用于分布式驱动独立转向电动汽车的悬架及转向系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于分布式驱动独立转向电动汽车的悬架及转向系统，通过安装支架固定在车身上，包括车轮、轮毂电机、车轮支架、制动器、转向系统以及双横臂悬架系统，所述转向系统安装于车身的安装支架之上，所述车轮支架与所述转向系统输出端相联，所述双横臂悬架系统安装于车轮支架上，所述双横臂悬架系统与所述转向系统之间的运动无干涉。本发明专利技术所提供的装置使单个车轮具有大转向角能力的同时，集成了带有横向稳定器的双横臂悬架系统，从而改善了轮胎接地状态、提高附着极限、减少了轮胎磨损，增大了汽车侧倾刚度，从而改善了操纵稳定性，且整个系统易于调校。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属汽车底盘
，具体涉及用于分布式驱动独立转向电动汽车的悬架及转向系统。
技术介绍
分布式驱动四轮独立转向电动汽车的主要结构特征是将驱动电动机以及转向系统分散布置到各个车轮，其动力传动链短、传动高效，机械联接少、结构紧凑，车内空间利用率高。分布式驱动独立转向电动汽车可以实现多种动力学控制，具有良好的机动性和稳定性。目前在分布式驱动独立转向电动汽车的结构实现上，普遍采用的方案是每个车轮配有一个轮毂/轮边驱动电机和一套电动转向系统。双横臂悬架以其悬架几何特性的优势，能够使汽车具有良好的操纵稳定性。但这种悬架形式在分布式驱动独立转向电动汽车上的应用受到了限制，传统双横臂悬架控制臂一端伸入车轮空间内，限制了车轮转角。例如日本NTN公司所开发的Q’mo分布式驱动独立转向电动汽车，虽采用的了双横臂悬架结构，但其为了实现大的车轮转角，将转向主销移至车轮外，加大了主销侧向偏置距，进而增大了转向系统的工作负担。美国宇航局NASA的ModularRoboticVehicle美国专利：US14/032470虽然实现了单个车轮理论上的全转角，并可任意设置主销侧向偏置距，但因其悬架为单纵臂形式，且不具备横向稳定装置，操纵稳定性较差。解决悬架与转向之间的矛盾，设计合适的悬架系统及与其相匹配的转向系统是使分布式驱动独立转向电动汽车更好地发挥性能优势的必然要求。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供了用于分布式驱动独立转向电动汽车的悬架及转向系统，使单个车轮具有大转向角的同时，集成了带有横向稳定器的双横臂悬架系统，从而改善轮胎接地状态，本专利技术的技术方案如下：用于分布式驱动独立转向电动汽车的悬架及转向系统，通过安装支架固定在车身上，包括车轮、轮毂电机、车轮支架、制动器、转向系统以及双横臂悬架系统，所述转向系统安装于车身的安装支架之上，所述车轮支架与所述转向系统输出端相联，所述双横臂悬架系统安装于车轮支架上，所述双横臂悬架系统与所述转向系统之间的运动无干涉；所述双横臂悬架系统由导向机构、力传递机构、弹簧减振器以及横向稳定器组成；所述导向机构、力传递机构、弹簧减振器依次铰接，所述导向机构另一端铰接在车轮支架下侧，所述力传递机构中端通过第一摇臂与车轮支架铰接，所述弹簧减振器上端铰接在车轮支架顶端；所述横向稳定器下端与导向机构铰接，上端与车身铰接；所述转向系统包括依次传动连接的转向电机、电磁离合器、中间轴、电磁制动器、行星齿轮减速器、圆锥齿轮减速器，固定在安装支架的定子，位于定子内与圆锥齿轮减速器输出轴连接的齿轮，以及与所述齿轮啮合传动的转子；所述转子与车轮支架固联，带动车轮转动，从而实现转向。所述车轮支架的主体为管材焊接成的桁架结构或由板材冲焊成的单体壳结构，其上固定有连接转向系统输出端的六角轴、连接弹簧减振器的弹簧减振器安装座、连接力传递机构的第一摇臂安装座以及连接导向机构的控制臂安装座。所述六角轴为六棱柱体，其侧面下方设有幅板，所述六角轴套装在转子内，其幅板嵌入转子下端面的开槽内，并通过在侧面安装螺栓将六角轴与转子固定，进而传递转向力矩。所述双横臂悬架系统的导向机构由立柱、上控制臂和下控制臂组成，所述上控制臂和下控制臂铰接安装在车轮支架上，所述立柱通过球头分别铰接在上控制臂和下控制臂上，所述立柱上方还设有与横向稳定器铰接的U型夹以及与力传递机构铰接的推杆铰接孔。所述双横臂悬架系统的力传递机构由推杆、第一摇臂和角位移传感器组成，所述推杆一端铰接于所述立柱的推杆铰接孔，另一端与第一摇臂中端铰接；所述第一摇臂一端铰接在摇臂安装座内，另一端与弹簧减振器一端铰接，所述弹簧减振器另一端铰接于弹簧减振器安装座内；所述角位移传感器与第一摇臂相连，测量摇臂转角，获得车轮轮心竖直方向位移。所述推杆主体为直管，两端固定有螺纹套管，螺纹套管与螺杆螺纹连接，并通过螺母固定，调整推杆长度。所述双横臂悬架系统的横向稳定器由第一顶杆、第二顶杆、直线轴承、滑块、导轨、第二摇臂和扭杆组成，所述第一顶杆下端与U型夹铰接，上端与第二顶杆铰接，所述第二顶杆穿过固定安装在六角轴内孔的直线轴承，上端铰接于滑动连接在导轨上的滑块，所述导轨固定安装在第二摇臂一端，第二摇臂另一端与扭杆铰接，所述扭杆通过扭杆安装座安装在车身上。所述安装支架包括U形管、钣金件和若干调整垫块；所述钣金件褶边处焊接在U形管上形成焊接件，在焊件上开有安装孔，所述转向系统的定子端面加工有平台，在平台端面及定子侧面开有安装螺纹孔，所述定子通过螺栓及调整垫块固定在所述焊接件上。所述转子通过轴承安装在定子内，并通过端盖定位密封；所述转子圆周面上加工有轮齿，并与所述齿轮啮合传动，所述齿轮通过轴承安装在定子侧面处，并通过齿轮箱盖定位密封。所述车轮支架的主体由主梁、U形梁、纵梁、横梁、支撑板、斜梁以及弯梁焊接组成；其中，主梁为矩形管弯曲加工形成支架主体结构；纵梁、横梁为方管，其首尾相连并与支撑板焊接形成安装平台，位于主梁顶部，安装六角轴；U形梁水平设置，安装在由斜梁和弯梁构成的框架上；所述弹簧减振器安装座固定在安装平台侧面，所述摇臂安装座固定在U形梁上，所述控制臂安装座固定在主梁上。所述上控制臂和下控制臂均为U形结构，其截面为H形；所述上控制臂和下控制臂结构相同，均由立板、连接板、加强肋板、关节轴承座焊接而成，并开有减重孔；所述关节轴承座的位置对应于控制臂与其他部件铰接的位置。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术所提供的装置使单个车轮具有大转向角能力(理论上为全转角能力)的同时，集成了带有横向稳定器的双横臂悬架系统，从而改善了轮胎接地状态、提高附着极限、减少了轮胎磨损，增大了汽车侧倾刚度，从而改善了操纵稳定性，且整个系统易于调校。2、本专利技术中与悬架系统相匹配的转向系统能够适应恶劣的工作条件，转向动力传动能量损失小，传动部件实现封闭，润滑简单，能够避免转向过载冲击对转向电机的损害，具备转向电机失效时的应急保护功能。3、本专利技术能够有效提高汽车的驾驶体验以及行驶安全性，使分布式驱动独立转向电动汽车能够更好地发挥性能优势。4、本专利技术整个装置安装、拆卸、调整方便，装配误差小。附图说明图1为本专利技术所提供装置的组成示意图；图2为本专利技术所提供装置的安装方式示意图；图3为本专利技术所提供装置的安装支架示意图；图4a为本专利技术所提供装置的转向系统定子正面结构示意图；图4b为本专利技术所提供装置的转向系统定子反面结构示意图；图5为本专利技术所提本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于分布式驱动独立转向电动汽车的悬架及转向系统，通过安装支架固定在车身上，包括车轮、轮毂电机、车轮支架、制动器、转向系统以及双横臂悬架系统，其特征在于：所述转向系统安装于车身的安装支架之上，所述车轮支架与所述转向系统输出端相联，所述双横臂悬架系统安装于车轮支架上，所述双横臂悬架系统与所述转向系统之间的运动无干涉；所述双横臂悬架系统由导向机构、力传递机构、弹簧减振器以及横向稳定器组成；所述导向机构、力传递机构、弹簧减振器依次铰接，所述导向机构另一端铰接在车轮支架下侧，所述力传递机构中端通过第一摇臂与车轮支架铰接，所述弹簧减振器上端铰接在车轮支架顶端；所述横向稳定器下端与导向机构铰接，上端与车身铰接；所述转向系统包括依次传动连接的转向电机、电磁离合器、中间轴、电磁制动器、行星齿轮减速器、圆锥齿轮减速器，固定在安装支架的定子，位于定子内与圆锥齿轮减速器输出轴连接的齿轮，以及与所述齿轮啮合传动的转子；所述转子与车轮支架固联，带动车轮转动，从而实现转向。

【技术特征摘要】
1.用于分布式驱动独立转向电动汽车的悬架及转向系统，通过安装支架固定在车身上，
包括车轮、轮毂电机、车轮支架、制动器、转向系统以及双横臂悬架系统，其特征在于：
所述转向系统安装于车身的安装支架之上，所述车轮支架与所述转向系统输出端相联，
所述双横臂悬架系统安装于车轮支架上，所述双横臂悬架系统与所述转向系统之间的运动无
干涉；
所述双横臂悬架系统由导向机构、力传递机构、弹簧减振器以及横向稳定器组成；所述
导向机构、力传递机构、弹簧减振器依次铰接，所述导向机构另一端铰接在车轮支架下侧，
所述力传递机构中端通过第一摇臂与车轮支架铰接，所述弹簧减振器上端铰接在车轮支架顶
端；所述横向稳定器下端与导向机构铰接，上端与车身铰接；
所述转向系统包括依次传动连接的转向电机、电磁离合器、中间轴、电磁制动器、行星
齿轮减速器、圆锥齿轮减速器，固定在安装支架的定子，位于定子内与圆锥齿轮减速器输出
轴连接的齿轮，以及与所述齿轮啮合传动的转子；所述转子与车轮支架固联，带动车轮转动，
从而实现转向。
2.如权利要求1所述用于分布式驱动独立转向电动汽车的悬架及转向系统，其特征在
于：
所述车轮支架的主体为管材焊接成的桁架结构或由板材冲焊成的单体壳结构，其上固定
有连接转向系统输出端的六角轴、连接弹簧减振器的弹簧减振器安装座、连接力传递机构的
第一摇臂安装座以及连接导向机构的控制臂安装座；
所述六角轴为六棱柱体，其侧面下方设有幅板，所述六角轴套装在转子内，其幅板嵌入
转子下端面的开槽内，并通过在侧面安装螺栓将六角轴与转子固定，进而传递转向力矩。
3.如权利要求2所述用于分布式驱动独立转向电动汽车的悬架及转向系统，其特征在
于：
所述双横臂悬架系统的导向机构由立柱、上控制臂和下控制臂组成，所述上控制臂和下
控制臂铰接安装在车轮支架上，所述立柱通过球头分别铰接在上控制臂和下控制臂上，所述
立柱上方还设有与横向稳定器铰接的U型夹以及与力传递机构铰接的推杆铰接孔。
4.如权利要求3所述用于分布式驱动独立转向电动汽车的悬架及转向系统，其特征在
于：
所述双横臂悬架系统的力传递机构由推杆、第一摇臂和角位移传感器组成，所述推杆一
端铰接于所述立柱的推杆铰接孔，另一端与第一摇臂中端铰接；所述第一摇臂一端铰接在摇
臂安装座内，另一端与弹簧减振器一端铰接，所述弹簧减振器另一端铰接于弹簧减振器安装
座内；
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：田萌健，高炳钊，褚洪庆，陈虹，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22