CN104097687A - 一种汽车智能转向机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车智能转向机构，包括等腰三角形转向拉杆、调整杆、左右各一个对称设置的从动转向遥臂、转向推杆和固定连接在车厢底盘上的转向轴心。本发明提供的汽车智能转向机构，避免了转向轮侧滑的问题，增强了操控性和安全性；还减少了车轮磨损、行车阻力和油耗。

Description

一种汽车智能转向机构

技术领域

本发明涉及车辆装备技术领域，尤其涉及一种汽车智能转向机构。

背景技术

汽车转向系统(steering system)的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系统的零件都称为保安件。

在现实生活中，现今在道路上行驶的传统汽车转向机构，大都有些不足之处：如图1所示意的汽车转向情况，汽车在转向时两前轮的转向角度基本是一样的(外轮A转向角a等于内轮B转向角b)，那么这两个前轮的转向半径也是一样的，这样两个前轮就会在各自的轴心转向(一个外轮A和一个内轮B)由于外轮A和内轮B的轴心不在同一个圆心上转向，两个前轮的运动轨迹就会相交(内轮的转向不足，外轮转向过度)。内轮B总是存在将外轮A向外推动的作用趋势和力，从而使外轮A失去了抓地力，使车辆很容易产生侧滑。

因此，这种传统的转向机构存在：(1)操控性、安全性差；(2)车轮磨耗大；(3)增加了行车阻力和油耗等多种问题。不论是前置转向还是后置转向机构都有这些弊病。

综上所述，如何克服上述技术缺陷是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车智能转向机构，以解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种汽车智能转向机构，包括等腰三角形转向拉杆、调整杆、左右各一个对称设置的从动转向遥臂、转向推杆和固定连接在车厢底盘上的转向轴心；

所述调整杆的一端转动连接在车厢的转向桥或是车厢底盘上，另一端与等腰三角形转向拉杆的顶点处转动连接；所述等腰三角形转向拉杆的两个腰上均分别铰接所述从动转向遥臂和所述转向推杆；

所述转向推杆通过转向轴心与车轮连接，所述转向推杆用于驱动所述车轮沿转向轴心转向。

所述调整杆用于沿固定在车厢的转向桥或是车厢底盘上的铰接点转动，进而改变所述等腰三角形转向拉杆的竖直高度和两个车轮的转向角度。

优选的，在汽车进行左转弯行驶时，所述调整杆用于向左摆动；在汽车进行右转弯行驶时，所述调整杆用于向右摆动。

优选的，所述从动转向遥臂的一端与车厢铰接，另一端铰接在所述等腰三角形转向拉杆的底角处。

优选的，所述转向桥上还设置有减震器。

优选的，还包括调整杆驱动装置；所述调整杆驱动装置用于驱动所述调整杆沿固定在车厢的转向桥或是车厢底盘上的铰接点转动。

与现有技术相比，本发明实施例的优点在于：

本发明提供的一种汽车智能转向机构，转向机构可以使左、右车轮转角完全符合阿克曼转向特性，内轮有少许的向心牵引力，克服了车辆部分离心力，外轮完全实现纯滚动。其原因在于，利用了等腰三角形ABC在转向时三角形高度减小而增长了A-C长度，在机构的转动过程中相当于三角形的一条边A-B实现了变杆长，这是传统的梯形转向机构无法做到的。

该转向机构采用两前轮渐开式转向，内外轮在各自弧度轨迹上滚动，而且杆件数量少，与目前其他机构相比结构更简单，操控性更好。当车辆开始转向时，这款智能转向机构就会自动的渐渐增大内轮的转向角，让两转向轮能在同一轴心转向，随着转向的继续增大内轮的转向轴心也随之内移，两前轮的运动轨迹就不是平行的，由于内轮B转向运动轨迹比图2中的内轮B运动轨迹弧度要小(图4的L2的两前转向轮轨迹比L1的两前转向轮初始轨迹要宽)；这样内轮就会对车辆产生一定的向心力，有效的减少了车辆因离心力所产生的侧滑，大弧度的提高了车辆的操控性与安全性，减少磨耗，节油。

附图说明

图1为现有技术中汽车转向情况效果示意图；

图1a为现有技术中一种汽车转向系统的简要结构示意图；

图2为本发明实施例提供的汽车智能转向机构的最理想状态的转向情况效果示意图；

图3为本发明实施例提供的汽车智能转向机构的具体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的汽车智能转向机构的实际转向情况效果示意图；

图5为本发明实施例提供的汽车智能转向机构的车辆的左转向原理图示意图；

图6为本发明实施例提供的汽车智能转向机构的分步骤的转向过程演示过程示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

参见图3，本发明实施例提供的一种汽车智能转向机构，包括等腰三角形转向拉杆1、调整杆2(需要说明的是，上述调整杆的长度可以根据实际情况调节其尺寸特征)、左右各一个对称设置的从动转向遥臂3、转向推杆4和固定连接在车厢底盘上的转向轴心5；

所述调整杆2的一端转动连接在车厢的转向桥或是车厢底盘上(即图中的D点)，所述调整杆2的另一端与等腰三角形转向拉杆1的顶点处(即图中的B点)转动连接；所述等腰三角形转向拉杆1的两个腰上均分别铰接所述从动转向遥臂3(即分别为图中所示意的A、C两个点)和所述转向推杆4；

所述转向推杆4通过转向轴心5与车轮连接，所述转向推杆4用于驱动所述车轮(即图中阴影线所述示意的结构)沿转向轴心5转向。

所述调整杆2用于沿固定在车厢的转向桥或是车厢底盘上的铰接点(即图中的D点)转动，进而改变所述等腰三角形转向拉杆的竖直高度和两个车轮的转向角度。

优选的，在汽车进行左转弯行驶时，所述调整杆用于向左摆动；在汽车进行右转弯行驶时，所述调整杆用于向右摆动。

优选的，所述从动转向遥臂的一端与车厢铰接，另一端铰接在所述等腰三角形转向拉杆的底角处。

优选的，所述转向桥上还设置有减震器。需要说明的是上述减震器可以是液力减震器或充气式减震器、减震弹簧元件等等，对此不再一一赘述。

优选的，还包括调整杆驱动装置；所述调整杆驱动装置用于驱动所述调整杆沿固定在车厢的转向桥或是车厢底盘上的铰接点转动。

需要说明的是，调整杆驱动装置可以使用液压或是齿轮齿条结构方式进行左右摆动的驱动；或是采用电机转动等驱动方式进行对调整杆的驱动，对此本发明实施例不再一一赘述。

具体技术结构和技术方案说明：

在图3所示为“智能转向机构”的设计图，以前置为例加以说明：本设计改变了单根的横拉杆的转向机(即参见图1a中示意的传统转向机构的简易示意图)，把单根横拉杆一分为二，如图3的A_B和B_C的两根横拉杆在中间增加了一条调整杆B_D并把这两根横拉杆放置成三角型A-B-C。转向时通过调整杆B_D来改变三角型A-B-C的高度，使得A-C宽度随着转向机角度的增大而增宽如图6所示R1<R2<R3；

下面对本发明实施例提供的汽车智能转向机构的具体结构原理进行详细说明：

需要说明的是，图2所示是车辆的理想转向轨迹，在这种理想的轨迹情况中，两个转向轮(例如前轮)应是在同一轴心的两个平行弧度上运动产生的如图2的运动轨迹，很显然这两个转向轮运动轨迹上平行或近似平行，不存在重合的轨迹，因此内轮不会对外转向轮产生推力作用，避免了外转向轮侧滑的问题。其中最外侧为外轮的运动轨迹，内侧的为内轮的运动轨迹；外轮的转向角a小于内轮的转向角b，前后不同时刻的内外轮运动轨迹之间的距离始终保持一致，其中L1＝L2，此为理论情况。

具体方案：本发明实施例涉及的汽车智能转向机构，当车辆开始转向时，这款智能转向机构就会自动的渐渐增大内轮的转向角，让两转向轮能在同一轴心转向，随着转向的继续增大内轮的转向轴心也随之内移(如图4的内轮B轴心)，两前轮的运动轨迹就不是平行的，由于内轮B转向运动轨迹比图2中的内轮B运动轨迹弧度要小(图4的L2的两前转向轮轨迹比L1的两前转向轮初始轨迹要宽，这样内轮就会对车辆产生一定的向心力，有效的减少了车辆因离心力所产生的侧滑，大弧度的提高了车辆的操控性与安全性，减少磨耗，节油。

参见图4，实验证明，在实际的测试中(在30毫米厚的沙地进行转向测试)不论是左转还是右转前外轮在沙地上留下的轮胎花纹，纹路清晰无侧滑现象，前内轮稍有向心牵引的迹像。注意汽车在转向时，内轮的转向角b随着转向度加大二渐渐地大于外轮转向角a的角度，两前轮的运动轨迹的距离也会逐渐的加大(L2逐渐的大于L1)；这样内转向轮就会产生一定的向心力，从而有效的减少了车辆的离心力所产生的侧滑，大幅度地提高了车辆的安全性和操控性。

图5所示是车左转向原理图，在实际的测试中最大转向时内轮的转幅要比外轮宽了53毫米，从而实现了绕定点内滚动转向，车轮内轮稍微有向心滚动，而外轮与地面之间均做纯滚动而不产生滑移的平稳转向并克服了一定的离心力；(其中，内轮B的转向角度b大于外轮A的转向角a)。

下面说一下图6中分步骤的转向过程演示过程：

在第一个转向状态中，A0-B0-C0：车辆直行时两前轮处于平行的状态AB等于BC。

在第二个转向状态中，A1-B1-C1：车辆在转向时两轮的转向角度在不断的增大，内轮的转向角度会逐渐的大于外轮角度。因为三角形ABC逐渐接近180度所以A-C的宽距就会逐渐的增长，那么转向角度，内轮的角度要比外轮更大。

见图6的第三个转向状态中A2-B2-C2；此图的变化最为明显，R1<R2<R3(很明显，在第三个转向状态中，A2点的转向角变化明显的要大于C2点的转向角角度)。

本发明实施例提供的汽车智能转向机构，结论：(1)转向机构可以使左、右车轮转角完全符合阿克曼转向特性，内轮有少许的向心牵引力，克服了车辆部分离心力，外轮完全实现纯滚动。其原因在于，利用了三角形ABC在转向时三角形高度减小而增长了A-C长度，在机构的转动过程中相当于三角形的一条边A-B实现了变杆长，这是传统的梯形转向机构无法做到的。

(2)该转向机构采用两前轮渐开式转向，内外轮在各自弧度轨迹上滚动，而且杆件数量少，与目前其他机构相比结构更简单，操控性更好。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种汽车智能转向机构，其特征在于，

包括等腰三角形转向拉杆、调整杆、左右各一个对称设置的从动转向遥臂、转向推杆和固定连接在车厢底盘上的转向轴心；

所述调整杆的一端转动连接在车厢的转向桥或是车厢底盘上，另一端与等腰三角形转向拉杆的顶点处转动连接；所述等腰三角形转向拉杆的两个腰上均分别铰接所述从动转向遥臂和所述转向推杆；

所述转向推杆通过转向轴心与车轮连接，所述转向推杆用于驱动所述车轮沿转向轴心转向；

所述调整杆用于沿固定在车厢的转向桥或是车厢底盘上的铰接点转动，进而改变所述等腰三角形转向拉杆的竖直高度和两个车轮的转向角度。

2.如权利要求1所述的汽车智能转向机构，其特征在于，

在汽车进行左转弯行驶时，所述调整杆用于向左摆动；在汽车进行右转弯行驶时，所述调整杆用于向右摆动。

3.如权利要求1所述的汽车智能转向机构，其特征在于，

所述从动转向遥臂的一端与车厢铰接，另一端铰接在所述等腰三角形转向拉杆的底角处。

4.如权利要求1所述的汽车智能转向机构，其特征在于，

所述转向桥上还设置有减震器。

5.如权利要求2所述的汽车智能转向机构，其特征在于，

还包括调整杆驱动装置；所述调整杆驱动装置用于驱动所述调整杆沿固定在车厢的转向桥或是车厢底盘上的铰接点转动。