[发明专利]减小单纵臂悬架轮边电驱动系统等效簧下质量结构及方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种电动汽车底盘与传动领域，特别涉及一种减小单纵臂悬架轮边电驱动系统等效簧下质量结构及方法。

背景技术

汽车簧下质量（非簧载质量）的大小影响着汽车行驶安全性、平顺性。目前，以电动轮为代表的轮边电驱动系统由于其驱动系统和整车结构简洁、传动效率高，各驱动轮转矩可独立控制，有利于提高恶劣路面条件下的行驶性能而成为研究热点。但由于电机安装于驱动轮内，将增大汽车簧下质量。

以往在计算汽车簧下质量时，直接将轮内所有部件的自身质量当做簧下质量。但其实这是有偏差的，且根据悬架的形式不同，其产生的偏差也将不一样。特别是在使用轮边驱动的电动汽车中，由于轮边电机质量较大，其相对于悬架的不同布置方式对汽车振动产生的影响也将有较大的不同。即，对汽车振动真正产生影响的是等效簧下质量。

轮边电驱动系统质量分布对汽车悬架系统所产生的等效簧下质量效应,并不是将轮边电驱动系统自身质量简单叠加即可，而是应考虑轮边电驱动系统质量相对于悬架的分布形式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种减小簧下质量，减少共振的减小单纵臂悬架轮边电驱动系统等效簧下质量结构及方法。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种减小单纵臂悬架轮边电驱动系统等效簧下质量结构，所述单纵臂悬架轮边电驱动系统包括车架、弹性橡胶铰、单纵臂悬架摆臂、减速箱体、小齿轮、制动钳、制动盘、轮毂轴承、半轴、轮毂、轮辋、电机、大齿轮、半轴套管，其中弹性橡胶铰、单纵臂悬架摆臂、减速箱体、半轴套管和电机固定安装于一起，轮毂、轮辋、轮毂轴承、半轴、半轴套管及制动盘是与车轮同心的零部件，减速箱体、小齿轮、制动钳、电机及大齿轮是与车轮非同心的零部件；所述弹性橡胶铰支承于车架，单纵臂悬架摆臂的一端与弹性橡胶铰连接，另一端与减速箱体连接，减速箱体与半轴套管连接，电机固装于减速箱体上，减速箱体内设有动力输入端和动力输出端，电机动力输出端与小齿轮连接，小齿轮又与大齿轮啮合，大齿轮与半轴套管联接，经齿轮减速后，由半轴将动力输出至轮辋，以驱动车轮。

将轮边电驱动系统安装在单纵臂悬架上，且绕单纵臂摆动中心摆动。

传统车身与车架二自由度系统振动模型，包括车身质量m₂、车轮质量m₁、悬架刚度K、减振器阻尼系数C、轮胎刚度K_t、输入路面不平度函数q。选择车轮和车身垂直坐标z₁、z₂为广义坐标，得到系统的运动微分方程为：

考虑悬架及车轮组件实际质心位置影响的二自由度系统振动模型，m₁为悬架及车轮组件质量，假设悬架及车轮组件实际质心位置到摆臂与车身的铰点长度为L₁，摆臂总长为L，摆臂末端与车身铰接处随车身一起上下跳动，为相对于初始静平衡位置的转角，J₁为悬架纵臂及轮边电驱动系统绕经过自身质心且平行于摆臂中心轴线的转动惯量。假设，为静平衡情况下上下弹簧的初始变形。

引入惯性力系，转化为静力学问题。

分析摆臂力矩平衡，得：

分析受力得：

另根据初始静平衡情况下有：

此外，三个坐标之间的关系为：

当较小时，有

从而（1）、（2）、(3)式可简化成：

对（6）式求导，得：

将（8）式代入（4）式，消去，将（4）式代入（5）式消去可得方程组：

其中，；

比较传统二自由度系统振动模型的方程组，可以得到：等效簧下质量。同时，会使得车轮垂向刚度等效为。

 

因一般远小于，且不大，故很小，故。

由以上分析可见，模型可视为仅是等效簧下质量发生了变化，即。可见减小等效簧下质量与L₁和L有一定的关系。当单纵臂悬架摆动中心轴线至车轮中心长度L一定时，系统质心到悬架摆动中心轴线之间的距离大小是决定等效簧下质量大小的主要因素。这里L₁是车轮及悬架组件的质心到单纵臂悬架摆动中心轴线之间的距离，因此该质心位置影响着L₁的大小。