CN110194214A - 一种四轮转向汽车横向入库系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及汽车的转向系统技术,具体为一种四轮转向汽车横向入库系统,包括转向横移机构、液压动力机构、视觉辅助机构、人机交互模块和执行模块,转向横移机构与汽车车轮连接,能够实现手动驾驶和自动横向入库的转向横移操作,液压动力机构分别与控制单元和转向横移机构连接,用于为转向横移机构提供高压油,视觉辅助机构设于车身内,用于检测车身周边环境,人机交互模块与控制单元连接,用于切换手动驾驶和自动横向入库的信号,执行模块分别与控制单元、转向横移机构和液压动力机构连接,用于制动汽车,具备既能人工驾驶,又能自动横向停车入库的功能,解决狭小空间停车难、转向难的问题,充分提高汽车运动的灵活性,高效利用车位资源。
Description
技术领域
本发明涉及汽车的转向系统技术,具体为一种四轮转向汽车横向入库系统。
背景技术
随着人们生活水平的提高,越来越多的人选择私家车出行,但随之而来的停车问题成为各大、中城市的一大难题。狭小空间汽车转向难、停车难问题一直存在。鉴于此,如何在既保证汽车正常行驶的情况下,又能解决在狭小的空间内横向入库的问题成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中狭小空间汽车转向难、停车难的问题,而提供一种四轮转向汽车横向入库系统,具备既能人工驾驶,又能自动横向停车入库的功能,解决狭小空间停车难、转向难的问题,充分提高汽车运动的灵活性,高效利用车位资源。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种四轮转向汽车横向入库系统,用于实现具有手动驾驶和自动横向入库功能,包括控制单元,所述系统包括:
转向横移机构,与汽车车轮连接,能够实现手动驾驶和自动横向入库的转向横移操作;
液压动力机构,分别与控制单元和转向横移机构连接,用于为转向横移机构提供高压油;
视觉辅助机构,设于车身内,用于检测车身周边环境;
人机交互模块,与控制单元连接,用于切换手动驾驶和自动横向入库的信号;
执行模块,分别与控制单元、转向横移机构和液压动力机构连接,用于制动汽车。
作为优选,所述转向横移机构包括通过底板焊接一体的转向齿条和液压缸、设于液压缸内的相互平行的两个活塞和用于固定活塞的定位凸缘、与活塞连接的活塞杆以及设于活塞杆上的定位销,所述转向齿条与转向齿轮啮合,所述定位凸缘设于液压缸的内壁,所述液压缸由活塞分隔成第一液压室、第二液压室和第三液压室。
更优选的,所述第三液压室设于第一、第二液压室之间,每个液压室与不同的液压管路连接,所述第一、第二液压室在汽车横向入库时由液压管路同步进油,所述第三液压室在汽车正常行驶时由液压管路进油。
作为优选,所述视觉辅助机构包括全景影像雷达和传感器模块,所述全景影像雷达设于汽车的后视镜上,所述传感器模块包括:
制动传感器,与汽车的制动脚踏板连接;
止位传感器,设于转向横移机构上;
转角传感器,与汽车的转向柱连接;
车速传感器,与汽车车速表连接;
所述控制单元识别由传感器模块采集到的信号,做出路径规划和导航,将正常停车信号传送至执行模块,所述执行模块触发所述转向横移机构和液压动力机构工作。
作为优选,所述液压动力机构包括依次连接的储油箱、液压泵、储压器和电磁阀,所述储油箱和液压泵之间设有过滤器,所述液压泵连接转向电机,所述液压泵与储压器之间设有压力传感器,所述压力传感器连接安全阀。
过滤器主要起过滤油液的作用;液压泵使液压油变成高压油;储压器将加压后的液压油储存起来,在需要时为转向系统提供推力;电磁阀主要控制汽车正常行驶和横向转动两个工作位置状态液压油的流向;安全阀对液压油路起安全保护作用,当油路中油液压力过大超过系统额定压力时,压力传感器发出信号,使压力油由电磁阀回流储油箱,释放压力,起到限压、保护的作用。液压动力装置接收控制单元指令后,转向电机带动液压泵从储油箱中抽取液压油,液压油经过滤器过滤后进入液压泵,液压泵加压后流向储压器储存,需要转向时将高压油送到电磁阀,电磁阀经输油管将高压油输出。
作为优选,所述视觉辅助机构还包括报警模块,所述报警模块与控制单元电性连接,控制单元根据传感器模块采集到的信号将不可停车的信号传送到报警模块。
作为优选,所述控制单元连接分别位于汽车前后的两个助力电机,两个所述助力电机通过转向齿轮分别与两个转向横移机构连接,所述转向横移机构的活塞上连接转向拉杆,所述转向拉杆铰接转向节后连接车轮,所述车轮上设有轮毂电机。
作为优选,所述转向齿轮与所述转向齿条啮合。
作为优选,所述液压缸内设有4个定位凸缘,每个活塞的两端部分别设有一个定位凸缘。
全景影像雷达装在汽车后视镜上感知车身周围信息,传感器模块进行信号采集,控制单元识别采集到的信号,做出路径规划和导航,将正常停车信号传送至执行模块,执行模块触动液压动力机构和转向横移机构工作,反之控制单元将中断或禁止停车信号传送至报警模块。传感器模块包括制动传感器、止位传感器、转角传感器、车速传感器,制动传感器与制动踏板相连,控制单元检测到制动传感器信号,车轮停止转向;车轮转动九十度,止位传感器向控制单元发出信号,控制单元同时控制液压动力装置,停止动力传输;转角传感器和车速传感器连续不断向控制单元报告数据,控制单元处理后将信号传给前后轮助力电机。
每个液压室均由液压管路与液压动力装置连接,由液压动力装置通过液压管路往液压室输送高压油,第一液压室与第二液压室在汽车自动横向入库时由输油管同步进油,第三液压室在汽车正常行驶时由液压管路进油。
在汽车正常行驶时,第一、第二液压室不起作用,液压管路将高压油输送到第三液压室,使第三液压室达到保压状态,同时和定位凸缘共同作用将活塞固定,为了避免油压不足,定位销伸出,辅助定位活塞,活塞与液压缸一起运动,经转向齿轮和转向齿条啮合使转向横移机构左右移动;在汽车停车横向转动过程中,第三液压室不起作用,输油管将高压油分别输送到第一、第二液压室中,高压油推动两活塞相互靠近,此时定位销收缩,当汽车车轮转动九十度,止位传感器将信号反馈给控制单元,控制单元控制液压动力装置停止供油,车轮保持九十度转向状态。
本发明的有益效果是:
本发明提供的一种四轮转向汽车横向入库系统,通过视觉辅助机构检测车辆周身环境信息及车库位置,液压动力机构提供转向动力,转向横移机构把动力传递到车轮,带动车轮在合适的时间转动九十度,提高了新型四轮转向汽车运动的灵活性,很大程度上减轻城市停车难的现象,高效利用车位资源。
附图说明
图1为本发明一种四轮转向汽车横向入库系统的总体结构示意图;
图2为本发明一种四轮转向汽车横向入库系统的转向横移机构的结构示意图;
图3为本发明一种四轮转向汽车横向入库系统的液压动力机构的结构示意图;
图4为本发明一种四轮转向汽车横向入库系统的工作示意图。
图中:1-方向盘;2-助力电机;3-转向齿轮;4-转向横移机构;41-转向齿条;42-液压缸;43-活塞;44-定位凸缘;45-活塞杆;46-定位销;47-底板;4a-第一液压室;4b-第二液压室;4c-第三液压室;48-液压管路;5-液压动力机构;51-储油箱;52-过滤器;53-转向电机;54-液压泵;55-安全阀;57-电磁阀;58-储压器;59-压力传感器;6-视觉辅助机构;6a-止位传感器;7-控制单元;8-转向拉杆;81-转向节;9-车轮;91-轮毂电机。
具体实施方式
下面通过实施例,结合附图,对本发明的技术方案进一步阐述说明。
图1和图3所示的为本发明所述的一种四轮转向汽车横向入库系统,包括汽车方向盘1、与方向盘1连接的转向柱、汽车车轮9、控制单元7和与控制单元7连接的两个助力电机2,两个所述助力电机2通过转向齿轮3分别与两个转向横移机构4连接,所述转向横移机构4的活塞43上连接转向拉杆8,所述转向拉杆8铰接转向节81后连接车轮9,所述系统还包括分别与控制单元7电连接的液压动力机构5和视觉辅助机构6,所述转向横移机构4的液压缸42包括第一液压室、第二液压室和第三液压室,每个所述液压室均通过输油管与液压动力机构5连接,所述转向横移机构4能够实现手动驾驶和自动入库的转向横移操作;
所述视觉辅助机构6包括全景影像雷达、传感器模块、人机交互模块和执行模块,所述全景影像雷达设于汽车的后视镜上,所述人机交互模块提供手动驾驶和自动入库的切换信号,所述控制单元7识别由传感器模块采集到的信号,做出路径规划和导航,将正常停车信号传送至执行模块,所述执行模块触发所述转向横移机构4和液压动力机构5工作。
图2所示转向横移机构中可移动的活塞43,将液压缸42分为三个小液压室。在汽车正常行驶时,第一、第二液压室不起作用,液压管路48将高压油输送到第三液压室4c,使第三液压室4c达到保压状态,同时和定位凸缘44共同作用将活塞43固定,为了避免油压不足,定位销46伸出,辅助定位活塞43,活塞43与液压缸42一起运动,由于转向齿轮3和转向齿条4啮合使转向横移机构4左右移动;在汽车停车横向转动过程中,第三液压室4c不起作用,液压管路48将高压油分别输送到第一、第二液压室中,高压油推动两活塞43相互靠近,此时定位销46收缩,当汽车车轮9转动九十度,止位传感器6a将信号反馈给控制单元7,控制单元7控制液压动力机构5停止供油,车轮9保持九十度转向状态。
图3所示液压动力机构5由储油箱51、过滤器52、转向电机53、液压泵54、安全阀55、储压器58、电磁阀57、压力传感器59组成,储油箱51、液压泵54、储压器58和电磁阀57依次连接,过滤器52设于储油箱51和液压泵54之间,主要起过滤油液的作用;液压泵54使液压油变成高压油;储压器58将加压后的液压油储存起来,在需要时为转向系统提供推力;电磁阀57主要控制汽车正常行驶和横向转动两个工作位置状态液压油的流向;安全阀55对液压油路起安全保护作用,当油路中油液压力过大超过系统额定压力时,压力传感器59发出信号,使压力油由电磁阀57回流储油箱51,释放压力,起到限压、保护的作用。
液压动力机构5接收控制单元7指令后,转向电机53带动液压泵54从储油箱51中抽取液压油,液压油经过滤器52过滤后进入液压泵54,液压泵54加压后流向储压器58储存,需要转向时将高压油送到电磁阀57,电磁阀57经液压管路将高压油输出。
图4所示为本发明的工作示意图,人机交互模块是手动驾驶和自动横向入库之间的一种切换信号,传感器模块进行信号采集,控制单元7根据采集到的信号进行综合判断,将可正常停车信号传送到执行模块,或者将中断和不可停车信号传送到报警模块。传感器模块包括制动传感器、止位传感器、转角传感器和车速传感器,制动传感器与制动踏板相连,控制单元7检测到制动传感器信号,车轮9停止转向;在车轮9转动九十度后,止位传感器6a向控制单元7发出信号,控制单元7控制液压动力机构5,停止动力传输。转角传感器和车速传感器连续不断向控制单元7报告数据,控制单元7处理后将信号传给前后轮助力电机2。
在汽车正常行驶时,驾驶员转动方向盘1,转角传感器和车速传感器发送信号给控制单元7,控制单元7启动前后助力电机2,通过前后助力电机2使转向齿轮3和转向齿条41啮合,带动转向齿条41左右转动,同时压力传感器59接收到信号传给控制单元7,控制单元7控制液压动力机构5启动,液压管路48向第三液压室4c输送高压油,使第三液压室4c处于保压状态,高压油和定位凸缘44共同作用将活塞43固定,为了避免油压不足,定位销46辅助定位活塞44,整个转向横移机构4在转向齿条41带动下一起左右移动,转向拉杆8与活塞杆45相连,随着转向横移机构4的移动,转向拉杆8拉动转向节81,使车轮转过一定的角度和方向,实现车轮9角度的偏转和直线行驶。
在汽车自动横向入库时,方向盘1处于中立位置不动,视觉辅助机构6通过人机交互模块切换到自动横向入库模式,全景影像雷达检测车位周围信息,车速传感器实时报告车速信号,控制单元7做出路径规划和导航,同时启动液压动力机构5,转向电机53开始工作,带动液压泵54从储油箱51中输出高压油,经过液压管路48流到第一和第二液压室,高压油推动两活塞43相互靠近,此时定位销46收缩,活塞43通过活塞杆45带动转向拉杆8左右移动,转向拉杆8与转向节81连接,转向节81与车轮9连接,使车轮9开始转动,直到活塞43拉动转向拉杆8使车轮9转动九十度,此时止位传感器将信号反馈给控制单元7,控制单元7接收信号后关闭液压动力机构5,使转向电机53停止工作,液压泵54不工作,不再输送液压油,当转向过程中驾驶员踩刹车或者前方遇到障碍物,控制单元7检测到传感器信号后中断液压动力机构5的动力传输,使车轮9不再转动,雷达继续检测车身周围的情况,车速传感器实时报告车速信号,控制单元7做出路径规划和导航,继续停车,直至横向入库成功。轮毂电机91是车轮9前进的动力部件,采用轮毂电机91的技术方案结构更简单,不会对汽车横向入库系统产生阻碍和干扰,能更好的发挥四轮转向汽车横向入库系统的作用。
以上所述的实施例只是本发明的较佳方案,并非对本发明作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。
Claims (9)
1.一种四轮转向汽车横向入库系统,用于实现具有手动驾驶和自动横向入库功能,包括控制单元(7),其特征在于,所述系统包括:
转向横移机构(4),与汽车车轮(9)连接,能够实现手动驾驶和自动横向入库的转向横移操作;
液压动力机构(5),分别与控制单元(7)和转向横移机构(4)连接,用于为转向横移机构(4)提供高压油;
视觉辅助机构(6),设于车身内,用于检测车身周边环境;
人机交互模块,与控制单元(7)连接,用于切换手动驾驶和自动横向入库的信号;
执行模块,分别与控制单元(7)、转向横移机构(4)和液压动力(5)机构连接,用于制动汽车。
2.根据权利要求1所述的一种四轮转向汽车横向入库系统,其特征在于,所述转向横移机构(4)包括通过底板(47)焊接一体的转向齿条(41)和液压缸(42)、设于液压缸(42)内的相互平行的两个活塞(43)和用于固定活塞(43)的定位凸缘(44)、与活塞(43)连接的活塞杆(45)以及设于活塞杆(45)上的定位销(46),所述转向齿条(41)与转向齿轮(3)啮合,所述定位凸缘(44)设于液压缸(42)的内壁,所述液压缸(42)由活塞(43)分隔成第一液压室(4a)、第二液压室(4b)和第三液压室(4c)。
3.根据权利要求2所述的一种四轮转向汽车横向入库系统,其特征在于,所述第三液压室(4c)设于第一、第二液压室之间,每个液压室与不同的液压管路(48)连接,所述第一、第二液压室在汽车横向入库时由液压管路(48)同步进油,所述第三液压室(4c)在汽车正常行驶时由液压管路(48)进油。
4.根据权利要求3所述的一种四轮转向汽车横向入库系统,其特征在于,所述视觉辅助机构(6)包括全景影像雷达和传感器模块,所述全景影像雷达设于汽车的后视镜上,所述传感器模块包括:
制动传感器,与汽车的制动脚踏板连接;
止位传感器(6a),设于转向横移机构(4)上;
转角传感器,与汽车的转向柱连接;
车速传感器,与汽车车速表连接;
所述控制单元(7)识别由传感器模块采集到的信号,做出路径规划和导航,将正常停车信号传送至执行模块,所述执行模块触发所述转向横移机构(4)和液压动力机构(5)工作。
5.根据权利要求4所述的一种四轮转向汽车横向入库系统,其特征在于,所述液压动力机构(5)包括依次连接的储油箱(51)、液压泵(54)、储压器(58)和电磁阀(57),所述储油箱(51)和液压泵(54)之间设有过滤器(52),所述液压泵(54)连接转向电机(53),所述液压泵(54)与储压器(58)之间设有压力传感器(59),所述压力传感器(59)连接安全阀(55)。
6.根据权利要求5所述的一种四轮转向汽车横向入库系统,其特征在于,所述视觉辅助机构(6)还包括报警模块,所述报警模块与控制单元(7)电性连接,控制单元(7)根据传感器模块采集到的信号将不可停车的信号传送到报警模块。
7.根据权利要求6所述的一种四轮转向汽车横向入库系统,其特征在于,所述控制单元(7)连接分别位于汽车前后的两个助力电机(2),两个所述助力电机(2)通过转向齿轮(3)分别与两个转向横移机构(4)连接,所述转向横移机构(4)的活塞(43)上连接转向拉杆(8),所述转向拉杆(8)铰接转向节(81)后连接车轮(9),所述车轮(9)上设有轮毂电机(91)。
8.根据权利要求7所述的一种四轮转向汽车横向入库系统,其特征在于,所述转向齿轮(3)与所述转向齿条(41)啮合。
9.根据权利要求2所述的一种四轮转向汽车横向入库系统,其特征在于,所述液压缸(42)内设有4个定位凸缘(44),每个活塞(43)的两端部分别设有一个定位凸缘(44)。
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