CN101077715A - 车辆后轮束角控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于通过控制车辆姿态来改进操纵稳定性的车辆后轮束角控制系。该系统包括：齿条，其收纳在壳体中，所述壳体与支撑左后轮与右后轮的横梁平行安装；左连杆部件和右连杆部件，其一端分别连接到所述左后轮和右后轮，且另一端分别连接到所述齿条的末端；以及致动器，其安装到齿条上与其协作，所述致动器移动齿条(rack bar)，使得左连杆部件和右连杆部件同时改变左后轮和右后轮的束角。本发明的车辆的后轮束角控制系统，通过具有良好响应和快速操作的电动致动器来操作后轮的束角，借此改进操纵稳定性。

Description

车辆后轮束角控制系统
技术领域
本发明涉及一种车辆姿态控制系统，其用于通过控制车辆姿态来改进操纵稳定性；更确切地说，本发明涉及一种车辆后轮束角控制系统，其中通过单个减速齿轮来操作两个后轮，这两个后轮均具有可根据车辆驾驶状态而改变的束角，借此，两个后轮的束角可经同步以始终不断地变化，并且所述车辆的大小和重量可减少。
背景技术
一般来说，安装在车辆上的悬架位于车身与车轮之间，并且使用一个或一个以上连杆将两个刚性体彼此连接。所述悬架包括牵引臂、转向节、控制臂等。
悬架可有效地吸收车辆驾驶过程中出现的路面的不规则输入，从而提供乘坐的舒适感。此外，悬架还适当地控制因驾驶员转向或路面不平所导致的车身的摇晃，从而为驾驶员提供了便利。此外，当车辆在不规则的道路上行驶时，悬架还以合适的程度在轮胎的接触表面上保持垂直负荷，从而在车辆转弯或刹车时保证车辆的操纵稳定性。
同时，当车辆转弯时，由于车辆速度或车辆与路面的摩擦的缘故，车辆可能会过度转向或转向不足，从而降低了车辆的操纵稳定性。为了解决这一问题，授予本案申请人的第511742号韩国专利(2005年8月25日)揭示了一种后轮束角控制系统(AGCS：Active Geometry ControlledSystem，主动式几何形状控制系统)，用于在车辆转弯时通过控制后控制臂的长度并进而控制后轮束角来改进车辆的姿态控制和操纵稳定性。
图1是绘示根据现有技术的车辆后轮束角控制系统的视图。参看图1，后轮束角控制系统20包含：一对致动器22和23，其分别安装于后横梁12的左端和右端；以及连杆26和27，用于将致动器22和23连接到左后轮14和右后轮15，并借助安装到致动器22和23以进行平移的杆24和25来改变左后轮14和右后轮15的束角。
致动器22和23为液压致动器。当致动器22和23的杆24和25发生平移时，连杆26和27控制左后轮14和右后轮15的束角。
以上述方式配置的常规的车辆后轮束角控制系统20在车辆转弯时操作致动器22和23，以防止车辆过度转向或转向不足。
然而，常规的车辆后轮束角控制系统20无法快速地控制后轮14和15的束角，因为致动器22和23是以液压方式操作的，其具有较慢的响应。此外，在现有技术中，提供两个致动器22和23，用于控制左后轮14和右后轮15。因此，由于安装空间狭窄，所以致动器22和23的安装存在着限制，且这两个致动器22和23增加了车辆的重量和制造成本。此外，由于现有技术中使用两个致动器22和23，所以对左后轮14和右后轮15的束角的控制可能会有所不同，这导致了对车辆姿态的不稳定控制。
发明内容
本发明将提供一种后轮束角控制系统，其中将电动致动器用作控制车辆后轮的致动器以用于其快速操作，从而确保操纵稳定性；通过单个致动器操作左后轮和右后轮以便减少车辆的重量和制造成本；且左后轮和右后轮的束角被一致地控制以改进车辆的操纵稳定性。
根据用于实现上述目的的本发明的一方面，提供一种车辆后轮束角控制系统，其包括：齿条，其收纳在一壳体中，所述壳体与支撑左后轮与右后轮的横梁平行安装；左连杆部件和右连杆部件，其一端分别连接到左后轮和右后轮，且另一端分别连接到齿条末端；以及致动器，其安装到齿条上与其协作，所述致动器移动齿条，使得左连杆部件和右连杆部件同时改变左后轮和右后轮的束角。
所述致动器可包含：马达，其用作驱动源；减速齿轮，其具有安装到马达的旋转轴的蜗杆齿轮(worm gear)和与蜗杆齿轮啮合以旋转的蜗杆轮(worm wheel)；以及小齿轮(pinion gear)，其安装在蜗杆轮的旋转轴上，以与齿条的齿部(rack teeth)啮合来移动齿条。此处，小齿轮可按压配合并固定到蜗杆轮的中间部分。此外，后轮束角控制系统可进一步包括限位开关(limit switch)，其安装在齿条的移动路线上以在齿条过度移动时检测齿条末端，进而控制齿条的初始位置和致动器的操作。此外，后轮束角控制系统可进一步包括安装在蜗杆齿轮上的磁环以及经安装来感测磁环磁力的磁传感器，其中根据磁环的旋转量、减速齿轮的齿轮速比和齿条的齿部的齿距比，来测量齿条的线性位移。
附图说明
根据下文中结合附图对优选实施例进行的描述，将容易了解本发明的以上和其它目的、特征和优点，附图中：
图1是根据现有技术的车辆后轮束角控制系统的视图。
图2是绘示根据本发明的车辆后轮束角控制系统的视图。
图3是示意性绘示根据本发明的车辆后轮束角控制系统的立体图。
具体实施方式
下文中，将参看附图详细说明本发明的优选实施例。
图2是绘示根据本发明的车辆后轮束角控制系统的视图，且图3是示意性绘示根据本发明的车辆后轮束角控制系统的立体图。
参看图2和图3，车辆的左后轮54和右后轮55由后横梁52悬置。此时，后轮54和55耦合到转向节56，而转向节56在车辆的横向上受到控制臂57的支撑，且在车辆的纵向上受到牵引臂(未图示)的支撑。此外，转向节56中的每一者在垂直方向上受到弹簧58和减震器59的支撑。
同时，后轮束角控制系统60安装到左后轮54和右后轮55上，以便在车辆转弯时改变后轮54和55的束角。
后轮束角控制系统60包含与横梁52平行安装的壳体66以及收纳在壳体66中的齿条67。齿条67可移动地支撑在壳体66中，且多个齿部67a形成在齿条67的表面上。
此外，连接到左后轮54和右后轮55的一对连杆部件64和65分别连接到齿条67的两端。连杆部件64和65可移动地安装着，且其每一者均由一个或一个以上部件组成，并且其旋转中心可固定到横梁52一侧。
同时，连杆部件64和65通过齿条67的平移来控制后轮54和55的束角。为此，安装致动器62以便平移齿条67。
相应地，当致动器62操作时，齿条67发生移动以便移动连杆部件64和65，借此同时改变左后轮54和右后轮55的束角。也就是说，当车辆转弯时，根据转弯方向，左后轮54和右后轮55中有一者内束(toed in)，另一者外束(toed out)，从而可控制转弯车辆的姿态。
致动器62包含外壳、安装在外壳中的马达63和连接到马达63的旋转轴的减速齿轮68。减速齿轮68包含耦合到马达63的旋转轴63a的蜗杆齿轮68a，以及与蜗杆齿轮68a啮合的蜗杆轮68b，使得根据蜗杆齿轮68a与蜗杆轮68b的齿轮速比来降低蜗杆轮68b的转速。
此外，与齿条67啮合的小齿轮69安装到减速齿轮68的蜗杆轮68b。小齿轮69可安装在蜗杆轮68b的旋转轴63a上，且优选地按压配合并固定到蜗杆轮68b的中间孔。此外，轴承(未图示)安装在蜗杆轮68b的旋转轴的上部，且所述轴承固定地安装到外壳上。
此处，马达63是电动马达，优选为DC马达。在此实施例中，马达63以10V到16V的DC输入电压和13.5V的额定输入电压来操作，
此外，为了测量马达63的旋转量，将磁环安装在蜗杆齿轮68a上，并将磁传感器安装在磁环附近的位置处以便检测磁环的磁力。从磁传感器检测到的磁信号被发送到车辆的中央处理单元，且由中央处理单元测量蜗杆齿轮68b的旋转量。
同时，根据利用磁环的旋转量测量出的蜗杆齿轮68a的旋转量、减速齿轮68的齿轮速比以及齿条67的齿部67a的齿距比，来测量齿条67的线性位移。接着，根据齿条67的线性位移来控制左后轮54和右后轮55的束角。
在齿条67的移动路线上安装着限位开关，以限制齿条67的行程范围。所述限位开关感测齿条67的初始位置以设定齿条67的参考位置，且接着在齿条67过度移动时感测齿条67的末端，从而控制致动器62的操作使其停止。
根据如上述配置的车辆后轮束角控制系统60，单个致动器62导致左后轮54和右后轮55一起改变，从而改进姿态控制的可靠性。
以下将描述如此配置的车辆的后轮束角控制系统的操作。
当车辆行驶时，特别是转弯时，其可能会因为车身重力或与路面的摩擦而转向不足或过度转向。此时，后轮束角控制系统60的致动器62经操作以防止车辆转向不足或过度转向。更具体地说，如果向致动器62的马达63供应了电力，马达63便会旋转，并将旋转力传递给减速齿轮68。
减速齿轮包含安装到马达63的旋转轴63a的蜗杆齿轮68a，以及与蜗杆齿轮68a啮合的蜗杆轮68b，并且根据蜗杆齿轮68a与蜗杆轮68b的齿轮速比来降低蜗杆轮68b的转速。
如上所述，转速受到减速齿轮68的控制的蜗杆轮68b旋转按压配合到蜗杆轮68b的中间部分的小齿轮69，并且小齿轮69相应地旋转以移动齿条67。
齿条67在左侧方向和右侧方向中的一个方向上移动，进而移动连接到左后轮54和右后轮55的连杆部件64和65。相应地，连杆部件64和65同时控制左后轮54和右后轮55的束角，并导致二者中的一者内束、另一者外束，从而防止车辆转向不足或过度转向。
也就是说，后轮束角控制系统60通过借助致动器62来控制外轮使其内束并控制内轮使其外束，借此控制车辆转弯时所产生的悬架外束而导致的车辆的不稳定姿态，从而通过轮胎与路面之间的摩擦力来保证稳定的姿态控制，并因此保证车辆的操纵稳定性。
此时，可根据齿条67的线性位移来控制后轮54和55的束角。为此，由磁传感器测量安装到蜗杆齿轮68a的磁环的磁力，以便根据磁环的旋转量来确定马达63的旋转量，且可根据减速齿轮68的齿轮速比以及齿条67的齿部67a的齿距比来测量齿条67的线性位移。
同时，通过限位开关来设定齿条67的初始开始位置，以便精确地控制齿条67的行程范围。此外，限位开关感测齿条67的末端，并控制致动器62的操作，以使得齿条67不会过度移动。
根据以上述方式配置的本发明的车辆的后轮束角控制系统，通过具有良好响应和快速操作的电动致动器来操作后轮的束角，借此可改进操纵稳定性。此外，由于左后轮和右后轮是通过单个致动器来操作的，所以可通过控制左后轮和右后轮的束角来进一步改进操纵稳定性。此外，所述后轮束角控制系统具有小的尺寸，从而保证简易的安装，并减少了车辆的重量和制造成本。
如上所述，已参看附图说明根据本发明的车辆的后轮束角控制系统，但本发明并不限于上述实施例和图式。所属领域的技术人员将了解，在由权利要求书界定的本发明的范围内，可对本发明作各种修改和变化。
例如，虽然减速齿轮被配置为具有单个螺杆齿轮与螺杆轮的齿轮速比，但也可能通过安装多级的多个螺杆齿轮和螺杆轮以及离合构件而使减速齿轮具有多个齿轮速比。然而，在本发明的实施例中，考虑到减速齿轮的安装空间和大小，将减速齿轮说明为具有单个减速比。

Claims (5)

1、一种车辆后轮束角控制系，其特征在于其包括：
齿条，其收纳在与支撑左后轮和右后轮的横梁平行安装的壳体中；
左连杆部件和右连杆部件，其一端分别连接到所述左后轮和右后轮，且另一端分别连接到所述齿条的末端；以及
致动器，其安装到所述齿条上以与其协作，所述致动器移动所述齿条，以使得所述左连杆部件和右连杆部件同时改变所述左后轮和右后轮的束角。
2、根据权利要求1所述的车辆后轮束角控制系，其特征在于其中所述致动器包含：马达，其用作驱动源；减速齿轮，其具有安装到所述马达的旋转轴的蜗杆齿轮和与所述蜗杆齿轮啮合以进行旋转的蜗杆轮；以及小齿轮，其安装在所述蜗杆轮的旋转轴上，与所述齿条的齿部啮合以移动所述齿条。
3、根据权利要求2所述的车辆后轮束角控制系，其特征在于其中所述小齿轮按压配合并固定到蜗杆轮的中间部分。
4、根据权利要求1到3中任一权利要求所述的车辆后轮束角控制系，其特征在于其进一步包括限位开关，其安装在所述齿条的移动路线上以在所述齿条过度移动时检测所述齿条的末端，从而控制所述齿条的初始位置和所述致动器的操作。
5、根据权利要求1到3中任一权利要求所述的车辆后轮束角控制系，其特征在于其进一步包括安装到所述蜗杆齿轮的磁环和经安装以感测所述磁环的磁力的磁传感器，其中由所述磁环的旋转量、所述减速齿轮的齿轮速比以及所述齿条的齿部的齿距比来测量所述齿条的线性位移。
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