CN106627745A - 转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统，包括车架、车轮、悬架和转向电机总成，所述悬架分别与车轮和车架连接，所述悬架为包括下摆臂、转向节和弹簧减振器的麦弗逊悬架，所述下摆臂和弹簧减振器均分别与车架和转向节连接，所述转向节与车轮连接，所述转向电机总成固联在下摆臂上，通过万向传动装置与转向节连接，驱动转向节沿主销轴线转动。与现有技术相比，本发明具有系统集成度高、模块化程度高、转向相应灵敏以及转向范围广等优点。

Description

转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统

技术领域

本发明涉及电动汽车底盘与转向领域，尤其是涉及一种转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统。

背景技术

传统车辆转向系统通过转向梯形机构保证转向时内外车轮转角之间有一定的函数关系，近似地满足阿克曼转向规律。但是由于转向梯形的存在，必然会导致在车轮上下跳动时产生悬架导向机构和转向杆系的运动干涉，也无法实现大角度的转向。而线控四轮独立转向技术取消了传统的梯形转向机构，从根本上解决了该问题。线控四轮独立转向技术通过四套独立可控的伺服电机传动系统驱动车轮转动，在结构允许的情况下转角可以达到±90°，使车辆可以实现原地转向、蟹行等多种模式。但现有的线控独立转向技术往往采用烛式悬架等简单的悬架形式，难以在实现独立转向的同时兼顾到悬架的运动性能。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统，包括车架、车轮、悬架和转向电机总成，所述悬架分别与车轮和车架连接，所述悬架为包括下摆臂、转向节和弹簧减振器的麦弗逊悬架，所述下摆臂和弹簧减振器均分别与车架和转向节连接，所述转向节与车轮连接，所述转向电机总成固联在下摆臂上，通过万向传动装置与转向节连接，驱动转向节沿主销轴线转动。

所述转向电机总成包括电机壳体和转向电机，所述电机壳体固定于下摆臂上，所述转向电机位于电机壳体内部，通过转向电机通过万向传动装置与转向节连接。

所述转向电机和万向传动装置之间还设有锥齿轮组件，所述锥齿轮组件分别与转向电机输出轴、转向电机从动轴和万向传动装置连接。

所述锥齿轮组件包括主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述主动锥齿轮安装在转向电机输出轴上，所述从动锥齿轮安装在转向电机从动轴上，与万向传动装置连接。

所述转向电机从动轴还通过轴承安装于下摆臂上。

所述弹簧减振器通过弹性橡胶铰与车架连接。

所述主销轴线为弹簧减振器与弹性橡胶铰的运动中心和万向传动装置的运动中心的连线。

所述转向电机总成还包括带有自锁功能的减速机。

所述减速机包括涡轮蜗杆减速机。

所述万向传动装置包括等速万向节或不等速万向节。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)将麦弗逊独立悬架与线控四轮转向系统进行了结合，实现了良好的悬架运动学特性的同时将转向电机总成布置于悬架下摆臂处，实现了悬架和转向系统的一体化，集成程度高，分布式转向布置也节省了前舱的空间，实现了较高的系统集成度及模块化程度。

(2)转向电机总成布置于麦弗逊悬架的下摆臂处，转向运动的传动链短，转向响应更加灵敏，效率更高，且无需占用轮边空间，占用空间小。

(3)剔除了传统转向系统的转向杆系，彻底避免了转向杆系与悬架导向杆系之间的干涉，通过合理的布置可以增加车轮的极限转向角。

(4)通过万向传动装置实现转向电机与转向节的连接，同时万向传动装置可以为等速万向节也可以为不等速万向节，实现方式灵活。

(5)转向电机和万向传动装置之间还设有锥齿轮组件，改变传递力矩的方向，便于力矩的传递。

(6)转向电机总成还包括带有自锁功能的减速机，当回正力矩较大时，可以实现转向电机总成的减速传动。

附图说明

图1为本发明的结构原理图；

图2为本发明的结构示意图；

其中，1为弹性橡胶铰总成，2为弹簧减振器总成，3为转向电机总成，4为下摆臂，5为锥齿轮对，6为万向传动装置，7为转向节，8为从动轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示为本实施例中提供的转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统，包括车架、车轮、悬架和转向电机总成，所述悬架分别与车轮和车架连接，悬架为包括下摆臂、转向节和弹簧减振器的麦弗逊悬架，、下摆臂和弹簧减振器均分别与车架和转向节连接，转向节与车轮连接，所转向电机总成固联在下摆臂上，通过万向传动装置与转向节连接，驱动转向节沿主销轴线转动。

该系统的实现原理是在传统的麦弗逊悬架结构的基础上，将原麦弗逊悬架的下球铰运动副拆分为一个受电机驱动的转动副和一个虎克铰(采用万向传动装置实现)。在不转向时电机不发生转动，该结构可实现悬架跳动。不难从理论上证明，该运动副的拆分不影响机构自由度，该悬架结构成立。

具体的结构如图2所示，该转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统主要由弹性橡胶铰总成1、弹簧减振器总成2、转向电机总成3、下摆臂4、锥齿轮对5、万向传动装置6、转向节7和从动轴8组成。

从图中可以看出，转向电机总成2中的电机壳体固定在麦弗逊悬架的下摆臂4上，电机的输出端首先连接一对锥齿轮3，主动锥齿轮安装在电机输出轴上，从动锥齿轮安装在从动轴8上，从动轴8同时通过轴承安装在下摆臂4上。从动轴与转向节7通过万向传动装置6连接。按照所述布置，转向电机输出的转矩依次通过锥齿轮对4和万向传动装置6改变方向后，驱动转向节7绕主销发生转动，实现转向功能。其余构件之间的布置与传统的麦弗逊悬架一致，弹簧减振器总成2通过弹性橡胶铰总成1连接在车身或副车架上。内含轴承的弹性橡胶铰总成1实现了两者之间球铰的运动关系。下摆臂4的内侧和车身之间为转动副运动关系(一般使用橡胶铰实现，未画出)，外侧与转向节通过球铰连接。弹簧减振器上支座与车身为球铰连接关系(具体通过含轴承的橡胶件总成实现)。弹簧减振器下支座与转向节固定。该结构的主销轴线为弹簧减振器上支座与车身的球铰运动中心与万向传动装置运动中心的连线。

转向电机总成2中包含减速器(未画出)，该减速器可采用涡轮蜗杆、行星齿轮等传动形式，当回正力矩较大时建议采用涡轮蜗杆减速机实现自锁。另外，在本实施例中，为便于布置，将电机横卧于下摆臂4上，故采用锥齿轮对5只为了改变传递力矩的方向，不仅限于采用锥齿轮，实现相同功能的机构可以是涡轮蜗杆等。万向传动装置6可以是各种等速或不等速的万向节。

Claims (10)

1.一种转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统，包括车架、车轮、悬架和转向电机总成，所述悬架分别与车轮和车架连接，其特征在于，所述悬架为包括下摆臂、转向节和弹簧减振器的麦弗逊悬架，所述下摆臂和弹簧减振器均分别与车架和转向节连接，所述转向节与车轮连接，所述转向电机总成固联在下摆臂上，通过万向传动装置与转向节连接，驱动转向节沿主销轴线转动。

2.根据权利要求1所述的转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述转向电机总成包括电机壳体和转向电机，所述电机壳体固定于下摆臂上，所述转向电机位于电机壳体内部，通过转向电机通过万向传动装置与转向节连接。

3.根据权利要求2所述的转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述转向电机和万向传动装置之间还设有锥齿轮组件，所述锥齿轮组件分别与转向电机输出轴、转向电机从动轴和万向传动装置连接。

4.根据权利要求3所述的转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述锥齿轮组件包括主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述主动锥齿轮安装在转向电机输出轴上，所述从动锥齿轮安装在转向电机从动轴上，与万向传动装置连接。

5.根据权利要求3所述的转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述转向电机从动轴还通过轴承安装于下摆臂上。

6.根据权利要求1所述的转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述弹簧减振器通过弹性橡胶铰与车架连接。

7.根据权利要求6所述的转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述主销轴线为弹簧减振器与弹性橡胶铰的运动中心和万向传动装置的运动中心的连线。

8.根据权利要求1所述的转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述转向电机总成还包括带有自锁功能的减速机。

9.根据权利要求8所述的转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述减速机包括涡轮蜗杆减速机。

10.根据权利要求1所述的转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述万向传动装置包括等速万向节或不等速万向节。