一种面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统及车辆的制作方法

1.本发明涉及车辆底盘技术领域，具体而言，涉及一种面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统及车辆。


背景技术：

2.目前电动车多采用集中驱动或轮边驱动，底盘结构沿用传统车的传动、转向、悬挂方式，车轮无法独立转向，车辆转弯半径大且电机占用较大的底盘空间。线控底盘兴起后，轮毂电机以其多种优点，越来越受关注。安装轮毂电机的车辆，不需要差速器、变速器、传动轴，能大大简化底盘结构，从而给其它电器件提供更多的安装空间，提高了空间利用率；而且各个车轮的速度可以独立控制，能实现多种复杂的驱动形式。
3.现代城市交通，车多、人多、道路窄，行车空间受限，交通拥堵现象严重，对车辆性能提出更高的要求。若车辆能实现全轮大角度转向，则可极大减小转弯半径，可以使车辆实现横移、斜行、狭小空间转向、原地转向等多种复杂的运动方式。而传统悬架受限于结构，转向角度一般在
±
40
°
之间。
4.为此，国内外给出了多种可以实现全轮大角度转向的悬架结构，例如：中国公开号为：cn 111559426 a，公开了一种基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构，包括轮毂电机、用于与车身连接的双叉臂和用于支撑车身的支撑结构；轮毂电机上固定有上下布置的上连接支架和下连接支架，上连接支架与支撑结构之间连接有可使轮胎在-90
°
～90
°
范围内转动的转向机总成，转向机总成包括与上连接支架固定的被动齿轮机构和与被动齿轮机构啮合、与支撑结构固定的主动齿轮机构，上连接支架和下连接支架分别铰接连接有一个叉臂。
5.上述技术方案提供的基于轮毂电机的可全方位转向的双叉臂悬架结构，车轮转向时受连接杆等零部件的限制使得其转向角度受限。


技术实现要素：

6.鉴于此，本发明提出了一种面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统及车辆，旨在解决现有悬架结构转向角度受限的问题。
7.一方面，本发明提出了一种面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统，该系统包括：悬架导向组件、转向臂、转向驱动组件和车轮组件；其中，所述悬架导向组件上可设有转向让位空间，所述转向臂以能够相对于所述悬架导向组件进行转动的方式设置在所述转向让位空间处；所述转向臂的动力输入端与所述转向驱动组件的动力输出端相连接，所述转向臂的动力输出端与所述车轮组件相连接，用于在所述转向驱动组件的驱动作用下，带动所述车轮组件进行转动，实现所述车轮组件的转向。
8.进一步地，上述面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统，所述转向驱动组件包括：转向电机、减速器和动力连接轴；其中，所述转向电机的动力输出端与所述动力连接轴之间通过减速器相连接，并且，所述动力连接轴用于连接转向臂，并通过所述减速器对所述转向
电机输出的动力进行减速后，传输至所述动力连接轴上，以带动所述转向臂进行转动。
9.进一步地，上述面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统，所述动力连接轴上设有贯穿孔，以提供车轮组件管线与整车管线连接的安装通道；所述动力连接轴的一端与所述转向臂相连接，另一端设有滑环，以使车轮组件上的旋转管线自安装通道处穿过，并通过滑环实现车轮组件上的旋转管线与整车上的固定管线之间的连接。
10.进一步地，上述面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统，所述动力连接轴包括：内花键轴和外花键轴；其中，所述内花键轴和所述外花键轴同轴设置且通过花键相连接，所述外花键轴用于连接所述减速器的动力输出端，所述内花键轴用于连接所述转向臂，以在所述外花键轴的作用下随所述外花键轴进行同步转动。
11.进一步地，上述面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统，所述内花键轴的内部设有轴套，用于对所述外花键轴进行支撑；所述外花键轴的内壁上设有轴套限位机构，用于对轴套的底端进行限位。
12.进一步地，上述面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统，所述减速器为蜗轮蜗杆机构，蜗杆与所述转向电机相连接，蜗轮与动力连接轴同轴设置且相连接。
13.进一步地，上述面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统，所述悬架导向组件包括：支撑臂和双叉臂；其中，所述支撑臂呈弧形结构，其内圆心侧作为转向让位空间，用于安装转向臂和车轮组件，以对所述车轮组件的转向进行避让；所述双叉臂设置在所述支撑臂的外侧，并且，所述双叉臂分别与所述支撑臂、车身的车架相铰接，以使所述支撑臂、所述双叉臂和所述车身的车架组成四连杆机构；其中，所述支撑臂的外侧与所述支撑臂的内圆心侧相背设置。
14.进一步地，上述面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统，所述转向臂为弯折结构，其包括：支撑连接部和转向连接部；其中，所述转向连接部与所述支撑连接部呈夹角设置，围设形成车轮安装位，所述支撑连接部用于连接所述转向驱动组件的动力输出端，所述车轮组件设置在所述车轮安装位处且连接在所述转向连接部上，以随所述转向连接部在转向驱动组件的作用下进行转向。
15.进一步地，上述面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统，轮毂电机上设有制动盘；和/或，所述转向臂上设有制动卡钳。
16.另一方面，本发明提出了一种车辆，该车辆具有上述面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统。
17.本发明提供的面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统及车辆，转向臂以能够相对于悬架导向组件进行转动的方式设置在转向让位空间处，通过转向驱动组件驱动转向臂转动，以带动车轮组件进行转动，实现车轮组件的转向，同时，转向臂和车轮组件在转向让位空间处进行转动即转向，避免了悬架导向组件和转向臂等零部件之间的干涉，可消除了车轮转动的干涉限制，使车轮能实现360
°
无干涉转动，大大提升了车辆灵活度，减小了车辆对行驶空间的需求。另外，该面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统结构简单，易于实现。
附图说明
18.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明
的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本发明实施例提供的面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统的机构简图；图2为本发明实施例提供的面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统的结构示意图；图3为本发明实施例提供的面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统的主视图；图4为本发明实施例提供的转向驱动组件的剖视图；图5为本发明实施例提供的转向驱动组件的爆炸图。
具体实施方式
19.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
20.系统实施例：参见图1至图3，其示出了本发明实施例提供的面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统的优选结构。如图所示，该系统包括：悬架导向组件1、转向臂2、转向驱动组件3和车轮组件4；其中，悬架导向组件1上可设有转向让位空间5，转向臂2以能够相对于悬架导向组件1进行转动的方式设置在转向让位空间5处。具体地，悬架导向组件1用于设置在车身6上，起到支撑导向作用，以对转向臂2、转向驱动组件3等零部件进行支撑和导向，使得转向臂2和车轮组件4在转向让位空间5处进行转动即转向，避免了悬架导向组件1和转向臂2等零部件之间的干涉，可消除了车轮转动的干涉限制，使车轮能实现360
°
无干涉转动，大大提升了车辆灵活度，减小了车辆对行驶空间的需求。在本实施例中，悬架导向组件1还可设有转向限位组件，用于限制车轮组件4的转向角，从而减少车轮安装空间需求，在实现四轮转向的基础上，有利于减小车辆横向尺寸，增强车辆通过性。
21.转向臂2的动力输入端与转向驱动组件3的动力输出端相连接，转向臂2的动力输出端与车轮组件4相连接，用于在转向驱动组件3的驱动作用下，带动车轮组件4进行转动，实现车轮组件4的转向。具体地，转向驱动组件3可安装在悬架导向组件1上，以提供转向臂2转动的动力，可带动车轮组件随转向臂2进行转动，即可实现360
°
转向，当然亦可在适当范围内进行转向。其中，转向臂2可以实现对车轮组件4的转向支撑，确保其转向的稳固性。在本实施例中，在本实施例中，转向驱动组件3上设有滑环7，用于实现车轮组件4上的旋转管线与整车上的固定管线之间的连接。其中，管线可以为连接在轮毂电机上的线束8和制动卡钳的液压油管9。具体地，滑环7将线束8和液压油管9的旋转连接转化为固定连接，方便与整车线路连通，进一步消除管线对车轮转动的限制，使车轮能实现360
°
无管线限制转动，避免管线缠绕或扭曲。其中，转向驱动组件3可用于驱动车轮组件4转向，同时提供轮毂电机线束和制动管路与整车管线连接的通道。滑环7固定在转向驱动组件3的上方，用于提供旋转电路、旋转油路/气路通道，将轮毂电机管、线的旋转连接转换为固定连接，方便与整车线路连通。
22.继续参见图1至图3，悬架导向组件1包括：支撑臂11和双叉臂12；其中，双叉臂12设置在支撑臂11的外侧（如图3所示的右侧），并且，双叉臂12分别与支撑臂11、车身的车架相铰接，以使支撑臂11、双叉臂12和车身的车架组成四连杆机构。
23.具体实施时，支撑臂11可以呈弧形结构，本实施例中可以为c型结构，可以为其他结构。支撑臂11的内圆心侧（如图3所示的左下侧）可作为转向让位空间5，用于安装转向臂2和车轮组件4，以对车轮组件4的转向进行避让；其中，支撑臂11的外侧与支撑臂11的内圆心侧相背设置，即双叉臂12和转向臂2设置在支撑臂11的两侧，避免两者之间的干涉，并可通过双叉臂12实现与车身之间的连接，还可充分利用支撑臂11的内圆心侧空间，在确保不干涉的前提下充分利用空间，使得结构紧凑。当然，支撑臂11还可以为其他结构，例如弯折型结构，本实施例中对其结构不做限定。双叉臂12可以为铰接连接杆，通过两端的铰接，使得支撑臂11、双叉臂12和车身的车架组成四连杆机构。其中，支撑臂11上可以设有减重孔，可实现减重的同时，还可便于双叉臂12等零部件的连接，使得结构简单紧凑。
24.在本实施例中，双叉臂12上还可设有减震器13，其一端（如图1所示的下端）与双叉臂12相铰接，另一端（如图1所示的上端）用于铰接在车身6上。具体实施时，该减震器13可以为螺旋弹簧减震器，也可以是起相同作用的其它类型阻尼器和弹簧，本实施例中对减震器13的结构不做任何限定。
25.继续参见图1至图3，双叉臂12包括：上叉臂121和下叉臂122；其中，上叉臂121的一端（如图1所示的左端）与支撑臂11的中间位置相铰接，另一端（如图1所示的右端）用于铰接在车身6上；下叉臂122的一端（如图1所示的左端）与支撑臂11的端部（如图1所示的右下端）相铰接，另一端（如图1所示的右端）用于铰接在车身6上。
26.具体实施时，如图2所示，上叉臂121可以呈y型结构，第一端（如图2所示的左端）可以为杆状结构，可通过枢轴铰接在支撑臂11的中间位置上；第二端可以设有两个相对于彼此间隔开的杆，即第二端两个杆之间具有间隙可以作为让位孔，减震器13可自让位孔处穿过并铰接在下叉臂122的中间位置上，确保该悬架导向组件1的稳固性。第二端的两个杆的端部均可通过枢轴铰接在车身的车架上。下叉臂122可以为v型结构，第一端（如图2所示的左端）可通过枢轴铰接在支撑臂11的下端；第二端可以设有两个相对于彼此间隔开的杆，两个杆的端部均可通过枢轴铰接在车身的车架上，即车架、上叉臂121、下叉臂122和支撑臂11形成四连杆机构。其中，上叉臂121和下叉臂122的第二端均具有两个杆，可确保两者铰接在车架上的稳固性。
27.继续参见图2和图3，转向臂2可以为弯折结构，其包括：支撑连接部21和转向连接部22；其中，转向连接部22与支撑连接部21呈夹角设置，围设形成车轮安装位，支撑连接部21用于连接转向驱动组件3的动力输出端，车轮组件4设置在车轮安装位处且连接在转向连接部22上，以随转向连接部22在转向驱动组件3的作用下进行转向。
28.具体实施时，支撑连接部21上设有安装孔（图中未示出），其与转向驱动组件3的动力输出端相连接，在转向驱动组件3的动力输出端作用下，支撑连接部21绕安装孔的轴线进行转动；转向连接部22与支撑连接部21可垂直设置，亦可呈其他角度设置，并且，转向连接部22沿安装孔的轴线设置，在本实施例中，安装孔的轴线以及转向连接部22均竖向设置，转向臂2可带动车轮组件4绕竖直线进行水平面的360
°
转向。
29.继续参见图2和图3，车轮组件4包括：车轮本体41和轮毂电机42；其中，车轮本体41
上设有轮毂，轮毂电机42设置在轮毂上，用于驱动车轮本体41转动；转向臂2的动力输出端与轮毂电机42的定子相连接，用于带动轮毂电机42以及车轮本体41进行转向。
30.具体实施时，轮毂电机42固定在轮辋上，用于驱动车轮本体41进行转动，实现行驶。轮毂电机42上可设有制动盘43，转向臂2上可设有制动卡钳44，其中，制动盘43可固定在轮毂电机42上，制动卡钳44可固定在转向臂2上。转向臂2的下部通过圆螺母45固定在轮毂电机42的定子上，两者通过平键传递行车扭矩，以使车轮组件4整体随转向臂2进行转向。
31.参见图4至图5，其示出了本发明实施例提供的转向驱动组件的优选结构。如图所示，转向驱动组件3包括：转向电机31、减速器32和动力连接轴33；其中，转向电机31的动力输出端与动力连接轴33之间通过减速器32相连接，并且，动力连接轴33用于连接转向臂2，并通过减速器32对转向电机31输出的动力进行减速后，传输至动力连接轴33上，以带动转向臂2进行转动。
32.具体实施时，动力连接轴33以能够相对于悬架导向组件1进行转动的方式设置在悬架导向组件1上，动力连接轴33可转动地穿设于支撑臂11，并与转向臂2相连接，可带动转向臂2相对于支撑臂11进行转动，实现车轮组件4的转向。在本实施例中，转向电机31可连接有转向控制器34，用于控制转向电机31，以控制转向电机31的转速和转动方向等，实现车轮组件4转向的控制。其中，转向电机31、减速器32和转向控制器34可以联接为一整体，即转向电机31的壳体、减速器32的壳体和转向控制器34可以联接为一整体。转向电机31的输出端通过减速器32减速，减速器32可以为蜗轮蜗杆机构，蜗杆与转向电机31相连接，蜗轮与动力连接轴32同轴设置且相连接，也就是说，蜗杆与转向电机31的输出端固定连接，蜗轮与动力连接轴32同轴设置且固定连接，以通过减速器32减速后，通过动力连接轴33带动转向臂2进行转向；其中，蜗轮蜗杆机构设置在减速器32壳体的内部。在本实施例中，减速器32采用齿轮传动转向，结构简单，并且由于转向电机31采用涡轮蜗杆减速机构，由于蜗轮蜗杆机构具有自锁特性，使转向具有自锁特性，能减小地面冲击对车辆行驶的影响。
33.继续参见图4，动力连接轴33上设有贯穿孔331，以提供车轮组件管线与整车管线连接的安装通道；动力连接轴33的一端（如图4所示的下端）与转向臂2相连接，另一端（如图4所示的上端）设有滑环7，以使车轮组件4上的旋转管线自安装通道处穿过，并通过滑环7实现车轮组件上的旋转管线与整车上的固定管线之间的连接。具体地，蜗轮及动力连接轴33为中空结构，即内部设有管穿孔331，轮毂电机42的线束8和制动卡钳43的液压油管9由此通道连接到滑环7，滑环7将线束8和液压油9的旋转连接转化为固定连接，方便与整车线路连通。
34.在本实施例中，悬架导向组件1上设有轴承座35，减速器32的壳体设置在轴承座35上，并且，动力连接轴33通过轴承36与轴承座35相连接；动力连接轴33的外壁上设有轴承限位件，用于对轴承36进行轴向限位。具体地，轴承座35可固定安装在支撑臂11上，轴承座35的上下两个各设有一个轴承36，轴承36的外圈可以固定在轴承座35上，轴承36的内圈可固定在动力连接轴33的外壁上，以实现动力连接轴33相对于支撑臂11的转动。其中，轴承36可以为圆锥滚子轴承。为实现两个轴承36的轴向限位，优选地，动力连接轴33的外壁上间隔设有轴用弹性挡圈和/或限位凸起结构，以对轴承36进行轴向限位。
35.继续参见图4和图5，动力连接轴33包括：内花键轴332和外花键轴333；其中，内花键轴332和外花键轴333同轴设置且通过花键334相连接，外花键轴333用于连接减速器32的
动力输出端，内花键轴332用于连接转向臂2，以在外花键轴333的作用下随外花键轴332进行同步转动。
36.具体实施时，外花键轴333同轴固定在蜗轮上，内花键轴332与外花键轴333配套使用，即内花键轴332部分套设在外花键轴333的外部，并且，内花键轴332的内壁设有内花键，外花键轴333的外壁设有外花键，其与内花键相适配形成花键334，以使两者同步转动。在本实施例中，内花键轴332以能够转动的方式安装在支撑臂11上，即通过轴承座35和轴承36安装在支撑臂11上，并且，内花键轴332的底端可设有螺纹孔，以通过螺钉等连接件以能够拆卸的方式固定安装在转向臂2上，进而带动转向臂2随之进行同步转动。其中，内花键轴332以能够转动的方式安装在支撑臂11上。
37.继续参见图4和图5，内花键轴332的内部可设有轴套335，用于对外花键轴333进行支撑，以实现外花键轴333的轴向限位；在本实施例中，外花键轴333的内壁上设有轴套限位机构336，用于对轴套335的底端进行限位，该轴套限位机构336可以为孔用弹性挡圈，其以能够拆卸的方式设置在外花键轴333内壁开设有安装孔上，以对轴套335进行底端支撑和限位。其中，内花键轴332的外壁上间隔设有轴用弹性挡圈337和限位凸起结构338，作为轴承限位件，以实现外部轴承的轴向限位，即实现该内花键轴332的轴向定位。
38.综上，本实施例提供的面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统，转向臂2以能够相对于悬架导向组件1进行转动的方式设置在转向让位空间5处，通过转向驱动组件3驱动转向臂2转动，以带动车轮组件4进行转动，实现车轮组件4的转向，同时，转向臂2和车轮组件4在转向让位空间5处进行转动即转向，避免了悬架导向组件1和转向臂2等零部件之间的干涉，可消除了车轮转动的干涉限制，使车轮能实现360
°
无干涉转动，大大提升了车辆灵活度，减小了车辆对行驶空间的需求。另外，该面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统结构简单，易于实现。
39.车辆实施例：本实施例还提出了车辆，该车辆设置有上述面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统。其中，面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统的具体实施过程可参见上述说明即可，本实施例中对此不再赘述。
40.优选地，该车辆具有四个上述面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统，并且，四个面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统之间相互独立。由于各个车轮相互独立，可以使车辆实现阿克曼行驶、楔形行驶、弧形行驶、横向行驶及原地转向等多种复杂的行驶模式。
41.由于面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统具有上述效果，所以具有该面向线控底盘的集成转向悬架驱动系统的车辆也具有相应的技术效果。
42.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。