CN102248964B - 一种四轮转向汽车 - Google Patents

Abstract

一种四轮转向汽车，涉及四轮转向汽车，前/后转向拉杆两端的活塞分别置于横向设置的左右两前/后液压缸内，两前/后液压缸间的前/后转向拉杆中部对应位置设置有前/后传感器；助力泵与液压缸间的油路上设置有电磁阀，双向电磁阀由助力泵上的油路输入，并控制输出两个前液压缸左路/右路的油路及两个后液压缸右路/左路的油路，单路电磁阀由前液压缸左路/右路的油路输入，并控制输出两个后液压缸左路/右路的油路，两个前液压缸右路/左路的油路输出至助力泵；两个传感器向控制电路提供转向拉杆的位置信号，控制电路控制电磁阀在前后轮正位时倒向、开启或关闭。本发明有益效果是：前后轮同时转向，转向半径小；后轮可锁定，不影响正常行驶。

Description

一种四轮转向汽车

技术领域

本发明涉及汽车，进一步是四轮转向的汽车。

背景技术

随着现代社会的飞速发展和人们生活水平的提高，汽车正迅速增加，然而，随着汽车大量的增加，各城市的停车场、道路都出现了拥挤现象，目前大多数汽车都是前轮转向（即2WS），但由于后轮无法转向，转向时，汽车的转弯半径较大，给广大驾驶人员在狭窄地面转向和倒车带来诸多不便。

现有技术有采用同时控制汽车的四个轮子转向的方式使汽车转向的，上世纪80年代的本田轿车、马自达轿车等都曾经应用了四轮转向技术。四轮转向系统汽车（Four Wheel Steering System，简称4WS）车轮转向相位控制装置和车速传感器不断将数据传输给信息处理控制单元，控制单元据此确定后轮的转向角度。该系统有3种基本状态——正相、中间和负相。在较低速度的负相，后轮与前轮方向相反；中速时，后轮保持直行；高速时的正相，后轮与前轮方向相同。以马自达4WS技术为例，低、中、高速的临界值就是35km/h。其主要目的是增强轿车在高速行驶或在侧向风力作用下的操纵稳定性，改善低速时的操纵轻便性，在轿车高速行驶时便于由一个车道向另一个车道的移动调整。由于现有的控制汽车的四个轮子的转向机构一般都较为复杂或成本较高，因此制造过程难度大。还有一些四轮转向汽车协同性不好，或后轮不能锁定。

目前的大多数汽车上尚未实现4WS技术的应用，特别是在一些低价位的汽车上，还没有实现4WS技术的应用。而对广大驾驶人员而言，在狭窄地面的转向和倒车，是一个需要尽快解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是提供为减小汽车的转向半径而设置的一种四轮转向汽车，它前后轮协同性好，后轮可以锁定，既不影响正常行驶，也便于小半径转向。且制造简单、成本较低，便于推广应用。

本发明的目的是通过以下方案实现的：

一种四轮转向汽车，包括车架、方向盘、前后车轮，储油箱储存并向助力泵提供及回收液压油，方向盘控制助力泵，助力泵向液压缸输出及回收液压油，液压缸内活塞在液压油的作用下移动并带动转向拉杆，进而带动车轮转向；其特征在于：所述的液压缸有四个，即前部两个，后部两个；前转向拉杆两端的活塞分别置于横向设置的左右两前液压缸内，两前液压缸间的前转向拉杆中部设置信息采集点（凹点或凸点），其对应位置设置前传感器（位移传感器）；后转向拉杆两端的活塞分别置于横向设置的左右两后液压缸内，两后液压缸间的后转向拉杆中部设置信息采集点（凹点或凸点），其对应位置设置后传感器（位移传感器）；助力泵与液压缸间的油路上设置有电磁阀，电磁阀包括双向电磁阀和单路电磁阀，双向电磁阀由助力泵上的油路输入，并控制输出两个前液压缸左路/右路的油路及两个后液压缸右路/左路的油路，单路电磁阀由前液压缸左路/右路的油路输入，并控制输出两个后液压缸左路/右路的油路，两个前液压缸右路/左路的油路输出至助力泵；两个电磁阀受控于控制电路，两个传感器向控制电路提供转向拉杆的位置信号，控制电路控制双向电磁阀和单路电磁阀在前后轮正位时倒向、开启或关闭。

这样，当仅开通两个前液压缸油路时（即常通状态），可控制前轮的转向（2WS）；当同时开通两个前液压缸及两个后液压缸油路时，可实现四个液压缸的同步联动，从而实现后轮与前轮协同转向（4WS）。

本发明还可进一步通过以下方案实现：

所述的控制电路结构是：设置两个手动开关，前轮转向时关闭两个手动开关，此时双向电磁阀的前液压缸右路/左路油路处于开启状态，单路电磁阀不导通；前后轮同时转向时，同时开启两个手动开关后，控制电路开始工作，由前后传感器收集并向控制电路输送转向前后拉杆位置信号，控制电路在前后轮正位时指令双向电磁阀倒向且开启单路电磁阀，即导通前液压缸左路/右路油路，同时导通后液压缸油路；当关闭前后轮同时转向、恢复前轮转向时，关闭其中一个手动开关，控制电路在前后轮正位时指令双向电磁阀倒向且关闭单路电磁阀，再关闭另一个开关，此时，仅双向电磁阀前液压缸右路/左路油路处于开启状态。

所述的前转向拉杆与后转向拉杆反相等幅运动，即当前轮向右/左偏转α角时，后轮向左/右偏转β，且α＝β。

所述的电磁阀、液压油路及液压缸具体结构是：储油箱通过两个油管路连通助力泵，助力泵通过一个油管路连接前左液压缸的缸右口和前右液压缸的缸右口；另一油管路连接双向电磁阀，双向电磁阀分为两路，其中一路连通后左液压缸的缸右口和后右液压缸的缸右口，另一路连通前左液压缸的缸左口和前右液压缸的缸左口；同时，本路还通过油管路连通单路电磁阀，单路电磁阀连通后左液压缸的缸左口和后右液压缸的缸左口；前左液压缸和前右液压缸通过活塞将液压缸分为左右两部分，两活塞间通过前转向拉杆连接；在前转向拉杆所对应的位置设置有前传感器；后左液压缸和后右液压缸通过活塞将液压缸分为左右两部分，两活塞间通过后转向拉杆连接；在后转向拉杆所对应的位置设置有后传感器；前/后传感器电连接控制电路。

所述的双向电磁阀或/和单路电磁阀的输入端和输出端设置有保护器。

所述的控制电路构成是：设置有前传感器和后传感器，5个继电器J1、J2、J3、J4、J5（继电器可均选择JQX－13F）；其中：

J1的1、3脚相连，1脚和2脚通过开关K2连接电源的两极，1脚同时连接双向电磁阀和单路电磁阀的一端，双向电磁阀的另一端连接J3及J4的5脚，单路电磁阀的另一端连接J3及J4的6脚；单路电磁阀并联指示灯L2；J1的2脚连接J2的4脚和J3的2脚，J1的2脚还连接前传感器的1脚，J1的4脚连接J5的4脚，J1的5脚一方面连接J2的1脚和3脚，另一方面连接后传感器的1脚，J1的6脚连接J5的6脚；

J2的2脚连接传感器的2脚，同时2脚还连接J2的6脚和J4的2脚，5脚一方面连接后传感器的4脚，一方面通过开关K1连接J5的2脚；5脚与6脚间还连接有指示灯L1；6脚连接J5的1脚；

J3的1脚连接J5的3脚，3脚连接J4的3脚，4脚连接J4的4脚，5脚连接J4的5脚，6脚连接J4的6脚；

J4的1脚连接后传感器的2脚；

J5的5脚连接后传感器的3脚。

所述的控制电路也可采用具有相同或相似功能的集成电路（集成块）。

本发明的原理是：双向电磁阀可实现控制前液压缸/（前液压缸＋后液压缸）油路的转换，进而控制前轮转向拉杆/（前轮转向拉杆＋后轮转向拉杆），单路电磁阀可实现控制后液压缸油路，进而锁定或可控制后轮转向拉杆。当双向电磁阀开通右路时（即常开状态），仅控制前液压缸油路，从而控制前轮转向拉杆，此时单路电磁阀关闭，后轮被锁定不能转向；当双向电磁阀开通左路时，可同时控制前、后轮油路，此时单路电磁阀打开，从而可控制前、后轮转向拉杆；在传感器及控制电路的作用下，形成四缸同步联动，可确保前后轮同时反相转向。控制电路的作用是确保在前后轮均正位时双向电磁阀倒向、单路电磁阀关闭或开启。

本发明的有益效果在于：1、前后轮同时转向，转向半径小；正常转向半径为5米左右的车，加设后轮转向装置后，转向半径可缩小至3米左右；2、后轮可锁定，不影响正常行驶；即当关闭相应的控制电路和电磁阀时，可形成一般前轮转向汽车（2WS）；3、制造成本低，加装本发明所述的全套转向装置，增加费用按目前市场计算为1500元左右，在大批量生产的情况下，费用会进一步降低；4、构造简单，便于运用。易制造，可较好地运用于各种车辆上，便于推广应用。

附图说明

图1为本发明方框图；图2为本发明前后轮转向示意图；图3为本发明主要部件示意图；图4为本发明控制电路示意图。

图中：1为储油箱，2为助力泵，3为保护器A，4为保护器B，5为双向电磁阀，6为保护器C，7为油管路，8为前液压缸左口，9为前液压缸右口，10为前液压缸左口，11为前液压缸右口，12为前左液压缸，13为前传感器，14为前转向拉杆，15为活塞，16为前右液压缸，17为保护器A，18为单路电磁阀，19为保护器B，20为后液压缸左口，21为后液压缸右口，22为后液压缸左口，23为后液压缸右口，24为后左液压缸，25为后传感器，26为后转向拉杆，27为活塞，28为后右液压缸。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例：如图1所示，储油箱用于储存并向助力泵提供及回收液压油，方向盘控制助力泵，助力泵用于向液压缸输出或回收液压油，液压缸内活塞在液压油的作用下移动并带动转向拉杆，从而实现车轮的偏转；以上是一般前轮转向汽车（2WS）的转向控制系统原理。

本发明在上述基础上，还设置有控制电路，当手动开关打开后，控制电路开始工作，控制电路控制电磁阀，电磁阀作用于油路，从而使液压缸及相应的转向拉杆受控于控制电路，转向拉杆通过传感器向控制电路反馈工作信号；这样，可实现前后四个液压缸的协同联动，后轮与前轮同步反相等角转向。

如图2所示，在本发明技术中，当前轮向右偏转α角（两前轮同步同相等角）时，后轮向左偏转β（两后轮同步同相等角），且α＝β，即前轮与后轮同步反相等角转向。也可以根据需要设置α＞β（如α＝2β）或α＜β（如2α＝β），即前轮与后轮同步反相不等角转向。

如图3所示，储油箱1通过两个油管路7（所有油管路均为7）连通助力泵2，助力泵2通过一个油管路7连接前左液压缸12的缸右口9和前右液压缸16的缸右口11；另一油管路7连接保护器A3（保护器用于保护电磁阀），保护器A3连通双向电磁阀5的输入端（所述的输入端与输出端可以相互转换，下同），电磁阀5的功能是开通右路或左路（甲路或乙路），实现右路油路开通或左路油路开通；也可称电磁换向阀；双向电磁阀5的输出端分为两路，其中一路通过保护器B4连通后左液压缸24的缸右口21和后右液压缸28的缸右口23，另一路通过保护器C6连通前左液压缸12的缸左口8和前右液压缸16的缸左口10；同时，本路还通过油管路7（或缸左口8或缸左口10）连通保护器A17，保护器A17连接单路电磁阀18（其功能是开关，实现油路的通与关）的输入端，单路电磁阀18的输出端连通保护器B19，保护器B19连通后左液压缸24的缸左口20和后右液压缸28的缸左口22。活塞15将前左液压缸12和前右液压缸16分为左右两部分，两活塞15间通过前转向拉杆14连接；在前左液压缸12和前右液压缸16之间，前转向拉杆14所对应的中部位置设置有前传感器13（位移传感器），在前转向拉杆14上设置有中心点（凸点或凹点），以供前传感器13取样，用于检测前转向拉杆14的位置变化；活塞27将后左液压缸24和后右液压缸28分为左右两部分，两活塞27间通过后转向拉杆26连接；在后左液压缸24和后右液压缸28之间，后转向拉杆26所对应的中部位置设置有后传感器25（位移传感器），在后转向拉杆26上设置有中心点（凸点或凹点），以供后传感器25取样，用于检测前转向拉杆26的位置变化。

使用时，仅选择前轮转向时，可打开双向电磁阀5右路（实际使用中，处于常开状态），使保护器C6及相应的油路导通，而保护器B4及相应的油路关闭，同时关闭单路电磁阀18（实际使用中，处于常关闭状态），使后液压缸油路关闭；同时选择前后轮转向时，可打开双向电磁阀5左路，使保护器B4及相应的油路导通，而保护器C6及相应的油路关闭，同时打开单路电磁阀18，使相应的油路导通。

如图4所示，控制电路的设置可以有多种，其中之一的情形是：设置有前传感器13和后传感器25（可选择相同型号，也可以根据需要选择不同型号的位置传感器），5个继电器J1、J2、J3、J4、J5（继电器可选择6脚、8脚、10脚等多种型号，本实施例中，继电器可均选择JQX－13F）；

J1的1、3脚相连，1脚和2脚通过开关K2连接电源的两极，电源可以选择车载蓄电池为电源，也可采用增设的电源（12伏或24伏或36伏或48伏及以上等等），1脚同时连接双向电磁阀5和单路电磁阀18的一端，双向电磁阀5的另一端连接J3及J4的5脚，单路电磁阀18的另一端连接J3及J4的6脚；单路电磁阀18并联指示灯L2；J1的2脚连接J2的4脚和J3的2脚，J1的2脚还连接前传感器13的1脚，J1的4脚连接J5的4脚，J1的5脚一方面连接J2的1脚和3脚，另一方面连接后传感器25的1脚，J1的6脚连接J5的6脚；

J2的2脚连接传感器13的2脚，同时2脚还连接J2的6脚和J4的2脚，5脚一方面连接后传感器25的4脚，一方面通过开关K1连接J5的2脚；5脚与6脚间还连接有指示灯L1；6脚连接J5的1脚；

J3的1脚连接J5的3脚，3脚连接J4的3脚，4脚连接J4的4脚，5脚连接J4的5脚，6脚连接J4的6脚；

J4的1脚连接后传感器25的2脚；

J5的5脚连接后传感器25的3脚。

J1、J2、J3、J4、J5的7脚与8脚均不用。

前传感器13上的3脚与4脚不用。

继电器也可选择功能相近的其它型号。

使用时：起用后轮转向功能（形成4WS）时，打开开关K1、K2即可；此时，如前轮未走正（即偏左或偏右，也即前传动拉杆上的中心点不在中央），前传感器13不发出信号，则控制电路不向电磁阀发出指令，指示灯L1、L2不亮；仅保持双向电磁阀5右路导通（常通状态），后轮转向功能不开启；当前轮走正时（即不偏左也不偏右，也即前传动拉杆上的中心点处于中央），前传感器13向控制电路发出信号，控制电路向电磁阀发出指令，双向电磁阀5左路和单路电磁阀18导通，之后，前轮后轮反相同步偏转，从而实现配合轻松转向；此时，指示灯L1、L2均亮。关闭后轮转向功能（由4WS转为2WS）时，先关开关K1，如后轮未走正则指示灯L2亮，当后车轮走正后，后传感器25向控制电路发出信号，控制电路向电磁阀发出指令，双向电磁阀5左路和单路电磁阀18关闭，指示灯L2熄灭；此时再关闭开关K2，则指示灯L1熄灭；此时，后轮转向功能锁定，从而可如正常前转向车辆行驶，不至于飘移。

本发明可设置于四轮驱动的汽车上，也可设置于前轮驱动或后轮驱动的汽车上。既可设置于燃油、燃气、电动汽车上，也可设置于混合动力的汽车上。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种四轮转向汽车，包括车架、方向盘、前后车轮，储油箱储存并向助力泵提供及回收液压油，方向盘控制助力泵，助力泵向液压缸输出及回收液压油，液压缸内活塞在液压油的作用下移动并带动转向拉杆，进而带动车轮转向；其特征在于：所述的液压缸有四个，即前部两个，后部两个；前转向拉杆两端的活塞分别置于横向设置的左右两前液压缸内，两前液压缸间的前转向拉杆中部设置信息采集点，其对应位置设置前传感器；后转向拉杆两端的活塞分别置于横向设置的左右两后液压缸内，两后液压缸间的后转向拉杆中部设置信息采集点，其对应位置设置后传感器；助力泵与液压缸间的油路上设置有电磁阀，电磁阀包括双向电磁阀和单路电磁阀，双向电磁阀由助力泵上的油路输入，并控制输出两个前液压缸左路/右路的油路及两个后液压缸右路/左路的油路，单路电磁阀由前液压缸左路/右路的油路输入，并控制输出两个后液压缸左路/右路的油路，两个前液压缸右路/左路的油路输出至助力泵；两个电磁阀受控于控制电路，两个传感器向控制电路提供转向拉杆的位置信号，控制电路控制双向电磁阀和单路电磁阀在前后轮正位时倒向、开启或关闭；所述的电磁阀、液压油路及液压缸具体结构是：储油箱通过两个油管路连通助力泵，助力泵通过一个油管路连接前左液压缸的缸右口和前右液压缸的缸右口；另一油管路连接双向电磁阀，双向电磁阀分为两路，其中一路连通后左液压缸的缸右口和后右液压缸的缸右口，另一路连通前左液压缸的缸左口和前右液压缸的缸左口；同时，本路还通过油管路连通单路电磁阀，单路电磁阀连通后左液压缸的缸左口和后右液压缸的缸左口；前左液压缸和前右液压缸通过活塞将液压缸分为左右两部分，两活塞间通过前转向拉杆连接；在前转向拉杆所对应的位置设置有前传感器；后左液压缸和后右液压缸通过活塞将液压缸分为左右两部分，两活塞间通过后转向拉杆连接；在后转向拉杆所对应的位置设置有后传感器；前/后传感器电连接控制电路。

2.根据权利要求1所述的四轮转向汽车，其特征在于：所述的控制电路结构是：设置两个手动开关，前轮转向时关闭两个手动开关，此时双向电磁阀的前液压缸右路/左路油路处于开启状态，单路电磁阀不导通；前后轮同时转向时，同时开启两个手动开关后，控制电路开始工作，由前后传感器收集并向控制电路输送转向前后拉杆位置信号，控制电路在前后轮正位时指令双向电磁阀倒向且开启单路电磁阀，即导通前液压缸左路/右路油路，同时导通后液压缸油路；当关闭前后轮同时转向、恢复前轮转向时，关闭其中一个手动开关，控制电路在前后轮正位时指令双向电磁阀倒向且关闭单路电磁阀，再关闭另一个开关，此时，仅双向电磁阀前液压缸右路/左路油路处于开启状态。

3.根据权利要求1所述的四轮转向汽车，其特征在于：前转向拉杆与后转向拉杆反相等幅运动，即当前轮向右/左偏转α角时，后轮向左/右偏转β，且α＝β。

4.根据权利要求1或2所述的四轮转向汽车，其特征在于：所述的双向电磁阀或/和单路电磁阀的输入端和输出端设置有保护器。

5.根据权利要求1或2所述的四轮转向汽车，其特征在于：所述的控制电路构成是：设置有前传感器和后传感器，5个继电器J1、J2、J3、J4、J5；其中：

J1的1、3脚相连，1脚和2脚通过开关K2连接电源的两极，1脚同时连接双向电磁阀和单路电磁阀的一端，双向电磁阀的另一端连接J3及J4的5脚，单路电磁阀的另一端连接J3及J4的6脚；单路电磁阀并联指示灯L2；J1的2脚连接J2的4脚和J3的2脚，J1的2脚还连接前传感器的1脚，J1的4脚连接J5的4脚，J1的5脚一方面连接J2的1脚和3脚，另一方面连接后传感器的1脚，J1的6脚连接J5的6脚；

J2的2脚连接传感器的2脚，同时2脚还连接J2的6脚和J4的2脚，5脚一方面连接后传感器的4脚，一方面通过开关K1连接J5的2脚；5脚与6脚间还连接有指示灯L1；6脚连接J5的1脚；

J3的1脚连接J5的3脚，3脚连接J4的3脚，4脚连接J4的4脚，5脚连接J4的5脚，6脚连接J4的6脚；

J4的1脚连接后传感器的2脚；

J5的5脚连接后传感器的3脚。