一种一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统的制作方法
一种一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电动汽车底盘与传动领域，具体涉及一种一体化梯形连杆式独立悬架 减速式轮边电驱动系统。
【背景技术】
[0002] 轮边电驱动系统在轮边/轮内引入驱动电机，其主要结构特征是将驱动电机安装 在驱动轮内或驱动轮附近，具有驱动传动链短、传动高效、结构紧凑等优点。根据不同的路 面反馈信息及行驶工况，各个驱动轮转矩由轮边电机独立控制，实现了高性能的控制功能。
[0003] 传统的轮边电驱动系统在轮边/轮内引入了驱动电机，增大了簧下质量，给车轮 接地性及行驶平顺性带来不利影响，即簧下质量负效应。
[0004] 近年来，梯形连杆式独立悬架因其优越的悬架运动学性能，广泛得运用在高级轿 车的前后悬架中。本发明结合梯形连杆式独立悬架的优越性能，提出一种一体化梯形连杆 式独立悬架减速式轮边电驱动系统，改善传统轮边电驱动系统的簧下质量负效应，可用于 轿车的后悬架中。
【发明内容】
[0005] 本发明提出了一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统。它将电机壳体 以及第一级减速箱壳体与梯形连杆式独立悬架的H型摆臂一体化集成，将第二级减速箱壳 体与转向节一体化集成。由于电机偏离车轮中心并靠近H型摆臂与车架相连的弹性铰布 置，在车轮跳动过程中，电机相对车身的振动减小，等效簧下质量减小，改善了车轮接地性 和行驶的平顺性，一体化集成度高。
[0006] 本发明的技术方案是： 一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统，包括车架、一体化第一级减速 箱-电机壳体-H型摆臂总成、一体化第二级减速箱-转向节总成、上摆臂、轮毂轴承、电机、 弹性铰、球铰等。
[0007] 电机动力经两级减速至车轮半轴输出，电机壳体与第一级减速箱一体化集成，其 一端通过弹性铰支承于车架并可绕弹性铰转动，由此充当梯形连杆式悬架的H型摆臂的功 能。第二级减速箱与转向节（导向节）一体化集成，第二级输入齿轮与第一级输出齿轮以花 键等方式与第二轴联接，第二轴充当H型摆臂与转向节之间的转动铰的作用。第二级减速 箱-转向节总成上端以球铰与上摆臂连接，上摆臂的另一端以球铰与车架连接。轮毂轴承 由轮毂轴承内圈、轮毂轴承外圈组成，轮毂（轮毂轴承内圈）相对于轮毂轴承外圈可且仅可 作绕轮毂轴承中心轴线的转动。轮毂轴承外圈与一体化第二级减速箱-转向节总成上的减 速箱壳体固联，轴承内圈与第二级输出轴(半轴)、轮辋、制动器旋转件固联。
[0008] 所述电机动力输出轴充当减速箱第一轴且与第一级输入齿轮联接，电机转速经第 一、第二级减速箱减速并将电机动力传递至与第二级减速箱动力输出轴固联的第三代轴承 内圈和轮辋，从而驱动车轮。
[0009] 与现有技术相比，本发明的特点在于： (1) 结合了梯形连杆式独立悬架以及一体化轮边驱动系统的优点，所述一体化梯形连 杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统的悬架运动学性能优越，如车轮在跳动过程中外倾角 及前束角稳定； (2) 电机壳体与第一级减速箱一体化集成并充当H型摆臂，第二级减速箱充当转向节 (导向节)，一体化集成度高； (3) 采用两级减速箱减速增扭，可匹配功率密度更高，体积质量更小的电机，故电机绕 H型摆臂与车身连接的弹性铰的转动惯量小，且电机质心靠近H型摆臂与车架连接的弹性 铰，故电机相对车身振幅小，抑制了簧下质量负效应； (4) 根据减速箱第二轴与车轮轴线夹角的不同，第二级减速箱可采用蜗轮蜗杆传动、交 错轴斜齿轮传动、平行轴齿轮传动等诸多传动形式； (5) 车辆转向时，电机不随车轮转向，因而相较于传统的电机、减速器布置于轮内/轮 边的电驱动系统，本发明的转向惯性力矩更小、转向响应更为灵敏。
【附图说明】
[0010] 图1为本发明一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统结构示意图。
[0011] 附图中的标号说明： 1、1'、1' ' -车架； 2--一体化第一级减速箱-电机壳体型摆臂总成； 201-一电机壳体；202-一第一级减速箱壳体； 3一一一体化第二级减速箱-转向节总成； 301 第二级减速箱壳体； 4一一上摆臂； 5--轮毂轴承； 501--轮毂轴承外圈；502--轮毂轴承内圈； I-第一弹性铰；π -第二弹性铰； III一一第一球铰；IV-一第二球铰； a一一减速箱第三轴(动力输出轴）轴线； b--减速箱第二轴轴线； c--减速箱第一轴（电机输出轴）轴线。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图1对本发明作进一步说明。
[0013] 一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统，包括车架1、一体化第一级减 速箱-电机壳体-H型摆臂总成2、一体化第二级减速箱-转向节总成3、上摆臂4、轮毂轴 承5、第一弹性铰I、第二弹性铰II、第一球铰III、第二球铰IV等，电机壳体201以及第一 级减速箱壳体202为一体化第一级减速箱-电机壳体-H型摆臂总成2的一部分，并充当梯 形连杆式独立悬架的H型摆臂功能。电机壳体201通过第一弹性铰I、第二弹性铰II支承 于车架Γ、Γ '，第一弹性铰I、第二弹性铰II的中心轴线重合，构成H型摆臂与车架Γ、 Γ '之间的铰接摆动轴线。第二级减速箱壳体301为一体化第二级减速箱-转向节总成3 的一部分，并充当转向节(导向节)的功能。第一级减速箱壳体202与第二级减速箱壳体301 以减速箱第二轴(示意图中减速箱第二轴轴线b处）相连，并仅可绕减速箱第二轴轴线相对 转动，减速箱第二轴由此充当H型摆臂与转向节相连的转动副的功能。第二级减速箱壳体 301通过第一球铰III与上摆臂4连接，上摆臂4通过第二球铰IV与车架1连接。轮毂轴 承5由轮毂轴承内圈502、轮毂轴承外圈501组成，轮毂轴承内圈502相对于轮毂轴承外圈 501可且仅可绕减速箱第三轴(动力输出轴)轴线a转动。轮毂轴承外圈501与第二级减速 箱壳体301固联，轮毂轴承内圈502则与减速箱动力输出轴、轮辋和制动器旋转件固联。
[0014] 电机动力输出轴(不意图中减速箱第一轴轴线c处）充当减速箱第一轴（图中未画 出）的功能，且与第一级减速箱壳体202中的输入齿轮（图中未画出）以花键等形式联接，动 力经由第一级减速箱壳体202中的一对平行轴定轴齿轮传递至第二轴(示意图中减速箱第 二轴轴线b处)。第二级减速箱壳体301中的输入齿轮（图中未画出)与减速箱第二轴固联， 最终电机动力经由第二级减速箱壳体301中的一对交错轴斜齿轮（图中未画出)传递至减速 箱动力输出轴(示意图中减速箱第三轴轴线a处）及与动力输出轴固联的轮毂轴承内圈处， 从而驱动车轮。
[0015] 减速箱第一轴轴线c与减速箱第二轴轴线b平行，故第一级减速可采用平行轴定 轴齿轮实现。减速箱第二轴轴线b与动力输出轴轴线a成一定的夹角《，根据夹角大小第 二级减速可采用平行轴定轴齿轮（a=0)、交错轴斜齿轮（0 )或涡轮蜗杆)实 现。
【主权项】
1. 一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统，其特征在于：电机壳体以及第 一级减速箱壳体为一体化第一级减速箱-电机壳体-H型摆臂总成的一部分，充当梯形连杆 式独立悬架的H型摆臂功能；电机壳体通过两个弹性铰支承于车架，两个弹性铰的中心轴 线重合并构成H型摆臂与车架之间的铰接摆动轴线；第二级减速箱壳体是一体化第二级减 速箱-转向节总成的一部分，并充当转向节的功能；第一级减速箱壳体与第二级减速箱壳 体以减速箱第二轴相连，减速箱第二轴由此充当H型摆臂与转向节相连的转动铰的功能； 一体化第二级减速箱-转向节总成上端通过球铰与上摆臂连接，上摆臂通过球铰与车架连 接；轮毂轴承外圈与第二级减速箱壳体固联，轮毂轴承内圈与减速箱动力输出轴、轮辋和制 动器旋转件固联。2. 根据权利要求1所述的一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统，其特 征在于：电机动力输出轴充当减速箱第一轴的功能，并与第一级减速箱中的输入齿轮以花 键等形式联接，动力经由第一级减速箱中的一对平行轴定轴齿轮传递至第二轴，第二级减 速箱中的输入齿轮与减速箱第二轴联接，最终电机动力经由第二级减速箱中的一对交错轴 斜齿轮传递至减速箱动力输出轴及与动力输出轴固联的第三代轮毂轴承内圈处，从而驱动 与轮毂轴承内圈固联的车轮。3. 根据权利要求2所述的一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统，其特征 在于：所述的一对交错轴斜齿轮也可以为平行轴定轴齿轮或涡轮蜗杆。4. 根据权利要求1所述的一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统，其特 征在于：减速箱第一轴轴线与减速箱第二轴轴线平行，故第一级减速可采用平行轴定轴齿 轮实现。5. 根据权利要求1所述的一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统，其特 征在于：减速箱第二轴轴线与动力输出轴轴线成一定的夹角?，根据夹角大小第二级减速 可采用： 当Oi=O时，平行轴定轴齿轮； 或者，当0 90时，交错轴斜齿轮； 或者，当时，涡轮蜗杆实现。
【专利摘要】本发明提出了一种一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统，它将电机壳体及第一级减速箱壳体、梯形连杆式独立悬架的H型摆臂一体化集成,将第二级减速箱壳体与转向节一体化集成。由于电机偏离车轮中心并靠近H型摆臂弹性铰布置，在车轮跳动过程中，电机相对车身的振动减小，具有一体化集成度高、等效簧下质量小、悬架运动学性能好的特点。
【IPC分类】B60K17/06, B62D7/18, B60G7/00
【公开号】CN104890504
【申请号】CN201510298065
【发明人】陈辛波, 王威, 吴利鑫, 王叶枫, 杨阳
【申请人】同济大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月3日
【技术领域】
[0001] 本发明属于电动汽车底盘与传动领域，具体涉及一种一体化梯形连杆式独立悬架 减速式轮边电驱动系统。
【背景技术】
[0002] 轮边电驱动系统在轮边/轮内引入驱动电机，其主要结构特征是将驱动电机安装 在驱动轮内或驱动轮附近，具有驱动传动链短、传动高效、结构紧凑等优点。根据不同的路 面反馈信息及行驶工况，各个驱动轮转矩由轮边电机独立控制，实现了高性能的控制功能。
[0003] 传统的轮边电驱动系统在轮边/轮内引入了驱动电机，增大了簧下质量，给车轮 接地性及行驶平顺性带来不利影响，即簧下质量负效应。
[0004] 近年来，梯形连杆式独立悬架因其优越的悬架运动学性能，广泛得运用在高级轿 车的前后悬架中。本发明结合梯形连杆式独立悬架的优越性能，提出一种一体化梯形连杆 式独立悬架减速式轮边电驱动系统，改善传统轮边电驱动系统的簧下质量负效应，可用于 轿车的后悬架中。
【发明内容】
[0005] 本发明提出了一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统。它将电机壳体 以及第一级减速箱壳体与梯形连杆式独立悬架的H型摆臂一体化集成，将第二级减速箱壳 体与转向节一体化集成。由于电机偏离车轮中心并靠近H型摆臂与车架相连的弹性铰布 置，在车轮跳动过程中，电机相对车身的振动减小，等效簧下质量减小，改善了车轮接地性 和行驶的平顺性，一体化集成度高。
[0006] 本发明的技术方案是： 一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统，包括车架、一体化第一级减速 箱-电机壳体-H型摆臂总成、一体化第二级减速箱-转向节总成、上摆臂、轮毂轴承、电机、 弹性铰、球铰等。
[0007] 电机动力经两级减速至车轮半轴输出，电机壳体与第一级减速箱一体化集成，其 一端通过弹性铰支承于车架并可绕弹性铰转动，由此充当梯形连杆式悬架的H型摆臂的功 能。第二级减速箱与转向节（导向节）一体化集成，第二级输入齿轮与第一级输出齿轮以花 键等方式与第二轴联接，第二轴充当H型摆臂与转向节之间的转动铰的作用。第二级减速 箱-转向节总成上端以球铰与上摆臂连接，上摆臂的另一端以球铰与车架连接。轮毂轴承 由轮毂轴承内圈、轮毂轴承外圈组成，轮毂（轮毂轴承内圈）相对于轮毂轴承外圈可且仅可 作绕轮毂轴承中心轴线的转动。轮毂轴承外圈与一体化第二级减速箱-转向节总成上的减 速箱壳体固联，轴承内圈与第二级输出轴(半轴)、轮辋、制动器旋转件固联。
[0008] 所述电机动力输出轴充当减速箱第一轴且与第一级输入齿轮联接，电机转速经第 一、第二级减速箱减速并将电机动力传递至与第二级减速箱动力输出轴固联的第三代轴承 内圈和轮辋，从而驱动车轮。
[0009] 与现有技术相比，本发明的特点在于： (1) 结合了梯形连杆式独立悬架以及一体化轮边驱动系统的优点，所述一体化梯形连 杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统的悬架运动学性能优越，如车轮在跳动过程中外倾角 及前束角稳定； (2) 电机壳体与第一级减速箱一体化集成并充当H型摆臂，第二级减速箱充当转向节 (导向节)，一体化集成度高； (3) 采用两级减速箱减速增扭，可匹配功率密度更高，体积质量更小的电机，故电机绕 H型摆臂与车身连接的弹性铰的转动惯量小，且电机质心靠近H型摆臂与车架连接的弹性 铰，故电机相对车身振幅小，抑制了簧下质量负效应； (4) 根据减速箱第二轴与车轮轴线夹角的不同，第二级减速箱可采用蜗轮蜗杆传动、交 错轴斜齿轮传动、平行轴齿轮传动等诸多传动形式； (5) 车辆转向时，电机不随车轮转向，因而相较于传统的电机、减速器布置于轮内/轮 边的电驱动系统，本发明的转向惯性力矩更小、转向响应更为灵敏。
【附图说明】
[0010] 图1为本发明一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统结构示意图。
[0011] 附图中的标号说明： 1、1'、1' ' -车架； 2--一体化第一级减速箱-电机壳体型摆臂总成； 201-一电机壳体；202-一第一级减速箱壳体； 3一一一体化第二级减速箱-转向节总成； 301 第二级减速箱壳体； 4一一上摆臂； 5--轮毂轴承； 501--轮毂轴承外圈；502--轮毂轴承内圈； I-第一弹性铰；π -第二弹性铰； III一一第一球铰；IV-一第二球铰； a一一减速箱第三轴(动力输出轴）轴线； b--减速箱第二轴轴线； c--减速箱第一轴（电机输出轴）轴线。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图1对本发明作进一步说明。
[0013] 一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统，包括车架1、一体化第一级减 速箱-电机壳体-H型摆臂总成2、一体化第二级减速箱-转向节总成3、上摆臂4、轮毂轴 承5、第一弹性铰I、第二弹性铰II、第一球铰III、第二球铰IV等，电机壳体201以及第一 级减速箱壳体202为一体化第一级减速箱-电机壳体-H型摆臂总成2的一部分，并充当梯 形连杆式独立悬架的H型摆臂功能。电机壳体201通过第一弹性铰I、第二弹性铰II支承 于车架Γ、Γ '，第一弹性铰I、第二弹性铰II的中心轴线重合，构成H型摆臂与车架Γ、 Γ '之间的铰接摆动轴线。第二级减速箱壳体301为一体化第二级减速箱-转向节总成3 的一部分，并充当转向节(导向节)的功能。第一级减速箱壳体202与第二级减速箱壳体301 以减速箱第二轴(示意图中减速箱第二轴轴线b处）相连，并仅可绕减速箱第二轴轴线相对 转动，减速箱第二轴由此充当H型摆臂与转向节相连的转动副的功能。第二级减速箱壳体 301通过第一球铰III与上摆臂4连接，上摆臂4通过第二球铰IV与车架1连接。轮毂轴 承5由轮毂轴承内圈502、轮毂轴承外圈501组成，轮毂轴承内圈502相对于轮毂轴承外圈 501可且仅可绕减速箱第三轴(动力输出轴)轴线a转动。轮毂轴承外圈501与第二级减速 箱壳体301固联，轮毂轴承内圈502则与减速箱动力输出轴、轮辋和制动器旋转件固联。
[0014] 电机动力输出轴(不意图中减速箱第一轴轴线c处）充当减速箱第一轴（图中未画 出）的功能，且与第一级减速箱壳体202中的输入齿轮（图中未画出）以花键等形式联接，动 力经由第一级减速箱壳体202中的一对平行轴定轴齿轮传递至第二轴(示意图中减速箱第 二轴轴线b处)。第二级减速箱壳体301中的输入齿轮（图中未画出)与减速箱第二轴固联， 最终电机动力经由第二级减速箱壳体301中的一对交错轴斜齿轮（图中未画出)传递至减速 箱动力输出轴(示意图中减速箱第三轴轴线a处）及与动力输出轴固联的轮毂轴承内圈处， 从而驱动车轮。
[0015] 减速箱第一轴轴线c与减速箱第二轴轴线b平行，故第一级减速可采用平行轴定 轴齿轮实现。减速箱第二轴轴线b与动力输出轴轴线a成一定的夹角《，根据夹角大小第 二级减速可采用平行轴定轴齿轮（a=0)、交错轴斜齿轮（0 )或涡轮蜗杆)实 现。
【主权项】
1. 一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统，其特征在于：电机壳体以及第 一级减速箱壳体为一体化第一级减速箱-电机壳体-H型摆臂总成的一部分，充当梯形连杆 式独立悬架的H型摆臂功能；电机壳体通过两个弹性铰支承于车架，两个弹性铰的中心轴 线重合并构成H型摆臂与车架之间的铰接摆动轴线；第二级减速箱壳体是一体化第二级减 速箱-转向节总成的一部分，并充当转向节的功能；第一级减速箱壳体与第二级减速箱壳 体以减速箱第二轴相连，减速箱第二轴由此充当H型摆臂与转向节相连的转动铰的功能； 一体化第二级减速箱-转向节总成上端通过球铰与上摆臂连接，上摆臂通过球铰与车架连 接；轮毂轴承外圈与第二级减速箱壳体固联，轮毂轴承内圈与减速箱动力输出轴、轮辋和制 动器旋转件固联。2. 根据权利要求1所述的一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统，其特 征在于：电机动力输出轴充当减速箱第一轴的功能，并与第一级减速箱中的输入齿轮以花 键等形式联接，动力经由第一级减速箱中的一对平行轴定轴齿轮传递至第二轴，第二级减 速箱中的输入齿轮与减速箱第二轴联接，最终电机动力经由第二级减速箱中的一对交错轴 斜齿轮传递至减速箱动力输出轴及与动力输出轴固联的第三代轮毂轴承内圈处，从而驱动 与轮毂轴承内圈固联的车轮。3. 根据权利要求2所述的一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统，其特征 在于：所述的一对交错轴斜齿轮也可以为平行轴定轴齿轮或涡轮蜗杆。4. 根据权利要求1所述的一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统，其特 征在于：减速箱第一轴轴线与减速箱第二轴轴线平行，故第一级减速可采用平行轴定轴齿 轮实现。5. 根据权利要求1所述的一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统，其特 征在于：减速箱第二轴轴线与动力输出轴轴线成一定的夹角?，根据夹角大小第二级减速 可采用： 当Oi=O时，平行轴定轴齿轮； 或者，当0 90时，交错轴斜齿轮； 或者，当时，涡轮蜗杆实现。
【专利摘要】本发明提出了一种一体化梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统，它将电机壳体及第一级减速箱壳体、梯形连杆式独立悬架的H型摆臂一体化集成,将第二级减速箱壳体与转向节一体化集成。由于电机偏离车轮中心并靠近H型摆臂弹性铰布置，在车轮跳动过程中，电机相对车身的振动减小，具有一体化集成度高、等效簧下质量小、悬架运动学性能好的特点。
【IPC分类】B60K17/06, B62D7/18, B60G7/00
【公开号】CN104890504
【申请号】CN201510298065
【发明人】陈辛波, 王威, 吴利鑫, 王叶枫, 杨阳
【申请人】同济大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月3日
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