一种基于电助力的多轮转向系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于电助力的多轮转向系统，包括前桥和其它桥，前桥采用桥转向形式，即左右轮通过主横拉杆连接，其他桥采用轮独立转向形式，每个转向车轮装有独立转向单元，各桥之间无杆系连接；前桥转向单元和其它桥转向单元分别设置独立的电动转向器。本实用新型专利技术以电动转向器为核心执行部件，无需液压管路，结构简单，空间占用少；桥转向单元与轮独立转向单元配合和实现多种转向形式，转向机动性高。

A multi wheel steering system based on electric power

The utility model provides a multi wheel steering system based on electric power, including the front bridge and other bridges, the front axle adopts the bridge steering form, that is, the left and right wheels are connected through the main horizontal bar, and the other bridge adopts the independent steering form. Each steering wheel is equipped with independent steering unit, the non bar connection between the bridges; the front axle steering unit. Separate electric steering gear is installed with other bridge steering units. The utility model takes the electric steering gear as the core executive component, without the hydraulic pipeline, the structure is simple, the space occupancy is little, the bridge steering unit and the wheel independent steering unit are coordinated and many kinds of steering forms are realized, and the steering mobility is high.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电助力的多轮转向系统
本技术涉及轮式车辆转向
，适用于采用独立悬架的分布式电驱动多轴车辆。
技术介绍
分布式电驱动车辆可以通过差速实现转向，但存在高速稳定性差，控制精度低，轮胎磨损严重等问题。目前，多轴车辆一般采用液压式和电控液压式多轮转向系统，如专利“CN201721498U一种大型专用运输车辆多轮转向装置”采用液压缸和电液比例阀的形式，专利“CN203427870U一种多模式多轮转向装置”采用电控液压的形式。以上方案存在液压管路复杂，杆系较多，空间占用大等问题。对于电助力的方式，专利CN203186409U也是采用电助力的形式，但是专利CN203186409U存在多轮独立转向、专利CN203186409U未提及行走驱动与转向驱动间的匹配等缺陷。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本技术设计一种采用电助力的形式，以电动转向器为核心执行部件，具有结构简单，空间占用少的特点，可实现多种灵活的转向形式，提升车辆的转向机动性。为了实现上述目的，本技术的技术方案如下：一种基于电助力的多轮转向系统，包括前桥和其它桥，前桥采用桥转向形式，即左右轮通过主横拉杆连接，其他桥采用轮独立转向形式，每个转向车轮装有独立转向单元，各桥之间无杆系连接；前桥转向单元和其它桥转向单元分别设置独立的电动转向器。作为优选，所述前桥转向单元包括第一节臂、第一副横拉杆、第一摇臂、主横拉杆、电动转向器、立轴、第二摇臂、第二副横拉杆、第二节臂；第一节臂通过螺栓与轮边转向节相连，第一副横拉杆两端通过球头销与第一节臂和第一摇臂相连，第一摇臂通过花键与电动转向器的输出轴相连，主横拉杆通过球头销与第一摇臂和第二摇臂相连，立轴的一端通过花键与第二摇臂相连，立轴的另一端安装在车体附座上。作为优选，其它桥转向单元采用独立转向形式，每个转向车轮装有独立转向单元，独立转向单元主要包括节臂、副横拉杆、摇臂和电动转向器，节臂通过螺栓与轮边转向节相连，副横拉杆两端通过球头销与节臂和摇臂相连，摇臂通过花键与电动转向器的输出轴相连。作为优选，所述其它桥包括后桥。作为优选，所述其它桥包括后桥和中桥。作为优选，包括转向控制器，转向控制器通过总线接受上位机发出的转向指令，或通过方向盘输入转向指令，转向控制器根据控制策略，控制伺服电机驱动器，伺服电机驱动器驱动转向伺服电机，经减速机构减速增距后驱动摇臂转动，摇臂经主横拉杆、副拉杆、转向节臂，最终推动车轮，实现转向。作为优选，包括如下步骤:步骤一、故障检测，检测系统是否存在故障，如果存在故障，系统中断向下执行并将故障代码上传至上位计算机，如果无故障，程序向下执行；步骤二、转向指令及车辆状态读取，系统读取方向盘或是上位机发出的转角指令，同时由总线读取车辆运行状态信息；步骤三、模式判别，依据控制策略，选择转向模式，基于转向模式，向各转向单元发送对应的转角指令；步骤四、命令执行及状态反馈，各转向单元由电动转向器执行转角命令，同时绝对角度传感器检测实际的转角值，并将该转角值反馈，形成闭环。作为优选，所述多轮转向系统应用于两轴车辆，采取如下策略：转向控制器通过总线接受上位机发出的转向指令，转角φ，或通过方向盘输入转角指令φ，转向控制器依据控制策略向各转向单元发出转角指令，前桥转向器转角为φf,后轮转向器转角为φlr，后轮转向器转角为φrr,转向控制器根据如下数据判断是否达到目标值，即完成转向过程：原地转向模式：此时各转向角为0，由驱动电机差速实现转向。φf＝φlr＝φrr＝0前桥转向模式：φf＝if·φ，if为转动比φlr＝φrr＝0多轮转向模式：φf＝if·φ，if为前桥传动比φlr＝ilr·φ，ilr为左后轮转向单元传动比φrr＝irr·φ，irr为右后轮转向单元传动比作为优选，所述多轮转向系统应用于三轴车辆，采取如下策略：B为两侧主销轴线与地面相交点之间的距离，L1、L2、L3为各轴到瞬心的距离，R1in、R2in、R3in为各轴内侧车轮转弯半径，R1out、R2out、R3out为各轴外侧车轮转弯半径，α为前桥外侧车轮转角，β为前桥内侧车轮转角，x、y分别为瞬心到内侧车轮、质心的距离。w1in、w2in、w3in为各轴内侧车轮角速度，w1out、w2out、w3out为各轴外侧车轮角速度，m、n分别为前后轴轴距，令R1out＝R，由几何运动关系可得：与现有技术相比较，本技术的具有如下的优点：1)以电动转向器为核心执行部件，无需液压管路，结构简单，空间占用少；2)桥转向单元与轮独立转向单元配合和实现多种转向形式，转向机动性高；3)可用于两轴或多轴车辆，有人车辆与无人车辆，扩展性好；4)通过控制策略，有车轮独立驱动与转向的匹配算法，可保证各转向轮间的同步协调，高速稳定性好，轮胎磨损小。相对于专利CN203186409U等现有技术的优点在于：1)专利CN203186409U是多轮独立转向，独立转向的不足在于高速稳定性底，本专利是前桥转向与独立转向的组合，高速时采用前桥转向，稳定性好；2)本专利以电动转向器为核心执行部件，专利CN203186409U的转向驱动机构未指明什么形式；3)专利CN203186409U车轴处装有角度传感器、位置传感器、速度传感器，占用轮舱空间大，防护性差，本专利将角度传感器集成在电动转向器中，防护性好。4)专利CN203186409U未提及行走驱动与转向驱动间的匹配，若二者不协调，会造成轮胎磨损。本专利有车轮独立驱动与转向的匹配算法，减小轮胎磨损。附图说明图1为本技术的前桥转向示意图；图2为本技术的其它桥转向示意图；图3是本技术的转向控制器结构示意图；图4为本技术的3轴车为例的转向形式示意图；图5为本技术的控制流程图；图6为本技术的三轴车转向模型图。其中，节臂1、副横拉杆2、摇臂3、主横拉杆4、电动转向器5、立轴6、摇臂7、副横拉杆8、节臂9；节臂11、副横拉杆12、摇臂13、电动转向器15。具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。如图1-2所示，一种基于电助力的多轮转向系统，包括前桥和其它桥，前桥采用桥转向形式，即左右轮通过主横拉杆4连接，其他桥采用轮独立转向形式，每个转向车轮装有独立转向单元，各桥之间无杆系连接；前桥转向单元和其它桥转向单元分别设置独立的电动转向器5,15。本技术桥转向单元与轮独立转向单元配合和实现多种转向形式，转向机动性高,高速时采用前桥转向，稳定性好；若采用各轮独立转向的形式，如专利CN203186409U，高速稳定性差，对控制系统的控制精度要求高，专利CN203186409U主要应用叉车，速度较低。采用前桥转向+其它轮独立转向，特点是高速稳定性高，可用于高速车辆。本专利中，高速时采用前桥转向，此时独立转向单元锁止，若均采用独立转向，对越野车辆而言，前桥的冲击载荷较大，一般需配有机械锁止机构，系统相对复杂。若全部采用桥转向单元，则存在转向结构复杂，转向控制不方便。本技术以电动转向器为核心执行部件，无需液压管路，结构简单，空间占用少。作为优选，前桥转向单元主要包括节臂1、副横拉杆2、摇臂3、主横拉杆4、电动转向器5、立轴6、摇臂7、副横拉杆8、节臂9等组成。节臂1通过螺栓与轮边转向节相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电助力的多轮转向系统，包括前桥和其它桥，其特征在于，前桥采用桥转向形式，即左右轮通过主横拉杆连接，其他桥采用轮独立转向形式，每个转向车轮装有独立转向单元，各桥之间无杆系连接；前桥转向单元和其它桥转向单元分别设置独立的电动转向器。

【技术特征摘要】
1.一种基于电助力的多轮转向系统，包括前桥和其它桥，其特征在于，前桥采用桥转向形式，即左右轮通过主横拉杆连接，其他桥采用轮独立转向形式，每个转向车轮装有独立转向单元，各桥之间无杆系连接；前桥转向单元和其它桥转向单元分别设置独立的电动转向器。2.如权利要求1所述的基于电助力的多轮转向系统，其特征在于，所述前桥转向单元包括第一节臂、第一副横拉杆、第一摇臂、主横拉杆、电动转向器、立轴、第二摇臂、第二副横拉杆、第二节臂；第一节臂通过螺栓与轮边转向节相连，第一副横拉杆两端通过球头销与第一节臂和第一摇臂相连，第一摇臂通过花键与电动转向器的输出轴相连，主横拉杆通...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东亮，王成玲，张勇，李玉，刘富强，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11