CN106627746A - 转向电机布置于双横臂悬架摆臂的线控四轮独立转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转向电机布置于双横臂悬架摆臂的线控四轮独立转向系统，包括转向电机、从动轴，上控制臂和下摆臂，以及用于带动车轮转向的转向节，上控制臂和下摆臂连接于车身上，从动轴穿过下摆臂后与转向节连接，上控制臂与转向节连接，转向系统还包括万向传动装置，万向传动装置设于从动轴和转向节之间，转向电机置于下摆臂上，且输出端与万向传动装置连接；转向电机输出的转矩经万向传动装置驱动转向节带动车轮转向。与现有技术相比，本发明具有实现独立转向的同时兼顾到悬架的运动性能等优点。

Description

转向电机布置于双横臂悬架摆臂的线控四轮独立转向系统

技术领域

本发明涉及一种线控四轮独立转向系统，尤其是涉及一种转向电机布置于双横臂悬架摆臂的线控四轮独立转向系统。

背景技术

传统车辆转向系统通过转向梯形机构保证转向时内外车轮转角之间有一定的函数关系，近似地满足阿克曼转向规律。但是由于转向梯形的存在，必然会导致在车轮上下跳动时产生悬架导向机构和转向杆系的运动干涉，也无法实现大角度的转向。而线控四轮独立转向技术取消了传统的梯形转向机构，从根本上解决了该问题。线控四轮独立转向技术通过四套独立可控的伺服电机传动系统驱动车轮转动，在结构允许的情况下转角可以达到±90°，使车辆可以实现原地转向、蟹行等多种模式。但现有的线控独立转向技术往往采用烛式悬架等简单的悬架形式，难以在实现独立转向的同时兼顾到悬架的运动性能。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种转向电机布置于双横臂悬架摆臂的线控四轮独立转向系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种转向电机布置于双横臂悬架摆臂的线控四轮独立转向系统，包括转向电机、上控制臂和下摆臂，以及用于带动车轮转向的转向节，所述上控制臂和下摆臂均通过弹性铰与车身连接，所述上控制臂通过上控制臂球铰与转向节连接，所述转向系统还包括从动轴和万向传动装置，所述从动轴穿过下摆臂后与转向节连接，所述万向传动装置设于从动轴和转向节之间，所述转向电机置于下摆臂上，且输出端与万向传动装置连接；转向电机输出的转矩经万向传动装置驱动转向节带动车轮转向。

所述转向系统还包括力矩转向机构，所述转向电机横卧于下摆臂上且输出轴通过所述力矩转向机构与万向传动装置连接。

所述力矩转向机构为锥齿轮组，所述锥齿轮组包括相互啮合的主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述主动锥齿轮与转向电机的输出轴连接，所述从动锥齿轮固定于从动轴上并与万向传动装置连接。

所述主动锥齿轮安装于转向电机的输出轴上。

所述转向系统还包括轴承总成，所述从动轴通过所述轴承总成安装于下摆臂上。

所述力矩转向机构为涡轮蜗杆机构。

所述转向电机还包括减速器。

所述减速器为涡轮蜗杆减速机。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)结合了双横臂独立悬架与线控转向系统的优点，实现良好的悬架运动学特性的同时将转向伺服电机总成布置于轮边，实现了悬架和转向系统的一体化，集成度高，分布式转向布置也节省了前舱的空间，实现了较高的系统集成度及模块化程度。

2)转向伺服电机总成布置于悬架摆臂上，转向运动的传动链短，转向响应更为灵敏，效率更高。

3)剔除了传统的转向杆系，彻底避免了转向杆系与悬架导向杆系之间的干涉，且通过合理布置可以增加车轮的极限转向角。

4)万向传动装置构成一个虎克副，在不转向时电机不发生转动，可实现悬架跳动。

5)转向电机横卧于下摆臂上，便于布置，配合力矩转向机构可以将驱动电机的转矩方向变为转向的方向。

6)力矩转向机构为锥齿轮组，在应用于从动轴和转向电机时有较可靠的性能和寿命。

7)主动锥齿轮安装于转向电机的输出轴上，具备更大的摩擦力，更稳定。

8)从动轴通过所述轴承总成安装于下摆臂上，在实现转动的同时实现了从动轴的固定。

9)当回正力矩较大时减速器采用涡轮蜗杆减速机可以实现自锁。

附图说明

图1为本发明的机构原理图；

图2为本发明的系统结构示意图；

其中：1、下摆臂，2、转向电机，3、锥齿轮组，4、轴承总成，5、万向传动装置，6、制动盘，7、转向节，8、轮毂，9、上控制臂球铰，10、控制臂，11、从动轴，12、车身。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种转向电机布置于双横臂悬架摆臂的线控四轮独立转向系统，如图1和图2所示，包括转向电机2、从动轴11，上控制臂10和下摆臂1，以及用于带动车轮转向的转向节7，上控制臂10和下摆臂1连接于车身上，从动轴11穿过下摆臂1后与转向节7连接，上控制臂10与转向节7连接，转向系统还包括万向传动装置5，万向传动装置5设于从动轴11和转向节7之间，转向电机2置于下摆臂1上，且输出端与万向传动装置5连接；转向电机2输出的转矩经万向传动装置5驱动转向节7带动车轮转向。转向节7通过轮毂8与车轮连接，制动盘6设于轮毂8上，转向电机2选用伺服电机。

转向系统还包括力矩转向机构，转向电机2横卧于下摆臂1上且输出轴通过力矩转向机构与万向传动装置5连接。

力矩转向机构为锥齿轮组3，锥齿轮组3包括相互啮合的主动锥齿轮和从动锥齿轮，主动锥齿轮与转向电机2的输出轴连接，从动锥齿轮固定于从动轴11上并与万向传动装置5连接。主动锥齿轮安装于转向电机2的输出轴上。此外力矩转向机构还可以为涡轮蜗杆机构。

转向系统还包括轴承总成4，从动轴11通过轴承总成4安装于下摆臂1上。上控制臂10通过上控制臂球铰9与转向节7连接，上控制臂10和下摆臂1均通过弹性铰与车身连接。

转向电机2还包括减速器，减速器可采用涡轮蜗杆、行星齿轮等传动形式，当回正力矩较大时建议采用涡轮蜗杆减速机实现自锁，当回正力矩较大时减速器建议采用涡轮蜗杆减速机可以实现自锁。

转向电机2输出的转矩依次通过锥齿轮组3和万向传动装置5改变方向后，驱动转向节7绕主销发生转动，实现转向功能。上控制臂10和下摆臂1与车身12均为转动副连接关系(具体通过弹性铰实现)，上控制臂10和转向节7通过球铰连接。该结构的主销轴线为上控制臂10与车身12的球铰运动中心与万向传动装置5运动中心的连线。

该结构方案的机构示意图如图1所示，该方案在传统的双横臂悬架结构的基础上，将原双横臂悬架的下球铰运动副拆分为一个受电机驱动的转动副和一个虎克副(采用万向传动装置实现)。在不转向时电机不发生转动，该结构可实现悬架跳动。

转向电机2中的减速机可采用涡轮蜗杆或其他形式的减速机，当回正力矩较大时，转向电机与减速机总成自身无法保持车轮方向稳定时建议采用涡轮蜗杆或其他可以实现自锁的减速传动形式。

Claims (8)

1.一种转向电机布置于双横臂悬架摆臂的线控四轮独立转向系统，包括转向电机(2)、上控制臂(10)和下摆臂(1)，以及用于带动车轮转向的转向节(7)，所述上控制臂(10)和下摆臂(1)均通过弹性铰与车身连接，所述上控制臂(10)通过上控制臂球铰(9)与转向节(7)连接，其特征在于，所述转向系统还包括从动轴(11)和万向传动装置(5)，所述从动轴(11)穿过下摆臂(1)后与转向节(7)连接，所述万向传动装置(5)设于从动轴(11)和转向节(7)之间，所述转向电机(2)置于下摆臂(1)上，且输出端与万向传动装置(5)连接；转向电机(2)输出的转矩经万向传动装置(5)驱动转向节(7)带动车轮转向。

2.根据权利要求1所述的一种转向电机布置于双横臂悬架摆臂的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述转向系统还包括力矩转向机构，所述转向电机(2)横卧于下摆臂(1)上且输出轴通过所述力矩转向机构与万向传动装置(5)连接。

3.根据权利要求2所述的一种转向电机布置于双横臂悬架摆臂的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述力矩转向机构为锥齿轮组(3)，所述锥齿轮组(3)包括相互啮合的主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述主动锥齿轮与转向电机(2)的输出轴连接，所述从动锥齿轮固定于从动轴(11)上并与万向传动装置(5)连接。

4.根据权利要求3所述的一种转向电机布置于双横臂悬架摆臂的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述主动锥齿轮安装于转向电机(2)的输出轴上。

5.根据权利要求1-4中任一所述的一种转向电机布置于双横臂悬架摆臂的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述转向系统还包括轴承总成(4)，所述从动轴(11)通过所述轴承总成(4)安装于下摆臂(1)上。

6.根据权利要求2所述的一种转向电机布置于双横臂悬架摆臂的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述力矩转向机构为涡轮蜗杆机构。

7.根据权利要求1所述的一种转向电机布置于双横臂悬架摆臂的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述转向电机(2)还包括减速器。

8.根据权利要求7所述的一种转向电机布置于双横臂悬架摆臂的线控四轮独立转向系统，其特征在于，所述减速器为涡轮蜗杆减速机。