动力差速转向无内轮差能原地回旋的汽车

SAE⁃C2009C231

动力差速转向㊁无内轮差㊁能原地回旋的汽车

罗兴治

重庆铁马集团

【摘要】　本文重新定义了转向车轮和驱动车轮,并将其改造成动力传动轮㊂重新安排了汽车的动力传动路线,让同侧前后车轮转速始终相等㊂用轻松㊁快捷㊁非常可靠的动力差速转向,替代笨重㊁费时且不太确定的偏转轮拖动转向,所有车轮都严格按驾驶意图转动,稳定㊁安全㊂操纵响应距离很短,且不受车速影响㊂消除了内轮差㊂还增加了原地回旋功能㊂ 【关键词】　偏转车轮转向　动力差速转向　内轮差　原地回旋　自由轮　半自由轮　动力传动轮　驾驶意图Power Differential Steering Vehicle without Differential Distance

Luo Xingzhi

Chongqing TieMa Group

Abstract:The article presents an new theory and solution for the security issue of a racing vehicle.It redifines steering wheel and drive wheel,resulting in reconstruction of power drive wheel,rearranges power transmission track of a vehicle to guarantee the equiva⁃lence of rotating speed between the front and the rear wheels of the same side when a vehicle starts to go till stop,and eliminates differ⁃ential distance of inner wheels,in additon to increases the function of zero forward velocity operation.

Key words:deflecting wheel steering　power differential steering　differential distance of inner wheels　zero forward velocity op⁃eration　free wheel　semi⁃free wheel　power drive wheel　driving purpose

汽车出现后,都用偏转轮转向㊂其实,在偏转轮转向汽车的结构设计中,就隐藏着三大不安全隐患㊂它们是: 1)偏转轮转向汽车结构中的自由轮和半自由轮(后述),以及偏转轮的多个定位结构,是汽车操纵不稳定的主要原因;转向操纵传动路线中过多的连接间隙滞后,对瞬息万变路况反应较迟钝,又增加了一分不稳定因素㊂

2)转向操纵器传动比很大,遇紧急情况需急转弯时,往往要将转向盘转好几圈,加上操纵费劲,反应更慢,尤其操纵响应距离受车速影响,若车速较快跟不上,事故就难以避免㊂

3)转弯时有内轮差,长轴距汽车转小弯时,汽车㊁车轮通过宽度更大,常有内后轮伤人㊁毁物,车厢碰挂;或在山区转小弯时,因后轮悬空,使整车坠入山涧深沟等事故也时有发生㊂

对汽车行驶操纵的安全问题,全球汽车界各大公司,投入了大量的人力㊁财力,致力于研究降低汽车转向操纵不稳定问题㊂经多年的努力,研究开发了从四轮偏转转向到今天的多种电子控制系统,使不稳定程度大幅度下降,但并未彻底根除,而汽车的结构却越来越复杂,总质量越来越大,所涉及学科门类越来越多,制造成本也越来越高㊂

作者经多年潜心探索,发现由于在汽车结构设计中存在着前述三大隐患,汽车在行驶操纵过程中就可能发生各种不安全事故㊂其中汽车操纵不稳定属不安全之最㊂作者认为,汽车行驶不稳定在于它的偏转轮㊁偏转轮转向系统和中间有差速器的驱动桥㊂虽然有了它们,汽车才能顺利完成各种转弯行驶过程㊂但在这些结构当中,偏转轮结构中那些有利于自动回正的多个定位结构及偏转轮系统,就隐含着一定量的不确定㊂转向桥上的转向车轮,是可以不受任何约束的随意高低速自由转动的自由轮㊂驱动桥上的驱动车轮,虽然必须跟随传动构件一起转动,但因有差速器,也是可以相对高低速转动的半自由轮㊂汽车设计结构中的这一个 不确定”,两个 自由轮”和两个 半自由轮”,就是其不稳定的根源,都有可能让汽车真实的行驶轮迹与驾驶操纵意图不一定完全吻合㊂尤其半自由轮是汽车的动力,要是它有一个违背驾驶意图,另一个也必然脱离操纵意愿,这一正一反给汽车的不稳定将带来严重后果㊂

另外,这整个转向操纵和真实行驶过程实际上是一种被动的转向行为方式㊂首先,汽车的转向是偏转车轮用一个与驱动方向不一致的外力来牵引㊂其次,内外驱动轮在完成不同行程时所需的差速,也是受路面迫使而产生的㊂所谓被动,在这里就意味着对汽车的主观操纵有可能仅仅是一种愿望㊂而汽车最终的行进路线在很大程度上将由外部环境条件来决定㊂也就是说:汽车的这种被动转向所引起的不稳定,是由汽车结构本身确定的㊂

要改变这种被动局面,就必须取消偏转轮,让转向车轮的轴心线固定下来㊂同时改造自由轮和半自由轮,让左右车轮之间不产生自动差速,使所有车轮,都成为与传动构件固定连接的动力传动轮㊂任何时候,都只能按照驾驶意图转动,不受外界任何干扰㊂

在完成上述想法要求的结构设计后,发现还同时成功地解决了转向操纵轻松省力㊁让操纵响应距离很短且不受汽车速度影响㊁转弯时没有内轮差等三大问题㊂还发现,要是再增加少数几个零件,就可增加一个让汽车能原地回旋的功能㊂最终结果,让汽车底盘结构大变样㊂

总体布置如图1所示,其工作原理㊁结构简介如下㊂ 汽车动力路线:汽车动力由离合器变速器00㊁经传动轴200h和动力输入主动锥齿轮组合32a,进入转向回旋机100中的差速器,形成一条动力输入路线㊂在转向回旋机

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　2009中国汽车工程学会年会论文集