[发明专利]一种线控四轮独立转向系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种线控四轮独立转向系统及其控制方法，包括车架、悬架、车轮和套筒转向电机总成；其中，所述悬架分别与车轮和车架连接，所述悬架包括：下摆臂、转向节、弹簧上支座、弹簧下支座、弹簧和减震器，所述弹簧分别与弹簧上支座、弹簧下支座连接，并设于二者之间；所述下摆臂和减震器均与转向节连接，所述转向节与车轮连接；所述下摆臂还与车架连接，所述弹簧上支座通过球铰与车架连接，所述套筒转向电机总成与弹簧下支座固定连接，所述套筒转向电机驱动减震器绕其轴线转动输出力矩，使转向节带动车轮偏转实现转向。本发明解决了现有技术中传统车辆转向系统占用空间大、驱动能力小的问题。

技术领域

本发明属于电动汽车线控底盘集成与转向领域，具体指代一种集成麦弗逊悬架减震器的线控四轮独立转向系统及其控制方法。

背景技术

传统车辆转向系统通过转向梯形机构保证转向时内外车轮转角之间有一定的函数关系，近似地满足阿克曼转向规律。但是由于转向梯形的存在，必然会导致在车轮上下跳动时产生悬架导向机构和转向杆系的运动干涉，也无法实现大角度的转向。而线控四轮独立转向技术取消了传统的梯形转向机构，从根本上解决了该问题。线控四轮独立转向技术通过四套独立可控的伺服电机传动系统驱动车轮转动，在结构允许的情况下转角可以达到90°，使车辆可以实现原地转向、蟹行等多种模式。

但现有的线控独立转向技术往往采用烛式悬架等简单的悬架形式，难以在实现独立转向的同时兼顾到悬架的运动性能和经济性。中国发明专利CN201611205328.2提出了一种转向电机布置在双横臂悬架摆臂的线控四轮独立转向系统，该系统同时兼顾到悬架的运动性能和独立转向的特点，但由于转向电机安装在双横臂悬架下摆臂处，占用了原传动轴的空间，抬高了传动轴的位置，进而占用了发动机舱的空间。中国发明专利申请号为CN201611204776.0名称为转向电机位于麦弗逊悬架下摆臂的线控四轮独立转向系统中公开了该系统的转向电机布置在麦弗逊悬架下摆臂处，具有集成度高、模块化等优势，但是由于下摆臂处空间有限，无法布置大型的转向电机，这对其在重型车上的推广应用造成了一定的困难。中国发明专利申请号为CN201611205215.2名称为“转向电机位于麦弗逊悬架硬点处的线控四轮独立转向系统”中公开了该系统的转向电机分别与减震器和车架相连，驱动减震器绕电机轴线转动，具有集成度高等优点，但由于转向电机安装在减震器轴端，增加了麦弗逊悬架的高度，抬高了引擎盖的高度。中国发明专利申请号为CN200510040235.4名称为“车辆四轮独立转向机构及其控制方法”中公开了采用液压传动方式实现四轮独立转向，具有大扭矩、高精度的优势，但是液压系统需要增加额外液压泵、高压蓄能器等器件，增加了成本。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种线控四轮独立转向系统及其控制方法，以解决现有技术中传统车辆转向系统占用空间大、驱动能力小的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种线控四轮独立转向系统，包括车架、悬架、车轮和套筒转向电机总成；其中，所述悬架分别与车轮和车架连接，所述悬架包括：下摆臂、转向节、弹簧上支座、弹簧下支座、弹簧和减震器，所述弹簧分别与弹簧上支座、弹簧下支座连接，并设于二者之间；所述下摆臂和减震器均与转向节连接，所述转向节与车轮连接；所述下摆臂还与车架连接，所述弹簧上支座通过球铰与车架连接，所述套筒转向电机总成与弹簧下支座固定连接，所述套筒转向电机驱动减震器绕其轴线转动输出力矩，使转向节带动车轮偏转实现转向。

进一步地，所述球铰为虎克铰或其他等效形式。

进一步地，所述套筒转向电机总成包括：套筒电机、减震器外壳和由若干齿轮滚柱组成的行星轮系；所述套筒电机的定子线圈套接在其转子外，且转子的内壁上设有内齿圈；所述转子的内齿圈与所述行星轮系啮合；所述减震器外壳设有外齿圈，其与行星轮系啮合。

进一步地，所述下摆臂外侧通过球铰与转向节连接，内侧通过旋转副与车架铰接，所述转向节上装有转角传感器。