用于大角度轉(zhuǎn)向輪的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的雙縱臂式懸架的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及一種用于大角度轉(zhuǎn)向輪的輪轂電機(jī) 驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的雙縱臂式懸架。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源短缺、環(huán)境污染、氣候變暖是全球汽車(chē)和能源產(chǎn)業(yè)面臨的共同挑戰(zhàn)，節(jié)能與新 能源汽車(chē)已成為各個(gè)國(guó)家汽車(chē)工業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向，而電動(dòng)汽車(chē)作為未來(lái)發(fā)展的主要方向 之一，受到各個(gè)國(guó)家的高度重視，其中以輪轂電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)是電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)中 最具發(fā)展?jié)摿Φ摹?br>[0003] 輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)巧妙地將動(dòng)力、傳動(dòng)和制動(dòng)功能整合于輪輞中，但由于上述結(jié) 構(gòu)占用了輪內(nèi)空間，導(dǎo)致了傳統(tǒng)汽車(chē)懸架轉(zhuǎn)向節(jié)無(wú)法布置，減震器、彈簧與電機(jī)干涉，如果 為了保留傳統(tǒng)汽車(chē)懸架結(jié)構(gòu)，將整個(gè)懸架系統(tǒng)向車(chē)輛內(nèi)側(cè)平移，則主銷(xiāo)偏距會(huì)增大，造成車(chē) 輛轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)彎半徑變化偏大、車(chē)輛跳動(dòng)時(shí)四輪定位參數(shù)變化偏大等帶來(lái)的一系列不良影 響。
[0004] 另一方面，一般汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)輪胎的最大轉(zhuǎn)角在30°到40°之間，由于不能實(shí)現(xiàn)大的 轉(zhuǎn)向角，在復(fù)雜狹窄的道路工況下難以靈活移動(dòng)與行駛。
[0005] 專利號(hào)為201420659879.6的實(shí)用新型專利提及了一種輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)的多 節(jié)臂懸架，但由于上控制臂的存在，不適用于轉(zhuǎn)向輪。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種用于大角度轉(zhuǎn)向輪的輪轂電 機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的雙縱臂式懸架，轉(zhuǎn)向時(shí)兩根控制臂形成的虛擬鉸接點(diǎn)會(huì)隨之變化，使輪胎轉(zhuǎn) 動(dòng)時(shí)繞的軸時(shí)刻變化，減小主銷(xiāo)偏距，減少輪胎的磨損；同時(shí)，本發(fā)明配合特定的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)， 可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)的大角度轉(zhuǎn)向而不干涉。
[0007] 本發(fā)明用于大角度轉(zhuǎn)向輪的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的雙縱臂式懸架，包括車(chē)輪1、輪轂 電機(jī)2、制動(dòng)系統(tǒng)總成、轉(zhuǎn)向節(jié)5、上前控制臂6、上后控制臂7、下前控制臂8、下后控制臂9、減 震器彈簧10和減震器阻尼器11;
[0008] 所述制動(dòng)系統(tǒng)總成和轉(zhuǎn)向節(jié)5均與輪轂電機(jī)2的輸出軸相連；
[0009] 上前控制臂6、上后控制臂7、下前控制臂8、下后控制臂9的一端分別與轉(zhuǎn)向節(jié)5相 連，另一端分別通過(guò)吊耳與車(chē)架連接;上前控制臂6、上后控制臂7、下前控制臂8、下后控制 臂9為四根單獨(dú)控制的連桿式控制臂，所述上前控制臂6、上后控制臂7和車(chē)架、轉(zhuǎn)向節(jié)5構(gòu)成 一個(gè)自由度為1的全鉸四桿機(jī)構(gòu)，所述下前控制臂8、下后控制臂9和車(chē)架、轉(zhuǎn)向節(jié)5構(gòu)成一個(gè) 自由度為1的全鉸四桿機(jī)構(gòu);上前控制臂6與上后控制臂7的延長(zhǎng)線交于一虛擬鉸接點(diǎn)，下前 控制臂8與下后控制臂9的延長(zhǎng)線交于另一虛擬鉸接點(diǎn)，兩個(gè)虛擬鉸接點(diǎn)的連線構(gòu)成虛擬的 主銷(xiāo)；
[0010] 所述減震器彈簧10套裝在減震器阻尼器11上，構(gòu)成減震器總成，減震器總成一端 安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)5上，另一端安裝于車(chē)架上。
[0011] 所述上前控制臂6、上后控制臂7、下前控制臂8、下后控制臂9,由鋼管、螺紋桿13和 桿端關(guān)節(jié)軸承12組成，兩螺紋桿13-側(cè)與鋼管相連，兩螺紋桿13另一側(cè)設(shè)置有桿端關(guān)節(jié)軸 承12，桿端關(guān)節(jié)軸承12上套有緊固螺母15。
[0012] 上前控制臂6、上后控制臂7、下前控制臂8、下后控制臂9與轉(zhuǎn)向節(jié)5連接端的緊固 螺栓16上還設(shè)置有錐形墊片17。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：
[0014] 1、本發(fā)明雙縱臂式懸架，通過(guò)設(shè)置合理的幾何參數(shù)，巧妙地避開(kāi)了與車(chē)架、車(chē)輪之 間的干涉，可實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向行駛功能；
[0015] 2、本發(fā)明雙縱臂式懸架，由于上前控制臂、上后控制臂、下前控制臂、下后控制臂 兩端各安裝有桿端關(guān)節(jié)軸承，與轉(zhuǎn)向節(jié)、車(chē)架采用球面副連接，上前控制臂、上后控制臂與 轉(zhuǎn)向節(jié)、車(chē)架構(gòu)成一個(gè)全鉸四桿機(jī)構(gòu)，具有一個(gè)自由度；同理，下前控制臂、下后控制臂與轉(zhuǎn) 向節(jié)、車(chē)架也構(gòu)成一個(gè)全鉸四桿機(jī)構(gòu)。采用這樣的結(jié)構(gòu)，使得前控制臂與后控制臂延長(zhǎng)線的 虛擬交點(diǎn)構(gòu)成了虛擬的主銷(xiāo)軸線，虛擬的主銷(xiāo)軸線靠近輪胎中心平面，使轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向半徑 不會(huì)改變過(guò)大、懸架定位參數(shù)變化較小等。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明的俯視圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的拆分不意圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明大角度轉(zhuǎn)向時(shí)車(chē)輪中心運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0020] 圖5為現(xiàn)有技術(shù)雙縱臂式懸架應(yīng)用于輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車(chē)上時(shí)的大角度轉(zhuǎn)向時(shí) 車(chē)輪中心運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0021 ]圖中，1為車(chē)輪，2為輪轂電機(jī)，3為制動(dòng)盤(pán)，4為制動(dòng)卡鉗，5為轉(zhuǎn)向節(jié)，6為上前控制 臂，7為上后控制臂，8為下前控制臂，9為下后控制臂，10為減震器彈簧，11為減震器阻尼器， 12為桿端關(guān)節(jié)軸承，13為螺紋桿，14為轉(zhuǎn)向節(jié)臂安裝耳，15為緊固螺母，16為緊固螺栓，17為 錐形墊片。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1-圖5所示，用于大角度轉(zhuǎn)向輪的輪 轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的雙縱臂式懸架，包括車(chē)輪1、輪轂電機(jī)2、制動(dòng)系統(tǒng)總成、轉(zhuǎn)向節(jié)5、上前控 制臂6、上后控制臂7、下前控制臂8、下后控制臂9、減震器彈簧10、減震器阻尼器11、桿端關(guān) 節(jié)軸承12和螺紋桿13。
[0023] 本實(shí)施例中制動(dòng)系統(tǒng)總成包括制動(dòng)盤(pán)3和制動(dòng)卡鉗4,但不限于此種盤(pán)式制動(dòng)，也 可為鼓式制動(dòng)。
[0024] 所述的上前控制臂6、上后控制臂7、下前控制臂8、下后控制臂9,是將鋼管與一小 段螺紋桿13焊接在一起，再將桿端關(guān)節(jié)軸承12套上緊固螺母15后旋入螺紋桿13中，鋼管兩 端均采用此方式處理，控制臂一端用緊固螺栓16安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)5的轉(zhuǎn)向節(jié)臂安裝耳14上，并 且為了使車(chē)輪1可以達(dá)到一定的跳動(dòng)量，采取了在安裝孔間墊入錐形墊片17的方式，控制臂 另一端用同樣的方式安裝在吊耳上，吊耳焊接于車(chē)架上。四只控制臂均采用這樣的安裝方 式。減震器彈簧10套在減震器阻尼器11上，減震器阻尼器11 一端固定在轉(zhuǎn)向節(jié)5上，另一端 固定在車(chē)架的吊耳上。
[0025] 本發(fā)明巧妙地應(yīng)用了全鉸四桿機(jī)構(gòu)自由度為1的特性?，F(xiàn)結(jié)合圖4加以說(shuō)明。上前 控制臂AB、上后控制臂CD與轉(zhuǎn)向節(jié)BC、車(chē)架AD構(gòu)成一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)，這里四根桿的長(zhǎng)度均不 變，由于車(chē)架為固定件，故該四桿機(jī)構(gòu)有3根桿為活動(dòng)構(gòu)件，又因?yàn)闂U與桿之間采用桿端關(guān) 節(jié)軸承連接，所以各構(gòu)件間共構(gòu)成了4個(gè)低副和0個(gè)高副，于是此四桿機(jī)構(gòu)的自由度為：
[0026] F = 3X 3-2 X 4-0 = 1
[0027] 同理，下前控制臂8、下后控制臂9與轉(zhuǎn)向節(jié)5、車(chē)架也構(gòu)成一個(gè)自由度為1的全鉸四 桿機(jī)構(gòu)。這個(gè)自由度為1的四桿機(jī)構(gòu)在具有一個(gè)原動(dòng)件時(shí)可以獲得確定的運(yùn)動(dòng)。上前控制臂 AB、上后控制臂CD與轉(zhuǎn)向節(jié)BC、車(chē)架AD的長(zhǎng)度關(guān)系滿足：
[0028] DC+AD>AB+BC
[0029] DC-AD<AB+BC
[0030] 且封閉回路AB⑶滿足矢暈方程：
[0031]
[0032] 滿足上述關(guān)系，即可實(shí)現(xiàn)車(chē)輪的大角度轉(zhuǎn)向而不與車(chē)輪、車(chē)架干涉。一般汽車(chē)轉(zhuǎn)向 時(shí)輪胎的最大轉(zhuǎn)角在30°到40°之間，而本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)輪胎最大轉(zhuǎn)向角為90°，如圖4所示。
[0033] 可以模擬出當(dāng)車(chē)輪大角度轉(zhuǎn)向時(shí)，車(chē)輪中心點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的軌跡，如圖4所示;直 接將現(xiàn)有雙縱臂式懸架應(yīng)用于輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)上，當(dāng)車(chē)輪大角度轉(zhuǎn)向時(shí)，車(chē)輪中心點(diǎn) 的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖5所示。通過(guò)比較圖4和圖5,可以發(fā)現(xiàn)，圖4所示的車(chē)輪中心運(yùn)動(dòng)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小 于圖5所示的車(chē)輪中心運(yùn)動(dòng)范圍。
[0034] 進(jìn)一步，上前控制臂6與上后控制臂7的延長(zhǎng)線形成了虛擬的鉸接點(diǎn)，下前控制臂8 與下后控制臂9的延長(zhǎng)線也形成了虛擬的鉸接點(diǎn)，兩個(gè)虛擬鉸接點(diǎn)的連線即為虛擬的主銷(xiāo)， 與直接應(yīng)用現(xiàn)有雙縱臂式懸架相比，本發(fā)明的主銷(xiāo)更靠近車(chē)輪中心面，大大減小了主銷(xiāo)偏 距，即本發(fā)明所采用的懸架，運(yùn)用于輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車(chē)時(shí)，能有效地減少輪胎磨損，轉(zhuǎn)向 時(shí)轉(zhuǎn)向半徑不會(huì)改變過(guò)大，主銷(xiāo)偏距的減小使得車(chē)輪在跳動(dòng)時(shí)懸架定位參數(shù)變化較小等。
[0035] 上述對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。 熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以很容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一 般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例， 本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于大角度轉(zhuǎn)向輪的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的雙縱臂式懸架，其特征在于：包括車(chē)輪 (1)、輪轂電機(jī)(2)、制動(dòng)系統(tǒng)總成、轉(zhuǎn)向節(jié)(5)、上前控制臂(6)、上后控制臂(7)、下前控制臂 (8)、下后控制臂(9)、減震器彈簧(10)和減震器阻尼器(11); 所述制動(dòng)系統(tǒng)總成和轉(zhuǎn)向節(jié)(5)均與輪轂電機(jī)(2)的輸出軸相連； 上前控制臂(6)、上后控制臂(7)、下前控制臂(8)、下后控制臂(9)的一端分別與轉(zhuǎn)向節(jié) (5)相連，另一端分別通過(guò)吊耳與車(chē)架連接;上前控制臂（6)、上后控制臂（7)、下前控制臂 (8) 、下后控制臂(9)為四根單獨(dú)控制的連桿式控制臂，所述上前控制臂(6)、上后控制臂(7) 和車(chē)架、轉(zhuǎn)向節(jié)(5)構(gòu)成一個(gè)自由度為1的全鉸四桿機(jī)構(gòu)，所述下前控制臂(8)、下后控制臂 (9) 和車(chē)架、轉(zhuǎn)向節(jié)(5)構(gòu)成一個(gè)自由度為1的全鉸四桿機(jī)構(gòu);上前控制臂(6)與上后控制臂 (7)的延長(zhǎng)線交于一虛擬鉸接點(diǎn)，下前控制臂(8)與下后控制臂(9)的延長(zhǎng)線交于另一虛擬 鉸接點(diǎn)，兩個(gè)虛擬鉸接點(diǎn)的連線構(gòu)成虛擬的主銷(xiāo)； 所述減震器彈簧（10)套裝在減震器阻尼器（11)上，構(gòu)成減震器總成，減震器總成一端 安裝在轉(zhuǎn)向節(jié)(5)上，另一端安裝于車(chē)架上。2. 如權(quán)利要求1所述的雙縱臂式懸架，其特征在于:所述上前控制臂（6)、上后控制臂 (7)、下前控制臂(8)、下后控制臂(9)，由鋼管、螺紋桿（13)和桿端關(guān)節(jié)軸承（12)組成，兩螺 紋桿（13) -側(cè)與鋼管相連，兩螺紋桿（13)另一側(cè)設(shè)置有桿端關(guān)節(jié)軸承（12)，桿端關(guān)節(jié)軸承 (12)上套有緊固螺母(15)。3. 如權(quán)利要求1所述的雙縱臂式懸架，其特征在于:上前控制臂(6)、上后控制臂(7)、下 前控制臂（8)、下后控制臂（9)與轉(zhuǎn)向節(jié)（5)連接端的緊固螺栓（16)上還設(shè)置有錐形墊片 (17)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于大角度轉(zhuǎn)向輪的輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的雙縱臂式懸架，包括車(chē)輪(1)、輪轂電機(jī)(2)、制動(dòng)系統(tǒng)總成、轉(zhuǎn)向節(jié)(5)、上前控制臂(6)、上后控制臂(7)、下前控制臂(8)、下后控制臂(9)、減震器彈簧(10)和減震器阻尼器(11)；上前控制臂(6)、上后控制臂(7)、下前控制臂(8)、下后控制臂(9)的一端分別與轉(zhuǎn)向節(jié)(5)相連，另一端分別通過(guò)吊耳與車(chē)架連接。本發(fā)明所述的雙縱臂式懸架，通過(guò)設(shè)置合理的幾何參數(shù)，巧妙地避開(kāi)了與車(chē)架、車(chē)輪之間的干涉，輪胎最大轉(zhuǎn)角可達(dá)90°，可實(shí)現(xiàn)萬(wàn)向行駛功能；采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，使得前控制臂與后控制臂延長(zhǎng)線的虛擬交點(diǎn)構(gòu)成了虛擬的主銷(xiāo)軸線，虛擬的主銷(xiāo)軸線靠近輪胎中心平面，使轉(zhuǎn)向時(shí)半徑不會(huì)改變過(guò)大、懸架定位參數(shù)變化較小。
【IPC分類】B60G7/00, B60G3/20
【公開(kāi)號(hào)】CN105539042
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610036593
【發(fā)明人】嚴(yán)運(yùn)兵, 沈琪, 葉剛, 許小偉, 鄭志陽(yáng), 陳濤
【申請(qǐng)人】武漢科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年1月20日