CN117341807A - 一种基于行星轮系的车轮独立转向单元 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于行星轮系的车轮独立转向单元，由转向电机、联轴器、齿轮轴、行星轮、行星架、轮胎、轮辋、轮毂电机、刹车盘、爪盘销轴、爪盘螺母、固定轴、悬架爪盘、悬臂下销轴、悬臂中销轴、副减震器、主减震器、悬臂上销轴、悬臂、转向支架、珐琅盘组成。其中转向电机与齿轮轴相连，齿轮轴与行星轮啮合，行星架与悬臂通过螺栓固连，珐琅盘与转向支架通过螺栓固连，悬架各部分通过销轴连接，悬架爪盘通过爪盘螺母与固定轴螺纹连接。本发明中在转向支架上加工内齿圈，使整体结构更加紧凑，采用行星轮系传递转向力矩，实现大角度独立转向。针对现有独立转向机构悬架单一现状，提出新的设计方案，可为车轮独立转向机构设计提供有益参考。
Description
技术领域
本发明属于基于轮毂驱动的汽车转向领域，具体涉及一种基于行星轮系的车轮独立转向单元。
背景技术
目前，由于具备优良的特性，轮毂电机驱动技术已越来越多地应用于新能源汽车上，带来传动系统的进一步简化，在未来，其将能取代汽车现有传动系统，大幅度简化传动系统，更有利于新能源汽车的发展。在轮毂电机支持下，车辆转向系统也会相应迎来调整，因此，需要研究新的悬架结构，将轮毂电机与车轮独立转向技术结合可使车辆每个车轮独立实现驱动、转向、制动功能，最大程度上提高车辆的性能，但现有轮毂电机簧下质量大、转动惯量大，传统悬架结构难以满足减震需求。
CN207790831U的专利申请文件中公开了一种四轮独立驱动与转向电动车轮毂电机驱动独立集成化结构，其包括车架焊接板、转向电机、行星齿轮减速器、悬架系统、轮毂电机组成；该方案集成了单个车轮驱动、转向、制动与悬架系统，为解决车辆在狭小空间内移动困难的问题，提供一种用于四轮独立驱动与转向电动车的轮毂电机驱动独立集成化结构及方案，但其减震系统只能解决垂直方向的冲击力，不能吸收水平方向的冲击，且悬架部分零件数量多，安装复杂，不利于现实的使用。
CN112622552B的专利申请文件中公开了一种轮毂电机驱动汽车悬架系统，其由减振器C、主悬架系统、副悬架系统以及V型连杆机构构成；通过悬置轮毂电机，能够使轮毂电机驱动车辆在行驶过程中有更好的抑制垂直振动效果；其轮毂电机悬置的方式节省了轮毂内部空间；同时，能够实现车辆对侧面冲击的缓冲效果。但其悬臂部分采取杆件连接，强度较整体构件差，安装复杂，长时间使用易发生故障，且不能实现车轮的独立转向。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的问题，提供一种集成动力和独立转向的基于行星轮系的车轮独立转向单元，省去大量传统汽车所需的传动部件，通过将齿圈部分置于转向支架，以极大地节约纵向空间，通过设置主、副减震器获得良好的减震效果，其整体安装简单，以期获得良好的应用前景。
本发明为实现上述目的采用如下技术方案：
本发明基于行星轮系的车轮独立转向单元的特点是：由独立转向部分、减震悬架部分和车轮动力单元构成；
所述独立转向部分，其为：转向电机通过联轴器与齿轮轴相连，所述齿轮轴与行星轮外啮合，所述行星轮与含齿圈的转向支架内啮合，行星架与所述行星轮形成转动副，所述行星架与悬臂通过螺栓固连，珐琅盘与所述转向支架通过螺栓固连，所述行星轮通过轴环在所述行星架实现轴向固定，轴环通过套筒、轴承抵于与所述珐琅盘下端，组成竖向支撑结构，通过轴承保证行星架转动；
所述减震悬架部分，其为：悬架爪盘与固定轴通过爪盘螺母采用螺纹方式固连，所述悬臂的下端与所述悬架爪盘的下端使用悬臂下销轴通过间隙配合连接，主减震器、副减震器与所述悬架爪盘的上端使用爪盘销轴通过间隙配合连接，所述主减震器与所述悬臂的上端使用悬臂上销轴通过间隙配合连接，所述副减震器与所述悬臂的中部通过悬臂中销轴连接；
所述车轮动力单元，其为：轮毂电机的定子与所述固定轴使用键采取过盈配合固连，刹车盘与所述轮毂电机的外壳通过螺栓固连，所述轮毂电机的外壳与轮辋通过螺栓固连，轮胎嵌入在所述轮辋中。
本发明一种基于行星轮系的车轮独立转向单元的特点也在于：所述行星架采取转臂式行星架，所述行星架上的所述行星轮采用轴环实现轴向固定，所述悬臂通过轴承为所述齿轮轴下端提供支撑，所述珐琅盘与所述行星架之间，由上至下依次通过轴承、套筒与轴环实现垂直方向定位与支承，通过轴承保证所述行星架实现转向。
本发明一种基于行星轮系的车轮独立转向单元的特点也在于：所述减震悬架部分中，所述主减震器与所述副减震器具有不同的弹簧阻尼系数，为限制所述副减震器最大行程范围，悬架运动过程中，所述爪盘销轴中心点不得越过所述悬臂上销轴的中心与所述悬臂下销轴的中心的连线。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明通过在转向支架上加工内齿圈，为整体的行星轮系节约整体空间。行星轮与固定的转向支架上的内齿圈啮合，使纵向空间的占用减小的同时，机构的运行更加稳定，通过行星架可进行大比例减速，传递较大转向力，也可以保证车轮进行大角度转向。
2、本发明采用主、副减震器，通过在悬臂上的布置，主减震器主要吸收来自地面的垂直冲击，副减震器主要吸收水平方向上的冲击，同时，悬臂作为一个整体，具有更好的稳定性，二者相结合可以极大地提升车辆行驶过程中的舒适性。
3、本发明包含车轮动力、减震与转向多个部分，通过集成使整体结构上的占用空间大幅降低，兼顾车轮的驱动、制动与转向功能，相较传统汽车省去了离合器、变速箱等大量部件，灵活性更高，具有较高的实用价值。
附图说明
图1为本发明的独立转向单元结构示意图；
图2为本发明的行星减速单元正视图；
图中标号：1转向电机、2联轴器、3齿轮轴、4行星轮、5行星架、6轮胎、7轮辋、8轮毂电机、9刹车盘、10爪盘销轴、11爪盘螺母、12固定轴、13悬架爪盘、14悬臂下销轴、15悬臂中销轴、16副减震器、17主减震器、18悬臂上销轴、19悬臂、20转向支架、21珐琅盘。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明一种基于行星轮系的车轮独立转向单元作进一步说明。
实施例：参见图1与图2，一种基于行星轮系的车轮独立转向单元包括转向电机1、联轴器2、齿轮轴3、行星轮4、行星架5、轮胎6、轮辋7、轮毂电机8、刹车盘9、爪盘销轴10、爪盘螺母11、固定轴12、悬架爪盘13、悬臂下销轴14、悬臂中销轴15、副减震器16、主减震器17、悬臂上销轴18、悬臂19、转向支架20、珐琅盘21。
对于独立转向部分，转向电机1通过联轴器2与齿轮轴3相连，悬臂19通过轴承为齿轮轴3下端提供支撑，齿轮轴3与行星轮4外啮合，行星轮4与含齿圈的转向支架20内啮合，行星架5采取转臂式行星架，行星轮4采用轴环实现在行星架5上的轴向固定，行星架5通过轴承、套筒与珐琅盘21相接，实现垂直方向力的传递，珐琅盘21通过螺栓固定于转向支架20上，行星架5与行星轮4形成转动副，与悬臂19通过螺栓固连，动力自转向电机1通过联轴器2传至齿轮轴3，在行星减速机构中自行星轮4传递至行星架5，行星架5转动，由于行星架5与悬臂19固连，带动悬臂19实现大角度转向，垂直方向的运动通过悬臂19传递至行星架5，再由行星架5上的套筒、轴承传递至珐琅盘21，珐琅盘21与转向支架20固连，保证齿轮系统不受垂直运动影响。
对于减震悬架部分，悬架爪盘13由爪盘螺母11采用螺纹连接压紧在固定轴12上，悬臂19下端与悬架爪盘13下端使用悬臂下销轴14通过间隙配合连接，主减震器17、副减震器16与悬架爪盘13上端使用爪盘销轴10通过间隙配合连接，主减震器17与悬臂19上端使用悬臂上销轴18通过间隙配合连接，副减震器16与悬臂19中部通过悬臂中销轴15连接，三者均采用间隙配合保证减震过程中可以转动，当车轮内侧或外侧有陡然垂直冲击时，车轮绕悬臂下销轴14中心转动，副减震器16快速吸收车轮侧向冲击，当车身负载较大或车轮中心垂直负载增大时，由主减震器18与副减震器17共同吸收车轮中心垂直冲击，主减震器18与副减震器17具有不同的弹簧阻尼系数，为限制副减震器16最大行程范围，悬架运动过程中，爪盘销轴10中心点不得越过悬臂上销轴18中心与悬臂下销轴14中心的连线。
对于车轮动力单元，轮毂电机8定子与固定轴12使用键采取过盈配合固连，轮毂电机8外壳与轮辋7通过螺栓固连，轮胎6嵌入轮辋7中，运动时轮毂电机8转子带动轮辋7、轮胎6转动，提供前进动力，刹车盘9与轮毂电机8外壳通过螺栓固连，刹车时通过摩擦力使电机停转，实现制动。
以上依据图例详细说明了本发明的构造特征，本发明不以图例所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种基于行星轮系的车轮独立转向单元，其特征是：由独立转向部分、减震悬架部分和车轮动力单元构成；
所述独立转向部分，其为：转向电机(1)通过联轴器(2)与齿轮轴(3)相连，所述齿轮轴(3)与行星轮(4)外啮合，所述行星轮(4)与含齿圈的转向支架(20)内啮合，行星架(5)与所述行星轮(4)形成转动副，所述行星架(5)与悬臂(19)通过螺栓固连，珐琅盘(21)与所述转向支架(20)通过螺栓固连，所述行星轮(4)通过轴环在所述行星架(5)实现轴向固定，轴环通过套筒和轴承抵于与所述珐琅盘(21)的下端，组成竖向支撑结构，通过轴承保证行星架转动；
所述减震悬架部分，其为：悬架爪盘(13)与固定轴(12)通过爪盘螺母(11)采用螺纹方式固连，所述悬臂(19)的下端与所述悬架爪盘(13)的下端使用悬臂下销轴(14)通过间隙配合连接，主减震器(17)、副减震器(16)与所述悬架爪盘(13)的上端使用爪盘销轴(10)通过间隙配合连接，所述主减震器(17)与所述悬臂(19)的上端使用悬臂上销轴(18)通过间隙配合连接，所述副减震器(16)与所述悬臂(19)的中部通过悬臂中销轴(15)连接；
所述车轮动力单元，其为：轮毂电机(8)的定子与所述固定轴(12)使用键采取过盈配合固连，刹车盘(9)与所述轮毂电机(8)的外壳通过螺栓固连，所述轮毂电机(8)的外壳与轮辋(7)通过螺栓固连，轮胎(6)嵌入在所述轮辋(7)中。
2.根据权利要求1所述的基于行星轮系的车轮独立转向单元，其特征是：
所述独立转向部分中，所述行星架(5)采取转臂式行星架，所述行星架(5)上的所述行星轮(4)采用轴环实现轴向固定，所述悬臂(19)通过轴承为所述齿轮轴(3)下端提供支撑，所述珐琅盘(21)与所述行星架(5)之间，由上至下依次通过轴承、套筒与轴环实现垂直方向定位与支承，通过轴承保证所述行星架(5)实现转向。
3.根据权利要求1所述的基于行星轮系的车轮独立转向单元，其特征是：
所述减震悬架部分中，所述主减震器(18)与所述副减震器(17)具有不同的弹簧阻尼系数，为限制所述副减震器(16)最大行程范围，悬架运动过程中，所述爪盘销轴(10)中心点不得越过所述悬臂上销轴(18)的中心与所述悬臂下销轴(14)的中心的连线。
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