[發明專利]一種全方位轉向的輪邊轉向懸架機構

在審

• 申請號: 201711235812.4
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108081886A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 張利鵬;張思龍;張偉;龐詔文
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B60G3/18
• 分類號: B60G3/18;B60G13/04;B62D7/14;B62D5/04;B60K7/00
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙) 13116
• 代理人: 續京沙

本發明公開了一種全方位轉向的輪邊轉向懸架機構，一種適用于輪轂電機驅動汽車的可實現全方位轉向的輪邊轉向機構和懸架系統，輪邊轉向機構由轉向節、轉向電機、蝸輪蝸桿組和轉角位置傳感器組成，懸架系統包括上橫臂、下橫臂及彈簧減震器。所述轉向節由轉向節軸和轉向節殼體組成。所述上橫臂外端連接轉向節殼體，所述下橫臂與轉向節軸鉸接。所述轉向節軸通過其上的中心孔安裝在輪轂電機定子軸上，轉向節軸上裝有渦輪。所述轉向節殼體套裝在轉向節軸上，轉向節殼體上固定有轉向電機，轉向電機輸出端為蝸桿，蝸輪蝸桿在轉向節殼體內嚙合。轉向時，轉向電機驅動蝸輪蝸桿機構，使轉向節軸在轉向節殼內轉動，并使車輪達到目標轉角。

技術領域

本發明涉及電動汽車領域，具體涉及一種適用于輪轂電機驅動汽車的可實現四輪全方位轉向的輪邊轉向懸架機構。

背景技術

隨著全球能源危機和環境污染的日益嚴峻，加快培育和發展新能源汽車已成為汽車產業可持續發展的緊迫任務。另一方面，汽車保有量的持續上升，造成的道路擁堵和城市泊車位緊張等問題日趨嚴重。前輪轉向的傳統汽車由于轉角有限(-40°～40°)，轉彎半徑較大，其機動性無法很好適應障礙密集或空間狹小的路況，且在空間受限的泊車位進行泊車操作對普通駕駛員駕駛水平要求較高，可能造成泊車位資源的進一步浪費。

輪轂電機驅動汽車具有優越的整車動力學穩定性控制功能，其每套驅動系統單獨驅動一個車輪，可最大限度簡化傳動鏈路，方便整車布置并提高驅動效率，便于進行電子差速、驅動/制動防滑和直接橫擺控制等，從而大幅改善車輛的操縱穩定性。全方位轉向可最大限度發揮輪轂電機驅動結構簡單、布置靈活的優勢，其車輪轉角變化范圍廣，可實現橫向行駛、原地轉向和斜向行駛功能，從而大幅提高汽車的機動能力，降低駕駛員的操作難度。

目前，已有部分豪華汽車應用了四輪轉向技術，其轉彎半徑相對傳統雙輪轉向汽車有所減小，然而其結構復雜，控制要求高，且由于此技術仍基于機械結構，無法克服傳動軸和萬向節等機械傳動機構的空間布局限制，無法實現更廣的車輪轉角變化。

對于國內外目前已提出的針對輪轂電機驅動汽車的全方位轉向系統，如米其林公司2008年推出的米其林主動輪系統等，此類系統將懸架系統同時與轉向和制動系統由輪內集成，結構復雜成本較高，輪內空間進一步壓縮造成維護困難，且由于懸架系統集成在車輪內部造成懸架行程有限，整車舒適性難以達到普通乘用車水平。其它可實現全方位轉向的汽車，均無法匹配獨立懸架或采用了非汽車用懸架系統，其整車操縱穩定性等性能亦無法達到傳統汽車水平。

另外，對于國內外已有由轉向電機通過齒輪傳動實現全方位轉向的四輪轉向汽車，由于齒輪機構無法實現自鎖功能，汽車行駛過程中車輪受到不平路面沖擊形成的干擾，需轉向電機提供額外力矩抵消，此過程中電機處于堵轉狀態，電機易發熱且影響其壽命，此外還存在轉向電機或控制系統失效后車輪瞬間失穩的嚴重安全隱患。

發明內容

本發明目的在于提供一種布局靈活、實現90度轉角的全方位轉向的輪邊轉向懸架機構。

為實現上述目的，采用了以下技術方案：本發明主要包括輪輞、輪胎、輪轂電機轉子殼體、制動盤、制動器以及轉向機構，所述轉向機構由轉向節軸、轉向節殼體和轉向節殼體蓋、蝸輪、蝸桿、轉向電機和轉角位置傳感器組成；所述懸架系統由上橫臂、下橫臂及彈簧減振器組成；

所述轉向節殼體為圓筒形殼體結構并通過角接觸軸承裝在轉向節軸上，轉向節殼體外部安裝有轉向電機，所述轉向電機輸出端裝有蝸桿，在轉向節軸中部通過花鍵裝有蝸輪，并通過卡環B將蝸輪卡緊在轉向節軸上；所述蝸桿穿過轉向節殼體與蝸輪嚙合；轉向節殼體上部外側配有一對橫向對稱凸出桿狀的上橫臂安裝位，上橫臂安裝位與V型上橫臂配套安裝；轉向節殼體頂部設有內螺紋，通過內螺紋與轉向節殼體蓋裝配成整體；所述轉向節殼體蓋頂部裝有角接觸軸承以支承轉向節軸，并通過卡環A將轉向節軸卡緊；在轉向節殼體蓋頂部安裝轉角位置傳感器，通過轉角位置傳感器監測和控制車輪轉角；在轉向節軸的底端配有環狀下橫臂安裝位，下橫臂安裝位與V型下橫臂配套安裝；彈簧減振器的末端安裝在下橫臂上；