CN112896308B - 一种自适应的转向角度补偿机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应的转向角度补偿机构，包括转向齿条、左转向拉杆、右转向拉杆、左伸缩补偿拉杆、右伸缩补偿拉杆和补偿感应机构，左伸缩补偿拉杆和右伸缩补偿拉杆分别连接于转向齿条与左转向拉杆、右转向拉杆之间，补偿感应机构包括左转角感应杆、右转角感应杆、左转动滑块、右转动滑块、左丝杆螺母机构、右丝杆螺母机构、左感应油缸和右感应油缸，左、右转动滑块通过第一铰接轴与转向齿条铰接，并连接左、右转角感应杆构成等腰三角形，左、右转角感应杆驱动左、右丝杆螺母机构进而带动左、右感应油缸动作，左、右感应油缸驱动左、右伸缩补偿拉杆伸缩。本发明可自动对转向时内外轮进行不同的转角补偿，减少轮胎磨损。

Description

一种自适应的转向角度补偿机构

技术领域

本发明涉及一种转向补偿机构，特别是涉及一种自适应的转向角度补偿机构。

背景技术

Akerman转向原理要求汽车内轮的转角大于外轮的转角，使转向轮保持纯滚动状态，减小转向轮的磨损。通常紧凑型轿车采用前轮驱动方式，前轮也作为转向轮。前轮驱动时轮胎的滑转导致前轮磨损严重。而前轮采用平行四边形转向机构会导致内外轮转角一样，这不满足内外轮纯滚动的Akerman转向原理，加速了前轮轮胎的磨损。这不仅导致汽车的油耗增加，而且导致轮胎提前报废。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种自适应的转向角度补偿机构，尽量保持汽车行驶状态下前轮处于纯滚动的状态，以减少转向轮轮胎磨损，保持四轮轮胎近似的使用寿命。

本发明技术方案如下：一种自适应的转向角度补偿机构，包括转向齿条、左转向拉杆、右转向拉杆、左伸缩补偿拉杆、右伸缩补偿拉杆和补偿感应机构，所述左伸缩补偿拉杆设有左液压伸缩段，所述左伸缩补偿拉杆的两端分别与所述左转向拉杆固接以及与所述转向齿条的左端铰接，所述右伸缩补偿拉杆设有右液压伸缩段，所述右伸缩补偿拉杆的两端分别与所述右转向拉杆固接以及与所述转向齿条的右端铰接，所述补偿感应机构包括左转角感应杆、右转角感应杆、左转动滑块、右转动滑块、左丝杆螺母机构、右丝杆螺母机构、左感应油缸和右感应油缸，所述左转动滑块和所述右转动滑块通过第一铰接轴与所述转向齿条铰接，所述左丝杆螺母机构包括左丝杆和左螺母，所述右丝杆螺母机构包括右丝杆和右螺母，所述左螺母和所述右螺母固定设置，所述左丝杆和所述右丝杆平行并列设置并与所述第一铰接轴平行，车轮非转向状态时所述第一铰接轴、左丝杆和右丝杆的轴向投影构成等腰三角形的顶点，所述第一铰接轴与所述左丝杆的间距和所述第一铰接轴与所述右丝杆的间距相等，所述左转角感应杆的头端与所述左转动滑块沿所述左转角感应杆的轴向滑动配合，所述左转角感应杆的尾端与所述左丝杆键连接，所述右转角感应杆的头端与所述右转动滑块沿所述右转角感应杆的轴向滑动配合，所述右转角感应杆的尾端与所述右丝杆键连接，所述左丝杆与所述左感应油缸的活塞杆固定连接，所述左感应油缸的油腔与所述左液压伸缩段的液压腔体连通，所述右丝杆与所述右感应油缸的活塞杆固定连接，所述右感应油缸的油腔与所述右液压伸缩段的液压腔体连通。

进一步地，所述左液压伸缩段为向左轮弯曲的弧形液压缸，所述右液压伸缩段为向右轮弯曲的弧形液压缸。

进一步地，所述左液压伸缩段设有左弧形活塞杆和左折角杆，所述左弧形活塞杆和左折角杆固定连接，所述左折角杆与所述左转向拉杆固定连接，所述右液压伸缩段设有右弧形活塞杆和右折角杆，所述右弧形活塞杆和右折角杆固定连接，所述右折角杆与所述右转向拉杆固定连接。

进一步地，所述左弧形活塞杆的伸缩量及所述右弧形活塞杆的伸缩量所对应的圆心角不大于3°。

进一步地，所述左弧形活塞杆由所述左折角杆限制伸缩量，所述右弧形活塞杆由所述右折角杆限制伸缩量

进一步地，所述左折角杆沿所述左弧形活塞杆对应的径向设置，所述右折角杆沿所述右弧形活塞杆对应的径向设置。

进一步地，所述左感应油缸的油腔截面面积大于所述左液压伸缩段的液压腔体截面面积，所述右感应油缸的油腔截面面积大于所述右液压伸缩段的液压腔体截面面积。

进一步地，所述左螺母与所述左感应油缸的缸体固定连接，所述右螺母与所述右感应油缸的缸体固定连接。

本发明所提供的技术方案的优点在于：

利用构成三角形关系的左转角感应杆、右转角感应杆及两者间间距，在转向齿条横向移动转向时，左转角感应杆、右转角感应杆转动角度的不同使左液压伸缩段和右液压伸缩段的改变量不同从而分别对转向的内外轮进行不同角度的偏转补偿，尽可能减少了内外轮转向时的滑移摩擦，减少轮胎磨损延长使用寿命。

附图说明

图1为自适应的转向角度补偿机构的结构示意图。

图2为图1的C处局部示意图。

图3为转向齿条、左转角感应杆、右转角感应杆、左转动滑块以及右转动滑块间装配关系结构示意图。

图4为补偿感应机构结构示意图。

图5为D-D截面示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

请结合图1至图4所示，车辆的转向机构包括转向盘1、上转向柱2、转向柱万向节3、下转向柱4、方向机5、转向齿轮6、转向齿条7、左转向拉杆8a和右转向拉杆8b。转向盘1与上转向柱2固定连接，上转向柱2与下转向柱4通过转向柱万向节3连接，方向机5设置在下转向柱4上。下转向柱4上还连接有与转向齿条7匹配的转向齿轮6，转向齿轮6转动时转向齿条7左右移动。现有技术中转向齿条7左右两端与左转向拉杆8a和右转向拉杆8b铰接，转向齿条7移动带动左转向拉杆8a和右转向拉杆8b使左右车轮转向。

本实施例涉及的自适应的转向角度补偿机构还包左伸缩补偿拉杆、右伸缩补偿拉杆和补偿感应机构，左伸缩补偿拉杆的左端与左转向拉杆8a固定连接，左伸缩补偿拉杆的右端与转向齿条7的左端铰接。右伸缩补偿拉杆的右端与右转向拉杆8b固定连接，右伸缩补偿拉杆的左端与转向齿条7的右端铰接。左伸缩补偿拉杆和右伸缩补偿拉杆构造相同呈对称设置。请结合图2所示，右伸缩补偿拉杆由右连接拉杆9b、向右轮弯曲的弧形液压缸10b以及右折角杆11b组成。右连接拉杆9b一端与转向齿条7铰接，另一端与向右轮弯曲的弧形液压缸10b的缸体固定连接。向右轮弯曲的弧形液压缸10b设有右弧形活塞杆12b，右弧形活塞杆12b的头端与右折角杆11b的一端固定连接。右折角杆11b沿右弧形活塞杆12b对应的径向设置。右折角杆11b的另一端与右转向拉杆8b固定连接。右弧形活塞杆12b由右折角杆11b和活塞限制伸缩量，其伸缩量为一段圆弧，圆弧对应的圆心角3°。类似的，左伸缩补偿拉杆由左连接拉杆9a、向左轮弯曲的弧形液压缸10a以及左折角杆11a组成。左连接拉杆9a一端与转向齿条7铰接，另一端与向左轮弯曲的弧形液压缸10a的缸体固定连接。向左轮弯曲的弧形液压缸10a设有左弧形活塞杆12a，左弧形活塞杆12a的头端与左折角杆11a的一端固定连接。左折角杆11a沿左弧形活塞杆12a对应的径向设置。左折角杆11a的另一端与左转向拉杆8a固定连接。左弧形活塞杆12a由左折角杆11a和活塞限制伸缩量，其伸缩量为一段圆弧，圆弧对应的圆心角3°。

请结合图3及图4所示，补偿感应机构包括左转角感应杆13a、右转角感应杆13b、左转动滑块14a、右转动滑块14b、左丝杆螺母机构、右丝杆螺母机构、左感应油缸15a和右感应油缸15b。在转向齿条7的正反两侧对称设置两个同轴的凸销16，左转动滑块14a和右转动滑块14b分别通过凸销16与转向齿条7形成铰接，两者的铰接轴同轴为第一铰接轴，与转向齿条7垂直。左转动滑块14a和右转动滑块14b上分别开设与左转角感应杆13a、右转角感应杆13b滑配的通孔。左丝杆螺母机构与右丝杆螺母机构结构尺寸相同，左丝杆螺母机构包括左丝杆17a和左螺母18a，右丝杆螺母机构包括右丝杆17b和右螺母18b。左螺母18a和右螺母18b与车辆底盘架固定连接，左丝杆17a和右丝杆17b平行并列设置并与第一铰接轴平行。在车轮非转向状态时第一铰接轴、左丝杆17a和右丝杆17b的轴向投影构成等腰三角形的顶点，第一铰接轴与左丝杆17a的间距和第一铰接轴与右丝杆17b的间距相等。左转角感应杆13a与左丝杆17a垂直设置，左转角感应杆13a的底部与左丝杆17a的头部通过键19连接传递扭矩并可产生轴向移动，左转角感应杆13a的顶部穿设在左转动滑块14a的通孔内。右转角感应杆13b与右丝杆17b垂直设置，右转角感应杆13b的底部与右丝杆17b的中部通过键19连接传递扭矩并可产生轴向移动，右转角感应杆13b的顶部穿设在右转动滑块14b的通孔内。左感应油缸15a和右感应油缸15b为直线液压缸，两者缸体与车辆底盘架固定连接。左感应油缸15a的活塞杆与左丝杆17a的尾部同轴固定连接，右感应油缸15b的活塞杆与右丝杆17b的尾部同轴固定连接。左感应油缸15a的油腔通过管路与向左轮弯曲的弧形液压缸10a的液压腔体连通，右感应油缸15b的油腔通过管路与向右轮弯曲的弧形液压缸10b的液压腔体连通，左感应油缸15a的油腔截面面积大于向左轮弯曲的弧形液压缸10a的液压腔体截面面积，右感应油缸15b的油腔截面面积大于向右轮弯曲的弧形液压缸10b的液压腔体截面面积，当左感应油缸15a、右感应油缸15b内的活塞进行少量位移时可带动弧形液压缸的活塞进行较大距离的位移，以进行转角补偿。

本发明自适应的转向角度补偿机构工作过程是这样的，驾驶员以一定的手力转矩转动转向盘1，带动上转向杆2并由转向柱万向节3将转向转矩传给下转向柱4，从而由转向齿轮6带动转向齿条7左右移动。与转向齿条7铰链连接的左连接拉杆9a和右左连接拉杆9a，分别通过左伸缩补偿拉杆和右伸缩补偿拉杆，将转向力传递到左转向拉杆8a和右转向拉杆8b，从而实现左车轮13a和右车轮13b按照驾驶员意图等转角转向。转向齿条7的左右移动同时带动左转动滑块14a和右转动滑块14b进行左右移动，此时原先左转角感应杆13a和右转角感应杆13b构成的等腰三角形顶角左右移动，在此过程中左转角感应杆13a与右转角感应杆13b的转动角度不同，左转角感应杆13a和右转角感应杆13b分别使左丝杆17a和右丝杆17b转动并带动左感应油缸15a及右感应油缸15b的活塞杆移动不同的距离，从而泵出或吸入不同量的液压油，进而向左轮弯曲的弧形液压缸10a与向右轮弯曲的弧形液压缸10b的液压腔体产生不同的液压油变化量，左弧形活塞杆12a和右弧形活塞杆12b形成不同的伸缩量，使得左轮、右轮在原转向角度基础上给转向内轮的转角提供一个额外的增量，并且给转向外轮的转角提供一个额外的减量，使内外轮在转向过程中尽量保持纯滚动状态，减少磨损。

Claims (6)

1.一种自适应的转向角度补偿机构，其特征在于，包括转向齿条、左转向拉杆、右转向拉杆、左伸缩补偿拉杆、右伸缩补偿拉杆和补偿感应机构，所述左伸缩补偿拉杆设有左液压伸缩段，所述左伸缩补偿拉杆的两端分别与所述左转向拉杆固接以及与所述转向齿条的左端铰接，所述左液压伸缩段为向左轮弯曲的弧形液压缸，所述左液压伸缩段设有左弧形活塞杆和左折角杆，所述左弧形活塞杆和左折角杆固定连接，所述左折角杆与所述左转向拉杆固定连接，所述右伸缩补偿拉杆设有右液压伸缩段，所述右伸缩补偿拉杆的两端分别与所述右转向拉杆固接以及与所述转向齿条的右端铰接，所述右液压伸缩段为向右轮弯曲的弧形液压缸，所述右液压伸缩段设有右弧形活塞杆和右折角杆，所述右弧形活塞杆和右折角杆固定连接，所述右折角杆与所述右转向拉杆固定连接，所述补偿感应机构包括左转角感应杆、右转角感应杆、左转动滑块、右转动滑块、左丝杆螺母机构、右丝杆螺母机构、左感应油缸和右感应油缸，所述左转动滑块和所述右转动滑块通过第一铰接轴与所述转向齿条铰接，所述左丝杆螺母机构包括左丝杆和左螺母，所述右丝杆螺母机构包括右丝杆和右螺母，所述左螺母和所述右螺母固定设置，所述左丝杆和所述右丝杆平行并列设置并与所述第一铰接轴平行，车轮非转向状态时所述第一铰接轴、左丝杆和右丝杆的轴向投影构成等腰三角形的顶点，所述第一铰接轴与所述左丝杆的间距和所述第一铰接轴与所述右丝杆的间距相等，所述左转角感应杆的头端与所述左转动滑块沿所述左转角感应杆的轴向滑动配合，所述左转角感应杆的尾端与所述左丝杆键连接，所述右转角感应杆的头端与所述右转动滑块沿所述右转角感应杆的轴向滑动配合，所述右转角感应杆的尾端与所述右丝杆键连接，所述左丝杆与所述左感应油缸的活塞杆固定连接，所述左感应油缸的油腔与所述左液压伸缩段的液压腔体连通，所述右丝杆与所述右感应油缸的活塞杆固定连接，所述右感应油缸的油腔与所述右液压伸缩段的液压腔体连通。

2.根据权利要求1所述的自适应的转向角度补偿机构，其特征在于，所述左弧形活塞杆的伸缩量及所述右弧形活塞杆的伸缩量所对应的圆心角不大于3°。

3.根据权利要求1所述的自适应的转向角度补偿机构，其特征在于，所述左弧形活塞杆由所述左折角杆限制伸缩量，所述右弧形活塞杆由所述右折角杆限制伸缩量。

4.根据权利要求1所述的自适应的转向角度补偿机构，其特征在于，所述左折角杆沿所述左弧形活塞杆对应的径向设置，所述右折角杆沿所述右弧形活塞杆对应的径向设置。

5.根据权利要求1所述的自适应的转向角度补偿机构，其特征在于，所述左感应油缸的油腔截面面积大于所述左液压伸缩段的液压腔体截面面积，所述右感应油缸的油腔截面面积大于所述右液压伸缩段的液压腔体截面面积。

6.根据权利要求1所述的自适应的转向角度补偿机构，其特征在于，所述左螺母与所述左感应油缸的缸体固定连接，所述右螺母与所述右感应油缸的缸体固定连接。

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