一種用于四橋轉向汽車的智能轉向系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于四橋轉向汽車的智能轉向系統(tǒng)，包括一分四轉向傳動分動箱，前橋動力轉向機，各轉向傳動軸，二橋、三橋、四橋等各橋轉向數(shù)控無級變速器，二橋、三橋、四橋等各橋動力轉向機等；其各橋轉向數(shù)控變速器能根據(jù)行駛操縱穩(wěn)定性的需要改變該橋對前橋的轉向角的比值。
【專利說明】—種用于四橋轉向汽車的智能轉向系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機械傳輸?shù)乃臉蜣D向系統(tǒng)，尤其涉及一種用于四橋轉向汽車的智能轉向系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]現(xiàn)代多橋汽車為了提高機動性，減小轉彎半徑，同時減小輪胎磨損，常采用多橋轉向。其主動轉向橋(通常是第一橋)的轉向由轉向機直接驅動，而其它各從動轉向橋的轉向運動可以通過機械傳動方式實現(xiàn)，也可通過液壓傳動方式或電力傳動方式實現(xiàn)，其中機械傳動方式因其直觀可靠而特別受到青睞。但現(xiàn)有機械傳動方式傳輸給其它各從動轉向橋的轉向比例均固定不變。然而最新研究表明，隨著車速的提高，各從動轉向橋因輪胎側偏而產生的過度轉向傾向會使汽車的操穩(wěn)性變壞。這就希望傳輸給其它各從動轉向橋的轉向比例能隨著車速的提高作相應的改變。但現(xiàn)有機械傳動方式傳輸給其它各從動轉向橋的轉向比例均固定不能隨著車速的提高變化。從而使采用通過機械傳動方式實現(xiàn)多橋轉向的車輛雖提高了低速行駛的機動性，卻可能降低了高速行駛的操穩(wěn)性。
[0003]因此有必要設計一種用于四橋轉向汽車的智能轉向系統(tǒng)，以克服上述問題。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術之缺陷，提供了一種用于四橋轉向汽車的智能轉向系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
本發(fā)明采用一分四轉向傳動分動箱將轉向盤、轉向管柱輸入的轉向運動按合適比例分別通過轉向傳動軸傳輸給前橋動力轉向機和二橋、三橋、四橋等各從動轉向橋的動力轉向機。為避免因各轉向橋的轉向阻力的差異而影響各橋的動力轉向機的轉向助力的發(fā)揮，各橋的動力轉向機的轉向助力動力源由汽車發(fā)動機驅動的四聯(lián)油泵分別提供，壓力油路上互不干擾。前橋動力轉向機用轉向垂臂和轉向直拉桿驅動前輪轉向。而其它各從動轉向橋在轉向傳動軸與動力轉向機之間分別設置二橋、三橋、四橋等數(shù)控無級變速器，用以根據(jù)車速和各橋的布置以期在行駛工況下保證操穩(wěn)性的需要而改變各自的傳輸速比。上述的轉向傳動軸，由若干段萬向聯(lián)軸節(jié)傳動軸串接組成，可根據(jù)整車各部件的結構空間來進行布置安裝。
[0006]本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明改變了原先通過機械傳動方式實現(xiàn)多橋轉向的車輛前后橋轉向角只能保持一定的比例，而不能隨車速改變比例的現(xiàn)實。提出了一個技術方案，使得通過機械傳動方式實現(xiàn)多橋轉向的車輛其各橋轉向角的比例能隨車速改變而改變。從而既可提高低速行駛的機動性，又可提高高速行駛的操穩(wěn)性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0008]圖1為本發(fā)明實施例提供的四橋轉向汽車轉向機構傳輸系統(tǒng)示意圖。
[0009]圖2為本發(fā)明實施例提供的四橋轉向汽車低速轉向時轉向車輪示意圖。
[0010]圖3為本發(fā)明實施例提供的四橋轉向汽車中速轉向時轉向車輪示意圖。
[0011]圖4為本發(fā)明實施例提供的四橋轉向汽車高速轉向時轉向車輪示意圖一。
[0012]圖5為本發(fā)明實施例提供的四橋轉向汽車高速轉向時轉向車輪示意圖二。
[0013]圖6為本發(fā)明實施例提供的數(shù)控無級變速器原理示意圖。
[0014]圖7為本發(fā)明實施例提供的數(shù)控無級變速器控制示意圖。
[0015]圖中標號說明:
1、各橋轉向車輪2、前橋轉向垂臂3、前橋動力轉向機
4、前橋轉向傳動軸5、一分四轉向傳動分動箱
6、轉向管柱及其轉向傳動軸7、轉向盤8、二橋前轉向傳動軸 9、二橋、三橋、四橋的數(shù)控無級變速器10、步進電機
I1、二橋數(shù)控無級變速器電控單元12、車速傳感器
13、二橋后轉向傳動軸14、三橋前轉向傳動軸15、轉向轉角傳感器
16、四橋前轉向傳動軸17、二橋、三橋、四橋的動力轉向機
18、三橋數(shù)控無級變速器電控單元19、四橋數(shù)控無級變速器電控單元
20、數(shù)控無級變速器輸入軸21、各橋轉向直拉桿22、三橋后轉向傳動
23、四橋后轉向傳動軸24、數(shù)控無級變速器輸出軸
25、數(shù)控無級變速器殼體26、數(shù)控無級變速器蝸桿
27、數(shù)控無級變速器輸入內齒圈28、數(shù)控無級變速器輸入行星排
29、數(shù)控無級變速器輸出行星排30、數(shù)控無級變速器行星輪
31、數(shù)控無級變速器輸出內齒圈32、數(shù)控無級變速器行星架
33、數(shù)控無級變速器蝸輪34、二橋轉向垂臂35、三橋轉向垂臂36、四橋轉向垂臂。

【具體實施方式】
[0016]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0017]如圖1所示，在四橋轉向汽車轉向機構傳輸系統(tǒng)中，采用一分四轉向傳動分動箱5將轉向盤7、轉向管柱及其傳動軸6輸入的轉向運動按一定比例分別通過前橋轉向傳動軸4傳輸給前橋動力轉向機3，通過二橋前轉向傳動軸8傳輸給二橋數(shù)控無級變速器9，再經二橋后轉向傳動軸13傳輸給二橋動力轉向機17。通過三橋前轉向傳動軸14傳輸給三橋數(shù)控無級變速器9，再經三橋后轉向傳動軸22傳輸給三橋動力轉向機17。通過四橋前轉向傳動軸16傳輸給四橋數(shù)控無級變速器9，再經四橋后轉向傳動軸23傳輸給四橋動力轉向機17。為避免因各轉向橋的轉向阻力的差異而影響各橋的動力轉向機的轉向助力的發(fā)揮，各橋的動力轉向機的轉向助力動力源由汽車發(fā)動機驅動的四聯(lián)油泵分別提供，壓力油路上互不干擾。各橋動力轉向機均用各自的轉向垂臂和轉向直拉桿21驅動各橋車輪I轉向。上述的各轉向傳動軸，由若干段萬向聯(lián)軸節(jié)傳動軸串接組成，可根據(jù)整車各部件的結構空間來進行布置安裝。
[0018]本方案的核心技術即是用三個數(shù)控無級變速器9分別設置在二橋、三橋、四橋等各從動轉向橋的轉向傳動軸與動力轉向機之間。用以根據(jù)車速和各橋的布置在行駛工況下操穩(wěn)性的需要改變各自的傳輸速比。
[0019]下面結合附圖和一個具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0020]參看圖2，四橋轉向汽車低速轉向時二橋、三橋、四橋等各橋轉向車輪轉向角相對前輪轉向角有較大比例，使各橋車輪的瞬時轉動中心匯聚到一個點，從而達到減小最小轉彎半徑，提高機動性，同時減小輪胎磨損。
[0021]隨著車速的提高，轉向時各橋輪胎受地面向心力作用而產生的側偏角變大。當車速提高到一定程度，轉向時各從動轉向橋的輪胎受地面向心力而產生的側偏角變大則可能使車輛變成過度轉向而對車輛的操穩(wěn)性產生不利影響。為抵消此影響，可相應減小各從動轉向橋特別是后面轉向橋的車輪轉向角從而使車輛的操穩(wěn)性保持最佳。這時在不考慮輪胎側偏角變化前各橋車輪的瞬時轉動中心不再匯聚到一個點，而是如圖3所示，離前橋越遠的橋的車輪的瞬時轉動中心離車輛越遠。再高到一定車速后，也可能要如圖4所示，使各從動轉向橋不轉向。也即各從動轉向橋車輪的瞬時轉動中心離車輛的距離變得無限遠了。如果車速再高到一定程度后，甚至要如圖5所示，使各后面從動轉向橋車輪作與前輪方向相同程度受控的轉向。各后面從動轉向橋車輪的瞬時轉動中心跑到車輛另一邊去了。起初各后面從動轉向橋車輪的瞬時轉動中心在車輛另一邊的無限遠處。隨著車速再增加，各后面從動轉向橋車輪的瞬時轉動中心離車輛的距離才變得(如圖5所示)近些。當然以上所述僅僅是理論上的定性分析。具體做起來還要進行大量測試計算。那已超出本發(fā)明范疇。
[0022]根據(jù)車速的提高相應減小各從動轉向橋特別是后面轉向橋的車輪轉向角是通過三個數(shù)控無級變速器9來實現(xiàn)的。
[0023]數(shù)控無級變速器9的原理如圖6所示，其控制系統(tǒng)如圖7所示。
[0024]數(shù)控無級變速器殼體25內設置有兩組參數(shù)完全相同的輸入行星排28和輸出行星排29，在數(shù)控無級變速器中間兩端分別設置有輸入軸20和輸出軸24，在輸入軸20和輸出軸24上分別固定設置有輸入行星排28和輸出行星排29的太陽輪，故輸入軸20和輸出軸24的轉速比即是輸入行星排28和輸出行星排29的太陽輪的轉速比。所述輸入行星排28和輸出行星排29上共用一個行星架32，所述輸入行星排28和輸出行星排29上的行星輪30兩兩共軸，所述行星輪30套裝在行星架32上，故輸出軸24與輸入軸20的轉速比即輸出行星排29與輸入行星排28的太陽輪的轉速比取決于輸出行星排29上的輸出內齒圈31的轉速和輸入行星排28的輸入內齒圈27的轉速。所述輸出行星排29上的輸出內齒圈31固定在數(shù)控無級變速器殼體25上轉速恒為O。而輸入行星排28的輸入內齒圈27上固定設置有一個蝸輪33，與蝸輪33嚙合的蝸桿26與步進電機10相連接。步進電機10的轉速決定著蝸桿26的轉速，進而決定著蝸輪33的轉速，進而決定著輸入內齒圈27的轉速，進而決定著輸出軸24與輸入軸20的轉速比。當步進電機10不轉，轉速為O時，兩個行星排的內齒圈都轉速為O，則兩個行星排的的太陽輪必同速旋轉。輸出軸24與輸入軸20的轉速比為
I。設輸入軸20的轉速為Ii1，輸出軸24的轉速為n2，則數(shù)控無級變速器9的傳輸轉速比i=Ii2Ai1=10
[0025]當四橋轉向汽車低速轉向時，轉向盤7帶動轉向管柱及其轉向傳動軸6旋轉，旋轉運動經一分四轉向傳動分動箱5分別通過各轉向傳動軸傳輸給前橋動力轉向機3和二橋、三橋、四橋等各數(shù)控無級變速器9。各數(shù)控無級變速器9的輸入軸20的轉速為Ii1，輸出軸24的轉速為n2。車速傳感器12把數(shù)字電信號輸送給二橋數(shù)控無級變速器電控單元11、三橋數(shù)控無級變速器電控單元18、四橋數(shù)控無級變速器電控單元19、經各電控單元運算，輸出控制信號給各步進電機10控制其不轉，轉速為O。則各數(shù)控無級變速器9的傳輸轉速比i=n2/Ii1=1這時二橋、三橋、四橋等各橋轉向車輪轉向角相對前輪的轉向角比均可由各橋的轉向垂臂尺寸調節(jié)成如圖2所示，使各橋車輪的瞬時轉動中心匯聚到一個點，從而達到減小最小轉彎半徑，提高機動性，減小輪胎磨損的目的。
[0026]車速提高后，如前所述，為保持操穩(wěn)性，需相應減小各從動轉向橋特別是后面轉向橋的車輪轉向角。車速傳感器12把數(shù)字電信號輸送給二橋數(shù)控無級變速器電控單元11、三橋數(shù)控無級變速器電控單元18、四橋數(shù)控無級變速器電控單元19、經各電控單元運算，輸出控制信號給各步進電機10控制其運轉。步進電機10帶動蝸桿26同速旋轉，與蝸桿26嚙合的蝸輪33則以比步進電機10低得多的轉速旋轉，而輸入內齒圈27則和蝸輪33同速旋轉。此時輸出行星排29的太陽輪則因輸入內齒圈27的旋轉而獲得一個附加轉速，這時兩個行星排的太陽輪不再同速旋轉，速比不再為I。而且輸出行星排的太陽輪因輸入內齒圈27的旋轉而獲得的附加轉速與輸入行星排28的太陽輪旋轉方向相反，輸出行星排29的太陽輪的轉速將低于輸入行星排28的太陽輪的轉速，即n2 < Ii1，也即數(shù)控無級變速器的傳輸速比i=n2/ni < I。這樣就可相應減小各從動轉向橋特別是后面轉向橋的車輪轉向角從而使車輛的操穩(wěn)性保持最佳。這時在不考慮輪胎側偏角變化前各橋車輪的瞬時轉動中心不再匯聚到一個點，而是如圖3所示，離前橋越遠的橋的車輪的瞬時轉動中心離車輛越遠。再高到一定車速后，隨著步進電機10轉速增加，輸出行星排29的太陽輪的轉速112逐漸降低直至為O。也即數(shù)控無級變速器的傳輸速比i=0。也就如圖4所示，使各從動轉向橋不再轉向。也即各從動轉向橋車輪的瞬時轉動中心離車輛的距離變得無限遠了。如果車速再高到一定程度后，隨著步進電機10轉速再增加，將造成輸出行星排29的太陽輪反轉，即n2 < 0，數(shù)控無級變速器的傳輸速比i=n2/ni < O。也即輸出行星排29的太陽輪的旋轉方向與輸入行星排28的太陽輪旋轉方向相反。這就如圖5所示，使各從動轉向橋車輪作與前輪方向相同程度受控的轉向。各后面從動轉向橋車輪的瞬時轉動中心跑到車輛另一邊去了。起初各后面從動轉向橋車輪的瞬時轉動中心在車輛另一邊的無限遠處。隨著車速再增加，各后面從動轉向橋車輪的瞬時轉動中心離車輛的距離才變得(如圖5所示)近些。
[0027]如前所述，當四橋轉向汽車低速轉向時，二橋、三橋、四橋等各橋轉向車輪轉向角相對前輪的轉向角比均可由各橋的轉向垂臂尺寸調節(jié)成如圖2所示，使各橋車輪的瞬時轉動中心匯聚到一個點。如果實際做起來有困難，也可通過車速傳感器12和轉向轉角傳感器15把數(shù)字電信號輸送給各從動轉向橋的數(shù)控無級變速器電控單元，經各電控單元運算，輸出控制信號給步進電機10控制其運轉。進而控制各從動轉向橋的數(shù)控無級變速器的傳輸速比i，進而控制各從動轉向橋轉向車輪轉向角相對前輪的轉向角比，而使各橋車輪的瞬時轉動中心匯聚到一個點。從而達到減小最小轉彎半徑，提高機動性，減小輪胎磨損的目的。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于四橋轉向汽車的智能轉向系統(tǒng)，其特征在于，在四橋轉向汽車中，其轉向系統(tǒng)采用一分四轉向傳動分動箱將轉向盤、轉向管柱輸入的轉向運動按一定比例分別通過轉向傳動軸傳輸給前橋動力轉向機和二橋、三橋、四橋等各橋動力轉向機；在通過轉向傳動軸傳輸給二橋、三橋、四橋等各橋動力轉向機當中分別設置二橋、三橋、四橋等數(shù)控無級變速器，用以根據(jù)行駛工況的需要改變各自的傳輸速比。
2.按權力要求I所述的用于四橋轉向汽車的智能轉向系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)控無級變速器中有兩組齒數(shù)完全相同的行星排分別叫輸入行星排和輸出行星排，輸入軸和輸出軸分別固定于兩行星排的太陽輪中；所述兩行星排的行星輪分別共用同一行星架的軸，輸出行星排的內齒圈固定在箱體上；所述輸入行星排的內齒圈上固定有一蝸輪，與蝸輪嚙合的蝸桿由步進電機驅動，步進電機受控于電控單元；所述電控單元接受車速傳感器和轉向轉角傳感器的數(shù)字電信號經分析運算，輸出控制信號給步進電機控制其運轉。
3.按權力要求I所述的用于四橋轉向汽車的智能轉向系統(tǒng)，其特征在于:所述轉向傳動軸由若干段萬向聯(lián)軸節(jié)傳動軸串接組成，可根據(jù)整車各部件的結構空間來進行布置安裝。
4.按權力要求I所述的用于四橋轉向汽車的智能轉向系統(tǒng)，其特征在于:所述各動力轉向機的轉向助力動力源由汽車發(fā)動機驅動的四聯(lián)油泵分別提供，壓力油路上互不干擾。
【文檔編號】B62D7/00GK104401394SQ201410778714
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權日:2014年12月17日
【發(fā)明者】朱恒 申請人:朱恒