CN103359162B - 车辆转向装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车辆转向装置及控制方法，所述车辆转向装置包括：转向操纵机构；转向助力机构，转向助力机构与转向操纵机构连接；转向传动机构，转向传动机构与转向助力机构和车辆的车轮相连；以及双向作用气缸，双向作用气缸具有第一腔和第二腔，双向作用气缸与转向传动机构连接，以在转向助力机构工作时随动转向传动机构且在转向助力机构停止工作时通过驱动转向传动机构动作使车轮转向。根据本发明的车辆转向装置，使用双向作用气缸来进行车辆的车轮的应急转向，双向作用气缸的结构简单，方便安装在车辆的车体之上。同时，双向作用气缸也方便与转向传动机构进行连接，以与转向传动机构相互配合，实施成本较低，且工作时的可靠性高。

Description

车辆转向装置及控制方法

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体而言，涉及一种车辆转向装置及车辆转向装置的控制方法。

背景技术

《GB/T7258》中规定“以10km/h车速，24m转弯直径前行转弯时，带助力转向但助力失效时其转向力应小于588N，动作时间不得大于6秒”。为了符合该规定，通常采用的结构是：在车轮转动系上引出动力口，加双向径向柱塞泵，通过合流阀与发动机转向泵并联，以保证系统需用流量。但这种结构需要性能合适、质量可靠的双向径向柱塞泵，如果没有合适的双向柱塞泵，该功能无法实现。现有的柱塞泵的价格通常很高，且在使用双向柱塞泵时，需要与双向柱塞泵配套的特定的车桥，且双向柱塞泵在使用过程中的可靠性并不高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本发明需要提供一种车辆转向装置，所述车辆转向装置具备应急转向的功能，且所述车辆转向装置具有成本低、可靠性高的特点。进一步地，本发明需要提供一种上述车辆转向装置的控制方法，以确保车辆能够顺利完成应急转向。

根据本发明的第一方面，提供了一种车辆转向装置，包括：转向操纵机构；转向助力机构，所述转向助力机构与所述转向操纵机构连接；转向传动机构，所述转向传动机构与所述转向助力机构和车辆的车轮相连；以及双向作用气缸，所述双向作用气缸具有第一腔和第二腔，所述双向作用气缸与所述转向传动机构连接，以在所述转向助力机构工作时随动所述转向传动机构且在所述转向助力机构停止工作时通过驱动所述转向传动机构动作使所述车轮转向。

根据本发明的实施例的车辆转向装置，使用双向作用气缸来进行车辆的车轮的应急转向，双向作用气缸的结构简单，方便安装在车辆的车体之上。同时，双向作用气缸也方便与转向传动机构进行连接，以与转向传动机构相互配合，实施成本较低，且工作时的可靠性高。

根据本发明的一个实施例，还包括连通气路，所述连通气路连接在所述第一和第二腔之间以在所述转向助力机构工作时连通所述第一和第二腔且在所述转向助力机构停止工作时断开所述第一和第二腔的连通。

根据本发明的一个实施例，所述连通通路上设有用于控制所述连通通路导通和断开的电磁阀。

根据本发明的一个实施例，还包括用于在所述连通通路断开所述第一和第二腔的连通时向所述第一和第二腔之一内供气的储气罐。

根据本发明的一个实施例，所述转向传动机构包括：直拉杆，所述直拉杆的第一端与所述转向助力机构可枢转地连接；摇臂，所述摇臂的第一端可枢转地与所述直拉杆的第二端连接，所述摇臂的第二端与所述车辆的车架可枢转相连；转向直拉杆，所述转向直拉杆的第一端与所述摇臂的第一端可枢转连接；以及转向节臂，所述转向节臂与所述转向直拉杆的第二端可枢转连接。

根据本发明的一个实施例，所述双向作用气缸的活塞杆与所述摇臂的所述第二端连接且所述双向作用气缸的缸筒安装在所述车辆的车架上。

根据本发明的一个实施例，所述摇臂包括第一摇臂和第二摇臂，所述第一摇臂与所述第二摇臂通过连杆连接，所述双向作用气缸的活塞杆与所述第二摇臂连接。

根据本发明的第二方面，提供一种根据本发明上述实施例的车辆转向装置的控制方法，包括以下步骤：判断转向助力机构是否工作；如果转向助力机构工作则连通所述双向作用气缸的第一和第二腔；如果转向助力机构停止工作，断开所述第一和第二腔且向所述第一和第二腔之一内供气，以便所述双向作用气缸通过驱动所述转向传动机构使车轮转向。

根据本发明的实施例的控制方法，使用双向作用气缸来进行车辆的车轮的应急转向，双向作用气缸的结构简单，方便安装在车辆的车体之上。同时，双向作用气缸也方便与转向传动机构进行连接，以与转向传动机构相互配合，实施成本较低，且工作时的可靠性高。根据本发明的一个实施例，所述第一和第二腔之间通过电磁阀控制的连通通路连通或断开。

根据本发明的一个实施例，通过储气罐向所述第一和第二腔之一内供气。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的车辆转向装置的侧视示意图；

图2显示了根据本发明的一个实施例的车辆转向装置的俯视示意图；

图3显示了根据本发明的一个实施例的车辆转向装置的立体结构示意图；

图4显示了根据本发明的一个实施例的车辆转向装置的双向作用气缸的工作原理示意图；以及

图5显示了根据本发明的一个实施例的车辆控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3所示，根据本发明的实施例的车辆转向装置，包括：转向操作机构10、转向助力机构20、转向传动机构30以及双向作用气缸40。

具体而言，转向操纵机构10可以包括方向盘(未示出)，车辆的驾驶者可以通过控制方向盘对车辆的转向进行控制。

转向助力机构20与转向操纵机构10连接，以使车辆驾驶者可以更加轻松地对车辆的转向进行控制。

转向传动机构30与转向助力机构20和车辆的车轮(未示出)相连，以使车辆驾驶者通过转向助力机构20控制车轮的转动。

双向作用气缸40具有第一腔41和第二腔42(参见图4)，双向作用气缸40可以与转向传动机构30连接，以在转向助力机构20工作时随动转向传动机构30且在转向助力机构20停止工作时通过驱动转向传动机构30动作使车辆的车轮转向。

换言之，双向作用气缸40具有第一腔41和第二腔42，双向作用气缸40可以通过活塞杆43与转向传动机构30连接，在转向助力机构20正常工作时，活塞杆43可以随转向传动机构30随动，气缸并不对活塞杆43做功，双向作用气缸40的活塞杆对车辆的车轮转向不起作用。当转向助力机构20无法正常工作，且需要对车辆的车轮转向时，驾驶员可以根据需要启动双向作用气缸40使活塞杆43沿所需方向(如图4中左右方向)移动，在移动过程中，活塞杆43带动转向传动机构30动作，以使车辆的车轮转向。

根据本发明实施例的车辆转向装置，使用双向作用气缸40来进行车辆的车轮的应急转向，双向作用气缸40的结构简单，方便安装在车辆的车体之上。同时，双向作用气缸40也方便与转向传动机构30进行连接，以与转向传动机构30相互配合，实施成本较低，且工作时的可靠性高。

根据本发明的一个实施例，车辆转向装置还包括连通气路(未示出)，连通气路连接在第一腔41和第二腔42之间以在转向助力机构20工作时连通第一腔41和第二腔42且在转向助力机构20停止工作时断开第一腔41和第二腔42的连通。换句话说，在转向助力机构20工作时，第一腔41和第二腔42可通过连通气路连通，在转向助力机构20停止工作时，第一腔41和第二腔42可通过连通气路断开连通。由此，可以根据需要使双向作用气缸40的活塞杆43与转向传动机构30随动，或作用于转向传动机构30以使转向传动机构30动作。

进一步地，连通通路上设有用于控制所述连通通路导通和断开的电磁阀。由此，通过操作所述电磁阀可以很方便地对连通通路进行控制。

根据本发明的一个实施例，车辆转向装置还包括用于在连通通路断开第一腔41和第二腔42的连通时向第一腔41和第二腔42之一内供气的储气罐(未示出)，以推动活塞杆43移动来带动转向传动机构30动作，以实现转向。由于车辆本身可以具有供气系统，特别是一些重型车辆，只需要准备一个适量的储气罐并安装车体的合适位置即可为双向作用气缸40提供动力源，接上简单的控制气路装置，使用普通的气缸就可以方便实现。

如图1-3所示，根据本发明的一个实施例，转向传动机构30包括：直拉杆31、摇臂32、转向直拉杆33以及转向节臂34。

具体地，直拉杆31的第一端311与转向助力机构20可枢转地连接，以在转向助力机构20正常工作时随转向助力机构20的动作而动作。

摇臂32的第一端321可枢转地与直拉杆31的第二端312连接，摇臂32的第二端322与车辆的车架可枢转相连。

转向直拉杆33的第一端331与摇臂32的第二端322可枢转连接，以随摇臂32的转动而动作。

转向节臂34与转向直拉杆33的第二端332可枢转连接，以随转向直拉杆33的动作而动作，以带动车轮转向。

如图1-3所示，根据本发明的一个实施例，双向作用气缸40的活塞杆43与摇臂32的第二端322连接且双向作用气缸40的缸筒安装在车辆的车架上。由此，可以通过对双向作用气缸40供气，推动活塞杆43移动来使转向传动机构30动作。

更进一步地，摇臂32可以包括第一摇臂323和第二摇臂324，第一摇臂323和第二摇臂324可以分别与车辆，例如为重型卡车的第一桥和第二桥对应，第一摇臂323与第二摇臂324通过连杆39连接，双向作用气缸40的活塞杆43与第二摇臂324连接。由此，在转向助力机构20停止工作时，活塞杆43可以带动第二摇臂324动作，并通过连杆39带动第一摇臂323动作，以实现第一桥和第二桥的车轮的同步转向。

下面参照图1-4描述根据本发明实施力的车辆转向装置的工作过程。

如图1-4所示，可以将双向作用气缸40的固定气缸端安装在车桥或车架的安装支架上，活塞杆43与第二摇臂324连接。正常情况下(转向助力机构20处于正常工作状态下)，双向作用气缸40的第一腔41和第二腔42通过气路保持相通，转向系统由带助力的转向器驱动，双向作用气缸40的活塞杆43随动。

如图4所示，当转向助力机构20不工作时，气缸的第一腔41和第二腔42在电磁阀的作用下断开，并根据驾驶者的要求选择第一腔41和第二腔42进气，推动活塞杆43运动，从而引起第二摇臂324转动，推动与第二摇臂324连接的转向直拉杆33运动，带动第一摇臂323及与第一摇臂323连接的转向直拉杆33一起转动，从而产生车轮转动。

如图4所示，双向作用气缸40气缸的作用原理图如下：电磁阀的左侧或右侧通电，是在当转向助力机构20不工作时，根据驾驶者的选择进行工作的。选择可以是按扭，也可以是转向系统左转或右转的输出信号。

如图5所示，根据本发明的实施例的车辆转向装置的控制方法，包括以下步骤：

判断转向助力机构是否工作(S1)。

如果转向助力机构工作则连通所述双向作用气缸的第一和第二腔(S2)。

如果转向助力机构停止工作，断开所述第一和第二腔且向所述第一和第二腔之一内供气，以便所述双向作用气缸通过驱动所述转向传动机构使车轮转向(S2)。

根据本发明的实施例的控制方法，使用双向作用气缸来进行车辆的车轮的应急转向，双向作用气缸的结构简单，方便安装在车辆的车体之上。同时，双向作用气缸也方便与转向传动机构进行连接，以与转向传动机构相互配合，实施成本较低，且工作时的可靠性高。

根据本发明的一个实施例，第一和第二腔之间通过电磁阀控制的连通通路连通或断开。由此，可以方便操作，同时具有很高的可靠性。进一步地，可以通过储气罐向所述第一和第二腔之一内供气。由此，可以易于实现，通过车辆本身自带的供气系统即可实现，只需准备一适量的贮气灌作动力源，接上简单的控制气路装置，使用普通气缸就可以轻松实现应急转向。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种车辆转向装置，其特征在于，包括：

转向操纵机构；

转向助力机构，所述转向助力机构与所述转向操纵机构连接；

转向传动机构，所述转向传动机构分别与所述转向助力机构和车辆的车轮相连；以及

双向作用气缸，所述双向作用气缸具有第一腔和第二腔，所述双向作用气缸与所述转向传动机构连接，以在所述转向助力机构工作时随动所述转向传动机构且在所述转向助力机构停止工作时通过驱动所述转向传动机构动作使所述车轮转向；

所述转向传动机构包括：

直拉杆，所述直拉杆的第一端与所述转向助力机构可枢转地连接；

摇臂，所述摇臂的第一端可枢转地与所述直拉杆的第二端连接，所述摇臂的第二端与所述车辆的车架可枢转相连；

转向直拉杆，所述转向直拉杆的第一端与所述摇臂的第一端可枢转连接；以及

转向节臂，所述转向节臂与所述转向直拉杆的第二端可枢转连接。

2.根据权利要求1所述的车辆转向装置，其特征在于，还包括连通气路，所述连通气路连接在所述第一和第二腔之间以在所述转向助力机构工作时连通所述第一和第二腔且在所述转向助力机构停止工作时断开所述第一和第二腔的连通。

3.根据权利要求2所述的车辆转向装置，其特征在于，所述连通气路上设有用于控制所述连通气路导通和断开的电磁阀。

4.根据权利要求2所述的车辆转向装置，其特征在于，还包括用于在所述连通气路断开所述第一和第二腔的连通时向所述第一和第二腔之一内供气的储气罐。

5.根据权利要求1所述的车辆转向装置，其特征在于，所述双向作用气缸的活塞杆与所述摇臂的所述第二端连接且所述双向作用气缸的缸筒安装在所述车辆的车架上。

6.根据权利要求5所述的车辆转向装置，其特征在于，所述摇臂包括第一摇臂和第二摇臂，所述第一摇臂与所述第二摇臂通过连杆连接，所述双向作用气缸的活塞杆与所述第二摇臂连接。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的车辆转向装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

判断转向助力机构是否工作；

如果转向助力机构工作则连通所述双向作用气缸的第一和第二腔；

如果转向助力机构停止工作，断开所述第一和第二腔且向所述第一和第二腔之一内供气，以便所述双向作用气缸通过驱动所述转向传动机构使车轮转向。

8.根据权利要求7所述的车辆转向装置的控制方法，其特征在于，所述第一和第二腔之间通过电磁阀控制的连通气路连通或断开。

9.根据权利要求7所述的车辆转向装置的控制方法，其特征在于，通过储气罐向所述第一和第二腔之一内供气。