一种车辆双主销差动独立转向系统技术方案

本发明专利技术涉及一种车辆双主销差动独立转向系统，包括转向器总成、转向节总成、转向横拉杆总成，设计采用齿轮齿条转向动力机构用于常规转向模式，驱动芯轴滑柱沿车辆侧向平移，带动转向横拉杆总成推拉转向节整体，实现常规转向模式；采用差动动力机构驱动芯轴滑柱带动转向横拉杆总成和转向节总成中的蜗轮蜗杆机构转动，使第一转向节和第二转向节之间产生相对转角，实现大角度转向模式。该系统克服了大转向角使用要求下转向横拉杆总成传动压力角过大的技术问题，提高了独立转向系统的可靠性，降低转向系统负担、并可实现转向几何关系的主动动态调节，使车辆转向更加轻便、行驶更加稳定。行驶更加稳定。行驶更加稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种车辆双主销差动独立转向系统


[0001]本专利技术涉及汽车工程
，特别涉及一种车辆双主销差动独立转向系统。

技术介绍

[0002]车辆采用独立转向系统，可使车辆具有原地转向、横向行驶等高机动行驶能力。独立转向系统多应用齿条
‑
横拉杆机构推拉转向节绕主销转动，但是当车轮处于大转角模式下，受连杆机构的最大压力角制约，将导致机构传力特性变差，增加转向系统的工作负担，降低能耗经济性与行驶可靠性。
[0003]例如，专利JP6297306B2公开了一种应用齿条
‑
横拉杆机构推拉转向节绕主销转动的独立转向系统方案，但在应用于大车轮转向角情况下，受连杆机构的最大压力角制约，将导致机构传力特性变差，增加转向系统的工作负担，降低能耗经济性与可靠性。
[0004]专利CN201180023258.8公开了一种带有前束调节能力的差动转向系统方案，该方案仍基于齿条
‑
横拉杆机构，依然存在转向大转向角使用条件下的传力特性不佳问题。
[0005]为改善大转向角使用条件下的传力特性不佳问题：
[0006]专利CN201510638294.5公开了一种应用轮系传动机构传递转向动力的独立转向系统方案，避免了大转向角使用条件下齿条
‑
横拉杆机构的压力角问题，改善了机构传力特性；专利CN201210206596.1公开了一种独立转向系统设置了双主销、双转向节，并结合转向横拉杆与轮系传动两种动力传递方式实现大转向角。然而以上两种轮系传动方案仍然存在左右车轮无机械连接和可靠性不足的问题。
[0007]此外，针对不同转向模式，对主销倾角定位也提出了不同的要求：车辆正常行驶条件下，对应常规转向模式，应考虑高速回正性、直行稳定性、路感反馈、以及抵消主销内倾所引起的车轮转向外倾变化效应，需设置一定的主销后倾角和后倾拖距；但在原地转向、横向移动等高机动性行驶条件下，对应大转向角模式，如设置主销倾角，将导致轮胎接地姿态变差，并且伴随更为明显的转向举升与回落作用，从而增加转向执行机构负担。
[0008]因此如何提供一种同时适用于常规转向模式和大角度转向模式的独立转向系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种车辆双主销差动独立转向系统，解决现有车辆独立转向系统处于大转角模式下传动压力角过大、可靠性不佳，以及主销定位参数不合适等一系列问题。
[0010]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种车辆双主销差动独立转向系统，包括转向器总成、转向节总成、转向横拉杆总成，转向器总成包括转向器壳体、芯轴滑柱、齿轮齿条转向动力机构、差动动力机构，转向器壳体安装于车身上；芯轴滑柱通过圆柱副r联接于转向器壳体内；齿轮齿条转向动力机构驱动芯轴滑柱沿车辆侧向平移；差动动力机构的动力输出齿轮通过转动副n安装于转向器壳体内且驱动芯轴滑柱转动；
[0011]转向节总成包括第一转向节、第二转向节、蜗轮蜗杆机构、主动齿轮及从动齿轮，第一转向节与第二转向节通过转动副b联接且整体可绕第一主销轴线转动，第一主销轴线为上摆臂及下摆臂对应与第一转向节和第二转向节的外球铰联接点连线，第二转向节用于支撑车轮；蜗轮蜗杆机构分别通过转动副c和转动副d安装于第一转向节内；主动齿轮与蜗轮蜗杆机构中的蜗轮同轴传动联接；从动齿轮固定安装于第二转向节上且与主动齿轮啮合；从动齿轮的轴线与转动副b同轴布置且该轴线穿过下摆臂与第二转向节的外球铰联接点，该轴线定义为第二主销轴线，第二转向节可绕第二主销轴线相对于第一转向节转动；
[0012]转向横拉杆总成两端分别通过万向联轴节联接芯轴滑柱一端和蜗轮蜗杆机构的蜗杆一端，万向联轴节用于确保芯轴滑柱和蜗杆的转动轴线交点唯一。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术采用齿轮齿条转向动力机构用于常规转向模式，驱动芯轴滑柱沿车辆侧向平移，带动转向横拉杆总成推拉转向节整体，可实现车轮常规转向；采用差动动力机构驱动芯轴滑柱转动，使芯轴滑柱带动转向横拉杆总成和蜗轮蜗杆转动，使第一转向节和第二转向节之间产生相对转角，实现车轮大角度转向，克服了大转向角使用要求下转向横拉杆总成传动压力角过大的技术问题，降低转向系统负担，同时可实现转向几何关系的主动动态调节，使车辆转向更加轻便、行驶更加稳定。
[0014]双主销差动独立转向系统运动过程：
[0015]常规转向模式：差动动力机构锁止芯轴滑柱转动，蜗轮蜗杆机构不发生转动，齿轮齿条转向动力机构驱动芯轴滑柱沿车辆侧向平移，蜗杆接收转向横拉杆总成的推拉力，带动车轮随着第一转向节和第二转向节整体绕第一主销轴线转向，完成常规转向模式。
[0016]大角度转向模式：齿轮齿条转向动力机构锁止芯轴滑柱移动，第一转向节不主动转动，差动动力机构驱动芯轴滑柱转动，动力经过蜗轮蜗杆机构及与蜗轮固定的主动齿轮、与主动齿轮啮合的从动齿轮及与从动齿轮固定的第二转向节带动车轮绕第二主销轴线转向完成大角度转向模式。
[0017]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0018]进一步，齿轮齿条转向动力机构中齿条可以沿芯轴滑柱轴向方向带动其轴向移动，且其中的齿轮与齿条啮合形成高副，齿轮输入动力为常规转向动力。
[0019]采用上述进一步方案的有益效果是：采用齿轮齿条转动动力机构中的齿条驱动芯轴滑柱沿车辆侧向平移，可实现车辆常规转向模式。
[0020]进一步，差动动力机构可以包括差动转向电机、减速机构、差动主动轮、差动从动轮及滚珠花键套，滚珠花键套套设在芯轴滑柱上且通过两端向心轴承实现转动副n约束，安装于转向器壳体中；差动主动轮与差动从动轮啮合，差动转向电机的输出端连接减速机构，差动主动轮传动连接在减速机构的输出端。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是：采用滚珠花键套套设在芯轴滑柱上，芯轴滑柱可以在转动的同时沿车辆侧向平移，保留了左右两端车轮的机械连接，保证了独立转向系统的可靠性。
[0022]进一步，车轮可以通过转动副a安装于第二转向节上。
[0023]进一步，第一转向节与第二转向节之间设置一对圆锥滚子轴承实现转动副b约束，一对圆锥滚子轴承之间保留一定距离可以形成双剪式支撑结构。
[0024]采用上述进一步方案的有益效果是：设计一对圆锥滚子轴承形成双剪式支撑结
构，可以改善独立转向机构的受力。
[0025]进一步，蜗轮蜗杆机构中的蜗轮与主动齿轮同轴固联同一中心平面；蜗轮蜗杆机构中蜗轮与蜗杆具有较小的导程角，实现机构自锁。
[0026]采用上述进一步方案的有益效果是：设计采用蜗轮与蜗杆之间为较小的导程角实现机构自锁，使蜗杆能够驱动蜗轮，但蜗轮无法驱动蜗杆，即第一转向节和第二转向节之间的运动只能通过芯轴滑柱带动蜗杆的转动进行调节，而在受到因路面冲击等因素而产生第一转向节和第二转向节之间的回正力矩时，无法通过蜗杆对芯轴滑柱的转动产生的影响。换言之，差动转向系统失效时，第一转向节和第二转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆双主销差动独立转向系统，包括转向器总成(A)、转向节总成(B)、转向横拉杆总成(C)，其特征在于，所述转向器总成(A)包括转向器壳体(1)、芯轴滑柱(2)、齿轮齿条转向动力机构(3)、差动动力机构(4)，所述转向器壳体(1)安装于车身上；所述芯轴滑柱(2)通过圆柱副r联接于所述转向器壳体(1)内；所述齿轮齿条转向动力机构(3)驱动所述芯轴滑柱(2)沿车辆侧向平移；所述差动动力机构(4)通过转动副n安装于所述转向器壳体(1)内且驱动所述芯轴滑柱(2)转动；所述转向节总成(B)包括第一转向节(5)、第二转向节(6)、蜗轮蜗杆机构(7)、主动齿轮(8)及从动齿轮(9)，所述第一转向节(5)与所述第二转向节(6)通过转动副b联接且整体可绕第一主销轴线(L1)转动，所述第一主销轴线(L1)为上摆臂及下摆臂对应与所述第一转向节(5)和所述第二转向节(6)的外球铰联接点连线，所述第二转向节(6)用于支撑车轮(10)；所述蜗轮蜗杆机构(7)分别通过转动副c和转动副d安装于所述第一转向节(5)内；所述主动齿轮(8)与所述蜗轮蜗杆机构(7)中的蜗轮(72)同轴传动联接；所述从动齿轮(9)固定安装于所述第二转向节(6)上且与所述主动齿轮(8)啮合；所述从动齿轮(9)的轴线与所述转动副b同轴布置且该轴线穿过所述下摆臂与所述第二转向节(6)的外球铰联接点，该轴线定义为第二主销轴线(L2)，所述第二转向节(6)可绕所述第二主销轴线(L2)相对于所述第一转向节(5)转动；所述转向横拉杆总成(C)两端分别通过万向联轴节联接所述芯轴滑柱(2)一端和所述蜗轮蜗杆机构(7)的蜗杆(71)一端。2.根据权利要求1所述一种车辆双主销差动独立转向系统，其特征在于，所述齿轮齿条转向动力机构(3)中齿条(31)沿所述芯轴滑柱(2)轴向方向带动其轴向移动，且其中的齿轮(32)与所述齿条(31)啮合形成高副，所述齿轮(32)输入动力为常规转向动力(SP1)。3.根据权利要求2所述一种车辆双主销差动独立转向系统，其特征在于，所述差动动力机构(4)包括差动转向电机(41)、减速机构(42)、差动主动轮(43)、差动从动轮(44)及滚珠花键套(45)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田萌健，李和言，王宏楠，姜连勃，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：发明
国别省市：