专利名称：基于非圆带轮传动的精确转向传动机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种电动汽车的转向操纵系统，尤其是一种基于非圆带轮传动的精确转向传动机构。
常用的连杆式转向传动机构(也称为转向梯形机构)，原理上并不能精确实现式(1)的转向要求，因此，实用上一般是通过机构优化设计，使转向误差尽可能小。由于受到转向误差的限制，上述连杆式转向传动机构的转向角范围一般较小，因而，采用这种转向传动机构，在一定程度上将限制多轮驱动电动汽车的转向灵活性。国际上也曾经提出了利用非圆齿轮实现各车轮精确转向的研究成果，但终因其设计和制造技术的难度和成本过高，难于推广应用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种基于非圆带轮传动的精确转向传动机构，它由绕固定轴线o1转动的主动带轮、绕固定轴线o2转动的圆形从动带轮、两端分别固联于主动带轮上方和从动带轮上方的处于张紧状态的上传动带、两端分别固联于主动带轮和从动带轮下方的处于张紧状态的下传动带、分别固联于主动带轮和从动带轮的左主动同步齿形带轮和右主动同步齿形带轮、分别绕左转向主销轴线o3和右转向主销轴线o4转动的左从动同步齿形带轮和右从动同步齿形带轮、处于张紧状态的左同步齿形带和右同步齿形带构成，所述主动带轮的轮廓曲线能精确实现车轮转角关系式cotα=cotβ-BL]]>式中，α为内侧转向轮转向角；β为外侧转向轮转向角；B为两侧主销轴线与地面交点之间的距离；L为汽车轴距。
所述非圆形主动带轮由金属材料数控切削成形，也可由塑料或胶木注塑而成。
由于采取了上述的方案，本实用新型与现有技术相比所具有的优点是由于设置有其轮廓曲线能精确实现车轮转角关系式的非圆形主动带轮，因此本实用新型不同于常用的连杆式转向梯形机构存在着转向误差，从而它可以在较大的转向角范围内实现精确转向，减小转弯半径，提高转向灵活性和操纵行驶稳定性；传动钢带与带轮之间无相对滑动磨损，耐磨性好；设计和制造较容易，批量生产成本不高。有实用价值。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型基于非圆带轮传动的精确转向传动机构由绕固定轴线o1转动的非圆形主动带轮1(轮廓曲线由上带轮1、下带轮1′二部分构成)、绕固定轴线o2转动的圆形从动带轮2、两端分别固联于主动带轮1上方和从动带轮2上方的处于张紧状态的上传动带3、两端分别固联于主动带轮1和从动带轮2下方的处于张紧状态的下传动带4、分别固联于主动带轮1和从动带轮2的左主动同步齿形带轮5和右主动同步齿形带轮7、分别绕左转向主销轴线o3和右转向主销轴线o4转动的左从动同步齿形带轮6和右从动同步齿形带轮8、处于张紧状态的左同步齿形带9和右同步齿形带10构成。
所述主动带轮1的轮廓曲线能精确实现车轮转角关系式cotα=cotβ-BL----(1)]]>式中，α为内侧转向轮转向角；β为外侧转向轮转向角；B为两侧主销轴线与地面交点之间的距离；L为汽车轴距。
如图3所示，所述主动带轮1的轮廓曲线根据如下方法设计，1、非圆带轮转动机构的传动比设
图1中左、右同步齿形带机构的传动比均为i，非圆带轮机构主动轮1和从动轮2的转角分别为α0和β0，传动比为i12，则由
图1的机构传动关系和式(1)可得 2、主动带轮上带轮1的轮廓曲线设计其中心距为a，从动轮2的轮廓曲线为半径r2的圆；建立坐标系(o1--x1y1)及(o2--x2y2)，它们分别与上带轮1及从动轮2固联，在起始位置(α0＝0，β0＝0)时，x1、x2的方向和中心连线o1o2重合。带轮的轮廓曲线可用切线极坐标方程表示，其形式为p1＝p1(θ1) (3)式中p1为由中心o1向轮廓曲线上某一点的切线所作的垂线的垂距；θ1为此垂线与x1轴的夹角从动轮的切线极坐标方程为 p2＝r2由式(2)可得下列关系式p2＝i12p1(4)β0=∫0αii12dα----(5)]]>α0=∫0αidα----(6)]]>θ2＝θ1+α0-β0(7)θ2——x2轴与p1方向的夹角上传动带3的延长线与联心线o1o2的延长线相交于o，o2o＝b，则b＝ai12/(1-i12)(8)cos(θ1+α0)=p1a+b=p2a(1i12-1)----(9)]]>cos(θ2+β0)=p2b=p2(1-i12)ai12----(10)]]>给定中心距a，则对应于一定的α值，可由式(1)~(10)求出p1，β0，θ1等，也就是求得上带轮1的切线极坐标方程式。
轮廓曲线的切线坐标与直线坐标方程的关系为
x1＝P1(θ1)cosθ1-p1′(θ1)sinθ1(11)y1＝P1(θ1)sinθ1+p1′(θ1)cosθ1(12)于是得到上带轮1的轮廓曲线。
3、主动带轮下带轮1′的轮廓曲线计算由于上、下带轮与从动轮的瞬时传动比是一样的，上、下带轮的延长线与o1o2延长线的交点应该是同一点，而下带轮的垂距p1x为p1x=p2i12=p1----(13)]]>下述有关下带轮1′的参数都加下角标x表示，建立坐标系(o1--x1xy1x)及(o2--x2xy2x)，它们的方向分别与x1y1、x2y2相反，由图2，得θ1x+αx＝θ2x+βx＝π-(θ2+β0)又因αx＝α0，所以θ1x＝π-(θ2+β0)-α0(14)前面说过，确定一个α后就可求得θ1、p1，因此由式(13)、(14)可得下带轮1′轮廓曲线的切线极坐标方程P1x＝p1x(θ1x) (15)同样，下带轮1′轮廓曲线在坐标系(o1--x1xy1x)中的直角坐标方程为x1x＝P1x(θ1x)cosθ1x-P1x′(θ1x)sinθ1x(16)y1x＝P1x(θ1x)sinθ1x+P1x′(θ1x)cosθ1x(17)由式(16)、(17)即可得下带轮1′的轮廓曲线。图4是按式(1)～(17)，取i＝1及不同的从动轮直径r2所得的非圆主动带轮的轮廓曲线图，其中r2分别可为60mm、80mm和100mm。
图5是按式(1)～(17)，取i＝1及不同的中心距a所得的非圆主动带轮的轮廓曲线图，其中a分别可为400mm、600mm和800mm。
由图4和图5可见，当从动轮直径减小或中心距增大时，非圆形的主动带轮的轮廓曲线有向着外凸的方向发展，这种趋势有利于提高传动带的传动准确性；若取汽车轮距为1.4m，同步齿形带轮半径取r＝40mm，则主动带轮单边最大转角为90°；若取i＜1，则在调整主动带轮的轮廓曲线后，转向轮的单边转角可超过90°。
上、下传动带可以采用刚性材料制成，用于增加机械强度。
由于CAD/CAM技术的成熟，非圆形主动带轮的轮廓曲线的设计和制造远比非圆齿轮容易，用普通数控铣床即可加工成形，成批生产的成本也不高；而且，由于上传动带3、下传动带4与主动带轮1和从动带轮2之间没有相对滑动，故主动带轮1和从动带轮2与上传动带3、下传动带4接触的轮廓表面的耐磨性要求不高，所以可采用高强度塑料、胶木等非金属材料，成批注塑非圆带轮，从而进一步提高生产率，降低成本。
本实用新型基于非圆带轮传动的精确转向传动机构的工作过程是转向时，由转向器控制主动带轮1左右转动，并通过上传动带3、下传动带4、左同步齿形带9及右同步齿形带10的传动，使左转向轮11、右转向轮12转向。通过精确设计的主动带轮1的非圆带轮廓线，即可精确实现式(1)的转向关系，左主动同步齿形带轮5、右主动同步齿形带轮7、左从动同步齿形带轮6和右从动同步齿形带轮8的传动比一般取1，也可取小于1，这样可以扩大转向轮的转角范围，减小转弯半径，提高转向灵活性。
权利要求1.一种基于非圆带轮传动的精确转向传动机构，其特征在于它由绕固定轴线o1转动的主动带轮(1)、绕固定轴线o2转动的圆形从动带轮(2)、两端分别固联于主动带轮(1)上方和从动带轮(2)上方的处于张紧状态的上传动带(3)、两端分别固联于主动带轮(1)和从动带轮(2)下方的处于张紧状态的下传动带(4)、分别固联于主动带轮(1)和从动带轮(2)的左主动同步齿形带轮(5)和右主动同步齿形带轮(7)、分别绕左转向主销轴线o3和右转向主销轴线o4转动的左从动同步齿形带轮(6)和右从动同步齿形带轮(8)、处于张紧状态的左同步齿形带(9)和右同步齿形带(10)构成，所述主动带轮(1)的轮廓曲线能精确实现车轮转角关系式cotα=cotβ-BL]]>式中，α为内侧转向轮转向角；β为外侧转向轮转向角；B为两侧主销轴线与地面交点之间的距离；L为汽车轴距。
2.根据权利要求1所述的基于非圆带轮传动的精确转向传动机构，其特征在于所述主动带轮(1)由金属材料数控切削成形。
3.根据权利要求1所述的基于非圆带轮传动的精确转向传动机构，其特征在于所述主动带轮(1)由塑料或胶木注塑而成。
专利摘要本实用新型公开了一种基于非圆带轮传动的精确转向传动机构，它由绕固定轴线o
文档编号B62D3/02GK2601203SQ0226631
公开日2004年1月28日 申请日期2002年8月14日 优先权日2002年8月14日
发明者万钢, 陈辛波, 余卓平, 周平, 张雪飞 申请人:上海燃料电池汽车动力系统有限公司, 万钢