一種適用于電動汽車的四輪獨立轉向系統的制作方法
【技術領域】
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[0001]本實用新型涉及一種基于新型電機的電動汽車四輪獨立轉向系統，用于電動汽車的獨立轉向。
技術背景:
[0002]汽車轉向系統用來改變或保持汽車行駛方向，其功能就是按照駕駛員的意愿控制汽車的行駛方向，汽車轉向系統對汽車的行駛安全至關重要。雖然傳統的轉向系統(機械式、液壓助力或電動助力轉向系統)已經發展的相當成熟，并廣泛用于現代汽車，但隨著汽車、電子技術的不斷進步和人們生活水平的顯著提高，傳統轉向系統已經在很大程度上不能滿足人們對高性能轉向系統的要求。相比于傳統的轉向系統，四輪獨立轉向系統不僅能克服傳統轉向系統中存在的問題，而且能夠提高汽車的操縱穩定性和機動性，因而得到了廣泛的重視和發展。并且隨著石油資源的不斷枯竭和尾氣排放給環境帶來巨大的壓力，電動汽車具有巨大的發展前景和市場潛力。因此開發一套適用于電動汽車的四輪獨立轉向系統顯得尤為迫切和重要。
[0003]專利CN102874304 A提出的用旋轉電機來進行電動汽車的四輪獨立轉向，但由于其旋轉電機是垂直放置，增加了前面車身高度，影響駕駛員視野;而且其轉向電機裸露在車身外面，從而給車身設計帶來很大困難，很大程度上影響汽車外形美觀。而且由于轉向機構與旋轉電機直接相連，所以在旋轉電機進行響應時會產生噪聲。為了克服上述問題，本人對電動汽車四輪獨立轉向機構做了進一步研究分析，設計了一種適用于電動汽車的四輪獨立轉向系統。其中電機采用線傳動電機，該電機是一種通過將封閉式磁場展開為開放式磁場，將電能直接轉化為直線運動的機械能，而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置，從接構上可以看作是將一臺旋轉電機沿徑向剖開，并將電機的圓周展開成直線而形成的。其中定子相當于線傳動電機的初級，轉子相當于線傳動電機的次級，當初級通入電流后，在初次級之間的氣隙中產生行波磁場，在行波磁場與次級永磁體的作用下產生驅動力，從而實現運動部件的直線運動。
【實用新型內容】:
[0004]本實用新型的目的在于設計一種適用于電動汽車的四輪獨立轉向系統，用于電動汽車的四輪獨立轉向。為了實現上述目的，本實用新型是按如下技術方案實現的:
[0005]—種適用于電動汽車的四輪獨立轉向系統，包括新型電機、連接機構、傳動機構。其中，新型電機采用線傳動電機;連接機構用于連接線傳動電機和傳動機構，包括帶有內螺紋的柱形連接套筒;傳動機構包括拉桿接頭、轉向節臂。
[0006]技術方案中所述的四個車輪都是轉向輪并各對應有一個線傳動電機，而且四個線傳動電機相互獨立，控制著各自對應車輪的轉向運動。線傳動電機軸的軸端攻有螺紋，拉桿接頭一端也攻有螺紋，通過帶有內螺紋的柱形連接套筒將電機軸與拉桿接頭同軸連接。其中，帶有內螺紋的柱形連接套筒中間位置外表面銑出兩個平面，通過扳手旋轉該柱形連接套筒，可以改變車輪的最大轉向角可達±60°，此外，如果進一步增大線傳動電機的輸出功率，轉角最高可達±70°，極大的增加轉向靈活性。轉向節臂通過與拉桿接頭相連，把線傳動電機的直線運動轉化為車輪的轉向運動。
[0007]技術方案中所述的四個車輪都是轉向輪，可在不同車速下動態遵循阿克曼轉角，進而可以減少輪胎磨損，提高經濟性。
[0008]與現有技術相比，本實用新型的有益效果:
[0009]1，由于采用線傳動電機，可通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高轉向精度；同時由于線傳動電機響應迅速，可縮小轉向時間。
[0010]2，采用的線傳動電機具有速度快，加、減速過程短的特點，可實現快速轉向和回正，甚至在緊急情況下也可以實現緊急轉向。
[0011]3，由于采用線傳動電機，可使轉向運動安靜，噪聲低，而且效率高。
[0012]4，通過旋轉連接線傳動電機軸和拉桿接頭的帶有內螺紋的柱形套筒，可增大兩側轉向輪的轉角范圍。
[0013]5，接構簡單，零部件數量少，布置起來也相對容易，并且不需要對原有設計進行大的變動。
[0014]6，由于采用線傳動電機作為動力源，不需要中間轉化機構把旋轉運動轉化為直線運動，而可以直接產生直線運動，使接構大大簡化，進一步節約了安裝空間，并增加的系統的可靠性。
【附圖說明】
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[0015]下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明:
[0016]圖1是本實用新型所述的適用于電動汽車的四輪獨立轉向系統的結構示意圖。
[0017]圖2是本實用新型所述的拉桿接頭結構示意圖。
[0018]圖3是本實用新型所述的柱形連接套筒結構示意圖。
[0019]圖4是傳統旋轉電機結構示意圖。
[0020]圖5是本實用新型所用的線傳動電機結構示意圖。
[0021]圖6是前、后轉向輪同向轉動示意圖。
[0022]圖7是前、后轉向輪異向轉動示意圖。
[0023]圖中，1，左前輪;2，轉向節臂；3，拉桿接頭;4，柱形連接套筒;5，線傳動電機軸;6，線傳動電機;7，右前輪;8，右后輪;9，左后輪;10，拉桿柱形孔；11，拉桿螺紋端；12，柱形連接套筒內螺紋孔;13，扳手平面;14定子;15，轉子;16，電機殼體;17，次級；18，初級
【具體實施方式】
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[0024]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】做詳細的描述。
[0025]參閱圖1、圖2，線傳動電機6固定，線傳動電機軸5?而部攻有螺紋;拉桿接頭3包括拉桿柱形孔10和拉桿螺紋端11。其中拉桿螺紋端11的軸肩起到限位作用;通過帶有內螺紋的柱形連接套筒4把拉桿接頭3與線傳動電機軸5同軸地連接。轉向節臂2—端通過連接件與拉桿接頭柱形孔10相連，另一端與固定的轉向軸相連。線傳動電機6的直線運動通過連接機構和傳動機構轉化為左前輪的旋轉運動，進而實現左前輪獨立1轉向。同理，通過上述電機、連接機構以及傳動機構，可實現右前輪7、左后輪9、右后輪8的獨立轉向。
[0026]參閱圖3，本實用新型所述的柱形套筒4，其中間開有柱形連接套筒內螺紋孔12，用于連接拉桿接頭3和線傳動電機軸5。其中，柱形連接套筒4的中間位置外表面銑出兩個扳手平面13，通過扳手旋轉該柱形連接套筒4可以改變轉向輪的轉向角范圍。
[0027]參閱圖4、圖5，傳統旋轉電機包括轉子15、定子14和電機殼體16。其中旋轉電機定子15固定，在通電時，轉子15做旋轉運動實現動力輸出。本實用新型所用的線傳動電機6主要包括初級18和次級17，其工作原理是一種通過將封閉式磁場展開為開放式磁場，將電能直接轉化為直線運動的機械能，而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置，從接構上可以看作是將一臺旋轉電機沿徑向剖開，并將電機的圓周展開成直線而形成的。其中定子14相當于線傳動電機的初級18，轉子15相當于線傳動電機的次級17，當初級18通入電流后，在初次級之間的氣隙中產生行波磁場，在行波磁場與次級永磁體的作用下產生驅動力，從而實現運動部件的直線運動。
[0028]參閱圖6，汽車在高速轉彎時，前后輪主要作同相位轉向，能減少車輛質心側偏角，降低車輛橫擺率的穩態超調量等，進一步提高車輛操縱穩定性；
[0029]參閱圖7，汽車在低速轉彎時，前后車輪逆相位轉向，可減小車輛的轉彎半徑，提高汽車的機動性。
【主權項】
1.一種適用于電動汽車的四輪獨立轉向系統，其特征在于包括新型電機、連接機構和傳動機構;其中，新型電機采用線傳動電機;連接機構用于連接線傳動電機和傳動機構，包括帶有內螺紋的柱形連接套筒;傳動機構包括轉向節臂、拉桿接頭。2.如權利要求1所述的適用于電動汽車的四輪獨立轉向系統，其特征在于所用四個線傳動電機軸的軸端均攻有螺紋。3.如權利要求1所述的適用于電動汽車的四輪獨立轉向系統，其特征在于所述帶有內螺紋的柱形連接套筒中間外表面銑出兩個平面并通過該柱形連接套筒實現拉桿接頭和線傳動電機軸同軸連接。4.如權利要求1所述的適用于電動汽車的四輪獨立轉向系統，其特征在于所述的拉桿接頭一端有柱形通孔，另外一端攻有螺紋。5.如權利要求3所述的適用于電動汽車的四輪獨立轉向系統，其特征在于旋轉該柱形連接套筒可以調整轉向輪的轉角范圍，可達±60°。6.如權利要求1所述的適用于電動汽車的四輪獨立轉向系統，線傳動電機軸與拉桿接頭通過連接套筒同軸連接。7.如權利要求1所述的適用于電動汽車的四輪獨立轉向系統，四個車輪都是轉向輪并且各對應一個線傳動電機;四個線傳動電機相互獨立，直接驅動各自對應車輪的轉向運動。8.如權利要求1所述的適用于電動汽車的四輪獨立轉向系統，其特征在于四個車輪獨立轉向，可提高了汽車的機動性和操縱穩定性，而且能夠減少輪胎磨損，提高燃油經濟性。9.如權利要求1所述的適用于電動汽車的四輪獨立轉向系統，其特征在于當前輪某個電機出現故障，前輪轉向鎖死;更改為后輪轉向功能；當后輪某個電機出現故障，后輪轉向鎖死，更改為前輪轉向功能。
【專利摘要】本實用新型涉及一種適用于電動汽車的四輪獨立轉向系統，旨在提高電動汽車的機動性和操縱穩定性。四輪獨立轉向汽車在低速轉彎時，前后車輪逆相位轉向，可減小車輛的轉彎半徑，提高電動車的機動性；在高速轉彎時，前后輪主要作同相位轉向，能減少車輛質心側偏角，降低車輛橫擺率的穩態超調量等，進一步提高車輛操縱穩定性。本實用新型涉及的轉向系統由新型電機、連接機構、傳動機構組成。其中新型電機采用線傳動電機；連接機構用于連接線傳動電機和傳動機構，包括柱形連接套筒；傳動機構包括轉向節臂。四個車輪都是轉向輪，各對應一個線傳動電機；四個線傳動電機相互獨立，直接驅動各自對應車輪的轉向運動。
【IPC分類】B62D7/14, B62D5/04
【公開號】CN205131366
【申請號】CN201520894658
【發明人】鄭宏宇, 趙明新, 楊碩
【申請人】吉林大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月11日