[发明专利]一种全方位转向的轮边转向悬架机构

说明书

本发明公开了一种全方位转向的轮边转向悬架机构，一种适用于轮毂电机驱动汽车的可实现全方位转向的轮边转向机构和悬架系统，轮边转向机构由转向节、转向电机、蜗轮蜗杆组和转角位置传感器组成，悬架系统包括上横臂、下横臂及弹簧减震器。所述转向节由转向节轴和转向节壳体组成。所述上横臂外端连接转向节壳体，所述下横臂与转向节轴铰接。所述转向节轴通过其上的中心孔安装在轮毂电机定子轴上，转向节轴上装有涡轮。所述转向节壳体套装在转向节轴上，转向节壳体上固定有转向电机，转向电机输出端为蜗杆，蜗轮蜗杆在转向节壳体内啮合。转向时，转向电机驱动蜗轮蜗杆机构，使转向节轴在转向节壳内转动，并使车轮达到目标转角。

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，具体涉及一种适用于轮毂电机驱动汽车的可实现四轮全方位转向的轮边转向悬架机构。

背景技术

随着全球能源危机和环境污染的日益严峻，加快培育和发展新能源汽车已成为汽车产业可持续发展的紧迫任务。另一方面，汽车保有量的持续上升，造成的道路拥堵和城市泊车位紧张等问题日趋严重。前轮转向的传统汽车由于转角有限(-40°～40°)，转弯半径较大，其机动性无法很好适应障碍密集或空间狭小的路况，且在空间受限的泊车位进行泊车操作对普通驾驶员驾驶水平要求较高，可能造成泊车位资源的进一步浪费。

轮毂电机驱动汽车具有优越的整车动力学稳定性控制功能，其每套驱动系统单独驱动一个车轮，可最大限度简化传动链路，方便整车布置并提高驱动效率，便于进行电子差速、驱动/制动防滑和直接横摆控制等，从而大幅改善车辆的操纵稳定性。全方位转向可最大限度发挥轮毂电机驱动结构简单、布置灵活的优势，其车轮转角变化范围广，可实现横向行驶、原地转向和斜向行驶功能，从而大幅提高汽车的机动能力，降低驾驶员的操作难度。

目前，已有部分豪华汽车应用了四轮转向技术，其转弯半径相对传统双轮转向汽车有所减小，然而其结构复杂，控制要求高，且由于此技术仍基于机械结构，无法克服传动轴和万向节等机械传动机构的空间布局限制，无法实现更广的车轮转角变化。

对于国内外目前已提出的针对轮毂电机驱动汽车的全方位转向系统，如米其林公司2008年推出的米其林主动轮系统等，此类系统将悬架系统同时与转向和制动系统由轮内集成，结构复杂成本较高，轮内空间进一步压缩造成维护困难，且由于悬架系统集成在车轮内部造成悬架行程有限，整车舒适性难以达到普通乘用车水平。其它可实现全方位转向的汽车，均无法匹配独立悬架或采用了非汽车用悬架系统，其整车操纵稳定性等性能亦无法达到传统汽车水平。

另外，对于国内外已有由转向电机通过齿轮传动实现全方位转向的四轮转向汽车，由于齿轮机构无法实现自锁功能，汽车行驶过程中车轮受到不平路面冲击形成的干扰，需转向电机提供额外力矩抵消，此过程中电机处于堵转状态，电机易发热且影响其寿命，此外还存在转向电机或控制系统失效后车轮瞬间失稳的严重安全隐患。

发明内容

本发明目的在于提供一种布局灵活、实现90度转角的全方位转向的轮边转向悬架机构。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明主要包括轮辋、轮胎、轮毂电机转子壳体、制动盘、制动器以及转向机构，所述转向机构由转向节轴、转向节壳体和转向节壳体盖、蜗轮、蜗杆、转向电机和转角位置传感器组成；所述悬架系统由上横臂、下横臂及弹簧减振器组成；

所述转向节壳体为圆筒形壳体结构并通过角接触轴承装在转向节轴上，转向节壳体外部安装有转向电机，所述转向电机输出端装有蜗杆，在转向节轴中部通过花键装有蜗轮，并通过卡环B将蜗轮卡紧在转向节轴上；所述蜗杆穿过转向节壳体与蜗轮啮合；转向节壳体上部外侧配有一对横向对称凸出杆状的上横臂安装位，上横臂安装位与V型上横臂配套安装；转向节壳体顶部设有内螺纹，通过内螺纹与转向节壳体盖装配成整体；所述转向节壳体盖顶部装有角接触轴承以支承转向节轴，并通过卡环A将转向节轴卡紧；在转向节壳体盖顶部安装转角位置传感器，通过转角位置传感器监测和控制车轮转角；在转向节轴的底端配有环状下横臂安装位，下横臂安装位与V型下横臂配套安装；弹簧减振器的末端安装在下横臂上；