CN213413939U - 转向悬架装置及转向系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种转向悬架装置及转向系统，该转向悬架装置包括转向基座、安装于转向基座上的车轮组件、铰接于转向基座之一端上的第一悬架横臂和铰接于转向基座之另一端上的第二悬架横臂，转向悬架装置还包括一端铰接于转向基座上的转向拉杆和用于驱动转向拉杆往复移动以带动转向基座转动的驱动单元；转向拉杆的另一端与驱动单元相连。本申请通过驱动单元带动转向拉杆以实现车轮组件的转动，解除了传统转向梯形结构的机械约束，可实现对各车轮独立且精准地控制；机械约束的消失，使得两侧车轮可以大幅度转向机动，驱动单元直接控制并实现转向的响应更快、更准确，两侧车轮的转向角可达65°左右。

Description

转向悬架装置及转向系统

技术领域

本申请属于车辆转向技术领域，更具体地说，是涉及一种转向悬架装置及使用该转向悬架装置的转向系统。

背景技术

近些年，随着电驱动技术和线控技术的发展，集成了轮毂电机和线控转向能力的车辆得到了极大的关注。目前，车辆的线控转向主要通过以下两种方式实现：(1)采用电动液压转向系统，并在转向柱管上添加驱动电机，通过该驱动电机进行转向操作；(2)转向系统直接控制原有的电动液压转向系统的液压助力泵进行转向操纵。

然而，电动液压转向系统中的轮毂电机占据了大量的轮内空间，使得转向拉杆、悬架横臂、防倾杆等杆件布置空间受到了较大约束，杆件之间的运动干涉导致转向悬架系统难以获得理想的悬架定位参数，因此转向悬架系统的机动性能和舒适性受到较大的影响，同时线控转向幅度也受到较大限制。而且，迫于转向梯形结构的约束，车轮的转向角幅度也受到较大的限制，一般只能达到40°左右；并且，左右车轮之间的转向运动相互约束、不能做独立转向机动，在转向时左右车轮难以同时到达理想的角度，不能实现精准控制、轮胎磨损不可避免。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种转向悬架装置及转向系统，以解决相关技术中存在的车轮的转向角幅度受限制，无法独立转向的问题；以及在轮毂电机汽车应用中，转向悬架系统难以获取理想的定位参数的问题。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案是：

一方面，提供一种转向悬架装置，包括转向基座、安装于所述转向基座上的车轮组件、铰接于所述转向基座之一端上的第一悬架横臂和铰接于所述转向基座之另一端上的第二悬架横臂，所述转向悬架装置还包括一端铰接于所述转向基座上的转向拉杆和用于驱动所述转向拉杆往复移动以带动所述转向基座转动的驱动单元；所述转向拉杆的另一端与所述驱动单元相连。

在一个实施例中，所述第一悬架横臂与所述转向基座的铰接位置为第一铰接点，所述第二悬架横臂与所述转向基座的铰接位置为第二铰接点，所述转向拉杆与所述转向基座的铰接位置为第三铰接点，所述第一铰接点、所述第二铰接点和所述第三铰接点围合成三角形。

在一个实施例中，所述第一铰接点与所述第三铰接点之间的距离大于所述第二铰接点与所述第三铰接点之间的距离。

在一个实施例中，所述驱动单元包括底座、安装于所述底座上的丝杆、安装于所述丝杆上的滑块和用于驱动所述丝杆转动的驱动件；所述驱动件安装于所述底座上，所述驱动件与所述丝杆相连，所述转向拉杆远离所述转向基座的一端与所述滑块相连。

在一个实施例中，所述滑块包括安装于所述丝杆上的第一滑动块和与所述第一滑动块相连的第二滑动块，所述转向拉杆远离所述转向基座的一端与所述第二滑动块相连。

在一个实施例中，所述底座上开设有容置所述第一滑动块的容置槽和遮盖所述容置槽的盖板，所述容置槽沿所述底座的长度方向设置，所述丝杆设于所述容置槽中；所述第一滑动块的两端分别伸出所述盖板，所述第一滑动块与所述第二滑动块之间间隔形成供所述盖板穿过的通道。

在一个实施例中，所述转向基座包括支撑座和安装于所述支撑座之一端的两个支撑板，两个所述支撑板平行间隔设置，各所述支撑板沿所述支撑座的宽度方向设置；所述支撑座的一端沿该支撑座的宽度方向开设有第一凹槽，所述支撑座的另一端沿该支撑座的宽度方向开设有第二凹槽；所述转向基座还包括安装于所述第一凹槽中的第一定位轴、安装于所述第二凹槽中的第二定位轴和连接两个所述支撑板的第三定位轴；所述第一悬架横臂的一端铰接于所述第一定位轴上，所述第二悬架横臂的一端铰接于所述第二定位轴上，所述转向拉杆远离所述驱动单元的一端铰接于所述第三定位轴上。

在一个实施例中，所述第一定位轴的中轴线与所述第二定位轴的中轴线共线，所述第三定位轴的中轴线与所述第一定位轴的中轴线平行。

在一个实施例中，所述转向悬架装置还包括铰接于所述第一悬架横臂远离所述转向基座的一端上的第一固定座和铰接于所述第二悬架横臂远离所述转向基座的一端上的第二固定座。

另一方面，提供一种转向系统，包括控制系统和上述的转向悬架装置，所述控制系统与所述驱动单元电连接。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

(1)本申请通过驱动单元带动转向拉杆以实现车轮组件的转动，解除了传统转向梯形结构的机械约束，可实现对各车轮独立且精准地控制；

(2)机械约束的消失，使得两侧车轮可以大幅度转向机动，驱动单元直接控制并实现转向的响应更快、更准确，两侧车轮的转向角可达65°左右；

(3)采用驱动单元及转向拉杆的结构取代了传统电动液压转向系统的液压驱动方式，保留车辆传统的悬架结构，不影响车辆侧倾特性、横向刚度参数及簧下质量等。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或示范性技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的转向系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的转向悬架装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的转向基座的主视图；

图4为本申请实施例提供的驱动单元的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的第一悬架横臂与第一固定座连接的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的第二悬架横臂与第二固定座连接的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的车轮组件的结构示意图。

其中，图中各附图主要标记：

1-转向基座；10-轴孔；11-支撑座；12-支撑板；13-第一凹槽；14-第二凹槽；15-第一定位轴；151-第一铰接点；16-第二定位轴；161-第二铰接点；17-第三定位轴；171-第三铰接点；

2-车轮组件；21-轮辋；22-车轮；23-轮毂电机；231-电机轴；

3-驱动单元；31-底座；311-容置槽；312-盖板；313-导轨；32-丝杆；33-滑块；331-第一滑动块；332-第二滑动块；34-驱动件；35-第一联轴器；

4-控制系统；41-固定板；42-路感电机；43-减速器；44-方向盘；45-转向传感器；46-第二联轴器；47-转向控制器；48-导线；

5-第一悬架横臂；51-第一固定座；

6-第二悬架横臂；61-第二固定座；62-安装座；

7-减震器；71-连接竖板；

8-转向拉杆。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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申请中的具体含义。

在整个说明书中参考“一个实施例”或“实施例”意味着结合实施例描述的特定特征，结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，“在一个实施例中”或“在一些实施例中”的短语出现在整个说明书的各个地方，并非所有的指代都是相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何合适的方式组合特定的特征，结构或特性。

请参阅图1和图2，现对本申请实施例提供的转向悬架装置进行说明。该转向悬架装置包括转向基座1、安装于转向基座1上的车轮组件2、铰接于转向基座1之一端上的第一悬架横臂5和铰接于转向基座1之另一端上的第二悬架横臂6。该转向悬架装置还包括一端铰接于转向基座1上的转向拉杆8和用于驱动转向拉杆8往复移动以带动转向基座1转动的驱动单元3，转向拉杆8的另一端与驱动单元3相连。其中，第一悬架横臂5远离转向基座1的一端、第二悬架横臂6远离转向基座1的一端和驱动单元3可分别安装于车架(图未示)上。第一悬架横臂5和第二悬架横臂6起到对转向基座1的支撑作用。此结构，本申请通过驱动单元3带动转向拉杆8以实现车轮组件2的转动，解除了传统转向梯形结构的机械约束，可实现对各车轮22独立且精准地控制。机械约束的消失，使得两侧车轮22可以大幅度转向机动，驱动单元3直接控制并实现转向的响应更快、更准确，两侧车轮22的转向角可达65°左右。采用驱动单元3及转向拉杆8的结构取代了传统电动液压转向系统的液压驱动方式，保留车辆传统的悬架结构，不影响车辆侧倾特性、横向刚度参数及簧下质量等。

在一个实施例中，请参阅图3和图7，车轮组件2包括轮辋21、套设于轮辋21上的车轮22和安装于轮辋21中的轮毂电机23，转向基座1上开设有供电机轴231穿过的轴孔10，轮毂电机23通过螺栓固定于转向基座1上。当转向基座1转动时，可以带动车轮22转向。

在一个实施例中，请参阅图2和图3，作为本申请实施例提供的转向悬架装置的一种具体实施方式，第一悬架横臂5与转向基座1的铰接位置为第一铰接点151，第二悬架横臂6与转向基座1的铰接位置为第二铰接点161，转向拉杆8与转向基座1的铰接位置为第三铰接点171，第一铰接点151、第二铰接点161和第三铰接点171围合成三角形。具体地，第一铰接点151和第二铰接点161的连接线为竖直线，且轴孔10的中心位于该连接线上；第三铰接点171位于该连接线的一侧。此结构，当转向拉杆8通过第三铰接点171带动转向基座1转动时，转向基座1可以该连接线为转轴实现转动，车轮组件2的转动效果好。

在一个实施例中，请参阅图3，作为本申请实施例提供的转向悬架装置的一种具体实施方式，第一铰接点151与第三铰接点171之间的距离大于第二铰接点161与第三铰接点171之间的距离。此结构，由于第二悬架横臂6支撑较多的部件，受到的压力较大。将第三铰接点171靠近第二铰接点161设置，可提高转向基座1绕第二悬架横臂6的转动效果。当然，在其它实施例中，第一铰接点151与第三铰接点171之间的距离也可以等于或者小于第二铰接点161与第三铰接点171之间的距离，在此不作唯一限定。

在一个实施例中，请参阅图2和图4，作为本申请实施例提供的转向悬架装置的一种具体实施方式，驱动单元3包括底座31、安装于底座31上的丝杆32、安装于丝杆32上的滑块33和用于驱动丝杆32转动的驱动件34；驱动件34安装于底座31上，驱动件34与丝杆32相连，转向拉杆8远离转向基座1的一端与滑块33相连。此结构，当驱动件34驱动丝杆32正向转动时，滑块33在前移的过程中也一并带动转向拉杆8前进，转向拉杆8抵推转向基座1转动，实现车轮组件2的转向。当驱动件34驱动丝杆32反向转动时，滑块33在后退的过程中也一并带动转向拉杆8后退，转向拉杆8拉动转向基座1转动，实现车轮组件2的转向。通过丝杆32及滑块33驱动转向拉杆8，可取代传统转向梯形结构，破除转向梯形的机械约束，使得左右车轮22能够大幅度独立转向运动，可有效解决传统转向悬架在轮毂电动汽车上的适配问题。其中，底座31可安装于车架上；驱动件34可为伺服电机，在此不作唯一限定。

在一个实施例中，请参阅图4，丝杆32的中轴线沿底座31的长度方向设置，转向拉杆8的长度方向与丝杆32的长度方向平行设置，从而可保证滑块33与转向拉杆8行进方向的一致性。驱动件34与丝杆32之间可通过第一联轴器35实现连接，起到过载保护的作用。

在一些实施例中，驱动单元3也可为液压缸、气缸、滑台直线电机等其它类型的往复直线运动机构，在此不作唯一限定。

在一个实施例中，请参阅图4，作为本申请实施例提供的转向悬架装置的一种具体实施方式，滑块33包括安装于丝杆32上的第一滑动块331和与第一滑动块331相连的第二滑动块332，转向拉杆8远离转向基座1的一端与第二滑动块332相连。此结构，将滑块33设置为第一滑动块331和第二滑动块332，通过第一滑动块331与第二滑动块332的拆卸，便于转向拉杆8与滑块33的拆卸，实现对转向拉杆8的维护及更换。

在一个实施例中，请参阅图4，作为本申请实施例提供的转向悬架装置的一种具体实施方式，底座31上开设有容置第一滑动块331的容置槽311和遮盖容置槽311的盖板312，容置槽311沿底座31的长度方向设置，丝杆32设于容置槽311中；第一滑动块331的两端分别伸出盖板312，第一滑动块331与第二滑动块332之间间隔形成供盖板312穿过的通道。此结构，将丝杆32和第一滑动块331设置于封闭的容置槽311中，可避免异物、雨水、尘埃等对驱动单元3造成影响。其中，容置槽311的底面开设有引导第一滑动块331滑动的导轨313，进而提高滑块33前后移动的可靠性。

在一个实施例中，请参阅图3，作为本申请实施例提供的转向悬架装置的一种具体实施方式，转向基座1包括支撑座11和安装于支撑座11之一端的两个支撑板12，两个支撑板12平行间隔设置，各支撑板12沿支撑座11的宽度方向设置；支撑座11的一端沿该支撑座11的宽度方向开设有第一凹槽13，支撑座11的另一端沿该支撑座11的宽度方向开设有第二凹槽14；转向基座1还包括安装于第一凹槽13中的第一定位轴15、安装于第二凹槽14中的第二定位轴16和连接两个支撑板12的第三定位轴17；第一悬架横臂5的一端铰接于第一定位轴15上，第二悬架横臂6的一端铰接于第二定位轴16上，转向拉杆8远离驱动单元3的一端铰接于第三定位轴17上。此结构，将第一定位轴15安装于第一凹槽13中，将第二定位轴16安装于第二凹槽14中，将第三定位轴17安装于两个支撑板12之间，从而可减小第一悬架横臂5、第二悬架横臂6和转向拉杆8分别与转向基座1之间铰接的占用空间，且转向基座1的转向幅度大，进而提高车轮22的转向角度。

在一个实施例中，请参阅图3，作为本申请实施例提供的转向悬架装置的一种具体实施方式，第一定位轴15的中轴线与第二定位轴16的中轴线共线，第三定位轴17的中轴线与第一定位轴15的中轴线平行。具体地，第一铰接点151为第一悬架横臂5的一端与第一定位轴15的中部铰接的位置；第二铰接点161为第二悬架横臂6的一端与第二定位轴16的中部铰接的位置；第三铰接点171为转向拉杆8远离驱动单元3的一端与第三定位轴17的中部铰接的位置。第一定位轴15的中轴线与第二定位轴16的中轴线共线，且轴孔10的中心位于第一定位轴15的中轴线上。此结构，可保证转向基座1绕第一定位轴15与第二定位轴16所在的连接线，以及绕第三定位轴17的中轴线转动时的可靠性。

在一个实施例中，请参阅图5和图6，作为本申请实施例提供的转向悬架装置的一种具体实施方式，转向悬架装置还包括铰接于第一悬架横臂5远离转向基座1的一端上的第一固定座51和铰接于第二悬架横臂6远离转向基座1的一端上的第二固定座61。具体地，第一固定座51和第二固定座61可通过球销分别与第一悬架横臂5和第二悬架横臂6铰接。此结构，第一固定座51和第二固定座61可分别安装于车架上，通过对第一悬架横臂5的两端和第二悬架横臂6的两端实现铰接，进而可提高第一悬架横臂5与第二悬架横臂6转动的可靠性。

在一个实施例中，请参阅图5和图6，第一悬架横臂5呈“人”字型，第一悬架横臂5的两端分别铰接有第一固定座51。第二悬架横臂6呈“A”字型，第二悬架横臂6的两端分别铰接有第二固定座61。此结构，可提高对第一悬架横臂5和第二悬架横臂6的支撑及转动效果。

在一个实施例中，请参阅图1和图2，该转向悬架装置包括减震器7，减震器7的一端铰接于第二悬架横臂6上的安装座62上，减震器7的另一端通过连接竖板71安装于车架上。“人”字型的第一悬架横臂5的中部可避让减震器7，减小占用空间。

在一些实施例中，第一悬架横臂5和第二悬架横臂6也可替换成弗逊式悬架或其它具有同等功能的悬架结构，在此不作唯一限定。

请参阅图1，现对本申请实施例提供的转向系统进行说明。该转向系统包括控制系统4和上述的转向悬架装置，该控制系统4与驱动单元3电连接，用于对驱动单元3进行控制。此结构，通过控制系统4对转向悬架装置的控制，使得车辆具备线控转向能力和自动驾驶改造潜力。

在一个实施例中，请参阅图1，该控制系统4可包括安装于车架上的固定板41、安装于固定板41上的路感电机42、与路感电机42相连的减速器43、方向盘44、安装于方向盘44上的转向传感器45、连接减速器43与方向盘44的第二联轴器46和转向控制器47。驱动件34与转向控制器47通过导线48连接，转向控制器47与转向传感器45通过导线48连接。转向控制器47接收转向传感器45的指令，驱动件34根据转向控制器47的转向指令完成转向闭环控制。转向传感器45用于捕获方向盘44的转向操纵；路感电机42用于提供必要的转向阻力以模拟传统机械转向系统与路面间的作用力，弥补因摒弃转向梯形结构导致的操纵手感缺失。其中，转向阻力矩、车轮22转角均可通过车辆动力学模型计算出来，并通过闭环控制加以实现。

以上所述仅为本申请的可选实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.转向悬架装置，包括转向基座、安装于所述转向基座上的车轮组件、铰接于所述转向基座之一端上的第一悬架横臂和铰接于所述转向基座之另一端上的第二悬架横臂，其特征在于：所述转向悬架装置还包括一端铰接于所述转向基座上的转向拉杆和用于驱动所述转向拉杆往复移动以带动所述转向基座转动的驱动单元；所述转向拉杆的另一端与所述驱动单元相连。

2.如权利要求1所述的转向悬架装置，其特征在于：所述第一悬架横臂与所述转向基座的铰接位置为第一铰接点，所述第二悬架横臂与所述转向基座的铰接位置为第二铰接点，所述转向拉杆与所述转向基座的铰接位置为第三铰接点，所述第一铰接点、所述第二铰接点和所述第三铰接点围合成三角形。

3.如权利要求2所述的转向悬架装置，其特征在于：所述第一铰接点与所述第三铰接点之间的距离大于所述第二铰接点与所述第三铰接点之间的距离。

4.如权利要求1所述的转向悬架装置，其特征在于：所述驱动单元包括底座、安装于所述底座上的丝杆、安装于所述丝杆上的滑块和用于驱动所述丝杆转动的驱动件；所述驱动件安装于所述底座上，所述驱动件与所述丝杆相连，所述转向拉杆远离所述转向基座的一端与所述滑块相连。

5.如权利要求4所述的转向悬架装置，其特征在于：所述滑块包括安装于所述丝杆上的第一滑动块和与所述第一滑动块相连的第二滑动块，所述转向拉杆远离所述转向基座的一端与所述第二滑动块相连。

6.如权利要求5所述的转向悬架装置，其特征在于：所述底座上开设有容置所述第一滑动块的容置槽和遮盖所述容置槽的盖板，所述容置槽沿所述底座的长度方向设置，所述丝杆设于所述容置槽中；所述第一滑动块的两端分别伸出所述盖板，所述第一滑动块与所述第二滑动块之间间隔形成供所述盖板穿过的通道。

7.如权利要求1-6任一项所述的转向悬架装置，其特征在于：所述转向基座包括支撑座和安装于所述支撑座之一端的两个支撑板，两个所述支撑板平行间隔设置，各所述支撑板沿所述支撑座的宽度方向设置；所述支撑座的一端沿该支撑座的宽度方向开设有第一凹槽，所述支撑座的另一端沿该支撑座的宽度方向开设有第二凹槽；所述转向基座还包括安装于所述第一凹槽中的第一定位轴、安装于所述第二凹槽中的第二定位轴和连接两个所述支撑板的第三定位轴；所述第一悬架横臂的一端铰接于所述第一定位轴上，所述第二悬架横臂的一端铰接于所述第二定位轴上，所述转向拉杆远离所述驱动单元的一端铰接于所述第三定位轴上。

8.如权利要求7所述的转向悬架装置，其特征在于：所述第一定位轴的中轴线与所述第二定位轴的中轴线共线，所述第三定位轴的中轴线与所述第一定位轴的中轴线平行。

9.如权利要求1-6任一项所述的转向悬架装置，其特征在于：所述转向悬架装置还包括铰接于所述第一悬架横臂远离所述转向基座的一端上的第一固定座和铰接于所述第二悬架横臂远离所述转向基座的一端上的第二固定座。

10.转向系统，其特征在于：包括控制系统和如权利要求1-9任一项所述的转向悬架装置，所述控制系统与所述驱动单元电连接。

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