具有四轮轮边电机驱动和四轮独立转向的电动汽车底盘总成的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有四轮轮边电机驱动和四轮独立转向的电动汽车底盘总成，包括：车架；转向电机，其固定在车架上；以及转向托臂，能够绕转向电机的输出轴旋转；转向架，能够随着转向托臂一同旋转；驱动电机，转向立柱，轮毂可旋转的连接转向立柱，弹簧减振器总成，其设置转向托臂和转向立柱之间，用于对转向托臂支撑和减振；导向机构，用于对弹簧减振器总成运动提供导向，本实用新型采用轮边电机驱动汽车转向并将轮边电机设计成为簧上质量，提高汽车行驶平顺性和动力性。
【专利说明】
具有四轮轮边电机驱动和四轮独立转向的电动汽车底盘总成
技术领域
[0001]本实用新型涉及电动汽车领域，尤其涉及一种四轮轮边电机驱动四轮独立转向电动汽车底盘模块化结构总成。【背景技术】
[0002]随着电动汽车设计理念的不断深入以及电力驱动系统的不断进步，工程师们希望电动汽车设计逐步摆脱传统内燃机车辆设计的思维束缚，因此出现了一种以四个电机独立驱动四个车轮的电动汽车底盘结构形式，即四轮独立电驱动底盘。从国内外研究现状来看， 四轮独立驱动电动汽车主要采用轮毂电机驱动。由于轮毂电机安装在车轮内部，增加了汽车非簧载质量，使车辆的平顺性和操纵性变差，另外轮毂电机功率和转矩一般相比轮边电机小，汽车动力性不如轮边电机驱动，而采用轮边电机驱动，如果不能合理设计，也会增大非簧载质量，同时从结构上很难实现四轮独立驱动同时进行四轮独立转向。【实用新型内容】
[0003]本实用新型的一个目的是采用轮边电机驱动汽车转向并将轮边电机设计成为簧上质量，提高汽车行驶平顺性和动力性。
[0004]本实用新型的另一个目的是将驱动、悬架和转向系统进行集成，设计出底盘模块化总成，使底盘上的各个部件连接关系和位置更加合理，转向和驱动更加顺畅。
[0005]本实用新型提供的技术方案为:
[0006]四轮轮边电机驱动四轮独立转向电动汽车底盘总成，包括:
[0007]车架；
[0008]转向电机，其固定在所述车架上；以及
[0009]转向托臂，其位于所述车架下面，所述转向托臂连接所述转向电机的输出轴；能够绕所述转向电机的输出轴旋转；
[0010]转向架，其固定连接所述转向托臂，能够随着转向托臂一同旋转；
[0011]驱动电机，其固定在所述转向架上，为车轮提供旋转动力；
[0012]转向立柱，轮毂可旋转的连接所述转向立柱，所述转向立柱具有通孔，所述驱动电机的输出轴穿过所述通孔连接轮毂；
[0013]弹簧减振器总成，其设置所述转向托臂和所述转向立柱之间，用于支撑和减振； [〇〇14]导向机构，其平行于所述弹簧减振器总成设置，设置在所述转向托臂和所述转向立柱之间，用于对弹簧减振器总成的运动提供导向。
[0015]优选的是，所述车架还包括:[0〇16] 主体框架；以及
[0017]上安装板，其固定设置在所述主体框架上，所述转向电机固定安装在所述上安装板上；
[0018]下安装板，其固定设置在所述主体框架上，所述上安装板和下安装板形成一个具有通孔的封闭的壳体；
[0019]转向轴，其一端穿过所述壳体连接所述转向电机的输出轴；另一端固定在所述转向托臂上；
[0020]两个调心轴承，其套设在所述转向轴，并且位于转向轴和所述通孔的侧壁之间，用于适应所述转向电机输出轴和所述转向轴之间的角偏差；
[0021]推力球轴承，其设置在所述两个调心轴承之间，用于承受轴向载荷。[〇〇22]优选的是，其特征在于，所述转向架为两个平行三角形框架，所述三角形框架的一端固定在所述转向托臂上，所述三角形框架的位置最低的一边固定所述驱动电机。[〇〇23]优选的是，所述导向机构包括导轨，其顶部固定在所述转向托臂底部，所述导轨底部通过直线轴承连接在所述转向立柱上，所述导轨能够相对于所述转向立柱滑动。[〇〇24]优选的是，所述弹簧减震器总成下端通过球铰固定在所述转向立柱上，上端通过减震器吊耳固定在所述转向托臂上。[〇〇25]优选的是，还包括制动机构，其包括:
[0026]制动盘，其固定设置在轮毂上，并能够随车轮转动；
[0027]制动卡钳，其固定在所述转向立柱上，所述制动卡钳能够夹住制动盘，起到减速或者停车的作用。[〇〇28]本实用新型所述的有益效果
[0029]1.本实用新型提供的四轮轮边电机驱动四轮独立转向电动汽车底盘总成设计了独立驱动/独立转向模块化结构，实现电动汽车底盘模块化安装，相对于内燃机汽车和一般电动汽车在组装方面大大提高了效率，轮边电机驱动相对于轮毂电机提高了汽车动力性， 通过转向架将轮边电机设计成为簧上质量，保证了电动汽车的平顺性和操纵稳定性。
[0030]2.本实用新型采用轮边电机驱动四轮独立转向，能够实现多种转向模式，以适应各种特殊路段的行驶，尤其适用于狭窄路段，或仓库等。【附图说明】
[0031]图1为本实用新型所述的四轮轮边电机驱动四轮独立转向电动汽车底盘总成的原理图。[〇〇32]图2为本实用新型所述的四轮轮边电机驱动四轮独立转向电动汽车底盘总成的正视图。
[0033]图3为本实用新型所述的本实用新型所述的四轮轮边电机驱动四轮独立转向电动汽车底盘总成的轴测图。
[0034]图4为本实用新型所述的转向安装系统的结构示意图。
[0035]图5为本实用新型所述的导向机构结构示意图。
[0036]图6为本实用新型所述的前轮转向模式示意图。
[0037]图7为本实用新型所述的后轮转向模式示意图。
[0038]图8为本实用新型所述的四轮转向模式示意图。
[0039]图9为本实用新型所述的斜行模式示意图。
[0040]图10为本实用新型所述的横行模式示意图。
[0041]图11为本实用新型所述的原地转向模式示意图。【具体实施方式】
[0042]下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0043]如图1-3所示，本实用新型提供的四轮轮边电机驱动四轮独立转向电动汽车底盘总成，包括:转向电机110、转向架200、转向立柱210、导向机构300、弹簧减震器总成400和车架800。
[0044]其中，轮胎130和轮辋140安装在一起，轮辋140和轮毂150通过四颗螺栓连接在一起；
[0045]转向电机110通过法兰盘用螺栓连接在车架上，电机输出轴通过法兰盘连接转向架 200;
[0046]转向托臂610,其位于车架800下面，转向托臂驱动轴连接转向电机110的输出轴， 当转向电机11 〇旋转时，能够驱动转向托臂610旋转。[〇〇47]转向架200,其固定连接转向托臂610,设置在车架底部，车轮内侧，能够承受轴向和径向负荷，并防止车架微量变形中转向机构卡死；
[0048]如图5所示，转向立柱210,其通过两个轴承过盈安装在轮毂150上；即轮毂150可旋转的连接转向立柱210,转向立柱210包括设置在中心位置的通孔和设置在内部两侧的直线轴承；[〇〇49]弹簧减震器总成400,其设置在转向立柱210和转向架200之间，用于对所述转向托臂支撑和减振；
[0050]导向机构300,其平行于弹簧减振器总成设置，设置在所述转向托臂和所述转向立柱之间，用于对弹簧减振器总成运动提供导向，其一端刚性固定在转向架200底部，另一端固定在转向立柱210上；[〇〇511驱动电机500，其为电动机，设置在转向架200底部，轮毂150内侧，通过减速器连接传动轴520，驱动电机500前端通过螺栓连接在转向架200上，后部通过U型螺杆530固定在转向架后部;驱动电机500的输出轴穿过位于转向立柱中心位置的通孔连接轮毂，为车轮提供旋转动力。[〇〇52]内球笼510,其通过花键与驱动电机500的输出轴配合;其中，传动轴520悬浮安装在所述内球笼510和轮毂150之间。
[0053]如图4所示，主体框架；以及转向安装系统包括:[〇〇54]上安装板620,其固定设置在主体框架上，转向电机110固定安装在上安装板620 上；[〇〇55]下安装板630，其固定设置在主体框架上，上安装板620和下安装板630形成一个具有通孔的封闭的壳体；
[0056]转向轴100,其一端穿过壳体连接转向电机110的输出轴；另一端固定在转向托臂 610 上；[〇〇57] 两个调心轴承640,其套设在转向轴100上，并且位于转向轴100和通孔的侧壁之间，用于适应转向电机110输出轴和转向轴100之间的角偏差；
[0058]推力球轴承660,其设置在两个调心轴承之间，用于承受轴向载荷。
[0059]其中，转向电机110通过电机安装板112与车架上安装板620连接，车架上安装板 620与车架焊接在一起，转向电机110输出轴通过平键113与转向轴100连接，转向轴通过调心轴承640,承重垫片670,推力球轴承660与轴承套650连接，轴承套650通过螺栓与车架下安装板630连接，车架下安装板630与车架焊接。
[0060]转向架200为两个平行三角形框架，三角形框架的一端固定在转向托臂610上，三角形框架的位置最低的一边固定驱动电机500。
[0061]如图5所示，转向立柱210内设置直线轴承211，用于防止导向机构300卡死，导向机构300,包括导轨310通过导轨固定螺母320与转向架200连接，导轨310能够相对于转向立柱 210滑动，弹簧减震器总成400上端通过安装吊耳410固定在转向架上，下端通过固定吊耳 420与转向立柱210连接。
[0062]在另一实施例中，还包括制动机构，包括:制动盘710，其固定设置在轮毂150上，并能够随车轮转动；
[0063]制动卡钳720,其固定在转向立柱210上，制动盘710顶部，制动卡钳720能够夹住制动盘，起到减速或者停车的作用。
[0064]在另一实施例中，还包括转向模式控制模块，其连接转向电机110，用于控制转向电机110转动角度，能够控制电动汽车实现前轮转向模式、后轮转向模式、四轮转向模式、斜行模式、原地转向模式和横行模式中的一种。
[0065]实施以四轮轮边电机驱动四轮独立转向电动汽车底盘总成的工作过程为例，作进一步的说明，
[0066]首先，当汽车需要进行转向时，角位移传感器采集方向盘转角信息，经控制器进行处理后，使转向电机110转过一定的角度，通过转向安装系统传递扭矩，驱动转向轴100带动转向托臂610和转向架200转动，导向机构300固定在转向架200下方，设置在转向立柱210 上，因此转向架200和转向立柱210随转向架200转动，转向立柱210通过轴承过盈安装在轮毂150上，车轮随轮毂150摆动转向，转向电机110为独立设置，每个车轮顶部都设置有一个转向电机，因此可以通过控制每个车轮的转向角度，实现了四轮的独立转向，实现多种转向模式，包括:前轮转向模式、后轮转向模式、四轮转向模式、斜行模式、原地转向模式、横行模式和倒车模式。
[0067]如图6所示，前轮转向模式:当汽车需要转弯时，两前轮分别在转向电机驱动下转过不同的角度1、92,两后轮轴线与车身机架成一条直线，理论上希望前轮两轴延长线的交点始终能落在后轮轴的延长线上，这样整个车身就能绕车身转向中心旋转，以满足阿克曼定理，使四个轮子都能与地面形成纯滚动，以减少轮胎的磨损。
[0068]如图7所示，后轮转向模式:当汽车需要转弯时，两后轮分别在转向电机驱动下转过不同的角度93、94,两前轮轴线与车身机架成一条直线，理论上希望后轮两轴延长线的交点始终能落在两前轮轮轴的延长线上，这样整个车身就能绕车身转向中心旋转，以满足阿克曼定理，使四个轮子都能与地面形成纯滚动，以减少轮胎的磨损。
[0069]如图8所示，四轮转向模式:当汽车需要转弯时，电动汽车四个车轮分别在转向电机驱动下转过不同的角度理论上希望四个车轮轮轴沿转向侧的延长线能够相交于一点，这样整个车身就能绕车身转向中心旋转，以满足阿克曼定理，使四个轮子都能与地面形成纯滚动，以减少轮胎的磨损。
[0070]如图9所示，在另一实施例中，还包括斜行模式，电动汽车四个车轮分别在转向电机驱动下转过相同的角度￠^=02 = 03 = 04,汽车沿滚动方向行驶，实现斜行。[0071 ]如图10所不，在另一实施例中，还包括横行模式，电动汽车四个车轮分别在转向电机驱动下转过相同的角度，即01 = 02 = 03 = 04=90°，汽车沿滚动方向行驶横向行驶。
[0072]如图11所示，在另一实施例中，还包括原地转向模式，当汽车需要转弯时，电动汽车四个车轮分别在转向电机驱动下转过一定的角度，理论上希望调整01 = 04 = 45°，02 = 03 = -45°，四个车轮轮轴沿转向侧的延长线能够相交于一点，这点即为车身转向中心，即车身质心，实现原地转动。
[0073]尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言， 可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.具有四轮轮边电机驱动和四轮独立转向的电动汽车底盘总成，其特征在于，包括:车架；转向电机，其固定在所述车架上；以及转向托臂，其位于所述车架下面，所述转向托臂连接所述转向电机的输出轴;能够绕所 述转向电机的输出轴旋转；转向架，其固定连接所述转向托臂，能够随着转向托臂一同旋转；驱动电机，其固定在所述转向架上，为车轮提供旋转动力；转向立柱，轮毂可旋转的连接所述转向立柱，所述转向立柱具有通孔，所述驱动电机的 输出轴穿过所述通孔连接轮毂；弹簧减振器总成，其设置所述转向托臂和所述转向立柱之间，用于支撑和减振；导向机构，其平行于所述弹簧减振器总成设置，设置在所述转向托臂和所述转向立柱 之间，用于对弹簧减振器总成的运动提供导向。2.根据权利要求1所述具有四轮轮边电机驱动和四轮独立转向的电动汽车底盘总成， 其特征在于，所述车架还包括:主体框架；以及上安装板，其固定设置在所述主体框架上，所述转向电机固定安装在所述上安装板上；下安装板，其固定设置在所述主体框架上，所述上安装板和下安装板形成一个具有通 孔的封闭的壳体；转向轴，其一端穿过所述壳体连接所述转向电机的输出轴；另一端固定在所述转向托 臂上；两个调心轴承，其套设在所述转向轴，并且位于转向轴和所述通孔的侧壁之间，用于适 应所述转向电机输出轴和所述转向轴之间的角偏差；推力球轴承，其设置在所述两个调心轴承之间，用于承受轴向载荷。3.根据权利要求1所述的具有四轮轮边电机驱动和四轮独立转向的电动汽车底盘总 成，其特征在于，所述转向架为两个平行三角形框架，所述三角形框架的一端固定在所述转 向托臂上，所述三角形框架的位置最低的一边固定所述驱动电机。4.根据权利要求3所述具有四轮轮边电机驱动和四轮独立转向的电动汽车底盘总成， 其特征在于，所述导向机构包括导轨，其顶部固定在所述转向托臂底部，所述导轨底部通过 直线轴承连接在所述转向立柱上，所述导轨能够相对于所述转向立柱滑动。5.根据权利要求1或2所述具有四轮轮边电机驱动和四轮独立转向的电动汽车底盘总 成，其特征在于，所述弹簧减震器总成下端通过球铰固定在所述转向立柱上，上端通过减震 器吊耳固定在所述转向托臂上。6.根据权利要求1-4中任一项所述具有四轮轮边电机驱动和四轮独立转向的电动汽车 底盘总成，其特征在于，还包括制动机构，其包括:制动盘，其固定设置在轮毂上，并能够随车轮转动；制动卡钳，其固定在所述转向立柱上，所述制动卡钳能够夹住制动盘，起到减速或者停 车的作用。
【文档编号】B62D6/00GK205615576SQ201620484553
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月24日
【发明人】聂亮, 厉蒋, 李刚
【申请人】杭州伯坦科技工程有限公司, 辽宁工业大学