转向电机位于麦弗逊悬架硬点处的线控四轮独立转向系统技术方案

本发明专利技术涉及一种转向电机位于麦弗逊悬架硬点处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与转向节连接，所述转向节与车轮连接，所述下摆臂与车架连接，所述转向电机总成分别与弹簧减振器和车架连接，通过驱动弹簧减振器绕转向电机轴线转动输出力矩，使转向节带动车轮偏转实现转向。与现有技术相比，本发明专利技术具有集成度高、转向相应灵敏、占用空间小以及转向范围广等优点。

【技术实现步骤摘要】
转向电机位于麦弗逊悬架硬点处的线控四轮独立转向系统
本专利技术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硬点处的线控四轮独立转向系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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硬点处的线控四轮独立转向系统。本专利技术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硬点处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与转向节连接，所述转向节与车轮连接，所述下摆臂与车架连接，所述转向电机总成分别与弹簧减振器和车架连接，通过驱动弹簧减振器绕转向电机轴线转动输出力矩，使转向节带动车轮偏转实现转向。所述转向电机总成包括电机壳体、电机支座和转向电机，所述转向电机位于电机壳体内，所述电机壳体固连在电机支座上，所述转向电机的输出轴和电机支座均与弹簧减振器连接，所述电机壳体与车架连接。所述转向电机的输出轴与弹簧减振器键联。所述电机支座与弹簧减振器通过推力轴承连接。所述转向电机通过虎克副与车架连接。所述虎克副的实现方式包括十字销或具有虎克铰运动特征的橡胶衬套。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。所述下摆臂通过下摆臂球铰与转向节连接。所述转向电机总成的输出轴线通过下摆臂球铰的中心。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(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硬点处，实现了悬架和转向系统的一体化，集成程度高。(2)转向电机总成布置于麦弗逊悬架的硬点处，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，通过合理的布置使得转向角度接近正负90度，转向范围广。(4)转向电机通过虎克副与车架连接，虎克副的实现形式可以为十字销也可以为具有虎克铰运动特征的橡胶衬套，实现方式灵活，适用范围广。(5)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为本专利技术的结构原理图；图2为本专利技术的结构示意图；其中，1为弹性橡胶铰总成，2为转向电机，3为电机支座，4为弹簧减振器上支座，5为弹簧，6为弹簧减振器下支座，7为连接件，8为下摆臂，9为下摆臂球铰，10为转向节，11为轮毂轴承压紧螺母，12为轮毂轴承，13为制动盘，14为减振器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术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，但本专利技术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硬点处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，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与转向节连接，转向节与车轮连接，下摆臂与车架连接，转向电机总成分别与弹簧减振器和车架连接，驱动弹簧减振器绕转向电机轴线转动输出力矩，使转向节带动车轮偏转实现转向。该系统的实现原理是在传统的麦弗逊悬架结构的基础上，运用运动副拆分原理，将原先结构中联接弹簧减振器总成与车身的球铰运动副拆分为一个转动副(为实现转向运动)和虎克铰运动副，拆分出的转动副的轴线必须通过麦弗逊悬架的下球铰中心，该转动副通过可控的转向电机(或包含减速器)进行控制。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硬点处的线控四轮独立转向系统主要由弹性橡胶铰总成1、转向电机2、电机支座3、弹簧减振器上支座4、弹簧5、弹簧减振器下支座6、连接件7、下摆臂8、下摆臂球铰9、转向节10、轮毂轴承压紧螺母11、轮毂轴承12(局部)、制动盘13和减振器14组成。从图中可以看出，转向电机总成中的电机壳体固连在电机支座3上，电机支座3与弹簧减振器上支座通4过推力轴承连接(未画出)，可绕电机轴线相互转动，转向电机2的输出轴通过键联接弹簧减振器上支座4，并可驱动弹簧减振器上支座绕电机轴线即主销轴线转动。弹簧减振器上支座4和下支座6之间置有弹簧5和减振器14，上下支座之间仅可沿弹簧5和减振器14的公共轴线(也即所述电机轴线)移动，弹簧减振器下支座6与转向节10通过连接件7固联在一起。通过上述构件之间的连接关系，电机可驱动转向节10和轮毂轴承12沿电机轴线(即主销轴线)转动，实现独立转向。转向伺服电机总成2中的电机壳体通过橡胶铰总成1连接在车身或副车架上，所属弹性橡胶铰总成1具有虎克铰运动特征。下摆臂8外侧通过球铰9与转向节10连接，内侧通过转动副与车架连接(一般采用橡胶衬套，未画出)。转向电机总成输出轴线通过下摆臂球铰9的中心。转向电机总成中还设有减速机，减速机可采用涡轮蜗杆或其他形式的减速机，当回正力矩较大时，转向伺服电机与减速机自身无法保持车轮方向稳定时可以采用涡轮蜗杆或其他可以实现自锁的减速传动形式。转向电机总成中的电机壳体与车身连接处的运动副关系应通过虎克铰或其他等效形式实现，比如十字销或具有虎克铰运动特征的橡胶衬套。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转向电机位于麦弗逊悬架硬点处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与转向节连接，所述转向节与车轮连接，所述下摆臂与车架连接，所述转向电机总成分别与弹簧减振器和车架连接，通过驱动弹簧减振器绕转向电机轴线转动输出力矩，使转向节带动车轮偏转实现转向。

【技术特征摘要】
1.一种转向电机位于麦弗逊悬架硬点处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与转向节连接，所述转向节与车轮连接，所述下摆臂与车架连接，所述转向电机总成分别与弹簧减振器和车架连接，通过驱动弹簧减振器绕转向电机轴线转动输出力矩，使转向节带动车轮偏转实现转向。2.根据权利要求1所述的转向电机位于麦弗逊悬架硬点处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、电机支座和转向电机，所述转向电机位于电机壳体内，所述电机壳体固连在电机支座上，所述转向电机的输出轴和电机支座均与弹簧减振器连接，所述电机壳体与车架连接。3.根据权利要求2所述的转向电机位于麦弗逊悬架硬点处的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述转向电机的输出轴与弹簧减振器键联。4.根据权利要求2所述的转向电机位于麦弗逊悬架硬点处的线控四轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈辛波，王威，张立军，王心坚，孟德建，卓桂荣，余卓平，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31