CN102874306B - 汽车转向纯滚动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车转向纯滚动装置，其与底盘配合使用，包括：转向盘；转向器；转向轴；带动车辆左轮转动的左转向机构；带动车辆右轮转动的右转向机构，其具有：布置有第一角度传感器的左梯形臂；固定于底盘的封闭油路单元，其含有：左转向梯形推杆；第一液压油缸；第二液压油缸；右转向梯形推杆；布置有第二角度传感器的右梯形臂；辅助转向机构，其含有：助力电机；依次可转动连接的转向右摇臂、转向右拉杆、转向右节臂，转向右节臂输出端与右转向节输入端可转动连接。本发明对ECU的控制策略采取分段控制的方式，使其既在不同车轮转角状态下都能较好的近似满足前轮前束和阿克曼转角关系，同时又简化ECU控制策略，提高转向机构工作效率。

Description

汽车转向纯滚动装置

技术领域

本发明涉及一种汽车转向机构，尤其涉及一种汽车转向纯滚动装置。

背景技术

传统的转向机构是基于阿克曼转向理论发展起来的，但是该理论仅仅是车辆转向时的理想状态，实际车辆转向时肯定存在边滚边滑的状态，现有的技术通过调整转向机构中转向梯形的几何参数，只能近似的满足阿克曼转角关系，无法保证转向轮绕转向中心做纯滚动转向。这种由转向梯形带来的误差会加剧转向轮的磨损，增加转向阻力，同时还会造成车辆的侧滑，对行车稳定性、驾驶舒适性都有影响。进一步，授权公告号为CN201520330U的专利中公开了一种汽车助力转向系统，其采用的方案为：包括转向盘，转向盘与转向轴的一端连接，转向器与转向轴的另一端连接，转向轮通过转向横拉杆与转向器连接，由转向器，油泵，储油罐构成的液压回路；其特征在于：所述的油泵上设有伺服电机，所述的转向轴上设有转角位置传感器，转角位置传感器与控制单元电连接，控制单元与伺服电机电连接，控制单元与车身CAN总线连接。该专利中提及的汽车转向机构结构较复杂。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种确保汽车在转向时车轮的偏转满足阿克曼转角关系，同时还能保证行驶时所需的适当车轮前束，使车轮不会发生横向滑动，减少轮胎磨损，进而提高行车稳定性和驾驶舒适性的汽车转向纯滚动装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种汽车转向纯滚动装置，其与底盘配合使用，包括：转向盘；转向器；转向轴，其一端与转向盘连接，另一端与转向器输入端连接；其特征在于，还包括：

带动车辆左轮转向的左转向机构，其具有依次可转动连接的转向左摇臂、转向左拉杆、转向左节臂、左转向节，其中，转向左摇臂输入端与转向器输出端可转动连接，左转向节输出端与车辆左轮连接并带动车辆左轮转动；

带动车辆右轮转向的右转向机构，其具有：布置有第一角度传感器的左梯形臂，其一端固定于左转向节且与转向左节臂固定连接；固定于底盘的封闭油路单元，其含有：左转向梯形推杆,其一端与左梯形臂的另一端可转动相连；第一液压油缸，其活塞杆与左转向梯形推杆另一端固接；第二液压油缸，其缸体通过第一、第二油管与第一液压油缸缸体连通；右转向梯形推杆，其一端与第二液压油缸活塞杆固接；布置有第二角度传感器的右梯形臂，其一端与右转向梯形推杆另一端可转动连接，右梯形臂另一端与右转向节输入端可转动连接，右转向节输出端与车辆右轮连接并带动车辆右轮转动；

辅助转向机构，其含有：助力电机；依次可转动连接的转向右摇臂、转向右拉杆、转向右节臂，其中，助力电机输出轴与转向右摇臂输入端可转动连接，转向右节臂输出端与右转向节输入端固定连接；同时，第一、第二角度传感器、助力电机控制信号输入/输出端与ECU输入/输出端相连。

优选的是，转向右拉杆长度短于转向左拉杆。

优选的是，还包括设有流量阀门的平衡油缸，其与第一、第二油管连通且流量阀门控制信号输入/输出端与ECU输入/输出端相连。

相比现有技术，本发明有益效果如下：本发明对ECU的控制策略采取分段控制的方式，使其既在不同车轮转角状态下都能较好的近似满足前轮前束和阿克曼转角关系的要求，同时又能简化ECU的控制策略，提高转向机构的工作效率，从而实现汽车在转向时实现纯滚动。 

附图说明

图1是汽车转向纯滚动装置示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明是一种汽车转向机构，与汽车底盘配合使用，用于汽车前轮的转向并满足阿克曼原理。

如图1所示，该汽车转向纯滚动装置包括转向盘1，转向器3，转向轴2，转向轴2一端与转向盘1连接，转向轴2另一端与转向器3输入端连接。

还包括带动车辆左轮151转动的左转向机构，左转向机构具有依次可转动连接的转向左摇臂4、转向左拉杆5、转向左节臂6、左转向节71其中，转向左摇臂4输入端与转向器3输出端可转动连接，左转向节71输出端与车辆左轮151连接并带动车辆左轮151转动。

带动车辆右轮152转向的右转向机构，其具有：布置有第一角度传感器141的左梯形臂81，其一端固定于左转向节71且与转向左节臂6固定连接；固定于底盘的封闭油路单元，其含有：左转向梯形推杆91,其一端与左梯形臂81的另一端可转动相连；第一液压油缸101，其活塞杆与左转向梯形推杆91另一端固接；第二液压油缸102，其缸体通过第一、第二油管111、112与第一液压油缸101缸体连通；右转向梯形推杆92，其一端与第二液压油缸102活塞杆固接；布置有第二角度传感器142的右梯形臂82，其一端与右转向梯形推杆92另一端可转动连接，右梯形臂82另一端与右转向节72输入端固定连接，右转向节72输出端与车辆右轮152连接并带动车辆右轮152转动。

辅助转向机构，辅助转向机构包括助力电机19；依次可转动连接的转向右摇臂18、转向右拉杆17、转向右节臂16，其中，助力电机19输出轴与转向右摇臂18输入端可转动连接，转向右节臂16输出端与右转向节72输入端固定连接；同时，第一、第二角度传感器141、142、助力电机19控制信号输入/输出端与ECU输入/输出端相连。

保证整个装置的工作可行与稳定，封闭油路单元应与汽车底盘固定连接在一起。

第一、第二角度传感器141、142用于检测左、右梯形臂81、82的转向角度，并反馈给ECU（车载电脑），同时ECU比较左、右梯形臂81、82转向角度是否相同，如果相同则不进行下一步动作，如果存在偏差，ECU将通过控制流量阀门13和助力电机19，从而实现两转向轮151、152的偏转角度满足阿克曼转角关系。

考虑到转向系统在汽车中的空间位置，转向右拉杆17长度短于转向左拉杆5，以方便转向机构的安放和布置。

封闭油路单元为了更好的工作，本实施例可以设置一带有流量阀门13的平衡油缸12，其与第一、第二油管111、112连通且流量阀门13控制信号输入/输出端与ECU输入/输出端相连。流量阀门13通过控制进入平衡油缸油液的流速来控制进入平衡油缸的量，当从第一液压油缸101推送过来的油液过多或者过少时，通过流量阀门13调节进入平衡油缸12的油液量，进而可以控制进入第二液压油缸102的油液量，最后使得第二液压油缸102活塞杆的活动量最大限度满足转向所需的活动量。

本发明过程过程如下：当汽车转向时，驾驶员对方向盘1施加一个转矩，转矩通过转向轴2输入给转向器3，经转向器3减速增矩后传到转向左摇臂4，再经过转向左拉杆5传给固定于左转向节71上的转向左节臂6，使左转向节71和它所支承的左转向轮151偏转，同时带动同样固结在左转向节71上的左梯形臂81偏转相同的角度。左梯形臂81偏转使左转向梯形推杆91推动第一液压油缸101中的油液流动，油液经钢制油管111、112流向平衡缸12和另一端的第二液压缸102并推动其中右转向梯形推杆92移动，从而带动另一侧右梯形臂82偏转。安装在第一、第二梯形臂81,82上的第一、第二角度传感器141、142把其偏转的角度信息发送给ECU，ECU通过调整流过流量阀13中油液的流速来改变进入右侧第二液压缸102内的油液量多少，同时ECU还控制助力电机19输出助力转矩的大小，来带动转向右摇臂18作旋转运动，再经转向右拉杆17传给转向右节臂16，对相应的右梯形臂82的偏转起到助力作用，从而达到控制右转向梯形推杆92位移的目的，最终也就使两转向轮151、152的偏转角度满足阿克曼转角关系。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种汽车转向纯滚动装置，其与底盘配合使用，包括：转向盘（1）；转向器（3）；转向轴（2），转向轴（2）一端与转向盘（1）连接，另一端与转向器（3）输入端连接；其特征在于，还包括：

带动车辆左轮（151）转向的左转向机构，其具有依次可转动连接的转向左摇臂（4）、转向左拉杆（5）、转向左节臂（6）、左转向节（71），其中，转向左摇臂（4）输入端与转向器（3）输出端可转动连接，左转向节（71）输出端与车辆左轮（151）连接并带动车辆左轮（151）转动；

带动车辆右轮（152）转向的右转向机构，其具有：布置有第一角度传感器（141）的左梯形臂（81），其一端固定于左转向节（71）且与转向左节臂（6）固定连接；固定于底盘的封闭油路单元，其含有：左转向梯形推杆（91）,其一端与左梯形臂（81）的另一端可转动相连；第一液压油缸（101），其活塞杆与左转向梯形推杆（91）另一端固接；第二液压油缸（102），其缸体通过第一、第二油管（111、112）与第一液压油缸（101）缸体连通；右转向梯形推杆（92），其一端与第二液压油缸（102）活塞杆固接；布置有第二角度传感器（142）的右梯形臂（82），其一端与右转向梯形推杆（92）另一端可转动连接，右梯形臂（82）另一端与右转向节（72）输入端固定连接，右转向节（72）输出端与车辆右轮（152）连接并带动车辆右轮（152）转动；

辅助转向机构，其含有：助力电机（19）；依次可转动连接的转向右摇臂（18）、转向右拉杆（17）、转向右节臂（16），其中，助力电机（19）输出轴与转向右摇臂（18）输入端可转动连接，转向右节臂（16）输出端与右转向节（72）输入端固定连接；同时，第一、第二角度传感器（141、142）、助力电机（19）控制信号输入/输出端与ECU输入/输出端相连。

2.根据权利要求1所述的汽车转向纯滚动装置，其特征在于，转向右拉杆（17）长度短于转向左拉杆（5）。

3.根据权利要求1所述的汽车转向纯滚动装置，其特征在于，还包括设有流量阀门（13）的平衡油缸（12），其与第一、第二油管（111、112）连通且流量阀门（13）控制信号输入/输出端与ECU输入/输出端相连。