機動車輛的轉向系統的製作方法

2024-01-20 01:12:15 1

專利名稱：機動車輛的轉向系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及機動車輛，尤其涉及機動車輛底盤技術，具體地說涉及機動車輛的轉 向系統。
背景技術：
四輪轉向系統(Four-Wheel Steering-4WS)是汽車主動底盤技術的重要組成部 分。傳統的二輪轉向汽車有低速時轉向響應慢，轉向不靈活，高速時方向穩定性差等缺點。 上世紀90年代，美國的一些軍用車輛和工程車輛上採用一種前、後輪逆相位偏轉的簡單機 械式4WS系統，以適應惡劣的路況，改善汽車低速轉向時的機動性能，由於在海灣戰爭中的 表現，掀起了高機動性車輛研製的浪潮。隨著現代道路交通系統和先進汽車技術的發展，汽車的主動性能技術日益受到重 視。國內對於高機動性車輛的研究還處於空白。影響車輛機動性的因素很多，包括的因素有汽車總體設計外形尺寸、動力驅動的 影響、汽車懸架結構以及汽車的轉向性能等問題。尤其是汽車的轉向性能直接決定著車輛 的機動性能。現有的車輛轉向系統大都是後輪驅動，前輪轉向。因此，車輛的轉向範圍受到了很 大的限制。需要用一定的地域進行轉向。有時候，因為地域太小，車輛不能一次性轉好，只 能退後之後再轉。目前市場上較為常見的有兩種轉向系統，分別是傳統轉向系統和電子轉向系統。 前者多用於低檔車，後者則更為普及，用於中、高檔車。傳統轉向系統，也稱為機械轉向。其轉向傳動比固定，使汽車轉向響應特性隨車 速、側向加速度等變化而變化，駕駛員必須提前針對汽車轉向特性幅值和相位的變化進行 一定的操作補償，從而控制汽車按其意願行駛。這就變相地增加了駕駛員的操縱負擔，使汽 車轉向行駛存在很大的不安全隱患。也就是說，若駕駛員不預前控制的話，車子很容易出現 轉彎遲緩等問題，造成不必要的麻煩。電子轉向系統，英文簡稱EPS，它通過一系列的計算和補償使駕駛員在轉向時感到 更容易，更方便，更安全。但是，不論機械轉向還是電子轉向，都受到後輪驅動前輪轉向這一車體結構的局 限性的制約。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種機動車輛的轉向系統，該轉向系統能夠使 得機動車輛的轉向更加靈活，並能最大限度的使機動車輛的轉彎半徑達到最小，從而極大 地提高機動車輛的轉向機動性。為了解決上述技術問題，本發明採用如下的技術方案一種機動車輛的轉向系統，包括底盤以及設於底盤下的四個車輪，其特徵在於
還包括兩個轉向驅動裝置和四個車輪驅動馬達，兩個轉向驅動裝置分別用於控制 一對前車輪和一對後車輪轉向；四個車輪驅動馬達分別用於控制四個車輪前進或後退。所述轉向驅動裝置由方向驅動馬達和連接在方向驅動馬達和車輪之間的變速傳 動機構構成。所述每個車輪連接在一根橫向轉動軸，橫向轉動軸的再連接一根豎向轉動軸，豎 向轉動軸再與變速傳動機構相連接。所述車輪驅動馬達內置在車輪中。所述方向驅動馬達和車輪驅動馬達均連接在機動車輛的電腦控制器的輸出端上， 電腦控制器的輸入端連接方向盤。採用上述技術方案，由於機動車輛的的一對前車輪和一對後車輪的轉向分別由一 個轉向驅動裝置進行控制，四個車輪分別由四個車輪驅動馬達進行驅動，這樣就可以針對 不同環境實現不同的轉向模式，尤其是在轉向空間狹小的情況，能夠達到轉彎半徑的最小 化，這極大地提高了機動車輛的轉向機動性。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明
圖1為轉向原理示意圖2為本發明的結構示意圖3為本發明的方向驅動部分示意圖4為本發明的控制原理圖5為本發明實現的第一種轉向模式；
圖6為本發明實現的第二種轉向模式；
圖7為本發明實現的第三種轉向模式；
圖8為本發明實現的第四種轉向模式；
圖9為本發明實現的第五種轉向模式。
具體實施例方式為了便於理解，先對四輪機動車輛的轉向原理予以說明為了減少車輛轉向時對汽車行駛的附加阻力和避免輪胎過快磨損，轉向系應能保 證在汽車轉向時，車輪均做純滾動。顯然，這隻有在所有車輪的軸線都相交於一點時才能實 現。如圖2所示，此交點便是轉向中心，(圖中0點)。轉向中心0到外轉向車輪與地面接 觸點的距離，稱為轉彎半徑。車輛轉向時，內外轉向車輪的轉角之間應保持下列關係ctg a -ctg & = M/L式中為a為外轉向角，3為內轉向角，L為軸距，M為輪距。若車輛要以最小轉彎半徑進行轉向，應符合下列關係Rmin = L/sina式中R為轉彎半徑，L為軸距，a為外轉向角。所以，汽車轉向時，必須精心確定轉向機構中轉向梯形的幾何參數。但迄今為止，所有汽車轉向梯形實際上都只能設計在一定的車輪偏轉角範圍內，使兩側車輪偏轉角的關 系大體上接近於理想關係。從第二個式子中，我們可以看出，L不可能為0也不可能為180，所以，車輛轉向時 所用的範圍不可能使車輛本身的範圍大小，從而使車輛轉向時必須要有充分的空間來進行 轉向。而一些地域狹窄的空間，則不能滿足車輛轉向時的空間需求，致使車輛無法完成轉向工作。而車輛的最小轉彎半徑是影響其機動性的重要因素。最小轉彎半徑是指車輛在轉 向輪處於最大轉角的條件下以低速轉彎時前外輪與地面接觸點的軌跡構成圓周的半徑。最 小轉彎半徑越小，車輛所通過的環境的敏感性越小。如圖3所示，本發明的機動車輛的轉向系統，包括底盤100以及設於底盤100下的 四個車輪200，分別為一對前車輪和一對後車輪，一對前車輪包括左前車輪和左後車輪、一 對後車輪包括左後車輪和右後車輪。 另外，還包括兩個轉向驅動裝置300和四個車輪驅動馬達400，兩個轉向驅動裝 300置分別用於控制一對前車輪和一對後車輪轉向；四個車輪驅動馬達400分別置於四個 車輪300中，用於驅動四個車輪300前進或後退。轉向驅動裝置300設置在底盤100的上方，由方向驅動馬達301和變速傳動機構 302構成。變速傳動機構302採用具有一定傳動比的齒輪組。為了能夠實現車輪360°轉向，如圖3所示，每個車輪200和變速轉動機構302之 間通過一個橫向轉動軸501和豎向轉動軸502進行連接，即通述每個車輪200安裝在根橫 向轉動軸501的外端，橫向轉動軸501的內端連接豎向轉動軸502的下端，豎向轉動軸502 的上端與變速傳動機302的進行嚙合連接。為了實現了車輛轉向的操作方便，方向驅動馬達301和車輪驅動馬達400均通過 電腦控制器進行控制，具體地，如圖4所示，機動車輛的電腦控制器600的輸出端上連接兩 個方向驅動馬達301和四個車輪驅動馬達400，電腦控制器600的輸入端連接方向盤700。 這樣，電腦控制器600就可以根據方向盤700的轉動角度和車速來自動實現相應的轉向模式。由於機動車輛的的一對前車輪和一對後車輪的轉向分別由一個轉向驅動裝置300 進行控制，四個車輪200分別由四個車輪驅動馬達400進行驅動，這樣就可以針對不同環境 實現不同的轉向模式，尤其是在轉向空間狹小的情況，能夠達到轉彎半徑的最小化，這極大 地提高了機動車輛的轉向機動性。具體的轉向模式如下轉向模式1該轉向模式為現有車輛的轉向模式。如5圖所示，一對前車輪驅動，行進狀態中實現轉向。操作方向盤，車輛向前或向 後運動，給予四個車輪以相同驅動力。控制一對前車輪轉向一定角度，而一對後車輪的轉向 不動，並只提供向前的驅動力。轉向模式2在低速行駛或者方向盤轉角較大時，前、後輪實現逆相位轉向，即一對後車輪的偏 轉方向與一對前車輪的偏轉方向相反，且偏轉角度隨方向盤轉角增大而在一定範圍內增大 (後輪最大轉向角一般為90度左右)。這種轉向模式可改善車輛低速時的操縱輕便性，減小車輛的轉彎半徑，提高汽車的機動靈活性。便於車輛掉頭轉彎、避障行駛、進出車庫。如圖6所示，行進狀態中實現轉向。控制車輛向前運動。當轉向開始，後車輪的驅 動方向不同。控制一對前車輪轉動一定角度，一對後車輪向相反方向轉動相同角度。當一 對前車輪左轉的時候，左後車輪的驅動力小於處於外圈的右後車輪，當一對前車輪右轉的 時候，左後車輪的驅動力大於處於外圈的右後車輪。轉向模式3行進狀態中實現轉向。向前運動，這時控制車輛向前運動，方向相同。當轉向開始，一對後車輪的驅動方向不同。控制一對前車輪轉動一定角度，而一對後車輪以相反方向轉 動相同角度(即逆相位轉向)。當一對前車輪左轉的時候，右後車輪向前轉動而左後車輪向 後轉動，當一對前車輪右轉的時候，左後車輪向前轉動而右後車輪向後轉動，如圖7所示。從圖6和圖7的對比可以很明顯可看出，圖7的轉彎半徑小於圖6.轉彎時前外輪與地面接觸點的軌跡構成圓周的半徑，即轉彎半徑越小，車輛對通 過的環境的敏感性也越小。轉向模式4在中、高速行駛或方向盤轉角較小時，前、後輪實現同相位轉向，控制一對前車輪 轉動一定角度，一對後車輪也轉動相同角度。即後車輪的偏轉方向與前車輪的偏轉方向相 同(後輪最大轉角一般為90度左右)。這樣就使得車輛車身的橫擺角速度大大減小，可減 小汽車車身發生動態側偏的傾向，保證車輛在高速超車、進出高速公路、高架引橋及立交橋 時，處於不足轉向時調整狀態。如圖8所示，控制一對前車輪和一對後車輪同時轉向90°，同時驅動四個車輪向 前或向後。這樣就可以在停止狀態，實現90°轉向並橫向移動到前後兩車之間。再如圖9所示，控制一對前車輪和一對後車輪同時向相同方向偏轉，並同時驅動 四個車輪向前或向後。這樣可以實現任意角度斜向移動。通過上述詳細描述可以發現，本發明的機動車輛的轉向系統具有針對不同環境實 現不同轉向模式的特點，尤其是在轉向空間狹小的情況，能夠達到轉彎半徑的最小化，這極 大地提高了機動車輛的轉向機動性。但是，本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本 發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對以上所述實施例 的變化、變型都將落在本發明的權利要求範圍。
權利要求
一種機動車輛的轉向系統，包括底盤以及設於底盤下的四個車輪，其特徵在於還包括兩個轉向驅動裝置和四個車輪驅動馬達，兩個轉向驅動裝置分別用於控制一對前車輪和一對後車輪轉向；四個車輪驅動馬達分別用於控制四個車輪前進或後退。
2.根據權利要求1所述的機動車輛的轉向系統，其特徵在於所述轉向驅動裝置由方 向驅動馬達和連接在方向驅動馬達和車輪之間的變速傳動機構構成。
3.根據權利要求2所述的機動車輛的轉向系統，其特徵在於所述每個車輪連接在一 根橫向轉動軸，橫向轉動軸的再連接一根豎向轉動軸，豎向轉動軸再與變速傳動機構相連 接。
4.根據權利要求2所述的機動車輛的轉向系統，其特徵在於所述方向驅動馬達和車 輪驅動馬達均連接在機動車輛的電腦控制器的輸出端上，電腦控制器的輸入端連接方向盤
5.根據權利要求1所述的機動車輛的轉向系統，其特徵在於所述車輪驅動馬達內置 在車輪中。
全文摘要
本發明公開了一種機動車輛的轉向系統，包括底盤以及設於底盤下的四個車輪，另外還包括兩個轉向驅動裝置和四個車輪驅動馬達，兩個轉向驅動裝置分別用於控制一對前車輪和一對後車輪轉向；四個車輪驅動馬達分別用於控制四個車輪前進或後退。該機動車輛的轉向系統具有針對不同環境實現不同轉向模式的特點，尤其是在轉向空間狹小的情況，能夠達到轉彎半徑的最小化，這極大地提高了機動車輛的轉向機動性。
文檔編號B62D5/04GK101817362SQ20091004665
公開日2010年9月1日 申請日期2009年2月26日 優先權日2009年2月26日
發明者倪雲浩, 鄭小維, 陳杰, 高俊 申請人:上海市七寶中學