【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于车辆，尤其涉及一种用于分布式电驱底盘的多自由度角模块系统。
技术介绍
1、分布式驱动电动汽车将驱动电动机直接安装在驱动轮内或驱动轮附近，具有驱动传动链短、结构紧凑、底盘结构简化等突出优点。驱动电机既是车辆的信息单元、又是控制执行单元，能够在充分挖掘车辆动力学控制潜力、增强车辆安全性、提升驱动效率等方面带来明显的技术革新，为高性能车辆控制技术提供硬件载体。集成驱动、制动、转向与悬架系统的角模块系统能够有效拓宽车辆的性能边界，是分布式电驱底盘构型的前沿发展方向。
2、按照拓扑结构特征可将当前的角模块构型分为三类。第一类典型的构型是将转向自由度直接串入原有悬架的拓扑回路内，并通过主销转向器驱动。然而，上述构型在单开链内集成多驱动副将导致不同运动相互耦合，降低系统的可靠性和承载能力。第二类构型在悬架与转向节之间引入轭形构件以实现轮跳与转向自由度的解耦。然而，用于运动解耦的构件会占据较大的轮边空间使悬架执行单元的布置困难，易导致机构的传递性能下降。第三类构型将悬架系统回路与车身断开，令其完全依附于转向系，形成串联拓扑。上述构型支持角模块实现360°的转向范围。但存在垂向空间占用较大、转向臂与车架的连接点承受的弯矩过大、转向传动链长等缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术实施例的目的在于提供一种用于分布式电驱底盘的多自由度角模块系统，旨在解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、本专利技术实施例是这样实现的，一种用于分布式电驱底盘的多自由度角模块系统，包括轮毂电机
3、所述轮毂电机安装于轮毂中；
4、所述上控制臂总成的一端与轮毂电机的壳体上方可活动的铰接，并可进行多向旋转，所述上控制臂总成的另一端与车身或车架中的至少一个连接；
5、所述下控制臂总成采用近似直线机构构造，其一端与所述轮毂电机壳体的下方铰接，并可进行多向旋转，另一端与车身或车架中的至少一个连接；
6、所述转向节的一端与转向机构通过能提供多个方向转动自由度的运动副铰接，另一端刚性连接于轮毂电机壳体上，所述转向机构用于驱动转向节，以带动车轮绕主销轴线转动。
7、进一步的技术方案，所述角模块系统为三自由度的并联机构，具有两个转动自由度和一个垂向平动自由度；
8、所述车轮作为并联机构的动平台，转向运动和外倾运动对应所述转动自由度，轮跳运动对应所述垂向平动自由度；
9、所述并联机构的拓扑结构为λs-ups-rrs，其中λ表示切比雪夫直线机构，s为球面副，u为胡克副，r为转动副，p为移动副。
10、进一步的技术方案，所述拓扑结构的衍生构型包括λs-ups-rps、λu-ups-rru和λs-pus-rrs。
11、进一步的技术方案，所述上控制臂总成包括上控制臂本体、第一球面副、第一衬套、第一连接杆、联轴器、外倾驱动电机和减速器；
12、所述上控制臂本体的一端设有第一安装孔，用于布置第一球面副；另一端设有第二安装孔用于装配第一衬套；
13、所述第一连接杆的一端通过第二装配轴与第一衬套转动连接；另一端通过第一装配轴与联轴器连接；
14、所述联轴器用于将外倾驱动电机的动力传递至上控制臂本体，驱动车轮绕下控制臂总成端部的进行转动；
15、所述减速器与外倾驱动电机串联，起减速增扭的作用。
16、进一步的技术方案，所述下控制臂总成包括切比雪夫直线机构和平面单开链机构；
17、所述切比雪夫直线机构包括下控制臂本体、第二连接杆和第三连接杆；其中，下控制臂本体一端设有第三安装孔用于布置第二球面副，从而与轮毂电机壳体铰接；所述下控制臂本体的两侧各自设有第三装配轴和第四装配轴；第三装配轴通过轴承与第二连接杆的第四安装孔转动连接；第四装配轴通过轴承与第三连接杆的第六安装孔转动连接；第二连接杆远离下控制臂本体的一端设有第五安装孔，第二衬套固定套设在第五安装孔内，并与车架转动连接；第三连接杆远离下控制臂本体的一端设有第七安装孔，第三衬套固定套设在第七安装孔内，并与车架转动连接；
18、所述平面单开链机构包括第四连接杆、第五连接杆和减振器总成；其中，所述第四连接杆的一端通过第八安装孔与下控制臂本体的第一耳片结构转动连接，另一端通过第九安装孔与第五连接杆的第二耳片结构转动连接；第五连接杆的另一端通过第三耳片结构与减振器总成的第十一安装孔转动连接；所述第四衬套安装于第五连接杆中部开设的第十安装孔中；所述减振器总成上的第十二安装孔与车架铰接。
19、本专利技术实施例的另一目的在于，一种滑板底盘，基于上述的角模块系统，包括车架、四个角模块系统，以及用于安装每个角模块系统的车轮；
20、所述车轮包括轮毂和轮胎，所述轮毂电机固定安装于所述轮毂内部，所述轮胎套设于所述轮毂外周。
21、本专利技术实施例提供的一种用于分布式电驱底盘的多自由度角模块系统，其有益效果如下：
22、（1）具有三个运动自由度：轮跳、转向和车轮外倾。在轮跳自由度方面，采用复合运动副（chebyshev-lambda机构）作为下控制臂，有效改善了悬架的几何运动学特性。将主动外倾控制引入角模块系统中以改善车辆的稳定性和安全性，例如，当转弯时将车轮向弯道内侧倾斜有利于改善侧向稳定性；同时，还能够通过车轮外倾角调节机构适度增加轮距，从而降低侧翻风险。此外，主动外倾角调节还能够降低轮胎磨损、改善车轮的附着性并补偿轮距变化。
23、（2）将驱动、制动、转向和悬架等系统有机地集成为一个即插即用的模块化结构，从而能够根据运载需求进行组装和拆卸，便于维护。每个角模块系统可视为并联机器人，具有底盘的全部行驶功能以及多种运动模态。
24、（3）采用结构-功能一体化设计，转向支链既作驱动单元又能够在无转角输入时约束车轮运动，同时也避免了当前角模块广泛采用的主销转向器对轮边空间的占用。
25、（4）通过引入过约束提高悬架的刚度和承载能力，并具有良好的传递特性和较低的耦合度。
26、（5）所提供的滑板底盘具有多种运动模式，包括：前轮转向、后轮转向、原地转向、定轴转向、斜形行驶、车身姿态调节以及主动车轮侧倾带来的转向辅助等功能。
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1.一种用于分布式电驱底盘的多自由度角模块系统，其特征在于，包括轮毂电机、上控制臂总成、下控制臂总成、减振器总成、转向节和转向机构；
2.根据权利要求1所述的用于分布式电驱底盘的多自由度角模块系统，其特征在于，所述角模块系统为三自由度的并联机构，具有两个转动自由度和一个垂向平动自由度；
3.根据权利要求2所述的用于分布式电驱底盘的多自由度角模块系统，其特征在于，所述拓扑结构的衍生构型包括λS-UPS-RPS、λU-UPS-RRU和λS-PUS-RRS。
4.根据权利要求1所述的用于分布式电驱底盘的多自由度角模块系统，其特征在于，所述上控制臂总成包括上控制臂本体、第一球面副、第一衬套、第一连接杆、联轴器、外倾驱动电机和减速器；
5.根据权利要求4所述的用于分布式电驱底盘的多自由度角模块系统，其特征在于，所述下控制臂总成包括切比雪夫直线机构和平面单开链机构；
6.一种滑板底盘，基于上述权利要求1-5任一项所述的用于分布式电驱底盘的多自由度角模块系统，其特征在于，包括车架、四个角模块系统，以及用于安装每个角模块系统的车轮；p>...
【技术特征摘要】
1.一种用于分布式电驱底盘的多自由度角模块系统，其特征在于，包括轮毂电机、上控制臂总成、下控制臂总成、减振器总成、转向节和转向机构；
2.根据权利要求1所述的用于分布式电驱底盘的多自由度角模块系统，其特征在于，所述角模块系统为三自由度的并联机构，具有两个转动自由度和一个垂向平动自由度；
3.根据权利要求2所述的用于分布式电驱底盘的多自由度角模块系统，其特征在于，所述拓扑结构的衍生构型包括λs-ups-rps、λu-ups-rru和λs-pus-rrs。
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【专利技术属性】
技术研发人员：高镇海，张汉英，韩宗志，陈国迎，孙博华，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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