本實用新型涉及汽車，尤其涉及一種四輪汽車閉環控制智能轉向系統以及汽車。

背景技術：

在現有的四輪汽車中，一般前輪轉向，后輪不轉向。為了提高其機動性，減小汽車轉彎半徑，同時減小輪胎磨損，也有采用四輪轉向的，不過一般都是將前后橋的左右車輪的轉向節臂用轉向橫拉桿聯結，通過橫拉桿和轉向節臂組成轉向梯形來近似控制左右車輪轉向角合理比例。轉向橋的轉向由轉向機直接驅動，而后橋即從動轉向橋的轉向運動可以通過機械傳動方式來實現，也可通過液壓傳動方式或電力傳動方式實現，其中機械傳動方式因其直觀可靠而倍受青睞。然而最新研究表明，轉向時隨著車速的提高，后轉向輪因受地面轉向向心力增大而使輪胎側偏角增大所產生的過度轉向傾向會使汽車的操穩性變壞。這就希望前橋傳輸給后轉向橋的轉向運動的傳輸比例能隨著車速的提高作相應的改變。但現有機械傳動方式傳輸給后橋的轉向比例均為固定不變，有的頂多做到在達到一定車速，可以使后橋不轉向，而不能隨著車速的提高逐步減小傳輸給后橋的轉向比例，更不能使后轉向輪作與前輪方向相同程度受控的轉向，從而使采用通過機械傳動方式實現四輪轉向的車輛雖提高了低速行駛的機動性，卻可能降低了高速行駛的操穩性。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種四輪汽車閉環控制智能轉向系統，旨在用于解決現有的汽車轉向時操穩性較低的問題。

本實用新型是這樣實現的：

本實用新型實施例提供一種四輪汽車閉環控制智能轉向系統，包括用于驅使汽車各車輪轉向的轉向機構以及用于控制所述轉向機構工作的控制機構，所述控制機構包括轉向盤、與所述轉向盤傳動連接的轉向管柱以及控制所述轉向機構工作的轉向控制器，所述轉向機構包括與汽車其中三輪一一對應驅動的三個從動轉向組件以及與另外一輪對應驅動的主動轉向組件；

每一所述從動轉向組件均包括驅使對應車輪轉向的從動轉向節以及驅使所述從動轉向節旋轉的從動轉向電機，各所述從動轉向電機均電連接至所述轉向控制器；

所述主動轉向組件包括與所述轉向管柱傳動連接的轉向機以及由所述轉向機驅使旋轉的主動轉向節；

所述轉向管柱上設置有管柱轉角傳感器，所述管柱轉角傳感器與所述轉向控制器電連接。

進一步地，各所述從動轉向組件與所述主動轉向組件還均包括地面對車輪側向力傳感器以及車輪垂直載荷傳感器，各所述地面對車輪側向力傳感器與各所述車輪垂直載荷傳感器均電連接至所述轉向控制器，所述轉向控制器通過所述地面對車輪側向力傳感器的檢測信息與所述車輪垂直載荷傳感器的檢測信息以獲取每一對應車輪的側偏角，且根據所述側偏角修正該車輪的實際運動的方向角。

進一步地，所述地面對車輪側向力傳感器與所述車輪垂直載荷傳感器均采用壓電晶體檢測地面對車輪側向力與車輪垂直載荷，且以電位差傳輸至所述轉向控制器。

進一步地，還包括四個安裝支座，每一所述從動轉向節或者所述主動轉向節均通過安裝支座安設于對應車輪的輪軸上。

進一步地，所述地面對車輪側向力傳感器安設于對應的所述安裝支座內，且沿對應車輪的輪軸的長度方向設置，所述車輪垂直載荷傳感器豎直安設于對應的所述安裝支座內。

進一步地，還包括橫擺角速度傳感器，所述橫擺角速度傳感器電連接至所述轉向控制器。

進一步地，還包括用于分別檢測汽車各輪轉速的四個車輪轉速傳感器，各所述車輪轉速傳感器均電連接至所述轉向控制器。

本實用新型實施例還提供一種汽車，包括兩個前車輪以及兩個后車輪，還包括上述的四輪汽車閉環控制智能轉向系統，所述轉向機構與各所述前車輪以及各所述后車輪驅動連接。

進一步地，所述主動轉向節驅動連接其中一所述前車輪。

進一步地，還包括電控中心，所述轉向控制器集成至所述電控中心上。

本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型的轉向系統中，三個從動轉向組件與一個主動轉向組件分別對應四個車輪，當轉向盤工作后，轉向管柱繞自身軸線旋轉，此時管柱轉角傳感器獲取轉向管柱的轉動角度，進而將該轉動角度信息傳輸至轉向控制器，轉向控制器控制各從動轉向電機工作驅使各從動轉向節轉動相應角度，從而可以實現其中三個車輪的轉向動作，而在另一方面轉向管柱直接傳動轉向機，由轉向機控制主動轉向節轉動相應角度，從而實現另一車輪的轉向動作。在上述工作過程中，各部分車輪均單獨完成轉向動作，且沒有使用轉向橫拉桿，減少了簧下質量，同時由于轉向盤直接控制了其中一車輪，因而該轉向輪所受地面阻力和干擾可直接反饋傳給駕駛員，使駕駛員能獲得合適的路感，保證轉向時的操穩性，更有利于駕駛員操控汽車。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的四輪汽車閉環控制智能轉向系統的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

參見圖1，本實用新型實施例提供一種四輪汽車閉環控制智能轉向系統，包括轉向機構1以及控制機構2，轉向機構1用于驅使汽車的各車輪轉向，其為車輪轉向的執行部件，而控制機構2為控制部件，其能夠控制轉向機構1工作，細化控制機構2的結構，其包括轉向盤21、轉向管柱22以及轉向控制器23，轉向盤21為駕駛員的操作部件，當需要轉向時，駕駛員直接旋轉轉向盤21，轉向盤21與轉向管柱22之間為傳動連接，轉向盤21可以驅使轉向管柱22繞自身軸線旋轉，轉向控制器23為軟件控制中心，在轉向管柱22上設置有管柱轉角傳感器221，其與轉向控制器23之間為電性連接，管柱轉角傳感器221為檢測部件，其能夠檢測轉向管柱22的轉動角度，且將該轉動角度信息傳遞至轉向控制器23，細化轉向機構1的結構，其包括三個從動轉向組件11以及一個主動轉向組件12，三個從動轉向組件11與汽車的其中三個車輪對應，主動轉向組件12對應另一個車輪，每一從動轉向組件11均包括從動轉向節111以及從動轉向電機112，從動轉向節111與對應車輪連接，可以驅使對應車輪轉向，而從動轉向電機112則是可以控制對應的從動轉向節111旋轉，且各從動轉向電機112均電連接至轉向控制器23，當管柱轉角傳感器221將轉動角度信息傳遞轉向控制器23后，轉向控制器23根據該信息控制從動轉向電機112工作，進而使得各從動轉向節111均轉動相應的角度，而主動轉向組件12則包括轉向機121與主動轉向節122，轉向機121與轉向管柱22之間通過轉向傳動軸222連接，而轉向機121與主動轉向節122之間也為傳動連接，即由轉向管柱22可以控制主動轉向節122轉動相應的角度。本實施例中，當轉向盤21旋轉后，直接驅動轉向管柱22繞自身軸線旋轉，管柱轉角傳感器221測定轉向管柱22的轉動角度，此時分兩路控制，其中一路為轉向管柱22直接驅動主動轉向節122轉動相應的角度，另一路中管柱轉角傳感器221將轉動角度信息傳遞至轉向控制器23，進而由轉向控制器23控制各從動轉向電機112工作，分別驅使對應的從動轉向節111轉動相應的角度。在上述工作過程中，三個從動轉向節111與主動轉向節122均為單獨工作，且沒有采用轉向橫拉桿，減少了簧下質量，同時由于轉向盤21直接控制了其中一車輪，因而該車輪轉向時所受地面阻力和干擾可直接反饋傳給駕駛員，使駕駛員能獲得合適的路感，保證轉向時的操穩性，更有利于駕駛員操控汽車。

優化上述實施例，各從動轉向組件11與主動轉向組件12還均包括有地面對車輪側向力傳感器231以及車輪垂直載荷傳感器232，地面對車輪側向力傳感器231用于檢測車輪行駛過程中地面對車輪的側向力，而車輪垂直載荷傳感器232則是用于檢測車輪沿豎直方向的載荷，各地面對車輪側向力傳感器231以及車輪垂直載荷傳感器232還均電連接至轉向控制器23，可以將各自檢測的側向力以及載荷信息均傳輸至轉向控制器23。一般地，該轉向系統還具有車速傳感器233，用于檢測汽車在行駛過程中的速度，該車速傳感器233也可以將其檢測的車速信息傳遞至轉向控制器23，根據該車速同時結合每一車輪地面對其的側向力以及豎直方向的載荷，轉向控制器23內的處理芯片可以根據上述的信息計算出該車輪在當前速度的側偏角，由于轉向時，駕駛員需要控制轉向盤21旋轉，即通過轉向盤21向主動轉向節122以及各從動轉向節111施以一轉向角，對此結合各車輪的側偏角與轉向角，進而可以計算出各車輪的實際轉向角，故能通過調整各輪的轉向角來調整各車輪輪胎的側偏角，從而隨時閉環控制調整各輪實際運動的方向角始終符合沿著理想的軌跡行駛，大大提高高速行駛轉向的操穩性。各地面對車輪側向力傳感器231與車輪垂直載荷傳感器232均采用壓電晶體檢測地面對車輪側向力與車輪垂直載荷，并以電位差信號經橋式電路得出電信號傳輸給轉向控制器23，此電信號反映了各輪轉向節所受到的沿各輪車輪平面的力矩，通過此力矩即可算出地面對各車輪側向力，采用這種檢測方式可以精確獲取所需的數據信息，進而可以計算出準確地側偏角。

進一步地，轉向系統還包括四個安裝支座，分別對應汽車的四個車輪，通過該安裝支座可以將相應的轉向節安設于對應的車輪的輪軸上。通過四個安裝支座將四個轉向節對應安裝，同時還可以將地面對車輪側向力傳感器231與車輪垂直載荷傳感器232對應安裝，具體為將地面對車輪側向力傳感器231安設于對應的安裝支座內，且沿對應車輪的輪軸的長度方向設置，車輪側向力傳感器自身相對車輪側向設置，地面對車輪的側向力檢測比較準確，對應地將車輪垂直載荷傳感器232豎直安設于對應的所述安裝支座內，非常利于對車輪豎向載荷的檢測。

優化上述實施例，轉向系統還包括橫擺角速度傳感器234，該橫擺角速度傳感器234也電連接至轉向控制器23。通過橫擺角速度傳感器234可以檢測當前狀況下汽車沿垂直軸的偏轉，而由該偏轉的大小則可以反映汽車的穩定程度。轉向系統還包括有四個車輪轉速傳感器235，四個車輪轉速傳感器235與汽車的四個車輪一一對應，用于實時監測對應車輪的轉速，各車輪轉速傳感器235均電連接至轉向控制器23。本實施例中，車輪轉速傳感器235可以反映當前情況下對應車輪的轉速，轉向時轉向控制器23通過該車輪轉速且結合地面對車輪側向力以及車輪垂直載荷，從而可以更加準確計算出該轉速下車輪的側偏角，進而得出該車輪的實際轉角，使其符合對應車輪的更理想軌跡，進一步優化了行駛時的穩操性。

再次參見圖1，本實用新型實施例還提供一種汽車，包括兩個前車輪3、兩個后車輪4以及上述的轉向系統，轉向機構1與各前車輪3以及各后車輪4驅動連接。本實施例中，將上述的轉向系統以用于汽車上，可以大大提高汽車行駛過程中轉向時的穩操性，減少對車輪輪胎的磨損。而一般地，將轉向系統中的主動轉向節122與其中一個前車輪3驅動連接，從而可以使得駕駛員在轉向過程中獲得前車輪3所受地面阻力和干擾，這比較符合駕駛員的操控習慣。當然汽車還應該包括有電控中心，將上述的轉向控制器23集成至該電控中心上，不但簡化結構以及控制方式，還可將轉向控制器23的部分信息以電控中心顯示，更加方便駕駛員操控。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。