一种用于四桥转向汽车的智能转向系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于四桥转向汽车的智能转向系统，包括一分四转向传动分动箱，前桥动力转向机，各转向传动轴，二桥、三桥、四桥等各桥转向数控无级变速器，二桥、三桥、四桥等各桥动力转向机等；其各桥转向数控变速器能根据行驶操纵稳定性的需要改变该桥对前桥的转向角的比值。
【专利说明】—种用于四桥转向汽车的智能转向系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械传输的四桥转向系统，尤其涉及一种用于四桥转向汽车的智能转向系统。
【背景技术】
[0002]现代多桥汽车为了提高机动性，减小转弯半径，同时减小轮胎磨损，常采用多桥转向。其主动转向桥(通常是第一桥)的转向由转向机直接驱动，而其它各从动转向桥的转向运动可以通过机械传动方式实现，也可通过液压传动方式或电力传动方式实现，其中机械传动方式因其直观可靠而特别受到青睐。但现有机械传动方式传输给其它各从动转向桥的转向比例均固定不变。然而最新研究表明，随着车速的提高，各从动转向桥因轮胎侧偏而产生的过度转向倾向会使汽车的操稳性变坏。这就希望传输给其它各从动转向桥的转向比例能随着车速的提高作相应的改变。但现有机械传动方式传输给其它各从动转向桥的转向比例均固定不能随着车速的提高变化。从而使采用通过机械传动方式实现多桥转向的车辆虽提高了低速行驶的机动性，却可能降低了高速行驶的操稳性。
[0003]因此有必要设计一种用于四桥转向汽车的智能转向系统，以克服上述问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种用于四桥转向汽车的智能转向系统。
[0005]本发明是这样实现的:
本发明采用一分四转向传动分动箱将转向盘、转向管柱输入的转向运动按合适比例分别通过转向传动轴传输给前桥动力转向机和二桥、三桥、四桥等各从动转向桥的动力转向机。为避免因各转向桥的转向阻力的差异而影响各桥的动力转向机的转向助力的发挥，各桥的动力转向机的转向助力动力源由汽车发动机驱动的四联油泵分别提供，压力油路上互不干扰。前桥动力转向机用转向垂臂和转向直拉杆驱动前轮转向。而其它各从动转向桥在转向传动轴与动力转向机之间分别设置二桥、三桥、四桥等数控无级变速器，用以根据车速和各桥的布置以期在行驶工况下保证操稳性的需要而改变各自的传输速比。上述的转向传动轴，由若干段万向联轴节传动轴串接组成，可根据整车各部件的结构空间来进行布置安装。
[0006]本发明具有以下有益效果:
本发明改变了原先通过机械传动方式实现多桥转向的车辆前后桥转向角只能保持一定的比例，而不能随车速改变比例的现实。提出了一个技术方案，使得通过机械传动方式实现多桥转向的车辆其各桥转向角的比例能随车速改变而改变。从而既可提高低速行驶的机动性，又可提高高速行驶的操稳性。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0008]图1为本发明实施例提供的四桥转向汽车转向机构传输系统示意图。
[0009]图2为本发明实施例提供的四桥转向汽车低速转向时转向车轮示意图。
[0010]图3为本发明实施例提供的四桥转向汽车中速转向时转向车轮示意图。
[0011]图4为本发明实施例提供的四桥转向汽车高速转向时转向车轮示意图一。
[0012]图5为本发明实施例提供的四桥转向汽车高速转向时转向车轮示意图二。
[0013]图6为本发明实施例提供的数控无级变速器原理示意图。
[0014]图7为本发明实施例提供的数控无级变速器控制示意图。
[0015]图中标号说明:
1、各桥转向车轮2、前桥转向垂臂3、前桥动力转向机
4、前桥转向传动轴5、一分四转向传动分动箱
6、转向管柱及其转向传动轴7、转向盘8、二桥前转向传动轴 9、二桥、三桥、四桥的数控无级变速器10、步进电机
I1、二桥数控无级变速器电控单元12、车速传感器
13、二桥后转向传动轴14、三桥前转向传动轴15、转向转角传感器
16、四桥前转向传动轴17、二桥、三桥、四桥的动力转向机
18、三桥数控无级变速器电控单元19、四桥数控无级变速器电控单元
20、数控无级变速器输入轴21、各桥转向直拉杆22、三桥后转向传动
23、四桥后转向传动轴24、数控无级变速器输出轴
25、数控无级变速器壳体26、数控无级变速器蜗杆
27、数控无级变速器输入内齿圈28、数控无级变速器输入行星排
29、数控无级变速器输出行星排30、数控无级变速器行星轮
31、数控无级变速器输出内齿圈32、数控无级变速器行星架
33、数控无级变速器蜗轮34、二桥转向垂臂35、三桥转向垂臂36、四桥转向垂臂。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017]如图1所示，在四桥转向汽车转向机构传输系统中，采用一分四转向传动分动箱5将转向盘7、转向管柱及其传动轴6输入的转向运动按一定比例分别通过前桥转向传动轴4传输给前桥动力转向机3，通过二桥前转向传动轴8传输给二桥数控无级变速器9，再经二桥后转向传动轴13传输给二桥动力转向机17。通过三桥前转向传动轴14传输给三桥数控无级变速器9，再经三桥后转向传动轴22传输给三桥动力转向机17。通过四桥前转向传动轴16传输给四桥数控无级变速器9，再经四桥后转向传动轴23传输给四桥动力转向机17。为避免因各转向桥的转向阻力的差异而影响各桥的动力转向机的转向助力的发挥，各桥的动力转向机的转向助力动力源由汽车发动机驱动的四联油泵分别提供，压力油路上互不干扰。各桥动力转向机均用各自的转向垂臂和转向直拉杆21驱动各桥车轮I转向。上述的各转向传动轴，由若干段万向联轴节传动轴串接组成，可根据整车各部件的结构空间来进行布置安装。
[0018]本方案的核心技术即是用三个数控无级变速器9分别设置在二桥、三桥、四桥等各从动转向桥的转向传动轴与动力转向机之间。用以根据车速和各桥的布置在行驶工况下操稳性的需要改变各自的传输速比。
[0019]下面结合附图和一个具体实施例对本发明做进一步说明。
[0020]参看图2，四桥转向汽车低速转向时二桥、三桥、四桥等各桥转向车轮转向角相对前轮转向角有较大比例，使各桥车轮的瞬时转动中心汇聚到一个点，从而达到减小最小转弯半径，提高机动性，同时减小轮胎磨损。
[0021]随着车速的提高，转向时各桥轮胎受地面向心力作用而产生的侧偏角变大。当车速提高到一定程度，转向时各从动转向桥的轮胎受地面向心力而产生的侧偏角变大则可能使车辆变成过度转向而对车辆的操稳性产生不利影响。为抵消此影响，可相应减小各从动转向桥特别是后面转向桥的车轮转向角从而使车辆的操稳性保持最佳。这时在不考虑轮胎侧偏角变化前各桥车轮的瞬时转动中心不再汇聚到一个点，而是如图3所示，离前桥越远的桥的车轮的瞬时转动中心离车辆越远。再高到一定车速后，也可能要如图4所示，使各从动转向桥不转向。也即各从动转向桥车轮的瞬时转动中心离车辆的距离变得无限远了。如果车速再高到一定程度后，甚至要如图5所示，使各后面从动转向桥车轮作与前轮方向相同程度受控的转向。各后面从动转向桥车轮的瞬时转动中心跑到车辆另一边去了。起初各后面从动转向桥车轮的瞬时转动中心在车辆另一边的无限远处。随着车速再增加，各后面从动转向桥车轮的瞬时转动中心离车辆的距离才变得(如图5所示)近些。当然以上所述仅仅是理论上的定性分析。具体做起来还要进行大量测试计算。那已超出本发明范畴。
[0022]根据车速的提高相应减小各从动转向桥特别是后面转向桥的车轮转向角是通过三个数控无级变速器9来实现的。
[0023]数控无级变速器9的原理如图6所示，其控制系统如图7所示。
[0024]数控无级变速器壳体25内设置有两组参数完全相同的输入行星排28和输出行星排29，在数控无级变速器中间两端分别设置有输入轴20和输出轴24，在输入轴20和输出轴24上分别固定设置有输入行星排28和输出行星排29的太阳轮，故输入轴20和输出轴24的转速比即是输入行星排28和输出行星排29的太阳轮的转速比。所述输入行星排28和输出行星排29上共用一个行星架32，所述输入行星排28和输出行星排29上的行星轮30两两共轴，所述行星轮30套装在行星架32上，故输出轴24与输入轴20的转速比即输出行星排29与输入行星排28的太阳轮的转速比取决于输出行星排29上的输出内齿圈31的转速和输入行星排28的输入内齿圈27的转速。所述输出行星排29上的输出内齿圈31固定在数控无级变速器壳体25上转速恒为O。而输入行星排28的输入内齿圈27上固定设置有一个蜗轮33，与蜗轮33啮合的蜗杆26与步进电机10相连接。步进电机10的转速决定着蜗杆26的转速，进而决定着蜗轮33的转速，进而决定着输入内齿圈27的转速，进而决定着输出轴24与输入轴20的转速比。当步进电机10不转，转速为O时，两个行星排的内齿圈都转速为O，则两个行星排的的太阳轮必同速旋转。输出轴24与输入轴20的转速比为
I。设输入轴20的转速为Ii1，输出轴24的转速为n2，则数控无级变速器9的传输转速比i=Ii2Ai1=10
[0025]当四桥转向汽车低速转向时，转向盘7带动转向管柱及其转向传动轴6旋转，旋转运动经一分四转向传动分动箱5分别通过各转向传动轴传输给前桥动力转向机3和二桥、三桥、四桥等各数控无级变速器9。各数控无级变速器9的输入轴20的转速为Ii1，输出轴24的转速为n2。车速传感器12把数字电信号输送给二桥数控无级变速器电控单元11、三桥数控无级变速器电控单元18、四桥数控无级变速器电控单元19、经各电控单元运算，输出控制信号给各步进电机10控制其不转，转速为O。则各数控无级变速器9的传输转速比i=n2/Ii1=1这时二桥、三桥、四桥等各桥转向车轮转向角相对前轮的转向角比均可由各桥的转向垂臂尺寸调节成如图2所示，使各桥车轮的瞬时转动中心汇聚到一个点，从而达到减小最小转弯半径，提高机动性，减小轮胎磨损的目的。
[0026]车速提高后，如前所述，为保持操稳性，需相应减小各从动转向桥特别是后面转向桥的车轮转向角。车速传感器12把数字电信号输送给二桥数控无级变速器电控单元11、三桥数控无级变速器电控单元18、四桥数控无级变速器电控单元19、经各电控单元运算，输出控制信号给各步进电机10控制其运转。步进电机10带动蜗杆26同速旋转，与蜗杆26啮合的蜗轮33则以比步进电机10低得多的转速旋转，而输入内齿圈27则和蜗轮33同速旋转。此时输出行星排29的太阳轮则因输入内齿圈27的旋转而获得一个附加转速，这时两个行星排的太阳轮不再同速旋转，速比不再为I。而且输出行星排的太阳轮因输入内齿圈27的旋转而获得的附加转速与输入行星排28的太阳轮旋转方向相反，输出行星排29的太阳轮的转速将低于输入行星排28的太阳轮的转速，即n2 < Ii1，也即数控无级变速器的传输速比i=n2/ni < I。这样就可相应减小各从动转向桥特别是后面转向桥的车轮转向角从而使车辆的操稳性保持最佳。这时在不考虑轮胎侧偏角变化前各桥车轮的瞬时转动中心不再汇聚到一个点，而是如图3所示，离前桥越远的桥的车轮的瞬时转动中心离车辆越远。再高到一定车速后，随着步进电机10转速增加，输出行星排29的太阳轮的转速112逐渐降低直至为O。也即数控无级变速器的传输速比i=0。也就如图4所示，使各从动转向桥不再转向。也即各从动转向桥车轮的瞬时转动中心离车辆的距离变得无限远了。如果车速再高到一定程度后，随着步进电机10转速再增加，将造成输出行星排29的太阳轮反转，即n2 < 0，数控无级变速器的传输速比i=n2/ni < O。也即输出行星排29的太阳轮的旋转方向与输入行星排28的太阳轮旋转方向相反。这就如图5所示，使各从动转向桥车轮作与前轮方向相同程度受控的转向。各后面从动转向桥车轮的瞬时转动中心跑到车辆另一边去了。起初各后面从动转向桥车轮的瞬时转动中心在车辆另一边的无限远处。随着车速再增加，各后面从动转向桥车轮的瞬时转动中心离车辆的距离才变得(如图5所示)近些。
[0027]如前所述，当四桥转向汽车低速转向时，二桥、三桥、四桥等各桥转向车轮转向角相对前轮的转向角比均可由各桥的转向垂臂尺寸调节成如图2所示，使各桥车轮的瞬时转动中心汇聚到一个点。如果实际做起来有困难，也可通过车速传感器12和转向转角传感器15把数字电信号输送给各从动转向桥的数控无级变速器电控单元，经各电控单元运算，输出控制信号给步进电机10控制其运转。进而控制各从动转向桥的数控无级变速器的传输速比i，进而控制各从动转向桥转向车轮转向角相对前轮的转向角比，而使各桥车轮的瞬时转动中心汇聚到一个点。从而达到减小最小转弯半径，提高机动性，减小轮胎磨损的目的。
[0028]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于四桥转向汽车的智能转向系统，其特征在于，在四桥转向汽车中，其转向系统采用一分四转向传动分动箱将转向盘、转向管柱输入的转向运动按一定比例分别通过转向传动轴传输给前桥动力转向机和二桥、三桥、四桥等各桥动力转向机；在通过转向传动轴传输给二桥、三桥、四桥等各桥动力转向机当中分别设置二桥、三桥、四桥等数控无级变速器，用以根据行驶工况的需要改变各自的传输速比。
2.按权力要求I所述的用于四桥转向汽车的智能转向系统，其特征在于:所述数控无级变速器中有两组齿数完全相同的行星排分别叫输入行星排和输出行星排，输入轴和输出轴分别固定于两行星排的太阳轮中；所述两行星排的行星轮分别共用同一行星架的轴，输出行星排的内齿圈固定在箱体上；所述输入行星排的内齿圈上固定有一蜗轮，与蜗轮啮合的蜗杆由步进电机驱动，步进电机受控于电控单元；所述电控单元接受车速传感器和转向转角传感器的数字电信号经分析运算，输出控制信号给步进电机控制其运转。
3.按权力要求I所述的用于四桥转向汽车的智能转向系统，其特征在于:所述转向传动轴由若干段万向联轴节传动轴串接组成，可根据整车各部件的结构空间来进行布置安装。
4.按权力要求I所述的用于四桥转向汽车的智能转向系统，其特征在于:所述各动力转向机的转向助力动力源由汽车发动机驱动的四联油泵分别提供，压力油路上互不干扰。
【文档编号】B62D7/00GK104401394SQ201410778714
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月17日 优先权日:2014年12月17日
【发明者】朱恒 申请人:朱恒