CN102416978A

CN102416978A - 基于电动轮助力的主动转向系统

Info

Publication number: CN102416978A
Application number: CN2011103445130A
Authority: CN
Inventors: 张平霞; 朱永强; 张海源
Original assignee: Qingdao University of Technology
Current assignee: Qingdao University of Technology
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2012-04-18

Abstract

本发明属于汽车领域，特别涉及一种电动轮驱动的多轴汽车。该电动轮驱动的多轴汽车的特点：基于电动轮驱动的转向助力系统。该转向助力系统是将汽车的转向车轮改为能独立驱动的电动轮，可以根据转向盘的信号，分别单独控制左右侧的车轮主动绕主销转动，而无需另外的转向助力系统驱动车轮绕主销的转动，从而简化了转向系统。本发明可根据汽车燃油经济性的需要，只在转向需要时才会产生转向助力，因而可以减小汽车额外能量消耗，提高汽车的燃油经济性，同时，单独控制每个电动轮的驱动力矩，提高汽车行驶的稳定性。

Description

基于电动轮助力的主动转向系统

技术领域

本发明属于汽车领域，适用于转向车轮为电动轮驱动的汽车，特别涉及一种利用电动轮主动驱动车轮产生绕主销旋转的转向力矩，来实现车轮转向的技术，从而简化目前汽车的转向系统，实现电动轮转向助力。

背景技术

电动轮是指将电动机连同减速系统一起放到汽车车轮的内部，从而简化电动汽车或者混合动力汽车整车动力传动的系统，有时也称为轮毂电机。对汽车而言，特别是重型载货汽车，由于转向车轮负荷较大，因而转向时阻力较大，为实现较大的转向助力，只能采用液压助力转向，但液压助力转向系统由于汽车工作时不论是否转向，液压泵始终都处于工作状态，因而使汽车经济性变差，另外由于液压系统对温度比较敏感，导致液压助力系统对温度的适应性变差。而采用电动助力转向，会由于需要的转向功率较大，而使助力电机体积较大，而难以在汽车上布置。

为解决上述问题，设计基于电动轮的转向助力系统，将汽车的转向车轮改为能独立驱动的电动轮，可以根据转向盘的信号，分别单独控制左右侧的车轮主动绕主销转动，而无需另外的转向助力系统驱动车轮绕主销的转动，从而简化了转向系统。

发明内容

本发明的目的是为解决目前电动汽车或者混合动力汽车转向助力系统复杂、整车燃油经济性差的问题，提出一种用电动轮代替目前的普通转向车轮实现转向助力，去除传统汽车的转向助力系统。

本发明提出的电动轮助力转向系统，其特征在于，对混合动力汽车而言，该系统保留发动机，去掉原来离合器、变速箱、传动轴、主减速器、差速器等一系列系统，增加了与发动机匹配的发电机和蓄电池，将所有的驱动车轮和转向车轮改为电动轮，并增加转向电控单元系统。对电动车汽车而言，只需将所有的驱动车轮和转向车轮改为电动轮，并增加转向电控单元系统。

本发明的特点及有益效果：

本发明用电动轮和转向电控单元系统，代替了原来汽车上的液压助力系统或者电动助力系统，通过控制左右两侧转向电动轮的驱动力矩，主动产生转向车轮绕转向主销的转向力矩，从而实现转向助力。本发明具有以下优点：(1)去掉了原来安装在驾驶室前下部的液压转向助力系统或者安装在转向盘下部的转向立柱附近的转向助力电机，从而使汽车驾驶室的空间变大，便于布置。(2)用电动轮代替原来的普通车轮，由于电机内置在车轮里面，所以整车的动力系统得以简化，去掉了离合器、变速器、传动轴、主减速器、差速器等，特别对轿车而言整车的内部空间更大，而对货车或者客车而言，也有助于降低汽车的重心。(3)由于电动轮的驱动力矩可调范围较大，因而可得到较大范围可调的左右侧车轮的驱动力矩差——转向助力力矩，因而可以满足汽车低速行驶时较大的转向助力，高速行驶时较小的助力转向，甚至负助力转向。(4)只在转向需要时才会产生转向助力，因而可以减小汽车额外能量消耗，提高汽车的燃油经济性。

附图说明

图1为本发明的基于电动轮助力的主动转向系统布置示意图；

具体实施方式

本发明结合附图及实施例详细说明如下：

本发明所述基于电动轮助力的主动转向系统结构，如图1所示，包括车轴1、转向直拉杆2、转向节臂3、左侧主销4、左电动轮5、左转向节6、左转向梯形7、转向摇臂8、转向盘9、转向盘传感器10、转向器11、转向横拉杆12、右转向梯形13、右电动轮14、右转向节15、右侧主销16、

所述电动轮5、14通过汽车的悬架系统固定在汽车车身上。汽车蓄电池的电能通过电线传递给电动轮5、14，实现电动轮5、14的旋转驱动，转向盘9的转动信号通过转向盘传感器10传递给转向电控单元，转向电控单元控制内外侧电动轮5、14驱动力矩的大小，形成绕主销4、16旋转的转向力矩差，使转向车轮5、14绕主销4、16主动转向。

本发明所述基于电动轮助力的主动转向系统的工作过程如下：

汽车向左转向时

驾驶员转向力矩传递过程：转向盘9逆时针向左转动，转向力矩通过转向器11，传递到转向摇臂8，向前推动转向直拉杆2，通过转向直拉杆2带动转向节臂3绕主销4逆时针转动，由于转向节臂3与左转向节6、左转向梯形7固定在一起，所以转向节臂3带动左转向节6、左转向梯形7一起绕主销4逆时针转动，左转向节6带动左侧电动车轮5绕主销4逆时针转动。左转向梯形7通过转向横拉杆12，带动右转向梯形13绕右侧主销16逆时针转动；右转向梯形13带动右转向节15连同右电动轮14绕右侧主销16逆时针转动，实现车轮转向。但此时传递的力矩较小，需要转向助力。

转向助力的工作过程为：转向盘9逆时针向左转动，通过转向盘传感器10，将转向信号变为电信号，传递给转向控制单元，转向控制单元根据车速、转向盘转动状况等信号，计算出左右两侧电动轮5、14的驱动力矩的差值和方向，即汽车向左转向时左侧电动轮5的驱动力矩小于右侧电动轮14的驱动力矩，从而形成分别绕主销4和16逆时针转动的转向助力力矩，使电动车轮5和14主动向左转向，从而实现转向助力。

汽车向右转向时

驾驶员转向力矩传递过程：转向盘9顺时针向右转动，转向力矩通过转向器11，传递到转向摇臂8，向后拉动转向直拉杆2，通过转向直拉杆2带动转向节臂3绕主销4顺时针转动，由于转向节臂3与左转向节6、左转向梯形7固定在一起，所以转向节臂3带动左转向节6、左转向梯形7一起绕主销4顺时针转动，左转向节6带动左侧电动车轮5绕主销4顺时针转动。左转向梯形7通过转向横拉杆12，带动右转向梯形13绕右侧主销16顺时针转动；右转向梯形13带动右转向节15连同右电动轮14绕右侧主销16顺时针转动，实现车轮转向。但此时传递的力矩较小，需要转向助力。

转向助力的工作过程为：转向盘9顺时针向右转动，通过转向盘传感器10，将转向信号变为电信号，传递给转向控制单元，转向控制单元根据车速、转向盘转动状况等信号，计算出左右两侧电动轮5、14的驱动力矩的差值和方向，即汽车向右转向时左侧电动轮5的驱动力矩大于右侧电动轮14的驱动力矩，从而形成分别绕主销4和16顺时针转动的转向助力力矩，使电动车轮5和14主动向右转向，从而实现转向助力。

Claims

1.一种通过电动轮进行转向助力的汽车主动转向系统，其特征在于该转向助力系统去除了原来传统汽车驾驶室前下部的液压转向助力系统或者安装在转向盘下部的转向立柱附近的转向助力电机，从而使汽车驾驶室的空间变大，便于布置。

2.如权利要求1所述的汽车主动转向系统，其特征在于根据车速和转向盘转动状况，通过转向电控单元，控制左右两侧电动车轮的驱动力矩差值大小，形成转向助力力矩。

3.如权利要求2所述的汽车转向系统，其特征在于所述的电动车轮本身就是汽车的转向车轮，从而可以使电动车轮驱动时，产生转向车轮绕主销主动转向的趋势。

4.如权利要求3所述的电动车轮或者电动轮，其特征在于所述的电动轮，是该电动轮包括电机和车轮。

5.如权利要求4所述的电动轮，其特征在于所述的电动轮驱动是由每个车轮上的电机来提供动力，驱动车轮工作，其驱动力矩单独可控。