CN107933231B - 一种用于大角度轮毂电机转向轮的底盘结构 - Google Patents

一种用于大角度轮毂电机转向轮的底盘结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于大角度轮毂电机转向轮的底盘结构，包括悬架***和转向***，悬架***包括车轮、轮毂电机、转向节、上控制臂、下前控制臂、下后控制臂，上控制臂和下前控制臂；转向***包括转向节臂、转向直拉杆、转向器、方向盘、转向输入轴、转向输出轴、行星齿轮架、三个行星齿轮、啮合套、拨叉、电磁开关、电磁开关和端盖。利用上述本发明能够保证车轮跳动时悬架定位参数在合理范围内变化，减小轮胎磨损，并保证操纵稳定性。同时由于转向结构的设计合理，实现大角度转向，并通过设计变速机构，在保证正常行驶工况下的稳定性，并能在狭窄的道路或者停车的情况下实现大角度转向。

Description

一种用于大角度轮毂电机转向轮的底盘结构
技术领域
本发明涉及一种用于大角度轮毂电机转向轮的底盘结构，具体地说是通过合理优化悬架***和转向***，实现较大的转向角传动比，并且所设计转向变速机构，能够保证良好的操控性能。
背景技术
随着世界经济的迅猛发展，不断涌现出一系列全球性问题—资源耗竭、环境污染，制约着我们的发展。纯电动汽车高效、低排放等诸多优点，成为解决当下问题的最优选择，受到了各个国家的高度重视。在各种电动车驱动形式中，轮毂电机驱动凭借着其优异的性能，逐渐成为未来发展的一大方向。
轮毂电机驱动省去了原有繁琐的传动结构，将电机直接装在轮毂上，不仅可以简化整车机构，为电池布置提供了较大的空间，同时可以有效集成四轮驱动、ABS等技术，实现优越的动力学操纵特性。但是由于轮毂电机的应用，占用了大量的轮内空间，导致轮边布置困难。如果将转向节以及悬架结构向内平移，势必会导致悬架主销偏距的大幅度改变，并使车辆在跳动过程中定位参数剧烈变化。
由于受传动轴的影响，一般汽车的转向角度保持在30°-40°之间，以至于在狭窄的道路或者停车情况下，操纵过于复杂。但是由于轮毂电机的运用，解决了上述约束，如果悬架结构以及转向结构设计合理，可以轻易实现大角度转向。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于大角度轮毂电机转向轮的底盘结构，该底盘结构能够保证车轮跳动时悬架定位参数在合理范围内变化，减小轮胎磨损，并保证操纵稳定性。同时由于转向结构的设计合理，实现大角度转向，并通过设计变速机构，在保证正常行驶工况下的稳定性，并能在狭窄的道路或者停车的情况下实现大角度转向。
本发明的目的是这样实现的，一种用于大角度轮毂电机转向轮的底盘结构，该底盘结构包括一个悬架***Ⅰ和一个转向***Ⅱ，悬架***Ⅰ包括车轮、轮毂电机、转向节、上控制臂、下前控制臂、下后控制臂，上控制臂和下前控制臂，下后控制臂的一端与转向节相连、另一端与车身相连，上控制臂、下前控制臂、下后控制臂为单独的控制臂，下前控制臂与下后控制臂的延长线交于一虚拟主销点，虚拟主销点与上控制臂、转向节的铰接点的连线构成虚拟主销；转向***Ⅱ包括转向节臂、转向直拉杆、转向器、方向盘、转向输入轴、转向输出轴、行星齿轮架、三个行星齿轮、啮合套、拨叉、两个电磁开关和端盖，行星齿轮架与车身固定，三个行星齿轮均布在行星齿轮架上，在啮合套上加工有太阳轮，啮合套通过花键与转向输入轴及转向输出轴相连接，并可以沿着花键方向移动，拨叉成圆环形且安装在啮合套上，端盖通过螺纹拧在啮合套上，以实现拨叉的定位，两个电磁开关的控制端安装在车身的控制台处，通过启动不同电磁开关可以实现拨叉的来回拨动，从而实现换挡；动力传到转向输出轴后经过转向器、转向节臂、转向直拉杆控制转向节进行转向。
本发明的优点和有益效果在于：
1.本发明虚拟主销的双横臂机构，可以解决轮毂电机应用引起的轮边结构布置困难的问题，并优化悬架跳动过程中的定位参数变化。
2.本发明将横臂上置，并通过设计合理的下横臂，避免在转向过程中车轮与悬架干涉的问题，实现大角度转向。
3.本发明设计了转向变速装置，当车联在狭窄道路或者停车等工况下，通过改变到小传动比转向，实现大角度转向以提高转向灵活性。但在正常行驶工况下，转向***保持大传动比，一次来避免行驶过程中由于方向盘的轻微转动而导致行驶轨迹大幅度变化的现象，保证操纵稳定性。
4.本发明采用行星齿轮、啮合套，结构简单，并能有效实现变传动比。
5.本发明采用虚拟主销、横臂高置的布置结构，不仅可以控制主销内倾角还能使实现负的主销偏距，以此来解决安装轮毂电机对悬架定位参数产生的影响。
6.本发明可以充分利用原有发动机、变速箱的安装空间，将控制臂与车身连接的铰接点内移，增长控制臂的长度以减小轮跳过程中的定位参数变化。
7.本发明通过缩短下前控制臂、下后控制臂与转向节的铰接点距离，可以实现70°的转向；当车辆在狭窄道路或者停车等工况下，通过改变到小传动比转向，实现大角度转向以提高转向灵活性。但在正常行驶工况下，转向***保持大传动比，一次来避免行驶过程中由于方向盘的轻微转动而导致行驶轨迹大幅度变化的现象，保证操纵稳定性。
附图说明
图1为本发明中底盘的三维模型图。
图2为本发明中悬架***的主销示意图。
图3为本发明转向过程的示意图。
图4为本发明转向***在小传动比时的结构图。
图5为本发明转向***在大传动比时的结构图。
具体实施方式
由附图1所示：一种用于大角度轮毂电机转向轮的底盘结构，该底盘结构包括一个悬架***Ⅰ和一个转向***Ⅱ。
所述悬架***Ⅰ包括车轮101、轮毂电机102、转向节103、上控制臂108、下前控制臂106、下后控制臂104，所述转向节103通过螺栓固定在轮毂电机102上，上控制臂108、下前控制臂106、下后控制臂104一端以球绞连接的形式固定在转向节103上、另一端以球绞连接的形式固定在车身105上。
图1所示：为避免由于悬架结构内移导致的定位参数恶化，特别是主销偏距，双横臂如图1进行设计，上控制臂108置于轮胎上方，下前控制臂106与下后控制臂104的连线交于一个虚拟主销点O，虚拟主销点O与上控制臂108与转向节103铰接点P的连线构成虚拟主销107。
进一步，由于轮毂电机102的应用，省去了发动机、减速器等结构，上控制臂108、下前控制臂106、下后控制臂104与车身105的铰接点可以大幅度向内侧移动，增加控制臂的长度，从而减小轮跳过程中的定位参数变化。
如图2所示，上臂高置、虚拟主销的双横臂结构通过上铰接点以及下虚拟主销点构成虚拟主销，相对于普通的双横臂悬架，可以在较小的主销内倾角下，实现负的主销偏距，增加刹车的稳定性和减轻打方向的力量，解决因轮毂电机102应用产生的不良影响。同时由于上控制臂108的高置，避免了在转向过程中车轮101与上控制臂108干涉的情况。因此在转向时主要考虑车轮101与下前控制臂106与下后控制臂104之间的干涉问题。
如图3所示，所述转向节103、下前控制臂106、下后控制臂104、车身105构成四杆机构。在转向过程，为实现大角度转向，下前控制臂106和下后控制臂104与转向节103铰接点之间距离应在布置结构、主销参数允许范围内尽可能小。如图所示，该结构可以实现70°的转向。
如图4及图5所示，所述转向***Ⅱ由转向节臂210、转向直拉杆211、转向器212、方向盘213、转向输入轴205、转向输出轴208、行星齿轮架204、行星齿轮203、啮合套209、拨叉206、电磁开关201、电磁开关202、端盖207构成；所述行星齿轮203架与车身105相连，动力从转向输入轴205上的齿轮通过行星齿轮203传递至啮合套209，拨叉206呈圆环型、并安装在啮合套209上，然后将端盖207拧入啮合套209以实现拨叉206的轴向定位，所述电磁开关201和电磁开关202的控制端将安装在控制台处，驾驶员可以根据实际情况需要按下其中一个开关，以使相应的工作单元通电，从而通过拨叉206的移动实现变传动比。动力传到转向输出轴208后经过转向器212、转向节臂210、转向直拉杆211控制转向节103进行转向。
所示啮合套209上有齿圈以及两端内花键，为了该机构能够准确实现换挡，各啮合部分长度以及行星传动比需要满足以下要求：
1.D＝B+A
2.E＝A
3.C＝B
4.E、A略大于B、C
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以很容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于大角度轮毂电机转向轮的底盘结构，其特征在于：该底盘结构包括一个悬架***Ⅰ和一个转向***Ⅱ，所述悬架***Ⅰ包括车轮、轮毂电机、转向节、上控制臂、下前控制臂、下后控制臂，所述上控制臂、下前控制臂和下后控制臂的一端与所述转向节相连、另一端与车身相连，所述上控制臂、所述下前控制臂、所述下后控制臂为单独的控制臂，所述下前控制臂与所述下后控制臂的延长线交于一虚拟主销点，所述虚拟主销点与所述上控制臂、所述转向节的铰接点的连线构成虚拟主销；所述转向***Ⅱ包括转向节臂、转向直拉杆、转向器、方向盘、转向输入轴、转向输出轴、行星齿轮架、三个行星齿轮、啮合套、拨叉、两个电磁开关和端盖，所述行星齿轮架与所述车身固定，三个行星齿轮均布在所述行星齿轮架上，在所述啮合套上加工有太阳轮，所述啮合套通过花键与所述转向输入轴及所述转向输出轴相连接，并可以沿着所述花键方向移动，所述拨叉成圆环形且安装在所述啮合套上，所述端盖通过螺纹拧在所述啮合套上，以实现所述拨叉的定位，两个所述电磁开关的控制端安装在所述车身的控制台处，通过启动不同电磁开关可以实现所述拨叉的来回拨动，从而实现换挡；动力传到所述转向输出轴后经过所述转向器、所述转向节臂、所述转向直拉杆控制所述转向节进行转向。
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