专利名称：电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动汽车底盘与传动领域，特别涉及一种电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统。
背景技术：
目前，以电动轮为代表的轮边电驱动系统其主要结构特征是将驱动电机安装在驱动轮内或驱动轮附近，具有驱动传动链短、传动高效、结构紧凑等优点。同时，轮边驱动系统各驱动轮转矩可独立控制，轮边电机既是汽车的信息单元，又是快速反应的控制执行单元， 有利于实现传统汽车上难以实现的高性能控制功能，从而提高恶劣路面条件下的行驶性能。但一般的轮边驱动系统，因在轮边/轮内引入了驱动电机、减速器等部件，致使整车簧下质量显著增加，直接影响到车轮接地性、车身平顺性。在车轮上加装动力吸振器是解决簧下质量过大引起的车辆垂向负效应的一种有效方法。但传统的动力吸振器方式，需要额外在车轮上悬置一质量块，这一方面占用了空间，也增加了整车整备质量，从而降低续驶里程。此外，受到上述因素的影响，加装的动力吸振器质量不宜过大，因而起到的吸振作用有限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统，本发明将大质量的电机单独悬置于车轮，因而电机质量由簧下质量转化为了动力吸振器质量。本发明采用减速式驱动方式，为一对普通定轴圆锥齿轮副，具有制造成本低、 传动效率高，且有利于发挥高速电机效率高、功率密度大的优势。为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统，包含吸振器阻尼元件、吸振器弹性元件、制动系统非旋转元件、制动系统旋转元件、半轴、电机输出轴、小锥齿轮、吸振器导向杆、导向套管、减速箱体、大锥齿轮及轴承；动力由电机通过电机输出轴输出至小锥齿轮，小锥齿轮与大锥齿轮啮合，由大锥齿轮将动力输出至半轴，半轴伸入轮毂段制有外花键，通过制有内花键的轮毂将动力传递至轮辋。所述轮毂与轮辋及制动系统旋转元件固接并一起转动。所述电机输出轴与小锥齿轮相配合传递动力，电机输出轴沿小锥齿轮的轴线方向相对滑动。小锥齿轮与大锥齿轮构成了圆锥齿轮减速副，起到减速器的作用。电机除输出动力外还起到动力吸振器作用。吸振器导向杆固接于电机，并沿导向套管中心轴线方向滑动，即电机可沿导向套管中心轴线方向滑动。导向套管与减速箱体、转向系统非旋转元件及转向节相固接。小锥齿轮通过两个轴承支承于减速箱体上，其相对于减速箱体能且仅能做绕自身中心轴线的转动。导向套管中心轴线与电机输出轴中心轴线相平行，避免电机沿导向套管中心轴线滑动时与电机输出轴和小锥齿轮传动之间的干涉。电机通过吸振器阻尼元件和吸振器弹性元件悬置于固接在一起的减速箱体-转向节上；电机除输出动力外还充当动力吸振器质量块的作用，电机在沿导向套管中心轴线方向滑动时， 在垂向方向有运动，起到垂向动力吸振器作用，通过适当调整吸振器阻尼元件和吸振器弹性元件参数能改善车辆垂向性能。大锥齿轮与半轴相接，二者不可作相对运动，大锥齿轮中心轴线与半轴中心轴线相重合。半轴通过两轴承支承于减速箱体上，相对于减速箱体可且仅可作绕自身轴线的旋转运动。半轴与轮毂之间以花键相连，不可做相对运动，仅起到传递动力的作用。即，轮辋、 轮毂、制动系统旋转元件、半轴、大锥齿轮之间不存在相对运动，它们可且仅可绕车轮中心轴线相对于转向节-减速箱体-制动系统非旋转元件作角速度相同的旋转运动。车轮所承受的各向力经由轮辋传递至与其固接的轮毂。轮毂的外圈与轮毂轴承的内圈相配合，二者不可作相对运动。轮毂轴承的外圈与转向节的内圈相配合，二者不可作相对运动。车轮传递至轮毂的各向力经由轮毂轴承传递至转向节。轮毂轴承内圈与外圈可且仅可相对转动，故轮辋、轮毂、制动系统旋转元件、半轴及大锥齿轮与固结于一起的减速箱体-转向节-制动系统非旋转元件之间可且仅可相对转动。本发明电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统须左右成套使用。本发明电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统根据转向节具体结构形式的不同，可以匹配多种悬架类型。本发明电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统的制动系统采用盘式制动器， 或鼓式制动器。本发明的优越功效在于
1)电机质量不属于簧下质量，故簧下质量与传统汽车相当，远小于传统轮边驱动电动车的簧下质量；
2)采用普通定轴圆锥齿轮副减速传动，制造成本低、传动效率高，且有利于发挥高速电机效率高、功率密度大的优势；
3)大质量的电机充当动力吸振器质量，通过适当设置动力吸振器悬置于车轮的阻尼与刚度，可极大改善车辆的垂向性能；
4)大质量的电机充当动力吸振器质量，不需要额外引入吸振器质量块，从而不增加整车的整备质量；
5)根据转向节具体结构形式不同，可以匹配多种悬架；
6)转向轮与非转向轮均适用；
7)电机、减速器位于轮边，不占用车身空间。
图1为传统轮边驱动电动汽车1/4车辆二自由度振动模型图； 图2为本发明加装吸振器的1/4车辆三自由度振动模型图3为本发明不包含悬架的结构示意图； 图中标号说明
1 一电机；2 —吸振器阻尼元件；
3 —吸振器弹性元件；4 一轮辋；
5一制动系统非旋转元件；6 —制动系统旋转元件；7一轮毂轴承； 9 一半轴； 11 一电机输出轴； 13—小锥齿轮； 15—导向套管； 17 一轴承； 19 一轴承；
8 —轮毂； 10 一转向节； 12 —轴承； 14 一吸振器导向杆； 16 一减速箱体； 18 一轴承； 20 一大锥齿轮。
具体实施例方式请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。图1为传统轮边驱动电动汽车1/4车辆二自由度振动模型图，电机1质量m3为簧下质量。图2为加装吸振器的1/4车辆三自由度振动模型图，所述电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统，其中m2为1/4车身质量，ml为簧下质量，主要包括车轮、轮辋4、制动系统旋转元件6、制动系统非旋转元件5、半轴9、转向节10、制有内花键的小圆锥齿轮13、大圆锥齿轮20、减速箱体16等质量，m3为动力吸振器质量，即由电机1质量充当，通过适当设置动力吸振器阻尼元件阻尼系数C3及动力吸振器弹性元件刚度k3，极大改善车辆的垂向性能。如图3所示，本发明提供了一种电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统，包含电机1、吸振器阻尼元件2、吸振器弹性元件3、轮辋4、制动系统非旋转元件5、制动系统旋转元件6、轮毂轴承7、轮毂8、半轴9、转向节10、制有外花键的电机输出轴11、轴承12、制有内花键的小锥齿轮13、吸振器导向杆14、导向套管15、减速箱体16、轴承17、轴承18、轴承19及大锥齿轮20组成。若所述制动系统旋转元件6为制动盘，则制动系统非旋转元件 5为制动钳；若所述制动系统旋转元件6为制动鼓，则制动系统非旋转元件5为制动底板。动力由电机1通过制有外花键的电机输出轴11输出至制有内花键的小锥齿轮13， 制有内花键的小锥齿轮13与大锥齿轮20啮合，由大锥齿轮20将动力输出至半轴9，半轴 9伸入轮毂段制有外花键，通过制有内花键的轮毂8将动力传递至轮辋4。轮毂8与轮辋4 及制动系统旋转元件6固接并一起转动。制有外花键的电机输出轴11与制有内花键的小锥齿轮13相配合，用以传递动力，且制有外花键的电机输出轴11可沿制有内花键的小锥齿轮13的轴线方向相对滑动。制有内花键的小锥齿轮13与大锥齿轮20构成了圆锥齿轮减速副，起到减速器的作用。电机1除输出动力外还起到动力吸振器作用。吸振器导向杆14固接于电机1，并仅可沿导向套管15中心轴线方向滑动，即电机1仅可沿导向套管15中心轴线方向滑动。导向套管15与减速箱体16、及转向节10相固接。制有内花键的小锥齿轮13通过两个轴承支承于减速箱体16上，其相对于减速箱体16能且仅能做绕自身中心轴线的转动。导向套管15中心轴线须与制有外花键的电机输出轴11轴线相平行，以避免电机1沿导向套管15 中心轴线滑动时与制有外花键的电机输出轴11和制有内花键的小锥齿轮13传动之间的干涉。电机1与固接于一起的减速箱体16-转向节10之间安装有吸振器阻尼元件2及吸振器弹性元件3。故电机1在沿导向套管15轴线方向滑动时，在垂向方向有运动，起到垂向动力吸振器作用。大锥齿轮20与半轴9相接，二者不可作相对运动，大锥齿轮20中心轴线与半轴9 中心轴线相重合。半轴9通过轴承18、轴承19支承于减速箱体16上，相对于减速箱体16 仅可作绕自身轴线的旋转运动。半轴9与轮毂8之间以花键相连，此处花键仅起到传递动力的作用，不可进行沿轴向的相对运动。即轮辋4、轮毂8、制动系统旋转元件6、半轴9、大锥齿轮20之间不存在相对运动，它们仅可绕车轮中心轴线相对于转向节10-减速箱体16 作角速度相同的旋转运动。车轮所承受的各向力经由轮辋4传递至与其固接的轮毂8。轮毂8的外圈与轮毂轴承7的内圈相配合，不可作相对运动。轮毂轴承7的外圈与转向节10的内圈相配合，不可作相对运动。车轮传递至轮毂8的各向力经由轮毂轴承7传递至转向节10。轮毂轴承7 内圈与外圈仅可相对转动，故轮辋4、轮毂8、制动系统旋转元件6、半轴9及大锥齿轮20与固结于一起的减速箱体16-转向节10之间仅可相对转动。本发明电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统须左右成套使用。本发明电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统根据转向节10具体结构形式的不同，可以匹配多种悬架类型。本发明电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统制动系统采用盘式制动器，或鼓式制动器。
权利要求
1.一种电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统，包含吸振器阻尼元件、吸振器弹性元件、制动系统非旋转元件、制动系统旋转元件、半轴、电机输出轴、小锥齿轮、吸振器导向杆、导向套管、减速箱体、大锥齿轮及轴承；其特征在于动力由电机通过电机输出轴输出至小锥齿轮，小锥齿轮与大锥齿轮啮合，由大锥齿轮将动力输出至半轴，半轴伸入轮毂段制有外花键，通过制有内花键的轮毂将动力传递至轮辋；电机通过吸振器阻尼元件和吸振器弹性元件悬置于固接在一起的减速箱体-转向节上；电机除输出动力外还充当动力吸振器质量块的作用，通过适当调整吸振器阻尼元件和吸振器弹性元件参数改善车辆垂向性能。
2.根据权利要求1所述的电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统，其特征在于 所述电机输出轴与小锥齿轮相配合传递动力，电机输出轴沿小锥齿轮的轴线方向相对滑动；吸振器导向杆固接于电机，并沿导向套管中心轴线方向滑动，导向套管中心轴线平行于电机输出轴中心轴线。
3.根据权利要求1所述的电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统，其特征在于 所述小锥齿轮通过两个轴承支承于减速箱体上，其相对于减速箱体做绕自身中心轴线的转动。
4.根据权利要求1所述的电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统，其特征在于 电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统的制动系统采用盘式制动器，或鼓式制动器。
全文摘要
本发明公开了一种电机充当动力吸振器的减速式轮边驱动系统，动力由电机通过电机输出轴输出至小锥齿轮，小锥齿轮与大锥齿轮啮合，由大锥齿轮将动力输出至半轴，半轴伸入轮毂段制有外花键，通过轮毂将动力传递至轮辋。轮毂与轮辋及制动系统旋转元件固接并一起转动。电机输出轴与小锥齿轮相配合传递动力，电机输出轴沿小锥齿轮的轴线方向相对滑动。本发明的优点是电机悬置于车轮，电机质量由簧下质量转化为了动力吸振器质量，制造成本低、传动效率高，且有利于发挥高速电机效率高、功率密度大的优势。
文档编号B60G13/00GK102555720SQ20121001124
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者余卓平, 唐峰, 张擎宇, 陆承超, 陈辛波 申请人:同济大学