CN114802440B - 一种基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置，其特征在于，包括：后轮转角控制电机，用于驱动并控制后轮转角；减速机构，实现减速增扭；多连杆机构总成，将电机的转动转换为推杆轴端的直线运动，且一侧推杆采用可伸缩式设计，从而使多连杆机构具备两种运动形式；转向执行机构，将多连杆机构总成输出的直线运动转化为转向节绕主销的转动，以使后轮转向；电磁拔销器，第一、第二电磁拔销器分别用于控制第一、第二可伸缩推杆的定轴长形式或是可变轴长形式；通过电磁拔销器对多连杆机构运动形式进行选择性控制，即可实现利用后轮转角控制电机驱动两后轮同向转向或相向转向，从而使汽车在转向以及制动工况下都可以获得更好的转向特性。

Description

一种基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置

技术领域

本发明涉及汽车转向领域，更具体的是，本发明涉及到基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置。

背景技术

随着汽车行业的发展日趋成熟和汽车市场竞争日趋激烈，汽车的机动性、稳定性以及安全性逐渐成为使用者关注的焦点和生产者追求的目标。汽车的操纵性能直接影响着汽车的安全性，而转向系统则直接决定了汽车的操纵性能。传统汽车仅能通过转向盘主动控制前轮转角，而无法对后轮转角进行主动控制，因此传统的前轮转向汽车存在着一定的性能局限性。在此基础上，诞生了四轮转向技术。四轮转向技术的产生，是在前轮转向技术的基础上，通过增设后轮转向执行机构，使得车辆在转弯过程中，后轮可根据当前工况进行主动转向。

四轮转向汽车在转向时能够基本保持质心侧偏角为零，且很大程度上提高汽车的动态转向响应特性，极大地改善了横摆角速度和侧向加速度等瞬态响应特性，提高汽车低速时的转向灵活性、高速行驶时稳定性。目前许多车企发展出了其各自的后轮主动转向系统，且已经将其配置在了许多高端车型上。英菲尼迪的RAS后轮主动转向技术，可使后轮转向角度最多为1°，并且根据车速不同，转向方向有不同变化。以QX70为例，以车速80Km/h为界限，当车速低于80Km/h时，后轮转角和前轮转角方向相反，增强低速行驶的灵活性；当车速高于80Km/h时，后轮转角和前轮转角方向相同，提高车辆在高速变线时的操控稳定性。

雷克萨斯DRS(Dynamic Rear Steering)动态后轮转向系统，通过后桥上的一个电动马达可根据不同车速，让后轮实现最多2°的转动。在低速时，后轮与前轮逆相位转向,高速时同相位转向，相应地提升了中低速的转向灵活性和高速行驶工况下的稳定性。另外，可与可变传动比转向系统、EPS电动助力转向系统协同工作，构成了动态操控系统，通过精确计算并驱动四个车轮处于最佳转向角，使车辆反应能够符合驾驶者的意图，综合提升汽车高速稳定性和低速灵活性。

除了改善汽车的转向特性，后轮主动转向技术还可以通过使两车轮同向偏转，从而提升汽车制动时的方向稳定性，而目前仅有讴歌所提出的后轮转向系统具备上述功能。讴歌TLX-L·PAWS(Precision All Wheel Steer)后轮主动转向系统在两侧后轮分别配备独立执行器，实现后轮前束改变，后轮的转角在±1.8°独立调整，在高速制动时，使后轮呈八字内倾，使得制动更加稳定。但由于该系统是由两个后轮独立转向执行电机控制，两个独立的执行器控制后轮主动转向会使整个系统的可靠性较差，若一侧转向电机失效而另一侧转向电机正常工作，将会导致整个汽车的转向运动不协调，造成安全事故。

发明内容

针对上述现有后轮转向技术存在的各种问题，本发明设计开发了一种基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置，利用多连杆机构和对电磁离合器的选择性控制从而使两个后轮实现同向偏转或是相向偏转，使该后轮主动转向装置具有转向、制动两种工作模式，即利用一套机械机构即可同时控制两个后轮的转角，可靠性更高，可以有效避免执行器数量过多引起的系统可靠性降低的问题，便于在汽车上进行安装应用，便于该系统实现进一步的实车应用。

本发明的技术方案如下：

一种后轮主动转向装置，包括：

后轮转向系统壳体，其上固定有转角控制电机，所述转角控制电机用于驱动后轮转向并精确控制后轮转角；

蜗杆，与所述转角控制电机通过联轴器相连接；

蜗轮，与所述蜗杆啮合实现减速增扭；

动力输出轴，与所述蜗轮同轴连接，与摇臂轴中心孔通过平键实现同轴连接；

防尘罩，套设在所述动力输出轴与所述后轮转向系统壳体中；

多连杆机构总成，其由摇臂轴、推杆、第一可伸缩推杆、第二可伸缩推杆、花键轴、球头销、滑动轨道、多个滑块等构成,其包括：

摇臂轴，其中心孔与所述动力输出轴以键同轴连接，其轴颈连同轴承安装在副车架对应座孔中；

推杆，与所述摇臂轴一侧顶端以球头销相连接；

第一花键轴，其与所述摇臂轴另一侧顶端以球头销相连接；

第一花键轴轴套，一侧轴端与所述第一花键轴以花键相连接，另一端与转向横拉杆以球头销连接，与第一花键轴共同组成第一可伸缩推杆；

第二花键轴，其与所述摇臂轴底端以球头销相连接；

第二花键轴轴套，一侧轴端与所述第二花键轴以花键相连接，另一端与转向横拉杆以球头销连接，与第二花键轴共同形成第二可伸缩推杆；

滑动轨道，通过螺栓固定安装在副车架上；

多个滑块，安装在所述滑动轨道内部凹槽处，通过螺栓与安装在所述第一转向横拉杆、第二转向横拉杆端部的多个滑销架轴相连接，从而约束所述第一转向横拉杆、第二转向横拉杆的运动，使其轴端只可沿滑动轨道做直线运动；

后轮转向执行机构，包括第一转向横拉杆、第二转向横拉杆、转向节臂等，由第一转向横拉杆将所述多连杆机构总成的运动传递至一侧车轮，从而由其左右平动带动一侧后轮偏转；第二转向横拉杆则用于带动另一侧后轮实现偏转，从而实现后轮的主动转向；

转向节臂，一端与所述第一转向横拉杆或第二转向横拉杆以球头销连接，另一端与转向节以螺栓连接，从而由所述转向节臂的转动带动后轮围绕主销进行转动，实现后轮转向；

多个滑销架轴，其底部轴端套设轴承一同安装在所述多个滑块的轴承座孔中，其只能沿滑动轨道做直线运动；

第一转向横拉杆，一端与所述推杆以球头销连接，另一端与转向节臂以球头销连接，且其球头销底部旋转支撑在滑销架轴上部；

第二转向横拉杆，优选的是，第二转向横拉杆一端为叉形臂结构，从而可以与所述第一可伸缩推杆、第二可伸缩推杆同时以两个球头销连接，且其两个球头销底部旋转支撑在滑销架轴上部，另一端与转向节臂以球头销连接；

第一电磁拔销器，用于控制所述第一花键轴与所述第一花键轴轴套的轴向固定连接或断开，从而控制第一可伸缩推杆的伸缩或固定；

优选的是，所述第一电磁拔销器包括：

第一销钉，放置在所述第一可伸缩推杆轴端内孔中，用于轴向固定连接所述第一花键轴与所述第一花键轴轴套；

第一电磁线圈，固定安装在所述第一花键轴凹槽处；

第一弹簧，一端固定连接在所述第一衔铁上，并由第一弹簧定位环进行周向定位；

第一弹簧定位环，以楔键连接固定在所述第一花键轴端部凹槽中；

其中，当所述第一电磁线圈断电时，所述第一弹簧通过自身的弹簧力紧压在所述第一销钉底部，从而使得所述第一花键轴与所述第一花键轴轴套锁止在一起，此时第一可伸缩推杆长度固定。当所述第一电磁线圈通电时，所述第一电磁线圈产生的电磁力吸引所述第一销钉下移，与所述第一花键轴轴套的定位孔完全脱离，从而断开所述第一花键轴与所述第一花键轴轴套的轴向固定连接，从而使所述第一可伸缩推杆可以自由伸缩，即此时所述第一可伸缩推杆的轴向长度可以根据所述多连杆机构的运动需求动态自适应调整；

第二电磁拔销器，用于控制所述第二花键轴与第二花键轴套的轴向固定连接或断开，从而控制第二可伸缩推杆的伸缩或固定；

优选的是，所述第二电磁拔销器包括：

第二销钉，固定在所述第二可伸缩推杆轴端，用于轴向固定连接所述第二花键轴与所述第二花键轴轴套；

第二电磁线圈，固定在所述第二花键轴端凹槽处；

第二弹簧，一端固定连接在所述第二衔铁上，并由第二弹簧定位环进行周向定位；

第二弹簧定位环，以楔键连接固定在所述第二花键轴端部凹槽中；

其中，所述第二电磁线圈断电时，所述第二弹簧通过自身的弹簧力紧压在所述第二销钉底部，从而使得所述第二花键轴与第二花键轴轴套锁止在一起，此时所述第二可伸缩推杆长度固定。当所述第二电磁线圈通电时，所述第二电磁线圈产生的电磁力吸引所述第二销钉下移，与所述第二花键轴轴套的定位孔完全脱离，从而使所述第二可伸缩推杆可以自由伸缩，即所述第二可伸缩推杆的轴向长度可以根据所述多连杆机构的运动需求动态自适应调整；

优选的是，所述第一电磁拔销器与所述第二电磁拔销器除安装位置不同外，其余参数完全相同；

优选的是，所述多连杆机构总成，在所述第一电磁拔销器和所述第二电磁拔销器的控制下，可以完成两种工作模式的转换；

优选的是，所述第一电磁拔销器处于失电状态时，则此时所述第一电磁拔销器将所述第一花键轴和第一花键轴轴套轴向固定连接在一起，所述第一可伸缩推杆轴向长度固定；

所述第二电磁拔销器处于通电状态时，则此时所述第二电磁拔销器将使所述第二销钉与所述第二花键轴轴套完全脱离，此时所述第二可伸缩推杆可自由伸缩，即所述第二可伸缩推杆的轴向长度可以根据所述多连杆机构的运动需求动态自适应调整；

优选的是，当所述第一电磁拔销器处于失电状态，所述第二电磁拔销器处于通电状态时，所述转角控制电机输出的转矩通过所述蜗轮蜗杆减速器降速增扭，并将动力传递到所述动力输出轴，所述动力输出轴带动所述摇臂轴旋转，所述推杆和所述第一可伸缩推杆将所述摇臂轴的运动分别传递给第一转向横拉杆与第二转向横拉杆，且在所述多个滑块和所述滑动轨道的约束下，所述第一转向横拉杆与第二转向横拉杆的一侧轴端只能沿滑动轨道轴向移动，且此时第二可伸缩推杆以可变轴向长度模式工作，即其自身轴向长度可以根据所述多连杆机构的运动需求自由伸缩，故此时第一转向横拉杆与第二转向横拉杆同向运动，即此时左右后轮的转角方向相同，且转向时弯道内侧的后轮转角大于弯道外侧的后轮转角，一定程度上满足理想阿克曼转向需求，故此时该后轮转向系统处于转向工作模式下；

所述第一电磁拔销器处于通电状态时，则此时所述第一电磁拔销器将控制所述第一销钉与所述第一花键轴套脱离，所述第一可伸缩推杆可以自由伸缩，即所述第一可伸缩推杆的轴向长度可以根据所述多连杆机构的运动需求动态自适应调整；

所述第二电磁拔销器处于失电状态时，则此时所述第二电磁拔销器将所述第二花键轴和所述第二花键轴轴套固连在一起，所述第二可伸缩推杆轴向长度固定；

优选的是，当所述第一电磁拔销器处于通电状态，第二电磁拔销器处于失电状态时，所述转角控制电机输出的转矩通过所述蜗轮蜗杆减速器降速增扭，并将动力传递到所述动力输出轴，所述动力输出轴带动所述摇臂轴顺时针旋转，所述推杆和所述第二可伸缩推杆将摇臂轴的运动传递给所述第一转向横拉杆与所述第二转向横拉杆，所述第一可伸缩推杆根据所述多连杆机构的运动需求自由伸缩，故此时所述第一转向横拉杆与所述第二转向横拉杆相向运动，即此时左右后轮的转角方向相反，转角大小相同，故此时所述后轮主动转向系统处于制动工作模式下；

本发明的有益效果：

1.本发明设计了一种基于多连杆机构的双模式后轮主动转向装置，利用一系列机电执行系统即可使该转向系统可以在车辆转向或制动两种工况下工作，使该后轮转向系统具有转向、制动两种工作模式，相比较于一些只在转向过程中起到改善汽车转向特性的后轮主动转向系统，本发明可以在更多工况下起到综合改善汽车转向和制动性能，提升汽车安全性的作用。

2.本发明在传统的瓦特连杆机构与转向梯形机构的基础上对各个部件进行设计，利用改进的连杆机构以及两个电磁拔销器即可实现后轮的双模式转向。通过对多连杆机构中的各个杆系进行优化设计，本发明在汽车转向时可实现弯道内侧的后轮转角大于弯道外侧的后轮转角，一定程度上满足理想阿克曼转向需求，减少了转向时轮胎的磨损，有利于其在实车上的进一步应用。

3.本发明经过设计，实现了通过控制两个电磁拔销器的通断，可以实现转向工作模式、制动工作模式这两种工作模式的切换，一定程度上简化了模式切换的工作步骤，同时由于转向工作模式下两后轮的同向转向以及制动工作模式下两后轮的相向转向均是由机械结构所保证的，故而整个系统的可靠性得以提升。

4.本发明实现了在只有一个电机驱动的情况下，能够实现转向、制动两种工作模式，且相较于两个电机分别驱动两个后轮转向的实施方案，减少了执行电机的数量，降低了系统的复杂度，同时也避免了一侧电机正常工作而另一个电机失效从而导致的汽车转向动作不协调这一危险现象的发生。

5.本发明可以利用通过控制两个电磁拔销器同时处于通电状态时，即可实现整个后轮转向系统的自锁，从而避免了在不平路面或是障碍物的冲击等情况下后轮受迫而出现的摆振现象，避免了这种危险情况的发生，有效地增加了系统的安全性和可靠性。

附图说明

图1为本发明所述基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置布置实物图。

图2为本发明所述基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置的结构剖视图。

图3为本发明所述基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置处于转向模式下的传递运动简图。

图4为本发明所述基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置处于制动模式下的传递运动简图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够得以实现；

图1所示，为本发明所述的一种基于多连杆结构的双模后轮主动转向装置在后桥上的布置方案示意图；本发明所述的基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置主要由后轮转角控制电机110、减速机构、多连杆机构总成、电磁拔销器、转向执行机构等组成。其中，减速机构的外壳体210通过安装底座安装在副车架上，且该壳体的轴线与车辆坐标系中的XZ平面相垂直。后轮转角控制电机110通过安装法兰140安装在外壳体上，且二者的轴线相互平行。电机轴130通过联轴器240与蜗杆220相连，蜗杆220与蜗轮230相啮合，并将动力传递给与多连杆机构总成中的摇臂轴310形成一体的输出轴中，实现减速增扭。转向工作模式下，第一电磁拔销器处于断电状态，第二电磁拔销器处于通电状态，此时第一花键轴331和第一花键轴轴套332固定在一起，即第一可伸缩推杆330长度固定；此时第二花键轴341和第二花键轴轴套342断开连接，即第二可伸缩推杆340可以自由伸缩。对于传统前轮转向汽车，在其后悬位置一般具有用于调节后轮前束角的后轮前束控制臂，故针对与此种类型的汽车，可以取消该控制臂与车架之间的连接而改为与后轮主动转向装置的多连杆机构总成对应的输出端以球头销的形式相连接，从而有多连杆机构总成的输出端，也即滑块361、362沿滑动轨道360的直线运动即可带动后轮进行主动转向，从而使传动前轮转向汽车具有主动后轮转向的功能。同时由于后轮同时参与到了汽车转向系统和悬架系统中的运动中，故原有的控制臂与车轮之间的销轴连接应该改为第一转向横拉杆610与转向节臂630二者之间的球头销352、第二转向横拉杆680与转向节臂630二者之间的球头销353连接，从而避免转向运动和悬架运动之间的运动干涉现象出现。故多连杆机构总成的第一、第二两个输出端，即推杆320通过球头销352与第一转向横拉杆610相连接，再由第一转向横拉杆610与转向节臂630相连接，第一可伸缩推杆330、第二可伸缩推杆340通过球头销353与第二转向横拉杆680相连接，再由第二转向横拉杆680通过球头销620与转向节臂630相连接，从而由推杆320、第一可伸缩推杆330或第二可伸缩推杆340的平动带动第一转向横拉杆610、第二转向横拉杆340的直线运动，从而带动转向节臂630围绕主销转动，从而使得左右两个后轮进行转向。

如图2所示，为本发明所述基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置的结构示意图，主要包括后轮转角控制电机、减速机构、多连杆机构总成、转向执行机构、第一电磁拔销器、第二电磁拔销器以及减速机构外壳体210。

本发明所述后轮转角控制电机110用于驱动并控制后轮转角。对于后轮转角的控制必须满足响应速度快、角度精确可控且转角变化过程中应当尽量平稳，防止车身出现突然抖动等条件，故而所述后轮转角控制电机性能上应当具有可双向运转、旋转角度精确可调、运行平稳、执行速度快以及可靠性高等优点，同时结构上应该具有结构紧凑、方便布置等特点。优选的是直流伺服电机110，并由电机接线柱向直流电动机提供直流动力电源以及相应的控制信号。

如图1、图2所示，所述后轮转角控制电机110的输出端具有安装法兰，并通过电机连接螺栓和相应的垫片固定在减速机构外壳体210中的第一端面壳体上，并保证二者的轴线相互平行。后轮转角控制电机110的电机轴130通过联轴器240与减速机构中的蜗杆220连接在一起，实现动力传递。

如图2所示，减速机构的蜗杆220与蜗轮230啮合实现减速增扭，蜗轮230中心通过平键连接所述动力输出轴，动力输出轴与摇臂轴310形成一体并旋转支撑在减速机构外壳体210上。后轮转角控制电机输出的动力通过一级减速直接传递至多连杆机构总成中的摇臂轴310。且摇臂轴310通过球头销350与推杆320连接在一起，摇臂轴310通过球头销351和第一可伸缩推杆330连接在一起，故所述后轮转角控制电机110产生的动力直接作用于多连杆机构总成的推杆320和第一可伸缩推杆330或第二可伸缩推杆340上，通过控制两个电磁拔销器的选择性的断开和结合，从而控制动力在多连杆机构总成中的流通过程，以实现转向、制动两种工作模式。

如图2所示，所述多连杆机构总成是在传统瓦特连杆结构的基础上改进而来的，主要包括：摇臂轴310、推杆320、第一可伸缩推杆330、第二可伸缩推杆340、第一花键轴331、第一花键轴轴套332、第二花键轴341、第二花键轴轴套342、球头销351。摇臂轴310与减速机构的动力输出轴制作为一体，一同旋转支撑在减速机构外壳体210的内外两侧，且推杆320、第一可伸缩推杆330与第二可伸缩推杆340均以球头销与摇臂轴310连接，滑块361安装在滑动轨道360的凹槽处，通过螺栓362连接在球头销352底部，滑块363安装在滑动轨道360的凹槽处，通过螺栓364连接在球头销353底部，滑块361、363可沿滑动轨道直线运动。滑动轨道360支承在后桥副车架相应的左右两个座孔中，且以螺栓与副车架相连接。

如图2所示，第一电磁拔销器主要包括第一销钉410、第一弹簧定位环431、第一弹簧430、第一线圈421组成。如图2所示，第一电磁拔销器的第一线圈421固定在第一花键轴331轴端内部。

如图2所示，第二电磁拔销器主要包括第二销钉510、第二弹簧定位环531、第二弹簧530、第二线圈521组成。如图2所示，第二电磁拔销器的第二线圈521固定在第二花键轴341轴端内部。

优选的是，所述第一弹簧定位环531通过楔键连接固定在第一花键轴轴331内部，对第一弹簧430进行周向定位。优选的是，第一弹簧430一端倚靠在第一弹簧定位环431，而另一端则倚靠在第一销钉410上，第一销钉410嵌入第一花键轴331和第一花键轴轴套332内，第一销钉410底部紧靠第一衔铁420。

优选的是，如图2所示，当所述第一电磁拔销器处于断电时，第一弹簧430通过自身的弹簧力紧压在固定第一花键轴331和第一花键轴轴套332的第一销钉410上，从而使得所述第一花键轴331和第一花键轴轴套332锁止在一起，使第一可伸缩推杆330固定长度。当所述第一电磁拔销器处于通电状态时，第一线圈421产生相应的电磁吸力，从而吸引第一销钉410沿着第一花键轴331内凹槽向下移动，并在电磁力作用下紧靠在第一花键轴331凹槽的尾端，从而断开了第一花键轴331和第一花键轴轴套332之间的固定连接关系，使得第一可伸缩推杆330可以自由伸缩，即所述第一可伸缩推杆的轴向长度可以根据所述多连杆机构的运动需求动态自适应调整。

如图2所示，第二电磁拔销器主要由第二销钉510、第二弹簧定位环531、第二弹簧530、第二线圈521组成。所述第二电磁拔销器的各个组件的连接关系与第二电磁拔销器的各个组件的连接关系大致相同，因此不再赘述。

当所述第二电磁拔销器处于断电时，第二弹簧530通过自身的弹簧力紧压在固定第二花键轴341和第二花键轴轴套342的第二销钉510上，从而使得所述第二花键轴341和第二花键轴套342锁止在一起，使第二可伸缩推杆340固定长度。当所述第二电磁拔销器处于通电状态时，第二线圈521产生相应的电磁吸力，从而吸引第二销钉510沿着花键轴内凹槽向下移动，并在电磁力作用下紧靠在第二花键轴341凹槽的尾端，从而断开了第二花键轴341和第二花键轴轴套342之间的固定连接关系，使得第二可伸缩推杆340可以自由伸缩，即所述第一可伸缩推杆的轴向长度可以根据所述多连杆机构的运动需求动态自适应调整。

如图2所示，本发明所述的转向执行机构利用转向梯形结构，包括所述第一转向横拉杆610、第二转向横拉杆680、转向节臂630等，传递所述多连杆机构总成的运动至另一侧车轮，从而由横拉杆的左右平动带动一系列机构控制后轮转角，实现后轮的主动转向。

本发明所述基于多连杆结构的双模后轮主动转向装置，能够实现转向、制动两种工作模式，进一步的，在恶劣路面条件下行驶时，该后轮主动转向系统还可以实现自锁，从而避免因路面冲击后轮抖振动现象的发生。本发明所述基于多连杆结构的双模后轮主动转向装置的工作原理如下：

转向工作模式下，第一电磁拔销器处于断电时，此时第一弹簧530通过自身的弹簧力紧压在固定在第一花键轴331内部凹槽处的第一销钉410，从而使得第一花键轴331和第一花键轴轴套332被固连在一起，使得第一可伸缩推杆330被锁止。第二电磁拔销器处于通电状态，此时第二弹簧530产生的弹簧力使第二销钉510沿着第二花键轴341内部凹槽向下移动并紧靠在第二花键轴341凹槽部分尾端，从而使第二花键轴341与第二花键轴轴套342断开连接，使第二可伸缩推杆340可以自由伸缩，即所述第一可伸缩推杆的轴向长度可以根据所述多连杆机构的运动需求动态自适应调整。

对应于整个多连杆机构总成，所述转角控制电机110输出的转矩通过所述蜗轮蜗杆减速器降速增扭，并将动力传递到所述动力输出轴，所述动力输出轴带动所述摇臂轴310顺时针旋转，摇臂轴310围绕其自身轴线做旋转运动；摇臂轴310带动推杆320和第一可伸缩推杆330同向运动，并通过球头销将力传递给转向横拉杆，第二可伸缩推杆340随之运动。第一转向横拉杆330和第二转向横拉杆340的运动方向相同，但运动行程不等，故由摇臂轴310的旋转运动引起的转向横拉杆的直线运动从而使得左右两后轮的转向节臂的旋转方向相同，故此时左右两后轮的偏转方向相同，且内侧弯道车轮转角大于外侧弯道车轮转角，即处于转向工作模式下。

制动工作模式下，第二电磁拔销器处于断电时，此时第二弹簧530通过自身的弹簧力将第二衔铁520紧压在固定在第二花键轴341内部凹槽处的第二销钉510，从而使得第二花键轴341和第二花键轴套342被固连在一起，使得第二可伸缩推杆340被锁止。第一电磁拔销器处于通电状态，使第一销钉410沿着第一花键轴331内部凹槽向下移动并紧靠在第一花键轴331凹槽部分尾端，，从而使第一花键轴331与第一花键轴套332断开连接，使第一可伸缩推杆330可以自由伸缩，即所述第一可伸缩推杆的轴向长度可以根据所述多连杆机构的运动需求动态自适应调整。

对应于整个多连杆机构总成，所述转角控制电机110输出的转矩通过所述蜗轮蜗杆减速器降速增扭，并将动力传递到所述动力输出轴，所述动力输出轴带动所述摇臂轴310顺时针旋转，摇臂轴310围绕其自身轴线做顺时针旋转运动；摇臂轴310带动推杆320和第二可伸缩推杆340相向运动，并通过球头销将力传递给转向横拉杆，第一可伸缩推杆330随之运动。第一转向横拉杆330和第二转向横拉杆340的运动方向相反，运动行相等，故由摇臂轴310的旋转运动引起的转向横拉杆的直线运动从而使得左右两后轮的转向节臂的旋转方向相反，故此时左右两后轮的偏转方向相反，转角相等，即处于制动工作模式下。

自锁模式下，第一电磁拔销器处于断电时，此时第一弹簧430通过自身的弹簧力紧压第一销钉410，从而使得第一花键轴331和第一花键轴轴套332被固连在一起，使得第一可伸缩推杆被锁止；第二电磁拔销器处于断电时，此时第二弹簧530通过自身的弹簧力紧压在固定在第二花键轴341内部凹槽处的第二销钉510，从而使得第二花键轴341和第二花键轴轴套342被固连在一起，使得第二可伸缩推杆340被锁止。

即此时第一可伸缩推杆330、第二可伸缩推杆340被锁止，即此时整个后轮主动转向系统被锁死，从而使得在不平路面输入以及障碍物冲击等情况下后轮不会发生摆振现象，从而避免危险情况的发生。

综上所述，本发明所述基于多连杆结构的双模式后轮主动转向系统可以实现转向、制动两种工作模式，优选的是，还可以在不平路面冲击过大等情况下实现整个后轮转向系统的自锁，从而避免危险现象的发生。上述工作模式之间的切换是通过控制两个电磁拔销器的通断来实现的，相应的工作模式切换如表一所示的模式切换表决定。

表一.基于多连杆结构的双模式后轮主动转向系统模式切换表

	转向工作模式	制动工作模式	自锁模式
				第一电磁拔销器	断电	通电	断电
第二电磁拔销器	通电	断电	断电

本发明提出一种基于多连杆结构的双模后轮主动转向装置，利用一个电机共同控制两个后轮的转角，从而使两后轮可以根据汽车当前的行驶工况选择性的同向偏转或是相向偏转，即同时具备转向、制动两种工作模式。同时，该装置还具有自锁工作模式，即在不平路面冲击等情况下，不会出现两后轮自发转向并且摆振的问题,确保了行车安全，避免了危险现象的发生。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中的应用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外地修改，因此在不背离权利要求及同等范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出的图例。

Claims (10)

1.一种基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置，其特征在于，包括：

后轮转向系统壳体；

转角控制电机，其壳体固定在所述后轮转向系统壳体一端，用于驱动后轮转向并精确控制后轮转角；

减速机构，用于对所述转角控制电机的输入转矩进行减速增扭从其动力输出端输出；

多连杆机构总成，主要由摇臂轴、推杆、第一可伸缩推杆、第二可伸缩推杆组成，用于将所述转角控制电机及其所述减速机构输出至所述摇臂轴的旋转运动转换为所述推杆一端以及所述第一、第二可伸缩推杆的同侧端的直线运动；

转向执行机构，利用转向梯形结构将所述多连杆机构总成的运动传递至两侧车轮推动左右车轮偏转；

第一电磁拔销器，布置在所述第一可伸缩推杆内，用于控制第一可伸缩推杆的轴向长度的固定或伸缩；

第二电磁拔销器，布置在所述第二可伸缩推杆内，用于控制第二可伸缩推杆的轴向长度的固定或伸缩；

所述第一可伸缩推杆和所述第二可伸缩推杆各自两端均通过球头连接所述摇臂轴和所述转向执行机构；在转向工况下，所述第一可伸缩推杆以固定轴向长度工作，所述第二可伸缩推杆轴向长度可根据所述多连杆机构总成的运动规律自适应调整，从而使左右车轮同向转动；在制动工况下，所述第一可伸缩推杆轴向长度可根据所述多连杆机构总成的运动规律自适应调整，所述第二可伸缩推杆以固定轴向长度工作，从而使左右车轮相向转动。

2.如权利要求1所述的基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置，其特征在于，所述减速机构包括：

蜗杆，旋转支撑在所述后轮转向系统壳体内部，并通过联轴器和所述转角控制电机的输出轴同轴连接传递动力；

蜗轮，旋转支撑在所述减速机构壳体内部，并与所述蜗杆啮合传动；

动力输出轴，与所述蜗轮中心孔平键连接并作为所述减速机构动力输出端对外输出动力。

3.如权利要求1所述的基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置，其特征在于，所述后轮转向系统壳体包括：

壳体，固定在汽车后桥副车架上，用于容置并支撑所述减速机构；

防尘罩，套设在所述减速机构壳体外的动力输出端与所述壳体之间。

4.如权利要求1所述的基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置，其特征在于，所述多连杆机构总成包括：

摇臂轴，与所述减速机构动力输出端同轴连接并旋转支撑在所述后轮转向系统壳体上；

多个球头销；

推杆，与所述摇臂轴一侧顶端通过球头销连接；

第一花键轴，其一侧轴端与所述摇臂轴另一侧顶端通过球头销连接；

第一花键轴轴套，以花键连接的形式滑动套设在所述第一花键轴上，其一侧轴端与一侧的所述转向执行机构输入端通过球头销连接，并与所述第一花键轴共同形成第一可伸缩推杆；

第二花键轴，其一侧轴端与所述摇臂轴底端通过球头销连接；

第二花键轴轴套，以花键连接的形式滑动套设在所述第二花键轴上，其一侧轴端与另一侧的所述转向执行机构输入端通过球头销连接，与第二花键轴共同形成第二可伸缩推杆；

滑动轨道，通过螺栓连接固定在后桥副车架上；

多个滑块，安装在所述滑动轨道凹槽内，且内部开有轴承座孔。

5.如权利要求4所述的基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置，其特征在于，所述转向执行机构包括：

第一转向节臂，与支撑一侧车轮的车轮支架制作为一体，用于带动一侧车轮绕其实际主销或虚拟主销偏转运动；

第二转向节臂，与支撑另一侧车轮的车轮支架制作为一体，用于带动另一侧车轮绕其实际主销或虚拟主销偏转运动；

多个滑销架轴，其底部轴端套设轴承一同安装在所述多个滑块的轴承座孔中，其只能沿所述滑动轨道做直线运动；

第一转向横拉杆，其一侧轴端端通过球头销与推杆一侧轴端连接，且此球头销底部旋转支撑在一侧所述滑销架轴上；另一侧轴端通过球头销与所述第一转向节臂连接并带动其运动；

第二转向横拉杆，且其一侧轴端为叉形臂结构，所述叉形臂两臂轴端分别与第一可伸缩推杆、第二可伸缩推杆轴端同时以球头销连接，且此两个球头销底部共同旋转支撑在另一侧所述滑销架轴上；另一轴端通过球头销与所述第二转向节臂连接并带动其运动。

6.如权利要求4所述的基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置，其特征在于，所述第一电磁拔销器包括：

第一销钉，安装在第一可伸缩推杆中部的第一花键轴的内孔中，用于锁止或断开所述第一花键轴与第一花键轴轴套的轴向连接；

第一电磁线圈，固定在所述第一花键轴端部凹槽中；

第一弹簧，安装在第一可伸缩推杆中的第一花键轴的内孔中且一端紧靠在所述第一销钉上，并由第一弹簧定位环实现周向定位；

第一弹簧定位环，以楔键连接固定在第一花键轴端部凹槽中；

其中，所述第一电磁线圈断电时，所述第一弹簧通过自身的弹簧力将所述第一销钉锁止在所述第一花键轴轴套的定位孔中，从而将所述第一花键轴与第一花键轴轴套锁止在一起，使得第一可伸缩推杆轴向长度固定；当所述第一电磁线圈通电时，第一线圈产生的电磁力吸引第一销钉向下移动，与所述第一花键轴轴套的定位孔完全脱离，从而使第一可伸缩推杆可以自由伸缩，其轴向长度可根据多连杆机构总成的运动规律自适应调整。

7.如权利要求4所述的基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置，其特征在于，所述第二电磁拔销器包括：

第二销钉，安装在第二可伸缩推杆中部的第二花键轴的内孔中，用于锁止或断开所述第二花键轴与第二花键轴轴套的轴向连接；

第二电磁线圈，固定在所述第二花键轴端部凹槽中；

第二弹簧，安装在第二可伸缩推杆中的第二花键轴的内孔中且一端紧靠在所述第二销钉上，并由第二弹簧定位环实现周向定位；

第二弹簧定位环，以楔键连接固定在第二花键轴端部凹槽中；

其中，所述第二电磁线圈断电时，所述第二弹簧通过自身的弹簧力将所述第二销钉锁止在所述第二花键轴轴套的定位孔中，从而将所述第二花键轴与第二花键轴轴套锁止在一起，使得第二可伸缩推杆轴向长度固定；当所述第二电磁线圈通电时，第二线圈产生的电磁力吸引所述第二销钉向下移动，与所述第二花键轴轴套定位孔完全脱离，从而使所述第二可伸缩推杆可以自由伸缩，其轴向长度可根据多连杆机构总成的运动规律自适应调整。

8.如权利要求1所述的基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置，其特征在于，通过控制所述第一电磁拔销器和第二电磁拔销器的通断电，可以分别控制所述第一可伸缩推杆和所述第二可伸缩推杆进行固定轴长工作或变轴长工作，从而实现转向工作模式、制动工作模式和自锁模式三种工作模式，

当控制所述第一电磁拔销器断电，所述第二电磁拔销器的通电，其工作在转向工作模式，此时左右车轮按照转向梯形规律同向偏转；

当控制所述第一电磁拔销器通电，所述第二电磁拔销器的断电，其工作在制动工作模式，此时左右车轮等大反向偏转；

当控制所述第一电磁拔销器和所述第二电磁拔销器全部断电，其工作在自锁模式，此时所述的基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置被完全锁死，锁止两个后轮保持在正直中心位置不动。

9.如权利要求1所述的基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置，其特征在于，所述第一电磁拔销器与所述第二电磁拔销器除安装位置不同外，其余参数完全相同。

10.如权利要求2或4所述的基于多连杆结构的双模式后轮主动转向装置，其特征在于，所述旋转支撑均指通过轴承实现。

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