(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 205113422 U (45)授权公告日 2016.03.30
(21)申请号 2015204784.7(22)申请日 2015.11.11
(73)专利权人吉林大学
地址130012 吉林春市前进大街2699
号(72)发明人郑宏宇 赵明新 吴轩
(74)专利代理机构长春市四环专利事务所(普
通合伙) 22103
代理人郭耀辉(51)Int.Cl.
B62D 5/04(2006.01)B62D 7/16(2006.01)
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
权利要求书1页 说明书3页 附图3页
(54)实用新型名称
一种适用于汽车的前轮转向系统(57)摘要
本实用新型涉及一种适用于汽车的前轮转向系统。转向不但可以克服传统转向的不足，而且具有能够提高汽车的操纵稳定性以及减少轮胎磨损，提高经济性等优点。该转向系统由新型电机、连接机构、传动机构组成。新型电机采用线传动电机；连接机构包括柱形连接套筒和左、右两个连接件；传动机构包括拉杆接头、转向节臂。左、右前轮各对应一个线传动电机；两个电机相互，直接驱动对应车轮的转向。由于采用两个线传动电机，当系统中一个电机发生故障停止工作时，可通过左、右连接件相结合把转向变成整体转向，虽然只有一个电机工作，功率供给不足，但足可以保证低速转向并保证汽车行驶到维修地点进行维修，提高了系统工作可靠性。
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权 利 要 求 书
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1.一种适用于汽车的前轮转向系统，其特征在于包括新型电机、连接机构、传动机构；其中，新型电机采用线传动电机为系统提供动力；连接机构包括带有内螺纹的柱形连接
右两个连接件；传动机构包括拉杆接头、转向节臂。套筒和左、
2.如权利要求1所述的适用于汽车的前轮转向系统，其特征在于用线传动电机取代传统转向器齿轮齿条结构；其中，线传动电机轴的两端均攻有一段螺纹；其中一端与柱形连接套筒相连接，另一端与连接件相连接。
3.如权利要求1所述的适用于汽车的前轮转向系统，其特征在于采用线传动电机，可通过直线位置检测反馈控制，提高转向精度；同时由于线传动电机响应迅速，可缩短转向时间。
4.如权利要求1所述的适用于汽车的前轮转向系统，其特征在于所采用的线传动电机速度快，加、减速过程短，可实现快速转向和回正，甚至在紧急情况下也可以实现紧急转向。
5.如权利要求1所述的适用于汽车的前轮转向系统，其特征在于左前轮和右前轮各对应有一个线传动电机；两个线传动电机相互，直接驱动各自对应车轮的转向运动。
6.如权利要求1所述的适用于汽车的前轮转向系统，其特征在于左侧连接件一端带有卡槽，另一端带有内螺纹孔；其中带有内螺纹端与左侧电机的轴端通过螺纹相连接；右侧连接件一端带有卡齿，另一端带有内螺纹孔；其中带有内螺纹端与右侧电机的轴端通过螺纹相连接。
7.如权利要求6所述的适用于汽车的前轮转向系统，其特征在于左侧连接件的中间位置外表面加工出一圈轮齿，用于和旋转电机轴端齿轮相啮合。
8.如权利要求1所述的适用于汽车的前轮转向系统，其特征在于当系统中一个线传动电机出现故障而无法工作时，调整另外一个线传动电机轴的轴向位置使左侧连接件的卡槽和右侧连接件的卡齿位置对正，通过旋转电机控制左侧连接件旋转一定角度，使左、右连接件上的卡槽、卡齿相闭合，进而可把前轮转向变成整体式转向，提高系统可靠性。
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说 明 书
一种适用于汽车的前轮转向系统
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技术领域：
[0001]本实用新型涉及一种适用于汽车的前轮转向系统，用于汽车的前轮转向。
背景技术：
[0002]虽然传统的转向系统(机械式、液压助力或电动助力转向系统)已经发展的相当成熟，并广泛用于现代汽车，但随着汽车、电子技术的不断进步和人们生活水平的显著提高，传统转向系统已经在一定程度上不能满足人们对高性能转向系统的要求。相比于传统的转向系统，转向系统不仅能克服传统转向系统中存在的问题，而且能够提高汽车的操纵稳定性。专利CN 102874304 A提出的用旋转电机来进行转向，但由于其旋转电机是垂直放置，增加了前面车身高度，影响驾驶员视野；而且其转向电机裸露在车身外面，从而给车身设计带来很大困难，很大程度上影响汽车外形美观。由于转向机构与旋转电机直接相连，所以在旋转电机响应时会产生噪声。[0003]为了克服上述问题，并且提高转向系统工作的的可靠性，本人通过对转向机构做进一步研究分析，设计了一种适用于汽车的前轮转向系统。其中电机采用线传动电机，而该电机是一种通过将封闭式磁场展开为开放式磁场，将电能直接转化为直线运动的机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置，从结构上可以看作是将一台旋转电机沿径向剖开，并将电机的圆周展开成直线而形成的。其中定子相当于线传动电机的初级，转子相当于线传动电机的次级，当初级通入电流后，在初次级之间的气隙中产生行波磁场，在行波磁场与次级永磁体的作用下产生驱动力，从而实现运动部件的直线运动。实用新型内容：
[0004]本实用新型的目的在于设计一种适用于汽车的前轮转向系统，用于汽车前轮的转向。为了实现上述目的，本实用新型是按如下技术方案实现的：[0005]一种适用于汽车的前轮转向系统，包括新型电机、连接机构、传动机构。其中，新型电机采用线传动电机；连接机构包括带有内螺纹的柱形连接套筒和左、右两个连接件；传动机构包括拉杆接头、转向节臂。
[0006]技术方案中所述的左前轮和右前轮各对应有一个线传动电机，而且两个线传动电机相互，直接驱动各自车轮转向运动。线传动电机轴的两端均攻有一段螺纹，其中一端与柱形连接套筒相连接，另一端和连接件相连接。拉杆接头一端也攻有螺纹，通过带有内螺纹的柱形套筒将电机轴与拉杆接头同轴连接。其中，带有内螺纹的柱形套筒中间位置外表面铣出两个平面，通过扳手旋转该连接套筒，可以改变两侧车轮的最大转向角。转向节臂通过与拉杆接头相连，把线传动电机的直线运动转化为车轮的转向运动。[0007]技术方案中所述的前轮转向系统中，左侧连接件一端带有卡槽，另一端带有内螺纹孔，中间位置加工出一圈轮齿，用于和旋转电机轴端齿轮相啮合。其中带有内螺纹孔端与左侧电机的轴端通过螺纹相连接。同样，右侧连接件一端带有卡齿，另一端带有内螺纹
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说 明 书
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孔。其中带有内螺纹孔端与右侧电机的轴端通过螺纹相连接。当系统中一个线传动电机出现故障而无法工作时，调整另外一个线传动电机轴的轴向位置使左侧连接件的卡槽和右侧连接件的卡 齿位置对正，通过旋转电机控制左侧连接件旋转一定角度，使左、右连接件上的卡槽、卡齿相闭合，进而可把前轮转向变成整体式转向，提高系统可靠性。
[0008]技术方案中所述的线传动电机直线驱动系统取消了由于齿轮齿条等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，可大大提高转向系统的转向精度。由于线传动电机具有\"零传动\"的高速响应特性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达2～10g(g＝9.8m/s2)。[0009]与现有技术相比，本实用新型的有益效果：[0010]1，由于采用线传动电机，可通过直线位置检测反馈控制，提高转向精度。同时由于线传动电机响应迅速，可缩小转向时间。[0011]2，由于线传动电机速度快，加、减速过程短，可实现快速转向和回正，甚至在紧急情况下也可以实现紧急转向。[0012]3，由于采用线传动电机，可使转向运动安静，噪声低，而且效率高。[0013]4，通过旋转连接线传动电机轴和拉杆接头的带有内螺纹的柱形套筒，可增大两侧转向轮的转角范围。[0014]5，结构简单，零部件数量少，布置起来也相对容易，并且不需要对原有设计进行大的变动。[0015]6，在一个电机出现故障停止工作时，可通过左、右连接件把前轮转向变成整体式转向，可保证在低速下转向。由于增加了防失效措施，所以大大提高了前轮转向系统的可靠性。
附图说明：
[0016]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：
[0017]图1是本实用新型所述的适用于汽车的前轮转向系统结构示意图。[0018]图2是本实用新型所述的带有内螺纹的柱形套筒连接件结构示意图。[0019]图3是本实用新型所用的左侧连接件结构示意图。[0020]图4是本实用新型所用的右侧连接件结构示意图。[0021]图5是传统旋转电机结构示意图。[0022]图6是线传动电机结构示意图。[0023]图中，1，左前轮；2，转向节臂；3，拉杆接头；4，柱形连接套筒；5；线传动电机轴；6， 线传动电机；7，左侧连接件；8，左侧连接件齿轮；9，电机轴端齿轮；10，旋转电机；11，右侧连结件；12，右前轮；13，柱形套筒内螺纹孔；14，扳手平面；15，左侧连接件卡槽；16，左侧连接件径向轮齿；17，右侧连接件卡齿；18右侧连接件内螺纹孔；19，定子；20，转子；21，电机壳体；22，次级；23，初级具体实施方式：
[0024]下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的描述。
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说 明 书
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参阅图1、图2，线传动电机6固定，线传动电机轴5两端部均攻有螺纹；拉杆接头3一
端带有柱形孔，一端攻有螺纹；通过带有内螺纹的柱形连接套筒4把拉杆接头3与线传动电机轴5同轴连接。其中柱形连接套筒4的中间开有内螺纹孔10，用于连接拉杆接头3和线传动电机轴5并且柱形连接套筒4的中间位置外表面铣出两个扳手平面11，通过用扳手旋转该柱形连接套筒4可以改变转向轮的转角范围。转向节臂2一端通过连接件与拉杆接头柱孔端相连，另一端与固定的转向轴相连。线传动电机6的直线运动通过连接机构和传动机构转化为前轮的旋转运动，进而实现前轮转向。[0026]参阅图3、图4，左侧连接件7包括左侧连接件卡槽15、左侧连接件内螺纹孔以及左侧连接件径向轮齿16。其中，左侧连接件内螺纹孔与左侧线传动电机的轴端通过螺纹相连。左侧连接件径向轮齿16是在左侧连接件7中间位置外表面加工出来的，用于和旋转电机轴端齿轮9相啮合。当旋转电机10工作时，会带动左侧连接件7旋转一定角度。右侧连接件11包括右侧连接件卡齿17和右侧连接件内螺纹孔18，其中右侧连接件内螺纹孔18与右侧线传动电机轴端通过螺纹相连。当系统中一个线传动电机出现故障而无法工作时，调整另外一个线传动电机轴的轴向位置使左侧连接件卡槽15和右侧连接件卡齿17位置对正，通过旋转电机10控制左侧连接件7旋转一定角度，使左、右连接件上的卡槽、卡齿相闭合，进而可把前轮转向变成整体式转向，虽然只有一个电机提供动力，功率供给不足，但足可以保证低速转向并保证汽车行驶到维修地点进行维修，所以系统可靠性得到很大的提高。[0027]参阅图5、图6，传统的旋转电机包括定子19、转子20以及电机壳体21。其中定子19固定，用电后，转子20做旋转运动实现动力输出。本实用新型所用的线传动电机6包括初级23和次级22，其工作原理是一种通过将封闭式磁场展开为开放式磁场，将电能直接转化为直线运动的机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置，从结构上可以看作是将一台旋转电机沿径向剖开，并将电机的圆周展开成直线而形成的。其中定子19相当于线传动电机6的初级23，转子20相当于线传动电机6的次级22，当初级23通入电流后，在初次级之间的气隙中产生行波磁场，在行波磁场与次级永磁体的作用下产生驱动力，从而实现运动部件的直线运动。由于采用线传动电机，可通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高转向精度；同时由于线传动电机响应迅速，可缩小转向时间。
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说 明 书 附 图
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