專利名稱：拉索傳動雙橫臂懸架線控獨立轉向系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及線控轉向車輛領域，特別涉及一種采用拉索傳動、用于雙橫臂懸架的線控獨立轉向系統(tǒng)。
背景技術：
傳統(tǒng)轉向系統(tǒng)通過轉向機構將駕駛員操縱方向盤的轉向動作傳給轉向車輪，同時轉向梯形機構保證轉向時內外輪轉角之間一定的函數(shù)關系。線控獨立轉向系統(tǒng)用控制信號代替方向盤與轉向車輪之間原有的機械連接，由各自的控制信號獨立地控制內外輪的轉向動作。線控獨立轉向系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，通過計算機控制，可以實現(xiàn)各個轉向輪獨立轉向，進而改善汽車的機動性和操縱穩(wěn)定性。該系統(tǒng)主要由方向盤總成、轉向執(zhí)行總成和主控制器組成。方向盤總成將駕駛員的轉向意圖轉換成數(shù)字信號，傳遞給主控制器；同時接受主控制器送來的力矩信號，產生方向盤回正力矩，以提供路感信息；轉向執(zhí)行機構接受主控制器的命令，控制轉向車輪轉動，實現(xiàn)駕駛員的轉向意圖。雙橫臂獨立懸架因其優(yōu)異的性能而廣泛用于現(xiàn)代汽車中，將線控轉向系統(tǒng)應用于此種懸架將進一步改善汽車 的操縱穩(wěn)定性，形成雙橫臂懸架線控獨立轉向系統(tǒng)的技術平臺。機電一體化線控獨立轉向機構系統(tǒng)結構方案及其控制策略是實現(xiàn)這一技術平臺的關鍵技術。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是要提供一種拉索傳動雙橫臂懸架線控獨立轉向系統(tǒng)，能完全消除由于車輪上下跳動引發(fā)的附加轉向或使這種附加轉向足夠微小。為了解決以上的技術問題，本實用新型提供了一種拉索傳動雙橫臂懸架線控獨立轉向系統(tǒng)，包括車架、車輪及車軸、主銷、懸架連桿導向機構、轉向電機及減速器和拉索傳動機構，所述主銷為雙主銷結構，即主主銷和副主銷；拉索傳動機構通過采用兩根拉索，兩個拉索帶輪和兩根軟管的形式，傳遞轉向電機及其減速器的動力，實現(xiàn)車輪轉向。所述雙主銷結構，是主主銷兩端各有一個轉動鉸，主主銷通過這兩個轉動鉸與懸架連桿導向機構中的副主銷相鉸接，其中懸架連桿導向機構滿足自由度為I的條件，即車輪上下跳動自由度。所述拉索傳動機構中的兩根拉索分別穿過軟管，并固定在拉索帶輪輪槽內，軟管兩端分別通過軟管卡箍固定在副主銷和車架上，傳遞轉向動力，通過閉環(huán)控制方法補償拉索彈性變形帶來的附加轉向，使車輪上下跳動時所引起的附加轉向足夠微小，甚至消除這種附加轉向。其中，車輪與車軸聯(lián)接，車軸與主主銷固聯(lián)，主主銷兩端分別各有一個轉動鉸，主主銷通過轉動鉸與懸架連桿導向機構中的副主銷相鉸接；副主銷兩端分別各有一個球鉸和虎克鉸，即副主銷一端通過球鉸與連桿的一端相鉸接，且該連桿的另一端通過轉動鉸與車架相鉸接；副主銷的另一端通過虎克鉸與另一根連桿相鉸接，且該連桿的另一端通過轉動鉸與車架相鉸接。此時，機構系統(tǒng)具有兩個自由度，即:一個是沿主主銷軸線的轉動，即車輪轉向；另一個是懸架導向機構上下跳動，即車輪的上下跳動。轉向電機殼體與車架固聯(lián)，電機減速器殼體與車架固聯(lián)，電機減速器輸入端與轉向電機軸固聯(lián)，電機減速器輸出端與一個拉索帶輪固聯(lián)，另一個拉索帶輪固聯(lián)在主主銷上，兩個軟管卡箍安裝在導向連桿機構中的副主銷上，另外兩個軟管卡箍固定在車架上，兩根軟管分別安裝在位于副主銷和車架之間的軟管卡箍之間，兩根拉索分別穿過拉索軟管，兩端分別固定在位于主主銷和電機減速器輸出端上的拉索帶輪的輪槽內，從而實現(xiàn)轉向電機無論朝那個方向旋轉，拉索都是拉著位于主主銷上的拉索帶輪旋轉，實現(xiàn)轉向。由于主主銷和副主銷是通過轉動鉸鉸接的，兩者之間無相對位移；軟管固定在車架與主銷之間，車輪上下跳動時，由于軟管和拉索是柔性結構，能夠避免附加轉向的產生。從而解決了傳統(tǒng)轉向系統(tǒng)的轉向干涉問題，提高了車輛的操縱穩(wěn)定性。同時，在實際應用拉索式線控轉向時，由于拉索具有彈性，轉向時會產生彈性變形，車輛高速行駛時，可能引起轉向不穩(wěn)定，這里需要引入伺服剛度解決這個問題。此處的伺服剛度即為通過傳感器采集轉向角度，如果是由于拉索變形，使轉向角度與方向盤角度指令不一致，則通過電機轉動，補償轉向角度偏差，形成一個閉環(huán)控制，從而保證轉向角嚴格按照轉向盤角度指令，保證汽車的轉向性能。本實用新型的有益效果是:I)完全消除由于車輪上下跳動引發(fā)的附加轉向或使這種附加轉向足夠微小，且機構設計、制作與裝配簡便；2)將本實用新型應用于四輪轉向汽車，便于使前后輪采用完全相同的獨立懸架-轉向輪模塊化結構，大幅度減少關鍵零部件種類，降低批量化制造成本；3)具有車輪獨立轉向角度范圍大、結構緊湊、工作可靠、裝配方便、成本低廉的優(yōu)點。

圖1是本實用新型 拉索傳動雙橫臂懸架線控獨立轉向系統(tǒng)原理圖；圖中標號說明:0—車架；I一車輪及車軸；101—車輪；102—車軸；2—主銷；201—王王銷；20A—轉動絞；20B—轉動鉸；3—懸架連桿機構；301—副主銷；302—連桿；303—連桿；30A—虎克鉸；30B—轉動鉸；30C—轉動鉸；30D—球鉸；4一電機及減速器；401—轉向電機；402—電機減速器；[0028]5一拉索傳動機構；501—拉索；502—拉索帶輪；503—拉索；504—軟管卡箍；505—軟管卡箍；506—軟管；507—軟管；508—拉索帶輪；509一軟管卡箍；510—軟管卡箍。
具體實施方式
請參閱附圖所示，對本實用新型作具體描述。如圖1所示，本實用新型提供了一種拉索傳動雙橫臂懸架線控獨立轉向系統(tǒng)，主要包括車架O、車輪及車軸1、主銷2、懸架連桿導向機構3、轉向電機及減速器4和拉索傳動機構；其中車輪及車軸I包括車輪101和車軸102 ;主銷2包括主主銷201和轉動鉸20A、20B ;懸架連桿導向機構3包括副主銷301，連桿302、303，虎克鉸30A，轉動鉸30B、30C，球鉸30D ;轉向電機及減速器4包括轉向電機401和電機減速器402 ;拉索傳動機構5包括拉索501、503，拉索帶輪 502、508，軟管 506、507，軟管卡箍 504、505、509、510。車輪101與車軸102聯(lián)接，車軸102與主主銷201固聯(lián)，主主銷201兩端分別與轉動鉸20A，20B的銷軸固聯(lián)，轉動鉸20A、20B外殼與懸架連桿導向機構3中的副主銷301固聯(lián)，即主主銷201通過轉動鉸20A、20B與懸架連桿導向機構3中的副主銷301鉸接；虎克鉸30A —端銷軸和球鉸30D殼體分別與副主銷301的上端和下端固聯(lián)，同時，虎克鉸30A另一端銷軸與連桿302 —端固聯(lián)，即副主銷301與連桿302的一端通過虎克鉸30A鉸接；球鉸30D的銷軸與連桿303 —端固聯(lián)，即副主銷301與連桿303的一端通過球鉸30D鉸接；連桿302的另一端與轉動鉸30C的殼體固聯(lián)，轉動鉸30C的銷軸與車架固聯(lián)，即連桿302通過球鉸30C與車架0相鉸接；連桿303的另一端與轉動鉸30B的殼體固聯(lián)，轉動鉸30B與車架0固聯(lián)，即連桿303通過轉動鉸30B與車架0相鉸接。由機構原理圖可知，該獨立懸架有I個球鉸，I個虎克鉸，4個轉動鉸，I個連桿封閉鏈，則通過計算獲得該轉向懸架的自由度為:F=3 X 1+2 X 1+2 X 1+1 X 1-1 X 6=2即可得該懸架系統(tǒng)具有兩個自由度，一個是沿主主銷201軸線的轉動，即車輪轉向；另一個是懸架連桿導向機構3的上下跳動，即車輪的上下跳動。轉向電機401殼體與車架0固聯(lián)；電機減速器402殼體與車架0固聯(lián)，電機減速器402輸入端與轉向電機401軸固聯(lián)，電機減速器402輸出端與拉索帶輪502固聯(lián)，拉索帶輪508固聯(lián)在主主銷201上，軟管卡箍510、509安裝在懸架連桿導向機構3中的副主銷301上，軟管卡箍504、505固定在車架上，軟管506、507分別安裝在位于副主銷301和車架0之間的軟管卡箍510、505之間和軟管卡箍509、505之間，拉索501、503分別穿過軟管506、507，兩端分別固定在位于主主銷201和電機減速器402輸出端上的拉索帶輪508、502的輪槽內，從而實現(xiàn)轉向電機401無論朝那個方向旋轉，拉索501和503都是拉著位于主主銷201上的拉索帶輪508旋轉，實現(xiàn)轉向。由于主主銷201和副主銷301是通過轉動鉸20A、20B鉸接的，兩者之間在車輪上下跳動時，無相對位移，軟管506、507固定在車架0與副主銷301之間，車輪101上下跳動時，由于軟管506、507和拉索501、503的柔性結構，能夠避免附加轉向的產生，從而，彌補了傳 統(tǒng)轉向系統(tǒng)的轉向干涉現(xiàn)象問題，提高了車輛的操縱穩(wěn)定性。[0040]本實用新型的實施例應用于四輪轉向汽車，可以采用四個結構完全相同的獨立懸架-轉向模塊，其中，雙橫臂懸架導向機構的副主銷301被虎克鉸30A所約束，使其不發(fā)生繞副主銷301的軸線轉動，而主主銷201兩端通過轉動鉸20A、20B與副主銷301相鉸接，可使主主銷201繞其軸線轉向；同時由于由于軟管506、507和拉索501、503的柔性結構，使得車輪101相對車架0的上下跳動將不會引起主主銷201的附加轉動或產生的附加轉動足夠微小。通過自主開發(fā)的視窗式雙橫臂懸架導向機構運動分析與設計軟件，可見其前束變化為零，表明車輪上下跳動產生的附加轉向得到完全消除。轉向時，駕駛員的轉向意圖通過主控制器傳遞至轉向電機401，轉向電機401的轉向力矩經過電機減速器402放大之后，通過拉索傳遞轉向執(zhí)行從動輪508，使車輪101產生繞主主銷201轉動的動作。通過轉向主主銷201上的轉角傳感器實時監(jiān)測車輪轉角是 否達到預期值，將轉向輪的轉角誤差不斷地反饋到伺服電機的控制器，修正轉向動作，最終達到期望的車輪轉角，完成轉向動作。
權利要求1.一種拉索傳動雙橫臂懸架線控獨立轉向系統(tǒng)，包括車架、車輪及車軸、主銷、懸架連桿導向機構、轉向電機及減速器和拉索傳動機構，其特征在于:所述主銷為雙主銷結構，即主主銷和副主銷；拉索傳動機構通過采用兩根拉索，兩個拉索帶輪和兩根軟管的形式，傳遞轉向電機及其減速器的動力，實現(xiàn)車輪轉向。
2.根據(jù)權利要求書I所述的拉索傳動雙橫臂懸架線控獨立轉向系統(tǒng)，其特征在于:所述雙主銷結構，是主主銷兩端各有一個轉動鉸，主主銷通過這兩個轉動鉸與懸架連桿導向機構中的副主銷相鉸接，其中懸架連桿導向機構滿足自由度為I的條件，即車輪上下跳動自由度。
3.根據(jù)權利要求書I所述的拉索傳動雙橫臂懸架線控獨立轉向系統(tǒng)，其特征在于:所述拉索傳動機構中的兩根拉索分別穿過軟管，并固定在拉索帶輪輪槽內，軟管兩端分別通過軟管卡箍固定在副主銷和車架上，傳遞轉向動力，通過閉環(huán)控制方法補償拉索彈性變形帶來的附加轉 向，使車輪上下跳動時所引起的附加轉向足夠微小，甚至消除這種附加轉向。
專利摘要本實用新型公開了一種拉索傳動雙橫臂懸架線控獨立轉向系統(tǒng)，包括車架、車輪及車軸、主銷、懸架連桿導向機構、轉向電機及減速器和拉索傳動機構，所述主銷為雙主銷結構，即主主銷和副主銷；拉索傳動機構通過采用兩根拉索，兩個拉索帶輪和兩根軟管的形式，傳遞轉向電機及其減速器的動力，實現(xiàn)車輪轉向。本實用新型的優(yōu)點是通過采用雙主銷結構和拉索傳動機構，使車輪上下跳動時所引起的附加轉向足夠微小，甚至消除這種附加轉向；具有車輪獨立轉向角度范圍大、結構緊湊、工作可靠、裝配方便、成本低廉優(yōu)點。
文檔編號B62D7/16GK203126949SQ20132008203
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月22日 優(yōu)先權日2013年2月22日
發(fā)明者陳辛波, 黃露, 劉林晶, 汪陽光, 來鑫, 梁棟, 武曉俊 申請人:同濟大學