[发明专利]独立驱动、转向和悬架系统

说明书

技术领域

本发明涉及车辆底盘技术领域，特别涉及一种独立驱动、转向和悬架系统，尤其涉及一种具有大转向角特性的独立驱动、转向和悬架系统。

背景技术

现有车辆的转向角多在±35°之间，某些特殊用途车辆的转向角可达到±45°。转向角主要受到几个方面的限制。首先是传动轴，其角度过大后传动效率低，也存在着与相邻零部件的干涉。其次是转向器，特别是转向横拉杆的行程有限，也存在着与其它零部件干涉的问题。再者是悬架，特别是下摆臂，可能与车轮发生干涉。

为了满足大转向角特性的设计需求，必须对车辆的底盘系统进行全新的设计。首先，必须取消传动轴，一个自然的想法是在车轮上安装液压马达或者驱动电机，以便实现不需要传动轴的独立驱动。其次，对于车辆的转向和悬架系统，必须考虑采用具有或者适应大转向角特性的机构并进行布置，以实现相应的要求。

美国专利US5154437提出了一种具有大转向角的车轮独立转向装置，其包括带减速器的轮边电机，在电机壳体近车身侧的上部近乎垂直安装有弹簧和导向支柱，其中可上下跳动的导向支柱通过花键布置在导向套筒内，导向套筒通过轴承可旋转地支撑在车身上，导向套筒上部设置有齿轮与具有多对齿轮传动的转向机构相连，在导向支柱的下部和导向套筒之间设置了导向杆件。

美国专利US5180180提出了一种具有大转向角的车轮支撑装置，其包括带减速器的轮边电机，在轮边电机壳体近车身侧的上部设置有一凸柱，通过轴承可旋转地支撑在布置在轮边电机后部上方的转向节，转向节一端通过球铰与转向横拉杆相连，另一端通过球铰和悬架下摆臂相连，转向节还固接到弹簧减震器支柱的中下部位，弹簧减震器支柱的上部固连到车身，悬架下摆臂的另一端通过球铰和车身相连。

美国专利申请US2008/0073138 A1提出了一种车轮可变换位置的电动车辆，其车轮的轮距和轴距均可以根据要求变化。内部安装了轮内电机的四个车轮安装在四个可以相对车身转动的长摆臂上，摆臂的转动带动车轮位置的变化。车轮的上下跳动带动导向支柱在导向套筒内运动，导向套筒和具有多对齿轮传动的转向机构相连，导向支柱的上端通过球铰和一摆臂相连，摆臂的另一端和固定在长摆臂上的弹簧减震器相连。

美国专利US6102419提出一种电动汽车用的悬架系统，其车轮转向角可以达到90°，因此易于在狭小空间内泊车。具有轮内电机的车轮通过转向节可转动地连接在布置在车轮上方的上摆臂，并通过连接在转向节上部的转向摆臂进行大转角转向，布置在车轮后侧的弹簧减震器通过连杆和上摆臂相连接。

上述公开的技术方案存在不少问题：车轮转向角在±35°之间的正常行驶工况下，悬架动力学特性不够优良，为了兼顾大转向角的要求不可避免地降低了正常行驶时的悬架动力学特性；转向节或轮内电机壳体等零件的受力条件差；转向机构需要提供较大的作用力并消耗较大的功率。

因此，还存在着提出一种在正常行驶工况下具有优良的悬架动力学特性、受力条件好、转向作用力小且具有大转向角特性的独立驱动、转向和悬架系统的需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中的缺点，提供一种具有大转向角特性的独立驱动、转向和悬架系统。

本发明提供一种独立驱动、转向和悬架系统，其包括：轮内电机，其用于驱动车轮旋转；轮毂单元，其用于支撑车轮和所述轮内电机旋转；第一转向节，其用于支撑所述轮毂单元，并可绕由第一主销形成的第一主销轴线转动；弹簧减震器，其用于支撑车轮上下跳动；下横臂，其用于车轮上下跳动时导向；第二转向节，其用于支撑所述第一主销，并可绕由弹簧减震器上支点和下横臂球铰形成的第二主销轴线转动；第一转向执行器，其用于驱动所述第一转向节转动；以及第二转向执行器，其用于驱动所述第二转向节转动。

根据本发明的独立驱动、转向和悬架系统，所述第一主销安设在所述第一转向节中。

根据本发明的独立驱动、转向和悬架系统，所述第一转向节的前部和所述轮毂单元相固接，所述第一转向节的后部通过所述第一主销和所述第二转向节相连接；以及所述第二转向节的上部和所述弹簧减震器的下部相固接，所述第二转向节的下部通过下横臂球铰和所述下横臂相连接。

根据本发明的独立驱动、转向和悬架系统，所述第一转向执行器支撑在所述第二转向节上；以及所述第二转向执行器支撑在车身上。

根据本发明的独立驱动、转向和悬架系统，所述第一转向执行器的输出轴与所述第一主销同轴相连接；以及所述第二转向执行器通过转向摆臂球铰与固接在所述弹簧减震器中部的转向摆臂相连接。