[发明专利]线控车轮独立转向执行机构及车轮总成

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于汽车车轮上的转向执行机构，更具体地说，它涉及一种可实现每个车轮独立转动的线控车轮独立转向执行机构及采用这种线控车轮独立转向执行机构的车轮总成。

背景技术

传统转向系统(机械式、液压助力或电动助力转向系统)能够保证汽车按照驾驶员的意志进行转向行驶，但由于其转向传动比固定，汽车的转向响应特性随车速和方向盘转角而变化。因此驾驶员就必须针对车辆转向响应特性的变化进行一定的操作补偿，这在很大程度上影响了汽车的操纵稳定性，增加了驾驶员的负担。另外，传统转向系统中左右两侧车轮的运动是同向的且转向角度一定，难以满足现代汽车高机动性的要求。伴随着汽车技术和电子技术的飞速发展，线控转向的概念应运而生。汽车线控转向系统取消了方向盘和转向车轮之间的机械连接，完全摆脱了传统转向系统的各种限制，它可以自由设计汽车转向系统的力传递特性和角传递特性，给汽车转向特性的设计带来很大的发展空间。

目前，一些知名的汽车制造商和研究学者都对线控转向系统进行了深入的研究并将其应用于概念车中，如宝马公司开发的“Z22”概念车、丰田公司开发的“Lexus HPX”概念车、戴姆勒-克莱斯勒公司开发的“R129”概念车、通用公司开发的“Hy-wire”概念车和“Sequel”概念车等。

对于传统的前轮转向系统，当汽车转向时由驾驶员转动方向盘带动转向器、转向传动机构，使前轮绕转向主销转动一定的角度。在这个过程中，由于前轮绕转向主销转动使汽车转向，故前轮是转向轮。这种传统的转向方式被称作前轮转向。汽车前轮转向后轮不转向，使得前、后轮运动轨迹不协调，导致汽车低速行驶时转向响应慢，回转半径大，转向不灵活；高速转向行驶时方向稳定性差、轮胎磨损严重。随着对汽车的驾驶性能和舒适性能的要求提高，四轮转向已经成为四轮汽车技术的发展方向。汽车的四轮转向是指后轮也和前轮相似，具有一定的转向功能，不仅可以与前轮同方向转向，也可以与前轮反方向转向。四轮转向可以增强汽车在高速行驶或者在侧向风力作用下的操纵稳定性、汽车的转向机动性、行驶安全性及改善低速时的操纵稳定性。

目前已经有部分高档轿车采用了四轮转向系统，如宝马新7系、日产风雅350GT、马自达929型等轿车。

但目前还没有将线控转向执行机构集成在车轮内部来实现左右转向轮或四个车轮独立转动的功能，以使车辆完成一些如四轮转向、原地转向等特殊的行驶工况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提供了一种线控车轮独立转向执行机构及采用这种线控车轮独立转向执行机构的车轮总成。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的线控车轮独立转向执行机构包括转向器、下主销、主销推力轴承、2个结构相同的主销滑动轴承、上主销、转向电机和光电编码器组合单元及转矩传感器。

转向电机和光电编码器组合单元中的转向电机的输出轴与转向器输入轴采用联轴器连接。转向器的输出轴通过上主销与转矩传感器的一端为键连接，转矩传感器的另一端则与下主销为键连接。上主销的下端套装有结构相同的主销滑动轴承为动配合。下主销由上至下依次套装有结构相同的主销滑动轴承与主销推力轴承为动配合。

技术方案中所述的转向器包括蜗轮轴、蜗轮蜗杆轴密封圈、2个结构相同的蜗轮蜗杆轴承、蜗轮、转向器下壳体、转向器上壳体、蜗杆及端盖。蜗轮轴通过2个结构相同的蜗轮蜗杆轴承安装在转向器下壳体与转向器上壳体上，并穿过安装有蜗轮蜗杆轴密封圈的端盖的中心孔。蜗轮通过键与2个结构相同的蜗轮蜗杆轴承之间的蜗轮轴连接。蜗杆通过2个结构相同的轴承安装在转向器下壳体与转向器上壳体上并与蜗轮啮合连接。转向器上壳体与转向器下壳体之间和端盖与转向器下壳体之间采用螺栓连接。蜗轮轴与蜗杆的回转轴线交叉垂直。

所述的采用线控车轮独立转向执行机构的车轮总成包括轮胎、轮辋、环形轮毂电机、制动器、环形制动盘和线控车轮独立转向执行机构。

环形轮毂电机由环形轮毂电机外转子、2个结构相同的大径圆锥滚子轴承和转向节及电机内定子组件组成。环形轮毂电机外转子通过2个结构相同的大径圆锥滚子轴承套装在转向节及电机内定子组件上。环形制动盘固定在环形轮毂电机外转子左端面上，环形制动盘与轮辋上的轮辐板的右端面固定连接。轮胎套装在轮辋上。线控车轮独立转向执行机构通过其中的上主销与下主销和转向节及电机内定子组件中的转向节分别为动配合与键连接。