CN107972725A - 一种转向控制系统及四轮汽车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种转向控制系统，包括方向盘系统、控制器和切换开关，还包括依次布置的左前车轮系统、右前车轮系统、右后车轮系统和左后车轮系统，所述方向盘系统用于驱动所述左前车轮系统和右前车轮系统转向，所述控制器用于控制车轮系统转向，所述切换开关用于切换相邻的车轮系统。本申请提供的转向控制系统，在车辆横行模式下，切换开关可对相邻的车轮系统进行切换，使方向盘系统驱动切换后新成为的左前车轮系统和右前车轮系统进行转向，即在横行模式下可通过方向盘系统控制车轮系统横向行走，使车辆的行走路线保持直线横行，而不会发生偏斜，提高了车辆转向的可操纵性和安全性。本发明还提供一种四轮汽车，同样具有上述优点。

Description

一种转向控制系统及四轮汽车

技术领域

本发明属于车辆控制系统技术领域，具体涉及一种转向控制系统及四轮汽车。

背景技术

汽车是人们现代生活中不可缺少的交通运输工具，随着交通运输的发展、人们生活水平的提高，人们越来越多地关注到车辆的舒适性、灵活性和安全性。因而，用户对汽车移动性能的要求越来越高，例如，在狭窄的空间内车辆需要原地调头，或者为了有效利用空间车辆需侧向停放在有限的空间位置，或者当车辆高速行驶时需防止急打方向导致车辆侧翻，同时又要保证低速行驶时减少车辆的转弯半径提高车辆的通过性等。现有的车辆在横行模式下，只是简单地使车轮与车体呈90°偏转后使车辆横向行走，车辆的车轮在地面滑动的过程中，不同的车轮受到地面的摩擦阻力大小不同，从而车轮的中心线和运动方向变得彼此不同，导致车辆横向行走的路线不直，行走路线往往易发生偏斜，车辆的操纵性较差，甚至可能会引起行车安全事故。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种转向控制系统，在车辆横行模式下，切换开关可对相邻的车轮系统进行切换，使方向盘系统驱动切换后新成为的左前车轮系统和右前车轮系统进行转向，即在横行模式下可通过方向盘系统控制车轮系统横向行走，使车辆的行走路线可保持直线横行，而不会发生偏斜，提高了车辆转向的可操纵性和安全性；本发明还提供一种四轮汽车，同样具有上述优点。

本发明提供的技术方案如下：

一种转向控制系统，包括方向盘系统、控制器和切换开关，还包括依次布置的左前车轮系统、右前车轮系统、右后车轮系统和左后车轮系统，所述方向盘系统用于驱动所述左前车轮系统和右前车轮系统转向，所述控制器用于控制车轮系统转向，所述切换开关用于切换相邻的车轮系统。

进一步的，所述左前车轮系统包括转向电机和左前车轮，所述控制器用于控制所述转向电机驱动所述左前车轮转动；

所述右前车轮系统包括转向电机和右前车轮，所述控制器用于控制所述转向电机驱动所述右前车轮转动；

右后车轮系统包括转向电机和右后车轮，所述控制器用于控制所述转向电机驱动所述右后车轮转动；

左后车轮系统包括转向电机和左后车轮，所述控制器用于控制所述转向电机驱动所述左后车轮转动。

进一步的，所述转向电机驱动车轮转动具体为，所述转向电机的输出轴上固定连接有第一齿轮，所述车轮固定安装在支撑部上，所述支撑部上固定连接有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合。

进一步的，所述转向电机安装在安装板上，所述支撑部位于所述安装板下方，且所述支撑部可沿所述安装板所在平面的法线进行360°旋转。

进一步的，所述方向盘系统包括方向盘，所述方向盘系统上设有角度传感器，所述角度传感器用于检测所述方向盘的转动角度，并将检测的角度信息发送给所述控制器。

进一步的，所述控制器上连接有转向手柄，所述转向手柄向所述控制器输入控制所述左后车轮系统和右后车轮系统转向的控制信号。

进一步的，还包括电子显示屏，所述电子显示屏与所述控制器连接并显示车辆的运行信息。

一种四轮汽车，包括上述的转向控制系统。

本发明提供的转向控制系统，在车辆横行模式下，切换开关可对相邻的车轮系统进行切换，使方向盘系统驱动切换后新成为的左前车轮系统和右前车轮系统进行转向，例如，车辆向左横行时，切换开关将左前车轮系统切换成右前车轮系统，左后车轮系统切换成左前车轮系统，右前车轮系统切换成右后车轮系统，右后车轮系统切换成左后车轮系统，方向盘系统对切换后新形成的左前车轮系统和右前车轮系统进行转向驱动；当车辆向右横行时，原理过程同前面相似。因此，该转向控制系统在车辆的横行模式下，可通过方向盘系统控制车轮系统横向行走，通过方向盘对车辆的横向行走路线进行控制，使车辆的行走路线可保持直线横行，而不会发生偏斜，提高了车辆转向的可操纵性和安全性；本发明还提供一种四轮汽车，同样具有上述优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实施例提供的转向控制系统的结构示意图；

图2为本实施例提供的转向控制系统的俯视图；

图3为本实施例提供的转向控制系统的左前车轮系统的结构示意图；

图4为本实施例提供的转向控制系统的普通转向模式的车轮转向示意图；

图5为本实施例提供的转向控制系统的斜行模式的车轮转向示意图；

图6为本实施例提供的转向控制系统的原地转圈模式的车轮转向示意图；

图7为本实施例提供的转向控制系统的横行模式的车轮转向示意图；

图8为本实施例提供的转向控制系统的四轮转向模式的车轮转向示意图。

附图标记说明：左前车轮系统1；第一齿轮103；第二齿轮104；安装板105；右前车轮系统2；右后车轮系统3；左后车轮系统4；转向电机101、201、301、401；左前车轮102；右前车轮202；右后车轮302；左后车轮402；方向盘系统5；控制器6；切换开关7；车体8；驾驶台9；驾驶座椅10；转向手柄11；电子显示屏12。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

首先需要说明的是，本申请中所述的“前”、“后”、“左”以及“右”所指向的方向，当车辆未运动时，以车头方向为“前”方，而当车辆运动时，例如车辆进行转向时，上述方向是相对车辆行驶方向来说的，以车辆行驶方向为“前”方，上述方向并不对方案本身造成限制。

如图1至图3所示，本实施例提供的一种转向控制系统，包括方向盘系统5、控制器6和切换开关7，还包括依次布置的左前车轮系统1、右前车轮系统2、右后车轮系统3和左后车轮系统4，所述方向盘系统5用于驱动所述左前车轮系统1和右前车轮系统2转向，所述控制器6用于控制车轮系统转向，所述切换开关7用于切换相邻的车轮系统。

现有的转向控制系统，其方向盘系统5只能控制车辆的两个前车轮系统进行转向，并且，当车辆进入横行模式后，车辆即进行横向行走，方向盘系统5不能对车辆横行的方向进行控制调节，而车辆在横行过程中，不同的车轮受到地面的摩擦力的大小往往不相同，不同车轮的运动方向会发生改变，从而会导致车辆的实际行走路线偏离所期望的横向行走方向，因而现有的车辆转向控制系统的可操控性较差，还可能会引发安全事故。

本实施例提供的转向控制系统，在车辆横行模式下，切换开关7可对相邻的车轮系统进行切换，使方向盘系统5驱动切换后新成为的左前车轮系统1和右前车轮系统2进行转向，例如，车辆向左横行时，切换开关7将左前车轮系统1切换成右前车轮系统2，左后车轮系统4切换成左前车轮系统1，右前车轮系统2切换成右后车轮系统3，右后车轮系统3切换成左后车轮系统4，方向盘系统5对切换后新形成的左前车轮系统1和右前车轮系统2进行转向驱动；当车辆向右横行时，原理过程同前面相似。因此，该转向控制系统在车辆的横行模式下，可通过方向盘系统5控制车轮系统横向行走，对车辆的行驶方向实时进行调整，通过方向盘系统5对车辆的横向行走路线进行控制，使车辆的行走路线可保持直线横行，而不会发生偏斜，提高了车辆转向的可操纵性和安全性。

本实施例中，左前车轮系统1、右前车轮系统2、右后车轮系统3和左后车轮系统4安装在车体8上，车体8前部设有驾驶台9，方向盘系统5和切换开关7安装在车体8上的驾驶台9上，驾驶台9后方设有驾驶座椅10，以便司机坐在驾驶座椅10上操纵方向盘系统5和切换开关7。

其中，所述左前车轮系统1包括转向电机101和左前车轮102，所述控制器6用于控制所述转向电机101驱动所述左前车轮102转动；所述右前车轮系统2、右后车轮系统3和左后车轮系统4均与所述左前车轮系统1的结构相同，即右前车轮系统2也包括有转向电机201和右前车轮202，所述控制器6用于控制所述转向电机201驱动所述右前车轮202转动；右后车轮系统3也包括有转向电机301和右后车轮302，所述控制器6用于控制所述转向电机301驱动所述右后车轮302转动；左后车轮系统4也包括有转向电机401和左后车轮402，所述控制器6用于控制所述转向电机401驱动所述左后车轮402转动。方向盘系统5输入车辆转向信号，控制器6接收到转向信号并将转向信号进行转换后，发送给转向电机101、201，控制转向电机101、201分别驱动左前车轮102和右前车轮202按方向盘系统5的转向指令进行偏转，从而实现车辆的转向。

所述转向电机101驱动车轮102转动具体为，所述转向电机101的输出轴上固定连接有第一齿轮103，所述车轮102固定安装在支撑部上，所述支撑部上固定连接有第二齿轮104，所述第一齿轮103与所述第二齿轮104啮合。第一齿轮103的直径小于第二齿轮104的直径，第一齿轮103采用较小直径齿轮，第二齿轮104采用较大直径齿轮，可减小转向电机101处的体积，转向电机101驱动第一齿轮103转动，第一齿轮103驱动第二齿轮104转动，从而带动支撑部及其上的车轮102转动。

具体的，所述转向电机101安装在安装板105上，所述支撑部位于所述安装板105下方，且所述支撑部可沿所述安装板105所在平面的法线进行360°旋转。安装板105固定在车体上，支撑部安装在安装板105上且支撑部可绕安装板105的中心法线进行360°旋转，因而便于控制车辆可沿各个方向进行转向。

其中，所述方向盘系统5包括方向盘，所述方向盘系统5上设有角度传感器，所述角度传感器用于检测所述方向盘的转动角度，并将检测的角度信息发送给所述控制器6。方向盘采用电子方向盘，电子方向盘设置在驾驶台9上，驾驶员转动电子方向盘，位于电子方向盘下方的角度传感器检测电子方向盘的转动角度，然后转向角度信息发送给控制器6，控制器6根据转向角度信息控制转向电机驱动车轮转向，可精确控制车辆的转向角度。

本实施例中，所述控制器6上连接有转向手柄11，所述转向手柄11向所述控制器6输入控制所述左后车轮系统4和右后车轮系统3转向的控制信号。具体的，转向手柄11设置在驾驶座椅10的旁边，便于驾驶员操作。

现有技术中，车辆在转向过程中，相邻的车轮系统不能切换，左前车轮系统1、右前车轮系统2、右后车轮系统3和左后车轮系统4是固定不变的，一般只能通过方向盘系统5控制左前车轮系统1和右前车轮系统2，而不能对左后车轮系统4和右后车轮系统3进行控制。而该转向控制系统，采用转向手柄11向控制器6输入左后车轮系统4和右后车轮系统3转向控制信号，控制器6根据接收到的控制信息，控制左后车轮系统4和右后车轮系统3进行转向，在车辆转向过程中，通过方向盘系统5控制左前车轮系统1和右前车轮系统2，并采用转向手柄11辅助控制左后车轮系统4和右后车轮系统3，有利于提高车辆进行转向时的稳定性，能有效防止车辆发生侧翻事故。

本实施提供的转向控制系统，可以具备五种转向模式，即普通转向模式、斜行模式、原地转圈模式、横行模式和四轮模式，这五种模式通过切换开关7进行切换。其中，普通转向模式如图4所示，102为车辆左前车轮，202为车辆右前车轮，402为车辆左后车轮，302为车辆右后车轮，车辆的转制控制满足转向的阿卡曼原理，即车辆沿着弯道转弯时，例如向左转弯，转弯内侧车轮(即左前车轮102与左后车轮402)的转向角比转弯外侧的车轮(即右前车轮202与右后车轮302)大2°～4°，使四个车轮(即左前车轮102、右前车轮202、右后车轮302与左后车轮402)均围绕同一瞬时转向中心，保证内、外车轮处于纯滚动状态，从而使车辆可以顺畅的转弯。斜行模式如图5所示，四个车轮(即左前车轮102、右前车轮202、右后车轮302与左后车轮402)根据方向盘的指令沿相同方向相同角度偏转，此时车辆可沿任何方向进行斜行移动。原地转圈模式如图6所示，四个车轮(即左前车轮102、右前车轮202、右后车轮302与左后车轮402)均沿车轮的轮轴中心偏转相同大小的角度，其中，左前车轮102、右后车轮302沿顺时针方向偏转，右前车轮202、左后车轮402沿逆时针方向偏转，车辆可按顺时针或逆时针方向原地转圈。横行模式如图7所示，当切换开关7切换成向右横行时，左前车轮102与左后车轮402转换为车辆的左后车轮402与右后车轮302，右前车轮202与右后车轮302转换为车辆的左前车轮102与右前车轮202，方向盘控制切换后新的的左前车轮102和右前车轮202，整车根据阿卡曼转向原理建立新的转向关系，同理，可知车辆向左横行时，整车按类似的方式新建转向关系。四轮转向模式如图8所示，方向盘控制左前车轮102和右前车轮202，转向手柄11控制左后车轮402和右后车轮302，当转向手柄11与方向盘的转向一致时，两前车轮102、202与两后车轮302、402的偏转向角度相同，此时车辆转弯半径增加，有利于提高车辆高速转向时行驶的稳定性，防止车辆侧翻；当转向手柄11与方向盘的转向相反时，两前车轮102、202与两后车轮302、402的偏转向角度方向相反，此时车辆转弯半径减少，有利于提高车辆低速行驶的通过性。

优选的，本实施例提供的转向控制系统还包括电子显示屏12，所述电子显示屏12与控制器6连接并显示所述车辆的运行信息，车辆的运行信息具体可以包括车辆的当前运行模式、当前车速、当前时间、故障代码、蓄电池剩余电量等。还可包括摄像头，电子显示屏12与摄像头连接并显示摄像头所拍摄的影像。摄像头可对车辆车轮转向情况及路况进行摄像，并通过电子显示屏12显示出来。电子显示屏12具体设置在驾驶台9上，便于司机在操作车辆时观察车辆的行驶状况。

一种四轮汽车，包括上述的转向控制系统。本实施例提供的汽车，在横行模式下，可通过切换开关7可对相邻的车轮系统进行切换，方向盘系统4对切换后新形成的左前车轮系统1和右前车轮系统2进行转向驱动。因此，该汽车可通过方向盘系统5控制车轮系统横向行走，对车辆的行驶方向实时进行调整，通过方向盘对车辆的横向行走路线进行控制，使车辆的行走路线可保持直线横行，而不会发生偏斜，提高了车辆转向的可操纵性和安全性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种转向控制系统，其特征在于，包括方向盘系统、控制器和切换开关，还包括依次布置的左前车轮系统、右前车轮系统、右后车轮系统和左后车轮系统，所述方向盘系统用于驱动所述左前车轮系统和右前车轮系统转向，所述控制器用于控制车轮系统转向，所述切换开关用于切换相邻的车轮系统。

2.根据权利要求1所述的转向控制系统，其特征在于，所述左前车轮系统包括转向电机和左前车轮，所述控制器用于控制所述转向电机驱动所述左前车轮转动；

所述右前车轮系统包括转向电机和右前车轮，所述控制器用于控制所述转向电机驱动所述右前车轮转动；

所述右后车轮系统包括转向电机和右后车轮，所述控制器用于控制所述转向电机驱动所述右后车轮转动；

所述左后车轮系统包括转向电机和左后车轮，所述控制器用于控制所述转向电机驱动所述左后车轮转动。

3.根据权利要求2所述的转向控制系统，其特征在于，所述转向电机驱动车轮转动具体为，所述转向电机的输出轴上固定连接有第一齿轮，所述车轮固定安装在支撑部上，所述支撑部上固定连接有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合。

4.根据权利要求3所述的转向控制系统，其特征在于，所述转向电机安装在安装板上，所述支撑部位于所述安装板下方，且所述支撑部可沿所述安装板所在平面的法线进行360°旋转。

5.根据权利要求1所述的转向控制系统，其特征在于，所述方向盘系统包括方向盘，所述方向盘系统上设有角度传感器，所述角度传感器用于检测所述方向盘的转动角度，并将检测的角度信息发送给所述控制器。

6.根据权利要求1所述的转向控制系统，其特征在于，所述控制器上连接有转向手柄，所述转向手柄向所述控制器输入控制所述左后车轮系统和右后车轮系统转向的控制信号。

7.根据权利要求1所述的转向控制系统，其特征在于，还包括电子显示屏，所述电子显示屏与所述控制器连接并显示车辆的运行信息。

8.一种四轮汽车，其特征在于，包括权利要求1至权利要求7任意一项所述的转向控制系统。