CN113120073A - 一种可全解耦自适应的转向器和车轮转角调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可全解耦自适应的转向器和车轮转角调节方法。该种可全解耦自适应的转向器包括：壳体、连接轴、转向轴、传动轴、吸合组件、驱动组件，壳体安装于转向管柱的端部，连接轴转动安装于壳体中，转向轴的一端伸入壳体中，吸合组件设置于连接轴与转向轴之间，转向轴用于接受方向盘的扭矩并将扭矩传递给连接轴，吸合组件由ECU控制器控制，连接轴的一端伸出至壳体外侧并通过万向节与连接轴连接，传动轴用于将扭矩传递给转向器，驱动组件安装于壳体，驱动组件与传动轴连接，驱动组件用于从ECU控制器接收信号并控制连接轴进行转动。通过吸合组件实现连接轴与转向轴的断开和连接，从而避免自动驾驶过程中方向盘跟转的问题。

Description

一种可全解耦自适应的转向器和车轮转角调节方法

技术领域

本发明涉及汽车智能驾驶技术领域，具体涉及一种可全解耦自适应线控转向器和车轮转角调节方法。

背景技术

传统机械转向系统主要通过转向轴、传动轴、转向器、转向摇臂、转向节臂等部件，将驾驶员对方向盘施加转向力矩传递给转向轮，机械转向是一种完全由驾驶员操作实现对车辆转向的控制，由于存在转向操纵难度增大、转向费力、对驾驶员精力消耗大的问题，智能驾驶技术应运而生。

智能驾驶作为全球汽车产业未来发展方向已经明确，智能汽车将以智能辅助技术为基础，融合自主式、协同式智能汽车的发展，以智能网联汽车形式呈现。基本的，车辆通过加装线控机构代替驾驶员对车辆动作的控制，具体为通过改装油门、转向、制动等机构代替驾驶员对油门踏板、方向盘、制动踏板的响应；针对转向辅助设备，目前主要借助于电动伺服转向管柱总成，通过控制电机以转角伺服的模式代替驾驶员控制整车的方向，这种转向传动系统往往无法实现驾驶员与转向系统的全解耦，即线控转向设备工作时，方向盘会随着发生移动，造成驾驶员恐慌及不适应，驾驶员对方向盘的操纵会影响到线控设备的正常工作条件判别，引起指令紊乱；并且当从自动驾驶切换成手动驾驶时，方向盘与转向管柱下部传动部分不能够在合适位置结合，会造成车轮转角与方向盘转动不匹配的问题，影响驾驶员正常操作等问题。

发明内容

本申请通过提供一种可全解耦自适应的转向器，以此解决转向系统解耦后，方向盘跟转的问题。本申请还通过提供一种车轮转角调节方法，解决自动驾驶切换成手动驾驶过程中，方向盘转角与车轮转角不匹配的问题。

本申请实施例提供了一种可全解耦自适应的转向器，包括：

壳体；

连接轴，所述连接轴转动安装于所述壳体中；

转向轴，所述转向轴的一端伸入所述壳体中，所述转向轴用于接收方向盘的扭矩；

吸合组件，所述吸合组件设置于所述连接轴与所述转向轴之间，所述吸合组件用于控制所述连接轴与所述转向轴的连接与断开；

传动轴，所述传动轴的一端通过万向节与所述连接轴连接，所述传动轴用于将扭矩传递给转向器；

驱动组件，所述驱动组件与所述传动轴连接，所述驱动组件用于从ECU控制器接收信号并控制所述连接轴进行转动。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步地：所述吸合组件包括：电磁铁、吸盘，所述吸盘滑动设置于所述连接轴对应设置的连接端上，所述连接端用于对所述吸盘进行限位并使所述吸盘沿所述连接轴的轴向运动，所述电磁铁与所述连接端间隔设置并安装于所述转向轴，所述电磁铁用于对所述吸盘进行吸合。本步的有益效果：当吸盘被电磁铁磁力吸引吸合至电磁铁上时，连接轴与转向轴连接，此时为手动控制状态，当电磁铁失去磁力使得吸盘与电磁铁脱离时，此时为自动控制状态。1

进一步地：所述驱动组件包括：电机、传动机构，所述电机安装于所述壳体，所述传动机构设置于所述电机与所述连接轴之间并用于将所述电机的动力传递给所述连接轴。本步的有益效果：由ECU控制器控制电机转动，从而对车辆转向进行自动控制。

进一步地：所述传动机构为蜗轮蜗杆传动机构。

进一步地：还包括：转角传感器一、转角传感器二，所述转角传感器一安装于转向轴，所述转角传感器二安装于所述连接轴，所述转角传感器一与所述转角传感器二分别与所述ECU控制器连接。本步的有益效果：通过转角传感器一和转角传感器二实现将车轮转角调节至与方向盘转角同步状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过吸合组件实现连接轴与转向轴的断开和连接，从而避免自动驾驶过程中方向盘跟转的问题。

本申请实施例还提供了一种采用所述的转向器的车轮转角调节方法，采用如下步骤：

S1、在所述转向器解耦前，转动所述方向盘至中间位置，对所述转角传感器一进行标定且标定值为a1，对所述转角传感器二进行标定且标定值为b1；

S2、在所述转向器解耦过程中，对所述转角传感器一进行标定且标定值为a2，计算a2与a1的差值为a3，对所述转角传感器二进行标定且标定值为b2，计算b2与b1的差值为b3；

S3、通过所述驱动组件驱动所述连接轴转动，直至b3与a3相等。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过转角传感器一对转向轴的转向进行检测，通过转角传感器二对连接轴的转向进行监测，并通过ECU控制器对检测值进行比较，从而再控制电机转动，直至连接轴的转动与转向轴的转动同步匹配，从而在耦合过程中，实现对方向盘的转角与车轮之间的转角的校准调节。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的结构示意图一；

图2为图1中A的局部放大图；

图3为本发明的结构示意图二；

图4为连接轴的结构示意图；

图5为吸盘的结构示意图。

其中，

1壳体；

2连接轴，201连接端，202定位凸台；

3转向轴；

4传动轴；

5吸合组件，501电磁铁，502吸盘，503滑动孔；

6驱动组件，601电机，602传动机构；

7转角传感器一；

8转角传感器二。

具体实施方式

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，机械连接的方式可以在现有技术中选择合适的连接方式，如焊接、铆接、螺纹连接、粘接、销连接、键连接、弹性变形连接、卡扣连接、过盈连接、注塑成型的方式实现结构上的相连；也可以是电连接，通过电传递能源或者信号；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了解决汽车转向系统解耦后，方向盘跟转的问题，本申请提供了一种可全解耦自适应的转向器，通过在该种转向器中设置由车载ECU控制器控制的吸合组件，实现了与方向盘侧连接的转向轴与控制车轮转动的传动轴的连接于断开，从而在进入自动驾驶状态时，方向盘跟转的问题。

为了同时解决转向系统耦合后，车轮转角与方向盘转角不一致的问题，本申请在采用该种转向器的基础上，提出了一种车轮转角调节方法，通过转角传感器测量方向盘的转角，以及测量与传动轴连接的连接轴的转角，通过ECU控制器根据转角传感器竖直，控制连接轴转动，使得车轮转角转动至与方向盘转角同步，从而结局了方向盘与车轮转角不同步的问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细说明。

具体实施例

如图1-3所示，一种可全解耦自适应的转向器包括：壳体1、连接轴2、转向轴3、传动轴4、吸合组件5、驱动组件6，壳体1安装于转向管柱的端部，连接轴2转动安装于壳体1中，转向轴3设置于转向管柱中，转向轴3的一端伸入壳体1中，转向轴3与连接轴2同轴设置，吸合组件5设置于连接轴2与转向轴3之间，转向轴3用于接受方向盘的扭矩并将扭矩传递给连接轴2，吸合组件5由ECU控制器控制，吸合组件5用于控制连接轴2与转向轴3的连接与断开，连接轴2的一端伸出至壳体1外侧并通过万向节与连接轴2连接，传动轴4用于将扭矩传递给转向器，驱动组件6安装于壳体1，驱动组件6与传动轴4连接，驱动组件6用于从ECU控制器接收信号并控制连接轴2进行转动。

如图2、4、5所示，吸合组件5包括：电磁铁501、吸盘502，吸盘502滑动设置于连接轴2对应设置的连接端201上，连接端201用于对吸盘502进行限位并使吸盘502沿连接轴2的轴向运动，电磁铁501与连接端201间隔设置并安装于转向轴3，电磁铁501用于对吸盘502进行吸合，具体的，连接端201四周设置有外花键，吸盘502开设有对应于连接端201开设有内花键的滑动孔503，吸盘502通过滑动孔503滑动套设于连接端201的外侧，连接轴2上设置有定位凸台202，定位凸台202与连接端201间隔设置，定位凸台202环绕设置于连接轴2外壁，定位凸台202用于对吸盘502向下滑动的位置进行限位，当电磁铁501没有产生磁力时，吸盘502在自重作用下滑动落于定位凸台202上。

如图2、3所示，驱动组件6包括：电机601、传动机构602，电机601安装于壳体1，传动机构602设置于电机601与连接轴2之间并用于将电机601的动力传递给连接轴2，具体的，传动机构602为蜗轮蜗杆传动机构602，其中蜗杆连接于电机601输出轴，涡轮安装于连接轴2，涡轮与蜗杆相互啮合。

如图2所示，该种转向器还包括：转角传感器一7、转角传感器二8，转角传感器一7安装于转向轴3，转角传感器二8安装于连接轴2，转角传感器一7与转角传感器二8分别与ECU控制器连接。

当手动控制转向时，电磁铁501得电产生磁力并吸合吸盘502，转向轴3与连接轴2连接，由方向盘驱动转向轴3转动，从而将动力传输到传动轴4上，并由传动轴4将动力传递给后续的转向器，进而实现手动转向；当进入自动驾驶过程中，电磁铁501失电，磁力消失，吸盘502在自重的作用下向下滑动并与电磁铁501脱离连接，ECU控制器控制电机601转动，电机601驱动蜗杆带动涡轮转动，涡轮通过于连接轴2将动力传输到传动轴4上，由传动轴4继续将动力传递给后续的转向器，进而实现自动转向。

本实施例还公开了一种采用该种转向系统的车轮转角调节方法，采用如下步骤：

S1、在转向系统解耦前，转动方向盘至中间位置，对转角传感器一7进行标定且标定值为a1，对转角传感器二8进行标定且标定值为b1；

S2、在转向系统解耦过程中，对转角传感器一7进行标定且标定值为a2，计算a2与a1的差值为a3，对转角传感器二8进行标定且标定值为b2，计算b2与b1的差值为b3；

S3、通过驱动组件6驱动连接轴2转动，直至b3与a3相等。

通过该种方法，当b3与a3相等时，即车轮转角与传动轴4(即方向盘)的转角同步，故而能够在自动切换至手动的过程中，对车轮转角进行调节，使得车轮转角与方向盘转角进行同步匹配，避免转角不同步带来的问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种可全解耦自适应的转向器，其特征在于，包括：

壳体；

连接轴，所述连接轴转动安装于所述壳体中；

转向轴，所述转向轴的一端伸入所述壳体中，所述转向轴用于接收方向盘的扭矩；

吸合组件，所述吸合组件设置于所述连接轴与所述转向轴之间，所述吸合组件用于控制所述连接轴与所述转向轴的连接与断开；

传动轴，所述传动轴的一端通过万向节与所述连接轴连接，所述传动轴用于将扭矩传递给转向器；

驱动组件，所述驱动组件与所述传动轴连接，所述驱动组件用于从ECU控制器接收信号并控制所述连接轴进行转动。

2.根据权利要求1所述的转向器，其特征在于，所述吸合组件包括：电磁铁、吸盘，所述吸盘滑动设置于所述连接轴对应设置的连接端上，所述连接端用于对所述吸盘进行限位并使所述吸盘沿所述连接轴的轴向运动，所述电磁铁与所述连接端间隔设置并安装于所述转向轴，所述电磁铁用于对所述吸盘进行吸合。

3.根据权利要求2所述的转向器，其特征在于，所述驱动组件包括：电机、传动机构，所述电机安装于所述壳体，所述传动机构设置于所述电机与所述连接轴之间并用于将所述电机的动力传递给所述连接轴。

4.根据权利要求3所述的转向器，其特征在于，所述传动机构为蜗轮蜗杆传动机构。

5.根据权利要求1-4任一所述的转向器，其特征在于，还包括：转角传感器一、转角传感器二，所述转角传感器一安装于转向轴，所述转角传感器二安装于所述连接轴，所述转角传感器一与所述转角传感器二分别与所述ECU控制器连接。

6.一种采用权利要求5所述的转向器的车轮转角调节方法，其特征在于，采用如下步骤：

S1、在所述转向器解耦前，转动所述方向盘至中间位置，对所述转角传感器一进行标定且标定值为a1，对所述转角传感器二进行标定且标定值为b1；

S2、在所述转向器解耦过程中，对所述转角传感器一进行标定且标定值为a2，计算a2与a1的差值为a3，对所述转角传感器二进行标定且标定值为b2，计算b2与b1的差值为b3；

S3、通过所述驱动组件驱动所述连接轴转动，直至b3与a3相等。

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