CN114312991B - 一种集成转向机构的轮边动力模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成转向机构的轮边动力模组。所述集成转向机构的轮边动力模组包括：车轮、支撑架、伺服转向电机以及转向杆，所述车轮具有面向车辆的内侧和背向车辆的外侧，所述支撑架设于所述车轮的内侧，所述伺服转向电机设于所述支撑架，所述转向杆的一端连接于所述车轮，另一端活动连接于所述伺服转向电机，所述伺服转向电机驱动所述转向杆移动，以带动所述车轮转向。本发明能够简化结构设计，提高车辆转向的便捷性。

Description

一种集成转向机构的轮边动力模组

技术领域

本发明涉及车辆制造技术领域，尤其涉及一种集成转向机构的轮边动力模组。

背景技术

随着汽车制造技术的发展，对于车辆转向的设计也分化出多种不同的设计结构。例如，目前的车轮大多数采用集中式电机或轮边式电机。但是这些车辆转向结构设计复杂。由于，现有的转向结构设计比较复杂，导致车辆的转向不够灵活，转向缺少便捷性。

发明内容

基于此，针对目前的转向结构设计比较复杂，导致车辆的转向不够灵活，转向缺少便捷性的问题，有必要提供一种集成转向机构的轮边动力模组，旨在能够简化结构设计，提高车辆转向的便捷性。

为实现上述目的，本发明提出一种集成转向机构的轮边动力模组，所述集成转向机构的轮边动力模组包括：

车轮，所述车轮具有面向车辆的内侧和背向车辆的外侧；

支撑架，所述支撑架设于所述车轮的内侧；

伺服转向电机，所述伺服转向电机设于所述支撑架；以及

转向杆，所述转向杆的一端连接于所述车轮，另一端活动连接于所述伺服转向电机，所述伺服转向电机驱动所述转向杆移动，以带动所述车轮转向。

在其中一实施例中，所述转向杆为丝杆，所述伺服转向电机包括丝杆电机，所述转向杆穿设于所述丝杆电机，所述转向杆沿所述丝杆电机的穿设方向往复移动。

在其中一实施例中，所述集成转向机构的轮边动力模组还包括底盘架，所述支撑架设置四个，四个所述支撑架分设于所述底盘架的四周，所述车轮设置四个，每一所述支撑架设置一所述车轮，每一所述车轮连接一所述转向杆。

在其中一实施例中，所述集成转向机构的轮边动力模组还包括摆臂组件，所述摆臂组件的一端连接所述车轮，所述摆臂组件的另一端连接所述支撑架。

在其中一实施例中，所述摆臂组件包括：

上摆臂，所述上摆臂的一端连接所述车轮，另一端连接所述支撑架；和下摆臂，所述下摆臂的一端连接所述车轮，另一端连接所述支撑架，所述上摆臂和所述下摆臂分设于所述支撑架的上下两侧。

在其中一实施例中，所述上摆臂包括第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆和所述第二连接杆铰接，所述第一连接杆远离所述第二连接杆的一端转动连接于所述车轮，所述第二连接杆远离所述第一连接杆的一端铰接于所述支撑架；

所述下摆臂包括第三连接杆和第四连接杆，所述第三连接杆和所述第四连接杆铰接，所述第三连接杆远离所述第四连接杆的一端转动连接于所述车轮，所述第四连接杆远离所述第三连接杆的一端铰接于所述支撑架。

在其中一实施例中，所述上摆臂还包括第一夹持组，所述第一夹持组包括第一夹持杆和第二夹持杆，所述第一夹持杆和所述第二夹持杆的一端铰接于所述支撑架，所述第一夹持杆和所述第二夹持杆之间形成第一夹持空间，所述第一连接杆设于所述第一夹持空间，所述第一连接杆连接于所述第一夹持杆和所述第二夹持杆；

所述下摆臂包括第二夹持组，所述第二夹持组包括第三夹持杆和第四夹持杆，所述第三夹持杆和所述第四夹持杆的一端铰接于所述支撑架，所述第三夹持杆和所述第四夹持杆之间形成第二夹持空间，所述第二连接杆设于所述第二夹持空间，所述第二连接杆连接于所述第三夹持杆和所述第四夹持杆。

在其中一实施例中，所述集成转向机构的轮边动力模组包括还固定板，所述固定板的一端活动连接于所述上摆臂，所述固定板的另一端活动连接于所述支撑架，所述伺服转向电机固设于所述固定板。

在其中一实施例中，所述集成转向机构的轮边动力模组还包括减震组件，所述减震组件的一端设于所述固定架，所述减震组件的另一端活动连接于所述下摆臂。

在其中一实施例中，所述伺服转向电机和所述减震组件分设于所述支撑架的相对两侧。

在其中一实施例中，所述集成转向机构的轮边动力模组还包括刹车卡钳，所述车轮包括轮毂和刹车盘，所述刹车盘设于所述轮毂，所述刹车卡钳设于所述刹车盘，所述刹车卡钳连接于所述摆臂组件。

此外，为了实现上述目的，本发明还提供一种车辆，所述车辆包括万向连接部、轴向驱动电机和如上文所述的集成转向机构的轮边动力模组，所述轴向驱动电机设于所述支撑架，所述万向连接部的一端连接所述轴向驱动电机，另一端连接所述车轮。

本发明技术方案中，在车辆的内侧设置支撑架，在支撑架上设置伺服转向电机。伺服转向电机控制转向杆的移动，在转向杆移动时，同步带动车轮完成转向。本发明中，伺服转向电机控制转向杆，伺服转向电动能够实现对转向杆的精确控制。进一地，通过伺服转向电机和转向杆两个结构的设计，就可以完成车轮的转向控制。结构设计简单，大大简化结构设计，提高车辆转向的便捷性。

附图说明

图1是本发明的集成转向机构的轮边动力模组一实施例的结构示意图；

图2是本发明的集成转向机构的轮边动力模组的爆炸结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

在相关技术中，近些年来，新能源车开始全面推广，据不完全统计，目前全球已经有超过12个国家、25个地区相继宣布或制定出了燃油车禁售时间表。对于能源的利用和增强对环境的保护这两方面来说，实行汽车电动化是必须走的道路。

目前，在电池技术没重大突破前，在有限的空间内，为了增加续航只能从增加电池、车体减重和驱动电机提高驱动效率着手，其中电动汽车动力主要分集中式电机、轮毂电机及轮边电机，其中集中式电机最成熟应用最广泛，基本原理就是用电机替代原本的发动机，只能采用机械差速和机械转向；轮毂电机散热、防护及强度目前难以解决，目前主要应用于低速无人车上，多采用电子差速转向；轮边电机目前主要应用于大巴，相较于集中式电机优势是减少传动机构，相较于轮毂电机优势是可以解决散热、防护和散热的问题，可以节省空间放更多的电池，多采用电子差速和机械转向，但目前的轮边电机仍然没摆脱传统的机械转向总成束缚，如何在现有轮边动力模组的基础上融合电子差速及更便捷的转向机构是目前行业需要解决的问题。

为了解决上述问题，参阅图1和图2所示，本实施例提供一种集成转向机构的轮边动力模组，所述集成转向机构的轮边动力模组包括：车轮10、支撑架20、伺服转向电机30和转向杆40。支撑架20、伺服转向电机30和转向杆40均设于车轮10的同一侧。车轮10具有面向车辆的内侧和背向车辆的外侧；车轮10的外侧理解为车辆行驶时，面向外界环境的一侧。车辆的内侧理解为安装车辆各种电气结构的一侧。

支撑架20设于车轮10的内侧；支撑架20是固定不动的，支撑架20可以固定在车辆底盘上。

伺服转向电机30设于支撑架20；其中，伺服转向电机30中包括有PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）控制单元，通过PLC控制单元可以更加准确的控制转向杆40的移动。

转向杆40的一端连接于车轮10，另一端活动连接于伺服转向电机30，伺服转向电机30驱动转向杆40移动，以带动车轮10转向。转向杆40连接车轮10的一端也是活动的，具体地，转向杆40连接车轮10的位置是偏心的。通过转向杆40的推拉实现车轮10的转向。例如，车轮10需要向外侧转向时，伺服转向电机30带动转向杆40向外侧推动。通过转向杆40的推动，带动车轮10向外侧转向。车轮10需要向内侧转向时，伺服转向电机30带动转向杆40向内侧拉动。通过转向杆40的拉动，带动车轮10向内侧转向。

本实施例的技术方案中，在车辆的内侧设置支撑架20，在支撑架20上设置伺服转向电机30。伺服转向电机30控制转向杆40的移动，在转向杆40移动时，同步带动车轮10完成转向。本实施例的中，伺服转向电机30控制转向杆40，伺服转向电动能够实现对转向杆40的精确控制。进一地，通过伺服转向电机30和转向杆40两个结构的设计，就可以完成车轮10的转向控制。结构设计简单，大大简化结构设计，提高车辆转向的便捷性。

进一步地，为了更好的完成车轮10转向。转向杆40为丝杆，伺服转向电机30包括丝杆电机，转向杆40穿设于丝杆电机，转向杆40沿丝杆电机的穿设方向往复移动。丝杆电机中间设有一个贯穿的丝杆孔，丝杆穿设于丝杆孔。PLC控制单元控制丝杆电机的运转。丝杆孔的内壁面与丝杆的外壁面的螺纹啮合。通过丝杆孔正转或者反转，丝杆可以沿着丝杆电机的丝杆孔的贯穿方向往返移动。进而带动车轮10转向。

为了提高车辆控制的灵活性，集成转向机构的轮边动力模组还包括底盘架，支撑架20设置四个，四个支撑架20分设于底盘架的四周，车轮10设置四个，每一支撑架20设置一车轮10，每一车轮10连接一转向杆40。一般车辆有四个车轮10。每一个车轮10设置一个支撑架20，一个伺服转向电机30和一个转向杆40。由此，四个车轮10的转向都是独立控制的。在遇到复杂的路况时，四个车轮10可以独立的完成转向。同时，四个车轮10的转速也可以不同，通过差速的方式完成转向。相比车轮10之间的转向结构彼此连接的设计操作更加灵活。并且，四个车轮10之间彼此不用连接，节省了连接结构占据的空间。在电动汽车中，可将这部分节省的空间用于安装电池，提高车辆的行驶里程。

为了提高车辆适应复杂的路况，集成转向机构的轮边动力模组还包括摆臂组件50，摆臂组件50的一端连接车轮10，摆臂组件50的另一端连接支撑架20。比如，在遇到坑洼路面时，车轮10会上下起伏。为了使车轮10适应这种起伏，减少车轮10整体的颠簸，通过摆臂组件50完成车轮10的上下摆动。

具体地，摆臂组件50包括：上摆臂510和下摆臂520。

上摆臂510的一端连接车轮10，另一端连接支撑架20；下摆臂520的一端连接车轮10，另一端连接支撑架20，上摆臂510和下摆臂520分设于支撑架20的上下两侧。上摆臂510控制车轮10的上摆幅度，下摆臂520控制车轮10的下摆幅度。

进一步地，上摆臂510包括第一连接杆511和第二连接杆512，第一连接杆511和第二连接杆512铰接，第一连接杆511远离第二连接杆512的一端转动连接于车轮10，第二连接杆512远离第一连接杆511的一端铰接于支撑架20；在摆动时，通过第一连接杆511和第二连接杆512的铰接可以实现上摆臂510较大幅度的摆动。

下摆臂520包括第三连接杆521和第四连接杆522，第三连接杆521和第四连接杆522铰接，第三连接杆521远离第四连接杆522的一端转动连接于车轮10，第四连接杆522远离第三连接杆521的一端铰接于支撑架20。同样地，在摆动时，通过第三连接杆521和第四连接杆522的铰接可以实现下摆臂520较大幅度的摆动。其中，需要指出的是，第一连接杆511和第二连接杆512之间，以及，第三连接杆521和第四连接杆522之间，在静止时，两两之间是具有夹角的。在摆动使夹角伸展开，从而在有限的空间内实现摆臂组件50的摆动空间。也就是说，通过第一连接杆511和第二连接杆512之间，以及，第三连接杆521和第四连接杆522之间的弯曲设计，使摆臂组件50靠近车轮10，进而提高车辆内部的安装空间。进一步需要指出的是，第一连接杆511和车轮10，以及第三连接杆521和车轮10之间也是铰接，也能够起到节省空间的作用。第二连接杆512和支撑架20，以及第四连接杆522和支撑架20之间也是铰接，也能够起到节省空间的作用

为了提高摆臂组件50的牢固性，上摆臂510还包括第一夹持组513，第一夹持组513包括第一夹持杆5131和第二夹持杆5132，第一夹持杆5131和第二夹持杆5132的一端铰接于支撑架20，第一夹持杆5131和第二夹持杆5132之间形成第一夹持空间5133，第一连接杆511设于第一夹持空间5133，第一连接杆511连接于第一夹持杆5131和第二夹持杆5132。

下摆臂520包括第二夹持组523，第二夹持组523包括第三夹持杆5231和第四夹持杆5232，第三夹持杆5231和第四夹持杆5232的一端铰接于支撑架20，第三夹持杆5231和第四夹持杆5232之间形成第二夹持空间5233，第二连接杆512设于第二夹持空间5233，第二连接杆512连接于第三夹持杆5231和第四夹持杆5232。通过第一夹持组513的支撑作用提高第一连接杆511支撑强度，通过第二夹持组523的支撑作用提高第三连接杆521支撑强度。进而提高摆臂组件50的牢固性。

为了在车轮10上下摆动时，同时能够保持转向。集成转向机构的轮边动力模组包括还固定板60，固定板60的一端活动连接于上摆臂510，固定板60的另一端活动连接于支撑架20，伺服转向电机30固设于固定板60。由此可知，固定板60随着上摆臂510一起起伏摆动，继而，在车轮10摆动时，转向杆40随着上摆臂510移动。具体地，固定板60可以连接于上摆臂510的第一夹持杆5131。

进一步地，为了提高车辆乘坐的舒适性，减少车辆的震动幅度。集成转向机构的轮边动力模组还包括减震组件70，减震组件70的一端设于固定架，减震组件70的另一端活动连接于下摆臂520。一般来说，上摆臂510和下摆臂520同时上下摆动，减震组件70连接于下摆臂520，下摆臂520的震动力会传递至减震组件70，通过减震组件70来减少车辆的上下震动幅度。具体地，减震组件70包括导向柱710和减震弹簧720，减震弹簧720设置于导向柱710，在减震弹簧720和下摆臂520之间设置若干传递杆730，震动力通过依次连接的传递杆730传递至减震弹簧720，通过减震弹簧720消减震动力。

为了充分利用车辆的空间，伺服转向电机30和减震组件70分设于支撑架20的相对两侧。由此整体结构分布更加均衡，充分利用空间。并且，伺服转向电机30和减震组件70分开设置，也减少两者在工作时相互干涉。需要进一步说明的是，伺服转向电机30可以连接下摆臂520，减震组件70连接于上摆臂510。

为了使车辆刹车系统在车轮10上下摆动时更有效的发挥作用，集成转向机构的轮边动力模组还包括刹车卡钳130，车轮10包括轮毂110和刹车盘120，刹车盘120设于轮毂110，刹车卡钳130设于刹车盘120，刹车卡钳130连接于摆臂组件50。刹车卡钳130可以连接在上摆臂510，也可以连接在下摆臂520。由此，刹车卡钳130随车轮10的上下摆动而同步移动。进而，刹车卡钳130始终和刹车盘120保持相对位置。在需要刹车时，刹车卡钳130迅速的卡接住刹车盘120。

本发明还提供一种车辆，车辆包括万向连接部80、轴向驱动电机90和集成转向机构的轮边动力模组，轴向驱动电机90设于支撑架20，万向连接部80的一端连接轴向驱动电机90，另一端连接车轮10。通过万向连接部80，轴向驱动电机90和车轮10能够上下错位，甚至时左右错位。集成转向机构的轮边动力模组包括：车轮10、支撑架20、伺服转向电机30和转向杆40。支撑架20、伺服转向电机30和转向杆40均设于车轮10的同一侧。车轮10具有面向车辆的内侧和背向车辆的外侧；车轮10的外侧理解为车辆行驶时，面向外界环境的一侧。车辆的内侧理解为安装车辆各种电气结构的一侧。支撑架20设于车轮10的内侧；支撑架20是固定不动的，支撑架20可以固定在车辆底盘上。伺服转向电机30设于支撑架20；其中，伺服转向电机30中包括有PLC制单元，通过PLC控制单元可以更加准确的控制转向杆40的移动。

转向杆40的一端连接于车轮10，另一端活动连接于伺服转向电机30，伺服转向电机30驱动转向杆40移动，以带动车轮10转向。转向杆40连接车轮10的一端也是活动的，具体地，转向杆40连接车轮10的位置是偏心的。通过转向杆40的推拉实现车轮10的转向。例如，车轮10需要向外侧转向时，伺服转向电机30带动转向杆40向外侧推动。通过转向杆40的推动，带动车轮10向外侧转向。车轮10需要向内侧转向时，伺服转向电机30带动转向杆40向内侧拉动。通过转向杆40的拉动，带动车轮10向内侧转向。

本实施例的技术方案中，在车辆的内侧设置支撑架20，在支撑架20上设置伺服转向电机30。伺服转向电机30控制转向杆40的移动，在转向杆40移动时，同步带动车轮10完成转向。本实施例的中，伺服转向电机30控制转向杆40，伺服转向电动能够实现对转向杆40的精确控制。进一地，通过伺服转向电机30和转向杆40两个结构的设计，就可以完成车轮10的转向控制。结构设计简单，大大简化结构设计，提高车辆转向的便捷性。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种集成转向机构的轮边动力模组，其特征在于，所述集成转向机构的轮边动力模组包括：

车轮，所述车轮具有面向车辆的内侧和背向车辆的外侧；

支撑架，所述支撑架设于所述车轮的内侧；

伺服转向电机，所述伺服转向电机设于所述支撑架；以及转向杆，所述转向杆的一端连接于所述车轮，另一端活动连接于所述伺服转向电机，所述伺服转向电机驱动所述转向杆移动，以带动所述车轮转向；

所述集成转向机构的轮边动力模组还包括摆臂组件，所述摆臂组件的一端连接所述车轮，所述摆臂组件的另一端连接所述支撑架；所述摆臂组件包括：上摆臂和下摆臂，所述上摆臂的一端连接所述车轮，另一端连接所述支撑架；所述下摆臂的一端连接所述车轮，另一端连接所述支撑架，所述上摆臂和所述下摆臂分设于所述支撑架的上下两侧；所述集成转向机构的轮边动力模组包括还固定板，所述固定板的一端活动连接于所述上摆臂，所述固定板的另一端活动连接于所述支撑架，所述伺服转向电机固设于所述固定板。

2.如权利要求1所述的集成转向机构的轮边动力模组，其特征在于，所述转向杆为丝杆，所述伺服转向电机包括丝杆电机，所述转向杆穿设于所述丝杆电机，所述转向杆沿所述丝杆电机的穿设方向往复移动。

3.如权利要求1所述的集成转向机构的轮边动力模组，其特征在于，所述集成转向机构的轮边动力模组还包括底盘架，所述支撑架设置四个，四个所述支撑架分设于所述底盘架的四周，所述车轮设置四个，每一所述支撑架设置一所述车轮，每一所述车轮连接一所述转向杆。

4.如权利要求1所述的集成转向机构的轮边动力模组，其特征在于，所述上摆臂包括第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆和所述第二连接杆铰接，所述第一连接杆远离所述第二连接杆的一端转动连接于所述车轮，所述第二连接杆远离所述第一连接杆的一端铰接于所述支撑架；

所述下摆臂包括第三连接杆和第四连接杆，所述第三连接杆和所述第四连接杆铰接，所述第三连接杆远离所述第四连接杆的一端转动连接于所述车轮，所述第四连接杆远离所述第三连接杆的一端铰接于所述支撑架。

5.如权利要求4所述的集成转向机构的轮边动力模组，其特征在于，所述上摆臂还包括第一夹持组，所述第一夹持组包括第一夹持杆和第二夹持杆，所述第一夹持杆和所述第二夹持杆的一端铰接于所述支撑架，所述第一夹持杆和所述第二夹持杆之间形成第一夹持空间，所述第一连接杆设于所述第一夹持空间，所述第一连接杆连接于所述第一夹持杆和所述第二夹持杆；

所述下摆臂包括第二夹持组，所述第二夹持组包括第三夹持杆和第四夹持杆，所述第三夹持杆和所述第四夹持杆的一端铰接于所述支撑架，所述第三夹持杆和所述第四夹持杆之间形成第二夹持空间，所述第二连接杆设于所述第二夹持空间，所述第二连接杆连接于所述第三夹持杆和所述第四夹持杆。

6.如权利要求1所述的集成转向机构的轮边动力模组，其特征在于，所述集成转向机构的轮边动力模组还包括减震组件，所述减震组件的一端设于所述支撑架，所述减震组件的另一端活动连接于所述下摆臂。

7.如权利要求6所述的集成转向机构的轮边动力模组，其特征在于，所述伺服转向电机和所述减震组件分设于所述支撑架的相对两侧。

8.如权利要求1所述的集成转向机构的轮边动力模组，其特征在于，所述集成转向机构的轮边动力模组还包括刹车卡钳，所述车轮包括轮毂和刹车盘，所述刹车盘设于所述轮毂，所述刹车卡钳设于所述刹车盘，所述刹车卡钳连接于所述摆臂组。

Images