專利名稱：一種獨(dú)立轉(zhuǎn)向與驅(qū)動電動汽車的線控轉(zhuǎn)向裝置及其懸架系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電動汽車領(lǐng)域，尤其涉及電動汽車的轉(zhuǎn)向裝置及其懸架系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，四輪獨(dú)立轉(zhuǎn)向與驅(qū)動電動汽車受到越來越多的重視。該類電動汽車采用4個(gè)輪轂電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動，利用電子差速，同時(shí)采用4個(gè)電機(jī)獨(dú)立控制四個(gè)車輪的轉(zhuǎn)向，無傳統(tǒng)汽車的傳動系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向梯形機(jī)構(gòu)，傳動效率高，可實(shí)現(xiàn)較理想的轉(zhuǎn)向控制和汽車穩(wěn)定性控制，另外，4個(gè)車輪都能夠進(jìn)行大角度轉(zhuǎn)向，可以實(shí)現(xiàn)車輛的原地轉(zhuǎn)向及橫向行駛，極大提高了汽車移動的靈活性。目前日本已經(jīng)出現(xiàn)這種類型的概念車，國內(nèi)對該類電動汽車也已有研究。如中國專利文獻(xiàn)CN200910017734公布了一種獨(dú)立驅(qū)動、轉(zhuǎn)向、懸掛和制動的一體化車輪總成，其中，轉(zhuǎn)向裝置由轉(zhuǎn)向電機(jī)、可伸縮萬向節(jié)、主動錐齒輪、從動錐齒輪和絕對式編碼器組成，轉(zhuǎn)向電機(jī)與主動錐齒輪之間通過可伸縮萬向節(jié)連接，轉(zhuǎn)向電機(jī)的后部連接有電磁制動器，從動錐齒輪與主動錐齒輪嚙合，從動錐齒輪固定安裝在懸架裝置中等速萬向節(jié)的外套一端，絕對式編碼器安裝在等速萬向節(jié)的外套上；懸架裝置由上橫臂、等速萬向節(jié)、轉(zhuǎn)向節(jié)、球頭、下擺臂及減震器組成，轉(zhuǎn)向節(jié)上端與等速萬向節(jié)內(nèi)套剛性相連，等速萬向節(jié)外套通過軸承與上擺臂相連，其下端通過球頭與下擺臂連接，減震器一端與下擺臂連接。該裝置實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立驅(qū)動與轉(zhuǎn)向，但車輛行駛過程中車輪的位置保持通過電磁制動器來實(shí)現(xiàn)，這種設(shè)計(jì)使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的零部件較多，整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)變得很復(fù)雜，同時(shí)也增加了維護(hù)和保養(yǎng)的成本。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技`術(shù)存在的問題，提供一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)保養(yǎng)的具有獨(dú)立驅(qū)動、獨(dú)立轉(zhuǎn)向功能的電動汽車的轉(zhuǎn)向裝置和懸架系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種獨(dú)立轉(zhuǎn)向與驅(qū)動電動汽車的線控轉(zhuǎn)向裝置，包括依次連接的轉(zhuǎn)向電機(jī)、萬向節(jié)和減速器，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)固定安裝在車體上，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)通過所述萬向節(jié)與所述減速器連接，所述減速器為具有機(jī)械自鎖功能的蝸輪蝸桿減速器，所述減速器的輸出軸一端設(shè)有轉(zhuǎn)向主銷，另一端安裝有絕對式編碼器。所述的萬向節(jié)為可伸縮式萬向節(jié)。一種配合上述線控轉(zhuǎn)向裝置的懸架系統(tǒng)，包括懸架裝置、線控轉(zhuǎn)向裝置、輪轂驅(qū)動裝置以及制動裝置，所述懸架裝置包括車架以及分別橫向連接在其上端和下端的上橫臂和下橫臂，轉(zhuǎn)向節(jié)的下端通過下球頭與下橫臂連接，在下橫臂和車架之間設(shè)置有減震器，其特征在于:所述減速器的輸出端的所述轉(zhuǎn)向主銷通過花鍵與固定于所述轉(zhuǎn)向節(jié)上端的球籠連接，所述轉(zhuǎn)向主銷通過一對圓錐滾子軸承固定于上橫臂末端的軸承底座上，并通過軸承端蓋對圓錐滾子軸承進(jìn)行軸向固定。所述的輪轂驅(qū)動裝置包括車輪和輪轂電機(jī)，輪轂電機(jī)的外轉(zhuǎn)子與車輪的輪輞固定在一起，輪轂電機(jī)的定子軸與懸架裝置中的轉(zhuǎn)向節(jié)剛性連接。所述的制動裝置包括制動卡鉗和剎車盤，制動卡鉗固定于轉(zhuǎn)向節(jié)上，剎車盤與輪轂電機(jī)的外轉(zhuǎn)子固定一起。 所述的制動卡鉗采用液壓驅(qū)動。所述的上橫臂具有兩個(gè)橫桿，所述橫桿與車架在水平面上構(gòu)成三角形結(jié)構(gòu)，所述減速器安裝在所述兩個(gè)橫桿的連接處。所述的減震器為彈簧減震器，所述彈簧減震器的一端連接在車架上，另一端連接在下橫臂的末端。本實(shí)用新型的有益效果是:1、本實(shí)用新型所述的獨(dú)立轉(zhuǎn)向與驅(qū)動電動汽車的線控轉(zhuǎn)向裝置，包括轉(zhuǎn)向電機(jī)、萬向節(jié)和減速器，所述減速器為具有機(jī)械自鎖功能的渦輪桿減速器，在減速器的輸出軸一端設(shè)有轉(zhuǎn)向主銷，另一端安裝有絕對式編碼器。該技術(shù)方案中采用具有自鎖功能的蝸輪蝸桿減速器，這種蝸輪蝸桿減速器既能夠起到加速的作用，又可以使汽車在行駛過程中保持一定的方向，有效避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用電磁制動器導(dǎo)致轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零部件較多、系統(tǒng)復(fù)雜的技術(shù)問題，這種設(shè)計(jì)在保證轉(zhuǎn)向功能的同時(shí)又簡化了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使得所述線控轉(zhuǎn)向裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊，使整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)變得簡單實(shí)用，且采用機(jī)械鎖定方式實(shí)現(xiàn)對車輛行駛過程中的位置保持，降低 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的復(fù)雜性，而且也有利于保養(yǎng)維護(hù)。2、本實(shí)用新型提供一種懸架系統(tǒng)，包括懸架裝置、線控轉(zhuǎn)向裝置、輪轂裝置以及制動裝置，所述線控轉(zhuǎn)向裝置為本實(shí)用新型所述的獨(dú)立轉(zhuǎn)向與驅(qū)動電動汽車的線控轉(zhuǎn)向裝置，所述線控轉(zhuǎn)向裝置的所述轉(zhuǎn)向主銷通過花鍵與固定于所述轉(zhuǎn)向節(jié)上端的球籠連接，所述轉(zhuǎn)向主銷通過一對圓錐滾子軸承固定于上橫臂末端的軸承底座上，并通過軸承端蓋對圓錐滾子軸承進(jìn)行軸向固定，通過上述結(jié)構(gòu)將所述線控轉(zhuǎn)向裝置與所述懸架裝置連接，構(gòu)成懸架系統(tǒng)，使得整個(gè)懸架系統(tǒng)連接穩(wěn)固、結(jié)構(gòu)簡單、控制方便。采用本實(shí)用新型所述的線控轉(zhuǎn)向裝置的獨(dú)立懸架系統(tǒng)，可獨(dú)立控制車輪轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)前后輪轉(zhuǎn)向、原地轉(zhuǎn)向及任意方向的平移運(yùn)動，適用于空間狹小及需靈活轉(zhuǎn)向的場地。3、本實(shí)用新型所述的懸架系統(tǒng)，上懸臂的兩根橫桿與車架構(gòu)成三角形結(jié)構(gòu)，減速器安裝在兩個(gè)橫桿的連接處，即三角形的頂角處，轉(zhuǎn)向電機(jī)固定在車架上，這樣就是的整個(gè)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更加穩(wěn)固。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是轉(zhuǎn)向節(jié)的主視圖；圖3是轉(zhuǎn)向節(jié)的俯視圖；圖4是上橫臂的主視圖；圖5是上橫臂的俯視圖；圖6是本實(shí)用新型的車輪轉(zhuǎn)向示意圖；圖中:11_輪轂電機(jī)，12-車輪，21-轉(zhuǎn)向電機(jī)，22-可伸縮萬向節(jié)，23-減速器，24-編碼器，25-轉(zhuǎn)向主銷，30-軸承端蓋，31-車架，32-上橫臂，33-減震器，34-球籠，35-下橫臂，36-轉(zhuǎn)向節(jié)，37-下球頭，38-螺栓，39-圓錐滾子軸承，41-剎車盤，42-制動卡鉗。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:參見圖1，本實(shí)用新型提供一種線控轉(zhuǎn)向裝置，包括依次連接的轉(zhuǎn)向電機(jī)21、萬向節(jié)22和減速器23，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)21固定安裝在車體上。所述轉(zhuǎn)向電機(jī)21通過萬向節(jié)22與所述減速器23連接，所述減速器23為具有機(jī)械自鎖功能的蝸輪蝸桿減速器，所述減速器23的輸出軸一端設(shè)有轉(zhuǎn)向主銷25，該轉(zhuǎn)向主銷通過花鍵設(shè)置于轉(zhuǎn)向節(jié)36上端的球籠34內(nèi)(參見圖2圖3)，減速器23的另一端安裝有絕對式編碼器24，所述絕對式編碼器24用于將車輪的轉(zhuǎn)向角反饋給駕駛室，實(shí)現(xiàn)人工或者計(jì)算機(jī)控制。所述的蝸輪蝸桿減速器一方面可以起到減速的作用，另一方面又可以使車輪在行駛過程中保持一定的方向，這樣就可以省去現(xiàn)有轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的電磁制動器，簡化了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。因此，本實(shí)用新型所述的線控轉(zhuǎn)向裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊，且采用機(jī)械鎖定方式實(shí)現(xiàn)對車輛行駛過程中的位置保持，降低轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的復(fù)雜性。本實(shí)施例采用的萬向節(jié)22為可伸縮式萬向節(jié)，由于汽車在行駛的過程中難免會產(chǎn)生顛簸，而采用可伸縮式萬向節(jié)就能使汽車在顛簸的狀況下仍保持原來的轉(zhuǎn)向角。實(shí)施例2:本實(shí)用新型還提供一種使用上述實(shí)施例1構(gòu)成的懸架系統(tǒng)，包括懸架裝置、線控轉(zhuǎn)向裝置、輪轂驅(qū)動裝置以及制動裝置。所述懸架裝置包括車架31以及分別橫向連接在其上端和下端的上橫臂32和下橫臂35，上橫臂的主視圖和俯視圖參見圖4和圖5，還包括轉(zhuǎn)向節(jié)36，所述轉(zhuǎn)向節(jié)36的主視圖和俯視圖常見圖2和圖3，轉(zhuǎn)向節(jié)36的 下端通過下球頭37與下橫臂35連接，在下橫臂35的端部和車架之間設(shè)有減震器33。 所述線控轉(zhuǎn)向裝置包括依次連接的轉(zhuǎn)向電機(jī)21、萬向節(jié)22和減速器23，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)21固定安裝在車體上。所述轉(zhuǎn)向電機(jī)21通過萬向節(jié)22與所述減速器23連接，所述減速器23為具有機(jī)械自鎖功能的蝸輪蝸桿減速器，所述減速器23的一端安裝有絕對式編碼器24，所述減速器23的輸出軸另一端設(shè)有轉(zhuǎn)向主銷25，所述轉(zhuǎn)向主銷25通過花鍵與固定于所述轉(zhuǎn)向節(jié)36上端的球籠34連接，所述轉(zhuǎn)向主銷25通過一對圓錐滾子軸承39固定于上橫臂32末端的軸承底座上，并通過軸承端蓋30進(jìn)行軸向固定。所述輪轂驅(qū)動裝置包括車輪12和輪轂電機(jī)11，輪轂電機(jī)11的外轉(zhuǎn)子與車輪12的輪輞固定一起，輪轂電機(jī)11的定子軸與懸架裝置中的轉(zhuǎn)向節(jié)36剛性連接。這種設(shè)置使每個(gè)車輪上都有一個(gè)獨(dú)立驅(qū)動電機(jī)，所述的電機(jī)固定在轉(zhuǎn)向節(jié)上，增加了驅(qū)動的靈活性。所述制動裝置包括制動卡鉗42和剎車盤41，制動卡鉗42固定于轉(zhuǎn)向節(jié)36上，剎車盤與輪轂電機(jī)11的外轉(zhuǎn)子固定一起。制動卡鉗42采用液壓驅(qū)動，也可以使用氣壓驅(qū)動。使用實(shí)施例1所述的線控轉(zhuǎn)向裝置構(gòu)成的本實(shí)施例中的所述懸架系統(tǒng)，可獨(dú)立控制車輪轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)前后輪轉(zhuǎn)向、原地轉(zhuǎn)向及任意方向的平移運(yùn)動，如圖6所示，尤其適用于空間狹小及需靈活轉(zhuǎn)向的場地。實(shí)施例3:[0036]在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，所述的上橫臂32還可以進(jìn)一步設(shè)置為具有兩個(gè)橫桿的結(jié)構(gòu)，參見圖5，所述橫桿與車架在水平面上構(gòu)成三角形結(jié)構(gòu)，所述減速器23安裝在所述三角形結(jié)構(gòu)的頂角處。這種設(shè)置充分利用三角形的穩(wěn)定性，使上橫臂的制成作用更加的牢固，保證了整個(gè)懸架系統(tǒng)的安全性。在本實(shí)施例中，所述的減震器33為彈簧減震器，所述彈簧減震器的一端連接在車架31上，另一端連接在下橫臂35的末端。彈簧減震器是最為常見和使用范圍較廣的一種減震器，但是本實(shí)用新型并不僅限于這一種減震器，如還可以使用氣囊減震器等，這里只是起到一個(gè)減震的效果，使汽車有一個(gè)較為舒適的行車環(huán)境，對減震器并沒有具體要求。此外，本實(shí)施例中的球籠34和下球頭37的軸線在一條直線上，當(dāng)轉(zhuǎn)向電機(jī)接收到轉(zhuǎn)向信號，帶動減速器中的蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)，從而使萬向節(jié)以球籠和下球頭的中心軸線為軸心，帶動車輪繞軸旋轉(zhuǎn)，從而使車輪轉(zhuǎn)向。由于轉(zhuǎn)向器的旋轉(zhuǎn)軸心距車輪的內(nèi)側(cè)面有一定的距離，該距離可以使車輪繞所述軸心旋轉(zhuǎn)所需角度。以上所述僅為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi) 。
權(quán)利要求1.一種獨(dú)立轉(zhuǎn)向與驅(qū)動電動汽車的線控轉(zhuǎn)向裝置，包括依次連接的轉(zhuǎn)向電機(jī)(21 )、萬向節(jié)(22)和減速器(23)，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)(21)固定安裝在車體上，所述轉(zhuǎn)向電機(jī)(21)通過所述萬向節(jié)(22)與所述減速器(23)連接，其特征在于:所述減速器(23)為具有機(jī)械自鎖功能的蝸輪蝸桿減速器，所述減速器的輸出軸一端設(shè)有轉(zhuǎn)向主銷(25)，另一端安裝有絕對式編碼器(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獨(dú)立轉(zhuǎn)向與驅(qū)動電動汽車的線控轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于:所述的萬向節(jié)(22)為可伸縮式萬向節(jié)。
3.一種使用權(quán)利要求1所述的線控轉(zhuǎn)向裝置的懸架系統(tǒng)，包括懸架裝置、線控轉(zhuǎn)向裝置、輪轂驅(qū)動裝置以及制動裝置，所述懸架裝置包括車架(31)以及分別橫向連接在其上端和下端的上橫臂(32)和下橫臂(35)，轉(zhuǎn)向節(jié)(36)的下端通過下球頭(37)與下橫臂(35)連接，在下橫臂(35)和車架之間設(shè)置有減震器(33)，其特征在于:所述減速器(23)的輸出端的所述轉(zhuǎn)向主銷(25 )通過花鍵與固定于所述轉(zhuǎn)向節(jié)(36 )上端的球籠(34 )連接，所述轉(zhuǎn)向主銷(25)通過一對圓錐滾子軸承(39)固定于上橫臂(32)末端的軸承底座上，并通過軸承端蓋(30)對圓錐滾子軸承(39)進(jìn)行軸向固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述懸架系統(tǒng)，其特征在于:輪轂驅(qū)動裝置包括車輪(12)和輪轂電機(jī)(11)，輪轂電機(jī)(11)的外轉(zhuǎn)子與車輪(12 )的輪輞固定在一起，輪轂電機(jī)(11)的定子軸與懸架裝置中的轉(zhuǎn)向節(jié)(36)剛性連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述懸架系統(tǒng)，其特征在于:所述的制動裝置包括制動卡鉗(42)和剎車盤(41)，制動卡鉗(42)固定于轉(zhuǎn)向節(jié)(36)上，剎車盤(41)與輪轂電機(jī)(11)的外轉(zhuǎn)子固定一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述懸架系統(tǒng)，其特征在于:所述的制動卡鉗(42)采用液壓驅(qū)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述懸架系統(tǒng)，其特征在于:所述的上橫臂(32)具有兩個(gè)橫桿，所述橫桿與車架(31)在水平面上構(gòu)成三角形結(jié)構(gòu)，所述減速器(23 )安裝在所述兩個(gè)橫桿的連接處。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述懸架系統(tǒng)，其特征在于:所述的減震器(33)為彈簧減震器，所述彈簧減震器的一端連接在車架(31)上，另一端連接在下橫臂(35)的末端。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種獨(dú)立轉(zhuǎn)向與驅(qū)動電動汽車的線控轉(zhuǎn)向裝置及其懸架系統(tǒng)，所述的轉(zhuǎn)向裝置具有依次連接的轉(zhuǎn)向電機(jī)，萬向節(jié)，減速器，所述減速器為具有機(jī)械自鎖功能的蝸輪蝸桿減速器，所述減速器的輸出軸一端設(shè)有轉(zhuǎn)向主銷，另一端安裝有絕對式編碼器。同時(shí)提供一種配合上述線控轉(zhuǎn)向裝置的懸架系統(tǒng)。本實(shí)用新型提供的線控轉(zhuǎn)向裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊，且采用機(jī)械鎖定方式實(shí)現(xiàn)對車輛行駛過程中的位置保持，降低轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的復(fù)雜性；同時(shí)提供的使用該線控轉(zhuǎn)向裝置的懸架系統(tǒng)，可獨(dú)立控制車輪轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)前后輪轉(zhuǎn)向、原地轉(zhuǎn)向及任意方向的平移運(yùn)動，適用于空間狹小及需靈活轉(zhuǎn)向的場地。
文檔編號B62D7/06GK203094172SQ201220718859
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者徐國卿, 林桂林, 李衛(wèi)民, 劉玢玢 申請人:中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院