一种基于轮毂电机的转向装置

本发明属于汽车，更具体地说是涉及一种基于轮毂电机的转向装置。

背景技术：

1、随着新能源汽车的飞速发展，轮毂电机的作用与地位日益凸显，对于配有轮毂电机的汽车转向结构有了更高的需求，需要兼备稳定性及创新性。如今，在适应各种各样的路况下，转向结构需要在轮毂电机运行过程中完成稳定转向，同时能够承受更大的力矩和扰动，并且结构也不能太过复杂，控制方式也需简单。因此，当今市场亟需与轮毂电机相配的执行稳定，结构简单的转向结构。

2、公开号为cn114684255a的专利文献中公开了一种转向装置、转向系统和汽车，其转向系统包括两个转向装置和一个离合器装置，转向系统与车轮对应设置；转向装置包括转向节、转向横拉杆、行星滚柱丝杠、中空无刷电机。其转向结构虽然简单，但其转向支撑力矩的结构均为普通杆件，频繁力矩变化下容易产生疲劳损坏，同时在其转向节和转向横拉杆、转向横拉杆和输出丝杆之间均通过球铰副连接，虽然两个球副的配合使得活动自由度更好，但带来了转向起止点位置时机构克服死点的困难，容易出现极限位置所需的初始转向力矩过大的问题。

3、公开号为cn218431556u的专利文献中公开了一种转向装置和代步车，其包括转向件，第一转向组件和第二转向组件，第一转向组件和第二转向组件适于与车架相连；转向件连接在第一转向组件和所述第二转向组件之间，转向件的轴向为第一方向，第一转向组件相对所述转向件可在所述第一方向摆动，第二转向组件相对转向件可在第一方向摆动，转向件适于在转动时驱动第一转向组件和第二转向组件在与第一方向呈夹角的方向上进行阿克曼转向调整。其整体结构简单，是由多杆机构作为执行机构完成所需目标转向动作，但其在承受力矩时极易产生某一杆件的疲劳变形，从而使得转向角度及所需转向动作的执行度出现误差，同时在各种各样的路况下执行转向动作时，多杆件结构动作执行的刚性冲击大，使得操作者得到的路面信息反馈变差。

技术实现思路

1、本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种结构简单、转向节和转向臂更具稳定性，刚度强，能够承受力矩大，且球副活动自由度更大的基于轮毂电机的转向装置，以更好地实现各种不同路况下稳定的转向功能。

2、本发明为实现上述目的采用如下技术方案：

3、本发明基于轮毂电机的转向装置的特点是由四杆机构、滑轨及滑块结构、转向结构及支撑结构构成；所述四杆机构由电机、曲柄、连杆构成，所述曲柄和电机轴通过正六边形花键连接，连杆和所述曲柄之间铰接，所述连杆与用螺纹连接在滑块顶部平面的螺柱铰接，从而与所述滑块之间构成转动副。

4、本发明基于轮毂电机的转向装置的特点也在于所述滑轨及滑块结构由滑轨及滑块构成；所述滑轨及滑块结构中，滑轨线型为椭圆形轨迹，所述滑块通过柔性套筒与所述滑轨套接，所述滑轨通过螺栓连接固定在车架底板上；所述滑块面向轮毂电机的面铣有凹槽，使得推杆的圆孔端得以插入且滑块钻有从上至下的通孔，通孔上部攻有部分螺纹，所述推杆通过圆柱销和滑块铰接。

5、本发明基于轮毂电机的转向装置的特点也在于由所述转向结构及支撑结构两部分构成转向支撑结构；所述转向结构由球铰支座、球铰盖、球铰头和推杆构成；所述转向结构中球铰头前端攻有螺纹和推杆通过螺纹固定连接，球铰支座外部攻有螺纹，球铰盖内攻有螺纹，所述球铰头通过所述球铰盖固定在球铰支座的球形凹槽中，所述球铰支座通过螺栓和转向臂支撑座固定连接；所述支撑结构由转向节、a转向臂、转向臂支撑座、b转向臂及c转向臂构成；所述支撑结构中，a转向臂与转向臂支撑座通过焊接方式固定连接，所述b转向臂及c转向臂通过榫接方式与转向臂固定座固接；所述b转向臂及c转向臂上端为梯形榫头；所述转向臂支撑座其整体铸造且下端平面上有同形的榫眼，同时三个转向臂底座通过螺栓连接与转向节固定连接；所述转向节由多段平滑圆弧构成三叶草形；所述a转向臂、b转向臂、c转向臂及转向节构成四面体结构，转向节和轮毂电机定子轴通过键连接传递力矩。

6、本发明通过电机驱动带动四杆机构中曲柄旋转，使得连杆带动滑块运动，因滑块在固定的椭圆形轨道上运动，滑块在水平面上有左右位移，使得与滑块铰接的推杆推动由a转向臂、b转向臂、c转向臂及转向节构成的四面体转向支撑结构，完成转向，与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

7、1、本发明将传统转向装置由简单的杆结构组成，改变为三个转向臂和转向节组成的四面体结构，力学结构更加稳定，在转向过程中所能够承受力矩更大；

8、2、本发明在转动支撑结构中转动部分采用球铰副，在转向时可以承受的横向力和垂直方向力更大；同时因为球面副运动平滑，使得转向过程更加平稳，刚性冲击更小；

9、3、本发明采用椭圆形滑轨和滑块结构，其轨迹固定，运动稳定，刚度大，在受扰动时转向也能更加稳定的完成；

10、4、本发明在驱动结构上采用了电机和普通四杆结构的结合，整体结构更加简单，同时在更换及维修方面更加具有性价比；

技术特征：

1.一种基于轮毂电机的转向装置，其特征在于由四杆机构(100)、滑轨及滑块结构(200)、转向结构(302)及支撑结构(301)构成；所述四杆机构(100)由电机(12)、曲柄(11)、连杆(10)构成，所述曲柄(11)和电机(12)轴通过正六边形花键连接，连杆(10)和所述曲柄(11)之间铰接，所述连杆(10)与用螺纹连接在滑块(9)顶部平面的螺柱(901)铰接，从而与所述滑块(9)之间构成转动副。

2.根据权利要求书1所述的基于轮毂电机的转向装置，其特征在于所述的滑轨及滑块结构(200)由滑轨(8)及滑块(9)构成；所述滑轨(8)及滑块(9)结构中，滑轨(8)线型为椭圆形轨迹，所述滑块(9)通过柔性套筒(903)与所述滑轨(8)套接，所述滑轨(8)通过螺栓连接固定在车架底板(13)上；所述滑块(9)面向轮毂电机(16)的面铣有凹槽，使得推杆(7)的圆孔端得以插入且滑块(9)钻有从上至下的通孔，通孔上部攻有部分螺纹，所述推杆(7)通过圆柱销(902)和滑块(9)铰接。

3.根据权利要求书1所述的基于轮毂电机的转向装置，其特征在于所述转向结构(302)及支撑结构(301)两部分构成转向支撑结构；所述转向结构(302)由球铰支座(4)、球铰盖(5)、球铰头(6)和推杆(7)构成；所述转向结构(302)中球铰头(6)前端攻有螺纹和推杆(7)通过螺纹固定连接，球铰支座(4)外部攻有螺纹，球铰盖(5)内攻有螺纹，所述球铰头(6)通过所述球铰盖(5)固定在球铰支座(4)的球形凹槽中，所述球铰支座(4)通过螺栓和转向臂支撑座(3)固定连接；所述支撑结构(301)由转向节(1)、a转向臂(2)、转向臂支撑座(3)、b转向臂(14)及c转向臂(15)构成；所述支撑结构(301)中，a转向臂(2)与转向臂支撑座(3)通过焊接方式固定连接，所述b转向臂(14)及c转向臂(15)通过榫接方式与转向臂固定座固接；所述b转向臂(14)及c转向臂(15)上端为梯形榫头；所述转向臂支撑座(3)其整体铸造且下端平面上有同形的榫眼，同时三个转向臂底座通过螺栓连接与转向节(1)固定连接；所述转向节(1)由多段平滑圆弧构成三叶草形；所述a转向臂(2)、b转向臂(14)、c转向臂(15)及转向节(1)构成四面体结构，转向节(1)和轮毂电机(16)定子轴通过键连接传递力矩。

技术总结本发明公开了一种基于轮毂电机的转向装置，可运用在新能源汽车领域，主要有四杆机构、椭圆滑轨及滑块、球铰及转向结构及支撑结构构成。电机与曲柄通过花键连接，将动力通过四杆机构传入滑块及滑轨结构，滑块沿滑轨向上或向下运动带动推杆，将推动力通过球铰副传入转向支撑结构使得转向节向右或向左转动，而转向节和轮毂电机的定子轴通过键连接，从而带动轮毂转向。本发明各部分结构简单，转向节和三支转向臂构成的四面体形更具稳定性，且由活动自由度更大的球铰副与之配合，刚度强，能够承受力矩大，更加适应各种不同路况下稳定的转向功能实现，具有良好市场应用价值。技术研发人员：陈奇,李威城,丁鹏飞,刘泽之,方博一,石若潼受保护的技术使用者：合肥工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15