本发明属于汽车制造技术领域，具体涉及一种适用于分布式电驱动公交客车的四轮转向系统。
背景技术
电动客车是指以车载电源为动力，选配合适的车载蓄电池或电缆供电设备提供电能驱动行驶的客车。电动客车是国家863计划提出新一代电动汽车技术作为我国汽车科技创新的主攻方向，加大对新材料、新技术的研发应用，力争到2020年，建立起完善的电动汽车动力系统科技体系和产业链技术系统，实现各类电动汽车的产业化，促进新能源汽车战略性新兴产业进入快速成长期。
轮边驱动系统由于动力传动链短(或者直接驱动车轮),而且能够通过能源管理和动力系统控制策略优化驱动、制动力分配,进而提高驱动系统效率,降低能源消耗,提升了车辆经济性。与内燃机、集中电机驱动车辆相比,轮边驱动电动车每个车轮通过轮毂电机快速进行驱动力和制动力的控制,大大改善车辆的行驶动力学性能,容易通过电机控制技术实现abs(防抱死系统)、tcs(牵引力控制系统)及esp(车身电子稳定系统)功能。在四轮轮边驱动电动车上导入线控四轮转向技术,可提高车辆转向行驶性能,并有效减小转向半径,大大增加转向灵便性。轮边驱动系统可以省略机械制动系统,实现电机制动，容易实现各电动轮的电气制动、机电复合制动和制动能量回馈,节约能源。
随着汽车技术的发展，主动安全性日益受到重视。四轮转向是提高主动安全性的方法之一。主动安全是指尽量自如的操纵控制汽车的安全系统措施，无论是直线上的制动与加速还是左右打方向都应该尽量平稳，不至于偏离既定的行进路线，而且不影响司机的视野与舒适性。四轮转向是指汽车转向过程中，四个车轮可根据前轮或行车速度等信号同时相对车身偏转。四轮转向汽车的后轮可以与前轮同向偏转，可以反向偏转。首先，在转向时能够基本保持车辆质心侧偏角为零，且能够改善汽车对转向盘输入的动态响应特性，在一定程度上改善了横摆角速度和侧向加速度的瞬态响应性能指标，明显改善车辆高速行驶的稳定性。当在高速行驶中转向时，四轮转向系统通过后轮与前轮的同相转向，能有效降低/消除车辆侧滑事故的发生几率，明显改善车辆高速行驶的稳定性及安全性，进而缓解驾驶者在各种路况下(尤其是在风雨天)高速驾车的疲劳程度。其次，缩小车辆低速转向时的转弯半径。在低速转向时，车辆因前后轮的反向转向能够缩小转弯半径达20％。四轮转向技术使大型车辆具有如同小型车辆的操纵及泊车敏捷性。所以四轮转向能极大改善车辆行驶稳定性，提高主动安全性。
随着社会的进步和科技技术的发展以及人们生活品质的提高，开发适用于轮边驱动电动客车的四轮转向系统具有巨大的应用前景。
技术实现要素：
本发明的目的是解决上述问题，提供一种能减少车辆质心侧偏角，降低车辆横摆率的稳态超调量等，提高车辆操纵稳定性的适用于分布式电驱动公交客车的四轮转向系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种适用于分布式电驱动公交客车的四轮转向系统，包括车身，前转向系统和后转向系统，前转向系统位于车身前端，后转向系统位于车身后端，前转向系统和后转向系统实现车身转向运动；前转向系统包括依次连接的转向盘、第一转向传动轴、第一万向节、第二转向传动轴、第二万向节、前转向器、转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和前左车轮；转向节臂与左转向节固连，转向拉杆的端部通过第一球铰与左转向节相连，另一端通过第二球铰与前右转向节相连，前右转向节与前右车轮相连，转向盘在转动过程中能够带动前左车轮和前右车轮转向。
优选地，所述后转向系统包括机械锁死系统和依次相连的后左车轮、后左转向节、第一转向横拉杆、安装板、第二转向横拉杆、后右转向节和后右车轮；安装板为“l”形结构，安装板与后转向器的输出端固定连接，后转向器通过螺栓与车身固连，后转向器的输入端通过万向节与减速器相连，安装板与机械锁死系统相连。
优选地，所述减速器与转向电机相连，转向电机的转动通过减速器传递到万向节，然后再传递到后转向器，后转向器控制后左车轮和后右车轮转向。
优选地，所述转向横拉杆的两端部分别设有第三球铰和第四球铰，转向横拉杆通过第三球铰与后左转向节相连，转向横拉杆通过第四球铰与安装板相连。
优选地，所述述机械锁死系统包括插销机构、上连杆、上安装板、连接板、连接板、气缸支座、下安装板、气缸、鱼眼关节轴承、连接板、下连杆和连杆支座；上安装板和下安装板的端部通过插销机构相连，上安装板和下安装板的另一端通过连接板和连接板相连；连杆支座和气缸位于下安装板之上，下连杆与连杆支座转动连接，上连杆的端部与插销机构转动连接，上连杆的另一端通过连接板与下连杆相连，上连杆与连接板铰接；气缸支座与连接板通过螺栓固连，气缸与气缸支座铰接，气缸的活塞杆通过鱼眼关节轴承与连接板铰接。
优选地，所述插销机构包括插销和弹簧，插销的端部开设有插销槽，插销槽内设有插销孔，弹簧的端部位于插销孔内，另一端位于插销槽内，上连杆的端部位于插销槽内且与插销转动连接。
优选地，所述插销穿设于上安装板、安装板和下安装板，安装板位于上安装板与下安装板之间。
优选地，所述转向直拉杆的两端设有数量为二的第六球铰，转向直拉杆两端分别通过第六球铰与转向摇臂和转向节臂相连。
本发明的有益效果是：
1、本发明所提供的一种适用于分布式电驱动公交客车的四轮转向系统，在启动低速四轮转向时，前后车轮逆相位转向，减小车辆的转弯半径以提高机动性和通过性。
2、在启动高速四轮转向时，前后轮可作同相位转向，能减少车辆质心侧偏角，降低车辆横摆率的稳态超调量等，进一步提高车辆操纵稳定性。
3、在不需要转弯时，可以实现机械锁死后转向系统，可有效防止在复杂路况下四轮同时转向带来的险情，使行车更加稳定，提高车辆安全性。
4、在不需要四轮转向时，可以像传动前轮转向的车一样使用，适应驾驶人员操作习惯。
5、本发明中采用的前后转向系统有很多构件源于传统转向系，是在传统转向机构的机构上进行了改造，所以可以很好的用于现在的汽车底盘上，不需要对现有其它结构做大的修改，可以让现有的转向零部件继续发挥作用。
6、可以用于轮边驱动电动公交客车、独立悬架电动公交客车、轮边驱动独立悬架电动公交客车等，应用范围广。
附图说明
图1是本发明一种适用于分布式电驱动公交客车的四轮转向系统中前转向系统和后转向系统的结构对比示意图；
图2是本发明一种适用于分布式电驱动公交客车的四轮转向系统中前转向系统的结构示意图；
图3是本发明一种适用于分布式电驱动公交客车的四轮转向系统中后转向系统的结构示意图；
图4是本发明一种适用于分布式电驱动公交客车的四轮转向系统中机械锁死系统的结构示意图；
图5是本发明种适用于分布式电驱动公交客车的四轮转向系统中插销机构的结构示意图。
附图标记说明：1、前转向系统；2、后转向系统；3、转向盘；4、第一转向传动轴；5、第一万向节；6、第二转向传动轴；7、第二万向节；8、前转向器；9、转向摇臂；10、转向直拉杆；11、前右转向节；12、前右车轮；13、第二球铰；14、转向拉杆；15、第一球铰；16、左转向节；17、前左车轮；18、转向节臂；19、第六球铰；20、后左车轮；21、后左转向节；22、第三球铰；24、安装板；23、机械锁死系统；24、安装板；25、后转向器；26、万向节；27、减速器；28、转向电机；29、后右车轮；30、第一转向横拉杆；31、第五球铰；32、第四球铰；33、第二转向横拉杆；34、插销机构；35、上连杆；36、上安装板；37、连接板；38、连接板；39、气缸支座；40、下安装板；41、气缸；42、鱼眼关节轴承；43、连接板；44、下连杆；45、连杆支座；46、插销；47、弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明：
如图1到图5所示，本发明提供的一种适用于分布式电驱动公交客车的四轮转向系统，包括车身，前转向系统1和后转向系统2，前转向系统1位于车身前端，后转向系统2位于车身后端，前转向系统1和后转向系统2实现车身转向运动；前转向系统1包括依次连接的转向盘3、第一转向传动轴4、第一万向节5、第二转向传动轴6、第二万向节7、前转向器8、转向摇臂9、转向直拉杆10、转向节臂18和前左车轮17；转向节臂18与左转向节16固连，转向拉杆14的端部通过第一球铰15与左转向节16相连，另一端通过第二球铰13与前右转向节11相连，前右转向节11与前右车轮12相连，转向盘3在转动过程中能够带动前左车轮17和前右车轮12转向。
转向直拉杆10的两端设有数量为二的第六球铰19，转向直拉杆10两端分别通过第六球铰19与转向摇臂9和转向节臂18相连。第六球铰19与转向摇臂9的连接方式为铰接，第六球铰19与转向节臂18的连接方式为铰接。
后转向系统2包括机械锁死系统23和依次相连的后左车轮20、后左转向节21、第二转向横拉杆33、安装板24、第一转向横拉杆30、后右转向节和后右车轮29；后左车轮20、后左转向节21、第二转向横拉杆33、安装板24、第一转向系统24、第一转向横拉杆30、后右转向节和后有车轮29为依次连接结构。安装板24为“l”形结构，安装板24与后转向器25的输出端固定连接，后转向器25通过螺栓与车身固连，后转向器25的输入端通过万向节26与减速器27相连，安装板24与机械锁死系统23相连。
减速器27与转向电机28相连，转向电机28的转动通过减速器27传递到万向节26，然后再传递到后转向器25，后转向器25控制后左车轮20和后右车轮29转向。
第二转向横拉杆33的两端部分别设有第三球铰22和第四球铰32，转向横拉杆33通过第三球铰22与后左转向节21相连，第二转向横拉杆33通过第四球铰32与安装板24相连。第一转向横拉杆30的端部通过第五球铰31与安装板24相连，第一转向横拉杆30的另一端通过后右转向节和后右车轮29相连。后左车轮20与后右车轮29结构相同，后右转向节和后左转向节21的结构相同，后左车轮20与后左转向节21连接的方式与后有车轮29与后右转向节连接的方式相同。
机械锁死系统23包括插销机构34、上连杆35、上安装板36、连接板37、连接板38、气缸支座39、下安装板40、气缸41、鱼眼关节轴承42、连接板43、下连杆44和连杆支座45；上安装板36和下安装板40的端部通过插销机构34相连，上安装板36和下安装板40的另一端通过连接板37和连接板38相连；连杆支座45和气缸41位于下安装板40之上，下连杆44与连杆支座45转动连接，上连杆35的端部与插销机构34转动连接，上连杆35的另一端通过连接板43与下连杆44相连，上连杆35与连接板43铰接；气缸支座39与连接板38通过螺栓固连，气缸41与气缸支座39铰接，气缸41的活塞杆通过鱼眼关节轴承42与连接板43铰接。
插销机构34包括插销46和弹簧47，插销46的端部开设有插销槽，插销槽内设有插销孔，弹簧47的端部位于插销孔内，另一端位于插销槽内，上连杆35的端部位于插销槽内且与插销46转动连接。插销46穿设于上安装板36、安装板24和下安装板40，安装板24位于上安装板36与下安装板40之间。弹簧47在安装时需要进行预紧。在不需四轮转向时，气缸41不工作，在弹簧47的作用下，插销46穿过l型的安装板24插入下安装板40中，安装板24处于固定状态，后轮转向处于机械锁死状态。
在需要启动低速四轮转向时，驾驶员按下低速四轮转向启动按钮，系统监测到低速四轮转向启动信号，马上检测车辆是否处于低速状态，如果车辆处于非低速状态则发出警告信号，如果车辆处于低速状态，则低速四轮转向功能开启。低速四轮转向功能开启后，气缸41充气，气缸41的活塞杆通过鱼眼关节轴承42推动连接板43，连接板43推动上连杆35和下连杆44，使插销46向上移出安装板24上的通孔，后转向系统2处于非机械锁死状态。当驾驶员转动方向盘3，带动第一转向传动轴4，第一转向传动轴4通过万向节5带动第二转向传动轴6，驱动前转向器8工作，再带动转向摇臂9摆动，转向摇臂9带动转向直拉杆10，转向直拉杆10通过转向节臂18带动前左转向节16绕主销转动，前左转向节16推动转向横拉杆14，然后转向横拉杆14推动前右转向节11转动，从而使两个前轮向相同方向转动。同时，后转向电机28收到转向信号，开始随着方向盘3的转动而转动，从而驱动后转向器25，推动l型安装板24，安装板24推动第一转向横拉杆30和第二转向横拉杆33带动后轮向与前轮相反方向转动。整个转向系统实现低速四轮转向功能。
在需要启动高速四轮转向时，驾驶员按下高速四轮转向启动按钮，系统监测到高速四轮转向启动信号，高速四轮转向功能开启。高速四轮转向功能开启后，气缸41充气，活塞杆通过鱼眼关节轴承42推动安装板43，安装板43推动上连杆35和下连杆44，使插销47向上移出l型安装板24上的通孔，后转向系统2处于非机械锁死状态。驾驶员转动方向盘3，和低速四轮转向时一样，两个前轮向相同方向转动。同时，后转向电机28收到转向信号，开始随着方向盘3的转动而转动，从而驱动后转向器25，推动安装板24，安装板24推动横拉杆30和转向横拉杆33带动后轮向与前轮相同方向转动。整个转向系统实现高速四轮转向功能。
实现公交客车四轮转向，减小车辆低速转弯半径达20％，提高机动性和通过性；实现车辆四轮转向，高速转弯时，能减少车辆质心侧偏角，降低车辆横摆率的稳态超调量等，进一步提高车辆操纵稳定性；提供与轮边驱动独立悬架电动公交客车匹配的四轮转向系统；后转向功能可以选择性添加，能更好的适应驾驶人员需求；后转向机构可以实现机械锁死，进一步提高了在复杂路面下的安全性；响应国家新能源汽车的发展规划，保护环境、节约不可再生资源；提升当前客车的操纵稳定性和乘坐舒适性，以满足人们日渐提升的生活品质要求。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。