四轮转向装置

新型四轮转向装置引言四轮转向(4WS,4WheelSteering)是指汽车的四个车轮都可以根据汽车行驶信号对车身进行相对偏转，并且偏转的方式可以相同也可以不同。四轮转向技术是在20世纪80年代中期开始发展，其主要目的是提高汽车在高速行驶或在侧向风力作用时的操作稳定性，改善在低速下的操纵轻便性，以及减小在停车场时的转弯半径。当四轮转向的汽车前2轮和后2轮的同时向相同的方向偏转，可比两轮转向的汽车具有更大的转弯半径，当其前后轮偏转方向相反时，比两轮转向的汽车具有更小的转弯半径，因此四轮转向的汽车可比两轮转向的汽车具有更大范围的转弯半径。汽车在高速行驶的情况下，四轮转向系统使汽车后轮具有小角度同向偏转，其作用可使汽车在转向时车身与行驶方向的偏转角小，减少了汽车调整行驶转向时的旋转和侧滑，提高了操纵稳定性，且能保证汽车在潮湿路面上稳定地转向。四轮转向系统相对传统的前轮转向系统和后轮转向系统，增加了汽车即四轮转向。四轮转向汽车因四轮同时可以转向还增加了汽车的侧行能力和整体的稳定性。四轮转向技术的兴起极大地提升了大型车辆的操纵性、稳定性、安全性及舒适性，是一项与防抱制动系统ABS、牵引力控制系统TCS相媲美的具有划时代意义的汽车技术革命。1新型四轮转向装置工作原理目前四轮转向系统主要有机械式四轮转向系统、液压式四轮转向系统、电动式四轮转向系统三种形式。机械式四轮转向系统在二轮转向装置(2WS)的基础上，增设前轮转向器、后轮转向器和中央轴等元件。液压式四轮转向系统是使用了液压装置对汽车的后轮进行精确的控制。电动式四轮转向系统是利用传感器对汽车的后轮进行偏转控制。该新型四轮转向装置是一种将转向部分驱动和传动部分结合在一起工作的机械装置，所以四轮转向的原理主要包括驱动部分、传动部分和转向部分三部分工作原理。首先四轮转向的驱动部分由四个单独的电机作为动力进行驱动，两个直齿轮的分轴输出，再由不同的两根动力轴（此轴装配有单向轴承）将动力转送对应的锥齿轮，然后通过锥齿轮的转向通过与车轮相连的轴对车轮进行驱动。其次传动部分最主要的就是双面锥齿轮、超越离合器、滚动轴承的使用。牙嵌式离合器控制了传动的起止，超越离合器使得传动具有了配合转向的方向选择性，滚动轴承的使用让车轮转向的过程中不会干扰车轮的转动，车轮转动的过程中不干扰转向。最后转向部分的工作原理，由方向盘转向带动齿轮齿带转动，从而通过传动轴的转动来带动转向轴，转向轴与Y型架相连，Y型架直接控制车轮方向；四个轮子的转向方式与控制均采用上述方式。2新型四轮转向装置结构设计2.1新型四轮转向装置三维建模本文借助美国PTC公司研发的三维软件Proe/Engeering对该新型四轮转向装置进行三维结构建模，其模型结构如下图1所示。图中1车轮，2车轮固定架，3转向轮轴，4转向锥齿轮1,5转向锥齿轮2,6转向接收轴，7动力接收轴,8动力接收锥齿轮1,9动力接收锥齿轮2,10车轮转动轴。图1新型四轮转向装置结构图2.2工作方式本装置由动力驱动和转向偏转两个部分组成。动力驱动部分由动力接收轴,动力接收锥齿轮1,动力接收锥齿轮2,车轮转动轴以及车轮组成，汽车的动力通过动力接收轴接收，从而传动到车轮，带到车轮转动是汽车形式。转向偏转部分由车轮固定架，转向轮轴，转向锥齿轮1,转向锥齿轮2,转向接收轴组成，当汽车需要转向时，将转向动力传送到转向接收轴，通过转向轮轴可使车轮固定架转动，从而实现车轮的偏转。该装置是的四轮转向系统的是核心部分，四轮转向系统通过使用四个该装置，可实现四轮的转向控制。四轮转向系统通过将现有的齿轮齿条转向换成带轮齿带转向，转向盘设计成分层控制（通过简单的调节可以分别控制前轮和后轮的转向）的方式，再通过直齿轮和锥齿轮的配合将转向信息传递给转向轮；转向轮控制架的设计采用“Y”型设计方式，通过轴承和控制架的固定，可以保证汽车在转向时不影响正常车轮对的正常转动，这一设计没有采用传统的利用拉杆来进行转向的方式。3应用前景该装置在一个车轮上集成了转向和动力驱动两个模块，实现了模块化。当汽车的四个轮子都安装上该装置就可以实现汽车的四轮转向控制，并且动力部分和转向部分动力接收轴都具有不同的接口，又可以实现汽车的四轮独立驱动的效果。该装置的机械结构简单，可广泛的应用于汽车行业中。若将该装置应用在日常生活的汽车中，其可具有更小的转弯半径，可在更小的范围中活动。应用于赛车上使其具有更快的速度，并且稳定性更高。4结语本文所论述的新型四轮转向装置通过将转动和驱动集合在一个车轮上，实现车轮的驱动和转向的完成的互不影响具有重大的意义。其可以广泛的推广应用到汽车行业，不断可以扩大汽车的转弯半径范围，增加汽车的侧行能力还可提高汽车高速行驶防侧移的能力以及整体结构的稳定性。