CN103863384A - 一种多轴转向系统及一种汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车转向技术领域，公开了一种多轴转向系统。该多轴转向系统包括：转向器，前转向桥，辅助转向桥及后驱动桥，还包括：角度传感器、电控单元及执行器，所述角度传感器安装在所述转向器旁边，所述执行器安装在所述辅助转向桥横拉杆上；所述角度传感器用于获取所述前转向桥的转向信息，并将所述转向信息传送至所述电控单元；所述电控单元根据接收的转向信息控制所述执行器工作；所述执行器用于驱动所述横拉杆左右运动，使所述辅助转向桥与所述前转向桥同步转向。本发明的多轴转向系统结构简单，其电控辅助转向机构能使双转向桥轴距布置不受空间限制，双桥转向同步机构不需要连杆机构，完全由电控单元和执行器完成。

Description

一种多轴转向系统及一种汽车

技术领域

本发明涉及汽车转向技术领域，具体涉及一种多轴转向系统及一种汽车。

背景技术

重卡是重型卡车的简称，现行重卡6×2（6表示轮子总数，2表示驱动轮子数量）产品的整车结构一般为：前半部分承载为双桥，即前转向桥和辅助转向桥，通过拉杆连接，实现同步协调转向；后半部分为单桥，为承载式驱动桥。

这种结构的转向系统中，前转向桥和辅助转向桥转向一般通过拉杆连接，转向装置复杂，受整车分布的影响，双转向桥轴距一般限制在1700mm～2000mm之间。当双转向桥轴距根据整车布置需要增加长度时，如果采用长拉杆连接，在长距离受压时，拉杆易产生失稳变形；如果采用分段式拉杆连接，势必增加整车布置难度，同时转向拉杆的过渡机构也会更加复杂，大幅度增加开发难度。

发明内容

本发明一方面提供一种多轴转向系统，以解决现有技术中转向机构复杂、双轴转向轮距布置受限的问题。

本发明另一方面提供一种汽车，以解决现有技术的多轴转向系统中转向机构复杂、双轴转向轮距布置受限的问题。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种多轴转向系统，包括：转向器，前转向桥及辅助转向桥，所述转向器固定在车架上；还包括：角度传感器、电控单元及执行器，所述角度传感器安装在所述转向器旁边，所述执行器安装在所述辅助转向桥横拉杆上；

所述角度传感器用于获取所述前转向桥的转向信息，并将所述转向信息传送至所述电控单元；

所述电控单元根据接收的转向信息控制所述执行器工作；

所述执行器用于驱动所述横拉杆左右运动，使所述辅助转向桥与所述前转向桥同步转向。

优选地，所述系统还包括：转向垂臂；

所述角度传感器具体用于获取所述转向垂臂的转角信息，并将所述转向信息传送至所述电控单元。

优选地，所述系统还包括：前转向桥的转向节臂；

所述角度传感器具体用于获取所述转向节臂的转角信息，并将所述转向信息传送至所述电控单元。

优选地，所述角度传感器通过无线或有线方式将所述转向信息传送至所述电控单元。

优选地，所述电控单元包括：

信号转换模块，用于将接收的转向信息转换为用于辅助转向桥的转角数据；

控制模块，用于根据所述转角数据控制所述执行器工作。

可选地，所述辅助转向桥布置在后驱动桥之前，或者布置在所述后驱动桥之后。

优选地，所述电控单元，还用于在转向回位时，根据设定的辅助转向桥车轮初始对中位置数据控制所述执行器工作，以使所述执行器驱动所述横拉杆进行机械对中。

优选地，所述系统还包括：

车速传感器，用于获取车速；

所述电控单元，还用于在所述车速传感器获取的车速达到设定值时，关闭所述辅助转向桥的电控转向功能。

优选地，所述辅助转向桥为由空气气囊和钢板弹簧组成的复合悬架结构；

所述系统还包括：

感载高度阀，安装在车架上并靠近所述辅助转向桥，用于传感所述后驱动桥的载荷，并根据所述载荷调节所述空气气囊内的气压，以控制所述空气气囊的工作高度。

一种汽车，包括上述的多轴转向系统。

本发明实施例提供的多轴转向系统，采用角度传感器、电控单元及执行器的结构方式，由角度传感器获取前转向桥的转向信息，并将所述转向信息传送至电控单元；由电控单元根据接收的转向信息控制执行器工作，使所述执行器驱动辅助转向桥的横拉杆左右运动，进而使辅助转向桥与前转向桥同步转向。该多轴转向系统采用电控辅助、多轴转向的方式，结构简单，其电控辅助转向机构能使双转向桥轴距布置不受空间限制，双桥转向同步机构不需要连杆机构，完全由电控单元和执行器完成，而且能够使前后各轴所承受负荷分布更加合理。

该多轴转向系统可以应用于重型卡车上，可以提高整车机动性能，同时降低整车重量，提高轻量化水平。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例多轴转向系统的主视图；

图2是本发明实施例多轴转向系统的俯视图。

附图标记：

1、车架；2、转向器；3、角度传感器；4、转向垂臂；5、空气气囊；

6、感载高度阀；7、后驱动桥；8、普通钢板弹簧；9、辅助转向桥；

10、钢板弹簧；11、吊耳；12、前转向桥；13、第一转向节；

14、第一直拉杆；15、电控单元；16、辅助转向桥横拉杆；17、执行器；

18、转向节臂。

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实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

转向系统主要由转向器和转向传动机构两大部分组成，转向器的作用是增大转向盘传到转向垂臂上的力，并改变力的传递方向；转向传动机构的作用是将转向器传出的力传给转向轮，以使其偏转。转向传动机构主要由转向垂臂，直拉杆，转向节臂及横拉杆组成。

本发明实施例提供一种多轴转向系统，针对前半部分承载为双桥、后半部分为单桥结构的重型卡车，采用角度传感器、电控单元及执行器的控制方式，使双桥转向同步机构不需要连杆机构，而是由电控伺服转向力。具体地，由角度传感器获取前转向桥的转向信息，并将所述转向信息传送至电控单元；由电控单元根据接收的转向信息控制执行器工作，使所述执行器驱动辅助转向桥的横拉杆左右运动，进而使辅助转向桥与前转向桥同步转向。

如图1所示，是本发明实施例多轴转向系统的主视图；图2是该多轴转向系统的俯视图。

在该实施例中，所述多轴转向系统包括：转向器2、前转向桥12、辅助转向桥9、角度传感器3、电控单元15及执行器17。其中：

转向器2固定在车架1上，角度传感器3同样固定在车架上，并安装在转向器2旁边，执行器17安装在辅助转向桥横拉杆16上。

该多轴转向系统的工作原理如下：

在前转向桥12转向时，角度传感器3获取前转向桥12的转向信息，并将所述转向信息传送至电控单元15；电控单元15根据接收的转向信息控制执行器17工作；执行器17驱动辅助转向桥横拉杆16左右运动，从而使辅助转向桥9与前转向桥12同步转向。所述执行器17可以是电动机。

可见，该多轴转向系统采用电控辅助、多轴转向的方式，结构简单，其电控辅助转向机构能使双转向桥轴距布置不受空间限制，双桥转向同步机构不需要连杆机构，完全由电控单元和执行器完成。

在实际应用中，上述角度传感器3可以通过多种方式获取前转向桥12的转向信息。比如，转向垂臂4是转向器2与转向拉杆连接的重要部件，角度传感器3可以获取转向垂臂4的转角信息，并将该转角信息传送至电控单元15。再比如，角度传感器3也可以获取转向节臂18的转角信息，并将该转角信息传送至电控单元15。

需要说明的是，上述转向信息和转角信息可以是具体的数据。由于转向垂臂4的转角数据与前转向桥12的转向数据存在一定的函数关系，可以由转向垂臂4的转角数据得到前转向桥12的转向数据。因此，可以直接将转向垂臂4的转角数据作为前面所述的前转向桥12的转向信息，当然，也可以由电控单元15根据相应的函数关系进行换算，得到前转向桥12的转向数据。

同样，转向节臂的转角数据与前转向桥12的转向数据也存在一定的函数关系，可以由转向节臂的转角数据得到前转向桥12的转向数据。因此，可以直接将转向节臂的转角数据作为前面所述的前转向桥12的转向信息，当然，也可以由电控单元15根据相应的函数关系进行换算，得到前转向桥12的转向数据。

上述角度传感器3可以通过无线或有线方式将所述转向信息传送至电控单元15。

在本发明实施例中，所述电控单元15可以有多种实现方式，比如电控单元15可以包括：信号转换模块和控制模块（未图示）。其中：所述信号转换模块用于将接收的转向信息转换为用于辅助转向桥的转角数据；控制模块用于根据所述转角数据控制执行器17工作。再比如，电控单元15还可以采用软、硬件结合的方式实现，通过单片机及其外围电路完成相应的功能。

本发明实施例中的双桥转向同步机构不需要连杆机构，完全由电控单元和执行器完成，因此，本发明实施例中的辅助转向桥9可以布置在后驱动桥7之前，也可以布置在后驱动桥7之后，使布置更灵活。

下面继续结合图1和图2详细说明利用本发明实施例的多轴转向系统实现转向的过程。

首先，来自外部的转向力（即驾驶员操纵转向盘产生的力）带动转向器2上的转向垂臂4运动，第一直拉杆14两头分别连接转向垂臂4和转向节13，转向垂臂的运动则会带动第一直拉杆14和转向节13运动，从而实现前转向桥12转向。角度传感器3通过获取转向垂臂4的转角，并将该信息无线传送至安装在辅助转向桥9前轴上的电控单元15上，电控单元15通过预先设定的程序将收到的信息转换成用于辅助转向桥的转角数据，并控制安装在辅助转向桥横拉杆16上的执行器17，以齿轮/齿条、或蜗轮/蜗杆的形式驱动横拉杆16左右运动，使辅助转向桥9转向节同步转向，从而实现电控双桥同步转向。

由上述描述可见，本发明实施例提供的多轴转向系统，采用角度传感器、电控单元及执行器的结构方式，由角度传感器获取前转向桥的转向信息，并将所述转向信息传送至电控单元；由电控单元根据接收的转向信息控制执行器工作，使所述执行器驱动辅助转向桥的横拉杆左右运动，进而使辅助转向桥与前转向桥同步转向。该多轴转向系统采用电控辅助、多轴转向的方式，结构简单，其电控辅助转向机构能使双转向桥轴距布置不受空间限制，双桥转向同步机构不需要连杆机构，完全由电控单元和执行器完成，可以方便地调整双转向桥轴距。

进一步地，为了保证转向回位后，辅助转向桥9的车轮回到中间位置，在本发明实施例的系统中，可以确定辅助转向桥车轮初始对中位置，并将位置数据预先写入电控单元15中。这样，在转向回位时，电控单元15根据该位置数据控制执行器17工作，使执行器17驱动辅助转向桥横拉杆16进行机械对中，从而确保转向回位后，辅助转向桥车轮回到中间位置，减少磨胎的可能性。

另外，在本发明实施例的系统中，还可进一步包括车速传感器（未图示），用于获取车速。相应地，电控单元15还可在所述车速传感器获取的车速达到设定值（比如，50km/hr）时，关闭辅助转向桥9的电控转向功能，比如电控单元15在车速达到设定值后，即使接收到转向信息，也不再向执行器17发出工作指令，进而使辅助转向桥9不再提供转向功能，从而可以避免因电动转向的延迟性，使汽车在高速转向时发生操控失稳的情况。

需要说明的是，上述车速传感器可以安装在车架上，当然也可以安装在车身的其他部位，对此本发明实施例不做限定。

同样，上述车速传感器也可以通过无线方式将车速信息传送给电控单元15。

本发明实施例的多轴转向系统，可以应用于多轴转向的多种重型卡车中，比如，6×2、8x2车型等，不仅可以根据整车布置方便地调整双转向桥轴距，而且可以提高整车机动性能，同时降低整车重量，提高轻量化水平。

在实际应用中，上前转向桥12、辅助转向桥9和后驱动桥7可以采用普通钢板弹簧8结构，板簧采用吊耳11与车架连接。

另外，考虑到现行车辆满载时，前转向桥载荷较小，主要负荷集中在辅助转向桥和后桥上，载荷分布不均，无法达到比较理想的载荷分布的情况，如图1所示，在本实施例中，可以进一步将辅助转向桥9设计为由空气气囊5和钢板弹簧10组成的复合悬架结构。

相应地，增加感载高度阀6，将其安装在车架上并靠近辅助转向桥9，以传感后驱动桥9的载荷，并根据所述载荷调节空气气囊5内的气压，以控制空气气囊5的工作高度。

在车辆的总载荷一定的情况下，空气气囊5内气压的变化，使得辅助转向桥9的载荷发生变化，从而可以有效地调节负荷承载桥，整车轴荷可以得到更好的分配，提高了整车机动性能，同时降低整车重量，提高轻量化水平。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种多轴转向系统，包括：转向器，前转向桥及辅助转向桥，所述转向器固定在车架上；其特征在于，还包括：角度传感器、电控单元及执行器，所述角度传感器安装在所述转向器旁边，所述执行器安装在所述辅助转向桥横拉杆上；

所述角度传感器用于获取所述前转向桥的转向信息，并将所述转向信息传送至所述电控单元；

所述电控单元根据接收的转向信息控制所述执行器工作；

所述执行器用于驱动所述横拉杆左右运动，使所述辅助转向桥与所述前转向桥同步转向。

2.根据权利要求1所述的多轴转向系统，其特征在于，所述系统还包括：转向垂臂；

所述角度传感器具体用于获取所述转向垂臂的转角信息，并将所述转向信息传送至所述电控单元。

3.根据权利要求1所述的多轴转向系统，其特征在于，所述系统还包括：前转向桥的转向节臂；

所述角度传感器具体用于获取所述转向节臂的转角信息，并将所述转向信息传送至所述电控单元。

4.根据权利要求1所述的多轴转向系统，其特征在于，所述角度传感器通过无线或有线方式将所述转向信息传送至所述电控单元。

5.根据权利要求1所述的多轴转向系统，其特征在于，所述电控单元包括：

信号转换模块，用于将接收的转向信息转换为用于辅助转向桥的转角数据；

控制模块，用于根据所述转角数据控制所述执行器工作。

6.根据权利要求1所述的多轴转向系统，其特征在于，所述辅助转向桥布置在后驱动桥之前，或者布置在所述后驱动桥之后。

7.根据权利要求1至6任一项所述的多轴转向系统，其特征在于，

所述电控单元，还用于在转向回位时，根据设定的辅助转向桥车轮初始对中位置数据控制所述执行器工作，以使所述执行器驱动所述横拉杆进行机械对中。

8.根据权利要求1至6任一项所述的多轴转向系统，其特征在于，所述系统还包括：

车速传感器，用于获取车速；

所述电控单元，还用于在所述车速传感器获取的车速达到设定值时，关闭所述辅助转向桥的电控转向功能。

9.根据权利要求6所述的多轴转向系统，其特征在于，所述辅助转向桥为由空气气囊和钢板弹簧组成的复合悬架结构；

所述系统还包括：

感载高度阀，安装在车架上并靠近所述辅助转向桥，用于传感所述后驱动桥的载荷，并根据所述载荷调节所述空气气囊内的气压，以控制所述空气气囊的工作高度。

10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的多轴转向系统。

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