一種適用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種適用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向。
【背景技術(shù)】
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[0002]隨著經(jīng)濟的發(fā)展和汽車科技的進步，公路交通呈現(xiàn)出行駛高速化、車流密集化和駕駛員非職業(yè)化的趨勢。汽車交通事故也給人們的生命財產(chǎn)帶來了極大的威脅，它直接關(guān)系到人民生命和財產(chǎn)的安全。如何改善汽車安全性、減少交通事故中的傷亡人數(shù)，日益成為汽車研究和設(shè)計領(lǐng)域的熱點問題。
[0003]轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為汽車眾多關(guān)鍵系統(tǒng)之一，對汽車的行駛安全至關(guān)重要。雖然傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(機械式、液壓助力或電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng))已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)成熟，并廣泛用于現(xiàn)代汽車，但隨著汽車、電子技術(shù)的不斷進步和人們生活水平的顯著提高，傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)在一定程度上不能滿足人們對高性能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求。而作為一種新的提高車輛動態(tài)性能的方法，四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)已經(jīng)得到了越來越多的重視和應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅能克服傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中存在的問題，而且能夠在低速轉(zhuǎn)彎時，前后車輪逆相位轉(zhuǎn)向，可減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑提高機動性；在高速轉(zhuǎn)彎時，前后輪主要作同相位轉(zhuǎn)向，能減少車輛質(zhì)心側(cè)偏角，降低車輛橫擺率的穩(wěn)態(tài)超調(diào)量等，進一步提高車輛操縱穩(wěn)定性。
[0004]目前的汽車后輪整體轉(zhuǎn)向裝置，主要是采用直線步進電機，在控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下直接驅(qū)動后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總成上的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機構(gòu)，進而通過牽引轉(zhuǎn)向拉桿來實現(xiàn)后輪的一定角度轉(zhuǎn)動。但是對于目前的后輪整體轉(zhuǎn)向裝置，僅僅依靠直線步進電機帶動轉(zhuǎn)向拉桿橫向移動，在一些需要較大轉(zhuǎn)向力矩的場合，比如泥濘路面或者需要較大角度轉(zhuǎn)向時，往往具有一定的局限性。鑒于上述情況以及四輪轉(zhuǎn)向的巨大的市場前景和發(fā)展?jié)摿Γ景l(fā)明人對四輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)做了進一步研究分析，發(fā)明了一種適用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)共同組成。其中，前輪為齒輪齒條式傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，后輪為獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種適用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是按如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]—種適用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括齒輪齒條式傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；其中前輪為齒輪齒條式傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，后輪為獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；后輪獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)電機、減速機構(gòu)、傳動機構(gòu)組成；其中，旋轉(zhuǎn)電機為后輪獨立轉(zhuǎn)向提供動力；減速機構(gòu)一方面用來連接旋轉(zhuǎn)電機和傳動機構(gòu)，另一方面起到降低轉(zhuǎn)速，增大扭矩的作用，可滿足惡劣路況對轉(zhuǎn)向的要求。傳動機構(gòu)用于把旋轉(zhuǎn)電機的動力傳至后車輪實現(xiàn)后后輪獨立轉(zhuǎn)向。
[0007]技術(shù)方案中所述的左后輪和右后輪各對應(yīng)有一個旋轉(zhuǎn)電機，而且兩個旋轉(zhuǎn)電機相互獨立，垂直放置，相比于水平放置，可減少零件的使用數(shù)量，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進而可節(jié)約成本，節(jié)省空間，提高轉(zhuǎn)向效率。
[0008]技術(shù)方案中所述的電機包括一個定子、和定子同軸的電樞、一根帶有驅(qū)動部分和傳動部分的共用軸。其中驅(qū)動部分通過連接件與電樞相連以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動輸出；傳動部分做成蝸桿，用于和蝸輪相嚙合傳輸動力。該共用軸的使用，不僅減少了電機質(zhì)量，縮短了安裝寬度，降低了成本，而且解決了電機和蝸輪之間的調(diào)整問題。
[0009]技術(shù)方案中所述的蝸輪蝸桿減速機構(gòu)，可以降低旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)速，增大旋轉(zhuǎn)電機提供的轉(zhuǎn)矩，從而可以滿足惡劣工況對轉(zhuǎn)向的要求，提高四輪轉(zhuǎn)向的可靠性。
[0010]技術(shù)方案中所述的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能夠克服傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的不足，而且能夠在低速轉(zhuǎn)彎時，前后車輪逆相位轉(zhuǎn)向，可減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑以提高機動性；在高速轉(zhuǎn)彎時，前后輪主要作同相位轉(zhuǎn)向，能減少車輛質(zhì)心側(cè)偏角，降低車輛橫擺率的穩(wěn)態(tài)超調(diào)量等，進一步提高車輛操縱穩(wěn)定性。
[0011]技術(shù)方案中所述的后車輪與主銷定位角均設(shè)計為零、主銷穿地點通過蝸輪中心。相比于四輪主銷定位角都為零，在保證轉(zhuǎn)向性能的前提下，不僅工作量減少一半，而且結(jié)構(gòu)簡單，進而也可以降低成本。并且對非四輪獨立轉(zhuǎn)向汽車改裝起來原有設(shè)計結(jié)構(gòu)變動少，改裝起來容易，省時，成本低。
[0012]技術(shù)方案中采用后輪獨立轉(zhuǎn)向相比于后輪整體式轉(zhuǎn)向更加能保證四輪轉(zhuǎn)向角度滿足隨車速和方向盤轉(zhuǎn)角動態(tài)變換的阿克曼關(guān)系，而傳統(tǒng)阿克曼關(guān)系沒有考慮車輛的非線性，如輪胎側(cè)偏等因素，所以本方案可以減少輪胎磨損。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0014]1，本發(fā)明采用蝸輪蝸桿減速機構(gòu)，起到降速增扭作用，能提供足夠的轉(zhuǎn)矩以滿足惡劣工況對轉(zhuǎn)向的要求，可靠性高。
[0015]2，由于本發(fā)明采用蝸輪蝸桿機構(gòu)，滿足轉(zhuǎn)向要求的前提下，可以選擇適當(dāng)小點的旋轉(zhuǎn)電機，可節(jié)約安裝空間，降低成本。
[0016]3，本發(fā)明中共用軸的使用不僅減少了電機質(zhì)量，縮短了安裝寬度，降低了成本，而且解決了電機和蝸輪之間的調(diào)整問題。
[0017]4，本發(fā)明所述的后輪獨立轉(zhuǎn)向相比于后輪整體式轉(zhuǎn)向更加能保證四輪轉(zhuǎn)向角度是阿克曼關(guān)系，減少輪胎磨損。
[0018]5，本發(fā)明的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，前輪是齒輪齒條式傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，后輪是獨立轉(zhuǎn)向，對原有設(shè)計變動不大，零件數(shù)目少，在提高汽車機動性、操縱穩(wěn)定性的同時可進一步節(jié)約成本。
【附圖說明】
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[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明:
[0020]圖1是本發(fā)明所述的適用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明所用的旋轉(zhuǎn)電機結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3是前、后轉(zhuǎn)向輪異向轉(zhuǎn)動示意圖。
[0023]圖4是前、后轉(zhuǎn)向輪同向轉(zhuǎn)動示意圖。
[0024]圖中，1，左前輪；2，齒輪齒條總成；3，右前輪；4，轉(zhuǎn)向柱；5，方向盤；6，旋轉(zhuǎn)電機；7，電機軸；8，蝸輪蝸桿機構(gòu)；9，車架；10，左后輪；11，右后輪；12，共用軸傳動部分；13，共用軸；14，軸承；15，電機殼體；16，定子；17，電樞；18，襯套；19，端蓋總成；20，軸承；21共用軸驅(qū)動部分；22 ;連接件【具體實施方式】:
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細(xì)的描述。
[0026]參閱圖1、圖2，本發(fā)明所述適用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括齒輪齒條式傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其中前輪采用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，后輪采用獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。后輪獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)電機6、蝸輪蝸桿機構(gòu)8、車架9。其中，電機軸7為一根共用軸包括傳動部分12和驅(qū)動部分21，驅(qū)動部分21通過連接件22與電樞17相連，實現(xiàn)電樞17旋轉(zhuǎn)運動的輸出。共用軸13的傳動部分12做成蝸桿，用于和蝸輪相嗤合以傳輸動力。蝸桿中間銑有花鍵，車架9端部也銑有花鍵，兩者通過花鍵連接，實現(xiàn)把動力傳至車輪。在轉(zhuǎn)向時，共用軸13的傳動部分12和蝸輪相嚙合，把電機動力傳至蝸輪，蝸輪轉(zhuǎn)動帶動車架9轉(zhuǎn)動，由于車輪是通過車架和蝸輪相連，進而帶動車輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。
[0027]參閱圖3，汽車在低速轉(zhuǎn)彎時，前后車輪逆相位轉(zhuǎn)向，可減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑，提高汽車的機動性。
[0028]參閱圖4，汽車在高速轉(zhuǎn)彎時，前后輪主要作同相位轉(zhuǎn)向，能減少車輛質(zhì)心側(cè)偏角，降低車輛橫擺率的穩(wěn)態(tài)超調(diào)量等，進一步提高車輛操縱穩(wěn)定性。
【主權(quán)項】
1.一種適用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括齒輪齒條式傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；其中前輪為齒輪齒條式傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，后輪為獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；后輪獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由電機、減速機構(gòu)、傳動機構(gòu)組成；其中，旋轉(zhuǎn)電機為后輪獨立轉(zhuǎn)向提供動力；蝸輪蝸桿減速機構(gòu)用于降低轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩；傳動機構(gòu)用于把旋轉(zhuǎn)電機的動力傳至后車輪實現(xiàn)后后輪獨立轉(zhuǎn)向。2.如權(quán)利要求1所述的適用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所用的蝸輪蝸桿減速機構(gòu)可以降低旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)速，增大旋轉(zhuǎn)電機提供的轉(zhuǎn)矩，從而可以滿足惡劣工況對轉(zhuǎn)向的要求，提高四輪轉(zhuǎn)向的可靠性。3.如權(quán)利要求1所述的適用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于蝸輪銑有花鍵，車架一端銑有花鍵并通過花鍵與蝸輪連接；而車架的另一端則與車輪相連。4.如權(quán)利要求1所述的適用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于蝸輪的轉(zhuǎn)動帶動車架轉(zhuǎn)動，由于車輪與車架相連，所以車架轉(zhuǎn)動帶動車輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。5.如權(quán)利要求1所述的汽車四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于后車輪與主銷定位角均設(shè)計為零、主銷穿地點通過蝸輪中心。6.如權(quán)利要求1所述的適用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，左后輪和右后輪各對應(yīng)有一個旋轉(zhuǎn)電機；兩個旋轉(zhuǎn)電機相互獨立，垂直放置，直接驅(qū)動左、右后車輪的轉(zhuǎn)向運動。7.如權(quán)利要求1所述的適用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于前輪采用傳統(tǒng)齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，后輪采用獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可提高汽車的機動性和操縱穩(wěn)定性。8.如權(quán)利要求1所述的適用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于可充分發(fā)揮后面兩個車輪獨立轉(zhuǎn)向的作用，更加能保證四輪轉(zhuǎn)向角度滿足隨車速和方向盤轉(zhuǎn)角動態(tài)變換的阿克曼關(guān)系，減少輪胎磨損。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于汽車的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)共同組成。其中，前輪為齒輪齒條式傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，后輪為獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。后輪獨立轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由電機、減速機構(gòu)，傳動機構(gòu)組成。電機采用旋轉(zhuǎn)電機；減速采用蝸輪蝸桿機構(gòu)。傳動機構(gòu)包括車架。左后輪和右后輪各對應(yīng)一個旋轉(zhuǎn)電機；兩個旋轉(zhuǎn)電機相互獨立，控制著各自對應(yīng)車輪的轉(zhuǎn)向運動。由于采用四輪轉(zhuǎn)向的形式，不僅能夠克服傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的不足，而且能夠在低速轉(zhuǎn)彎時，前后車輪逆相位轉(zhuǎn)向，可減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑以提高機動性；在高速轉(zhuǎn)彎時，前后輪主要作同相位轉(zhuǎn)向，能減少車輛質(zhì)心側(cè)偏角，降低車輛橫擺率的穩(wěn)態(tài)超調(diào)量等，進一步提高車輛操縱穩(wěn)定性。
【IPC分類】B62D7/14, B62D5/04
【公開號】CN105292251
【申請?zhí)枴緾N201510764990
【發(fā)明人】鄭宏宇, 趙明新, 楊碩
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月11日