智能主銷自適應控制系統的製作方法
2023-11-06 01:54:43 1
本實用新型屬於汽車車輪定位領域，涉及一種智能主銷自適應控制系統。
背景技術：
汽車車輪定位參數分別有前輪傾角、主銷傾角，一般有前輪外傾、前輪前束、主銷內傾、主銷後傾四種。前輪定位包括主銷後傾角、主銷內傾角、前輪外傾角和前輪前束四個內容。後輪定位包括車輪外傾角和逐個後輪前束。這樣前輪定位和後輪定位總起來說叫車輪定位，也就是常說的四輪定位。車輪定位的作用是使汽車保持穩定的直線行駛和轉向輕便，並減少汽車在行駛中輪胎和轉向機件的磨損。
前輪外傾：一般情況下只會設置很小的負外傾角(負外傾角：從前後方看車輛車輪，呈「八」字形)以給予車輪軸承適當的橫向壓力使之結合更緊密減少軸承內部震動。外傾角也在一定程度上影響車輛的轉向特性。
前輪前束：「內八字腳」，左右前輪分別向內。採用這種結構目的是修正前輪外傾角引起的車輪向外側轉動。由於有外傾，方向盤操作變得容易。另一方面，由於車輪傾斜，左右前輪分別向外側轉動，為了修正這個問題，如果左右兩輪帶有向內的角度，則正負為零，左右兩輪可保持直線行進，減少輪胎磨損。
主銷內傾：從車前後方向看輪胎時，主銷軸向車身內側傾斜，該角度稱為主銷內傾角。當車輪以主銷為中心迴轉時，車輪的最低點將陷入路面以下，但實際上車輪下邊緣不可能陷入路面以下，而是將轉向車輪連同整個汽車前部向上抬起一個相應的高度，這樣汽車本身的重力有使轉向車輪迴復到原來中間位置的效應，因而方向盤復位容易。此外，主銷內傾角還使得主銷軸線與路面交點到車輪中心平面與地面交線的距離減小，從而減小轉向時駕駛員加在方向盤上的力，使轉向操縱輕便，同時也可減少從轉向輪傳到方向盤上的衝擊力。但主銷內傾角也不宜過大，否則加速了輪胎的磨損。
主銷後傾：從側面看車輪，轉向主銷(車輪轉向時的旋轉中心)向後傾倒，稱為主銷後傾角。設置主銷後傾角後，主銷中心線的接地點與車輪中心的地面投影點之間產生距離(稱作主銷縱傾移距，與自行車的前輪叉梁向後傾斜的原理相同)，使車輪的接地點位於轉向主銷延長線的後端，車輪就靠行駛中的滾動阻力被向後拉，使車輪的方向自然朝向行駛方向。設定很大的主銷後傾角可提高直線行駛性能，同時主銷縱傾移距也增大。主銷縱傾移距過大，會使轉向盤沉重，而且由於路面幹擾而加劇車輪的前後顛簸。
現有技術中的主銷固定方式均為固定銷、螺栓等固定方式，每次調節都需要將相應部分鬆動後進行調節，調節之後再進行緊固。
車輪外傾角單獨調整：對於某些車型，轉動減振器滑柱上的調整螺栓就可以改其車輪外傾角，這個車輪外傾調整螺栓其實是取代了原來的減振器滑柱安裝螺栓。調整螺栓的一小段是沒有螺紋的，而且直徑是變化的，用於車輪外傾的調整，這種類型的調整通常在麥弗遜滑柱式前懸架上使用。
主銷後傾單獨調整：通過用支撐杆的螺母或間隔墊圈改變下臂與支撐杆之間的距離來調節主銷後傾。這種類型的調整通常在柱式懸架上或者在雙搖臂懸架上使用。
同時調整車輪外傾和主銷後傾角：
1)偏心凸輪式安裝螺栓位於下臂的內側接頭上，旋轉該螺栓移動下球頭節的中心，使其傾斜並調節車輪外傾和主銷後傾。這種調整方法通常在滑柱式懸架上或在雙搖臂懸架上使用。
2)前後下臂上的安裝螺栓改變下臂安裝角並且還改變下球頭節的位置。這種調整方法通常在滑柱式懸架或雙搖臂懸架上使用。
3)用增加或減少墊片數量或厚度來改變上臂安裝角，也就是上球頭節位置。這種調整方法通常在雙搖臂懸架上使用。
隨著車輛的使用，車輪的定位參數會發生改變。上述主銷結構，需要調整車輪參數時，需要人工去單獨調整車輪參數、主銷參數，調整難度大，耗費工時，且精度有限；
上述傳統主銷在車輛行駛過程中的變化只能通過駕駛員觀察油耗、是否跑偏，是否吃胎等進行判斷，當駕駛員發現四輪定位參數異常的時候，車輛已經發生了油耗過高、方向跑偏、吃胎等現象，已然造成了一定的損失，被動發現車輪定位參數的異常，並不能根據車輛實際情況進行自適應校準。
技術實現要素：
為了解決人工調整車輪參數、主銷參數時，調整難度大，耗費工時，且精度有限的問題，本發明提出了如下技術方案：
一種智能主銷自適應控制系統，包括
控制單元，其分別連接於主銷驅動電機總成和轉向電機總成；
所述主銷驅動電機總成，包括主銷位置傳感器、主銷、主銷下固定杆、可伸縮主銷上固定點拉杆、主銷驅動電機，主銷下固定杆連接主銷，主銷連接可伸縮主銷上固定點拉杆，可伸縮主銷上固定點拉杆連接主銷驅動電機；主銷位置傳感器將主銷位置信息傳遞給控制單元，主銷驅動電機執行控制單元指令以驅動主銷傾角；
所述轉向電機總成，包括車輪位置傳感器、左轉向動力電機、右轉向動力電機，左轉向動力電機集成在車輛左懸掛系統附近車架，右轉向動力電機集成在右懸掛系統附近車架，且車輛位置傳感器採集車輪角度信息，並傳輸至控制單元，左、右轉向電機連接於控制單元，並執行其指令驅動其對應側轉向輪繞主銷轉動。
進一步的，所述的左、右轉向動力電機，分別連接對應側的轉向橫拉杆，轉向橫拉杆連接對應側的轉向節臂，轉向節臂連接對應側的轉向輪。
進一步的，各側的轉向節臂連接於其對應的懸掛系統附近車架。
進一步的，智能主銷自適應控制系統還包括用於顯示當前車輛四輪信息、車輪定位狀態的上位機，該上位機連接於控制器。
進一步的，所述上位機具有用於輸入車輛車輪定位參數的參數輸入模塊。
有益效果：本實用新型優化了機械結構，改由電子信號控制，基於位置的自動採集和調節，調整智能性高，省時且精度高。
附圖說明
圖1.主銷驅動電機總成；
圖2轉向電機總成。
其中：1.轉向輪，2.轉向節臂，3.轉向橫拉杆，4.懸掛系統附近車架，5.轉向動力電機，6.主銷下固定杆,7.主銷，8.可伸縮主銷上固定點拉杆，9.主銷驅動電機。
具體實施方式
實施例1：一種智能主銷自適應控制系統，包括
控制單元，其分別連接於主銷驅動電機總成和轉向電機總成；
所述主銷驅動電機總成，包括主銷位置傳感器、主銷7、主銷下固定杆6、可伸縮主銷上固定點拉杆8、主銷驅動電機9，主銷下固定杆6連接主銷7，主銷7連接可伸縮主銷上固定點拉杆8，可伸縮主銷上固定點拉杆8連接主銷驅動電機9；主銷位置傳感器將主銷位置信息傳遞給控制單元，主銷驅動電機9執行控制單元指令以驅動主銷傾角；
所述轉向電機總成，包括車輪位置傳感器、左轉向動力電機、右轉向動力電機，左轉向動力電機集成在車輛左懸掛系統附近車架，右轉向動力電機集成在右懸掛系統附近車架，且車輛位置傳感器採集車輪角度信息，並傳輸至控制單元，左、右轉向電機連接於控制單元，並執行其指令驅動其對應側轉向輪繞主銷轉動。所述的左、右轉向動力電機分別連接對應側的轉向橫拉杆3，轉向橫拉杆3連接對應側的轉向節臂2，轉向節臂2連接對應側的轉向輪1。各側的轉向節臂2連接於其對應的懸掛系統附近車架4。
智能主銷自適應控制系統還包括用於顯示當前車輛四輪信息、車輪定位狀態的上位機，該上位機連接於控制器。所述上位機具有用於輸入車輛車輪定位參數的參數輸入模塊。
實施例2：作為實施例1技術方案的補充，本實施例中的智能主銷自適應控制系統，主要由以下部分組成：
控制單元：根據車輛初始設置，將當前車輪、主銷位置與初始設置參數進行比對，當實際參數與初始設置參數誤差大於等於5％時，控制單元通過轉向驅動電機總成智能恢復車輪前束參數，通過主銷驅動電機總成智能恢復主銷參數；
主銷驅動電機總成：包含主銷位置傳感器、主銷、主銷下固定杆(點)、可伸縮主銷上固定點拉杆、主銷驅動電機。安裝位置與傳統汽車一致。主銷位置傳感器將主銷位置信息按照一定頻次傳遞給控制單元，用於控制單元的計算比對，主銷驅動電機能夠通過控制單元指令驅動主銷傾角；
轉向電機總成：轉向電機總成共兩個，分別包含各自的車輪位置傳感器、驅動電機、轉向橫拉杆，其中車輪位置傳感器將車輪角度信息按照一定頻次傳遞給控制單元，用於控制單元的計算比對。轉向電機能夠通過控制單元的指令，驅動本側車輪的繞主銷轉動；
人機界面：用於顯示當前車輛四輪信息，反饋車輪定位狀態，狀態異常時，提示駕駛員進行維護；另一方面，當車輛車輪定位參數需要重新設定時，可以通過人工設置，自動調節車輪和主銷位置。
控制器中固化參數後就有了一組四輪定位參數，以此參數作為標準數值。在車輛行駛過程中，一旦車輪前束值偏離標準數值超過5％並持續超過一定時間段時，控制單元驅動轉向電機總成，改變轉向節臂長度，進而調整前輪角度，達到調整前輪前束的目的。同理，當車輛行駛過程中，不論是車輛載重質量的變化還是行駛路況發生變化，一旦主銷傾角偏離標準數值超過5％並持續超過一定時間段時，控制單元驅動主銷驅動電機總成，改變可伸縮主銷上固定點拉杆長度，進而調整主銷傾角。
本實施例優化了傳統的機械結構，改由電子信號控制，反應速度快；本實施例能夠對車輪、主銷參數進行監測，一旦出現異常，能夠第一時間反饋給駕駛員，大大提高行車舒適性、安全性、燃油經濟性；本實施例中增加了對四輪定位監測的時效性，有效保證車輛行駛不跑偏、轉向後自動回正性能、駕駛安全性、駕駛舒適性、駕駛控制感，減少燃油消耗，降低懸掛部件耗損，減少輪胎磨損；本實施例中四輪定位參數可以做一個初始設置，一旦車輪參數有變，該系統能夠自動修正；本實施例轉向系統在可以對不同駕駛感受增加不同模式，滿足不同駕駛員和不同情況下的駕駛需求；本實施例實現了四輪定位的電氣化，大大降低維修人工成本，大大降低車輛因四輪定位問題產生的故障，為後續的智能控制提供硬體基礎；本實施例結構易於實現，具備通用性。
實施例3：作為實施例1或2技術方案的補充，所述的轉向電機總成，來自於一種汽車線控轉向系統，該轉向系統包括：方向盤、控制器；所述方向盤安裝有方向盤轉角傳感器，所述控制器與方向盤轉角傳感器連接，所述控制器分別連接左、右轉向動力電機和車輪位置傳感器，左轉向動力電機集成在車輛左懸掛系統附近車架，右轉向動力電機集成在右懸掛系統附近車架，左、右轉向動力電機分別驅動其對應側轉向輪。所述的左、右轉向動力電機，分別連接對應側的轉向橫拉杆，轉向橫拉杆連接對應側的轉向節臂，轉向節臂連接對應側的轉向輪。各側的轉向節臂連接於其對應的懸掛系統附近車架。
作為技術方案的補充，汽車線控轉向系統還包括路感模擬器。其中的所述方向盤轉角傳感器為用於採集方向盤轉角信息的傳感器。所述控制器是用於將方向盤轉角信息匹配左、右車輪的轉動角度的控制器。
更為具體的：
本汽車線控轉向系統主要由方向盤、控制器、轉向電機總成、路感模擬器組成，轉向電機總成包括了轉向輪、轉向節臂、轉向橫拉杆、懸掛系統附近車架、轉向動力電機，駕駛員通過方向盤輸入的轉向信息經過控制器處理，轉化為轉向動力電機的驅動力，轉向動力電機通過推或拉轉向橫拉杆的動作，通過轉向節臂控制轉向輪的轉角，路感模擬器用來模擬傳統轉向系統的手感，以提高駕駛質感。
其中的：
方向盤：方向盤中包含方向盤轉角傳感器，能夠實時將方向盤角度信息、角速度信息、角加速度信息傳遞給控制器。
控制器：根據方向盤的轉角信息計算得出左右轉向輪最佳轉動角度，控制左右轉向動力電機對轉向輪的驅動；在車輛行駛時，可以通過對轉向動力電機的控制和系統初始設定值的對比，自動進行轉向動力電機車輪前束的修正。控制器可以對轉向輪前束有幾個不同模式的設定，例如舒適、運動和賽道模式，針對不同模式，前束值不同。舒適時偏向輕便，運動是偏向駕駛樂趣，賽道時偏向性能。
轉向電機總成：轉向電機總成共兩個，分別包含各自的車輪位置傳感器、轉向動力電機、轉向橫拉杆，車輪位置傳感器實時反饋給控制器當前轉向輪角度；轉向電機總成分別集成在車輛左右懸掛系統附近車架上，不會橫跨整個車輛前部。轉向電機總成能夠通過控制器的指令，驅動本側轉向輪的轉角。
路感模擬器：通過車速和電機驅動力的反饋，模擬方向盤阻尼和反饋力，提高駕駛質感。路感模擬器可以分為舒適、運動和賽道選項，在不同的模式下對車輛轉向系統的反饋阻尼和力度不同，滿足不同模式的駕駛需求。
本實施例摒棄了傳統的機械結構，改由電子信號控制，反應速度快；本實用新型沒有了機械連接的「負擔」，所以這套系統將過濾掉多數不必要的振動，舒適性好；本實用新型中轉向系統沒有轉向器和轉向傳動軸，所以在車輛發生碰撞時，轉向柱侵入的可能性為零，車輛安全性得以提高。本實用新型結構簡單，易於加工、安裝，具備通用性。
以上所述，僅為本發明創造較佳的具體實施方式，但本發明創造的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明創造披露的技術範圍內，根據本發明創造的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明創造的保護範圍之內。