CN118270095A - 一种基于多点减振和少齿差减速器的轮毂电机转向装置 - Google Patents

一种基于多点减振和少齿差减速器的轮毂电机转向装置 Download PDF

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CN118270095A CN202410473230.3A CN202410473230A CN118270095A CN 118270095 A CN118270095 A CN 118270095A CN 202410473230 A CN202410473230 A CN 202410473230A CN 118270095 A CN118270095 A CN 118270095A
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徐东镇
黄德
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刘泽之
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Abstract

本发明公开了一种基于多点减振和少齿差减速器的轮毂电机转向装置，具有前进后退、左右移动等功能，适用于电动汽车领域，可实现车辆斜向行驶或横向行驶。其结构包括减振机构、少齿差转向减速器，减振机构选用多组弹簧减震器作为其基础，对于垂直方向的冲击力和的侧向力进行缓冲，降低车辆在运动中的摆动和震动，提高稳定性和舒适性；少齿差转向减速器采用行星齿轮轮系结构，具有齿轮数量少、传动大的优点。本发明可用于解决现有独立转向装置体积较大等不足，对于实现轮毂电机的产业化，具有较好的应用前景。

Description

一种基于多点减振和少齿差减速器的轮毂电机转向装置
技术领域
本发明涉及轮毂电机转向技术领域，尤其涉及一种基于多点减振和少齿差减速器的轮毂电机转向装置。
背景技术
随着新能源汽车推广，各种电动汽车技术得到了发展，其中轮毂电机技术尤为突出。轮毂电机将动力、传动和制动功能都整合到轮毂电机内，大大简化电动车辆的机械结构。但由于轮毂电机簧下质量和转动惯量均大于传统车辆，传统悬架结构难以满足减振需求；传统转向结构的转向效率低、占用空间较大。为减少行车空间对汽车限制，已有提出轮毂电机全方位转向的技术要求，利用轮毂电机的全方位转向实现在狭小空间的车辆转向，以及实现原地转向的独特功能。
在公开号为CN111559426A的专利文献中公开了一种基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构，其包括轮毂电机、用于与车身连接的双叉臂和用于支撑车身的支撑结构；转向机总成包括与上连接支架固定的被动齿轮机构和与被动齿轮机构啮合、与支撑结构固定的主动齿轮机构，上连接支架和下连接支架分别铰接连接有一个叉臂，取消了传统双叉臂悬架结构的转向拉杆，由转向电机直接驱动转向节总成绕着虚拟主销转动，但在该技术方案中簧下质量大，并不利于动力传动，转向机构负载大。
在公开号为CN115071813A的专利文献中公开了一种用于轮毂电机的转向装置、角单元、行走装置及电动车辆，其包括转向臂总成和转向驱动总成，转向臂总成包括位于上端的车架连接部和位于下端下摆臂连接部；转向驱动总成位于轮毂电机背离轮毂一侧，转向驱动总成被设置为其下端低于轮毂电机所在车轮的最高位置；其省去了转向装置和悬架的下摆臂之间传动转向的结构，降低了底盘载物的高度和质心。但其转向机构结构复杂、转向效率不高、体积大。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种结构简单、转向效率高的基于多点减振和少齿差减速器的轮毂电机转向装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于多点减振和少齿差减速器的轮毂电机转向装置，包括有轮胎、轮毂电机、轮毂电机支架、第一减振器、第二减振器、悬架壁、车架和少齿差减速器，所述的轮胎安装在轮毂电机上，轮毂电机通过连接螺母与所述轮毂电机支架相连，所述悬架臂的下部孔位与轮毂电机支架的右侧孔位连接，悬架臂的上部孔位与车架的中部连接，所述第一减振器的下部孔位与轮毂电机支架的上部孔位连接，第一减振器的上部孔位与车架的上端连接，在所述悬架臂中部设有减振器安装孔，第二减振器的下部孔位安装在悬架臂中部的减振器安装孔处，第二减振器的上部孔位与车架下部连接，所述的少齿差减速器安装在车架的顶端。
所述的车架为7字型，在车架的顶端下侧设有第一安装孔，在车架的竖直部分上部内侧设有第二安装孔，在车架的竖直部分下端内侧设有第三安装孔。
所述的第一减振器的下部孔位与轮毂电机支架的上部孔位通过第一紧固件连接，第一减振器的上部孔位与车架的第一安装孔通过第二紧固件连接，第一减振器绕紧第一紧固件和第二紧固件轴线小幅旋转。
所述的悬架臂的上部孔位通过第三紧固件与车架的第二安装孔连接；第二减振器的上部孔位通过第四紧固件与车架的第三安装孔连接，第二减振器的下部孔位通过第五紧固件与悬架臂连接，第二减振器绕第四紧固件和第五紧固件轴线小幅旋转；所述的悬架臂的下部孔位通过第六紧固件与轮毂电机支架右侧孔位连接。
所述的少齿差减速器包括有输入轴、输入端外壳、输出端外壳、第一齿轮、第二齿轮、输出内齿圈和输出轴，所述的输入端外壳和输出端外壳对合配合在内部形成圆柱形空腔，所述的输出轴和输出内齿圈为一体结构，输出轴通过输处端轴承安装在输出端外壳中心孔中，输出轴与车架上端通过键连接，所述的输入轴包括有输入轴第一轴段和输入轴第二轴段，输入轴第一轴段和输入轴第二轴段不在同一轴线上；输入轴第一轴段与输入端外壳同轴设置，输入轴第一轴段通过输入端轴承安装在输入端外壳中心孔中；所述的第一齿轮和第二齿轮为一体的双联齿轮，输入轴第二轴段与第一齿轮和第二齿轮同轴设置，输入轴第二轴段与第一齿轮和第二齿轮通过键连接；在输入端外壳中设置有内齿圈，第一齿轮与输入端外壳的内齿圈形成齿轮啮合，输入轴转动带动第一齿轮和第二齿轮绕输入轴第一轴段轴线旋转；第二齿轮与输出内齿圈形成齿轮啮合，带动输出内齿圈和输出轴绕输入轴第一轴段轴线旋转。
所述的第一齿轮的齿数比输入端外壳的内齿圈齿数少两个齿，所述的第二齿轮的齿数比输出内齿圈的齿数少两个齿。
在所述的车架的顶端位于少齿差减速器安装位置处设有凸台，在车架顶部内侧对应凸台位置处设有螺栓盲孔并安装有托盖。
本发明的优点是：1.本发明采用少齿差减速器，具有体积小、减速比大和结构简单的优点。本发明转向机构的核心为少齿差减速器，采用两对具有齿差齿轮作为传动部件，在占用空间较小的情况下，实现结构简单和较大减速比；通过输出轴驱动车架和车轮沿着少齿差减速器的输出轴线转动，实现车辆斜行、横行、异向转向和原地转向等动作，极大地拓宽了车辆的行驶方式。
2.本发明多点布局减振结构，有效解决了轮毂电机导致的簧下质量过大的问题。减振机构方案选用多组弹簧减震器作为其基础，该减振机构能够在车辆行驶过程中对于路面不平造成的垂直方向的冲击力和转弯产生的侧向力进行缓冲，降低车辆在运动中的摆动和震动，并提高行驶过程中的稳定性和舒适性，可满足多种工况下负载需求，可大范围推广。
附图说明
图1为本发明独立转向车轮及悬架结构示意图；
图2为本发明少齿差减速器结构示意图；
图3为本发明少齿差减速器轮系图；
图4为本发明车架结构示意图；
图5为本发明悬架臂结构示意图；
图中标号：1轮胎；2轮毂电机；3第一紧固件；4第一减振器；5第二紧固件；6少齿差减速器；7托盖；8车架；9第三紧固件；10第四紧固件；11第二减振器；12悬架臂；13第五紧固件；14第六紧固件；15连接螺母；16轮毂电机支架；601输入轴第一轴段；602输入端轴承；603输入端外壳；604第一齿轮；605第二齿轮；606输出内齿圈；607输出轴；608输出端轴承；609输出端外壳；610输入轴第二轴段；801第一安装孔；802第二安装孔；803第三安装孔；1201减振器安装孔。
具体实施方式
本发明涉及一种基于多点式减振、少齿差减速器的轮毂电机转向装置，其主要由车轮、悬架结构及转向结构组成，下面结合附图1、2、3、4、5对本发明进一步说明。
如图1和图2所示，输出轴607和车架8通过键连接完成周向固定，实现输入力矩通过少齿差减速器6经过减速增扭，带动悬架和车轮独立转动；托盖7通过托盖连接螺栓在车架7内侧上方螺栓盲孔处连接，限制少齿差减速器6在垂直方向上移动。轮胎1安装在轮毂电机2上，轮毂电机2通过连接螺母15与轮毂电机支架16相连；悬架臂12下部孔位通过第六紧固件14与轮毂电机支架16右侧孔位连接；悬架臂12上部孔位通过第三紧固件9与车架8的第二安装孔802连接。第一减振器4下部孔位与轮毂电机支架16上部孔位通过第一紧固件3连接，第一减振器4上部孔位与车架8的第一安装孔801通过第二紧固件5连接，第一减振器4可以实现绕紧固件轴线小幅旋转。第二减振器11下部孔位安装在悬架臂12中部减振器安装孔1201处，第二减振器11下部孔位通过第五紧固件13与悬架臂12连接，第二减振器11上部孔位通过第四紧固件10与车架8的第三安装孔803连接，第二减振器11可以实现绕紧固件轴线小幅旋转。当车轮受到垂直方向震动时，悬架臂12绕第六紧固件14轴线旋转，且第一减振器4和第二减振器11也分别对应紧固件轴线做小幅旋转，第一减振器4和第二减振器11受力压缩，吸收震动。
如图4、5所示，车架8为7字型，内部设置有第一安装孔801、第二安装孔802、第三安装孔803，上方设有凸台，安装托盖处设置有螺栓盲孔；悬架臂11为连接件，悬架臂11上方和下方均设有安装孔，悬架臂11中间部分设置了减振器安装孔1201用于和第二减振器11连接，悬架臂11下方设置了孔，便于轮毂电机2主轴通过。
如图2、3所示，输入端外壳603和输出端外壳609对合配合在内部形成圆柱形空腔，在圆柱形空腔中容纳少齿差减速器；输出轴607和输出内齿圈606为一体的，输出轴607通过输处端轴承608安装在输出端外壳609中心孔中，输出轴607与车架8通过键连接固连，托盖7通过连接螺栓与车架8固连；输入轴由输入轴第一轴段601和输入轴第二轴段610组成，输入轴第一轴段601和输入轴第二轴段610不在同一轴线上；输入轴第一轴段601与输入端外壳603同轴设置，输入轴第一轴段601通过输入端轴承602安装在输入端外壳603中心孔中；第一齿轮604和第二齿轮605为一体的双联齿轮，输入轴第二轴段610与第一齿轮604和第二齿轮605同轴设置，输入轴第二轴段610与第一齿轮604和第二齿轮605通过键连接固连；在输入端外壳603中设置有内齿圈，第一齿轮604与输入端外壳603的内齿圈形成齿轮啮合，输入轴的转动带动第一齿轮604和第二齿轮605绕输入轴第一轴段601轴线旋转；第二齿轮605与输出内齿圈606形成齿轮啮合，带动输出内齿圈606和输出轴607绕输入轴第一轴段601轴线旋转；第一齿轮604的齿数比输入端外壳603内齿圈齿数少两个齿，第二齿轮605的齿数比输出内齿圈606齿数少两个齿，它们的啮合均为少齿差形式齿轮啮合，以较大传动比故带动输出轴607做旋转。
本发明是一种新型的悬架设计和转向机构，降低簧下质量，简化转向结构，减少转向机构的空间占用，提高转向效率，该设计简单明了、易于加工，具有良好的社会经济价值和广阔的研究前景。

Claims (7)

1.一种基于多点减振和少齿差减速器的轮毂电机转向装置，其特征在于：包括有轮胎、轮毂电机、轮毂电机支架、第一减振器、第二减振器、悬架壁、车架和少齿差减速器，所述的轮胎安装在轮毂电机上，轮毂电机通过连接螺母与所述轮毂电机支架相连，所述悬架臂的下部孔位与轮毂电机支架的右侧孔位连接，悬架臂的上部孔位与车架的中部连接，所述第一减振器的下部孔位与轮毂电机支架的上部孔位连接，第一减振器的上部孔位与车架的上端连接，在所述悬架臂中部设有减振器安装孔，第二减振器的下部孔位安装在悬架臂中部的减振器安装孔处，第二减振器的上部孔位与车架下部连接，所述的少齿差减速器安装在车架的顶端。
2.根据权利要求1所述的一种基于多点减振和少齿差减速器的轮毂电机转向装置，其特征在于：所述的车架为7字型，在车架的顶端下侧设有第一安装孔，在车架的竖直部分上部内侧设有第二安装孔，在车架的竖直部分下端内侧设有第三安装孔。
3.根据权利要求2所述的一种基于多点减振和少齿差减速器的轮毂电机转向装置，其特征在于：所述的第一减振器的下部孔位与轮毂电机支架的上部孔位通过第一紧固件连接，第一减振器的上部孔位与车架的第一安装孔通过第二紧固件连接，第一减振器绕紧第一紧固件和第二紧固件轴线小幅旋转。
4.根据权利要求2所述的一种基于多点减振和少齿差减速器的轮毂电机转向装置，其特征在于：所述的悬架臂的上部孔位通过第三紧固件与车架的第二安装孔连接；第二减振器的上部孔位通过第四紧固件与车架的第三安装孔连接，第二减振器的下部孔位通过第五紧固件与悬架臂连接，第二减振器绕第四紧固件和第五紧固件轴线小幅旋转；所述的悬架臂的下部孔位通过第六紧固件与轮毂电机支架右侧孔位连接。
5.根据权利要求2所述的一种基于多点减振和少齿差减速器的轮毂电机转向装置，其特征在于：所述的少齿差减速器包括有输入轴、输入端外壳、输出端外壳、第一齿轮、第二齿轮、输出内齿圈和输出轴，所述的输入端外壳和输出端外壳对合配合在内部形成圆柱形空腔，所述的输出轴和输出内齿圈为一体结构，输出轴通过输处端轴承安装在输出端外壳中心孔中，输出轴与车架上端通过键连接，所述的输入轴包括有输入轴第一轴段和输入轴第二轴段，输入轴第一轴段和输入轴第二轴段不在同一轴线上；输入轴第一轴段与输入端外壳同轴设置，输入轴第一轴段通过输入端轴承安装在输入端外壳中心孔中；所述的第一齿轮和第二齿轮为一体的双联齿轮，输入轴第二轴段与第一齿轮和第二齿轮同轴设置，输入轴第二轴段与第一齿轮和第二齿轮通过键连接；在输入端外壳中设置有内齿圈，第一齿轮与输入端外壳的内齿圈形成齿轮啮合，输入轴转动带动第一齿轮和第二齿轮绕输入轴第一轴段轴线旋转；第二齿轮与输出内齿圈形成齿轮啮合，带动输出内齿圈和输出轴绕输入轴第一轴段轴线旋转。
6.根据权利要求5所述的一种基于多点减振和少齿差减速器的轮毂电机转向装置，其特征在于：所述的第一齿轮的齿数比输入端外壳的内齿圈齿数少两个齿，所述的第二齿轮的齿数比输出内齿圈的齿数少两个齿。
7.根据权利要求2所述的一种基于多点减振和少齿差减速器的轮毂电机转向装置，其特征在于：在所述的车架的顶端位于少齿差减速器安装位置处设有凸台，在车架顶部内侧对应凸台位置处设有螺栓盲孔并安装有托盖。
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CN119749692A (zh) * 2025-02-11 2025-04-04 南京农业大学 农用移动平台及其转向控制方法

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