转向电机置于双横臂悬架转向节上的四轮独立转向系统的制作方法

本发明涉及一种四轮独立转向系统，尤其是涉及一种转向电机置于双横臂悬架转向节上的四轮独立转向系统。

背景技术：

传统车辆转向系统通过转向梯形机构保证转向时内外车轮转角之间有一定的函数关系，近似地满足阿克曼转向规律。但是由于转向梯形的存在，必然会导致在车轮上下跳动时产生悬架导向机构和转向杆系的运动干涉，也无法实现大角度的转向。而线控四轮独立转向技术取消了传统的梯形转向机构，从根本上解决了该问题。线控四轮独立转向技术通过四套独立可控的伺服电机传动系统驱动车轮转动，在结构允许的情况下转角可以达到±90°，使车辆可以实现原地转向、蟹行等多种模式。而现有的四轮独立转向系统往往采用烛式悬架等简单的悬架形式，难以实现较好的悬架运动性能。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种转向电机置于双横臂悬架转向节上的四轮独立转向系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种转向电机置于双横臂悬架转向节上的四轮独立转向系统，包括转向电机、上摆臂和下摆臂，以及用于带动车轮转向的转向节，所述上摆臂和下摆臂与车身连接，所述转向系统还包括内设有推力轴承的电机支架，所述电机支架通过推力轴承与转向节连接，所述转向电机固定于电机支架上，且输出轴通过键与转向节连接，所述上摆臂和下摆臂中的一者与电机支架连接，另一者与转向节转动连接。

所述上摆臂与电机支架连接，下摆臂与转向节通过球铰连接。

所述下摆臂通过球铰与转向节连接。

所述球铰的中心位于转向电机输出轴的轴线上。

所述推力轴承的轴线和转向电机输出轴的轴线重合。

所述上摆臂通过虎克铰与电机支架连接。

所述上摆臂和下摆臂通过弹性橡胶衬套与车身连接。

所述转向电机还包括减速器。

所述减速器为涡轮蜗杆减速机。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)结合了双横臂独立悬架与线控转向系统的优点，实现良好的悬架运动学特性的同时将转向伺服电机总成布置于轮边，实现了悬架和转向系统的一体化，集成度高。

2)转向伺服电机总成布置于轮边，转向运动的传动链短，转向响应更为灵敏，效率更高。

3)剔除了传统转向系统的转向杆系，彻底避免了转向杆系与悬架导向杆系之间的干涉，且通过合理布置可以使转向角度接近正负90度。

4)转向电机位于上摆臂一侧，依托自身重力提供回复力，保证悬架的运动性能。

5)球铰的中心线与转向电机输出轴的轴线位于一条直线上，且推力轴承的轴线和转向电机输出轴的轴线位于一条直线上，电机轴线也即系统的转向主销轴线。

6)电机支架与上摆臂之间运动副关系为虎克铰，具有两个方向的转动自由度，可以通过十字销或其他等效形式实现。

附图说明

图1为本发明的机构原理图

图2为本发明的系统结构示意图；

其中：1、虎克铰，2、上摆臂，3、下摆臂，4、球铰，5、转向节，6、制动盘，7、轮毂轴承压紧螺母，8、轮毂轴承总成，9、电机支架，10、转向电机，11、车身。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

本申请提出了一种转向电机(转向电机采用伺服电机，伺服电机可能匹配减速器使用，下同)布置于双横臂悬架转向节上的线控四轮独立转向系统。转向电机的壳体固连在电机支架上，电机支架内含有推力轴承(其轴线与电机总成输出轴线相同)并通过推力轴承与转向节连接，电机总成输出轴通过键等形式向转向节传递扭矩，可驱动转向节绕电机轴线即轴承轴线转动，为实现这一点，电机轴线必须通过连接转向节和下摆臂的球铰中心线，电机轴线也即系统的转向主销轴线。同时，电机支架通过虎克铰与上摆臂外侧连接，下摆臂外侧通过球铰与转向节连接，上摆臂和下摆臂内侧与车架为转动副运动关系，具体可通过弹性橡胶衬套实现。伺服电机总成输出轴线通过下球铰的中心。伺服电机总成输出的力矩(或经减速机放大后)输出到转向节上，使得车轮能沿主销发生转动从而实现线控四轮独立转向。

该结构方案的机构示意图如图1所示，该方案在传统的双横臂悬架结构的基础上，运用运动副拆分原理，将原先结构中联接上摆臂和转向节的球铰运动副拆分为一个转动副(为实现转向运动)和虎克铰运动副，拆分出的转动副的轴线必须通过双横臂悬架的下球铰中心，该转动副通过可控的转向电机(或包含减速器)进行控制。不难从理论上证明，该运动副的拆分不影响机构自由度，该悬架结构成立。

转向电机中的减速机可采用涡轮蜗杆或其他形式的减速机，当回正力矩较大时，转向伺服电机与减速机总成自身无法保持车轮方向稳定时建议采用涡轮蜗杆或其他可以实现自锁的减速传动形式。

具体的，如图2所示，一种转向电机置于双横臂悬架转向节上的四轮独立转向系统，包括转向电机10、上摆臂2和下摆臂3，以及用于带动车轮转向的转向节5，上摆臂2和下摆臂3与车身11连接，转向系统还包括内设有推力轴承的的电机支架9，电机支架9通过推力轴承与转向节连接，转向电机10固定于电机支架9上，且输出轴通过键与转向节5连接，上摆臂2和下摆臂3中的一者与电机支架9连接，另一者与转向节7转动连接。

上摆臂2与电机支架9连接，下摆臂3与转向节7转动连接，具体的下摆臂3通过球铰4与转向节7连接。

转向电机2的输出轴通过键等形式向转向节5传递扭矩，可驱动转向节5绕电机轴线即轴承轴线转动，球铰4的中心位于转向电机10输出轴的轴线上，且推力轴承的轴线和转向电机10输出轴的轴线重合。

上摆臂2通过虎克铰1与电机支架9连接。

上摆臂2和下摆臂3通过弹性橡胶衬套与车身11连接。

转向电机2还包括减速器，转向伺服电机总成10中的减速器(图未示)可采用涡轮蜗杆、行星齿轮等传动形式，当回正力矩较大时建议采用涡轮蜗杆减速机实现自锁。

此外，转向系统包还包括常规的制动盘6、轮毂轴承压紧螺母7和轮毂轴承总成8。