专利名称：一体化线控独立转向麦弗逊悬架导向机构系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一体化线控独立转向-麦弗逊悬架导向机构，具体涉及一种采用齿轮传动和双主销结构、用于麦弗逊悬架的线控独立转向机构系统。
背景技术：
传统转向系统通过转向机构将驾驶员操纵方向盘的转向动作传给转向车轮，同时转向梯形机构保证转向时内外轮转角之间一定的函数关系，线控独立转向系统用控制信号代替方向盘与转向车轮之间原有的机械连接，由各自的控制信号独立地控制内外轮的转向动作。线控独立转向系统的优势在于，通过计算机控制，可以实现各个转向轮独立转向，进而改善汽车的机动性和操纵稳定性。该系统主要由方向盘总成、转向执行总成和主控制器组成。方向盘总成将驾驶员的转向意图转换成数字信号，传递给主控制器；同时接受主控制器送来的力矩信号，产生方向盘回正力矩，以提供路感信息；转向执行机构接受主控制器的命令，控制转向车轮转动，实现驾驶员的转向意图。麦弗逊独立悬架因其优异的性能而广泛用于现代汽车中，将线控转向系统应用于此种悬架将进一步改善汽车的操纵稳定性，形成麦弗逊悬架线控独立转向系统的技术平台。机电一体化线 控独立转向机构系统结构方案及其控制策略是实现这一技术平台的关键技术。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种一体化线控独立转向麦弗逊悬架导向机构系统，使车轮上下跳动时所引起的附加转向足够微小，甚至消除这种附加转向。为了解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种一体化线控独立转向麦弗逊悬架导向机构系统，包括车架、车轮及车轴、主销、悬架连杆导向机构和转向电机及齿轮减速器，所述主销为双主销结构，即主主销和副主销；转向电机及减速器固定在双主销上，为扇形不完全齿轮结构，通过齿轮对减速器将转向力矩放大实现车轮转向。所述双主销结构，是主主销两端与转动铰固联，转动铰的外壳与悬架连杆导向机构的副主销固联，其中悬架连杆导向机构的自由度为1，即车轮上下跳动自由度。所述转向电机的扇形不完全蜗轮固联在主主销上，转向电机与副主销固联，蜗杆与转向电机轴固联，蜗杆与蜗轮啮合，转向电机经蜗杆蜗轮减速，驱动主主销转动，带动车轮实现转向。转向电机及减速器可以由转向电机和蜗杆蜗轮减速器组成，也可由转向电机和其他类型齿轮组成，如锥齿轮对、定轴齿轮对、行星轮系等。以蜗杆蜗轮齿轮减速器为例，其中，车轮与车轴联接，车轴与主主销固联，主主销两端分别各有一个转动铰，主主销通过转动铰与悬架连杆导向机构中的副主销铰接；副主销的上端通过球铰与车架相铰接，副主销的下端通过虎克铰与连杆的一端相铰接，连杆的另一端通过转动铰与车架相铰接。此时，机构系统具有两个自由度，即:一个是沿主主销轴线的转动，即车轮转向；另一个是悬架连杆导向机构的上下跳动，即车轮的上下跳动。扇形不完全蜗轮固联在主主销上，转向电机壳体通过转向电机安装座与副主销固联，蜗杆与转向电机轴固联，其中，保证蜗杆与蜗轮啮合，转向电机经蜗杆蜗轮减速，驱动主主销转动，实现转向。由于主主销和副主销是通过转动铰铰接的，两者之间在车轮上下跳动时，无相对位移，因而，车轮上下跳动时所引起的附加转向足够微小，甚至消除这种附加转向。驾驶员输出转向指令至主控制器，主控制器控制转向电机旋转，与之固联的蜗杆带动蜗轮，使车轮产生绕主销旋转的动作，实现转向。本实用新型的有益效果是:I)使车轮上下跳动时所引起的附加转向足够微小，甚至消除这种附加转向，且机构设计、制作与装配简便；2)采用双主销结构，转向电机与副主销固联，将动力经过不同类型的齿轮减速器输出至主主销，实现转向；3)应用于四轮转向汽车，便于使前后轮采用完全相同的独立悬架-转向轮模块化结构，从而大幅度减少关键零部件种类，降低批量化制造成本；4)具有车轮独立转向角度范围大、结构紧凑、工作可靠、装配方便、成本低廉的优点。
图1是本实用新型一体化线控独立转向麦弗逊悬架导向机构系统原理图；图2是图1中A部放大图；图中标号说明:O—车架； I一车轮及车轴；101—车轮；102—车轴；2—主销；201—主主销；20A—转动铰；20B—转动铰；3—悬架连杆机构；301—副主销；302—连杆；30A—球铰；30B—虎克铰；30C—转动铰；4一转向电机及减速器；401—转向电机；402—蜗轮；403—蜗杆；404—转向电机安装座；405—转向电机安装座。
具体实施方式
请参阅附图所示，对本实用新型作具体描述。如图1所示，实用新型机构提供了一种一体化线控独立转向麦弗逊悬架导向机构系统，包括车架O、车轮及车轴1、主销2、悬架连杆导向机构3和转向电机及减速器4。其中，车轮及车轴I包括车轮101和车轴102 ;主销2包括主主销201和转动铰20A、20B ;悬架连杆导向机构3包括副主销301，连杆302，球铰30A，虎克铰30B和转动铰30C ;转向电机及减速器4包括转向电机401、蜗轮402、蜗杆403、转向电机安装座404和405。车轮101与车轴102联接，车轴102与主主销201固联，主主销201两端分别各与一个转动铰20A，20B的销轴固联，转动铰20A、20B外壳与悬架连杆导向机构3中的副主销301固联，即主主销201通过转动铰20A、20B与悬架连杆导向机构3中的副主销301铰接；球铰30A和虎克铰30B的销轴分别与副主销301的上端和下端固联，球铰30A的壳体与车架O固联，即副主销301通过球铰30A与车架O相铰接；而虎克铰30B的另一端销轴则与连杆302的一端固联，连杆302的另一端与转动铰30C的壳体固联，转动铰30C的销轴与车架O固联，即副主销301通过虎克铰30B与连杆302的一端相铰接，连杆302的另一端则通过转动铰30C与车架相铰接。由机构原理图可知，该独立悬架有I个球铰，I个虎克铰，3个转动铰，I个连杆封闭链，则通过计算获得该转向悬架的自由度为:F=3 X 1+2 X 1+2 X 1+1 X 1-1 X 6=2即可以可得该悬架系统具有两个自由度，一个是沿主主销201轴线的转动，即车轮转向；另一个是悬架连杆导向机构3的上下跳动，即车轮的上下跳动。转向电机401的壳体通过转向电机安装座404和405固联在副主销301上，电机减速器以采用蜗杆蜗轮减速器为例，蜗杆403与转向电机401轴固联，扇形不完全蜗轮402与主主销201固联，扇形不完全蜗轮402与蜗杆403啮合，由于主主销201和副主销301是通过转动铰20A、20B铰接的，两者之间在车轮上下跳动时，无相对位移，因而，车轮上下跳动时所引起的附加转向足够微小，甚至消除这种附加转向。转向电机401的动力经蜗杆蜗轮减速器放大之后带动车轮101绕主主销201转动，实现转向。
本实用新型的实施例应用于四轮转向汽车，可以采用四个结构完全相同的独立悬架-转向模块，其中，麦弗逊悬架导向机构的副主销301被球铰30A约束，使其不发生绕副主销301的轴线转动，而主主销201两端分别通过转动铰20A、20B与副主销301相铰接，可使主主销201绕其轴线转向。转向时，驾驶员的转向意图通过主控制器传递至转向电机401，转向电机401的转向力矩经过齿轮减速器放大之后，使车轮101产生绕主主销201旋转的动作，通过主主销201上的转角传感器实时监测车轮转角是否达到预期值，将转向轮的转角误差不断地反馈到伺服电机的控制器，修正转向动作，最终达到期望的车轮转角，完成转向动作。
权利要求1.一种一体化线控独立转向麦弗逊悬架导向机构系统，包括车架、车轮及车轴、主销、悬架连杆导向机构和转向电机及齿轮减速器，其特征在于:所述主销为双主销结构，即主主销和副主销；转向电机及齿轮减速器固定在双主销上，为扇形不完全齿轮结构，通过齿轮对减速器将转向力矩放大实现车轮转向。
2.根据权利要求1所述的一体化线控独立转向麦弗逊悬架导向机构系统，其特征在于:所述双主销结构，是主主销两端与转动铰固联，转动铰的外壳与悬架连杆导向机构的副主销固联，其中悬架连杆导向机构的自由度为1，即车轮上下跳动自由度。
3.根据权利要求1所述的一体化线控独立转向麦弗逊悬架导向机构系统，其特征在于:所述转向电机的扇形不完全蜗轮固联在主主销上，转向电机与副主销固联，蜗杆与转向电机轴固联，蜗杆与蜗轮啮合，转向电机经齿轮减速器减速，驱动主主销转动，带动车轮实现转向 。
专利摘要本实用新型公开一种一体化线控独立转向麦弗逊悬架导向机构系统，包括车架、车轮及车轴、主销、悬架连杆导向机构和转向电机及减速器，所述主销为双主销结构，即主主销和副主销；转向电机及减速器固定在双主销上，为扇形无完全齿轮结构，通过齿轮对减速器将转向力矩放大实现车轮转向。本实用新型的优点是通过采用双主销结构和齿轮传动，使车轮上下跳动时所引起的附加转向足够微小，甚至消除这种附加转向；具有车轮独立转向角度范围大、结构紧凑、工作可靠、装配方便、成本低廉优点。
文档编号B62D3/10GK203126939SQ20132008905
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月27日 优先权日2013年2月27日
发明者陈辛波, 黄露, 梁栋, 来鑫, 武晓俊, 刘林晶 申请人:同济大学