电机布置于车架的梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统的制作方法

xiaoxiao2020-10-23  4

电机布置于车架的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,具体涉及一种电机布置于车架的梯形连杆 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,各个驱动轮转矩都由轮边电机独立控制,实现了传统汽车上难以 实现的尚性能控制功能。
[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,提出一种电机布置于车架 上的梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统,将电机质量转变为簧载质量,直接减小 了车身的簧下质量,从而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] 本发明提出了一种电机布置于车架的梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系 统。它将电机壳体固联在车架上,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。由于电机布置于车架上,直接减小 了等效簧下质量,改善了车轮接地性和车身的平顺性,一体化集成度高。
[0006] 为达到上述发明目的,本发明的技术方案是: 一种电机布置于车架的梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统,包括一体化车 架-电机壳体总成、减振器、悬架弹簧、一体化第一级减速箱-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] 电机壳体与车架一体化集成,电机动力可经万向节和传动轴输出至减速箱第一 轴,也可将电机输出轴作为减速箱的第一轴,从而实现电机位置的灵活布置。第一级减速箱 与H型摆臂一体化集成,其一端通过转动铰支承于车架,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可充当减速箱第一轴且与第一级输入齿轮联接,也可经万向 节及传动轴与减速箱第一轴连接,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,所述电机布置于车 架的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) 电机壳体与车架一体化集成,第一级减速箱与H型摆臂一体化集成并充当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,减轻车身 整体质量,提高能量利用效率,由于电机布置于车架上,直接减小了簧下质量,抑制了簧下 质量负效应; (4) 电机在车架上的位置可灵活布置,为减振器及悬架弹簧的布置提供更多空间,同时 提高了整车质心位置,车身离地间距增大,提高了行驶的安全性; (5) 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; (6) 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为本发明电机布置于车架的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- -一体化车架-电机壳体总成; 101-电机壳体; 2- 一一体化第一级减速箱-H型摆臂总成; 201 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一一第一球铰; II一一第二球铰; 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] 电机布置于车架的梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统,包括一体化车 架-电机壳体总成1、一体化第一级减速箱-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、第一球铰I、第二球铰II等。
[0014] 电机壳体101与车架一体化集成,且电机动力输出轴(减速箱第一轴轴线C处)与 第一级输入齿轮(图中未画出)以花键等形式联接,由此充当减速箱第一轴的作用。第一级 减速箱壳体201绕电机动力输出轴轴线(减速箱第一轴轴线c)转动,电机动力输出轴由此 充当H型摆臂与车架间转动副的功能。第一级减速箱壳体201为一体化第一级减速箱-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。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201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)连接,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I与上摆臂4连接,上摆 臂4的另一端通过第二球铰II与一体化车架-电机壳体总成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。
[0015] 电机动力输出轴(即附图1中减速箱第一轴轴线C)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201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201中的一对平行轴定轴齿轮传递至第二轴(即附图1中减速箱 第二轴轴线b)。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(即附图1中减速箱第三轴轴线a)及与动力输出轴固联的轮毂轴承内圈处, 从而驱动车轮。
[0016] 本发明中,电机在车架上的位置可灵活布置,如将电机集中布置于车架中轴线处, 此时电机动力输出轴不充当减速箱第一轴(图中未画出)的功能。电机动力输出轴与减速箱 第一轴之间由于车架限制可能存在一定夹角,可通过万向节和传动轴将电机动力输出轴和 减速箱第一轴连接起来,从而将动力输入至减速箱第一轴。
[0017] 根据各轴线之间的夹角大小,减速箱的齿轮对可采用不同的形式进行传动。减速 箱第一轴轴线C与减速箱第二轴轴线b成一定夹角α,根据夹角大小第一级减速可采用平 行轴定轴齿轮()、交错轴斜齿轮(〇 < ? < 90)或涡轮蜗杆、锥齿轮(α=90 )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y?,根据夹角大小第二 级减速可采用平行轴定轴齿轮(# = 0)、交错轴斜齿轮(0 < # S 90)或涡轮蜗杆 (/?二90 )实现。
【主权项】
1. 电机布置于车架的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 壳体与车架一体化集成,且电机动力输出轴充当减速箱第一轴的作用;第一级减速箱壳体 绕电机动力输出轴轴线转动,电机动力输出轴由此充当H型摆臂与车架间转动副的功能; 第一级减速箱壳体为一体化第一级减速箱-H型摆臂总成的一部分,并充当梯形连杆式独 立悬架的H型摆臂功能;第二级减速箱壳体为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连接,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;第二级减速箱壳体通过第一球 铰与上摆臂连接,上摆臂另一端通过第二球铰与一体化车架-电机壳体总成连接;轮毂轴 承外圈与第二级减速箱壳体固联,轮毂轴承内圈则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所述的电机布置于车架的梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动 系统,其特征在于:电机可灵活布置于车架,电机动力经万向节、传动轴等组件传递至减速 箱第一轴,减速箱第一轴充当H型摆臂与车架间转动副的功能。3. 根据权利要求1所述的电机布置于车架的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(或平行轴定轴齿轮、涡轮蜗杆)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。4. 根据权利要求3所述的电机布置于车架的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,亦可以由平行轴定轴齿轮或涡轮蜗杆代替。5. 根据权利要求1所述的电机布置于车架的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成一定夹角 α,根据夹角大小第一级减速可采用: 当Of=O时,为平行轴定轴齿轮; 或当0 < α ?90时,为交错轴斜齿轮; 或当α=90时,为涡轮蜗杆或锥齿轮实现。6. 根据权利要求1所述的电机布置于车架的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/? = 0时,平行轴定轴齿轮; 或当0 </-? S 90时,交错轴斜齿轮; 或当#=90时,涡轮蜗杆实现。
【专利摘要】本发明提出了一种电机布置于车架的梯形连杆式独立悬架减速式轮边电驱动系统。它将电机壳体固联在车架上,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。由于电机布置于车架上,直接减小了等效簧下质量,改善了车轮接地性和车身的平顺性,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】B62D7/06, B62D7/16, B60G21/04, B60K1/00
【公开号】CN104890489
【申请号】CN201510298013
【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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