CN115703506A - 独立转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种独立转向系统，其包括转向节、上臂、下臂、转向电机以及转向机构部分，转向节结合到车轮内侧并与所述车轮一体地被驱动，上臂结合到所述转向节的上端部，下臂结合到所述转向节的下端部，转向电机定位于所述下臂，转向机构部分的第一端部连接到所述转向电机并且第二端部接合到所述转向节，其中，所述转向机构部分通过转向电机的转动力与转向节一体地转动。

Description

独立转向系统

技术领域

本发明涉及一种独立转向系统，更优选地，涉及一种这样的独立转向系统，其实现转向电机和转向机构部件的结合以改善转向系统中的转向角度，所述转向系统配置为对每个车轮进行独立转向。

背景技术

车辆的传统悬架系统通过连接车桥和车身，防止车桥在车辆行驶过程中从路面受到的振动或冲击直接传递到车身，从而防止对车身或货物造成损坏并提高乘坐舒适性。这样的悬架系统由配置为减轻来自路面的冲击的悬架弹簧、配置为抑制悬架弹簧的自由振动以提高乘坐舒适性的减震器、以及配置为抑制车辆的侧倾的稳定器构成。

作为商用车辆的悬架系统，主要使用左右车轮连接到一个车桥的整体式车桥类型悬架系统，作为悬架弹簧，主要使用板簧或空气弹簧。

与此同时，使用整体式车桥类型悬架系统的商用车辆转向系统由转向摇臂、直拉杆、转向节臂以及横拉杆组成，其中，转向摇臂安装在转向机构的输出轴上以转动，直拉杆配置为将转向摇臂的运动传递到转向节臂，转向节臂配置为接收直拉杆的运动以操作转向节转动，横拉杆连接左右转向节臂。

图1示出了减震器的一个端部固定到车身框架的悬架系统。

在设置有使用空气弹簧和转向系统的整体式车桥类型悬架系统的车辆中，空气弹簧仅用于替代板簧，对提高乘坐舒适性和操控性没有太大贡献，并且由于实现精确几何形状的结构特性，难以保证设计的自由度。

此外，近来，正在开发一种独立转向类型悬架系统，该独立转向类型悬架系统配置为通过电机组件将车轮的转向角度输入到每个悬架系统中。然而，独立转向类型悬架系统在将转向电机施加的转动力稳定地传递到转向节和车轮方面存在问题。

公开于本背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种这样的独立转向系统，其配置为提供结合到下臂的转向机构部件，并且将转动力施加到转向机构部件的半圆形区域以转动转向节。

此外，本发明的各个方面旨在提供在下臂和转向节之间的结合单元以提供更宽的转向节的转向角度。

本发明的目的不限于上述目的，其他未提及的本发明目的可以通过以下描述来理解，并且可以通过本发明的示例性实施方案更清楚地理解。此外，本发明的目的可以通过权利要求中描述的手段及其组合来实现。

用于实现本发明目的的独立转向系统包括以下构造。

本发明的各个方面提供了一种独立转向系统，其包括转向节、上臂、下臂、转向电机以及转向机构部分，转向节结合到车轮内侧并与所述车轮一体地被驱动；上臂枢转地连接到所述转向节的上端部；下臂枢转地连接到所述转向节的下端部；转向电机定位于所述下臂上；转向机构部分的第一端部连接到所述转向电机并且第二端部接合到所述转向节，其中，所述转向机构部分通过转向电机的转动力与转向节一体地转动。

此外，独立转向系统进一步包括推杆和曲柄，所述推杆的第一端部结合到所述下臂，所述曲柄枢转地连接到推杆的第二端部以及所述上臂的第二端部，并且与减震器一体地起作用。

此外，独立转向系统进一步包括定位在下臂的上端部和转向节之间的结合单元。

此外，所述结合单元被结合到所述转向机构部分的一个端部，并且具有相对于所述下臂的竖直转动轴线。

此外，所述结合单元包括万向节结合部分和万向节转动部分，万向节结合部分定位于所述转向节，万向节转动部分枢转地连接到所述下臂，并且固定到所述转向机构部分，并具有相对于所述下臂的竖直转动轴线。

此外，所述万向节结合部分配置为相对于所述万向节转动部分向车辆的宽度方向以预定角度转动。

此外，所述转向机构部分的面向所述转向电机的一个端部呈半圆形形状。

此外，独立转向系统进一步包括轴承，其定位在所述转向机构部分和所述下臂之间。

本发明可以通过本发明的上述示例性实施方案以及稍后描述的构造、联接和使用关系来获得以下效果。

本发明可以提供相对于下臂与转动的转向机构部分一体的转向节，从而提供悬架的高自由度。

此外，本发明可以包括定位在下臂和转向节之间的结合单元，以提供结构稳定性，其配置为用于吸收施加到车轮的竖直行为。

应当理解，此处所使用的术语“汽车的”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动汽车，例如包括运动型多用途汽车(操作SUV)、大客车、卡车、各种商用汽车的乘用车辆，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力汽车、电动汽车、可插式混合动力电动汽车、氢动力汽车以及其它替代性燃料汽车(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力汽车是具有两种或更多种动力源的汽车，例如汽油动力和电力动力两者的汽车。

本发明的上述和其它特征在以下进行讨论。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的实施方案中进行详细陈述，这些附图和实施方案共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1示出了作为现有技术的前悬架(revo knuckle)的接合关系。

图2示出了作为本发明的各种示例性实施方案的独立转向系统的立体图。

图3示出了作为本发明的示例性实施方案的独立转向系统的放大图。

图4示出了作为本发明的示例性实施方案的独立转向系统的侧视图。

图5A示出了作为本发明的示例性实施方案的独立转向系统的转向角度为0度的状态的俯视图。

图5B示出了作为本发明的示例性实施方案的独立转向系统的转向角度向左90度的状态的俯视图。

图5C示出了作为本发明的示例性实施方案的独立转向系统的转向角度向右90度的状态的俯视图。

图6A示出了作为本发明的示例性实施方案的车轮颠簸时的结构。

图6B示出了作为本发明的示例性实施方案的车轮回弹时的结构。

应当理解，附图不一定是按照比例绘制，而是显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本发明所包括的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，相同的附图标记表示本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个具体实施方案，这些具体实施方案的示例呈现在附图中并描述如下。尽管本发明将与本发明的示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。另一方面，本发明旨在不但覆盖本发明的示例性实施方案，而且还覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

在下文，将参考附图对本发明的示例性实施方案进行更详细地描述。本发明的示例性实施方案可以以各种形式进行修改，并且本发明的范围不应被解释为限于本发明的以下示例性实施方案。提供本发明的示例性实施方案是为了向本领域技术人员更完整地解释本发明的各种示例性实施方案。

此外，说明书中描述的“……转向节”、“……单元”、“……部件”等术语是指处理至少一种功能或操作的单元，其可以通过硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。

在下文，将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述，在参考附图描述内容时，相同或对应的组件用相同的附图标记表示，并且将省略对其的重复描述。

本发明涉及一种独立转向系统，并且涉及一种这样的转向系统，其配置为通过定位在下臂300附近的转向机构部分500的转动力来使转向节100转向。转向电机400和转向机构部分500可以通过齿条和小齿轮联接而连接。

此外，由于根据本发明的各个示例性实施方案的独立转向系统可以应用于包括车轮的每个转向系统，因此下面将安装有一个车轮的转向系统作为本发明的各个示例性实施方案进行描述。

图2示出了作为本发明的各种示例性实施方案的独立转向系统的立体图。

如图所示，独立转向系统包括转向节100、上臂200以及下臂300，其中，转向节100定位在车轮内侧；上臂200结合在转向节100的上端部；下臂300结合到转向节100的下端部，并且另一端部固定到车身。独立转向系统包括结合单元900，所述结合单元900定位在下臂300和转向节100之间，并且配置为使得转向节100可以应用相对于下臂300的竖直转动轴。

此外，结合单元900配置为使得转向节100可以相对于下臂300向车辆的宽度方向转动。

曲柄600结合到推杆700的一个端部，推杆700结合到下臂300的一个端部。此外，独立转向系统包括定位在曲柄600和车身之间的减震器800。此外，曲柄600可以结合到上臂200的一个端部并定位。

根据本发明的示例性实施方案，曲柄600可以包括结合孔，所述结合孔与推杆700、上臂200以及减震器800中的每一个结合，并且包括三个结合孔的曲柄600可以具有将每个结合孔形成为顶点的倒三角形形状。

此外，三个结合孔中，离车身最近的结合孔与减震器800结合，定位在最下端部的结合孔可以与上臂200结合，离车轮最近的结合孔可以与推杆700结合。如上所述，结合到曲柄600的每个构造被制成使得如果施加竖直冲击(例如车轮的颠簸状态或回弹状态)，则引入到车轮中的冲击可以传递到减震器800。

定位于下臂300上的转向电机400结合到下臂300的一个表面以及转向机构部分500，转向电机400的转动力施加到转向机构部分500并且转向机构部分500与转向节100一体地转动。因此，转向角度可以应用于车轮。

此外，转向机构部分500的靠近转向节100的一个端部配置为固定到结合单元900，其中，结合单元900包括万向节结合部分910和万向节转动部分920，万向节结合部分910定位在下臂300和转向节100之间并结合到转向节100，万向节转动部分920定位在下臂300的上表面并结合到转向机构部分500。

因此，如果从转向电机400施加转动力，则转向机构部分500的面向转向电机400的一个端部转动，万向节转动部分920和转向节100配置为响应于转向机构部分500的转动而一体地转动。

此外，独立转向系统包括万向节结合部分910，其配置为用于相对于万向节转动部分920提供由车轮和下臂300形成的角度的变化。因此，万向节结合部分910配置为改变由转向节100和下臂300形成的角度。

换句话说，万向节结合部分910配置为相对于万向节转动部分920向车辆的宽度方向能够转动预定角度。

此外，由于万向节结合部分910以固定到转向节100的状态定位，并且万向节转动部分920配置为相对于下臂300的高度方向的转动轴可转动，因此万向节转动部分920可以响应于转向机构部分500的转动而一体地转动。

如上所述，万向节转动部分920配置为相对于下臂300的高度方向可转动，并且转向节100和万向节转动部分920响应于转向机构部分500的转动而一体地转动。

此外，由于万向节结合部分910的角度可以相对于定位在下臂300上的万向节转动部分920改变，因此转向节100的上端部配置为在车辆的宽度方向上可移动。

控制单元可以从位于车辆中的电池向转向电机400供电，从而响应于由用户或控制单元确定的转向角度的请求来施加转向电机400的转动力，并且可以接收转向机构部分500和转向节100的转动量。

图3示出了作为本发明的示例性实施方案的独立转向系统的放大图。

独立转向系统包括转向节100以及上臂200和下臂300，转向节100定位在安装有轮胎的车轮的内表面，上臂200和下臂300结合到转向节100的上端部和下端部中的相应一个。独立转向系统包括在下臂300和转向节100相面向的位置处的结合单元900，并且包括在靠近结合单元900和转向节100的下表面的位置处的转向机构部分500。

转向机构部分500配置为使得在转向机构部分500内侧形成的半圆形的一个端部齿轮结合到转向电机400，使得被施加转向电机400的转动力。因此，转向机构部分500配置为响应于转向电机400的顺时针方向和逆时针方向的转动而围绕结合单元900转动。结合单元900的万向节转动部分920和转向机构部分500被固定，转向机构部分500的半圆形的一个端部通过转向电机400在车辆的宽度方向上移动，因此，万向节转动部分920与转向机构部分500的另一个端部一体地转动。

因此，万向节结合部分910配置为相对于万向节转动部分920转动，转向节100配置为沿着转向机构部分500的转动角度转动。

万向节转动部分920配置为沿着高度方向中心轴线转动，所述高度方向中心轴线沿着下臂300的上表面延长，结合到万向节转动部分920的万向节结合部分910配置为使得转向节100的上端部可以在其宽度方向上移动。

此外，如果万向节转动部分920被转向电机400转动，则万向节转动部分920配置为与转向节100一体地转动并且配置为将转向角度输入到转向节100。

图4为示出了结合单元900、下臂300以及转向机构部分500之间的接合关系的侧视图。

独立转向系统包括定位在下臂300和转向节100之间的结合单元900，并且包括转向机构部分500，所述转向机构部分500固定到结合单元900的靠近转向节100的一个端部的侧表面。定位成与转向电机400接触的转向机构部分500的一个端部呈半圆形，其另一个端部配置为与结合单元900的万向节转动部分920接触。

转向机构部分500和下臂300相面向的一个端部包括轴承310，转向机构部分500的具有半圆形形状的一个端部配置为与转向电机400接触而在车辆的纵向方向上移动。因此，转向机构部分配置为使得其具有半圆形形状的一个端部相对于结合单元900转动。

换句话说，轴承310定位在下臂300和转向机构部分500之间，并且配置为在转向机构部分500被转向电机400移动时减少与下臂300产生的摩擦。

图5A、图5B以及图5C是示出了当输入转向角度时转向机构部分500和车轮的移动状态的俯视图。

图5A示出了将0度转向角度应用于作为本发明的示例性实施方案的独立转向系统的状态的状态图。

在转向角度为0度的独立转向系统中，转向机构部分500保持初始状态。此外，可以保持转向机构部分500的具有半圆形形状的一个端部的中心部分与转向电机400结合的状态。

相比之下，图5B示出了转向机构部分500被控制为具有向左90度的转向角度的状态，图5A所示的状态切换到转向电机400结合到转向机构部分500的半圆形形状的纵向端部的状态。

此外，图5C示出了转向机构部分500被控制为具有向右90度的转向角度的状态，图5A所示的状态切换到转向电机400结合到转向机构部分500的半圆形形状的另一个端部的状态。

如上所述，转向机构部分500可以响应于从转向电机400施加的转动力在左右方向上转动90度，并且可以通过与转向机构部分500一体地转动的转向节100来设置响应于转动角度的转向角度。

此外，随着具有左右转动角度的车轮与转向机构部分500一体地相对于万向节转动部分920所定位的下臂300转动，可以在不干扰上臂200和下臂300的区域中提供自由转向角度。

图6A和图6B为示出了车辆颠簸和回弹时的独立转向系统的构造的车辆的侧视图。

图6A示出了转向系统颠簸的状态，并且车轮的外倾角度定位成在颠簸状态下面向车辆的内表面。此外，下臂300和上臂200切换到面向转向节100的一个端部被抬高以对应于外倾角度的状态。

此外，转向节100的上端部相对于万向节结合部分910转动并向车辆外侧移动，并且应用万向节结合部分910和转向节100之间的角度以对应于外倾角度。

此外，上臂200的结合到转向节100的一个端部根据颠簸在车辆的高度方向上移动并向车辆外侧移动，定位成结合到上臂200的另一个端部的曲柄600配置为相对于结合到推杆700的结合孔相对向下移动到靠近车辆外侧的位置。减震器800配置为响应于如此移动的曲柄600而被压缩以吸收由于颠簸而在转向系统中发生的冲击。

相比之下，图6B示出了回弹的转向系统的侧截面图。

在回弹的转向系统的情况下，通过与水平状态下的外倾角度进行比较，车轮切换到面向车辆外侧的位置。在回弹的转向系统的情况下，结合到转向节100的下臂300和上臂200配置为向下移动。此外，转向节100相对于结合到下臂300的万向节结合部分910具有小于90度的角度。

此外，上臂200的结合到转向节100的一个端部根据回弹从车辆向下并向车辆内部移动，定位成结合到上臂200的另一个端部的曲柄600配置为相对于结合到推杆700的结合孔相对向上移动到靠近车辆内部的位置。减震器800配置为响应于如此移动的曲柄600而延伸以吸收由于回弹而在转向系统中发生的冲击。

换句话说，本转向系统配置为使得施加到车轮的颠簸和回弹时产生的冲击通过曲柄600传递到减震器800，并且在下臂300和转向节100之间引起的角度变化可以配置为通过万向节结合部分910施加。

因此，如果发生颠簸或回弹作为高度方向的变化，则车轮可以配置为改变由转向节100和万向节结合部分910形成的角度，并且通过改变曲柄600的相对位置而吸收引入的冲击。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背”、“内侧”、“外侧”、“向内地”、“向外地”、“内部”、“外部”、“内部的”、“外部的”、“向前”、“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性具体实施方案的特征。将进一步理解，术语“连接”或其衍生词既指直接连接又指间接连接。

前面对本发明具体示例性具体实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (12)

1.一种独立转向系统，包括：

转向节，其结合到车轮内侧并与所述车轮一体地被驱动；

上臂，其第一端部枢转地连接到所述转向节的上端部；

下臂，其枢转地连接到所述转向节的下端部；

转向电机；以及

转向机构部分，其第一端部连接到所述转向电机并且第二端部接合到所述转向节，其中，所述转向机构部分通过转向电机的转动力与转向节一体地转动。

2.根据权利要求1所述的独立转向系统，其中，所述转向电机定位于所述下臂上。

3.根据权利要求1所述的独立转向系统，其中，当所述转向机构部分被所述转向电机转动时，所述转向节以转向机构部分的预定转动角度转动。

4.根据权利要求1所述的独立转向系统，其中，所述转向电机的转动轴与所述转向机构部分通过齿条和小齿轮而彼此接合。

5.根据权利要求1所述的独立转向系统，进一步包括：

推杆，其第一端部枢转地连接到所述下臂；以及

曲柄，其枢转地连接到所述推杆的第二端部以及所述上臂的第二端部。

6.根据权利要求5所述的独立转向系统，其中，所述曲柄连接到减震器。

7.根据权利要求1所述的独立转向系统，进一步包括：

结合单元，其定位在所述下臂的上端部和所述转向节之间。

8.根据权利要求7所述的独立转向系统，

其中，所述结合单元结合到所述转向机构部分的一个端部，并且具有相对于所述下臂的竖直转动轴线。

9.根据权利要求8所述的独立转向系统，其中，所述结合单元包括：

万向节结合部分，其接合到所述转向节；以及

万向节转动部分，其接合到所述万向节结合部分，其中，所述万向节转动部分枢转地连接到所述下臂，固定到所述转向机构部分，并具有相对于所述下臂的竖直转动轴线。

10.根据权利要求9所述的独立转向系统，

其中，所述万向节结合部分配置为相对于所述万向节转动部分向车辆的宽度方向以预定角度转动。

11.根据权利要求1所述的独立转向系统，

其中，所述转向机构部分的面向所述转向电机的一个端部呈半圆形形状。

12.根据权利要求1所述的独立转向系统，进一步包括：

轴承，其定位在所述转向机构部分和所述下臂之间。

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