CN216268545U - 一种大行程调节的模块化转向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车底盘技术领域，公开了一种大行程调节的模块化转向装置，油气弹簧设置有油气弹簧外缸体和套设在油气弹簧外缸体里侧的油气弹簧支撑杆，油气弹簧支撑杆下端与轮毂电机连接；油气弹簧外缸体下端通过转向臂安装座安装有转向臂，转向臂一端通过转轴与油气弹簧支撑杆外侧下端连接，转向臂另一端通过转轴与转向动力源连接。本实用新型将油气弹簧导向臂与转向节臂进行集成并布置在油气弹簧外缸体下部，整个悬架跳动和主动调节过程中转向节臂与车身始终相对静止，外缸体与车身的连接更充分，受力更好，结构简单，方便布置，车轮跳动与车轮转向运动相互独立，互不影响，为高性能越野车提供更好的越障能力和高速行驶稳定性。

Description

一种大行程调节的模块化转向装置

技术领域

本实用新型属于汽车底盘技术领域，尤其涉及一种大行程调节的模块化转向装置。

背景技术

目前，高性能越野车在复杂地形行驶时，为提高跨越沟壕和垂直墙体的能力，要求底盘系统在自由行程或是主动行程调节下具备足够的地面下压力来获得较好的驱动力；同时，在铺装路面行驶时，底盘可主动降低重心，让车辆具备高速行驶能力。目前的高性能越野车主要采用传统悬架导向臂配合油气弹簧来控制轮系的自由跳动行程和主动调节行程，受结构空间影响，随着轮系跳动行程的增加，导向臂引起的轮距变化较大，使得油气弹簧的主动调节行程受到限制，无法跨越较大沟壕和垂直墙面。悬架系统运动几何中最关键的2个运动指标就是车轮的跳动行程与车轮的转向角度，传统汽车车轮在跳动的过程中通常伴随着跳动转向，容易让车辆出现跑偏和失稳。

专利CN202111020226.4是一种导向臂与油气弹簧集成的结构，其转向机构设计在顶端，虽然可以实现较大的轮系行程调节，但是其固定机构在顶端，轮系举升后受力力臂增长，顶部安装面受力增加，不适合载重较大的车型；其次，转向装置为独立蜗轮蜗杆式且布置在顶部，占用较多顶部空间，不利于驾驶室及座椅等的布置；其次，采用独立车轮转向的机构，在左右车轮联动转向时存在控制误差和延迟，车辆高速行驶时存在安全隐患，且无法与传统梯形转向机构等进行匹配；其次，导向臂的导向点由油气弹簧外缸顶部和油气弹簧支撑杆底部两点组成，主动调节行程过大时会导致导向臂增长，因此主动调节长度较小。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有的汽车转向机构的轮系提升后受力力臂增长，顶部安装面受力增加，不适合载重较大的车型。

(2)现有的汽车转向机构占用较多顶部空间，不利于驾驶室及座椅等的布置。

(3)现有的汽车转向机构在左右车轮联动转向时存在控制误差和延迟，车辆高速行驶时存在安全隐患，且无法与传统梯形转向机构等进行匹配。

(4)现有的汽车转向机构在主动调节行程过大时会导致导向臂增长，主动调节长度较小。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种大行程调节的模块化转向装置。

本实用新型是这样实现的，一种大行程调节的模块化转向装置设置有：

油气弹簧；

所述油气弹簧设置有油气弹簧外缸体和套设在油气弹簧外缸体里侧的油气弹簧支撑杆，所述油气弹簧支撑杆下端与轮毂电机连接；

所述油气弹簧外缸体下端通过转向臂安装座安装有转向臂，所述转向臂一端通过转轴与油气弹簧支撑杆外侧下端连接，所述转向臂另一端通过转轴与转向动力源连接。

进一步，所述转向臂设置有依次通过销轴连接的转向节臂、上稳定臂和下稳定臂，所述转向节臂套设在转向臂安装座外侧，所述转向节臂下端设置有与转向臂安装座配合的固定盖板，所述下稳定臂外端通过转轴与油气弹簧支撑杆外侧下端连接。

进一步，所述转向节臂内孔与转向臂安装座为滑动配合，所述转向节臂上下两端分别设置有上端端面轴承和下端端面轴承。

进一步，所述油气弹簧外缸体底部开设有若干安装孔，所述转向臂安装座设有若干与安装孔对应的螺纹孔，所述转向臂安装座通过螺纹孔内穿设的螺栓与油气弹簧外缸体固联。

进一步，所述油气弹簧外缸体整个外结构面设置有车身安装支架，所述车身安装支架根据车布置空间进行安装匹配。

结合上述的所有技术方案，本实用新型所具备的优点及积极效果为：

本实用新型将油气弹簧导向臂与转向节臂进行集成并布置在油气弹簧外缸体下部，整个悬架跳动和主动调节过程中转向节臂与车身始终相对静止，解决了车轮跳动转向的问题，同时，外缸体与车身的连接更充分，受力更好。

本实用新型将车轮跳动与车轮转向的运动几何进行分离，整个车轮跳动和主动调节过程中转向节臂与车身始终相对静止，解决了车轮跳动过程中的跳动转向问题，同时，转向系统只在车轮转向时存在空间运动，运动幅度小。因此，在不改变硬点的情况下，可匹配多种结构形式的转向机构且与悬架系统其他部件无运动干涉。

本实用新型结构简单，方便布置，安装受力分布均匀，车轮跳动与车轮转向运动相互独立，互不影响。适用于高性能越野车，为高性能越野车提供更好的越障能力和高速行驶稳定性。

本实用新型中的油气弹簧外缸均可设计固定点，受力更均匀，方便整车结构布置；

本实用新型中的转向机构布置在油气弹簧外缸下部，轮系运动过程中相对车身无上下运动，解决了车轮跳动引起的跳动转向问题，同时，转向节臂的机构与传统汽车一样，互换性高。可适配齿轮齿条转向器、循环球转向器等传统车型的阿克曼梯形转向几何系统，也可以适配电动推杆或蜗轮蜗杆这里新型的独立轮转向器；

本实用新型中的导向臂的控制点分别是油气弹簧外缸底部和油气弹簧支撑杆底部两点，相比导向臂的控制点分别在油气弹簧外缸上部和油气弹簧支撑杆底部两点的机构，在同等尺寸规格下，主动调节行程可增加一倍，其结构受力更好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述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是本实用新型实施例提供的大行程调节的模块化转向装置的结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的图1中A部位的局部放大示意图。

图3是本实用新型实施例提供的大行程调节的模块化转向装置的爆炸图。

图中：1、油气弹簧外缸体；2、油气弹簧支撑杆；3、转向臂安装座；4、上端端面轴承；5、转向节臂；6、下端端面轴承；7、固定盖板；8、上稳定臂；9、下稳定臂；10、轮胎轮辋；11、轮毂电机；12、车身安装支架。

图4是本实用新型实施例提供的转向节臂的不同实施例的结构示意图。

图5是本实用新型实施例提供的油气弹簧无调节额载示意图。

图6是本实用新型实施例提供的主动调节200mm时的额载示意图。

图7是本实用新型实施例提供的主动调节400mm时的额载示意图。

图8是本发明实施例提供的上导向臂布置在油气弹簧外缸体上部或底部，在结构强度和功能相同的情况下上导向臂布置在油气弹簧底部，可减轻导向臂的质量和长度50％左右示意图。

图9是本发明实施例提供的左右油气弹簧布置图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种大行程调节的模块化转向装置，下面结合附图对本实用新型作详细的描述。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供的大行程调节的模块化转向装置包括油气弹簧和转向臂。

油气弹簧分为油气弹簧外缸体1和油气弹簧支撑杆2，其中油气弹簧外缸体1整个外结构面可设车身安装支架12，根据车布置空间进行安装匹配，同时，在油气弹簧外缸体1底部设有转向臂安装座安装孔；油气弹簧支撑杆2一端与油气弹簧外缸体1连接，另一端与轮毂电机11连接。轮胎轮辋10与轮毂电机11通过轮毂螺栓进行连接。

转向臂安装座3设有螺纹孔，通过螺栓与油气弹簧外缸体1固联，转向臂安装座3内孔与油气弹簧支撑杆2设有间隙，保证油气弹簧支撑杆2运动过程与转向臂安装座3无相对摩擦；

转向节臂5内孔与油气弹簧支撑杆2为滑动配合，上下轴向设有端面轴承，并通过固定盖板7夹紧，使转向节臂5可绕油气弹簧轴向旋转。转向节臂5绕旋转中心设有两条力臂，一端与上稳定臂8通过螺栓连接，一端连接转向动力源；当转向动力源为齿轮齿条、循环球转向等传统车型的阿克曼梯形转向几何时，左右车轮为联动转向；当转向动力源为电动推杆、液压推杆或是齿轮机构时，可实现单轮独立转向机构；

上稳定臂8一端通过销轴连接下稳定臂9，下稳定臂9与油气弹簧支撑杆2通过销轴连接，使油气弹簧支撑杆、上稳定臂和下稳定臂组成一个动态三角稳定结构。进而提高油气弹簧支撑杆的载重和抗冲击能力；

本实用新型的工作原理是：

油气弹簧在车轮跳动过程主要承受路面载荷，同时，油气弹簧支撑杆可主动伸缩，对车轮行程进行调节，使车辆跨越更险峻的地形；上稳定臂8、下稳定臂9与油气弹簧支撑杆2组成动态三角稳定结构，可增强车轮沿油气弹簧轴向的垂直抗冲击能力和径向的抗冲击能力，并将其传导至油气弹簧外缸体。

当转向动力源为齿轮齿条、循环球转向等传统车型的阿克曼梯形转向几何时，左右车轮为联动转向，转向响应快，高速稳定性好。转向时，转向推杆推动转向节臂，使转向节臂在转向臂安装座上旋转，进而带动上稳定臂、下稳定臂与油气弹簧支撑杆组成的动态三角稳定机构旋转，从而实现轮毂电机与车轮的旋转，实现整车的转向。

当转向动力源为电动推杆、液压推杆、齿轮或是蜗轮蜗杆机构时，可单轮独立转向并实现原地转向，车辆机动性强。转向时推杆不受左右轮联动影响，可实现单轮更大角度的转向，进而实现原地转向；其中，转向动力源改为齿轮或蜗轮蜗杆机构时，转向节臂应按图4所示，将其外圈改为齿轮或蜗轮机构，同时配合齿轮电机或蜗杆电机进行传力。转向时，电机端部的齿轮或蜗杆转动，带动转向臂沿油气弹簧支撑杆轴线旋转，进而带动上稳定臂、下稳定臂与油气弹簧支撑杆组成的动态三角稳定机构旋转，从而实现轮毂电机与车轮的旋转，实现整车的转向。整个过程中，转向臂安装座3、上端端面轴承4、下端端面轴承6、固定盖板7对转向节臂5起定位作用，保持转向系统的轻便灵活。

当车轮受到垂直载荷冲击时，路面的垂直冲击通过车轮与轮毂电机11传递至油气弹簧支撑杆2，并沿杆的轴向通过油气弹簧内部油气液压均匀传递至油气弹簧外缸体1，再由油气弹簧外缸体1外侧的车身安装支架12传递到车身；

当车轮受到侧向载荷冲击时，路面的侧向冲击通过车轮与轮毂电机11传递至油气弹簧支撑杆2，再由油气弹簧支撑杆2、上稳定臂8与下稳定臂9组成的三角稳定结构传导至油气弹簧外缸体1，再由车身安装支架12传递到车身；

当车轮需要转向时，转向器通过转向节臂5一端推动转向节臂绕油气弹簧轴线旋转，进而带动上稳定臂8与下稳定臂9联动，使油气弹簧支撑杆2相对油气弹簧外缸体1旋转，实现车轮的转向。整个过程中，转向臂安装座3、端面轴承及固定盖板7对转向节臂5起定位作用，保持转向的轻便灵活。

如图8所示，上导向臂布置在油气弹簧外缸体上部或底部，在结构强度和功能相同的情况下上导向臂布置在油气弹簧底部，可减轻导向臂的质量和长度50％左右。

如图9所示，左右油气弹簧暂用的布置空间极少，不影响驾驶室与人机工程的设计，通用性强。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种大行程调节的模块化转向装置，其特征在于，所述大行程调节的模块化转向装置设置有：

油气弹簧；

所述油气弹簧设置有油气弹簧外缸体和套设在油气弹簧外缸体里侧的油气弹簧支撑杆，所述油气弹簧支撑杆下端与轮毂电机连接；

所述油气弹簧外缸体下端通过转向臂安装座安装有转向臂，所述转向臂一端通过转轴与油气弹簧支撑杆外侧下端连接，所述转向臂另一端通过转轴与转向动力源连接。

2.如权利要求1所述的大行程调节的模块化转向装置，其特征在于，所述转向臂设置有依次通过销轴连接的转向节臂、上稳定臂和下稳定臂，所述转向节臂套设在转向臂安装座外侧，所述转向节臂下端设置有与转向臂安装座配合的固定盖板，所述下稳定臂外端通过转轴与油气弹簧支撑杆外侧下端连接。

3.如权利要求2所述的大行程调节的模块化转向装置，其特征在于，所述转向节臂内孔与转向臂安装座为滑动配合，所述转向节臂上下两端分别设置有上端端面轴承和下端端面轴承。

4.如权利要求1所述的大行程调节的模块化转向装置，其特征在于，所述油气弹簧外缸体底部开设有若干安装孔，所述转向臂安装座设有若干与安装孔对应的螺纹孔，所述转向臂安装座通过螺纹孔内穿设的螺栓与油气弹簧外缸体固联。

5.如权利要求1所述的大行程调节的模块化转向装置，其特征在于，所述油气弹簧外缸体整个外结构面设置有车身安装支架，所述车身安装支架根据车布置空间进行安装匹配。

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