CN106515848A - 车辆转向控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆转向控制装置，包括用于接受方向盘产生的转向扭矩的第一转向杆、用于接受第一转向杆传递的转向扭矩且将转向扭矩传递至车辆转向器的第二转向杆、用于控制第一转向杆和第二转向杆之间转向扭矩传递的中断的扭矩传递装置以及用于在第一转向杆和第二转向杆之间的转向扭矩传递中断后产生使第二转向杆旋转的驱动力的扭矩产生装置。本发明的车辆转向控制装置，可以提高行车安全性，保证驾驶员以及车内乘客的生命财产安全。

Description

车辆转向控制装置

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体地说，本发明涉及一种车辆转向控制装置。

背景技术

如图1所示，为一则交通事故发生的简图，路口没有红绿灯指示，在十字路口前段车辆1和2沿各自车道行驶，左转弯的车辆1在汇入车流后与右侧通过路口的直行车辆2在A点位置(沿车辆行驶方向位于路口前方)发生碰撞事故。经排查此类事故的发生主要是由于两车辆的行驶速度过快，加上心理紧张不能进行及时采取措施。现实生活中上述事故发生的概率占比还是比较严重的，轻者车辆摩擦，重者车内驾驶员以及乘客具有生命危险。

因此，为减少上述事件的发生，设计一种车辆转向控制装置，提高行车安全性，以保证驾驶员以及室内乘客的生命财产安全，就显得尤为重要。

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。为此，本发明提供一种车辆转向控制装置，目的是提高行车安全性，以保证驾驶员以及室内乘客的生命财产安全。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：车辆转向控制装置，包括用于接受方向盘产生的转向扭矩的第一转向杆、用于接受第一转向杆传递的转向扭矩且将转向扭矩传递至车辆转向器的第二转向杆、用于控制第一转向杆和第二转向杆之间转向扭矩传递的中断的扭矩传递装置以及用于在第一转向杆和第二转向杆之间的转向扭矩传递中断后产生使第二转向杆旋转的驱动力的扭矩产生装置。

所述扭矩传递装置包括用于使所述第一转向杆和所述第二转向杆连接成一体且实现转向扭矩传递的中断与结合的插销，第一转向杆和第二转向杆具有让插销插入的插孔。

所述扭矩传递装置还包括用于对所述插销提供使其移动的驱动力的第一驱动机构，第一驱动机构提供的驱动力使插销可选择性的插入或脱出所述第一转向杆和所述第二转向杆上所设的插孔。

所述第一驱动机构包括第一电机、与第一电机连接的第一连杆以及与第一连杆和所述插销转动连接的第二连杆。

所述第二转向杆具有让所述第一转向杆插入的安装孔，第二转向杆的侧壁上设有让所述插销插入的插孔。

所述扭矩产生装置包括可移动设置且与所述第二转向杆相平行的辅助杆、设置于辅助杆上的第二电机以及与第二电机和第二转向杆连接的传动机构。

所述扭矩产生装置还包括用于对所述辅助杆提供使其相对于所述第二转向杆进行移动的驱动力的第二驱动机构，通过辅助杆的移动以实现所述传动机构传递动力的中断与结合。

所述扭矩产生装置还包括用于检测所述辅助杆与所述第二转向杆之间距离且将信号传递至所述第二驱动机构和所述第二电机的位移传感器。

所述传动机构包括设置于所述辅助杆上的第一齿轮和设置于所述第二转向杆上的第二齿轮。

所述第二驱动机构包括与所述辅助杆连接的液压缸和与液压缸连接的液压泵，液压缸包括缸体、设置于缸体中的活塞、与活塞和辅助杆连接的活塞杆以及设置于缸体中且位于活塞两侧的弹性元件。

本发明的车辆转向控制装置，可以提高行车安全性，保证驾驶员以及车内乘客的生命财产安全。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是交通事故发生简图；

图2是第一转向杆与第二转向杆的连接示意图；

图3是第一驱动机构的结构示意图；

图4是扭矩产生装置的结构示意图；

图5使本发明车辆转向控制装置的工作流程图；

图中标记为：1、插销；2、第一转向杆；3、第二转向杆；4、第一连杆；5、第二连杆；6、第一电机；7、液压泵；8、缸体；9、活塞；10、活塞杆；11、第一弹簧；12、第二弹簧；13、辅助杆；14、第一齿轮；15、第二齿轮；16、位移传感器；17、第二电机；18、液压阀；19、回油管；20、限位件；21、角度传感器。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图2至图4所示，本发明提供了一种车辆转向控制装置，包括用于接受方向盘产生的转向扭矩的第一转向杆2、用于接受第一转向杆2传递的转向扭矩且将转向扭矩传递至车辆转向器的第二转向杆3、用于控制第一转向杆2和第二转向杆3之间转向扭矩传递的中断的扭矩传递装置以及用于在第一转向杆2和第二转向杆3之间的转向扭矩传递中断后产生使第二转向杆3旋转的驱动力的扭矩产生装置。本发明的车辆转向控制装置可通过切断方向盘与车辆转向器之间的动力传递路线，取代方向盘的作用，以实现车辆转向的智能自动控制，目的是避免本车与其它车辆发生碰撞事故，智能控制本车及时做出转向动作，使本车及时进行规避，从而能减少十字路口等常用路况交通事故的发生，保证消费者生命财产安全，提高行车安全性。

具体地说，如图2和图3所示，扭矩传递装置包括用于使第一转向杆2和第二转向杆3连接成一体且实现转向扭矩传递的中断与结合的插销1，第一转向杆2和第二转向杆3具有让插销1插入的插孔。第一转向杆2和第二转向杆3通过插销1进行连接后，可以形成转向管柱，以将方向盘旋转产生的转向扭矩传递至车辆转向器，使车轮进行转向，第一转向杆2可以设置成与方向盘为同轴固定连接的。

如图2所示，作为优选的，第一转向杆2为圆形实心杆，第二转向杆3为圆形空心杆，第二转向杆3具有让第一转向杆2插入的安装孔，第一转向杆2的下端插入安装孔中。第一转向杆2的下端设有沿径向贯穿设置且用于让插销1插入的第一插孔，第二转向杆3的侧壁上设有沿径向贯穿设置且用于让插销1插入的第二插孔，插销1可插入第一插孔和第二插孔中。在第一插孔和第二插孔位置对齐后，插销1同时插入第一插孔和第二插孔中，可使第一转向杆2和第二转向杆3连接成一体，此时第一转向杆2和第二转向杆3可以同步转动，实现转向扭矩传递的结合。当将插销1从第一插孔和第二插孔中拔出后，第一转向杆2和第二转向杆3之间的转向扭矩传递中断，此时第一转向杆2和第二转向杆3之间可以相对转动，以便于可单独控制第二转向杆3进行转动，并将扭矩产生装置产生的转向扭矩传递至车辆转向器。

如图2所示，第二转向杆3的安装孔中设有用于限位的限位件20，限位件20位于第一转向杆2的下方且用于与第一转向杆2的下端接触，当第一转向杆2的下端插入安装孔中且与限位件20接触后，第二转向杆3移动到位。在限位件20位置对第一转向杆2和第二转向杆3进行约束，这样保证在插孔不约束的情况下第一杆不会随第二转向杆3进行下落，保证了第一转向杆2在第二转向杆3内部的插入长度。第一转向杆2和第二转向杆3通过插孔和插销1的配合进行约束，为保证车辆在转向过程中存在较小的转向虚伪，需保证插销1的直径略小于第一插孔和第二插孔的直径。插销1插入第一插孔和第二插孔中后，第一转向杆2和第二转向杆3连接在一起，随方向盘一起转动，插销1从第一插孔和第二插孔中拔出时，第一转向杆2和第二转向杆3约束分离，两者不同时运动。

如图3所示，扭矩传递装置还包括用于对插销1提供使其移动的驱动力的第一驱动机构，第一驱动机构提供的驱动力使插销1可选择性的插入或脱出第一转向杆2和第二转向杆3上所设的插孔。在第一驱动机构的作用下，插销1做往复直线运动且插销1的移动方向与第一转向杆2和第二转向杆3的轴线相垂直，确保插销1在第一插孔和第二插孔对齐后可准确插入第一插孔和第二插孔中。第一驱动机构包括第一电机6、与第一电机6连接的第一连杆4以及与第一连杆4和插销1转动连接的第二连杆5，第一连杆4、第二连杆5和插销1依次连接构成连杆滑块机构，第二连杆5的一端与第一连杆4转动连接，第二连杆5的另一端与插销1的端部转动连接，第一连杆4与第一电机6的电机轴固定连接，第一电机6运转，使第一连杆4旋转，进而通过第二连杆5带动插销1做往复直线运动。

如图3所示，设定OXY坐标系，坐标原点O处于第一连杆4的旋转中心线上，设定第一连杆4在Y轴方向时的位置为初始位置(此时第一连杆4的长度方向与插销1的长度方向相垂直)，第一连杆4在X轴方向时的位置为终止位置(此时第一连杆4的长度方向与插销1的长度方向相平行)，第一电机6控制第一连杆4转动仅限于坐标系中的第二象限内运动，即第一连杆4的旋转角度范围为90度。在第一连杆4处于初始位置时，插销1插入第一插孔和第二插孔中，第一转向杆2和第二转向杆3连为一体，不影响驾驶员驾驶过程中的转向操作。当第一电机6带动第一连杆4沿逆时针运动到B点位置时，第一连杆4通过第二连杆5带动插销1往插孔外运动，图3中的虚线图形即是第一连杆4运动到B点位置时整个扭矩传递装置的平面图。当第一连杆4运动到B位置时，插销1往外运动终止，插销1从第一插孔和第二插孔中拔出，第一转向杆2和第二转向杆3约束解除。第一转向杆2与方向盘接连，约束解除后，方向盘转动过程中第二转向杆3不随方向盘的转动而转动。

如图3所示，扭矩传递装置还包括用于检测第一连杆4旋转角度的角度传感器，角度传感器设置于第一连杆4的转轴或第一电机6的主轴上，第一连杆4的转轴与第一电机6的主轴固定连接，并预设第一连杆4在初始位置时的旋转角度为90度，第一连杆4在终止位置时的旋转角度为0度，角度传感器检测的角度信号为后续的装置工作提供信号输入。

在插销1从第一插孔和第二插孔中拔出后，第一转向杆2和第二转向杆3之间的约束解除，此时驾驶员通过方向盘不能人为控制车辆的转向，而通过设置扭矩产生装置，由扭矩产生装置提供使第二转向杆3继续旋转的驱动力，进而将转向扭矩继续传递至车辆转向器，取代方向盘的作用，以实现车辆转向的智能自动控制。如图4所示，扭矩产生装置包括可移动设置且与第二转向杆3相平行的辅助杆13、设置于辅助杆13上的第二电机17以及与第二电机17和第二转向杆3连接的传动机构。第二电机17运转时，产生的转向扭矩通过传动机构传递至第二转向杆3，以驱动第二转向杆3进行旋转。

作为优选的，传动机构包括设置于辅助杆13上的第一齿轮14和设置于第二转向杆3上的第二齿轮15。辅助杆13位于第二转向杆3的一侧且两者之间的垂直距离可调，当辅助杆13移动至使第一齿轮14与第二齿轮15啮合后，第一齿轮14和第二齿轮15形成的传动机构可实现转向扭矩的传递，当辅助杆13移动至使第一齿轮14与第二齿轮15分离后，第一齿轮14旋转并不能带动第二齿轮15旋转，进而也就不能将转向扭矩传递至第二转向杆3。第一齿轮14和第二齿轮15均为圆柱齿轮，第一齿轮14为可旋转的设置于辅助杆13上且两者同轴，第二齿轮15为固定设置于第二转向杆3上且两者同轴。第二电机17固定设置于辅助杆13上，第二电机17的主轴并与第一齿轮14连接。

如图4所示，扭矩产生装置还包括用于对辅助杆13提供使其相对于第二转向杆3进行移动的驱动力的第二驱动机构，通过辅助杆13的移动以实现传动机构传递动力的中断与结合。第二驱动机构包括与辅助杆13连接的液压缸和与液压缸连接的液压泵7，液压缸包括缸体8、设置于缸体8中的活塞、与活塞和辅助杆13连接的活塞杆10以及设置于缸体8中且分别位于活塞一侧的第一弹簧11和第二弹簧12。活塞将缸体8的内腔分隔成A腔和B腔，A腔与B腔不连通，A腔用于容纳液压油，缸体8的一端侧壁上设有一个进油口和一个回油口，缸体8的另一端侧壁上设有一个通气孔，进油口和回油口与A腔连通，通气孔与B腔连通且使B腔与外界大气连通。进油口通过进油管与液压泵7连接，回油口通过回油管19与储油箱连接，而且回油管19处设有一个液压阀18用于控制A腔内的油压大小。设定A腔内的油压最小值为P0，同时设定液压阀18的极限开启压力P1稍大于P0。液压泵7工作时，泵送的液压油通过进油管进入缸体8的A腔中，并推动活塞朝向B腔中移动，进而推动辅助杆13朝向靠近第二转向杆3的方向进行移动，直至使第一齿轮14和第二齿轮15啮合，然后第二电机17开始工作，驱动第二转向杆3进行旋转，进而控制车辆自动进行转向。

如图4所示，扭矩产生装置还包括用于检测辅助杆13与第二转向杆3之间距离且将信号传递至第二驱动机构和第二电机17的位移传感器，位移传感器设置于辅助杆13上。假定第一齿轮14突出部分的长度为X(指在第一齿轮14的径向上，辅助杆13的外壁面与第一齿轮14的分度圆圆周上一点之间的垂直距离)，第二齿轮15突出部分的长度为Y(指在第二齿轮15的径向上，第二转向杆3的外壁面与第二齿轮15的分度圆圆周上一点之间的垂直距离)，当位移传感器检测辅助杆13与第二转向杆3之间的距离为X+Y时，我们可以认定这个点为两齿轮齿合的点，此时第一齿轮14和第二齿轮15相啮合。当位移传感器检测辅助杆13与第二转向杆3之间的距离大于X+Y时，此时第一齿轮14和第二齿轮15相分离。

如图4所示，在液压缸中，第一弹簧11设置于A腔中，第二弹簧12设置于B腔中，第一弹簧11夹在缸体8端部内壁与活塞之间，第二弹簧12夹在缸体8另一端部内壁与活塞之间。活塞杆10的一端与活塞固定连接，另一端伸出缸体8外且与辅助杆13固定连接。第一弹簧11为拉伸弹簧，第二弹簧12为压缩弹簧，活塞处于初始位置处，第一弹簧11和第二弹簧12对活塞产生的合力F＝0，此时第一齿轮14和第二齿轮15处于分离状态。当液压泵7开始泵油后，液压油推动活塞朝向B腔移动，同时A腔内的第一弹簧11被拉伸，B腔内的第二弹簧12被压缩。当转向工作结束后，液压泵7停止工作，活塞在第一弹簧11和第二弹簧12的共同作用下回复到初始位置，进而使第一齿轮14和第二齿轮15分离。第一弹簧11和第二弹簧12优选为高强度弹簧，当转向工作结束时，第一弹簧11和第二弹簧12使活塞快速复位，进而可以使第一齿轮14和第二齿轮15能瞬时分开，确保驾驶员能够通过方向盘及时控制车辆的行驶方向。

假定车辆转向控制装置需开始工作的信号为信号a，车身控制器将信号a传递给液压泵7的控制单元，这时液压泵7开始工作，液压泵7工作的同时推动液压缸的活塞和活塞杆10往右运动，同样处理过的信号a传递给位移传感器，位移传感器开始工作，时刻测量辅助杆13与第二转向杆3之间的距离，当位移传感器测得两杆之间的距离为X+Y时，此时液压泵7保持一定的功率工作。在这里我们定义上述装置中的液压泵7为可变液压泵7，开始阶段为保证辅助杆13和第二转向杆3瞬间结合，液压泵7的泵油速度需很大，当第一齿轮14和第二齿轮15啮合后液压泵7保持一定的速度泵油，且保证液压泵7的泵油量和回油管19的回油量相等。液压泵7开始工作后，A腔内的压力会大于P1，回油管19中开始回油，这就是为什么规定液压泵7初始状态需泵入大量的油。当第一齿轮14和第二齿轮15啮合后，液压泵7的泵油速率发生改变，为保证第一齿轮14和第二齿轮15始终处于啮合状态，在位移传感器输入信号两杆之间的距离为X+Y给液压泵7控制单元时，液压泵7的泵油量和通过回油管19的回油量相当。

我们再假定车辆转向控制装置结束工作的信号为信号b，车身控制器将信号b输入给第一电机6，第一电机6运转，第一连杆4旋转至初始位置处，进而使插销1插入第一插孔和第二插孔中，使第一转向杆2、杆和第二转向杆3重新连接，驾驶者可通过车辆的方向盘控制车辆的转向。

本发明的车辆转向控制装置还包括用于采集将会发生碰撞事故的车辆之间距离和速度等信号的数据采集装置，数据采集装置可采集本车(指车辆转向控制装置所在的车辆，如图1所示的车辆1)的速度、将会与本车发生碰撞事故的其它车辆(如图1所示右侧汇入车流的车辆2)的速度以及本车和将会与本车发生碰撞事故的其它车辆之间的距离，数据采集装置将采集的数据信号传递至车身控制器，数据采集装置、液压泵7的控制单元、第一电机6和第二电机17的控制单元、角度传感器和位移传感器均与车身控制器连接。

数据采集装置包括用于检测本车车速的速度传感器、设置于本车上且用于检测将会与本车发生碰撞事故的其它车辆的车速的测速仪以及设置于本车上且用于检测其它车辆与本车之间的距离的测距传感器，该测距传感器可以为激光传感器、超声波传感器或其他用于测距的传感器等。

如图5所示，为本发明车辆转向控制装置的工作流程图，当道路上将会有其它车辆与本车发生碰撞事故时，数据采集装置将检测到的信号传递至车身控制器，车身控制器发送信号M至第一电机6的控制单元，同时发动信号P至第二电机17的控制单元，第一电机6开始工作，第一连杆4进行旋转，通过第二连杆5带动插销1进行移动，以使插销1相对于第一插孔和第二插孔进行拔出动作，在第一电机6运转过程中，角度传感器会检测第一连杆4的角度，直至检测到第一连杆4的角度为0度，此时第一连杆4旋转到终止位置，插销1从第一插孔和第二插孔中完全拔出，第一转向杆2和第二转向杆3解除约束；然后位移传感器检测辅助杆13与第二转向杆3之间的距离，液压泵7开始运转并按大流量供油，当位移传感器检测到辅助杆13与第二转向杆3之间的距离为X+Y时，液压泵7按小流量供油；第二电机17开始工作，第二电机17产生的转向扭矩通过传动机构传递至第二转向杆3，以驱动第二转向杆3进行旋转，最终控制车辆进行自主转向。车身控制器发出的信号P主要是控制第二电机17的转向和速率，进而可以自主控制车辆的行驶方向。

当道路上不会再有其它车辆与本车发生碰撞事故时，数据采集装置将检测到的信号传递至车身控制器，车身控制器发送信号N至第一电机6、第二电机17和液压泵7的控制单元，第二电机17和液压泵7停止工作，第一齿轮14与第二齿轮15分离，第一电机6开始工作且反向运转，第一连杆4反向旋转，直至使插销1插入第一插孔和第二插孔中，以使第一转向杆2和第二转向杆3重新连接，然后驾驶员即可通过方向盘控制本车的行驶方向。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.车辆转向控制装置，其特征在于，包括用于接受方向盘产生的转向扭矩的第一转向杆、用于接受第一转向杆传递的转向扭矩且将转向扭矩传递至车辆转向器的第二转向杆、用于控制第一转向杆和第二转向杆之间转向扭矩传递的中断的扭矩传递装置以及用于在第一转向杆和第二转向杆之间的转向扭矩传递中断后产生使第二转向杆旋转的驱动力的扭矩产生装置。

2.根据权利要求1所述的车辆转向控制装置，其特征在于，所述扭矩传递装置包括用于使所述第一转向杆和所述第二转向杆连接成一体且实现转向扭矩传递的中断与结合的插销，第一转向杆和第二转向杆具有让插销插入的插孔。

3.根据权利要求2所述的车辆转向控制装置，其特征在于，所述扭矩传递装置还包括用于对所述插销提供使其移动的驱动力的第一驱动机构，第一驱动机构提供的驱动力使插销可选择性的插入或脱出所述第一转向杆和所述第二转向杆上所设的插孔。

4.根据权利要求3所述的车辆转向控制装置，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一电机、与第一电机连接的第一连杆以及与第一连杆和所述插销转动连接的第二连杆。

5.根据权利要求2至4任一所述的车辆转向控制装置，其特征在于，所述第二转向杆具有让所述第一转向杆插入的安装孔，第二转向杆的侧壁上设有让所述插销插入的插孔。

6.根据权利要求1至5任一所述的车辆转向控制装置，其特征在于，所述扭矩产生装置包括可移动设置且与所述第二转向杆相平行的辅助杆、设置于辅助杆上的第二电机以及与第二电机和第二转向杆连接的传动机构。

7.根据权利要求6所述的车辆转向控制装置，其特征在于，所述扭矩产生装置还包括用于对所述辅助杆提供使其相对于所述第二转向杆进行移动的驱动力的第二驱动机构，通过辅助杆的移动以实现所述传动机构传递动力的中断与结合。

8.根据权利要求6或7所述的车辆转向控制装置，其特征在于，所述扭矩产生装置还包括用于检测所述辅助杆与所述第二转向杆之间距离且将信号传递至所述第二驱动机构和所述第二电机的位移传感器。

9.根据权利要求7或8所述的车辆转向控制装置，其特征在于，所述传动机构包括设置于所述辅助杆上的第一齿轮和设置于所述第二转向杆上的第二齿轮。

10.根据权利要求7至9任一所述的车辆转向控制装置，其特征在于，所述第二驱动机构包括与所述辅助杆连接的液压缸和与液压缸连接的液压泵，液压缸包括缸体、设置于缸体中的活塞、与活塞和辅助杆连接的活塞杆以及设置于缸体中且位于活塞两侧的弹性元件。