CN101817366A - 四轮机动车辆的转向方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四轮机动车辆的转向方法，该方法为分别控制一对前车轮和一对后车轮的偏转方向，并分别对四个车轮分别进行前进或后退驱动。该方法具有针对不同环境实现不同转向模式的特点，尤其是在转向空间狭小的情况，能够达到转弯半径的最小化，这极大地提高了机动车辆的转向机动性。

Description

四轮机动车辆的转向方法

技术领域

本发明涉及机动车辆，尤其涉及机动车辆底盘技术，具体地说涉及四轮机动车辆的转向方法。

背景技术

四轮转向***(Four-Wheel Steering-4WS)是汽车主动底盘技术的重要组成部分。传统的二轮转向汽车有低速时转向响应慢，转向不灵活，高速时方向稳定性差等缺点。上世纪90年代，美国的一些军用车辆和工程车辆上采用一种前、后轮逆相位偏转的简单机械式4WS***，以适应恶劣的路况，改善汽车低速转向时的机动性能，由于在海湾战争中的表现，掀起了高机动性车辆研制的浪潮。

随着现代道路交通***和先进汽车技术的发展，汽车的主动性能技术日益受到重视。但国内对于高机动性车辆的研究还处于空白。

影响车辆机动性的因素很多，包括的因素有：汽车总体设计外形尺寸、动力驱动的影响、汽车悬架结构以及汽车的转向性能等问题。尤其是汽车的转向性能直接决定着车辆的机动性能。

现有的车辆转向***大都是后轮驱动，前轮转向。因此，车辆的转向范围受到了很大的限制。需要用一定的地域进行转向。有时候，因为地域太小，车辆不能一次性转好，只能退后之后再转。

目前市场上较为常见的有两种转向方法，分别是传统转向方法和电子转向方法。前者多用于低档车，后者则更为普及，用于中、高档车。

传统转向方法，也称为机械转向。其转向传动比固定，使汽车转向响应特性随车速、侧向加速度等变化而变化，驾驶员必须提前针对汽车转向特性幅值和相位的变化进行一定的操作补偿，从而控制汽车按其意愿行驶。这就变相地增加了驾驶员的操纵负担，使汽车转向行驶存在很大的不安全隐患。也就是说，若驾驶员不预前控制的话，车子很容易出现转弯迟缓等问题，造成不必要的麻烦。

电子转向方法通过一系列的计算和补偿使驾驶员在转向时感到更容易，更方便，更安全。

但是，不论机械转向还是电子转向，都受到后轮驱动前轮转向这一车体结构的局限性的制约。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种四轮机动车辆的转向方法，该转向方法能够使得机动车辆的转向更加灵活，并能最大限度的使机动车辆的转弯半径达到最小，从而极大地提高了机动车辆的转向机动性。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种四轮机动车辆的转向方法，其特征在于：分别控制一对前车轮和一对后车轮的偏转方向，并分别对四个车轮分别进行前进或后退驱动。

在本发明的第一个实施例中，控制一对前车轮向一方向偏转，一对后车轮不偏转，对四个车轮施以相同驱动力。

在本发明的第二个实施例中，控制一对前车轮向一方向偏转，一对后车轮向相反方向偏转，驱动四个车轮向前运动。

当一对前车轮左转时，驱动左后车轮的驱动力小于右后车轮，当一对前车轮右转时，驱动左后车轮的驱动力大于右后车轮。

在本发明的第三个实施例中，控制一对前车轮偏转，一对后车轮向相反方向偏转；当一对前车轮左转时，驱动右后车轮向前转动而左后车轮向后转动，当一对前车轮右转时，驱动左后车轮向前转动而右后车轮向后转动。

在本发明的第四个实施例中，控制一对前车轮向一方向偏转、一对后车轮以相同方向偏转。

所述一对前车轮和一对后车轮同时转向90°，同时驱动四个车轮向前或向后。

所述一对前车轮和一对后车轮同时向相同方向偏转，并同时驱动四个车轮向前或向后。

采用上述技术方案，本发明的四轮机动车辆的转向方法具有针对不同环境实现不同转向模式的特点，尤其是在转向空间狭小的情况，能够达到转弯半径的最小化，这极大地提高了机动车辆的转向机动性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明

图1为转向原理示意图；

图2为第一种转向方式示意图；

图3为第二种转向方式示意图；

图4为第三种转向方式示意图；

图5为第四种转向方式示意图；

图6为第五种转向方式示意图。

具体实施方式

为了便于理解，先对四轮机动车辆的转向原理予以说明：

为了减少车辆转向时对汽车行驶的附加阻力和避免轮胎过快磨损，转向系应能保证在汽车转向时，车轮均做纯滚动。显然，这只有在所有车轮的轴线都相交于一点时才能实现。如图1所示，此交点便是转向中心，(图中O点)。转向中心O到外转向车轮与地面接触点的距离，称为转弯半径。

车辆转向时，内外转向车轮的转角之间应保持下列关系：

ctgα-ctgβ＝M /L

式中为α为外转向角，β为内转向角，L为轴距，M为轮距。

若车辆要以最小转弯半径进行转向，应符合下列关系：

Rmin＝L/sinα

式中R为转弯半径，L为轴距，α为外转向角。

所以，汽车转向时，必须精心确定转向机构中转向梯形的几何参数。但迄今为止，所有汽车转向梯形实际上都只能设计在一定的车轮偏转角范围内，使两侧车轮偏转角的关系大体上接近于理想关系。

从第二个式子中，我们可以看出，L不可能为0也不可能为180，所以，车辆转向时所用的范围不可能使车辆本身的范围大小，从而使车辆转向时必须要有充分的空间来进行转向。而一些地域狭窄的空间，则不能满足车辆转向时的空间需求，致使车辆无法完成转向工作。

而车辆的最小转弯半径是影响其机动性的重要因素。最小转弯半径是指车辆在转向轮处于最大转角的条件下以低速转弯时前外轮与地面接触点的轨迹构成圆周的半径。最小转弯半径越小，车辆所通过的环境的敏感性越小。

为了实现上述目标，本发明采用如下方法：

分别控制一对前车轮和一对后车轮的偏转方向，并分别对四个车轮分别进行前进或后退驱动。

具体地，根据不同情况，采用以下不同的转向方式

实施例1

该实施例可以实现现有车辆的转向方式。

一对前车轮驱动，行进状态中实现转向。操作方向盘，车辆向前或向后运动，给予四个车轮以相同驱动力。控制一对前车轮转向一定角度，而一对后车轮的转向不动，并只提供向前的驱动力，如图2所示。

实施例2

在低速行驶或者方向盘转角较大时，前、后轮实现逆相位转向，即一对后车轮的偏转方向与一对前车轮的偏转方向相反，且偏转角度随方向盘转角增大而在一定范围内增大(后轮最大转向角一般为90度左右)。这种转向方式可改善车辆低速时的操纵轻便性，减小车辆的转弯半径，提高汽车的机动灵活性。便于车辆掉头转弯、避障行驶、进出车库。

如图3所示，行进状态中实现转向。控制车辆向前运动。当转向开始，后车轮的驱动方向不同。控制一对前车轮转动一定角度，一对后车轮向相反方向转动相同角度。当一对前车轮左转的时候，左后车轮的驱动力小于处于外圈的右后车轮，当一对前车轮右转的时候，左后车轮的驱动力大于处于外圈的右后车轮。

实施例3

行进状态中实现转向。向前运动，这时控制车辆向前运动，方向相同。当转向开始，一对后车轮的驱动方向不同。控制一对前车轮转动一定角度，而一对后车轮以相反方向转动相同角度(即逆相位转向)。当一对前车轮左转的时候，右后车轮向前转动而左后车轮向后转动，当一对前车轮右转的时候，左后车轮向前转动而右后车轮向后转动，如图4所示。

从图3和图4的对比可以很明显可看出，图4的转弯半径小于图3。

转弯时前外轮与地面接触点的轨迹构成圆周的半径，即转弯半径越小，车辆对通过的环境的敏感性也越小。

实施例4

在中、高速行驶或方向盘转角较小时，前、后轮实现同相位转向，控制一对前车轮转动一定角度，一对后车轮也转动相同角度。即后车轮的偏转方向与前车轮的偏转方向相同(后轮最大转角一般为90度左右)。这样就使得车辆车身的横摆角速度大大减小，可减小汽车车身发生动态侧偏的倾向，保证车辆在高速超车、进出高速公路、高架引桥及立交桥时，处于不足转向时调整状态。

如图5所示，控制一对前车轮和一对后车轮同时转向90°，同时驱动四个车轮向前或向后。这样就可以在停止状态，实现90°转向并横向移动到前后两车之间。

再如6所示，控制一对前车轮和一对后车轮同时向相同方向偏转，并同时驱动四个车轮向前或向后。这样可以实现任意角度斜向移动。

通过上述详细描述可以发现，本发明的四轮机动车辆的转向方法具有针对不同环境实现不同转向模式的特点，尤其是在转向空间狭小的情况，能够达到转弯半径的最小化，这极大地提高了机动车辆的转向机动性。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围。

Claims (8)

1.一种四轮机动车辆的转向方法，其特征在于：分别控制一对前车轮和一对后车轮的偏转方向，并分别对四个车轮分别进行前进或后退驱动。

2.根据权利要求1所述的四轮机动车辆的转向方法，其特征在于：控制一对前车轮向一方向偏转，一对后车轮不偏转，对四个车轮施以相同驱动力。

3.根据权利要求1所述的四轮机动车辆的转向方法，其特征在于：控制一对前车轮向一方向偏转，一对后车轮向相反方向偏转，驱动四个车轮向前运动。

4.根据权利要求3所述的四轮机动车辆的转向方法，其特征在于：当一对前车轮左转时，驱动左后车轮的驱动力小于右后车轮，当一对前车轮右转时，驱动左后车轮的驱动力大于右后车轮。

5.根据权利要求1所述的四轮机动车辆的转向方法，其特征在于：控制一对前车轮偏转，一对后车轮向相反方向偏转；当一对前车轮左转时，驱动右后车轮向前转动而左后车轮向后转动，当一对前车轮右转时，驱动左后车轮向前转动而右后车轮向后转动。

6.根据权利要求1所述的四轮机动车辆的转向方法，其特征在于：控制一对前车轮向一方向偏转、一对后车轮以相同方向偏转。

7.所根据权利要求6所述的四轮机动车辆的转向方法，其特征在于：所述一对前车轮和一对后车轮同时转向90°，同时驱动四个车轮向前或向后。

8.根据权利要求1所述的四轮机动车辆的转向方法，其特征在于：所述一对前车轮和一对后车轮同时向相同方向偏转，并同时驱动四个车轮向前或向后。

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