CN118025302A - 一种基于双叉臂式悬架的具有360度转向能力的角模块以及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆工程技术领域，提供了一种基于双叉臂悬架的具360度转向能力的角模块以及车辆，此结构沿过主销轴线且垂直于车轮平面的平面对称，其中包含转向系统、悬架系统、制动系统、驱动系统。转向系统包括转向驱动装置、转向臂，悬架系统包括上下横臂、弹簧、阻尼、悬架连杆、法兰盘，制动系统采用电子机械制动(EMB)总成，其驱动系统设置为轮毂电机(或轮边电机)。转向系统中，驱动装置位于角模块整体的上方并与车身连接，主要由驱动电机与减速机构组成，转向臂与悬架系统连接。悬架系统中的弹簧与阻尼作为一个整体与转向臂与悬架连杆连接，悬架连杆与上下叉臂通过法兰盘与轮毂电机连接。本发明中的角模块在工作中可实现360°大角度的转向，同时具有更小的横向空间占用，基于双叉臂悬架系统的布置方式，有效降低了车轮产生侧向位移的可能性。

Description

一种基于双叉臂式悬架的具有360度转向能力的角模块以及 车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种双叉臂式悬架的具有360度转向能力的角模块以及车辆。

背景技术

角模块结构是指集成了驱动功能、悬架功能、转向功能、制动功能的一体化模块总成，这一模块设置在车辆四个对角车轮对应位置，称为角模块。角模块总成有利于车辆线控化，智能化，将原先的机械传动结构变为电控。使得车辆四轮转向、定向平移功能的可获得性大大提升，且车辆上的角模块为分布式驱动，多轮独立驱动互为冗余，安全性高。在现有的角模块设计中，存在悬架布置不合理、转向角度较小、侧向位移、占用空间大等技术问题，因此提出本发明中的结构来调和解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的在于：提供一种角模块转向结构，将转向驱动装置设置于角模块上方并于车体连接，通过转向臂、悬架等部件的连接使得车轮在合理工作条件下可实现360°转向。使得车辆获得四轮独立转向的功能以及定向平移的能力。

本发明的另一个目的在于：提供一种垂直布置的角模块转向结构，在减少横向占用空间的同时尽可能保留足够的空间用于悬架横臂以及弹簧阻尼的布置。

本发明的第三个目的在于：提供一种双叉臂式悬架与转向臂、悬架连杆结合的角模块结构，悬架连杆垂直布置与悬架横臂、弹簧阻尼、转向臂、法兰盘连接，在传递转向力的同时也可避免车轮产生侧向位移。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种双叉臂式悬架角模块结构，包括：

车轮。

转向系统，由转向驱动装置与转向臂组成，其中转向驱动装置设置于角模块的上方，主要由驱动电机与减速机构组成。转向臂与转向驱动装置以及悬架连杆、悬架叉臂相连接，悬架连杆的另一侧通过法兰盘与轮毂链接。通过转向驱动装置—转向臂—悬架叉臂与悬架连杆—法兰盘—轮毂的转向力传递线路，使得转向系统能够驱动相应车轮以驱动装置输出轴轴线为中心线转动。

悬架系统，包括上下叉臂、减震器、悬架连杆以及法兰盘，上叉臂一端与转向臂约中间高度位置部分两侧连接，另一端与法兰盘以及悬架连杆第一连接部连接，下叉臂一端与转向臂下端两侧连接，另一端与法兰盘连接，下叉臂中间位置两侧与悬架连杆第三连接部连接，弹簧阻尼上端与转向臂连接，下端与转向臂下端以及悬架连杆第三连接部连接。

制动系统，采用电子机械制动(EMB)总成。

驱动系统，以轮毂电机(或轮边电机)为主要驱动部件，所述驱动机构与所述车轮传动连接，包括线束预留位。

作为一种优选的技术方案，所述转向驱动装置包括驱动电机与减速机构，所述减速机构外壳上方与车体连接，外壳下方与转向臂连接。

作为一种优选的技术方案，减速机构输出端与转向臂水平段一端连接向下输出转矩至转向臂。

作为一种优选的技术方案，所述转向臂为“Γ”形，水平段远离竖直段一端与所述转向驱动装置输出轴以及减速器外壳连接，竖直段中间高度位置留有通孔，与上叉臂开口端连接，竖直段底端两侧与下叉臂连接，底端中间与弹簧阻尼下端以及悬架连杆连接。

作为一种优选的技术方案，所述悬架连杆第一连接部与所述悬架系统上叉臂一端连接，第二连接部与所述转向臂下端以及所述弹簧阻尼下端连接，第三连接部与所述法兰盘以及所述悬架系统下叉臂一端连接。

作为一种优选的技术方案，所述悬架系统包括上下双叉臂、弹簧阻尼、悬架连杆以及法兰盘。所述上下双叉臂远离转向臂端分别与所述法兰盘上下端连接。

作为一种优选的技术方案，所述法兰盘一侧与所述悬架系统中的部件连接，另一侧与轮毂电机以及车轮部分连接。

作为一种优选的技术方案，所述驱动机构设置为轮毂电机(或轮边电机)。

作为一种优选的技术方案，所述制动系统采用电子机械制动(EMB)总成。

本发明的有益效果在于：

本发明提供一种具有大角度转向范围的双叉臂式悬架角模块以及车辆，其中包括转向系统、双叉臂式悬架系统、制动系统、驱动系统，转向驱动装置输出力矩转动转向臂，再经由上下叉臂、悬架连杆、法兰盘，带动车轮以减速机构输出轴轴线为中心线转动，在合理的工作环境中可使车轮获得独立实现360°旋转的能力，从而使得车辆四轮转向、定向行驶、原地转向等功能，同时也更加符合智能网联车辆的发展。车轮部分与轮毂电机以及法兰盘连接，在车辆在坑洼路段行驶时，车轮带动法兰盘、悬架连杆以及其他悬架系统部件上下跳动，保证了车轮在竖直方向的自由度，同时，由于悬架连杆与上下叉臂以及法兰盘的连接，车轮在水平方向的移动被限制，即使得车轮不会产生侧向位移。保证车轮在上下跳动过程中始终保持接地点不变，转向阻力矩不变，保证其行驶过程中的操纵稳定性。同时，角模块转向结构整体呈纵向布置，在横向空间上为悬架系统的合理设计布置留有足够的空间，也减少了角模块总成在横向上的空间占用，减小了角模块总成对车体的侵入，很大程度上降低了车辆其他部分的设计难度。

附图说明

图1为本发明实施例中角模块的结构示意图一；

图2为本发明实施例中角模块的结构示意图二；

图3为本发明实施例中角模块结构转向系统的结构示意图；

图4为本发明实施例中角模块结构悬架连杆的结构示意图。

附图标记

1、车轮；

2、转向系统；21、转向驱动装置；211、转向驱动电机；212、转向驱动装置减速机构；22、转向臂；221、转向臂水平段；222、转向臂竖直段；

3、悬架系统；31、上叉臂；32、下叉臂；33、减震器；331、弹簧；332、阻尼；34、悬架连杆；341、第一连接部；342、第二连接部；343、第三连接部；344、第四连接部；35、法兰盘；

4、制动系统； 41、制动盘； 42、制动卡钳；

5、驱动系统； 51、轮毂电机； 52、线束预留位；

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的效果更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施例的技术方案作进一步的详细描述。可以理解的是，此处描述的具体实施例仅仅作为对本发明的解释说明，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。另外说明的是，为了便于描述与解释说明，附图中仅仅示出了与本发明相关的部分而不是全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的说明与限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以指固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接，也可以是机械连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接；可以是转动连接，也可以是平动连接；可以是两个元件内部的连通，也可以是两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下’可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本文的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”,仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中,参考术语“一实施例”、“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一定指的是相同的实施例或示例。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明提供一种具有大角度转向范围的双叉臂式悬架角模块以及车辆，其中包括转向系统、悬架系统、制动系统、驱动系统与车轮，在合理的工作环境下可使车轮实现360°旋转，其中转向系统上方与车身连接，同时通过悬架系统与车轮连接，悬架系统与转向系统的相互连接制约限制了车轮的侧向移动，避免车轮产生侧向位移，并且保证车轮在上下跳动的过程中车轮的接地点不变。纵向布置的方案使得角模块总成占用横向空间小，对车身的侵入小。

如图1和图2所示，本发明提供一种双叉臂式悬架角模块方案，该角模块结构包括转向系统2、悬架系统3、制动系统4、驱动系统5，转向系统2的作用为提供转向功能并连接是车身与车轮1，转向系统2包括转向驱动装置21、转向臂22，转向驱动装置21上端与车身连接，转向驱动装置21包括转向驱动电机211和转向驱动减速机构212，转向驱动电机211设置于转向驱动装置21的上方，转向驱动减速机构212设置于转向驱动装置21的下方，转向驱动减速机构212的输出轴与转向臂水平段221远离转向臂竖直段222一端连接，转向驱动装置工作部件由壳体保护，并通过壳体上的预留孔位与车身以及转向臂22连接。

具体的，如图3所述转向臂22包括转向臂水平段221和转向臂竖直段222，悬架系统3包括上叉臂31；32下叉臂；减震器33、悬架连杆34；法兰盘35，如图4所示悬架连杆34包括第一连接部341；第二连接部342；第三连接部343；第四连接部344。转向臂竖直段222中间位置与下端开有通孔，悬架系统中的上叉臂31开口端与转向臂竖直段222中间位置连接，另一端与法兰盘35上端连接，在上叉臂31水平面远离转向臂水平段221面的耳片与悬架连杆34第一连接部341连接。下叉臂32开口端与转向臂竖直段222下端两侧连接，另一端与法兰盘35下端连接，在下叉臂32中间位置两侧各设置有一带孔圆柱体用于与悬架连杆34第三连接部343连接。减震器33包括弹簧331和阻尼332，减震器33上端与转向臂水平段221近竖直段端连接，同时，下端通过连接件与转向臂竖直段222下端以及悬架连杆34第二连接部342连接。悬架连杆34第四连接部344与法兰盘35连接。

具体的，制动系统4包括制动盘41、制动卡钳42和液压管路。驱动系统5设置为轮毂电机51，轮毂电机外定子与车轮1连接，内定子与制动盘连接安装，法兰盘35设置安装在制动盘41与轮毂电机51之间。

具体的，根据上述说明形成一个角模块总成，下面对其工作方式作部分说明。转向驱动电机211输出转矩后经由减速机构增加扭矩输出至转向臂22，带动转向臂以预定角速度以转向驱动减速机构212的输出轴为中心线转动。转向臂通过与上下叉臂、悬架连杆和法兰盘的连接带动车轮转动。在工况合理情况下使得车轮获得360°转动的能力。同时，转向驱动减速机构212的输出轴轴线与在不考虑四轮定位角的情况下的车轮中心线重合。保证车轮转动中心与车轮接地点是相同的。

具体的，在车轮跳动工况下，悬架系统与转向系统的连接方式在限制了多个方向运动的前提下保证了其特定方向的相对转动，保证了车轮在不平路面的跳动自由度，同时限制了车轮的侧向自由度，避免车轮在行驶时产生侧向位移，使得悬架系统得以合理工作。减震器33采用现有技术的弹簧阻尼总成，其具体系统与工作原理本实施例不再赘述，减震器33与转向臂22以及悬架连杆34相互配合，传递竖直方向的载荷，并在车轮1跳动时吸收竖直方向的震动以及来自路面的冲击。

可选的，制动系统4可设置为电子机械制动(EMB)总成。

可选的，悬架系统3可设置为主动式悬架来获得更好地驾驶平顺性和操纵稳定性，同时，主动悬架可补偿使用传统悬架系统的角模块总成无防倾结构的不足。

本实施例还提供一种车辆，该车辆包括车轮1以及如上所述的角模块总成结构。

此外,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.角模块总成，其特征在于，包括：

转向系统(2)，包括转向驱动装置(21)；转向驱动电机(211)；转向驱动装置减速机构(212)；转向臂(22)；转向臂水平段(221)；转向臂竖直段(222)，所述转向驱动装置(21)上端与车身连接。

悬架系统(3)，包括上叉臂(31)；下叉臂(32)；减震器(33)；弹簧(331)；阻尼(332)；悬架连杆(34)；第一连接部(341)；第二连接部(342)；第三连接部(343)；第四连接部(344)；法兰盘(35)。

制动系统(4)，包括制动盘(41)；制动卡钳(42)。

驱动系统(5)，包括轮毂电机(51)；线束预留位(52)。

2.根据权利要求1所述的角模块总成结构，其特征在于，所述悬架系统(3)中的上叉臂(31)与下叉臂(32)开口端与所述转向臂竖直段(222)中间与下端连接，所述上叉臂(31)与所述下叉臂(32)远离所述转向臂(22)端与所述悬架连杆(34)以及所述法兰盘(35)连接，所述减震器(33)包括弹簧(331)与阻尼(332)。

3.根据权利要求1所述的角模块总成结构，其特征在于，所述悬架连杆(34)包括第一连接部(341)、第二连接部(342)、第三连接部(343)、第四连接部(344)，所述第一连接部(341)与所述上叉臂(31)远离所述转向臂竖直段(222)一端连接，所述第二连接部(342)与所述减震器(33)下端以及所述转向臂竖直段(222)下端连接，所述第三连接部(343)与所述下叉臂(32)连接，所述第四连接部(344)与所述法兰盘(35)连接。

4.根据权利要求2所述的角模块总成结构，其特征在于，所述减震器(33)上端与所述转向臂水平段(221)靠近所述转向臂竖直段(222)一端远离车体面连接，下端与所述转向臂竖直段(222)远离所述转向臂水平段(221)一端以及所述悬架连杆(34)一端连接。

5.根据权利要求1所述的角模块总成结构，其特征在于，所述制动系统(4)包括制动盘(41)；制动卡钳(42)。

6.根据权利要求5所述的角模块总成结构，其特征在于，所述法兰盘(35)安装于所述制动盘(41)与所述驱动系统(5)之间。

7.根据权利要求1所述的角模块总成结构，其特征在于，所述驱动系统(5)设置为轮毂电机(或轮边电机)，同时包括线束预留位(52)。

8.根据权利要求3所述的角模块总成结构，其特征在于，所述转向驱动装置(21)上端与车身连接，所述转向驱动装置减速机构(212)输出轴与所述转向臂(22)水平段一端连接，所述转向驱动装置减速机构(212)带动所述转向臂(22)以所述转向驱动装置减速机构(212)输出轴为中心线转动。

9.根据权利要求3所述的角模块总成结构，其特征在于，所述转向系统(2)的工作转向角范围为0°-360°。

10.一种车辆，其特征在于，包括车轮(1)以及权利要求1-9任一项所述的角模块总成结构，所述角模块总成结构与所述车轮(1)传动连接。