CN106956585A - 一种带转向功能双级行星减速轮毂直驱装置 - Google Patents

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张华�
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Abstract

本发明涉及一种带转向功能双级行星减速轮毂直驱装置，包括悬架***、转向***、驱动***和制动***，悬架***包括上控制臂、下控制臂、轮毂挂架、气囊和减振器，上控制臂和下控制臂分别与轮毂挂架上下两端铰接，驱动***包括电机、第一级行星齿轮减速器、输出轴、第二级行星齿轮减速器和轮毂，轮毂安装在轮毂挂架外侧，电机和第一级行星齿轮减速器安装在轮毂挂架内侧，电机与第一级行星齿轮减速器连接，第一级行星齿轮减速器通过输出轴贯穿轮毂挂架及轮毂，与第二级行星齿轮减速器连接，第二级行星齿轮减速器通过一法兰盘与轮毂固定连接，转向***与轮毂挂架连接，制动***与轮毂挂架连接。

Description

一种带转向功能双级行星减速轮毂直驱装置
技术领域
本发明涉及客车底盘部件技术领域，更具体地说是指一种带转向功能双级行星减速轮毂直驱装置。
背景技术
随着全球能源的日益紧缺和环境的不断恶化，为了节约能源及减少车辆排气污染，实现新能源汽车的发展战略，研发推广电动车辆已是当前重中之重。电动汽车不仅能够节能减排，改善人们的生活质量，还是许多国家解决能源危机的重要措施。
在客车领域，传统电动客车仅仅将传统的燃油动力形式改变成电动形式，在客车整体结构上没有得到相应的发展，仍然采用中央直驱方式，即动力***布置在车身中部，通过传动轴将动力传递给车桥，然后再通过车桥减速器、差速器、半轴传递到轮胎。但是中央直驱方式无法满足客车降低车地板，扩大客车前后通道，以方便乘客上下车及人员流通等的需求，而目前通常采用两种方式解决上述问题：第一种是采用轮毂电机驱动，就是将电机直接布置在车轮内，优点是空间利用率高，但是电机体积不能大，防水、散热安全存在问题，同时轮毂电机的动力难以支撑客车满员的负荷；第二种是采用电机布置在桥的两端，固定在桥上，有的与车轮同轴直接驱动，有的通过减速器或轮边减速器实现间接驱动，该方式电机功率和体积可以增大，但是该方式无法适用于转向桥上，普通转向桥实体主销会和车轮轴线相交。
发明内容
本发明提供一种带转向功能双级行星减速轮毂直驱装置，以解决现有电动客车底板高、车内过道窄，轮毂驱动无法转向，传动效率低，动力性不足等问题。
本发明采用如下技术方案：
一种带转向功能双级行星减速轮毂直驱装置，包括悬架***、转向***、驱动***和制动***，所述悬架***包括上控制臂、下控制臂、轮毂挂架、气囊和减振器，所述上控制臂和下控制臂分别与所述轮毂挂架上下两端铰接，所述驱动***包括电机、第一级行星齿轮减速器、输出轴、第二级行星齿轮减速器和轮毂，所述轮毂安装在所述轮毂挂架外侧，所述电机和第一级行星齿轮减速器安装在所述轮毂挂架内侧，电机与第一级行星齿轮减速器连接，第一级行星齿轮减速器通过所述输出轴贯穿轮毂挂架及轮毂，与所述第二级行星齿轮减速器连接，第二级行星齿轮减速器通过一法兰盘与所述轮毂固定连接，所述转向***与所述轮毂挂架连接，所述制动***与所述驱动***连接。
进一步地，所述上控制臂和下控制臂分别通过一转向球头与轮毂挂架上下两端铰接，且轮毂挂架可绕所述上下两个转向球头中心连成的直线转动。
进一步地，所述上下两个转向球头呈交错布置，且上下两个转向球头中心连成的直线的上端向内且向后倾斜。
进一步地，所述气囊装配于所述上控制臂上，所述减振器装配于所述下控制臂上。
进一步地，所述电机的动力轴、第一级行星齿轮减速器、输出轴和第二级行星齿轮减速器皆位于所述轮毂的轮心同轴线上。
进一步地，所述转向***分别为转向桥转向***、驱动桥转向***和转向驱动桥转向***，所述转向桥转向***、驱动桥转向***和转向驱动桥转向***均包括转向摇臂、转向横拉杆和转向节臂，所述转向节臂与所述轮毂挂架连接。
进一步地，所述制动***安装在所述轮毂挂架上，制动***与驱动***连接，所述制动***包括制动器、气室、ABS齿圈和ABS传感器。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、 本发明一种带转向功能双级行星减速轮毂直驱装置，驱动***采用电机直接驱动轮胎，且电机、第一级行星齿轮减速器、输出轴和第二级行星齿轮减速器皆位于轮毂的轮心同轴线上，动力传递效率更高。此外，轮毂驱动相比传统的中央直驱方式省去车身中部电机，车内空间更大，载客量更多，车身底板可以更低，经济效益更高。另外，采用两级行星减速方式，在保证速比不变情况下，能够有效减少减速器体质和重量，进一步增大车内空间。
2、 悬架***采用独创的虚拟主销，不仅能够单独实现转向或驱动功能，也可同时实现转向驱动功能，通过换装成上述不同的转向***，可设计成转向桥、驱动桥和转向驱动桥，实现客车第一轴、第二轴和第三轴平台化设计，从而为今后开发转向驱动车桥、整车全轮转向和全轮驱动技术奠定基础。
3、 本发明悬架***作为无需转向的驱动桥时，相比传统无转向功能的独立悬架需要松开上/下控制臂车架端螺栓，添加不同厚度垫片反复调试前束角而言，本发明只需调整转向横拉杆长度来调整前束，简单方便快捷。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图；
图2为本发明主视图；
图3为本发明悬架***主视图；
图4为本发明悬架***及驱动***结构示意图；
图5为本发明转向桥转向***结构示意图；
图6为本发明驱动桥转向***结构示意图；
图7为本发明转向驱动桥转向***结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明实施例的具体实施方式。
参照图1、图2和图3，一种带转向功能双级行星减速轮毂直驱装置，包括悬架***1、转向***2、驱动***3和制动***4，所述悬架***1包括上控制臂11、下控制臂12、轮毂挂架13、气囊14和减振器15。上控制臂11包括一体成型的上前控制臂和上后控制臂，下控制臂12包括一体成型的下前控制臂和下后控制臂，上前控制臂、上后控制臂、下前控制臂和下后控制臂的端部均设有用于与车架连接的连接轴17。气囊14设置于上控制臂11上，减振器15设置于下控制臂12上，用于更好的缓和车辆行驶过不平路面时所产生的冲击，衰减由此引起振动，以保证车辆的行驶平顺性，更好地控制轮胎运动轨迹。
参照图1和图3，上控制臂11和下控制臂12分别通过一转向球头16与轮毂挂架13的上下两端铰接，且轮毂挂架13可绕上下两个转向球头16中心连成的直线（即虚拟主销）转动。上下两个转向球头16呈交错布置，上下两个转向球头16中心连成的虚拟主销的上端向内且向后倾斜，从而确保虚拟主销的主销内倾角和主销后倾角，保证轮胎自动回正和直线行驶的能力。并且，轮毂挂架13及安装在轮毂挂架13上的附件绕虚拟主销转动，不仅能够实现转向功能，轮毂挂架13的轮毂轮心同轴线上还可布置驱动***3，从而实现同时转向和驱动的功能。
参照图1和图4，驱动***3包括电机31、第一级行星齿轮减速器32、输出轴33、第二级行星齿轮减速器34和轮毂35，轮毂35安装在轮毂挂架13外侧，电机31和第一级行星齿轮减速器32安装在轮毂挂架13内侧。电机31与第一级行星齿轮减速器32连接，第一级行星齿轮减速器32通过输出轴33贯穿轮毂挂架13及轮毂35，与第二级行星齿轮减速器34连接，第二级行星齿轮减速器34通过一法兰盘36与轮毂35固定连接，且电机31、第一级行星齿轮减速器32、输出轴33和第二级行星齿轮减速器34皆位于轮毂35的轮心同轴线上。
参照图1和图4，驱动***3主要作用是将电能转化为驱动力，并通过减速器减速增扭驱动轮胎转动，制动或下坡时还可利用电机31反转回收电能，辅助制动。此外，本驱动***3不仅仅是个驱动单元，同时也是信息单元和智能控制的执行单元，可替代传动的ABS、ESP以及主动悬架等功能，是未来智能无人驾驶不可或缺的基础***。
参照图1、图5、图6和图7，转向***2与轮毂挂架13连接，用于控制轮毂挂架13及轮毂挂架13上的驱动***3转动，从而达到控制轮胎转向的作用。转向***2分别为转向桥转向***21、驱动桥转向***22和转向驱动桥转向***23，转向桥转向***21、驱动桥转向***22和转向驱动桥转向***23均包括转向摇臂24、转向横拉杆25和转向节臂26，转向节臂26与轮毂挂架13连接。
参照图1，制动***4安装在轮毂挂架13上，并与驱动***3连接。制动***4包括制动器、气室、ABS齿轮和ABS传感器，主要用于强制行驶中的汽车减速或停车，使下坡行驶的汽车车速保持稳定，或使已停驶的车辆保持驻留不动。
综合上述可知，本发明具有下列诸多优越性：
参照图1至图7，驱动***3采用电机31直接驱动轮胎，且电机31、第一级行星齿轮减速器32、输出轴33和第二级行星齿轮减速器34皆位于轮毂35的轮心同轴线上，动力传递效率更高。同时，整车可以采用多轮驱动，通过控制***的优化控制，在坡道、高速公路等高负载工况时，采用多轮同时负荷工作，提高驱动力；在低负载工况时，减少甚至停止部分轮胎驱动，最大限制利用电机31反转回收电能的经济特性，满足整车最大驱动同时，最大限度提高整车的经济性。此外，轮毂驱动相比传统的中央直驱方式省去车身中部电机31，车内空间更大，载客量更多，车身底板可以更低，经济效益更高。另外，采用两级行星减速方式，在保证速比不变情况下，能够有效减少减速器体质和重量，进一步增大车内空间。
参照图1至图7，悬架***1采用独创的虚拟主销，不仅能够单独实现转向或驱动功能，也可同时实现转向驱动功能，通过换装成上述不同的转向***2，可设计成转向桥、驱动桥和转向驱动桥，实现客车第一轴、第二轴和第三轴平台化设计，从而为今后开发转向驱动车桥、整车全轮转向和全轮驱动技术奠定基础。
此外，参照图6，本发明悬架***1作为无需转向的驱动桥时，相比传统无转向功能的独立悬架需要松开上/下控制臂12车架端螺栓，添加不同厚度垫片反复调试前束角而言，本发明只需调整转向横拉杆25长度来调整前束，简单方便快捷。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (7)

1.一种带转向功能双级行星减速轮毂直驱装置，包括悬架***、转向***、驱动***和制动***，其特征在于：所述悬架***包括上控制臂、下控制臂、轮毂挂架、气囊和减振器，所述上控制臂和下控制臂分别与所述轮毂挂架上下两端铰接，所述驱动***包括电机、第一级行星齿轮减速器、输出轴、第二级行星齿轮减速器和轮毂，所述轮毂安装在所述轮毂挂架外侧，所述电机和第一级行星齿轮减速器安装在所述轮毂挂架内侧，电机与第一级行星齿轮减速器连接，第一级行星齿轮减速器通过所述输出轴贯穿轮毂挂架及轮毂，与所述第二级行星齿轮减速器连接，第二级行星齿轮减速器通过一法兰盘与所述轮毂固定连接，所述转向***与所述轮毂挂架连接，所述制动***与所述驱动***连接。
2.根据权利要求 1 所述的一种带转向功能双级行星减速轮毂直驱装置，其特征在于：所述上控制臂和下控制臂分别通过一转向球头与轮毂挂架上下两端铰接，且轮毂挂架可绕所述上下两个转向球头中心连成的直线转动。
3.根据权利要求 2 所述的一种带转向功能双级行星减速轮毂直驱装置，其特征在于：所述上下两个转向球头呈交错布置，且上下两个转向球头中心连成的直线的上端向内且向后倾斜。
4.根据权利要求 1 所述的一种带转向功能双级行星减速轮毂直驱装置，其特征在于：所述气囊装配于所述上控制臂上，所述减振器装配于所述下控制臂上。
5.根据权利要求 1 所述的一种带转向功能双级行星减速轮毂直驱装置，其特征在于：所述电机的动力轴、第一级行星齿轮减速器、输出轴和第二级行星齿轮减速器皆位于所述轮毂的轮心同轴线上。
6.根据权利要求 1 所述的一种带转向功能双级行星减速轮毂直驱装置，其特征在于：所述转向***分别为转向桥转向***、驱动桥转向***和转向驱动桥转向***，所述转向桥转向***、驱动桥转向***和转向驱动桥转向***均包括转向摇臂、转向横拉杆和转向节臂，所述转向节臂与所述轮毂挂架连接。
7.根据权利要求 1 所述的一种带转向功能双级行星减速轮毂直驱装置，其特征在于：所述制动***安装在所述轮毂挂架上，制动***与驱动***连接，所述制动***包括制动器、气室、ABS齿圈和ABS传感器。
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