CN108032901A - 与多轮车辆转向操控机构矢量联动的电子调控差速机构 - Google Patents

Abstract

一种与多轮车辆转向操控机构矢量联动的电子调控差速机构，是建立在多层级万能转向操控机构取得关键操控点轴承并使转向轴摆臂成为矢量操控臂基础上的；矢量操控臂长度与各自所对应的车轮行进速度成正比；发电机电压与角速度成正比；主轴发电机或四角测速发电机组合，向交流变压器或滑动电位器输入端统一供电，对应转向轴矢量操控臂长度同步连接控制输出端滑动极靴位置，所输出的标的电压与安装在各个车轮驱动半轴上的测速发电机所产生的电压，经双支路电压平衡比较伺服电路总成电压比较，所产生的电压失衡二极管电信号，反馈控制各轴位所选用的6种电控差速或调速方式之一的伺服装置，增、减驱动半轴角速度达到电压平衡状态。

Description

与多轮车辆转向操控机构矢量联动的电子调控差速机构

技术领域

本发明涉及一种多轮车辆万能转向机械式操控机构的电子调控差速机构，属陆用非轨道多轮车辆车轮转向操控技术领域。

背景技术

目前，国内外多轮车辆转向技术中，侧边轮转向以梯形传动补偿为主，后轮转向中，常见有梯形传动补偿，也有微电脑数控助力转向；在大型多轮多轴重型车辆设计中，全轮转向中现行先进技术为全部采用微电脑操控车轮助力转向技术，即线控转向技术，在引进国外重卡技术中采用双向液压助力转向。在转向差速控制技术中，主要是依靠差速器，还有防止车轮打滑的差速锁，门类较多，代表性的主要是行星齿轮差速器、车桥差速器、托森（Torsen）差速器，分时差速锁。其中差速锁以离心滑块启动锁止最具代表性，在专利检索中看到几种电子差速器，以陕西理工学院、东风研究所的文献为代表性对标，是以ECU中央控制器为主进行电子速度控制，对分布式各轮毂电动机各自独立驱动进行控制，其计算过程是先计算行进转向半径，再计算各车轮驱动差速标的，测速传感器以转速为主，未明确显示发电机输出电压为控制标的，且其转向机构也被限制在锐角转向以内和车架转向中心不可移动。检索分析结果显示，未检出与“测速发电机电压Ui与对应转向轴摆臂可滑动矢量操控臂长度Ri控制的比例电压进行电压平衡比较，反馈伺服控制差速”累同的文献。制造“模控或遥控液压传动同步万能转向+全时电子差速越野车”，创新超越，势在必然。

在转向技术方面，发明专利申请（申请号201410170960.2）和实用新型专利（专利号201520206467.1）、（专利号2017201709604.8），在研究转向技术时曾被忽略的差速问题，降低了车辆的灵活机动性能、安全性能和越野性能，出现磨胎打滑现象，缩短了轮胎寿命和铺装公路的寿命。

发明内容

本项发明提供一种与多轮车辆转向操控机构矢量联动的电子调控差速机构和方法，解决现有技术存在的由于差速问题而降低了车辆的灵活机动性能、安全性能和越野性能，出现磨胎打滑现象，缩短了轮胎寿命和铺装公路寿命的诸多问题。

本发明的技术方案是：一种与多轮车辆转向操控机构矢量联动的电子调控差速机构，所述多轮车辆转向操控机构包括，方向盘（2）和中轴摆杠球头刹柄（Fv）二元操控转向机构，亦或是按比例缩小的模型控制器（P10），转向机构或模型控制器（P10）为各个转向轴二维合成产生关键操控点轴承（Gi），连接控制在转向轴（10）或副转向轴（10’）轴盘（52）滑槽中滑动的转向轴摆臂，亦称为矢量操控臂，在关键操控点轴承（Gi）左右两侧的压力敏感电阻变应片传感器传感器控制左右两个摆动活塞油缸（80）同步反馈转向助力连接对应的两侧副转向轴（10’）轴盘（52）和两侧实体转向轴（10）转向，在关键操控点轴承（Gi）前后两侧的压力敏感电阻变应片传感器传感器控制矢量操控臂沿滑槽同步助力伸缩，并连接带动滑动极靴在滑动电位器或可调变压器上同步位移，所取得的标的电压用于控制矢量操控臂滑动极靴操控器（P2），其特征在于，在所述的每排转向轴轴盘（52）上设有矢量操控臂滑动极靴，在所述车轮驱动半轴（93）上都安装相同型号的测速发电机（91），它们与各自对应的整流电路（97）和电压平衡比较伺服驱动电路总成（96）共同组成矢量操控臂滑动极靴操控器（P2），该矢量操控臂滑动极靴操控器（P2）包括：所述的左右车轮驱动半轴经树形分支齿轮分动器传动轴系或中央差速器和轴间差速器连接发动机主轴和变速箱，每一个车轮驱动半轴上都安装一个相同型号的角速度测速发电机和一套刹车系统；整车行进速度经角速度测速发电机控制推动限位盖板限制中轴摆杠球头刹柄在v形滑槽中的位置，调节其垂直连接中点的中轴摆杠尾端的可调位置范围，从而调节车架转向中心纵向移动；高速状态时车架转向中心被推出车尾以后，禁止原地转向，万能转向机构经方向盘和中轴摆杠操控正弦比例分配导致中轴摆杆偏转，与之平行约束摆转的摆杆端头所产生的余弦补偿位移，再经齿轮倒转和连杆传动，传动到各转向轴对应位置，获得在中轴余弦随动桁架基础上进行余弦补偿后的余弦，再与对应轴位所得比例分配正弦连杆形成穿层滑动轴承垂直交叉，二维合成得到各车轮转向轴摆臂关键操控点轴承；如果一轴或二轴车轮不参与转向，则视为中轴摆杠固定不动，采用“士”字余弦补偿滑槽，比例分配后的正弦连杆推动穿层滑动轴承在余弦补偿滑槽中爬坡滑行，获得余弦补偿效果，同列余弦同步连杆传动，再与正弦连杆二维合成得到各车轮转向轴摆臂关键操控点轴承；各车轮转向轴摆臂关键操控点轴承操控转向角度，车轮的瞬时行进方向永远是沿矢量方向所指方向，使所有车轮瞬时恒等同心圆转向的同时，各个关键操控点轴承距离对应转向轴的轴盘轴芯的操控力臂距离（亦称矢量操控臂长度为），与该车轮距离行进转向圆心的距离成正比，转向轴摆臂力臂长度即各矢量操控臂长度与各自所对应的车轮行进速度成正比，利用安装在各个车轮驱动半轴上的角速度测速发电机所产生的电压与角速度成正比的原理，与对应转向轴关键操控点轴承距离对应转向轴轴芯的操控力臂距离（亦称为矢量操控臂长度）；所对应的滑动调节交流变压器或滑动电位器输出端极靴连接建立一一对应关系，从输出端极靴处所得到输出标的电压，再分别与各个车轮轴（或者称为驱动半轴）上的角速度测速发电机所产生的电压整流后进行并连支路二极管电路总成电压平衡比较，所产生对应于失衡的反馈伺服电信号，控制伺服驱动装置驱动半轴增、或减角速度，恢复电压平衡；虽然分别是在交流电状态或者直流电状态下调节输出端极靴电压，但最终在进行并连支路二极管电路总成电压平衡比较之前，都经整流器转换为直流并共用地线后，再进行电压平衡比较，效果相同；滑动调节交流变压器或滑动电位器的供电电源有两种，第一种是由啮合安装在发动机离合器和变速箱后端的驱动主轴传动轴上的对应标准摆臂半径的发电机提供，交流电或直流电均可，所产生电压都应是直行时标准测速发电机的2倍，第二种是由车架质心对称布局的四边角车轮驱动半轴角速度测速发电机所产生的电能经整流器整流后按对角线两机一组串联、两组间并联的原则接线组成同向电压叠加联合直流供电电源，对于分散布局的轮毂电动机或液压马达驱动方式，只能采用第二种电源；对应的滑动电位器输入电压的极值距离长度也应是标准半径的2倍，即电压/距离（U/R）梯度必须保持整车瞬时同步性和一致性。

在上述三项现有技术的基础上，为了利用已有万能转向操控机构中可滑动变半径（矢量操控臂长度Ri）的转向轴摆臂力臂长度，与驱动半轴角速度间线性相关的测速发电机电压为基础，进行电压平衡比较，再设计角速度伺服增减传动机构进行差速控制。本发明申请案中，把全程数控技术特征与差速控制计算公式一并纳入其中。以电压平衡比较为主要技术特征，根据线性比例相关传递关系ωi/ω0i =Ui/U≈U0i/U=Ri/R，建立万能转向操控机构中可滑动变半径（矢量操控臂长度Ri）的转向轴摆臂力臂长度控制的滑动极靴，滑动电阻电位器或者可调节交流变压器，由一个与主驱动轴或对角线分组平均角速度发电机作为供电电源，所得到的输出电压U0i与分布在各车轮驱动轴或半轴的角速度测速发电机所产生的电压Ui进行比较，两种不平衡伺服电路分别调整伺服机构动作对各车轮轴或半轴角速度增或减，直至保持电压平衡。

一、转向操控机构基础介绍。

多轮车辆包括车架、车轮、转向轴、方向盘和中轴摆杠等转向机构、发动机驱动轴传动机构，在矩形车架的左右两边各安装有两排轴以上的左右对称的车轮，左右车轮驱动半轴经树形分支齿轮分动器传动轴系以及中央差速器和轴间差速器连接发动机主轴和变速箱，每一个车轮驱动半轴上都安装一个相同型号的角速度测速发电机和一套刹车系统，在采用全液压驱动或全电力驱动的车辆上，各车轮驱动轴为分散分布互不相连，也可以省去轴间差速器和相互连接的树形分支驱动轴系；整车行进速度经测速发电机控制推动限位盖板限制中轴摆杠球头刹柄在v形滑槽中的位置，调节其垂直连接中点的中轴摆杠尾端的可调位置范围，从而调节车架转向中心纵向移动，高速状态时车架转向中心被推出车尾以后，禁止原地转向，万能转向机构经方向盘和中轴摆杠操控正弦比例分配导致中轴摆杆偏转，与之平行约束摆转的摆杆端头所产生的余弦补偿位移，再经齿轮倒转和连杆传动，传动到各转向轴对应位置，获得在中轴余弦随动桁架基础上进行余弦补偿后的余弦，再与对应轴位所得比例分配正弦连杆形成穿层滑动轴承垂直交叉，二维合成得到各车轮转向轴摆臂关键操控点轴承；如果一或二轴车轮不参与转向，则按中轴摆杠固定不动，选用“士”字余弦补偿滑槽法，比例分配后的正弦连杆推动穿层滑动轴承在补偿滑槽中爬坡获得余弦补偿效果，同列余弦同步连杆传动，再与正弦连杆二维合成得到各车轮转向轴摆臂关键操控点轴承。

二、差速控制机构和方法。

各车轮转向轴摆臂关键操控点轴承操控转向角度，车轮的瞬时行进方向永远是沿矢量方向所指方向，使所有车轮瞬时恒等同心圆转向的同时，各个关键操控点轴承距离对应转向轴轴盘轴芯的操控力臂距离与该车轮距离行进转向圆心的距离成正比，转向轴摆臂力臂长度即各矢量操控臂长度与各自所对应的车轮行进速度成正比，利用安装在各个车轮轴（或者称为驱动半轴）上的角速度测速发电机所产生的电压与角速度成正比的原理；对应转向轴关键操控点轴承距离对应转向轴轴芯的操控力臂距离，与所对应的由主驱动轴发电机或对角线测速发电机组合电源供电的交流变压器或滑动电位器输出端极靴连接建立一一对应关系，从输出端极靴处得到输出标的电压U0i，再分别与各个车轮轴（或者称为驱动半轴）上的角速度测速发电机所产生的电压Ui进行电压平衡比较，所产生对应于失衡的反馈伺服电信号，控制伺服驱动恢复电压平衡。

本项差速控制机构和方法是建立在万能转向操控机构特征之一，即转向轴摆臂上可滑动的关键操控点轴承基础之上的，各转向轴摆臂成为矢量操控臂；本项差速控制机构和方法的主要技术特征在于：各车轮转向轴摆臂关键操控点轴承操控转向角度，车轮的瞬时行进方向永远是沿矢量方向所指方向，使所有车轮瞬时恒等同心圆转向的同时，各个关键操控点轴承距离对应转向轴轴盘轴芯的操控力臂距离，与该车轮距离行进转向圆心的距离成正比，转向轴摆臂力臂长度即各矢量操控臂长度与各自所对应的车轮行进速度成正比，利用安装在各个车轮轴（或者称为驱动半轴）上的角速度测速发电机所产生的电压与角速度成正比的原理，与对应转向轴关键操控点轴承距离对应转向轴轴芯的操控力臂距离所对应的滑动调节交流变压器或滑动电位器输出端极靴连接建立一一对应关系，虽然分别是在交流电状态或者直流电状态下调节输出端极靴电压，但最终在进行并连支路二极管电路总成电压平衡比较之前，都经整流器转换为直流并共用地线后，再进行电压平衡比较，效果相同；滑动调节交流变压器或滑动电位器的供电电源有两种，第一种是由啮合安装在发动机离合器后端的驱动主轴传动轴上的对应标准摆臂半径的发电机提供，交流电或直流电均可，所产生电压都应是直行时标准测速发电机的2倍，第二种是由车架质心对称布局的四边角车轮驱动半轴角速度测速发电机所产生的电能经整流器整流后按对角线两机一组串联、两组间并联的原则接线组成同向电压叠加联合直流供电电源，对于分散布局的轮毂电动机或液压马达驱动方式，只能采用第二种电源；对应的滑动电位器输入电压的极值距离长度也应是标准半径的2倍，即电压/距离（U/R）梯度必须保持整车瞬时同步性和一致性；所述万能转向操控机构可以是全尺寸机构，也可以是按一定比例缩小的模型控制器，还可以是按模型控制器的操控过程演化为虚拟数学模型制程设计为软件程序的全程数控万能转向操控程序模块；在模型控制器中对应地供电电源发电机就与模型控制器中对应副转向轴的关键操控点轴承沿副转向轴轴盘上截面径向梯形滑动槽口侧壁安装滑动电位器，标准半径的2倍位置远端连接2倍电压高压电极，副转向轴轴盘轴芯位置安装公共地线极，滑动电阻线用阻值较高的材料，减小损耗发热；若是用交流变压器，可以用钢丝传动或同步液压传动，将模型控制器中各个对应副转向轴的关键操控点轴承四面都安装压力敏感电阻变应片传感器，沿滑槽两侧的压力敏感电阻变应片传感器操控转向助力分别按顺、逆时针方向助力，沿滑槽远近两面被夹持的压力敏感电阻变应片传感器，经同步传动和同步助力操控连接中央变压器输出端极靴，分别按升压、降压方向助力，远端用弹簧支垫抵消钢丝张力，近端连接钢丝，经副转向轴轴盘轴芯位置滑轮竖直转变钢丝方向，再集中连接到中央变压器的各车轮角速度操控极靴，这一段钢丝长度固定下来后，钢丝再连接与钢丝张力对应的弹性绞盘，电动助力或者压力敏感电控螺旋杠同时连接中央变压器滑动极靴和钢丝，如果远端取消弹簧支垫，则需再经滑轮把钢丝从中央变压器远端滑轮回转到副转向轴轴盘轴芯位置，由滑轮竖直转变钢丝方向后经2倍远端滑轮回环连接关键操控点轴承后，夹持压力敏感电阻变应片传感器的部件远端；同步液压传动活塞缸也可以用于这种同步传动控制，用于替代钢丝传动，即模型控制器中各个对应副转向轴的关键操控点轴承经插入压力敏感电控传感器后连接一组直线双向活塞缸，相同型号的活塞缸安装于中央变压器的极靴滑轨上，同步控制极靴输出电压，受压力敏感电控电磁阀控制的液压助力缸与同步活塞缸平行地安装于极靴滑轨上，共同控制极靴位置；对应各副转向轴的极靴滑轨平行地环绕在中央变压器线圈绕组周围，互不干扰，各自按位置比例输出电压，经整流器整流后连接对应副转向轴轴位比较双桥电路总成的S端；角速度测速发电机所产生电力经整流器整流后连接对应副转向轴轴位比较双桥电路总成的Y端；当S端电压高于Y端电压时，则表示车轮轴转速低于平衡电压控制信号要求，从S→Y单向电路导通，启动控制伺服驱动增加对应车轮驱动半轴的动力供给，当Y端电压高于S端电压时，则表示车轮轴转速高于控制信号要求，即判定存在车轮打滑，从Y→S单向电路导通，启动控制伺服驱动减小对应车轮驱动半轴的动力供给，或者直接对驱动半轴单独刹车，或者伺服电动或液压泵回收部分能量，或者启动伺服差速锁，限制轮胎打滑；两个分枝电路的电信号，各自再经继电器（或三极管可控硅放大器、或绝缘栅双极型晶体管IGBT分别接通控制伺服驱动机构的执行电路，控制随后推荐的6种配套伺服差速调速伺服执行机构实例之一完成伺服动作，达到电压平衡和伺服信号湮灭。

三、逐级数控程序万能转向基础，以及在此基础上的差速控制技术。

本项技术的应用范围，除与机械实体转向操控机构配合外，还可与虚拟计算程序中的数学模型转向系统相配合。在强调安全和高度精确的高档车辆上，机械实体或模型操控与全程数控万能转向在多个层级复合应用，相互配合，可以各自取长补短。全程数控万能转向数学模型虚拟计算进行的程序设计的特征在于：用滑动变阻电位器或者绝对值光电栅格尺将包括方向盘角度α分解的正弦sinα、余弦cosα和中轴摆杠头、尾位置四个操控因子编码器编写成11位以上的二进制读数输入转向控制计算机接口端，根据四边角的车轮驱动轴角速度测速发电机所产生的电压U值，计算出平均车速，按程序设计公式限定中轴摆杠尾端可调节范围，对超范围数值立即纠正；在程序设计中对正弦sinα按中轴摆杠在各轴位与车体中轴线间距离相乘积乘积计算摆杆各交叉节点位置，其中距离为0的位置为车架转向中心点H0，以此为起始点计算各轴位的相对轴位距（Hi-H0），算出虚拟中轴摆杆偏转坡度sinα/（H1-H0），即取得虚拟中轴摆杆横杆和摆杆（6b）的偏转补偿量为sinα*Mm/（H1-H0），按公式计算得到两侧纵列余弦坐标值Ri*cosβ=cosα±sinα*Mm/（H1-H0），各排轴位按比例分配得到的正弦坐标值Ri*sinβ=（Hi- H0）* sinα/（H1-H0），如此得到各转向轴位置的二维坐标矩阵，至此，若用绝对值光电栅格尺对纵向余弦连杆和横向正弦连杆位移数值进行监测校正，称为典型校正替代，即典型的机械与数控复合并用；上述公式中Ri表示滑动的转向轴摆臂关键操控点Gi轴承距离转向轴盘轴心的半径距离，即是矢量操控臂长度，也是矢量长度和差速控制的电压平衡信号源，Ri=( (cosα±sinα*Mm/（H1-H0）)²+(（Hi- H0）* sinα/（H1-H0）)²)^1/2，计算cosβi=(cosα±sinα*Mm/（H1-H0）)/ Ri，反余弦计算出转向角为βi=acos((cosα±sinα*Mm/（H1-H0）)/ Ri)，把关键操控点轴承坐标阵列正弦sinβ正负、余弦cosβ正负二因素循环使用条件语句“IF…THEN…GOTO”程序，确定转向角所在的坐标象限，标定在二进制绝对值栅格角度盘上，得到0～±π就是360度全圆，各转向轴转向角βi折算为角度密位值或光电栅格绝对值，各矢量操控臂长度Ri长度折算为绝对值光电栅格尺编码值，组合起来就换算成了矢量极坐标，即显示矢量方向，又显示矢量长度；一般转向轴轴芯位置与车轮接地面积中心点有一段距离，即轮毂轴L，相对于行进转向圆心半径，一般差速控制误差在5%以内，在机械式操控机构中可以乎略，在数控精确原地转向过程中按L*sin /(Hi-H0)的权重份额调整矢量操控臂长度Ri，按调整后的精确公式计算得到轮毂轴L校正矢量操控臂长度（Riˊ）=( (cosα±sinα*(Mm+L*cosα)/（H1-H0）)²+(（Hi- H0± L*sinα）* sinα/（H1-H0）)²)^1/2，轮毂轴L校正矢量操控臂长度（Riˊ）值只用于调整差速控制电压U0i=（Riˊ）*（U/R）计算，不能用于调整方向角度；为了规避“零操控力矩”陷井，设计了修正子程序，向驾驶员报警并驱动伺服助力用盖板推动v形滑轨槽中球头刹柄，调整车架转向中心达到安全位置；为兼顾高速安全保障和转向精确度，以主驱动轴角速度所折算的线速度和转向角正弦为主要参数，控制数控系统的扫测和计算频率；中央控制器ECU将计算所得关键操控点轴承标的转向角度βi绝对值栅格值和标的平衡电压值U0i编码后，经光纤或线缆或无线通信（WIFI）传达给按对应编码位置对号入座的各车轮转向轴和驱动半轴矢量操控专用伺服驱动芯片，各矢量操控专用伺服驱动芯片中设置数控转向控制程序模块（S1）和车轮驱动半轴角速度电压伺服驱动绝缘栅双极型晶体管IGBT的数控调速控制程序模块模块（S2），由这两个模块中的数控转向控制程序模块（S1）分工各自监测实际转向角栅格绝对值与命令标的转向角栅格绝对值的差异、数控调速控制程序模块模块（S2）分工各自驱动半轴位置角速度测速发电机实际监测电压编码与命令标的电压编码的比较差异，再根据比较差异分别向伺服转向角度电液伺服助力装置发出角度增减指令、向伺服绝缘栅双极型晶体管IGBT发出供给驱动轮边或轮毂电动机的电压升降指令，既控制实际转向角栅格绝对值与命令标的转向角栅格绝对值的差异湮灭，也控制测速发电机实际监测电压Ui趋近于命令标的电压U0i=（Riˊ）*U/R；控制液压马达（多选用柱塞式液压马达或内啮合齿轮泵），是根据测速发电机实际监测电压（Ui）与命令标的电压（U0i）间差异值，通过ECU控制电磁阀和液压传动阀同时控制柱塞马达轴承盘倾斜角度和液压马达或泵的供液流量。

本项发明技术的优点是：在机械式和数控虚拟模型计算万能转向操控机构的基础上，取得矢量化转向轴摆臂关键操控点，开拓了万能转向技术的操控潜力，显示提升了车辆的灵活机动性能、安全性能和越野性能，杜绝磨胎打滑现象，显著延长轮胎寿命，也延长铺装公路的寿命，为新能源和混合动力车提供了节能操控技术方案，为高档乘用车安全化和智能化进行机械传动与线控ECU复合操控提供技术方案。

附图说明

图1是模型操控转向机构总体结构示图；

图2是本发明矢量操控臂滑动极靴操控器示图（图1中P2部分结构和电路）；

图3是本发明电控液力驱动差速与主驱动轴级行星齿轮合成驱动示图（图1中任一轴位驱动主轴与驱动半轴93按第②种伺服装置连接部分）；

图4是本发明机械与数控逐级校正复合并用及数控程序设计拓扑图。

附图标记：2-方向盘，3-中轴摆杆，Fv-中轴摆杠球头刹柄，4-中轴余弦随动桁架，6b-横变纵摆杆，15-车架，18-车轮，10-实体转向轴，10′-副转向轴，Gi-关键操控点轴承，52-转向轴盘，Ri-矢量操控臂长度，90-主轴发电机，91-角速度测速发电机，92-调压供电变压器，93-驱动半轴，95-分动器（驱动轴分枝传动部件或差速器），96-双支路电压平衡比较伺服电路总成，97-测速发电机输出整流电路总成，98-主轴供电发电机整流电路总成，99-内啮合齿轮泵，FG-高压供液接口，FM-低压回流液接口，FB-电磁阀，W1-第一驱动轴，W2-第二驱动轴，P10-（转向）模型控制器，P2-矢量操控臂滑动极靴操控器（图2所示），Ri-矢量操控臂长度，S1-数控转向控制程序模块，S2-数控调速控制程序模块，FL-液压管道左接口，FR-液压管道右接口，L-轮毂轴，Ri′-轮毂轴L校正矢量操控臂长度，S-滑动极靴输出端标的电压端，Y-驱动半轴测速发电机电压端。

具体实施方式

一、转向机构通过取得关键操控点轴承控制矢量驱动电压信号。

图1是模型操控转向机构总体结构示图，与申请号2017201709604.8相同。它为取得关键操控点轴承Gi提供依据，具体原理已公开，不再累述。

图2中的转向轴（10）和副转向轴（10＇）位置对应于图1中从模型控制器P10中矢量操控臂滑动极靴操控器P2所示的第2轴位副转向轴10＇区域，主要示意关键操控点轴承Gi控制滑动电位器输出端极靴，获取矢量操控差速控制的标的电压U0i，因模型控制器P10中没有驱动半轴，故驱动半轴93再向两侧延长，经过万向轴节后再穿过悬架轴套连接实体车轮18的轮毂。驱动半轴93的驱动力来源是连接发动机主轴的分动器95。各转向轴位置由关键操控点轴承Gi沿滑槽两侧安装压力敏感电阻变应片传感器控制转向角β的同时，沿滑槽滑动方向的前后两侧安装压力敏感电阻变应片传感器，控制变压器极靴位置与转向轴摆臂矢量操控臂长度Ri同步，建立一一对应关系，用电动绞盘钢丝、电动螺旋杠或电控同步液压活塞作为伺服助力同步传动，主轴发电机90为每一个转向轴轴盘52的摆臂滑槽中，以方向盘2标准半径R长度的2倍为极值电极端长度的滑动电位器供电，或者由调压供电变压器92供给其它角速度测速发电机91直行状态平均电压2倍的供电极值电压，再经压力敏感电阻变应片传感器控制电动绞盘钢丝、电控螺旋杠或电控同步液压活塞同步传动的极靴，从调压供电变压器92输出端各副转向轴10＇对应的同步位移极靴平行滑轨上，按矢量操控臂长度Ri位置取得标的电压U0i，连接双支路电压平衡比较伺服电路总成96的S端；对应驱动半轴上的角速度测速发电机91所产生的电压Ui，各角速度测速发电机91如果产生的是交流电，都经主轴供电发电机整流电路总成98转为直流电后，低压电极接共用地线，高压电极连接双支路电压平衡比较伺服电路总成96的Y端；在双支路电压平衡比较伺服电路总成96上， Y端实测电压Ui与S端标的电压（U0i）进行比较，将失衡电流信号分别接通两个二极管分枝伺服电路S→Y或Y→S，S→Y电路通电表示需要伺服加速，Y→S电路通电表示需要伺服减速，两个分枝电路的电信号，各自再经继电器（或三极管可控硅放大器、或绝缘栅双极型晶体管IGBT）分别接通控制伺服驱动机构的执行电路，从所推荐的6种伺服驱动执行机构中任选其一，执行伺服助力加速或伺服减速刹车动作。每一排车轴的两侧转向轴和驱动半轴都对应地安装一组矢量联动矢量操控臂滑动极靴操控器（P2），与各转向轴摆臂矢量操控臂相对应地联动操控。

参见图3，是电控液力驱动差速与主驱动轴级行星齿轮合成驱动，它是所推荐的6种伺服驱动差速调速执行机构中第②种。安装于分动器（95）分支轴与每一个驱动半轴（93）之间。图3中所示，发动机离合器变速箱后端输出主驱动轴经分动器（95）硬性分支同速连接第一驱动轴（W1）再连接到行星齿轮差速器太阳轮上，负责直行驱动，发动机的部分输出能量驱动液压泵向高压储液压罐存储高压液力能量，受双支路电压平衡比较伺服电路总成96增、减信号控制的电磁阀FB按电流方向控制阀芯旋转，把高压油流从高压供液接口（FG）引入接通到内啮合齿轮液压泵（99）上，再经回流油路回到低压回流液接口（FM），液压能量驱动液压泵轴和所连接的第二驱动轴（W2），再连接到行星齿轮齿圈上，第一驱动轴（W1）和第二驱动轴（W2）的角速度经行星齿轮差速器合成为齿轮架角速度，齿轮架连接对应的驱动半轴（93），再经十字万向轴节，由穿过悬架部分承重轴套的轴芯连接轮毂驱动轴芯。每一个车轮都如此连接，即把坦克履带差速方式，落实到每一个车轮，第一驱动轴（W1）只负责直行前进和倒车，配合转向的轮间差速，以及部分刹车功能由第二驱动轴（W2）在双支路电压平衡比较伺服电路总成96控制下利用液压传动伺服执行储存能量释放和回收。操控调整供电电源电压，如增压，可使高压储存罐中液压能量释放，助力推动前进；如降压，并同时切断主轴向主液压泵向高压储油罐供油的驱动力，第二驱动轴W2上的液压泵可起到减速刹车功能，此时S端标的电压总是低于Y端测速发电机电压，也低于主轴角速度所应该对应的电压，双支路电压平衡比较伺服电路总成96控制电磁阀FB接通Y→S减速回路，但是内啮合齿轮泵99轴在整车惯性和驱动主轴推动下不但不能倒车转动，而且仍以前进方向转动，低压回流液接口（FM）油流泵送向高压供液接口（FG），将把部分前进惯性能量或者驱动主机能量存储到高压油储存罐中。对于超出储油罐可存储能量时，用溢流阀向低压油罐卸载高压油，溢流发生后再启动阻尼刹车，可部分节能。

参见图4，机械与数控逐级校正复合并用及数控程序设计拓扑图，是数控或者说线控ECU程序设计的基础。图中所示为与机械式传动万能转向机构并行的数控转向逐级校正替代的整个过程，及程序设计各模块组成关系图。图中数控转向控制程序模块S1，矢量伺服芯片的数控调速控制程序模块S2，中轴摆杠球头刹柄（Fv）受车速测速发电机影响和限制安全位置，在允许范围内与方向盘共同构成二元操控，方向盘（2）分解出余弦值、正弦值，中轴摆杠头、尾的位置数值，这四个参数值都用滑动电位器或者光电栅格尺计数录入数字接口，中轴摆杠头、尾的位置确定车架转向中心的位置值，中轴摆杠的偏转坡度，方向盘2正弦值按中轴摆杠距离中轴线的距离所确定的比例分配到各排轴位，对所到正弦值使中轴摆杆3偏转，数控计算正弦比例分配对比例分配器或液压比例阀进行校正和替代，复合并用控制正弦连杆同步传动，这是初级校正替代，得到摆杆偏转坡度；根据中轴摆杆3偏转坡度计算横向余弦摆杆在两侧车轮转向轴的偏转补偿量，在中轴余弦随动桁架基础上叠加补偿量，得到两侧纵列余弦，余弦纵列相同用连杆同步传动，横向正弦同排相同，用连杆同步传动；在各转向轴位置，横向正弦连杆与纵向余弦连杆的垂直短滑杆上侧开口滑动轴承同时分层交叉连接关键操控点轴承Gi，取得矢量操控的关键依据，该轴承四面安装压力敏感传感器，取得电磁信号分别控制顺、逆时针转向电控电液助力和滑动调变电压升、降的机电式伺服执行机构，数控系统用光栅格尺绝对值监测校正并伺服控制电控电液助力连接同步连杆的位移量，这是典型数控校正替代；带可视驾驶台的车辆，显示屏将各车轮的操控矢量和虚拟中轴操控矢量显示于显示屏上；如果出现转向轴摆臂力臂半径Ri/R小于1/50，立即报警启动安全修正程序和上推中轴摆杠球头刹柄Fv滑槽盖板，使车架转向中心按3R/N为步阶向车尾方向移动；根据纵向同列余弦值、横向同排正弦值组成各转向轴位置关键操控点轴承Gi坐标矩阵，分别选择四象限反正切角度计算，或者正、负向反余弦角度计算公式，计算取得各转向轴全圆转向角度和矢量操控臂长Ri和轮毂轴L校正矢量操控臂长Ri′矢量操控标的，并数字化编码，绝对值栅格编码后传送给各车轮矢量操控芯片，芯片中包含数控转向控制程序模块S1和数控调速控制程序模块S2，分别按监测光栅格绝对值与中央控制器传达的命令标的栅格绝对值比较差异量、各驱动半轴测速发电机电压与按轮毂轴L校正矢量操控臂长Ri′的比例分配所得命令标的电压U0i=（Ri′）*U/R进行电压平衡比较，比较差异量为伺服执行信号，分别控制执行机构完成矢量操控，直至差异湮灭时停止动作，这是终级数控校正替代；最后，驱动主轴测速发电机电压或四角测速发电机平均供电电压反馈车速，控制中轴摆杠球头刹柄Fv滑槽盖板，限制高速大角度原地转向，预防侧翻，实现高速钟摆过弯和低速灵活任意转向。

无论是经差速器分枝传动轴分配传动，还是轮毂电动机或轮边电动机直接驱动车轮，每一个车轮传动轴都连接一个测速交流发电机其输出经桥式整流电路输出直流电压Ui，或以1倍标准电压绕组的直流发电机直接发电产生Ui；各组U0i与Ui进行配对比较，如果Ui大于U0i，表明车轮打滑，双支路电压平衡比较伺服电路总成96中二极管所通电路将控制伺服机构限制向对应车轮传输动力，（限制方式包括经电磁阀控制气液助力刹车、差速器锁定、离合器离断、控制伺服电路减小向驱动电动机供电电压和电流、经伺服电磁阀限制给驱动车轮的液压马达供液油路的压力和流量），如果Ui小于U0i，表明车轮转向受阻滞，此时双支路电压平衡比较伺服电路总成96中二极管所通电路将增大向对应车轮传输动力，（增加动力方式包括限制差速器对侧分枝如经电磁阀控制气液助力刹车或离断离合器、控制伺服电路增加驱动发动机供电电压和电流、经伺服电磁阀增加给驱动车轮的液压马达供液油路的压力和流量），当Ui与U0i相差不大，一般相差低于一个较小变动幅度比例参数时，如5%时，这个参数是根据不同路面来调整的,+、-电路所控制的伺服机构都静止不动，即各车轮转向轴摆臂变压器输出电压与驱动轴测速发电机输出电压静电压平衡，各车轮转速都受驱动主轴和转向机构粗略控制，并主要由路面摩擦力自动调整。

转向轴摆臂与变压器滑动极靴之间有两种连接方式，第一种是滑动变阻器安装于各摆臂中，由供电电源供给直流电压，成为滑动电位器，第二种是用钢丝传动或者用同步液压传动，其中钢丝是沿转向轴芯竖直方向由滑轮组合导出，同步连接到可调节变压器各对应极靴上，对应的助力方式各自用滑动轴承或者液压活塞缸，它们受控于在关键操控点轴承Gi沿轴盘滑槽前、后的压力敏感电阻变应片传感器所产生的电信号操控。更好地把关键操控点轴承Gi多功能、矢量化，这是本技术的在机械式操控领域的关键点，也是在数控计算中程序设计的重要特征。

因发动机转速幅度变化较大，为减少测速发电机耗损能量，对发电机的绕组的调控与变速箱操控同步联动，即高速时按一定比例缩减发电电压，以控制最高转速所对应的最高电压在36V以内（180迈车速，对应36V，即每10迈对应2V的对应比例关系，最小分辨速度0.5迈，即最小分辨电压0.1V，电流也控制在0.1安倍以内，滑动电位器材料用大电阻材料），以能够控制伺服电磁阀动作即可，不需要太大，测速发电机是用小型永磁发电机，这是对测速发电机绕组的设计要求，保证安全第一。

二、差速伺服控制机构的具体实施实例。

本项技术中对差速伺服控制机构设计推荐了6种类型，各类型都是建立在各车轮轴或称驱动半轴93的角速度测速发电机91所产生实测电压Ui与转向操控机构关键操控点轴承Gi带动滑动极靴从滑动电位器上所取得的电压信号U0i在双支路电压平衡比较伺服电路总成96上进行比较产生伺服电信号指令控制各车轮半轴角速度驱动机构产生伺服动作。各类型详细连接结构依次为：

分布式独立驱动器差速控制。各车轮轴或称驱动半轴分布式独立驱动，包括轮边电动机驱动、轮毂电动机驱动、液压驱动马达（或称驱动器）（包括液压泵或柱塞式马达），每一个驱动轴只连接一个驱动动力马达，各马达彼此间没有机械传动轴连接，采用按对角线两个测速发电机一组串联、两组对角线间并联的原则接线组成同向电压叠加联合直流供电电源，给各转向轴摆臂滑槽位置的滑动电位器供电，用转向操控机构关键操控点轴承从滑动电位器上所取得的电压平衡信号伺服指令控制各车轮轴角速度，其中液压柱塞马达，电控液压阀控制液压供液量和控制柱塞马达的轴承盘助力倾斜角，当不需要主动驱动时，柱塞马达倾斜角为零的轴承盘处于滑行状态，电动马达，多采用可逆变发电刹车，控制降低滑动电位器的供电电压，即可变为把驱动电动马达变为发电机，同时调节向储电池存储的合适电压，在与全程数控绝对值栅格伺服芯片驱动万能转向系统配合时，数控系统控制Ui无限趋近于U0i=Ri*U/R通过ECU直接控制轮毂电动机的供电IGBT控制器，或者由ECU控制电磁液压阀，来控制液压柱塞马达轴承盘倾斜角度和液压马达供液流量，从而把各自独立的驱动动力连接控制为一个共同行动的整体。

②双源混合驱动合成。每一个车轮轴或称驱动半轴都连接一组行星齿轮架，行星齿轮太阳轮连接一组第一驱动轴，行星齿轮圈连接一组第二驱动轴，所有各组第一驱动轴都由分动器95齿轮硬性无差速连接，负责直行驱动，而所有各组第二驱动轴都各自连接分布式马达（或称驱动器），包括轮边电动机、轮毂电动机、液压驱动马达（包括液压泵或柱塞式马达）任选其一，优选可逆性工况的驱动器。图3中所示，采用了内啮合齿轮液压马达。它们受转向操控机构所产生的电压平衡信号伺服指令控制伺服执行转向差速驱动，对由第一驱动轴传动来的角速度为基础进行校正性伺服差速驱动调节，并且在需要时由第二驱动轴所连接的分布性驱动器进行可逆性工作，即刹车储能或者助力推进间进行能量可逆性转换，这只需要调节给各转向轴摆臂滑槽位置的滑动电位器供电电压，即对调压供电变压器92进行供压或降压供电，改变滑动电压/距离（U/R）梯度调节电压平衡偏离原标定平衡角速度，额外辅助性增加供电电压，就是给供电发电机加装调压供电变压器92升压供电，使各车轮分布式驱动动力同步驱动加速，把所存能量释放为行进动能，反之用调压供电变压器92给各转向轴摆臂滑槽位置的滑动电位器降压供电，伺服驱动电动机自动调整逆变为发电机，所发电力桥形整流调整电流方向，把电能存储向电池，则使各车轮分布式驱动动力同步减速，如果第一驱动轴不减速或减速过程滞后，第二驱动轴所连接的驱动动力将逆向工作，把动能吸收为液压传动压缩空气能或电动机变为发电机把电力输向储电池，如此将更加适用于混合动力车辆双源驱动。

③二级行星齿轮差速器电控液力无级变速器。即A驱动轴和B驱动轴都来源于同一驱动主轴所连接前级行星齿轮差速器，驱动主轴先连接前级行星齿轮差速器行星齿轮架，A驱动轴连接前级行星齿轮差速器太阳轮，再连接后级行星齿轮差速器行星齿轮架，B驱动轴都是齿轮啮合连接前、后两级行星齿轮差速器的外轮圈，后级行星齿轮差速器的太阳轮齿轮为输出轴，对A和B两轴分别安装啮合连接两组不同角速度流量相差3倍以上（暂以5倍为例）的液压泵，所用液压泵可以在柱塞泵、内啮合齿轮泵、外啮合齿轮泵、叶片泵中任选其一，用A或B轴上的大流量液压泵向B或A轴上小流量液压泵供液的方式对A或B轴减速并对B或A轴加速的变速调节，并可在大流量液压泵轴端辅加增设阻尼刹车和机械齿舌锁定装置，另一对液压泵阀芯接口为互通自循环空转状态或者液压泵与驱动轴间非啮合离断状态，四个液压泵两组回路阻尼刹车装置和机械齿舌锁定装置，先由增设的一组矢量操控臂长度Ri与标准半径R对应的电压平衡比较电路总成来用二级管选择两组液压回路电控液压阀控制电路支路之一来执行伺服齿轮啮合和刹车锁定，然后再串连对Ui和UOi进行比较的电压平衡比较电路总成96的增速、减速伺服电路，先由电信号用电动螺杆或电磁阀来控制液压阀芯，再进一步控制两组同轴电磁液压四接口滑阀，滑阀中控制液压泵的各接口相位宽大于滑芯塞相位宽，一般设计滑芯宽为π/12，且左右相位宽度不对称，从平衡态为0相位计，第一组液压阀阀套上接A驱动轴上小流量泵的接口开口相位-π/4～π/24，接B驱动轴上大流量泵的接口开口相位-π/4～π/4，并且从π/24～π/4为逐渐收窄的V形过渡沟槽，第二组液压阀阀套上接B驱动轴小流量泵的接口开口相位+π/4～-π/24，接A驱动轴上大流量泵的接口开口相位+π/4～-π/4，并且从-π/24～-π/4为逐渐收窄的V形过渡沟槽，这段过渡沟槽是无级变速的关键，分别在-π/2、+π/2相位附近设宽度为π/3的回流接口，液压阀阀芯在-π/4～π/4的范围内开关转换过程是受伺服电路电流控制的电动螺杆或电磁阀操控的液压缸推动两个液压回路阀芯同步位置逐渐变化的，由A、B两轴等速平衡状态为0相位，在从0向+π/4逐渐调节过程中，在π/24相位第一组液压阀控制A驱动轴上小流量泵的自转回路先行被关闭，而B驱动轴上的大流量泵自转循环回路以及第二组液压阀所控制的A驱动轴上大流量泵和B驱动轴上小流量泵液流循环回路都开通着，B驱动轴上的大流量泵必须分流一部分流量供给A驱动轴上小流量泵，使B驱动轴减速，随着π/24～π/4段过渡沟槽逐渐变小，大流量泵的自转所需要流量不断减小，而更多的流量分配给A驱动轴上小流量泵，逐渐转换成大流量泵自转循环回路完全关闭，结果B驱动轴角速度逐渐成为A驱动轴角速度的1/5倍或者说是各占输入轴角速度的2/6倍、10/6倍，两个驱动轴再在后级行星齿轮差速器上合成，使输出轴角速度为输入轴角速度的18/6倍，若再将B驱动轴大流量泵轴端用阻尼刹车后机械齿舌锁定，输出轴角速度则达到输入轴角速度的4倍；反之，在从0向-π/4相位调节过程中，双支路电压平衡比较伺服电路总成96的另一组电路通电，控制伺服电动螺杆或电磁阀来控制液压阀芯向减速端位移，在-π/24相位第二组液压阀控制B驱动轴上小流量泵自转循环回路先行被关闭，被迫与A驱动轴上的大流量泵构成液压回路，在-π/24～-π/4段，A驱动轴上大流量泵的自循环回路以及第一组液压阀控制的A驱动轴上小流量泵和B驱动轴上大流量泵液压流循环回路都开通着，A驱动轴因自转循环流量逐渐减少而减速，增加对B驱动轴上小流量泵的流量分配，给受双支路电压平衡比较伺服电路总成96减速分支伺服电路因电压Ui和U0i都低于标准电源电压U而受二极管阻断为怠工状态，受其控制的另两个液压泵都处于非啮合离合离断状态或者液流相通但相不影响的自循环空转状态，当A驱动轴角速度减速逐渐成为B驱动轴角速度的1/2倍时，即分别为输入轴角速度的2/6和4/6时，输出轴角速度为0停止状态，而此点附近输出轴的力矩最大，继续对A驱动轴减速，到-π/4相位，A驱动轴上大流量泵的自循环回路完全关闭，A驱动轴角速度是B驱动轴角速度的1/5倍时，输出轴角速度达到输入轴角速度的-6/6倍，即反向驱动，若A驱动轴的大流量泵轴端用阻尼刹车后机械齿舌锁定，则输出轴角速度达到输入轴角速度的-2倍，如此根据各驱动半轴93、角速度测速发电机91实时监测输出轴角速度所产生的电压经双支路电压平衡比较伺服电路总成96控制对A或B轴的液压泵流量分配和角速度，即可实现对输出轴角速度按输入轴的-1～+3倍间控制，实现电控液力无级变速，再用阻尼刹车后锁定扩大范围，可以达到-2～+4倍间的传动比控制，可以用作替代机械变速箱。

④电控调速无级变速器（CVT）。无差速器的驱动轴及其分枝传动到各驱动半轴前，再由无级变速器连接驱动半轴，而对无级变速器（CVT）的调速动作由电压平衡伺服指令控制，由液压助力或电动丝杠执行动作，在保持传动链条一定张力的基础上，同步调节主动轴和从动轴轮盘的轴向位移，从而调节传动半径和传动力矩的比例，直至达到测速发电机电压平衡信号指令为平衡状态。

⑤电控改良托森差速器和差速锁。依靠托森差速器和差速锁的驱动连接，中央差速器和轴间差速器、轮间差速器组成常规差速分枝驱动连接，但各车轮驱动半轴的测速发电机所产生的电压与转向操控机构所产生的电压平衡信号控制指令进行比较，在超过一定允许值参数限额后，触发差速锁启动指令，电磁阀或液压阀启动锁定状态，电动螺旋杠或液压杆从差速器输入轴盘两侧顶推轴承外套，控制轴向位移，轴承内套连接随差速器中央轴盘旋转的第二轴盘架，第二轴盘架与安装成对涡轮的中央轴盘间轴向滑动，两组轴承外套受控于电控伺服液压缸或电动螺杆轴向滑动，轴承内套滑轴转动连接控制滑动环传动杆并连接两组直角摆杆，摆杠前端拨叉分别连接控制中央轴盘上的成对涡轮一端左右两侧的叠片离合器刹车和差速锁锁舌，成对涡轮的另一端为成对涡轮间的锥形啮合齿轮，成对涡轮间为夹角20度，两侧锥形端齿轮的啮合或断开状态可以受第三轴盘架顶推力作用调控；第三轴盘架顶推力调控端齿轮沿涡轮轴花键向夹角尖端方向滑动，使两侧端齿轮啮合状态，这就是常用状态的托森差速器，主要依靠涡轮与半轴间涡轮啮合齿槽夹角防滑，即由对侧的涡轮向对侧半轴传递驱动力受阻而增加对本侧驱动轴防滑效果，如果还出现打滑，某一驱动半轴测速发电机电压超出阀值，将触发电控伺服机构，第二轴盘架上将带动两组直角摆杠分别控制左右两组涡轮叉开端端头叠片离合器刹车和差速锁锁舌，左右涡轮同时进入刹车锁定状态，如果此时被锁定驱动轴正处于转向弯外侧，则它不但不提供前进驱动力，还将是被拖拉磨地前行，成为前进阻力；此时，最好是离断此轮，至少不能形成阻力并尽可能提供驱动力，即由第三轴盘架顶推力调控端齿轮沿涡轮轴花键向开角方向滑动，就导致两侧齿轮脱离啮合，脱离啮合将使涡轮间传动断开，而各自与两侧半轴间的连接以及两涡轮安装支座中央轴盘的连接不变，此时成为普通的自由差速器，两侧半轴间相不影响，允许车轮被动驱动和打滑失效，其可用驱动力一般较小，驱动力大小主要受涡轮与半轴间涡轮啮合齿槽夹角和齿间摩擦系数影响，啮合齿槽越接近于垂直半轴圆周方向，驱动力越大，另一方面主要依靠地面摩擦力实现差速，如果打滑超出阀值触发电控伺服机构，第二轴盘架上将带动两组直角摆杠分别控制左右两组涡轮叉开端端头叠片离合器刹车和差速锁锁舌，左右涡轮分别独立或同时进入刹车锁定状态，这就是限滑差速和差速锁定状态，自由差速器状态一般不单独使用，主要是在外侧车轮打滑时使用，且必须与受电压平衡伺服指令信号控制的限滑刹车和限差刹车及差速锁配合使用，对打滑侧车轮驱动半轴刹车限滑，对另一侧车轮差速锁定；无论那种状态，离合器刹车和差速锁舌都受电压平衡伺服指令信号控制，成对涡轮可对各自连接两侧驱动半轴的涡轮进行独立锁定或共同锁定，也可以柔性刹车锁定，直至发生电压平衡信号控制指令回到允许参数范围内，或者发出对侧锁止信号指令。

⑥电控刹车限滑差速。以简单的刹车为主伺服控制差速，一般的限滑差速器也采用此种连接装置，所不同的是，不用滑块位置控制阻尼刹车，而是由双支路电压平衡比较伺服电路总成96发出伺服指令控制需要减速的驱动半轴所附带刹车系统执行刹车减速，或者控制需要加速的驱动半轴在差速器对侧的驱动半轴进行刹车减速，以增加输入主驱动轴向自身驱动半轴输出更多驱动力，直至电压平衡性解除刹车，一般以自动点刹为主。

所推荐的6种伺服执行机构，多为现有技术，但与本技术关键操控点轴承矢量电控技术的结合，实现了多轮车辆所有车轮同时从机械传动方式到缩微模型操控，再到全程数控方式，以及机械数控复合并用方式的精确矢量操控，转向与差速集合为整体，实现了前所未有的性能。

三、适用车型。

因万能转向操控机构改进为模型操控液压同步传动后，转向机构成为模块化部件，适用车型较广，尤其是叶片式摆动油缸，在车轮转向轴位置安装空间较自由，占用空间较小。

本申请案的差速控制技术，最适用于分布式独立驱动动力联合驱动，采用第①和第②种差速传动，主要是电动车、混合动力车，由轮边或轮毂电动机为主，液压马达也可以用于低速特种车型。类似于“山猫”越野车一类车型，可以采用第②或③种差速传动。第②种是将坦克差速原理应用到第一个驱动半轴，由第二驱动轴专门负责伺服转向差速，在直行上坡过程中，所有车轮同步驱动，没有单轮打滑的机会，非常适合高速行驶的混合动力车型。第③种的液压泵无级变速，可以广泛应用在中低速重负荷变速传动中，也可以用于电子控制变速箱，得宜于其测速电机电压反馈伺服控制非常及时精确，否则在过渡沟槽段的变速比例难以控制，其液压油需要在大流量泵的低压回路中设置一个冷却过滤分支回路和储油罐。第④种钢带无级变速CVT为常规单动力高速行驶车最优选择，这种传动的缺陷是低速时转向机构对差速控制的响应较慢。第⑤种是对差速锁的自动电控改良，主要用于改进越野车。第⑥种差速传动是用点刹控制差速，是对限滑差速器的电控改进，牺牲刹车副磨损来降低制造成本。

四、典型实施例车型方案。

典型实施例是超级全地域越野车型。采用与“山猫”越野车相同的车架、发动机、车底、八个轮胎两列分布、螺旋浆推进器，八轮全驱全转向，胎压自动调节泵。模型控制器(P10)按约5～10倍比例收缩于驾驶员坐椅下，模型操控栅格电控液压同步万能转向。第②种驱动差速伺服配合，其中第二驱动轴和液压驱动泵安置在分动器与万向轴节之间，第一驱动轴在原驱动轴位置不变，并与分动器连为整体。全部安装液传主动调节空气弹簧独立悬架，连接各车轮的各双A叉臂中，上臂为液压伸缩缸，可收放折叠或伸展锁定，收起后使轮毂接近水平方向，减少行船阻力，并起到车艇间或渠道侧壁防撞作用，此状态下车轮仍可受液压泵驱动，两个喷水推进器在尾部由液压泵驱动，车底为滑水船型，传动轴系为防水轴套和隔仓防水，相对运动件之间设防沙尘泥罩，保护相对运动摩擦面。此车以陆用为主，突出越野能力爬坡性能，水上为辅。在以水上和沼泽机动为主的车型上，采用柱塞式液压马达的第①种差速控制，如此可以减轻传动轴的重量，并规避电机防水问题。

因差速控制精准，对于越野车型是最优级选择，单轮悬空也按角速度比例驱动，沙漠越野性能最优，对于公路高速机动车型，杜绝摩擦掉胎粉现象，减小被跟踪痕迹，延长车胎和路面寿命。本项技术能够显著提高导弹载车越野性能和高速车艇的沙滩爬坡性能，在液压传动为主，还可提高车艇适水性。

五、与现在技术的特征比较

1、与差速锁相比。差速锁只有一个与主驱动轴硬锁定的角速度，外侧轮打滑后被锁定反而成为驱动阻力，增加其它车轮在沙滩“刨坑”的机会。

2、与已公开的线控电子差速器相比。其中：“控制器根据两个转速传感器和方向盘转角传感器、踏板位移传感器采集的信号判断汽车的行驶状态，并通过两个电机驱动控制器对轮毂电机进行调速和变扭矩控制”，显示没有方向盘为主操控车轮行驶的矢量操控概念，未明确测速传感器是否是发电机电压方式，或许是离心滑块，或许离心压电式，或许是电磁脉冲计数，也没有四驱四转向。还有一类线控电子差速器，其计算过程是先计算行驶圆心半径位置，再计算各车轮的半径和差速比例，因为其操控系统中没有任何一个操控矢量参数直接对应于测速传感器，再由IGBT控制器直接对测速传感器作出反应，只向中央控制器ECU报告监测结果和伺服执行结果，而不必再向中央控制器ECU请求命令，使车轮驱动半轴角速度判断更直接简便。而且，该公开技术与本项技术组合的最大区别在于车架转向中心不可移动，没有二维转向和矢量操控概念。而本项技术群组的优点是从机械传动操控到模型操控，再到三级数控校正替代，即每一级都可以与精确数控相结合，复合应用，即始是全程数控，在车速影响中轴摆杠和车架转向中心位置、二维矩阵推算各关键操控点坐标、矢量控制差速电压平衡等三方面，与现有ECU线控的计算公式和程序设计拓扑图结构有明显区别和改进。

Claims (4)

1.一种与多轮车辆转向操控机构矢量联动的电子调控差速机构，所述多轮车辆转向操控机构包括，方向盘（2）和中轴摆杠球头刹柄（Fv）二元操控转向机构，亦或是按比例缩小的模型控制器（P10），转向机构或模型控制器（P10）为各个转向轴二维合成产生关键操控点轴承（Gi），连接控制在转向轴（10）或副转向轴（10’）轴盘（52）滑槽中滑动的转向轴摆臂，亦称为矢量操控臂，在关键操控点轴承（Gi）左右两侧的压力敏感电阻变应片传感器传感器控制左右两个摆动活塞油缸（80）同步反馈转向助力连接对应的两侧副转向轴（10’）轴盘（52）和两侧实体转向轴（10）转向，在关键操控点轴承（Gi）前后两侧的压力敏感电阻变应片传感器传感器控制矢量操控臂沿滑槽同步助力伸缩，并连接带动滑动极靴在滑动电位器或可调变压器上同步位移，所取得的标的电压用于控制矢量操控臂滑动极靴操控器（P2），其特征在于，在所述的每排转向轴轴盘（52）上设有矢量操控臂滑动极靴，在所述车轮驱动半轴（93）上都安装相同型号的测速发电机（91），它们与各自对应的整流电路（97）和电压平衡比较伺服驱动电路总成（96）共同组成矢量操控臂滑动极靴操控器（P2），该矢量操控臂滑动极靴操控器（P2）包括：所述的左右车轮的驱动半轴（93）经树形分支齿轮分动器传动轴系或中央差速器和轴间分动器（95）连接发动机主轴和变速箱，每一个车轮驱动半轴上都安装一个相同型号的角速度测速发电机(91)和一套刹车系统；整车行进速度经角速度测速发电机（91）控制推动限位盖板限制中轴摆杠球头刹柄（Fv）在v形滑槽中的位置，调节其垂直连接中点的中轴摆杠尾端的可调位置范围，从而调节车架转向中心纵向移动；高速状态时车架转向中心被推出车尾以后，禁止原地转向，万能转向机构经方向盘（2）和中轴摆杠操控正弦比例分配导致中轴摆杆（3）偏转，与之平行约束摆转的摆杆（6b）端头所产生的余弦补偿位移，再经齿轮倒转和连杆传动，传动到各转向轴对应位置，获得在中轴余弦随动桁架（4）基础上进行余弦补偿后的余弦，再与对应轴位所得比例分配正弦连杆形成穿层滑动轴承垂直交叉，二维合成得到各车轮转向轴摆臂关键操控点（Gi）；如果一轴或二轴车轮不参与转向，则视为中轴摆杠固定不动，采用“士”字余弦补偿滑槽，比例分配后的正弦连杆推动穿层滑动轴承在余弦补偿滑槽中爬坡滑行，获得余弦补偿效果，同列余弦同步连杆传动，再与正弦连杆二维合成得到各车轮转向轴摆臂关键操控点（Gi）；各车轮转向轴摆臂关键操控点（Gi）操控转向角度，车轮的瞬时行进方向永远是沿矢量方向所指方向，使所有车轮瞬时恒等同心圆转向的同时，各个关键操控点（Gi）距离对应转向轴（10）的轴盘（52）轴芯的矢量操控臂长度（Ri），与该车轮距离行进转向圆心的距离成正比，转向轴摆臂力臂长度即各矢量操控臂长度（Ri）与各自所对应的车轮行进速度成正比，利用安装在各个车轮的驱动半轴（93）上的角速度测速发电机（91）所产生的电压与角速度成正比的原理，与对应转向轴关键操控点（Gi）距离对应转向轴轴芯的矢量操控臂长度（Ri），所对应的调压供电变压器（92）或滑动电位器输出端极靴连接建立一一对应关系，从输出端极靴处所得到输出标的电压（U0i），再分别与各个车轮的驱动半轴（93）上的角速度测速发电机（91）所产生的电压（Ui）整流后进行并联双支路电压平衡比较伺服电路总成（96）电压平衡比较，所产生对应于失衡的反馈伺服电信号，控制伺服驱动装置去驱动半轴（93）的增或减角速度，恢复电压平衡；虽然分别是在交流电状态或者直流电状态下调节输出端极靴电压，但最终在进行并联双支路电压平衡比较伺服电路总成（96）电压平衡比较之前，都经测速发电机输出整流电路总成（97）和主轴供电发电机整流电路总成（98）转换为直流并共用地线后，再进行电压平衡比较，效果相同；调压供电变压器（92）或滑动电位器的供电电源有两种，第一种是由啮合安装在发动机离合器和变速箱后端的驱动主轴传动轴上的对应标准摆臂半径的主轴发电机（90）提供，交流电或直流电均可，所产生电压都应是直行时标准测速发电机的2倍，第二种是由车架质心对称布局的四边角车轮的驱动半轴（93）、角速度测速发电机（91）所产生的电能经测速发电机输出整流电路总成（97）整流后按对角线两机一组串联、两组间并联的原则接线组成同向电压叠加联合直流供电电源，对于分散布局的轮毂电动机或液压马达驱动方式，只能采用第二种电源；对应的滑动电位器输入电压的极值距离长度也应是标准半径的2倍，即电压/距离（U/R）梯度必须保持整车瞬时同步性和一致性。

2.根据权利要求1所述的与多轮车辆转向操控机构矢量联动的电子调控差速机构，其特征在于，所述的模型控制器（P10）为全尺寸机构或按一定比例缩小，或者按模型控制器（P10）的操控过程演化为虚拟数学模型制程设计为软件程序的全程数控万能转向操控程序模块；在模型控制器（P10）中对应地供电电源发电机就与模型控制器（P10）中对应副转向轴（10＇）的关键操控点（Gi）沿副转向轴轴盘（52）上截面径向梯形滑动槽口侧壁安装滑动电位器，标准半径的2倍位置远端连接2倍电压高压电极，副转向轴（10＇）轴盘（52）轴芯位置安装公共地线极，滑动电阻线用阻值较高的材料，减小损耗发热；若是用调压供电变压器（92），用钢丝传动或同步液压传动，将模型控制器（P10）中各个对应副转向轴（10＇）的关键操控点（Gi）四面都安装压力敏感电阻变应片传感器传感器，沿滑槽两侧的压力敏感电阻变应片传感器传感器操控转向助力分别按顺、逆时针方向助力，沿滑槽远近两面被夹持的压力敏感电阻变应片传感器，经同步传动和同步助力操控连接中央变压器输出端极靴，分别按升压、降压方向助力，远端用弹簧支垫抵消钢丝张力，近端连接钢丝，经副转向轴轴盘（52）轴芯位置滑轮竖直转变钢丝方向，再集中连接到中央变压器的各车轮角速度操控极靴，这一段钢丝长度固定下来后，钢丝再连接与钢丝张力对应的弹性绞盘，电动助力或者压力敏感电控螺旋杠同时连接中央变压器滑动极靴和钢丝，如果远端取消弹簧支垫，则需再经滑轮把钢丝从中央变压器远端滑轮回转到副转向轴轴盘（52）轴芯位置，由滑轮竖直转变钢丝方向后经2倍远端滑轮回环连接关键操控点（Gi）后，夹持压力敏感电阻变应片传感器的部件远端；同步液压传动活塞缸也可以用于这种同步传动控制，用于替代钢丝传动，即模型控制器（P10）中各个对应副转向轴（10＇）的关键操控点轴承（Gi）经插入压力敏感电控传感器后连接一组直线双向活塞缸，相同型号的活塞缸安装于中央变压器的极靴滑轨上，同步控制极靴输出电压，受压力敏感电控电磁阀控制的液压助力缸与同步活塞缸平行地安装于极靴滑轨上，共同控制极靴位置；对应各副转向轴（10＇）的极靴滑轨平行地环绕在中央变压器线圈绕组周围，互不干扰，各自按位置比例输出电压，经主轴供电发电机整流电路总成（98）整流后连接对应副转向轴（10＇）轴位比较双支路电压平衡比较伺服电路总成（96）的S端；角速度测速发电机所产生电力经测速发电机输出整流电路总成（97）整流后连接对应副转向轴（10＇）轴位比较双支路电压平衡比较伺服电路总成（96）的Y端；当S端电压高于Y端电压时，则表示车轮轴转速低于平衡电压控制信号要求，从S→Y单向电路导通，启动控制伺服驱动增加对应车轮的驱动半轴（93）的动力供给，当Y端电压高于S端电压时，则表示车轮轴转速高于控制信号要求，即判定存在车轮打滑，从Y→S单向电路导通，启动控制伺服驱动减小对应车轮的驱动半轴（93）的动力供给，或者直接对驱动半轴（93）单独刹车，或者伺服电动或液压泵回收部分能量，或者启动伺服差速锁，限制轮胎打滑；两个分枝电路的电信号，各自再经继电器、三极管可控硅放大器、或绝缘栅双极型晶体管IGBT分别接通控制伺服驱动机构的执行电路，控制配套的伺服执行差速机构完成伺服动作，达到电压平衡和伺服信号湮灭。

3.根据权利要求1所述的与多轮车辆转向操控机构矢量联动的电子调控差速机构，其特征在于，所述的矢量操控臂滑动极靴操控器（P2）以电压平衡比较为主要技术特征，除机械实体操控机构外，虚拟计算程序中的数学模型也包含在内，在强调安全和高度精确的高档车辆上，机械实体或模型操控与全程数控万能转向在多个层级复合应用可以各自取长补短；用滑动变阻电位器或者绝对值光电栅格尺将包括方向盘角度α分解的正弦sinα、余弦cosα和中轴摆杠头、尾位置四个操控因子编码器编写成11位以上的二进制读数输入转向控制计算机接口端，根据四边角的车轮驱动轴角速度测速发电机所产生的电压U值，计算出平均车速，按程序设计公式限定中轴摆杠尾端可调节范围，对超范围数值立即纠正；在程序设计中，对正弦sinα按中轴摆杠在各轴位与车体中轴线间距离相乘积，计算摆杆各交叉节点位置，其中距离为0的位置为车架转向中心点H0，以此为起始点计算各轴位的相对轴位距（Hi-H0），算出虚拟中轴摆杆偏转坡度sinα/（H1-H0），即取得虚拟中轴摆杆横杆和摆杆（6b）的偏转补偿量为sinα*Mm/（H1-H0），按公式计算得到两侧纵列余弦坐标值Ri*cosβ=cosα±sinα*Mm/（H1-H0），各排轴位按比例分配得到的正弦坐标值Ri*sinβ=（Hi- H0）* sinα/（H1-H0），如此得到各转向轴位置的二维坐标矩阵，公式中Ri表示滑动的转向轴摆臂关键操控点Gi轴承距离转向轴盘轴心的半径距离，即是矢量操控臂长度，也是矢量长度和差速控制的电压平衡信号源，Ri=( (cosα±sinα*Mm/（H1-H0）)²+(（Hi- H0）* sinα/（H1-H0）)²)^1/2，计算cosβi=(cosα±sinα*Mm/（H1-H0）)/ Ri，反余弦计算出转向角为βi=acos ((cosα±sinα*Mm/（H1-H0）)/ Ri)，把关键操控点Gi坐标阵列正弦sinβ正负、余弦cosβ正负二因素循环使用条件语句“IF…THEN…GOTO”程序，确定转向角所在的坐标象限，标定在二进制绝对值栅格角度盘上，得到0～±π就是360度全圆，各转向轴转向角βi折算为角度密位值或光电栅格绝对值，各矢量操控臂长度Ri长度折算为绝对值光电栅格尺编码值，组合起来就换算成了矢量极坐标，即显示矢量方向，又显示矢量长度；一般转向轴轴芯位置与车轮接地面积中心点有一段距离，即轮毂轴L，相对于行进转向圆心半径，一般差速控制误差在5%以内，在机械式操控机构中可以乎略，在数控精确原地转向过程中按L*sin /(Hi-H0)的权重份额调整矢量操控臂长度Ri，按调整后的精确公式计算得到轮毂轴L校正矢量操控臂长度（Riˊ）=((cosα±sinα*(Mm+L*cosα)/（H1-H0）)²+(（Hi- H0± L*sinα）* sinα/（H1-H0）)²)^1/2，（Riˊ）值只用于调整差速控制电压U0i=（Riˊ）*（U/R）计算，不能用于调整方向角度；为了规避“零操控力矩”陷井，设计了修正子程序，向驾驶员报警并驱动伺服助力用盖板推动v形滑轨槽中球头刹柄（Fv），调整车架转向中心达到安全位置；为兼顾高速安全保障和转向精确度，以主驱动轴角速度所折算的线速度和转向角正弦为主要参数，控制数控系统的扫测和计算频率；中央控制器（ECU）将计算所得关键操控点（Gi）标的转向角度βi绝对值栅格值和标的平衡电压值（U0i）编码后，经光纤或线缆或无线通信（WIFI）传达给按对应编码位置对号入座的各车轮转向轴和驱动半轴矢量操控专用伺服驱动芯片，各矢量操控专用伺服驱动芯片中设置数控转向控制程序模块（S1）和车轮驱动半轴角速度电压伺服驱动绝缘栅双极型晶体管IGBT的数控调速控制程序模块（S2），由这两个模块中的数控转向控制程序模块（S1）分工各自监测实际转向角栅格绝对值与命令标的转向角栅格绝对值的差异、数控调速控制程序模块（S2）分工各自驱动半轴位置角速度测速发电机实际监测电压编码与命令标的电压编码的比较差异，再根据比较差异分别向伺服转向角度电液伺服助力装置发出角度增减指令、向伺服绝缘栅双极型晶体管（IGBT）发出供给驱动轮边或轮毂电动机的电压升降指令，既控制实际转向角栅格绝对值与命令标的转向角栅格绝对值的差异湮灭，也控制测速发电机实际监测电压（Ui）趋近于命令标的电压U0i=（Riˊ）*U/R；控制液压马达（多选用柱塞式液压马达或内啮合齿轮泵），是根据测速发电机实际监测电压（Ui）与命令标的电压（U0i）间差异值，通过（ECU）控制电磁阀和液压传动阀同时控制柱塞马达轴承盘倾斜角度和液压马达或泵的供液流量。

4.根据权利要求1所述的与多轮车辆转向操控机构矢量联动的电子调控差速机构，其特征在于，所述的伺服执行差速机构包括6种类型，分别为：分布式独立驱动，每一个驱动半轴（93）只连接一个驱动动力马达，电动机马达或电磁阀控制液压马达，各马达彼此间没有机械传动轴连接；②双源混合驱动合成，来源于主发动机的第一驱动轴（W1）和来源于分布式独立驱动器的第二驱动轴（W2）在行星齿轮架上合成驱动力连接一个称驱动半轴（93），分布式独立驱动器最好先用双向可逆变马达，如此将更加适用于混合动力车辆双源驱动；③二级行星齿轮差速器电控液力无级变速器；④电控调速无级变速器（CVT）；⑤电控改良托森差速器和差速锁；⑥电控刹车限滑差速；

上述各类型的伺服执行差速机构都是建立在各车轮的驱动半轴（93）的角速度测速发电机（91）所产生实测电压（Ui）与转向操控机构关键操控点轴承（Gi）从滑动电位器上所取得的标的电压信号（U0i）在双支路电压平衡比较伺服电路总成（96）上进行比较，产生伺服电信号指令控制各车轮半轴角速度驱动机构产生伺服动作。