臂相对于所述第一悬架安装点和所述第二悬架安装点在大致竖直方向上的枢转运动提供阻尼。
9.根据权利要求7或8所述的双叉臂悬架系统，其中，所述联接装置包括联接杆和摇杆构件，其中，所述摇杆构件的第一端枢转地联接到第五悬架安装点，并且所述摇杆构件的第二端枢转地联接到所述悬架阻尼器，所述联接杆的一端联接到所述上臂，并且所述联接杆的第二端在所述摇杆构件的所述第一端与所述第二端之间枢转地联接到所述摇杆构件。
10.根据前述权利要求中任一项所述的双叉臂悬架系统，其中，所述第一安装点、所述第二安装点、所述第三安装点和所述第四安装点位于车辆的底盘上。
11.一种用于车辆的驱动装置，所述驱动装置包括：被布置成安装到所述车辆的可旋转接口，其中所述可旋转接口可旋转地联接到安装臂，以允许所述安装臂在基本上垂直于所述车辆的纵向轴线和横向轴线的顺时针方向和逆时针方向上连续旋转；以及，具有定子和转子的第一电机，其中所述定子经由根据前述权利要求中任一项所述的双叉臂系统联接到所述安装臂以允许所述转子的轴线基本上垂直于所述可旋转接口的旋转轴线，其中所述转子布置成联接到所述车辆的车轮以允许所述电机向所述车轮提供驱动扭矩。
12.根据权利要求1所述的驱动装置，其中，所述可旋转接口包括用于控制所述安装臂的旋转位置的第二电机。
13.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其中所述转子包括制动盘。
14.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置，其中，所述安装臂包括用于抑制所述电机的振动的悬架弹簧阻尼器。
15.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置，其中，所述可旋转接口包括电接口，其用于从所述车辆向所述电机提供用于驱动所述电机的第一电压和用于控制所述电机的操作的控制信号。
16.根据权利要求5所述的驱动装置，其中，所述安装臂包括用于安装电缆的凹部，所述电缆用于将所述电缆从所述可旋转接口引导到所述电机。
17.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置，其中，所述可旋转接口包括用于从所述车辆向所述电机提供冷却的第一流体接口。
18.根据权利要求7所述的驱动装置，其中，所述安装臂包括用于安装管道的凹部，所述管道用于将第一流体从所述可旋转接口引导到所述电机以冷却所述电机。
19.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置，其中，所述可旋转接口包括第二流体接口，所述第二流体接口用于从所述车辆提供制动流体，以操作附接到所述电机的制动钳。
20.根据权利要求9所述的驱动装置，其中，所述安装臂包括用于安装管道的凹部，所述管道用于将第二流体从所述可旋转接口引导到所述制动钳。
21.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置，其中，所述可旋转接口包括第三流体接口，用于从所述车辆为所述悬架弹簧阻尼器提供空气。
22.根据权利要求11所述的驱动装置，其中所述安装臂包括用于安装管道的凹部，所述管道用于将第三流体从所述可旋转接口引导到所述悬架弹簧阻尼器。
23.根据权利要求2以及从属于权利要求2的权利要求3至12中任一项所述的驱动装置，其中，所述第二电机的旋转轴线相对于所述可旋转接口的旋转轴线偏移。
24.根据权利要求2以及从属于权利要求2的权利要求3至13中任一项所述的驱动装置，其中，第一嵌齿轮联接到所述第二电机，所述第一嵌齿轮布置成与附接到所述可旋转接口的第二嵌齿轮接合，以允许所述第二电机旋转所述可旋转接口。
25.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置，进一步包括第一传感器，其被布置成确定所述可旋转接口相对于所述车辆的旋转位置。
26.根据前述权利要求中任一项所述的驱动装置，进一步包括：第一元件，所述第一元件安装到所述可旋转接口以允许所述第一元件与所述可旋转接口一起旋转，其中所述第一元件包括第一电触点，所述第一电触点电联接到第二电触点。
27.根据权利要求16所述的驱动装置，进一步包括：安装在所述可旋转接口上的圆周导电元件，使得环形导电元件与所述第一电触点电接触。
28.根据权利要求17所述的驱动装置，其中，所述环形导电元件包含导电流体。
29.根据权利要求17或18所述的驱动装置，进一步包括：具有第三电触点的第二元件，所述第二元件布置成与所述圆周导电元件电接触，其中所述第二元件的旋转取向相对于所述车辆固定。
30.根据权利要求17或18所述的驱动装置，其中，所述第三电触点电联接到车辆电源，并且所述第二电触点电联接到所述第一电机，以允许经由所述圆周导电元件向所述第一电机提供来自所述车辆电源的电压。
31.根据任一前述权利要求所述的驱动装置，进一步包括：用于允许流体在所述车辆和所述安装臂之间输送的流体装置。
32.根据权利要求21所述的驱动装置，其中，所述流体装置包括第一流体元件和第二流体元件，其中，所述第一流体元件的旋转取向相对于所述车辆固定，而所述第二流体元件的旋转取向相对于所述可旋转接口固定。
33.根据权利要求22所述的驱动装置，其中所述第一流体元件布置成具有入口部分和出口部分，其中，所述第一流体元件的所述出口部分布置成沿着所述可旋转接口的所述旋转轴线延伸，并且其中所述第二流体元件布置成安装在所述第一流体元件的所述出口部分之上。
34.根据权利要求23所述的驱动装置，进一步包括：形成在所述第一流体元件和所述第二流体元件之间的密封件，以形成围绕在所述第一流体元件的所述出口部分中形成的流体出口和在所述第二流体元件中形成的流体入口的环形流体通道，以使流体从所述第一流体元件的所述流体出口和所述第二流体元件的所述流体入口行进。
35.根据权利要求24所述的驱动装置，其中，所述第二流体元件包括流体出口。
36.根据权利要求22至25中任一项所述的驱动装置，其中，所述第一流体元件包括布置成沿着所述可旋转接口的旋转轴线延伸的流体导管，其具有附接到所述流体导管的一端的第一可旋转流体联接件和附接到所述流体导管的另一端的第二可旋转流体联接件。
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