CN220809544U - 一种大速比直角传动轮毂转向角模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大速比直角传动轮毂转向角模块，包括叉臂、转向电机、第一大速比模块和第二大速比模块，转向电机固定在叉臂的一侧，且转向电机驱动设置在叉臂内的第一大速比模块转动，第一大速比模块的输出端还固定有锥齿轮小齿轮，第二大速比模块包括主减输出轴和锥齿轮大齿轮，主减输出轴上下两端分别通过主减轮毂轴承、主减深沟球轴承与叉臂转动连接，锥齿轮大齿轮通过锁紧螺母A套设固定在主减输出轴上，且锥齿轮大齿轮与锥齿轮小齿轮啮合传动。本实用新型中的锥齿轮可实现交错轴间传动，单级传动比可达10～100，锥齿轮小齿轮可以偏置布置，可以满足转向电机不同位置的布置形式，提升了传动布置的空间自由度。

Description

一种大速比直角传动轮毂转向角模块

技术领域

本发明涉及车轮转向结构技术领域，更具体地说，是涉及一种大速比直角传动轮毂转向角模块。

背景技术

目前已经出现的分布式线控独立转向机构，一般是由转向总成和车轮总成组成。车轮由轮毂电机提供驱动力的同时，转向电机提供相应的转矩使得车轮总成转动相应的角度。通过分布控制四个独立的转向执行机构，提供适宜的转角，就能实现车辆的原地转向、斜向行驶、横向行驶等特殊行驶工况。

现有的独立转向机构由于旋转动作发生在机构与车体的连接处，故转向电机一般也设置在整个机构的上部，这样的设置方式会使得独立转向机构整体体积较大，且由于顶部空间限制转向电机的安装也比较麻烦，也不利于减速机构的设置，无法实现较大的减速比。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种大速比直角传动轮毂转向角模块，该转向角模块，转向电机安装方便，且能实现较大减速比。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种大速比直角传动轮毂转向角模块，包括叉臂、转向电机、第一大速比模块和第二大速比模块，所述转向电机固定在叉臂的一侧，且转向电机驱动设置在叉臂内的第一大速比模块转动，所述第一大速比模块的输出端还固定有锥齿轮小齿轮，所述第二大速比模块包括主减输出轴和锥齿轮大齿轮，所述主减输出轴上下两端分别通过主减轮毂轴承、主减深沟球轴承与叉臂转动连接，所述锥齿轮大齿轮通过锁紧螺母A套设固定在主减输出轴上，且锥齿轮大齿轮与锥齿轮小齿轮啮合传动。

作为优选方案：所述第一大速比模块为谐波减速模块或者多级行星排模块。

作为优选方案：所述谐波减速模块包括凸轮、柔轮、钢轮、十字交叉滚子轴承内圈和十字交叉滚子轴承外圈；所述凸轮固定在转向电机的电机轴上，所述柔轮通过柔性轴承设置在凸轮外侧，所述钢轮设置在柔轮外，且固定在叉臂内；所述十字交叉滚子轴承外圈也固定在叉臂内，所述十字交叉滚子轴承内圈与柔轮固定，所述锥齿轮小齿轮与十字交叉滚子轴承内圈固定。

作为优选方案：所述十字交叉滚子轴承外圈轴向通过挡圈固定，所述钢轮一侧置于叉臂内的台阶面，另一侧由转向电机的电机壳的止口轴向压紧。

作为优选方案：所述多级行星排模块包括三级行星架、行星输出滚动轴承、太阳轮、一二级行星架、行星轮和齿圈，所述齿圈与叉臂内壁过盈配合，所述太阳轮与转向电机的电机轴固定，所述行星轮设置在太阳轮和齿圈之间，所述一二级行星架、三级行星架上还设有行星销和滚针轴承，所述锥齿轮小齿轮固定在三级行星架上。

作为优选方案：所述转向电机包括电机壳、电机轴、转子组件和定子组件，所述电机壳一端固定在叉臂的一侧，所述定子组件固定在电机壳的内壁，所述转子组件固定在电机轴上，所述电机轴的两端分别通过两个电机轴承与电机壳转动连接，所述电机轴伸入叉臂内。

作为优选方案：所述电机壳的另一端还固定有电机盖，所述电机盖内设有控制器PCB板，所述控制器PCB板上还设有用于检测电机转速、位置的编码传感器，所述电机轴延伸至电机盖处且与编码传感器相对应的位置还设有磁铁。

作为优选方案：所述电机盖的外侧还设有PCB板盖，所述PCB板盖上还设有电机接插件和通气塞。

作为优选方案：所述电机轴伸入叉臂的一端还设有电机油封。

作为优选方案：所述主减输出轴的上部与叉臂内壁之间还设有轮毂油封，所述主减输出轴的顶部还设有用于与车体相连的轮毂螺栓。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本实用新型中的第二大速比模块中的主减速轴通过锥齿轮与第一大速比模块传动，锥齿轮可实现交错轴间传动，单级传动比可达10~100，也满足了转向电机垂直布置的形式，锥齿轮小齿轮可以偏置布置，可以满足转向电机不同位置的布置形式，提升了传动布置的空间自由度，同时合理的偏移距可提升齿轮承载能力为普通齿轮2倍以上。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的结构示意图。

附图中的标记为：1、叉臂；2、主减输出轴；3、主减深沟球轴承；4、锁紧螺母；5、锥齿轮大齿轮；6、主减轮毂轴承；7、轮毂油封；8、电机油封；9、电机轴承；10、转子平衡块；11、电机轴；12、电机壳；13、转子组件；14、定子组件；15、波形弹簧；16、控制器PCB板；17、电机盖；18、PCB板盖；19、电机接插件；20、通气塞；21、十字交叉滚子轴承内圈；22、十字交叉滚子轴承外圈；23、挡圈；24、柔轮锁紧螺栓；25、柔轮；26、锁紧螺母；27、钢轮；28、柔性轴承；29、凸轮；30、轮毂螺栓；40、三级行星架；41、行星输出滚动轴承；42、太阳轮；43、一二级行星架；44、行星轮；45、齿圈。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、部件和/或它们的组合。

此外，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

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。

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

如图1所示的一种大速比直角传动轮毂转向角模块，包括叉臂1、转向电机、第一大速比模块和第二大速比模块，所述转向电机固定在叉臂1的一侧，且转向电机驱动设置在叉臂内的第一大速比模块转动，所述第一大速比模块的输出端还固定有锥齿轮小齿轮，所述第二大速比模块包括主减输出轴2和锥齿轮大齿轮5，所述主减输出轴2上下两端分别通过主减轮毂轴承6、主减深沟球轴承3与叉臂1转动连接，所述锥齿轮大齿轮5通过锁紧螺母A4套设固定在主减输出轴2上，且锥齿轮大齿轮5与锥齿轮小齿轮啮合传动。所述主减输出轴2的上部与叉臂1内壁之间还设有轮毂油封7，所述主减输出轴2的顶部还设有用于与车体相连的轮毂螺栓30。

所述第一大速比模块为谐波减速模块，所述谐波减速模块包括凸轮29、柔轮25、钢轮27、十字交叉滚子轴承内圈21和十字交叉滚子轴承外圈22；所述凸轮29通过锁紧螺母B26固定在电机轴11上；所述柔轮25通过柔性轴承28设置在凸轮29外侧，所述钢轮27设置在柔轮25外，且固定在叉臂1内；所述十字交叉滚子轴承外圈22也固定在叉臂1内，所述十字交叉滚子轴承内圈21与柔轮25通过柔轮锁紧螺栓24固定，所述锥齿轮小齿轮与十字交叉滚子轴承内圈21固定。十字交叉滚子轴承内圈21与锥齿小齿轮也可以是一体化设计，柔性轴承28，凸轮29组成谐波减速器波发生器，使柔轮产生可控弹性变形与钢轮产生错齿运动，实现柔轮输出转速与扭矩。

所述十字交叉滚子轴承外圈22轴向通过挡圈23固定，所述钢轮27一侧置于叉臂1内的台阶面，另一侧由转向电机的电机壳12的止口轴向压紧。

本实用新型中谐波减速模块只能作为第一减速模块，因为谐波减速是通过柔轮弹性变形错齿啮合传动的，不能承受轮毂电机中剧烈的冲击振动，导致啮合冲击力增大，轻者影响传动NVH，重者导致谐波减速器损坏，以此将锥齿轮作为第二级转动。但是谐波减速和普通减速相比，传动精度高背隙小，提高轮毂电机转向精度，传动比大，单级可达70~320，承载扭矩大，结构简单，大幅减少电机机重量和体积。

所述转向电机包括电机壳12、电机轴11、转子组件13和定子组件14，所述电机壳12一端固定在叉臂1的一侧，所述定子组件14固定在电机壳12的内壁，所述转子组件13与电机轴11过盈配合且两端由转子平衡块10压紧，所述电机轴11的两端分别通过两个电机轴承9与电机壳12转动连接，所述电机轴11伸入叉臂内。所述电机轴11伸入叉臂1的一端还设有电机油封8，由于谐波减速和锥齿轮减速都处于油浴润滑中故需要电机油封8做密封。

转向电机作为分总成侧边安装，而非安装在主减输出轴顶部，就是为了避免整个轮毂电机过高，同时侧边安装电机也非常方便：通过电机壳12螺栓固定在叉臂1上，而且电机壳上直接伸出支架12-1通过螺栓装在叉臂上，目的是由于转向电机悬臂布置冲击振动下容易损坏，支架可以增大电机刚性还可提升电机NVH特性。

所述电机壳12的另一端还固定有电机盖17，所述电机盖17内设有控制器PCB板16，所述控制器PCB板16上还设有用于检测电机转速、位置的编码传感器，所述电机轴11延伸至电机盖17处且与编码传感器相对应的位置还设有磁铁。

所述电机盖17的外侧还设有PCB板盖18，所述PCB板盖18上还设有电机接插件19和通气塞20，所述通气塞20用于平衡电机内外腔压差。所述电机轴11靠近电机盖17的一端的轴承9与电机壳12之间还设有波形弹簧15，防止整个转子轴向窜动。

实施例2

如图2所示的一种大速比直角传动轮毂转向角模块，整体结构与实施例1大体相同，区别在于所述第一大速比模块为多级行星排模块，所述多级行星排模块包括三级行星架40、行星输出滚动轴承41、太阳轮42、一二级行星架43、行星轮44和齿圈45，所述齿圈45与叉臂1内壁过盈配合，所述太阳轮42与转向电机的电机轴11以过盈或扁口轴形式配合，所述行星轮44设置在太阳轮42和齿圈45之间，所述一二级行星架43、三级行星架40上还设有行星销和滚针轴承，所述锥齿轮小齿轮固定在三级行星架40上。

本实用新型的锥齿轮可以是直齿、螺旋曲线锥齿轮传动、双曲面锥齿轮传动等。①锥齿轮可实现交错轴间传动，单级传动比可达10~100，正好满足此轮毂电机垂直布置形式，并且与谐波减速配合，可以实现成百上千、甚至上万的超大传动比，由此转向电机可配备微型电机，极大减小整机体积与布置空间。②锥齿轮小齿轮可以偏置布置，可以满足转向电机不同位置的布置形式，提升了传动布置的空间自由度，同时合理的偏移距可提升齿轮承载能力为普通齿轮2倍以上。③锥齿轮若为螺旋形或双曲面形可保持啮合齿数至少为两对，可提升轮毂电机转向承载力，使传动平稳提升NVH特性。④锥齿轮传动精度也很高，传动效率极高最高可达0.99，可避免转向电机功率损失。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种大速比直角传动轮毂转向角模块，其特征在于：包括叉臂（1）、转向电机、第一大速比模块和第二大速比模块，所述转向电机固定在叉臂（1）的一侧，且转向电机驱动设置在叉臂内的第一大速比模块转动，所述第一大速比模块的输出端还固定有锥齿轮小齿轮，所述第二大速比模块包括主减输出轴（2）和锥齿轮大齿轮（5），所述主减输出轴（2）上下两端分别通过主减轮毂轴承（6）、主减深沟球轴承（3）与叉臂（1）转动连接，所述锥齿轮大齿轮（5）通过锁紧螺母A（4）套设固定在主减输出轴（2）上，且锥齿轮大齿轮（5）与锥齿轮小齿轮啮合传动。

2.根据权利要求1所述的一种大速比直角传动轮毂转向角模块，其特征在于：所述第一大速比模块为谐波减速模块或者多级行星排模块。

3.根据权利要求2所述的一种大速比直角传动轮毂转向角模块，其特征在于：所述谐波减速模块包括凸轮（29）、柔轮（25）、钢轮（27）、十字交叉滚子轴承内圈（21）和十字交叉滚子轴承外圈（22）；所述凸轮（29）固定在转向电机的电机轴（11）上，所述柔轮（25）通过柔性轴承（28）设置在凸轮（29）外侧，所述钢轮（27）设置在柔轮（25）外，且固定在叉臂（1）内；所述十字交叉滚子轴承外圈（22）也固定在叉臂（1）内，所述十字交叉滚子轴承内圈（21）与柔轮（25）固定，所述锥齿轮小齿轮与十字交叉滚子轴承内圈（21）固定。

4.根据权利要求3所述的一种大速比直角传动轮毂转向角模块，其特征在于：所述十字交叉滚子轴承外圈（22）轴向通过挡圈（23）固定，所述钢轮（27）一侧置于叉臂（1）内的台阶面，另一侧由转向电机的电机壳（12）的止口轴向压紧。

5.根据权利要求2所述的一种大速比直角传动轮毂转向角模块，其特征在于：所述多级行星排模块包括三级行星架（40）、行星输出滚动轴承（41）、太阳轮（42）、一二级行星架（43）、行星轮（44）和齿圈（45），所述齿圈（45）与叉臂（1）内壁过盈配合，所述太阳轮（42）与转向电机的电机轴（11）固定，所述行星轮（44）设置在太阳轮（42）和齿圈（45）之间，所述一二级行星架（43）、三级行星架（40）上还设有行星销和滚针轴承，所述锥齿轮小齿轮固定在三级行星架（40）上。

6.根据权利要求1所述的一种大速比直角传动轮毂转向角模块，其特征在于：所述转向电机包括电机壳（12）、电机轴（11）、转子组件（13）和定子组件（14），所述电机壳（12）一端固定在叉臂（1）的一侧，所述定子组件（14）固定在电机壳（12）的内壁，所述转子组件（13）固定在电机轴（11）上，所述电机轴（11）的两端分别通过两个电机轴承（9）与电机壳（12）转动连接，所述电机轴（11）伸入叉臂内。

7.根据权利要求6所述的一种大速比直角传动轮毂转向角模块，其特征在于：所述电机壳（12）的另一端还固定有电机盖（17），所述电机盖（17）内设有控制器PCB板（16），所述控制器PCB板（16）上还设有用于检测电机转速、位置的编码传感器，所述电机轴（11）延伸至电机盖（17）处且与编码传感器相对应的位置还设有磁铁。

8.根据权利要求7所述的一种大速比直角传动轮毂转向角模块，其特征在于：所述电机盖（17）的外侧还设有PCB板盖（18），所述PCB板盖（18）上还设有电机接插件（19）和通气塞（20）。

9.根据权利要求6所述的一种大速比直角传动轮毂转向角模块，其特征在于：所述电机轴（11）伸入叉臂（1）的一端还设有电机油封（8）。

10.根据权利要求1所述的一种大速比直角传动轮毂转向角模块，其特征在于：所述主减输出轴（2）的上部与叉臂（1）内壁之间还设有轮毂油封（7），所述主减输出轴（2）的顶部还设有用于与车体相连的轮毂螺栓（30）。