CN111086552A - 一种独立悬架自适应转向传动机构及其实现方法 - Google Patents

Abstract

一种独立悬架自适应转向传动机构包含车架、左梯形臂、右梯形臂、左转向节、右转向节、左转向横拉杆、右转向横拉杆、齿轮齿条式转向器；所述左或右转向横拉杆为自适应转向横拉杆，所述自适应转向横拉杆为长度可调的转向横拉杆，包含缸体、推杆，在伺服电机驱动下，推杆相对缸体可作直线伸缩运动；所述独立悬架自适应转向传动机构的控制方法为，当汽车转向时，通过传感器实时测得左或右梯形臂相对车架的偏转角度，为满足另一侧梯形臂相对车架按理想角度偏转，依据阿克曼转向原理，通过计算获得自适应转向横拉杆的理想长度，进而通过伺服电机实时调节自适应转向横拉杆的长度，使两转向轮实现纯滚动过弯。

Description

一种独立悬架自适应转向传动机构及其实现方法

技术领域

本发明涉及汽车独立悬架转向传动机构领域，特别是一种独立悬架自适应转向传动机构及实现方法。

背景技术

转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传到转向桥两侧的转向节，使转向轮偏转，并使两转向轮偏转角按一定关系变化，以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。当转向轮采用独立悬架时，为了满足转向轮独立运动的需要，转向桥是断开式的，转向传动机构中的转向梯形必须断开，在结构上与非独立悬架转向传动机构由明显区别，与独立悬架配用的多数为齿轮齿条转向器，转向器布置在车身上，转向横拉杆通过球铰链与齿条及转向节臂连接。

与非独立悬架转向梯形类似，为了保证装备有独立悬架自适应转向传动机构的车辆可以顺畅的转弯，应保证外转向轮偏角的余切值和内转向轮偏角的余切值之间的差值恒定不变，此时四个轮子路径的圆心大致上交会于后轴的延长线上瞬时转向中心，车辆做纯滚动转向，两转向轮偏转角的定量变化关系式，即为阿克曼转向原理。

根据阿克曼转向几何设计的转向传动机构解决汽车在转向时，由于左、右转向轮的转向半径不同所造成的左、右转向轮转角不同的问题，虽然汽车的发展已经经历了几个世纪，但在转向中的一些问题仍然没有得到解决，汽车在进行转向运动时，没有任何的转向机构能够完全满足阿克曼转向原理，也就是不能满足全部的车轮在转向时绕瞬时中心转动，进而也不能彻底的减少汽车在行进中或者转向中的侧滑现象，也就是说汽车的边滚边滑的现象仍然存在，没有消除，利用阿克曼转向原理来设计汽车的转向传动机构也是很多的专家学者研究的重点和对象。

发明内容

本发明的目的是提供一种独立悬架自适应转向传动机构以及适合于独立悬架自适应转向传动机构的实现方法，能够克服现有独立悬架转向梯形设计不足造成的两转向轮偏转角定量变化关系式与理想阿克曼转向关系式偏差较大的问题，解决汽车过弯边滚边滑现象，以及因此产生的车辆转向不足或转向过度问题。

一种独立悬架自适应转向传动机构，包含车架、左梯形臂、右梯形臂、左转向节、右转向节、左转向横拉杆、右转向横拉杆、齿轮齿条式转向器；所述左、右梯形臂分别安装在左、右转向节上，所述左、右转向节分别通过第一转动副、第二转动副安装在车架上，所述齿轮齿条式转向器安装在车身或车架上，所述左转向横拉杆一端通过第一球铰链与左梯形臂连接，另一端通过第二球铰链与齿轮齿条式转向器连接，所述右转向横拉杆一端通过第三球铰链与右梯形臂连接，另一端通过第四球铰链与齿轮齿条式转向器连接，所述左或右转向横拉杆为自适应转向横拉杆，所述自适应转向横拉杆为长度可调的转向横拉杆。

所述自适应转向横拉杆包含缸体、推杆，所述缸体与推杆通过移动副连接；所述推杆相对缸体的直线伸缩运动由伺服电机驱动。

当左转向横拉杆为自适应转向横拉杆时，所述推杆通过第二球铰链与齿轮齿条式转向器中的齿条一端连接，所述缸体通过第一球铰链与左梯形臂连接，所述右转向横拉杆通过第四球铰链与齿轮齿条式转向器中的齿条另一端连接。

当右转向横拉杆为自适应转向横拉杆时，所述推杆通过第四球铰链与齿轮齿条式转向器中的齿条一端连接，所述缸体通过第三球铰链与右梯形臂连接，所述左转向横拉杆通过第二球铰链与齿轮齿条式转向器中的齿条另一端连接。

在伺服电机驱动下，推杆相对缸体可作直线伸缩运动，当汽车转向时，通过传感器实时测得左或右梯形臂相对车架的偏转角度，假设另一侧梯形臂相对车架拥有理想偏转角度，依据阿克曼转向原理，通过计算获得自适应转向横拉杆的理想长度，进而通过伺服电机实时调节自适应转向横拉杆的长度，使两转向轮实现纯滚动过弯。

该种独立悬架自适应转向传动机构使转向更灵活，当一侧转向轮转向，另一侧转向轮在自适应转向横拉杆长度主动调整下维持不动时，可以实现车辆原地转向或者以较小转弯半径转向。

一种适合于独立悬架自适应转向传动机构的实现方法，该方法是利用长度可调的自适应转向横拉杆来调节转向传动机构的传动性能，使两转向轮偏转角的定量变化关系式复合阿克曼转向原理，进而实现车辆纯滚动转向，具体步骤为：

（1）当汽车转向时，通过传感器实时测得左或右梯形臂相对车架的偏转角度。

（2）计算两转向轮偏转角的定量变化关系式复合阿克曼转向原理时，自适应转向横拉杆的理想长度。

（3）将自适应转向横拉杆的理想长度作为目标值，计算推杆的伸长或回缩量，并换算为伺服电机的控制参数，实时控制调节自适应转向横拉杆的长度，实现两转向轮纯滚动过弯。

本发明能解决的技术问题是：

采用可调尺度自适应转向传动机构设计，通过引入可调长度的自适应转向横拉杆，实时调整自适应转向横拉杆的长度，进而改变独立悬架自适应转向传动机构的尺度关系，使两转向轮偏转角的定量变化关系式复合阿克曼转向原理，进而消除或减少汽车转向中的侧滑现象。

本发明的突出优点在于：

1. 采用可调尺度自适应转向传动机构设计，使该种独立悬架自适应转向传动机构通过尺度参数变化满足阿克曼转向原理，克服现有独立悬架传动转向机构不完全满足阿克曼转向原理的问题，有效消除或减少独立悬架汽车转向中的侧滑现象。

2.该种独立悬架自适应转向传动机构采用伺服电机驱动，不仅响应速度快、精度高，而且结构简单，控制容易，从而使此种独立悬架自适应转向传动机构更易于推广。

3. 该种独立悬架自适应转向传动机构具有更好的转向性能，可以使车辆实现原地转向或者以较小的转弯半径转向。

附图说明

图1为本发明所述独立悬架自适应转向传动机构示意图。

图2为本发明所述独立悬架自适应转向传动机构立体图。

图3为本发明所述独立悬架自适应转向传动机构俯视图。

图4为自适应转向横拉杆示意图。

图5为本发明所述独立悬架自适应转向传动机构原地转向示意图。

图6为转向传动机构中阿克曼转向几何设计原理示意图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

对照图1、图2、图3，一种独立悬架自适应转向传动机构，包含车架1、左梯形臂2、右梯形臂3、左转向节4、右转向节5、左转向横拉杆6、右转向横拉杆7、齿轮齿条式转向器8；所述左梯形臂2、右梯形臂3分别安装在左转向节4、右转向节5上，所述左转向节4、右转向节5分别通过第一转动副9、第二转动副10安装在车架1上，所述齿轮齿条式转向器8安装在车身或车架1上，所述左转向横拉杆6一端通过第一球铰链11与左梯形臂2连接，另一端通过第二球铰链12与齿轮齿条式转向器8连接，所述右转向横拉杆7一端通过第三球铰链13与右梯形臂3连接，另一端通过第四球铰链14与齿轮齿条式转向器8连接，所述左转向横拉杆6或者右转向横拉杆7为自适应转向横拉杆，所述自适应转向横拉杆为长度可调的转向横拉杆。

对照图1、图2、图3，所述自适应转向横拉杆包含缸体17、推杆16，所述缸体17与推杆16通过移动副18连接；所述推杆16相对缸体17的直线伸缩运动由伺服电机19驱动。

对照图1、图2、图3，当左转向横拉杆6为自适应转向横拉杆时，所述推杆16通过第二球铰链12与齿轮齿条式转向器8中的齿条15一端连接，所述缸体17通过第一球铰链11与左梯形臂2连接，所述右转向横拉杆7通过第四球铰链14与齿轮齿条式转向器8中的齿条15另一端连接。

当右转向横拉杆7为自适应转向横拉杆时，连接方式与左转向横拉杆6为自适应转向横拉杆时对调，即所述推杆16通过第四球铰链14与齿轮齿条式转向器8中的齿条15一端连接，所述缸体17通过第三球铰链13与右梯形臂3连接，所述左转向横拉杆6通过第二球铰链12与齿轮齿条式转向器8中的齿条15另一端连接。

对照图1、图2、图3、图4，在伺服电机驱动下，推杆16相对缸体17可作直线伸缩运动，当汽车转向时，通过传感器实时测得左梯形臂2或右梯形臂3相对车架1的偏转角度，假设另一侧梯形臂相对车架1拥有理想偏转角度，依据阿克曼转向原理，通过计算获得自适应转向横拉杆的理想长度，进而通过伺服电机实时调节自适应转向横拉杆的长度，使两转向轮实现纯滚动过弯。

对照图1、图5，该种独立悬架自适应转向传动机构使转向更灵活，当一侧转向轮转向，另一侧转向轮在自适应转向横拉杆长度主动调整下维持不动时，可以实现车辆原地转向或者以较小转弯半径转向。

对照图1、图6，虽然汽车的发展已经经历了几个世纪，但没有任何的转向机构能够完全满足阿克曼转向原理，也就是不能满足全部的车轮在转向时绕瞬时中心转动，进而也不能彻底的减少汽车在行进中或者转向中的侧滑现象。本发明所述的独立悬架自适应转向传动机构采用可调尺度转向传动机构设计，通过实时改变独立悬架自适应转向传动机构的尺度关系，使两转向轮偏转角的定量变化关系式复合阿克曼转向原理，进而消除或减少汽车转向中的侧滑现象，以及引起的车辆过弯过度或不足问题。

对照图1、图2、图3、图4，一种适合于独立悬架自适应转向传动机构的实现方法，该方法是利用长度可调的自适应转向横拉杆来调节转向传动机构的传动性能，使两转向轮偏转角的定量变化关系式复合阿克曼转向原理，进而实现车辆纯滚动转向，具体步骤为：

（1）当汽车转向时，通过传感器实时测得左或右梯形臂相对车架的偏转角度。

（2）计算两转向轮偏转角的定量变化关系式复合阿克曼转向原理时，自适应转向横拉杆的理想长度。

（3）将自适应转向横拉杆的理想长度作为目标值，计算推杆的伸长或回缩量，并换算为伺服电机的控制参数，实时控制调节自适应转向横拉杆的长度，实现两转向轮纯滚动过弯。

Claims (3)

1.一种独立悬架自适应转向传动机构，其特征在于：包含车架、左梯形臂、右梯形臂、左转向节、右转向节、左转向横拉杆、右转向横拉杆、齿轮齿条式转向器；所述左、右梯形臂分别安装在左、右转向节上，所述左、右转向节分别通过第一转动副、第二转动副安装在车架上，所述齿轮齿条式转向器安装在车身或车架上，所述左转向横拉杆一端通过第一球铰链与左梯形臂连接，另一端通过第二球铰链与齿轮齿条式转向器连接，所述右转向横拉杆一端通过第三球铰链与右梯形臂连接，另一端通过第四球铰链与齿轮齿条式转向器连接，所述左或右转向横拉杆为自适应转向横拉杆，所述自适应转向横拉杆为长度可调的转向横拉杆。

2.根据权利要求1所述的一种独立悬架自适应转向传动机构，其特征在于：所述自适应转向横拉杆包含缸体、推杆，所述缸体与推杆通过移动副连接；所述推杆相对缸体的直线伸缩运动由伺服电机驱动；当左转向横拉杆为自适应转向横拉杆时，所述推杆通过第二球铰链与齿轮齿条式转向器中的齿条一端连接，所述缸体通过第一球铰链与左梯形臂连接，所述右转向横拉杆通过第四球铰链与齿轮齿条式转向器中的齿条另一端连接；当右转向横拉杆为自适应转向横拉杆时，所述推杆通过第四球铰链与齿轮齿条式转向器中的齿条一端连接，所述缸体通过第三球铰链与右梯形臂连接，所述左转向横拉杆通过第二球铰链与齿轮齿条式转向器中的齿条另一端连接。

3.适合于权利要求1所述的独立悬架自适应转向传动机构的实现方法，其特征在于：该方法是利用长度可调的自适应转向横拉杆来调节转向传动机构的传动性能，使两转向轮偏转角的定量变化关系式复合阿克曼转向原理，进而实现车辆纯滚动转向，具体步骤为：

（1）当汽车转向时，通过传感器实时测得左或右梯形臂相对车架的偏转角度；

（2）计算两转向轮偏转角的定量变化关系式复合阿克曼转向原理时，自适应转向横拉杆的理想长度；

（3）将自适应转向横拉杆的理想长度作为目标值，计算推杆的伸长或回缩量，并换算为伺服电机的控制参数，实时控制调节自适应转向横拉杆的长度，实现两转向轮纯滚动过弯。

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