一种基于双横臂悬架的一体化线控独立转向系统技术领域
本发明涉及一种基于双横臂悬架的一体化线控独立转向系统，具体涉及一种转向
电机布置于双横臂悬架转向节上的线控独立转向系统，属于电动汽车技术领域。
背景技术
传统转向系统通过转向机构将驾驶员操纵方向盘的转向动作传给转向车轮，同时
转向梯形机构保证转向时内外轮转角之间一定的函数关系，由于转向梯形的存在，必然会
导致在车轮上下跳动时，产生悬架导向机构和转向杆系的干涉，对汽车平顺性和操纵稳定
性带来不利的影响，也无法实现大角度的转向。现有的独立转向系统往往采用烛式悬架等
简单的悬架形式，如发明专利CN102431586A采用烛式悬架，主销轴和套筒既可通过花键传
动以传递扭矩，又可轴向滑动，随着内外花键之间滑动的磨损，花键之间的间隙不断增大，
花键配合的误差会影响传递到车轮的转角，因此对花键的加工和材质就提出了更高的要
求，增加了加工成本。悬架系统与转向系统并联，虽然结构简洁，但难以实现较好的悬架运
动性能。
而线控独立转向系统用控制线束代替方向盘与转向车轮之间原有的机械连接，由
各自的控制信号独立地控制内外轮的转向运动。在不存在机械结构干涉的情况下车轮转角
可以达到正负90°，使车辆可以实现多种转向与运动模式如四轮转向、原地转向、蟹行、斜行
等，提高了车辆在高速行驶时的操稳性和低速行驶时的机动性。
发明内容
为解决上述现有悬架系统存在的悬架运动性能技术问题，本发明提供一种基于双
横臂悬架的一体化线控独立转向系统，包括伺服电机总成、电机支架、上摆臂、下摆臂、球
铰、转向节、制动盘和轮毂轴承总成；
采用伺服电机作为转向动力来源，伺服电机的壳体与电机支架固连，电机支架内有推
力轴承，其轴线与伺服电机总成输出轴共线，电机支架与轴承外圈固连，电机输出轴与转向
节键连接传递扭矩，通过此传动链电机可驱动转向节绕电机输出轴线转动，电机输出轴线
通过转向节和下摆臂球铰的中心线；
所述上摆臂包括上摆臂A和上摆臂B，上摆臂A与上摆臂B通过转动副相连，电机支架与
上摆臂A 通过转动副相连，上摆臂A与电机驱动转向节绕主销轴线转动构成相互垂直的三
个方向的转动自由度。上摆臂B 和下摆臂内侧分别通过转动副与车架相连，制动盘固连在
轮毂上并随车轮一起转动。
优选的，所述伺服电机总成包括转向电机和减速器，减速器可采用带自锁功能的。
优选的，所述减速器可采用蜗轮蜗杆减速器或锥齿轮对、定轴齿轮对、行星轮系。
优选的，在传统双横臂悬架结构的基础上，将原结构的上摆臂外侧球铰拆分为相
互垂直的三个方向的转动副，具体是电机输出轴直接驱动主销转动，电机支架与上摆臂A通
过转动副相连，上摆臂A 与上摆臂B通过转动副相连，以实现球铰运动副三个方向的转动自
由度。
系统包含单片机与CAN总线系统以及车轮转角传感器，车轮转角传感器可检测车
轮转角来实现系统的闭环控制，转向轮实际转角能够很好地跟随目标转角输入，从而精准
转向。
所述伺服电机总成为转向电机和蜗轮蜗杆减速器组成或由转向电机和其他类型
齿轮组成，如锥齿轮对、定轴齿轮对、行星轮系。
本发明的特点与优势在于：
（1）结合了双横臂独立悬架与线控转向系统的优点，实现了悬架和转向系统的一体化，
集成度高。
（2）剔除了传统转向系统的转向杆系，彻底避免了转向杆系与悬架导向杆系之间
的干涉，且通过合理布置可以使转向角度接近正负90度，整车可以实现零转向半径原地转
向。
（3）转向伺服电机总成布置于轮边，转向运动的传动链短，转向响应更为灵敏，效
率更高。
（4）电机和主销集成，车轮转动和跳动互不干涉，防止车轮跳动时转向传动链的前
束干涉。
（5）应用于转向汽车，便于使前后轮采用完全相同的独立悬架-转向轮模块化结
构，从而大幅度减少关键零部件种类，降低批量化制造成本。
附图说明
图1为本发明的机构原理图。
图2为本发明系统结构示意图。
附图标记说明：
A车架 B转动副 C转动副 D转动副 E轴承 F电机 G球铰 H 下摆臂 I转动副
1-伺服电机总成； 2-电机支架；3-上摆臂A； 4-上摆臂B ；5-下摆臂； 6-球铰；7-转向
节； 8-制动盘； 9-轮毂轴承总成。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥
的特质和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类
似目的的替代特征加以替换，即除非特别叙述，每个特征之一系列等效或类似特征中的一
个实施例而已。
一种基于双横臂悬架的一体化线控独立转向系统，包括伺服电机总成1、电机支架
2、上摆臂、下摆臂5、球铰6、转向节7、制动盘8和轮毂轴承总成9，
采用伺服电机1作为转向动力来源，伺服电机1的壳体与电机支架2固连，电机支架2内
有推力轴承，其轴线与伺服电机总成1输出轴共线，电机支架2与轴承外圈固连，电机输出轴
与转向节7键连接传递扭矩，通过此传动链电机可驱动转向节7绕电机输出轴线转动，电机
输出轴线通过转向节7和下摆臂5球铰8的中心线，
所述上摆臂包括上摆臂A 3和上摆臂B 4，上摆臂A3与上摆臂B4通过转动副相连，电机
支架2与上摆臂A 3通过转动副相连，上摆臂A3与电机驱动转向节绕主销轴线转动构成相互
垂直的三个方向的转动自由度，上摆臂B 4和下摆臂5内侧分别通过转动副与车架相连，制
动盘8固连在轮毂9上并随车轮一起转动。
优选的，所述伺服电机总成1包括转向电机和有用以改变动力方向或作为伺服电
机的减速器的传动机构。
在传统麦弗逊悬架结构的基础上，将原结构的上摆臂外侧球铰拆分为相互垂直的
三个方向的转动副，具体是电机输出轴直接驱动主销转动，电机支架2与上摆臂A3通过转动
副相连，上摆臂A 3与上摆臂B 4通过转动副相连，以实现球铰运动副三个方向的转动自由
度。
由图1可知，通过计算获得该悬架的自由度为2，一个是沿主销轴线的转动，即车轮
转向；另一个是悬架导向机构的上下跳动，即车轮的上下跳动。
下面结合附图2作进一步说明。
本发明一种基于双横臂悬架的一体化线控独立转向系统主要包括伺服电机总成
1，电机支架2，上摆臂A 3，上摆臂B 4，下摆臂5，球铰6，转向节7，制动盘8和轮毂轴承总成9。
采用伺服电机1作为转向动力来源，伺服电机1的壳体与电机支架2固连，电机支架
2内有推力轴承，其轴线与电机总成输出轴共线，电机壳体2与轴承外圈固连，电机输出轴与
转向节7通过键等形式传递扭矩，通过此传动链电机可驱动转向节绕电机输出轴线转动。电
机输出轴线即轴承轴线，且必通过转向节7和下摆臂球铰6的中心线，即主销轴线。电机支架
2与上摆臂A 3通过转动副相连，上摆臂A 3与上摆臂B 4通过转动副相连，与电机驱动转向
节绕主销轴线转动构成相互垂直的三个方向的转动自由度。上摆臂B 4和下摆臂5内侧分别
通过转动副与车架相连。制动盘8固连在轮毂9上并随车轮一起转动。
该方案在传统双横臂悬架结构的基础上，运用运动副拆分原理，将原结构的上摆
臂外侧球铰拆分为相互垂直的三个方向的转动副，以实现球铰运动副三个方向的转动自由
度。不难从理论上证明，运动副的拆分不影响机构自由度，故该悬架自由度与传统双横臂悬
架自由度一致，结构方案能满足使用要求。
所述伺服电机总成为转向电机和蜗轮蜗杆减速器组成或由转向电机和其他类型
齿轮组成，如锥齿轮对、定轴齿轮对、行星轮系。
系统包含单片机与CAN总线系统以及车轮转角传感器，车轮转角传感器可检测车
轮转角来实现基于系统的闭环控制，系统的动作更为精确，转向轮实际转角能够很好地跟
随目标转角输入，从而精准转向。
上述仅为本发明的具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构
思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。