[发明专利]一种后轮主动转向装置及其控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，特别是一种电动汽车的后轮主动转向装置及其控制系统。

背景技术

随着汽车工业对石油资源需求的急剧增加和对环境严重的负面影响，具有节能、环保、低噪等优点的电动汽车的研究成为了当今汽车工业的内在要求和发展趋势。其中，轮毂电机独立驱动电动汽车是将电机与轮毂合为一体，轮毂电机直接驱动车轮转动，省去了传统的传动系统，取消了离合器、变速器等部件，提高了传动效率，同时节省汽车空间、提高了汽车设计的灵活性。

同时，随着经济的发展和汽车科技的进步，公路交通呈现出行驶高速化、车流密集化和驾驶员非职业化的趋势。汽车交通事故也给人们的生命财产带来了极大的威胁，它直接关系到人民生命和财产的安全。如何改善汽车安全性、减少交通事故中的伤亡人数，日益成为汽车研究和设计领域的热点问题。

作为一种新的提高车辆动态性能的方法，四轮转向技术已经得到了越来越多的重视和应用。研究表明，汽车在行驶中转向时，由于受侧向力的作用，前轮有不足转向的特性，后轮有过度转向的倾向。后者会引起汽车失去转向行驶的稳定性，车速越高问题越明显，甚至出现侧滑翻车。解决措施一般是通过使后轮在与前轮相同的方向转动1°～2°来进行补偿。

目前的汽车后轮主动转向装置，主要是采用直线步进电机，在控制系统的调节下直接驱动后轮转向系统总成上的齿轮齿条式转向机构，进而通过牵引转向拉杆来实现后轮的小角度转动。但是对于目前的后轮主动转向装置，仅仅依靠直线步进电机带动转向拉杆横向移动，在一些需要较大转向力矩的场合，比如泥泞路面或者需要较大角度转向时，往往具有一定的局限性。

发明内容

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种后轮主动转向装置，解决现有的汽车后轮主动转向装置仅通过执行步进电机带动转向拉杆横向位移的方式无法提供较大的转向力矩的技术问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种后轮主动转向装置，用于采用轮毂电机独立驱动的电动汽车，包括直线步进电机、力矩放大装置总成、后轮转向系统总成、转向节和后轮车轮系统总成；

所述转向节固定在后轮车轮系统总成上，所述后轮转向系统总成上设有转向传动轴，所述直线步进电机通过力矩放大装置总成将力矩放大后传递到后轮转向系统总成的转向传动轴上，后轮转向系统总成进而传递到转向节上。

在现有技术中，采用轮毂电机独立驱动的电动汽车的后轮转向系统总成包括转向传动轴、与转向传动轴固定连接的齿轮齿条式转向机构和通过转向球头与所述齿轮齿条式转向机构相连的转向拉杆，转向拉杆进而与转向节的转向梯形臂相连从而作用到车轮系统总成上。但是，现有技术中，是直接利用直线步进电机驱动后轮转向系统总成，本发明与现有技术的区别在于，增加一个力矩放大装置总成作为直线步进电机和后轮转向系统总成之间的连接件，将直线步进电机的直线运动转化为后轮转向系统总成上转向传动轴的旋转运动，力矩放大装置总成通过其上的转向机构连接杆增加作用力臂来进行力矩放大，最终作用到转向节上带动车轮进行转向。

进一步的，在本发明中，所述力矩放大装置总成包括电机连接杆、中间连接件以及转向机构连接杆，所述转向系统连接杆一端连接有万向节，并且中间连接件套在转向系统连接杆上形成导轨滑块机构，所述电机连接杆一端固定有电机连接套，电机连接杆的另一端固连在中间连接件上。

进一步的，在本发明中，所述转向传动轴上设有后轮转角传感器。采用轮毂电机独立驱动的电动汽车，在车身的4个车轮上都设有轮毂电机实现独立驱动；并且现有一般的汽车都会设有方向盘转向传感器，用于检测方向盘也即前轮的转角，针对汽车转弯时会出现后轮转角过度易侧翻的情况，现在新增了用于检测后轮转角的后轮转角传感器，可以实时向控制系统反馈后轮转角情况进而通过控制系统来调整后轮上轮毂电机的转速进而调整后轮转角进行辅助转向。

进一步的，在本发明中，所述电机连接套与电机连接杆通过销钉固定。通过电机连接套将电机连接杆与直线步进电机连接起来。

进一步的，在本发明中，所述电机连接杆与中间连接件通过连接销钉铰接。电机连接杆与中间连接件成为整体，二者之间不存在相对运动。

进一步的，在本发明中，所述转向系统连接杆的另一端上设有螺母挡圈。转向系统连接杆跟随可以防止转向系统连接杆在运动过程中从中间连接件上脱落。