CN109109967B - 后轮转向机构及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种后轮转向机构及汽车。其中，后轮转向机构包括驱动装置和两个轮边总成；轮边总成包括安装座、转向球铰及转向节，安装座包括安装车轮的圆形座体，以及设置在圆形座体上、且与驱动装置连接的连接臂，连接臂与驱动装置的连接位置到经过圆形座体中心的竖直线的垂直距离大于零；转向球铰包括弧形体以及与弧形体固定连接的连接件，且连接件与圆形座体固定连接；转向节设有安装弧形体的弧形槽。本发明通过驱动装置驱动连接臂，使圆形座体的上端产生转动力矩，以使转向球铰的弧形体在转向节的弧形槽内摆动，从而使圆形座体以及安装在圆形座体上的车轮发生转动，实现后轮转向，提升车辆低速操作的机动性、高速操作的稳定性。

Description

后轮转向机构及汽车

技术领域

本发明涉及汽车转向设备技术领域，尤其涉及一种后轮转向机构及汽车。

背景技术

汽车在行驶过程中，需按照驾驶员的意志经常改变其行驶方向，即所谓的汽车转向。

现有的汽车转向为前轮转向，即，驾驶员操纵汽车转向盘，通过转向器、横拉杆和转向臂等驱动前轮发生转动，从而实现转向。

但是，前轮在转向时，低速转弯半径过大，机动性较差；在高速行驶时存在操纵稳定性较差的问题。

发明内容

本发明提供一种后轮转向机构及汽车，以解决前轮转向时，低速转弯半径过大，机动性较差；在高速行驶时存在操纵稳定性较差的技术问题。

本发明提供一种后轮转向机构，其包括：驱动装置和轮边总成；所述轮边总成包括：安装座、转向球铰以及转向节，所述安装座包括安装车轮的圆形座体，以及设置在所述圆形座体上、且与所述驱动装置连接的连接臂，所述连接臂与所述驱动装置的连接位置到经过所述圆形座体中心的竖直线的垂直距离大于零；所述转向球铰包括弧形体以及与所述弧形体固定连接的连接件，且所述连接件与所述圆形座体固定连接；所述转向节设有安装所述弧形体的弧形槽。

如上所述的后轮转向机构，其中，所述转向球铰包括弧形体以及与所述弧形体固定连接的连接件，且所述连接件与所述圆形座体固定连接；所述转向节设有安装所述弧形体的弧形槽。

如上所述的后轮转向机构，其中，所述转向球铰为两个，两个所述转向球铰沿所述圆形座体的周向间隔设置，且两个所述转向球铰与所述圆形座体固定位置的连线为竖向。

如上所述的后轮转向机构，其中，所述圆形座体设有固定孔；所述连接件包括螺纹柱以及设置在所述螺纹柱和所述弧形体之间的限位环，所述螺纹柱穿过所述固定孔与螺母螺纹连接，以使所述圆形座体与所述转向球铰固定连接。

如上所述的后轮转向机构，其中，所述连接臂包括竖直设置的第一连接部以及与所述第一连接部固定连接且垂直的第二连接部；所述第一连接部固定在所述圆形座体的正上端，所述第二连接部与所述驱动装置连接。

如上所述的后轮转向机构，其中，所述驱动装置包括电机、与所述电机的输出轴固定连接的齿轮以及与所述齿轮配合的齿条；所述齿条与所述连接臂连接。

如上所述的后轮转向机构，其中，所述齿条的两端设有连接销；所述第二连接部设有安装所述连接销的销孔。

如上所述的后轮转向机构，还包括与所述电机电连接的控制装置。

如上所述的后轮转向机构，其中，所述转向节设有安装驱动半轴的中心孔。

如上所述的后轮转向机构，其中，沿所述圆形座体的圆周方向间隔设有多个车轮螺栓孔。

本发明还提供一种汽车，其包括底盘、前轮转向机构以及如上所述的后轮转向机构，所述前轮转向机构和所述后轮转向机构安装在所述底盘上。

本发明提供的后轮转向机构及汽车，通过驱动装置驱动连接臂，使得圆形座体的上端承受转动力矩，以使与圆形座体固定连接的转向球铰的弧形体在转向节的弧形槽内发生摆动，从而使得圆形座体以及安装在圆形座体上的车轮发生转动，实现后轮转向，提升车辆低速操作的机动性、高速操作的稳定性。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本发明实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本发明的多个实施例进行说明，其中：

图1为本发明实施例后轮转向机构的结构示意图；

图2为本发明实施例后轮转向机构左侧结构的爆炸图；

图3为图1中轮边总成的结构示意图；

图4为图1中轮边总成的主视图；

图5为图4中A-A剖视图；

图6为图1中安装座的结构示意图；

图7为图1中制动盘的结构示意图；

图8为图1中转向节的结构示意图；

图9为图1中转向节的主视图；

图10为图9中B-B剖视图；

图11为图1中转向球铰的结构示意图；

图12为图1中齿条的结构示意图。

附图标记说明：

1：转向节； 11：弧形槽；

12：中心孔； 2：转向球铰；

21：弧形体； 22：限位环；

23：螺纹柱； 3：螺母；

4：安装座； 41：连接臂；

411：第一连接部； 412：第二连接部；

42：固定孔； 43：车轮螺栓孔；

44：圆形座体； 5：齿条；

51：连接销； 52：齿条本体；

6：驱动器； 7：制动盘；

8：车轮螺栓。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1为本发明实施例后轮转向机构的结构示意图；图2为本发明实施例后轮转向机构左侧结构的爆炸图；图3为图1中轮边总成的结构示意图；图4为图1中轮边总成的主视图；图5为图4中A-A剖视图；图6为图1中安装座的结构示意图；图7为图1中制动盘的结构示意图。图8为图1中转向节的结构示意图；图9为图1中转向节的主视图；图10为图9中B-B剖视图；图11为图1中转向球铰的结构示意图。

参照图1至图11，本发明实施例提供一种后轮转向机构，其包括：驱动装置和两个轮边总成；轮边总成包括：安装座4、转向球铰2以及转向节1，安装座4包括安装车轮的圆形座体44，以及设置在圆形座体44上、且与驱动装置连接的连接臂41，连接臂41与驱动装置的连接位置到经过圆形座体44中心的竖直线的垂直距离大于零；转向球铰2包括弧形体21以及与弧形体21固定连接的连接件，且连接件与圆形座体44固定连接；转向节1设有安装弧形体21的弧形槽11。

具体地，轮边总成为两个，两个轮边总成可以分别设置在驱动装置的两个输出端，或者，驱动装置为两个，分别驱动两个轮边总成转向。为了保证两个后轮调整的一致性，优选地，两个轮边总成共用一个驱动装置，驱动装置可以包括动力设备以及传动件，两个轮边总成可以设置在传动件的两端。

轮边总成包括安装座4、转向球铰2以及转向节1，其中，安装座4包括圆形座体44以及与圆形座体44固定连接的连接臂41，连接臂41可以焊接在圆形座体44上，或者，连接臂41与圆形座体44为铸造形成的一体件，本发明实施例对连接臂41和圆形座体44的固定连接方式不做限定。

圆形座体44的外侧用于安装车轮，其与车轮可以通过螺栓进行连接，具体地，参照图1、图2和图6，圆形座体44的外侧设置有圆形凸台，且圆形凸台与圆形座体44同轴，圆形凸台的直径小于圆形座体44的直径。圆形凸台的中心设有车轴安装孔。

为了实现安装座4与车轮的固定连接，沿圆形座体44的圆周方向间隔设有多个车轮螺栓孔43。多个车轮螺栓孔43可以设置在圆形凸台上，且沿圆形凸台的圆周方向间隔设置，例如，车轮螺栓孔43可以是四个、六个等，本发明实施例对车轮螺栓孔43的数量不做限定。参照图7，制动盘7为圆盘结构，其内侧面中心设有用于容纳圆形凸台的圆形凹槽，圆形凹槽的底壁中心设有车轴安装孔，在圆形凹槽的底壁，沿该车轴安装孔的周向设有与车轮螺栓孔43对应的安装螺纹孔。车轮螺栓8依次与车轮螺栓孔43、安装螺纹孔螺纹连接后，与车轮轮毂螺纹连接，实现安装座4与车轮的固定连接。当然，安装座与车轮还可以有其他的连接方式，在此不做限定。需要说明的是，在本发明实施例中，两个后轮之间为“内”。

连接臂41的一端与圆形座体44的圆周侧面固定连接，连接臂41的另一端与驱动装置连接。连接臂41可以是直连接臂结构，连接臂41也可以是弯折结构的连接臂，例如L型结构的连接臂。在一些优选的实施例中，连接臂41与圆形座体44的正上方的圆周侧壁固定连接，当连接臂41为直连接臂结构时，其相对竖向倾斜预设角度，此时连接臂41与驱动装置连接的位置到经过圆形座体44中心的竖直线的距离大于零；当连接臂41为L型结构，连接臂41与驱动装置的连接位置到经过圆形座体44中心的竖直线之间的距离大于零。本发明实施例对连接臂41与驱动装置的连接位置到经过圆形座体44中心的竖直线之间的距离不做限定。

转向球铰2的一端与圆形座体44固定连接，例如，转向球铰2的一端与圆形座体44螺纹连接，或者，转向球铰2的一端与圆形座体44卡接等。转向球铰2可以包括弧形体21和连接件。弧形体21和连接件可以为一体成型的一体件，例如，弧形体21和连接件为较高刚度、强度的锻造结构体。本发明对弧形体21的弧度不做限定。连接件与圆形座体44可以螺纹连接，或者，连接件与圆形座体44卡接，本发明实施例对此不做限制。

转向节1可以是具有较高刚度、强度的结构体，例如，钢材质结构，本发明对转向节1的材质不做限定。转向节1可以是八边形结构，也可以是圆形结构，本发明对此不做限定。转向节1的中心设有中心孔12，用于安装驱动半轴。转向节1的边缘部设有弧形槽11，用于安装弧形体21。弧形槽11位于水平面内。弧形体21可以在弧形槽11内转动。

当连接臂41受到驱动装置的驱动力时，圆形座体44上端受力位置到经过圆形座体44中心的竖直线的距离大于零，圆形座体44的上端受到旋转力矩，使得转向球铰2的弧形体21在转向节1的弧形槽11内发生转动，从而圆形座体44以及安装在圆形座体44的车轮发生转动，实现转向。在汽车低速行驶时，例如，倒车入库、侧方停车时，后轮与前轮具有一定相反的转角，可以提升汽车的机动性，使得操作轻便；当汽车高速行驶时，例如高速变道时，后轮与前轮具有一定相同的转角，可以提升汽车高速转向时的操作稳定性。

可选地，安装转向球铰2的弧形槽11，可以包括两部分，两部分各设有安装半槽，两个安装半槽形成弧形槽11。当转向球铰2装入弧形槽11后，转向节1的两部分焊接在一起，以使转向球铰2在弧形槽11内摆动。

本实施例提供的后轮转向机构，通过驱动装置驱动连接臂41，使得圆形座体44的上端承受转动力矩，以使与圆形座体44固定连接的转向球铰2的弧形体21在转向节1的弧形槽11内发生摆动，从而使得圆形座体44以及安装在圆形座体44上的车轮发生转动，实现后轮转向，提升车辆低速操作的机动性、高速操作的稳定性。

在一些实施例中，转向球铰2可以设置一个，例如，转向球铰2与圆形座体44的固定连接，且固定连接位置可以位于连接臂41与圆形座体44的固定位置和圆形座体44中心之间。

在另一些实施例中，转向球铰2为两个，两个转向球铰2沿圆形座体44的周向间隔设置，且两个转向球铰2与圆形座体44固定位置的连线为竖向。

其中的一个转向球铰2安装在圆形座体44的正上端，另外一个转向球铰2安装在圆形座体44的正下端，正上端和正下端的连线为竖向。当然，转向节1也设有两个弧形槽11，其中一个弧形槽11设置在转向节1的上端，另外一个弧形槽11设置在转向节1的下端，两个弧形槽11相对转向节1的水平中心线对称。本发明实施例通过在圆形座体44的上下设置转向球铰2，使得转向更加顺畅。

连接件与圆形座体44有多种连接方式，作为优选地一种连接方式，连接件与圆形座体44可以通过紧固件连接。具体地，圆形座体44设有固定孔42；连接件包括螺纹柱23以及设置在螺纹柱23和弧形体21之间的限位环22，螺纹柱23穿过固定孔42与螺母3螺纹连接，以使圆形座体44与转向球铰2固定连接。

圆形座体44设有固定孔42，固定孔42为圆形孔，两个固定孔42的中心相对圆形座体44的中心上下对称。

连接件包括螺纹柱23以及连接螺纹柱23以及弧形体21的光杆部，在光杆部和螺纹柱23之间设置有限位环22，限位环22的直径大于螺纹柱23的直径。螺纹柱23穿过固定孔42与螺母3螺纹连接，实现转向球铰2与圆形座体44的固定连接。当然，为了保证连接的稳定性，在螺母3与圆形座体44之间还可以设有垫片。

参照图6，连接臂41包括竖直设置的第一连接部411以及与第一连接部411固定连接且垂直的第二连接部412；第一连接部411固定在圆形座体44的正上端，第二连接部412与驱动装置连接。

在本实施例中，连接臂41为弯折结构，其包括第一连接部411以及与第一连接部411垂直的第二连接部412，第一连接部411竖直设置，且第一连接部411沿圆形座体44竖直直径的方向延伸，第二连接部412水平设置。第二连接部412远离第一连接部411的一端与驱动装置连接，例如，第二连接部412远离第一连接部411的一端设有销孔，与驱动装置的连接销连接，或者，第二连接部412远离第一连接部411的一端设有销轴，与驱动装置设置的销孔连接等。第二连接部412与驱动装置连接的位置，到经过圆形座体44中心的竖直线的距离大于零。

图12为图1中齿条的结构示意图。

参照图1、图2以及图12，驱动装置包括电机、与电机的输出轴固定连接的齿轮以及与齿轮配合的齿条5；齿条5与连接臂41连接。

具体地，驱动装置包括驱动器6和齿条5，其中，驱动器6包括电机以及与电机输出轴固定连接的齿轮。电机可以是现有的直流电机、交流电机等，本发明实施例对此不做限定。

齿条5的两端设有连接销51，第二连接部412设有安装连接销51的销孔。具体地，齿条5包括齿条本体52以及设置在齿条本体52两端的连接销51，连接销51与第二连接部412设置的销孔连接。

电机驱动齿轮沿齿条5运动，通过连接销51将驱动力作用在连接臂41上，使得圆形座体44上端承受转动力矩，转向球铰2的弧形体21在转向节1的弧形槽11内摆动，从而使圆形座体44以及安装在圆形座体44上的车轮发生转动，实现后轮转向。

进一步地，后轮转向机构还包括与电机电连接的控制装置。控制装置可以是单独设置的控制器，也可以是集成到汽车ECU的控制器，通过控制装置控制电机的状态，从而控制后轮转向。

可选地，后轮转向机构还可以包括速度传感器、角度传感器等，利用速度传感器检测汽车行驶的速度，利用角度传感器检测前轮转向角度。控制装置根据速度传感器检测的速度信号以及角度传感器检测的前轮转向角度信号，控制后轮的转向，使汽车实现四轮转向，提升汽车低速操作的机动性、高速操作的稳定性。

本发明实施例还提供一种汽车，其包括底盘、前轮转向机构以及后轮转向机构，前轮转向机构和后轮转向机构安装在底盘上。

其中，前轮转向结构可以是现有的前轮转向结构，本发明实施例对此不做限定。

后轮转向机构包括：驱动装置和轮边总成；轮边总成包括：安装座4、转向球铰2以及转向节1，安装座4包括安装车轮的圆形座体44，以及设置在圆形座体44上、且与驱动装置连接的连接臂41，连接臂41与驱动装置的连接位置到经过圆形座体44中心的竖直线之间的距离大于零；转向球铰2包括弧形体21以及与弧形体21固定连接的连接件，且连接件与圆形座体44固定连接；转向节1设有安装弧形体21的弧形槽11。本实施例提供的后轮转向机构的结构、功能和效果与上述实施例相同，具体可以参照上述实施例，在此不再进行赘述。

本实施例提供汽车，通过前轮转向结构实现前轮转向，后轮转向机构通过驱动装置驱动连接臂41，使得圆形座体44的上端承受转动力矩，以使与圆形座体44固定连接的转向球铰2的弧形体21在转向节1的弧形槽11内发生摆动，从而使得圆形座体44以及安装在圆形座体44上的车轮发生转动，实现后轮转向，提升车辆低速操作的机动性、高速操作的稳定性。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在以上描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种后轮转向机构，其特征在于，包括：驱动装置和两个轮边总成；

所述轮边总成包括：安装座、转向球铰以及转向节，所述安装座包括安装车轮的圆形座体，以及设置在所述圆形座体上、且与所述驱动装置连接的连接臂，所述连接臂与所述驱动装置的连接位置到经过所述圆形座体中心的竖直线的垂直距离大于零；

所述转向球铰包括弧形体以及与所述弧形体固定连接的连接件，且所述连接件与所述圆形座体固定连接；所述转向节设有安装所述弧形体的弧形槽；

其中，所述圆形座体设有固定孔；

所述连接件包括螺纹柱以及设置在所述螺纹柱和所述弧形体之间的限位环，所述螺纹柱穿过所述固定孔与螺母螺纹连接，以使所述圆形座体与所述转向球铰固定连接。

2.根据权利要求1所述的后轮转向机构，其特征在于，所述转向球铰为两个，两个所述转向球铰沿所述圆形座体的周向间隔设置，且两个所述转向球铰与所述圆形座体固定位置的连线为竖向。

3.根据权利要求1所述的后轮转向机构，其特征在于，所述连接臂包括竖直设置的第一连接部以及与所述第一连接部固定连接且垂直的第二连接部；

所述第一连接部固定在所述圆形座体的正上端，所述第二连接部与所述驱动装置连接。

4.根据权利要求3所述的后轮转向机构，其特征在于，所述驱动装置包括电机、与所述电机的输出轴固定连接的齿轮以及与所述齿轮配合的齿条；所述齿条与所述连接臂连接。

5.根据权利要求4所述的后轮转向机构，其特征在于，所述齿条的两端设有连接销；所述第二连接部设有安装所述连接销的销孔。

6.根据权利要求4所述的后轮转向机构，其特征在于，所述后轮转向机构还包括与所述电机电连接的控制装置。

7.根据权利要求1所述的后轮转向机构，其特征在于，所述转向节设有安装驱动半轴的中心孔。

8.根据权利要求1所述的后轮转向机构，其特征在于，沿所述圆形座体的圆周方向间隔设有多个车轮螺栓孔。

9.一种汽车，其特征在于，包括底盘、前轮转向机构以及权利要求1-8任一项所述的后轮转向机构，所述前轮转向机构和所述后轮转向机构安装在所述底盘上。

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