CN106240627A - 独立转向桥及其总成、独立转向系统和汽车 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种独立转向桥及其总成、独立转向系统和汽车，独立转向桥包括两端分别用于可转动地连接车轮的主桥，主桥上安装有液压泵，并且主桥上设置有位于该液压泵的两侧且关于主桥中心对称设置的一对油缸安装部，每个油缸安装部分别用于安装驱动一侧车轮转向的转向油缸，并且主桥上还安装有连通在液压泵和所一对转向油缸之间的液压阀以通过该液压阀控制转向油缸运动。本公开提供的转向桥上集成有液压泵、液压阀和用于安装转向油缸的安装部，即可以通过这些部件构成的液压系统实现对车辆转向的控制，一方面使用液压系统能够比电机动力更能够承受较大的压力和转向阻力，另一方面充分利用了主桥的空间，布置合理巧妙。

Description

独立转向桥及其总成、独立转向系统和汽车
技术领域
本公开涉及车辆转向领域，具体地，涉及一种独立转向桥及其总成，使用其的独立转向系统和使用其的汽车。
背景技术
目前，随着四轮转向以及汽车电动化的流行，较多的独立转向技术方案中均为每一个转向车轮均有一驱动电机，并且左右车轮转向角关系是通过控制器分别控制左右驱动电机来实现的。驱动电机至转向车轮之间的传动机构，包括转向器及转向杆。这种方式造成两套传动机构显得过于冗余，造成转向桥的结构复杂并且电机的转向力不稳定。
发明内容
本公开的目的是提供一种结构简单布置合理的独立转向桥及其总成，以及使用该总成的独立转向系统和使用该系统的汽车。
为了实现上述目的，本公开提供一种独立转向桥，包括两端分别用于可转动地连接车轮的主桥，所述主桥上安装有液压泵，并且所述主桥上设置有位于所述该液压泵的两侧且关于主桥中心对称设置的一对油缸安装部，每个油缸安装部分别用于安装驱动一侧所述车轮转向的转向油缸，并且所述主桥上还安装有连通在所述液压泵和所一对所述转向油缸之间的液压阀以通过该液压阀控制所述转向油缸运动。
可选地，所述液压阀为两个，该两个液压阀安装在所述液压泵的两侧，并且每个液压阀连通在所述液压泵和一个所述转向油缸之间以分别控制相应的转向油缸。
可选地，所述液压泵安装在所述主桥中心，所述两个液压阀和所述两个油缸安装部分别关于该所述液压泵对称设置。
可选地，所述两个液压阀分别为三位四通电磁比例换向阀。
可选地，所述油缸安装部为固定连接在所述主桥上的凸耳。
可选地，所述液压泵为电动油泵。
可选地，所述主桥上还安装有用于与所述液压阀和所述液压泵分别电连接的控制器。
本公开还提供一种独立转向桥总成，该总成包括本公开中提供的所述的独立转向桥，安装在所述主桥两端的车轮，以及安装在所述油缸安装部上的转向油缸，所述车轮上安装有设置转向节臂的转向节，所述转向油缸的固定端铰接在所述油缸安装部上，伸缩端用于与所述转向节臂铰接。
本公开还提供一种独立转向控制系统，所述转向系统包括独立转向桥总成，该独立转向桥总成为本公开提供的独立转向桥总成，第一检测装置，用于检测方向盘的转动信号；第二检测装置，用于检测所述转向油缸的伸缩信号；控制器，分别与所述第一检测装置、第二检测装置、所述液压阀和所述液压泵电连接以根据当前方向盘转动状态和转向油缸伸缩状态控制所述液压阀和所述液压泵。
本公开还提供一种汽车，包括电池组，该汽车还包括本公开提供的控制系统，所述液压泵为电动油泵并与所述电池组电连接，所述汽车上还设置有与所述液压泵和所述液压阀分别通过液压管路连通的液压油箱。
通过上述技术方案，本公开提供的转向桥上集成有液压泵、液压阀和用于安装转向油缸的安装部，即可以通过这些部件构成的液压系统实现对车辆转向的控制，一方面使用液压系统能够比电机动力更能够承受较大的压力和转向阻力，另一方面充分利用了主桥的空间，布置合理巧妙。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开示例性实施方式提供的一种独立转向桥总成的结构示意图；
图2是本公开示例性实施方式提供的独立转向系统的结构原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是以图1和图2中的图面方向为基准定义的。“内、外”则是指相应部件轮廓的内和外。
如图1和图2所示，本公开一实施例实施方式提供一种独立转向桥及其总成，使用该总成的独立转向系统以及使用该独立转向系统的汽车，该汽车包括电池组6，尤其是提供动力的动力电池组或者单独配置的电池组。其中在本实施方式中，独立转向系统应用了电控液压系统实现转向，具体地，通过液压系统中的转向油缸13对车轮2进行了转向驱动。下面将主要从系统和结构两个部分对本示例性实施方式进行说明。
[转向桥]
本实施方式中的独立转向桥包括两端分别用于可转动地连接车轮2的主桥1，该主桥1上安装有液压泵11，并且主桥上设置有位于该液压泵11的两侧且关于主桥中心对称设置的一对油缸安装部12，每个油缸安装部12分别用于安装驱动一侧车轮转向的转向油缸13，并且主桥上还安装有连通在液压泵11和一对转向油缸之间的液压阀14以通过该液压阀14控制转向油缸运动。
这样，本公开提供的转向桥上通过集成有液压泵、液压阀和用于安装转向油缸的安装部，在安装转向油缸13后，可以通过由这些部件构成的液压系统实现对车辆转向的控制，一方面使用液压系统能够比电机动力更能够承受较大的压力和转向阻力，另一方面这些液压件的布置充分利用了主桥的空间，合理巧妙。
其中在本实施方式提供的独立转向桥总成中，包括除本公开提供的独立转向桥外，还包括安装在主桥1两端的车轮2，以及安装在油缸安装部上12的转向油缸13，为了实现转向油缸13对车辆的转向，车轮2上安装有设置转向节臂21的转向节，转向油缸13的固定端，例如缸筒底部铰接在油缸安装部上，伸缩端例如活塞杆的头部用于与转向节臂21铰接。这样，通过转向油缸13的伸缩，既可以通过转向节实现对车辆相对于主桥的转动。其中，转向节和转向节臂是本领域公知部件，其和车轮以及主桥的连接关系为本领域技术人员所公知，在此不做不多赘述。在本实施方式中，为了保证左右转向的一致，两根转向油缸13的种类和规格可以相同。
其中，为了分别控制每个转向油缸13，实现独立的四轮转向，在本实施方式中，液压阀14为两个，该两个液压阀可以安装在液压泵的两侧，并且每个液压阀14连通在液压泵11和一个转向油缸之间以分别控制相应的转向油缸13。这样可以方便相关液压管路4的布置，具体地可以方便两个液压阀和两侧相应转向油缸13的连通，以及分别和液压泵的连通，从而不会使得管路布置清洗避免混乱。
其中，可选地，液压泵11安装在主桥中心，两个液压阀和两个油缸安装部分别关于该液压泵对称设置，使得主桥的受力更加均匀，提升结构稳定性。在其他可能的实施方式中，也可能出现液压阀为一个整体阀组，或者液压泵不在主桥中心布置的方式。
另外，为了实现对转向油缸13的伸出、缩回的控制，可选地，两个液压阀分别为三位四通电磁比例换向阀，这样不仅可以通过方便接收控制器3的电信号指令，并控制伸出和缩回状态，还可以通过比例换向阀的阀芯不同开度控制转向油缸的不同伸缩程度，从而精确控制转向角度。其中，使用的三位四通换向阀的中位机能可以为O型或M型，即当切换到中位时可以使得转向油缸锁定，而保持当前转向角度。另外，三位四通换向阀具有与液压泵11连通的进油口P，与液压油箱5连通的回油口T和以及分别和转向油缸的有杆腔和无杆腔连通的两个工作油口A、B。具体的液压控制原理将在下述控制系统中详细描述。其中液压阀可以为方形结构，并且进油口P、回油口T和两个工作油口A、B分别位于方形结构的四个面上，其中进油口P可以接近液压泵14设置，两个工作油口可以接近转向油缸设置，而回油口T则可以接近油箱5设置，从而使得液压管路更加清晰。
在本实施方式中，为了便于安装油缸，尤其是铰接的安装方式，油缸安装部12为固定连接在主桥1上的凸耳，其中该凸耳上可以形成有铰接孔，并通过铰接销轴将转向油缸的缸底铰接在该铰接孔上，从而实现转向油缸相对于凸耳的转动。
在本实施方式中，液压泵可以为电动油泵，该电动油泵的动力可以来源于汽车的电池组6，即可以通过电线与电池组电连接。这种尤其利用了汽车的原本部件，实用性强。在其他实施方式中，也可以单独为电动油泵配备电池。另外电动油泵还可以便于接收来自控制器3的电信号指令以实现油泵的工作状态控制。在安装上，该电动油泵可以通过焊接或可拆卸的方式固定到主桥中心上。另外在有些可能的实施方式中，还可以通过油泵的外壳作为主桥的一部分，从而更加充分地利用主桥的空间。
另外，在本实施方式中，上述的控制器3还可以安装到主桥1上，其可以通过有线或者无线协议等通讯方式与液压阀和液压泵分别电连接，从而通过该控制器3来控制液压阀14的工作，其中控制器3也可以不安装到主桥1上而是集成到车辆的整车控制器中或安装到其他车辆的区域
在本实施方式中，完整的液压系统还包括与液压泵11和液压阀14分别通过液压管路4连通的液压油箱5，其中液压油箱可以不设置主桥1上以减轻对主桥的负荷，其可以固定在车辆底盘上并靠近主桥设置即可。
上述从结构上对本公开提供的独立转向桥及其总成进行了介绍，下面从工作原理上对本公开提供的控制系统进行描述。
[转向系统]
如图2所示，为了实现通过液压系统对车轮的转向操作，上述液压泵11、液压油箱5、液压阀14和转向油缸13形成为液压系统。具体地，在本实施方式中，液压阀14为两个并分别控制位于车桥两侧的转向油缸。需要说明的是，图2中仅示例性地示出了一个转向桥上的两个转向油缸14的控制原理，当车辆为四轮转向时，可以设置两套该液压系统，此时控制器3也可以为一个，也可以实现对四轮的分别控制。
在本实施方式提供的控制系统中，除上述转向桥总成外，为了实现对车辆控制的自动化，控制系统还包括第一检测装置31，用于检测方向盘的转动信号，例如检测方向盘的转角的角度传感器以及方向盘转速的转速传感器。第二检测装置32，用于检测转向油缸的伸缩信号，例如用于检测当前活塞杆的位移的位移传感器；
在本实施方式中，上述的第一检测装置、第二检测装置、液压阀和液压泵分别与控制器3电连接以通过控制器根据当前方向盘转动状态和转向油缸伸缩状态控制液压阀和液压泵。
在具体工作中，如图2所示，不转向时，第一检测装置31检测方向盘没有转角和转速信号，此时，控制器3可以控制液压泵11不工作，并控制液压阀14处于中位，此时如果是M型中位机能三位四通换向阀，可以使得进油口和回油口连通状态，而如图2中是O型中位机能时，可以使得进油口和回油口均处于截止装置，而不论M还是O型，此时两个工作油口A和B均处于截止状态，从而使得转向油缸13处于锁定状态以保证当前转向角度。
而在转向时，第一检测装置31可以向控制器3反馈方向盘输出的角度和速度信号，从而使得控制器3根据自身控制策略控制液压泵11的输出流量，并控制液压阀14控制转向油缸转动。
其中假定图2的液压油缸与图1中的液压油缸的布置方位相同，以两轮同时向左转向为例，控制器3可以控制左侧液压阀14朝向左位切换，此时进油口P和工作油口B连通，而回油口T和另一工作油口A连通，这样可以使得压力油通过工作油口B供应到左侧转向油缸13的有杆腔内，从而使得左侧转向油缸缩回，继而带动图1中的左侧车轮向左转向。并且同时，控制器3可以控制右侧液压阀14朝向左位切换，此时使得进油口P与工作油口A连通，回油口T与另一工作油口B连通，此时压力油通过工作油口A进入右侧转向油缸的无杆腔中，从而驱动活塞杆伸出，继而带动图1中的右侧车轮与左侧车轮同时向左转向。
同理，控制器3可以实现两侧车轮同时向右侧转向，并且在四轮转向车轮中，还可以控制两侧车轮分别朝向不同方向转向，继而四轮车轮的原地转向等功能。通过控制器3对每个车轮的独立控制，还可以实现四轮转向车轮的蟹形转向等各种转向模式。
在上述转向过程中，控制器3还根据第二检测装置32检测的转向油缸活塞杆的位移的数据，来判断此时车轮转向是否到位，到转向到位后，可以控制液压阀切换回中位，此时转向油缸的活塞杆伸缩量不变，车轮保持转向角度不变；而当转向回正时，控制器3则进行上述过程中的相反操作从而使得车轮向回正，而系统恢复到不转向状态。
以上结合附图详细描述了本公开的示例性实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种独立转向桥，包括两端分别用于可转动地连接车轮(2)的主桥(1)，其特征在于，所述主桥(1)上安装有液压泵(11)，并且所述主桥上设置有位于所述该液压泵(11)的两侧且关于主桥中心对称设置的一对油缸安装部(12)，每个油缸安装部(12)分别用于安装驱动一侧所述车轮转向的转向油缸(13)，并且所述主桥上还安装有连通在所述液压泵(11)和所述一对转向油缸之间的液压阀(14)以通过该液压阀(14)控制所述转向油缸运动。
2.根据权利要求1所述的独立转向桥，其特征在于，所述液压阀(14)为两个，该两个液压阀安装在所述液压泵的两侧，并且每个液压阀(14)连通在所述液压泵(11)和一个所述转向油缸之间以分别控制相应的转向油缸(13)。
3.根据权利要求2所述的独立转向桥，其特征在于，所述液压泵(11)安装在所述主桥中心，所述两个液压阀和所述两个油缸安装部分别关于该所述液压泵对称设置。
4.根据权利要求2所述的独立转向桥，其特征在于，所述两个液压阀分别为三位四通电磁比例换向阀。
5.根据权利要求1或3所述的独立转向桥，其特征在于，所述油缸安装部(12)为固定连接在所述主桥(1)上的凸耳。
6.根据权利要求1所述的独立转向桥，其特征在于，所述液压泵为电动油泵。
7.根据权利要求1或4或6所述的独立转向桥，其特征在于，所述主桥(1)上还安装有用于与所述液压阀和所述液压泵分别电连接的控制器(3)。
8.一种独立转向桥总成，其特征在于，该总成包括根据权利要求1-7中任意一项所述的独立转向桥，安装在所述主桥(1)两端的车轮(2)，以及安装在所述油缸安装部上(12)的转向油缸(13)，所述车轮(2)上安装有设置转向节臂(21)的转向节，所述转向油缸的固定端铰接在所述油缸安装部上，伸缩端用于与所述转向节臂(21)铰接。
9.一种独立转向控制系统，其特征在于，所述转向系统包括
独立转向桥总成，该独立转向桥总成为根据权利要求8所述的独立转向桥总成，
第一检测装置(31)，用于检测方向盘的转动信号；
第二检测装置(32)，用于检测所述转向油缸的伸缩信号；
控制器(3)，分别与所述第一检测装置、第二检测装置、所述液压阀和所述液压泵电连接以根据当前方向盘转动状态和转向油缸伸缩状态控制所述液压阀和所述液压泵。
10.一种汽车，包括电池组(6)，其特征在于，该汽车还包括根据权利要求9所述的控制系统，所述液压泵(11)为电动油泵并与所述电池组电连接，所述汽车上还设置有与所述液压泵(11)和所述液压阀(14)分别通过液压管路(4)连通的液压油箱(5)。
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