CN1703335A - 用于转向轮的轮内马达系统 - Google Patents

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Abstract

一种通过将直接驱动马达安装到转向轮上而形成的用于转向轮的轮内马达系统，其包括具有第一转向节(4)和第二转向节(7)的转向节，该第一转向节(4)通过一具有弹性体和用于限制其垂直运动的直接运动导向件的连接件(10)连接到齿轮马达(3)的非旋转侧并且在转向方向上由上悬架臂(5a)和下悬架臂(5b)锁住，该第二转向节(7)与转向杆(8)相连并且具有通过轮毂(6)安装到其上的制动器装置(9)和车轮(2)，其中，该第二转向节(7)与第一转向节(4)连接，以便通过中心销轴(J)沿转向方向转动，第二转向节(7)与齿轮马达(3)的输出轴通过在其两端具有等速万向节(21，22)的连接轴(20)彼此连接，从而能抑制转向扭矩的增加。

Description

用于转向轮的轮内马达系统
技术领域
本发明涉及一种用于在具有直接驱动轮作为转向轮的车辆上的转向轮上的轮内马达系统。
背景技术
近年来，在由马达驱动的车辆如电动车中，由于其较高的空间效率和驱动力传递效率，采用了一种轮内马达系统，该系统装有马达，该马达由作为行车部分的转向节和一轮内的驱动马达所构成(例如，专利No.2676025，JP-A 9-506236和JP-A 10-305735)，(在此采用的术语“JP-A”意思为“未经审查公开的日本专利申请”)。
但是，由于在现有技术中的上述轮内马达系统中将马达固定到为车辆行走部分的转向节上，当在转向轮中使用轮内马达时，在转向时，马达与车轮在转向方向上一起转动。也就是说，由于马达的质量，配备有轮内马达的转向轮的转向轴上的惯性力矩增加，不仅转向扭矩变大，而且容易发生在转向方向上的共振。
在具有悬挂机构例如在其支架周围的弹簧的车辆中，公知的是当簧下部分(例如车轮、转向节和悬架臂)的质量、所谓的“簧下质量”增加时，当车辆在不平的路面行驶时，轮胎的接地力的变化变得更大，并且道路保持性能变差。在现有技术的轮内马达中，当如上所述地将马达固定到转向节上时，由于马达的质量导致上述簧下质量增加，同时导致轮胎接地力的变化变得更大，并且道路保持性能变差。
本发明的一个目的是针对现有技术中的上述问题提供一种用于转向轮的轮内马达系统，该系统能减少配备有轮内马达的转向轮的转向扭矩的增加。
发明内容
根据本发明的第一个方面，提供了一种用于将直接驱动马达安装到转向轮上的轮内马达系统，其包括第一转向节和第二转向节，该第一转向节连接到直接驱动马达的非旋转侧并且在转向方向被锁住，该第二转向节与转向杆连接并且以与在转向方向上能绕中心销轴线转动的方式与第一转向节相连，第二转向节能与制动器装置和转向轮装配在一起。因此，由于转向时轮内马达不会在转向方向上发生转动，能够确实减少转向轮的转向扭矩。
根据本发明的第二个方面，提供一种用于转向轮的轮内马达系统，其中马达的非旋转侧通过弹性体和缓冲器、或者具有弹簧或者缓冲器作用的弹性体与第一转向节相连。从而将马达浮动地安装到行车部分以用作动态缓冲器重量，由此可以改善轮胎的接地性能和乘车舒适性。
根据本发明的第三个方面，提供一种用于转向轮的轮内马达系统，其中马达的非旋转侧在车辆的垂直方向上由直线运动导向件和一缓冲构件支承。从而在不平路面上行驶时可以改善轮胎的接地压力的变化以及车辆的道路保持性能。
根据本发明的第四个方面，提供一种用于转向轮的轮内马达系统，其中除了垂直方向之外，马达的非旋转侧还可在车辆的水平方向上由直线运动导向件和缓冲构件支承。从而，可以减少轮胎纵向力的变化并且使轮胎的性能稳定。
根据本发明的第五个方面，提供一种用于转向轮的轮内马达系统，其中马达的输出轴和安装到第二转向节的轮支承毂通过等速万向节互相连接，从而，甚至当由于转向使马达轴与车轮轴变得偏心时，仍能确定地将驱动力从马达传递到车轮上。
根据本发明的第六个方面，提供一种用于转向轮的轮内马达系统，其中马达的旋转部分和车轮由一挠性连接件互相连接，该挠性连接件具有至少两个直线运动导向件以及一等速万向节式连接件，，这些直线运动导向件以其运动方向沿马达的轴向彼此相交的方式互相连接，该等速万向节式连接件的运动中心在中心销轴线上。从而，甚至当将由于其结构的原因而不能直接将马达的旋转传递到轮毂的中空型直接驱动马达作为轮内马达时，也能确定地将驱动力从马达传递到车轮上。
附图简述
图1为根据本发明的实施例1中用于转向轮的轮内马达系统的纵向剖视图；
图2(a)和2(b)表示根据本发明实施例1的连接构件的一个例子的视图；
图3为根据本发明的实施例2中用于转向轮的轮内马达系统的纵向剖视图；
图4为根据实施例2的轮内马达系统的主视图；
图5为根据实施例2的减震器的一个例子的视图；
图6(a)和6(b)为一挠性连接件的一个例子的视图；
图7为挠性连接件的另一例子的视图；
图8为根据本发明的减震器的另一个例子的视图；
图9为根据本发明中用于转向轮的另一个轮内马达系统的纵向剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的优选实施例进行说明。
实施例1
图1是根据实施例1的用于转向轮的轮内马达系统构造的视图。在图1中，附图标记1表示一轮胎；附图标记2表示车轮，其由轮辋2a和轮辐2b组成；附图标记3表示齿轮马达，其包括在一马达外壳3C中的一电动马达3A以及一行星式减速器3B；附图标记4表示第一转向节，其安装在上述齿轮马达3上，并且与上悬架臂5a和下悬架臂5b相连；附图标记6表示轮支承毂，其在车轮旋转轴线处与车轮2相连；附图标记7表示第二转向节，其与转向杆8相连，并且以在转向方向上能绕中心销轴线J回转的方式与第一转向节4相连。制动器装置9和上述车轮2通过上述轮支承毂6安装在第二转向节7上。
也就是说，本发明中用于转向轮的轮内马达系统如此构造，即，转向节由第一转向节4和第二转向节7所组成，第一转向节4在转向方向上被锁定，而第二转向节7安装在车轮2上并与转向杆8相连，齿轮马达3安装在上述第一转向节4上，并且第一转向节4和第二转向节7在转向方向上可旋转地互相连接。附图标记5c表示由减震器等元件组成的悬挂构件。
更特别地，上述齿轮马达3为一内部转子型轮内马达，其中用于支承电动马达3A的定子3S的非旋转外壳3a与马达外壳3C相连，并且用于支承一转子3R的旋转外壳3b与行星式减速器3B相连。上述马达外壳3C通过一连接构件10与上述第一转向节4相连，该连接构件10具有弹性体11和直线运动导向件12，如图2(a)所示，设置在一中空盘状板13上的该直线运动导向件12用于将运动限制在垂直方向上，并且上述行星式减速器3B的输出轴(马达输出轴)通过一连接轴20与上述第二转向节7相连，该连接轴20在其两端具有等速万向节21和22。
用于将运动限制在垂直方向上的每个直线运动导向件12包括：一导轨12p和一导向构件12q，该导轨12p具有一在垂直方向延伸的突出部分，该导向构件12q具有与上述导轨12p相配合的凹槽部分。为了平稳地滑移上述导轨12p和导向构件12q，在上述导轨12p的突出部分和导向构件12q的凹槽部分之间可放置多个刚球12r。
齿轮马达3安装在第一转向节4上，如上所述，第一转向节4被上悬架臂5a和下悬架臂5b所支承，并且在转向方向上被锁住，并且第一转向节4连接到第二转向节7上，该第二转向节7以这样一种方式与轮支承毂6和转向杆8相连，即，在转向方向能绕中心销轴线J转动。因此，为一轮内马达的齿轮马达3在转向时不会与车轮2一起在转向时发生转动，这一点与现有技术不同。所以，转向扭矩没有增加，因而有可能确实减少转向轮的转向扭矩。
在此实施例中，与轮支承毂6相连的第二转向节7与齿轮马达3的输出轴通过连接轴20互相连接，该连接轴20在其两端具有等速万向节21和22，正因如此，即使在转向时，驱动力也能从马达3确实传递到车轮2上。
而且，在该实施例中，上述第一转向节4和马达外壳3C通过一连接构件10互相连接，用来支承上述齿轮马达3的定子3S的非旋转外壳3a固定在马达外壳3C上，该连接构件10具有弹性体11和直线运动导向件12，该直线运动导向件12用来将运动限制在垂直方向上，正因如此，齿轮马达3可浮动地安装在一簧下部分上，该部分为车辆的行走(dress-up)部分。因此，马达的质量与车辆的簧下质量分离开，并且能起到所谓的动力缓冲器的重量的作用，因而其可以消除在不平路面上行驶时的簧下振动，由此可以减少在轮胎的接地力上的变化，并且改善车辆的道路保持性能。在一较差的路面上行使时，可减少齿轮马达3上的振动负荷。
根据实施例1，转向节由第一转向节和第二转向节组成，其中，第一转向节通过一连接构件10与齿轮马达3的非旋转侧相连，该连接构件10具有一弹性体11和用于将运动限制在垂直方向上的直线运动导向件12，并且第一转向节被上悬架臂5a和下悬架臂5b在转向方向上被锁住；第二转向节连接到转向杆8上，而且通过轮毂6与制动器装置9和车轮2相连，并且第二转向节7以在转向方向上能绕中心销轴线J转动的方式与第一转向节4相连，上述第二转向节7和上述齿轮马达3的输出轴通过在两端具有等速万向节21和22的连接轴20互相连接。因此，即使在转向时，齿轮马达3在转向方向上的旋转也可以被抑制，转向轮的转向力矩能大大地减少，并且可以确定地传递驱动力。
作为齿轮马达3的非旋转部分的马达外壳3C通过一连接构件10安装在上述第一转向节4上，该连接构件10具有弹性体11和将运动限制在垂直方向上的直线运动导向件12，从而马达的质量用作为动态缓冲器的重量，由此可减小轮胎的接地力的变化并且改善车辆的道路保持性能。
实施例2
在上述的实施例1中，轮内马达为齿轮马达3。即使当安装有如图3和图4所示的中空型的直接驱动马达3Z时，该中空型直接驱动马达3Z如此构造，即，定子3S安装在第一环形外壳(非旋转外壳)3a上，该外壳3a在径向的外侧开口，转子3R安装在第二环形外壳(旋转外壳)3b上，该外壳3b在径向的内侧开口，并且外壳3b在非旋转外壳3a的径向外侧与其同心地设置，并且在转子3R和上述定子3S之间具有一预定的间距，上述非旋转外壳3a和旋转外壳3b通过一轴承3j可转动地互相连接，转向节由第一转向节4Z和第二转向节7Z组成，并且第二转向节7Z以在转向方向上能绕中心销轴线J转动的方式与第一转向节4Z相连，其中，第一转向节4Z通过一减震器30与上述马达3Z的非旋转侧相连，并且在转向方向上被上悬架臂5a和下悬架臂5b锁住，而且第二转向节连接到转向杆8上，通过轮毂6Z安装在制动器装置9和车轮2上。因此，上述马达3Z可浮动地安装在一簧下部分上，该部分为车辆的一个行车部分，并且在转向时可确实将驱动力从上述马达3Z传递到车轮2。
如图5所示，上述减震器30包括两个板34和35，该两个板34和35通过弹簧32、32和在车辆垂直方向上可移动的缓冲器33互相连接，这些板和缓冲器的移动方向由直线运动导向件31限制在车辆的垂直方向上。也就是说，由于减震器30如此构造，即，在车辆垂直方向上伸长和缩短的两个弹簧32和32以及在车辆垂直方向上伸长和缩短的缓冲器33都安装在转向节安装板34上，该安装板34连接到第一转向节4Z；并且弹簧接收部分36安装在上述弹簧32的上面或者下面，缓冲器安装部分37安装在马达安装板35上位于缓冲器上方的位置，该马达安装板35与马达3Z的非旋转外壳3a相连，当衰减力产生时，可沿车辆的垂直方向引导上述马达安装板35和转向节安装板34，并将上述马达3Z限制在垂直移动的方向上。因此，可将马达3Z浮动地安装在一簧下部分上，该部分为车辆的行走部分，相应地，上述马达3Z的质量与车辆的簧下质量分离开，并且能用作所谓的动态缓冲器的重量。因此，消除了在不平路面上行驶时的簧下振动，因而可以减少轮胎的接地力的变化并且可能改善车辆的道路保持性能。
由于其结构的原因，中空型直接驱动马达3Z不能将马达的转动传递到轮毂6Z上。在这个实施例中，在垂直方向上与马达的轴偏心的挠性连接件50和在转向方向上能转向的等速万向节式连接件40用来使马达旋转部分和车轮2互相连接，从而将上述马达3Z的驱动力传递到车辆2上。
也就是说，由于上述马达3Z的轴在垂直方向上变得与车轮的轴偏心，在垂直方向上与轴偏心的挠性连接件50可用来传递驱动力。在这点上，使上述挠性连接件50和车轮2在转向方向上互不相关，等速万向节式连接件40安装在上述挠性连接件50和车轮2之间，该等速万向节式连接件40运动的中心在中心销轴线J和车轮轴之间的交叉点上。
因此，在转向时，能将驱动力从马达3Z传递到车轮2，而不增加转向扭矩。
图6(a)为上述挠性连接件50的一个例子。该挠性连接件50包括一中空盘状板(车轮侧板)51，该中空盘状板51位于车轮2侧并且其周边与上述等速万向节式连接件40的内侧相连；一中空盘状板(马达侧板)53，该中空盘状板53位于马达3Z侧并且与马达3Z的旋转外壳3b相连；以及一中空盘状板(中间板)52，该中间板通过一直线运动导向件54与上述车轮侧板51相连并且通过一直线运动导向件55与上述马达侧板53相连，该直线运动导向件55由沿垂直于上述直线运动导向件54的运动方向的导向构件55a和导轨55b组成，并且所有的上述直线运动导向件以90°的间隔角度安装在马达3Z侧板、车轮2侧板以及中间板的前和后侧上的相同位置上。尽管如图6(b)所示那样沿圆周方向用于转动的力和沿径向用于扩张的力都施加在上述中间板52上，直线运动导向件54安装在上述中间板52的上述直线运动导向件55的后侧(车轮2侧)，该直线运动导向件54在移动方向上与上述直线运动导向件55相垂直，用于沿径向扩张上述中间板52的力与用于使上述直线运动导向件54沿径向扩张的力相平衡，结果是仅仅有扭矩被传递到车轮侧板51上。因此，从与旋转外壳3b相连的马达侧板53输入到直线运动导向件55的扭矩通过上述中间板52传递到车轮侧板51上，从而上述马达3Z的驱动力能确实传递到车轮2上。
一挠性连接件50A可用来代替上述挠性连接件50，如图7所示，在该挠性连接件50A中，上述中空盘状板51至53通过直线运动导向件56和57互相连接，并且直线运动导向件56和57的移动方向相互垂直。
在上述实施例2中，马达3Z在车辆垂直方向上由减震器30来支承。当被用来代替上述减震器30的减震器30A如此构造时，即，在车辆水平方向上伸长和缩短的弹簧32A和32A、在车辆垂直方向上伸长和缩短的缓冲器33A都安装在与第一转向节4Z相连的第一板34A上，第二板34B插入到上述第一板34A和与马达3Z的非旋转外壳3a相连的马达安装板35之间，其中第二板34B具有安装在上述弹簧32A上面或者下面位置处的弹簧接收部分36A，安装在第一板34A侧上的上述缓冲器33A上面位置处的缓冲器安装部分37A，在车辆的垂直方向上伸长和缩短的两个弹簧32和32，以及在马达安装板35侧上沿车辆的垂直方向伸长和缩短的缓冲器33；上述第一板34A和上述第二板34B通过一直线运动导向件31A互相连接，该直线运动导向件31A用于在车辆的水平方向上引导上述板34A和34B，并且上述第二板34B和马达安装板35通过一直线运动导向件31互相连接，其中马达安装板35具有安装在上述弹簧32上面或下面位置处的弹簧接收装置36以及安装在上述缓冲器33上方位置处的缓冲器安装部分37，且直线运动导向件31用于在垂直方向上引导上述板34B和35，如图8所示，除了车辆垂直方向之外，还可将上述马达3Z漂浮地安装在车辆的水平方向上，从而上述马达3Z不仅在上述车辆的垂直方向上而且在水平方向上都能用作动态缓冲器的重量。因此，由于可消除在不平路面上行驶时的簧下振动以便减少轮胎的接地力的变化，因而可以改善车辆道路保持性能并且也可减少轮胎纵向力的变化。结果，可以使轮胎的性能稳定。
在上述实施例中，安装了一外部转子型轮内马达作为中空型直接驱动马达。可以安装如图9所示的内部转子型轮内马达3Y来替代上述马达3Z。在图9中，附图标记3c表示轮内马达3Y的非旋转外壳，该外壳上安装有定子3S，3d表示一旋转外壳，该旋转外壳设置在上述非旋转外壳3c的径向内侧上并且通过一轴承3j与上述非旋转外壳3c可转动地相连，在旋转外壳上安装有转子3R。
工业实用性
如上所述，根据本发明，用于将直接驱动马达安装到转向轮的轮内马达系统包括：第一转向节和第二转向节，所述第一转向节在转向方向上被锁住，所述第二转向节与转向杆相连并且与在转向方向上以能绕中心销轴线J转动的方式与第一转向节相连，并且第二转向节能与制动器装置和转向轮装配在一起，直接驱动马达安装在第一转向节上。由于在转向时轮内马达不能在转向方向上发生转动，可极大地抑制在转向轴上的惯性力矩的增加，并且确实减少转向轮的转向扭矩。
由于上述马达的非旋转侧通过弹性体和缓冲器、或者具有弹簧或缓冲器作用的弹性体连接到第一转向节上，并且上述马达可用作动态缓冲器的重量，从而可以改善轮胎的接地性能和乘车舒适性。

Claims (6)

1.一种用于将直接驱动马达安装到转向轮上的轮内马达系统，其包括第一转向节和第二转向节，该第一转向节连接到直接驱动马达的非旋转侧并且在转向方向被锁住，该第二转向节与转向杆连接并且以与在转向方向上能绕中心销轴线转动的方式与第一转向节相连，第二转向节能与制动器装置和转向轮装配在一起。
2.如权利要求1所述的用于转向轮的轮内马达系统，其特征在于，马达的非旋转侧通过弹性体和缓冲器、或者具有弹簧或者缓冲器作用的弹性体与第一转向节相连。
3.如权利要求2所述的用于转向轮的轮内马达系统，其特征在于，马达的非旋转侧在车辆的垂直方向上由直线运动导向件和一缓冲构件支承。
4.如权利要求3所述的用于转向轮的轮内马达系统，其特征在于，除了垂直方向之外，马达的非旋转侧还可在车辆的水平方向上由直线运动导向件和缓冲构件支承。
5.如权利要求2至4中任一项所述的用于转向轮的轮内马达系统，其特征在于，马达的输出轴和安装到第二转向节的轮支承毂由等速万向节互相连接。
6.如权利要求2至4中任一项所述的用于转向轮的轮内马达系统，其特征在于，马达的旋转部分和车轮由一挠性连接件互相连接，该挠性连接件具有至少两个直线运动导向件以及一等速万向节式连接件，这些直线运动导向件以其运动方向沿马达的轴向彼此相交的方式互相连接，该等速万向节式连接件的运动中心在中心销轴线上。
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