CN115158444B - 一种线控转向结构及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种线控转向结构及其控制方法，包括右侧内杆、右齿条外杆、左齿条外杆和左侧内杆，所述右侧内杆安装在右齿条外杆中，所述左侧内杆安装在左齿条外杆中，所述右侧内杆与左侧内杆同轴且右侧内杆靠近左侧内杆的一端延伸至左齿条外杆内，所述右齿条外杆位于左齿条外杆一侧，且同轴设置。本发明在双伺服电机的控制模式下，有效实现了对整车转向系统的自适应，保证整车各工况下的中性转向，从而提高了操控性；本发明采用独特的四杆件连接配合，也能保证在单电机故障刹车下，另一台电机仍可实现跛车模式低速行驶。

Description

一种线控转向结构及其控制方法

技术领域

本发明属于汽车转向系统技术领域，特别涉及一种线控转向结构及其控制方法。

背景技术

随着经济的发展，私家车的普及程度越来越高，况且人们对于汽车的苛求也越来越高，比如在追求汽车舒适度的同时，对汽车性能操控的要求也有所提高，当前转向系统，无论是机械传动方案，或是线控方案，都无法保证转向系统在整车各个工况下的中性转向。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种线控转向结构及其控制方法，通过双伺服电机方案，很好的规避了上述问题，保证整车在各个工况下的中性转向。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种线控转向结构，包括右侧内杆、右齿条外杆、左齿条外杆和左侧内杆；

所述右侧内杆安装在右齿条外杆中；

所述左侧内杆安装在左齿条外杆中；

所述右侧内杆与左侧内杆同轴且右侧内杆靠近左侧内杆的一端延伸至左齿条外杆内；

所述右齿条外杆位于左齿条外杆一侧，且同轴设置。

优选地，还包括伺服电机一和伺服电机二；

所述伺服电机一和伺服电机二的输出轴上均安装有主动齿轮；

所述伺服电机一的主动齿轮与左齿条外杆啮合，带动左齿条外杆直线运动；

所述伺服电机二的主动齿轮与右齿条外杆啮合，带动右齿条外杆直线运动。

优选地，所述左侧内杆靠近右侧内杆的一端开设有连接孔；

所述右侧内杆靠近左侧内杆的一端为连接部；

所述连接部与连接孔滑动配合。

优选地，所述连接部的周侧面均布有若干限位孔一和若干限位孔二；

所述限位孔一和限位孔二分别沿连接部周向均布。

优选地，所述左齿条外杆的内腔沿周向安装有若干第一弹簧，所述第一弹簧末端固定连接有钢珠，所述钢珠抵接有第一限位块；

所述左侧内杆对应第一限位块的位置开设有定位孔，所述定位孔与第一限位块滑动连接；

所述第一限位块用于与限位孔一和限位孔二滑动配合；

所述第一限位块的长度等于限位孔一的深度加上定位孔的深度；

所述限位孔二的深度小于限位孔一的深度。

优选地，所述右侧内杆沿周向还开设有若干限位孔三，所述限位孔三位于连接部一侧。

优选地，所述右齿条外杆的内腔沿周向安装有若干第二弹簧，所述第二弹簧末端固定连接有第二限位块；

所述第二限位块与限位孔三一一对应，且滑动连接。

优选地，所述第二限位块侧面还设置有楔形块二；

所述左齿条外杆末端设置有楔形块一，所述楔形块一位于楔形块二下侧，用于推动楔形块二往远离右侧内杆的一侧移动。

优选地，所述右侧内杆和左侧内杆一端均安装有横拉杆。

一种线控转向结构的控制方法，包括以下步骤：

当左侧刹车损坏时，右齿条外杆通过带动安装在其内的右侧内杆往右侧移动，使左侧内杆和左齿条外杆脱离；

当右侧刹车损坏时，左齿条外杆通过安装在其内的左侧内杆往右侧移动，使右侧内杆和右齿条外杆脱离。

优选地，使所述左侧内杆和左齿条外杆脱离，包括以下步骤：

右齿条外杆带动右侧内杆往右移动；

安装在左齿条外杆上的第一弹簧会推挤压与其连接的钢珠和与钢珠抵接的第一限位块，使第一限位块进入右侧内杆上的限位孔一，让左侧内杆和左齿条外杆脱离，使右侧内杆和左侧内杆固定连接。

优选地，使所述右侧内杆和右齿条外杆脱离，包括以下步骤：

左齿条外杆带动左侧内杆往右移动；

左齿条外杆上的楔形块挤压安装在右齿条外杆上的第二限位块上的楔形块二，使第二限位块脱离右侧内杆上的限位孔三，从而使右齿条外杆与右侧内杆脱离；

同时第一限位块会卡入右侧内杆上的限位孔二，使右侧内杆、左侧内杆和左齿条外杆固定连接。

本发明的有益效果：

1、本发明在双伺服电机的控制模式下，有效实现了对整车转向系统的自适应，保证整车各工况下的中性转向，从而提高了操控性；

2、本发明采用独特的四杆件连接配合，也能保证在单电机故障刹车下，另一台电机仍可实现跛车模式低速行驶。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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示出了本发明的一种线控转向结构的整体示意图；

图2示出了本发明的一种线控转向结构的局部示意图。

图中：1、伺服电机一；2、伺服电机二；3、右侧内杆；301、连接部；302、限位孔一；303、限位孔二；304、限位孔三；4、右齿条外杆；5、左齿条外杆；501、楔形块一；6、左侧内杆；601、连接孔；602、定位孔；7、横拉杆；8、钢珠；9、第一弹簧；10、第一限位块；11、第二弹簧；12、第二限位块；1201、楔形块二。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

一种线控转向结构，如图1所示，包括右侧内杆3、右齿条外杆4、左齿条外杆5和左侧内杆6；

右侧内杆3安装在右齿条外杆4中；

左侧内杆6安装在左齿条外杆5中；

右侧内杆3与左侧内杆6同轴且右侧内杆3靠近左侧内杆6的一端延伸至左齿条外杆5内；

右齿条外杆4位于左齿条外杆5一侧，且同轴设置。

需要说明的是，在正常状态下，左侧内杆6由左齿条外杆5驱动，右侧内杆3由左齿条外杆5驱动，而且此时左侧内杆6与右侧内杆3并不连接。

进一步地，还包括伺服电机一1和伺服电机二2；

伺服电机一1和伺服电机二2的输出轴上均安装有主动齿轮；

伺服电机一1的主动齿轮与左齿条外杆5啮合，带动左齿条外杆5直线运动；

伺服电机二2的主动齿轮与右齿条外杆4啮合，带动右齿条外杆4直线运动。

需要说明的是，伺服电机一1和伺服电机二2用于通过齿轮传动驱动左齿条外杆5和右齿条外杆4移动。

进一步地，如图2所示，左侧内杆6靠近右侧内杆3的一端开设有连接孔601；

右侧内杆3靠近左侧内杆6的一端为连接部301；

连接部301与连接孔601滑动配合。

进一步地，连接部301的周侧面均布有若干限位孔一302和若干限位孔二303；

限位孔一302和限位孔二303分别沿连接部301周向均布。

需要说明的是，限位孔一302和限位孔二303的数量一般都设为三个，沿连接部301周向均布。

进一步地，左齿条外杆5的内腔中沿周向安装有若干第一弹簧9，第一弹簧9末端固定连接有钢珠8，钢珠8抵接有第一限位块10；

左侧内杆6对应第一限位块10的位置开设有定位孔602，定位孔602与第一限位块10滑动连接；

第一限位块10用于与限位孔一302和限位孔二303滑动配合；

第一限位块10的长度等于限位孔一302的深度加上定位孔602的深度；

限位孔二303的深度小于限位孔一302的深度。

需要说明的是，第一弹簧9、钢珠8和第一限位块10的数量都是与限位孔一302和限位孔二303的数量对应的，另外当第一限位块10卡入限位孔一302时，左齿条外杆5会与左侧内杆6脱离，而左侧内杆6会与右侧内杆3固定连接，而当第一限位块10卡入限位孔二303时，左齿条外杆5、左侧内杆6和右侧内杆3会固定连接。

进一步地，右侧内杆3沿周向还开设有若干限位孔三304，限位孔三304位于连接部301一侧。

进一步地，右齿条外杆4的内腔沿周向安装有若干第二弹簧11，第二弹簧11末端固定连接有第二限位块12；

第二限位块12与限位孔三304一一对应，且滑动连接。

需要说明的是，第二限位块12、第二弹簧11和限位孔三304的数量一般都设为三个，沿右侧内杆3的周向均布。

进一步地，第二限位块12侧面还设置有楔形块二1201；

左齿条外杆5末端设置有楔形块一501，楔形块一501位于楔形块二1201下侧，用于推动楔形块二1201沿右侧内杆3径向脱离右侧内杆3。

需要说明的是，右齿条外杆4套设在右侧内杆3上，并且通过第二限位块12使右齿条外杆4驱动右侧内杆3左右移动，当楔形块一501挤压楔形块二1201时，第二限位块12会沿右侧内杆3径向移动，当第二限位块12脱离右侧内杆3时，右齿条外杆4就无法驱动右侧内杆3。

进一步地，右侧内杆3和左侧内杆6一端均安装有横拉杆7。

一种线控转向结构的控制方法，包括以下步骤：

当左侧刹车损坏时，右齿条外杆4通过带动安装在其内的右侧内杆3往右侧移动，使左侧内杆6和左齿条外杆5脱离；

当右侧刹车损坏时，左齿条外杆5通过安装在其内的左侧内杆6往右侧移动，使右侧内杆3和右齿条外杆4脱离。

进一步地，使左侧内杆6和左齿条外杆5脱离，包括以下步骤：

右齿条外杆4带动右侧内杆3往右移动；

安装在左齿条外杆5上的第一弹簧9会推挤压与其连接的钢珠8和与钢珠8抵接的第一限位块10，使第一限位块10进入右侧内杆3上的限位孔一302，让左侧内杆6和左齿条外杆5脱离，使右侧内杆3和左侧内杆6固定连接。

需要说明的是，由于钢珠8与第一限位块10是抵接，当第一限位块10进入限位孔一302后，第一限位块10就会将左侧内杆6和右侧内杆3连接在一起，此时第一限位块10的顶部刚好处于左侧内杆6与左齿条外杆5的分界面处，钢珠8仍然处于左齿条外杆5中，钢珠8与第一限位块10抵接，但是第一限位块10左右运动时，钢珠8不会运动，因此钢珠8与第一限位块10就是脱离状态，从而使左侧内杆6和左齿条外杆5脱离。

进一步地，使右侧内杆3和右齿条外杆4脱离，包括以下步骤：

左齿条外杆5带动左侧内杆6往右移动；

左齿条外杆5上的楔形块一501挤压安装在右齿条外杆4上的第二限位块12上的楔形块二1201，使第二限位块12脱离右侧内杆3上的限位孔三304，从而使右齿条外杆4与右侧内杆3脱离；

同时第一限位块10会卡入右侧内杆3上的限位孔二303，使右侧内杆3、左侧内杆6和左齿条外杆5固定连接。

需要说明的是，限位孔二303的深度由于小于限位孔一302，当第一限位块10卡入限位孔二303时，顶部仍然位于左齿条外杆5中，因此钢珠8与第一限位块10不会脱离。

需要说明的是，本发明的线控转向结构有如下工作模式：

正常模式：左齿条外杆5和左侧内杆6通过第一限位块10连接；右齿条外杆4和右侧内杆3通过第二限位块12连接；由伺服电机一1驱动左齿条外杆5，通过左侧的横拉杆7控制左前转向轮；由伺服电机二2驱动右齿条外杆4，通过右侧的横拉杆7控制右前转向轮；通过在一定范围内左右前轮转向的精确控制，从而实现整车各工况下的中性转向，从而提高了操控性；

故障模式1：伺服电机一1损坏刹车：伺服电机二2通过控制右齿条外杆4，带动右侧内杆3向右侧移动使第一限位块10压入右侧内杆3的限位孔一302中，从而无法通过左齿条外杆5驱动左侧内杆6运动，而左侧内杆6和右侧内杆3通过第一限位块10连接，使伺服电机二2在跛车模式下行进(该模式下会导致过度转向)。

故障模式2：伺服电机二2损坏刹车：伺服电机一1通过控制左齿条外杆5，带动左侧内杆6向右侧移动使第二限位块12顶起，第一限位块10卡入限位孔二303，从而右齿条外杆4无法驱动右侧内杆3运动，而左侧内杆6、右侧内杆3、左齿条外杆5三者通过第一限位块10连接，使伺服电机一1在跛车模式下行进；(该模式下会导致转向不足)。

需要说明的是，本发明通过双伺服电机实现对左右前轮的分开控制，在一定范围内，实现对阿克曼角的调节，并且在一边伺服电机出现刹车故障后，仍能通过本设计的四个杆件的连接配合关系，实现跛车模式，用单电机继续低速行驶。

尽管参照前述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精神和范围。

Claims (11)

1.一种线控转向结构，其特征在于，包括右侧内杆(3)、右齿条外杆(4)、左齿条外杆(5)和左侧内杆(6)；

所述右侧内杆(3)安装在右齿条外杆(4)中；

所述左侧内杆(6)安装在左齿条外杆(5)中；

所述右侧内杆(3)与左侧内杆(6)同轴且右侧内杆(3)靠近左侧内杆(6)的一端延伸至左齿条外杆(5)内；

所述右齿条外杆(4)位于左齿条外杆(5)一侧，且同轴设置；

所述左侧内杆(6)靠近右侧内杆(3)的一端开设有连接孔(601)；

所述右侧内杆(3)靠近左侧内杆(6)的一端为连接部(301)；

所述连接部(301)与连接孔(601)滑动配合。

2.根据权利要求1所述的一种线控转向结构，其特征在于，还包括伺服电机一(1)和伺服电机二(2)；

所述伺服电机一(1)和伺服电机二(2)的输出轴上均安装有主动齿轮；

所述伺服电机一(1)的主动齿轮与左齿条外杆(5)啮合，带动左齿条外杆(5)直线运动；

所述伺服电机二(2)的主动齿轮与右齿条外杆(4)啮合，带动右齿条外杆(4)直线运动。

3.根据权利要求1所述的一种线控转向结构，其特征在于，所述连接部(301)的周侧面均布有若干限位孔一(302)和若干限位孔二(303)；

所述限位孔一(302)和限位孔二(303)分别沿连接部(301)周向均布。

4.根据权利要求3所述的一种线控转向结构，其特征在于，所述左齿条外杆(5)的内腔沿周向安装有若干第一弹簧(9)，所述第一弹簧(9)末端固定连接有钢珠(8)，所述钢珠(8)抵接有第一限位块(10)；

所述左侧内杆(6)对应第一限位块(10)的位置开设有定位孔(602)，所述定位孔(602)与第一限位块(10)滑动连接；

所述第一限位块(10)用于与限位孔一(302)和限位孔二(303)滑动配合；

所述第一限位块(10)的长度等于限位孔一(302)的深度加上定位孔(602)的深度；

所述限位孔二(303)的深度小于限位孔一(302)的深度。

5.根据权利要求1所述的一种线控转向结构，其特征在于，所述右侧内杆(3)沿周向还开设有若干限位孔三(304)，所述限位孔三(304)位于连接部(301)一侧。

6.根据权利要求5所述的一种线控转向结构，其特征在于，所述右齿条外杆(4)的内腔沿周向安装有若干第二弹簧(11)，所述第二弹簧(11)末端固定连接有第二限位块(12)；

所述第二限位块(12)与限位孔三(304)一一对应，且滑动连接。

7.根据权利要求6所述的一种线控转向结构，其特征在于，所述第二限位块(12)侧面还设置有楔形块二(1201)；

所述左齿条外杆(5)末端设置有楔形块一(501)，所述楔形块一(501)位于楔形块二(1201)下侧，用于推动楔形块二(1201)往远离右侧内杆(3)的一侧移动。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种线控转向结构，其特征在于，所述右侧内杆(3)和左侧内杆(6)一端均安装有横拉杆(7)。

9.一种线控转向结构的控制方法，用于权利要求1-8任一项所述的一种线控转向结构，其特征在于，包括以下步骤：

当左侧刹车损坏时，右齿条外杆(4)通过带动安装在其内的右侧内杆(3)往右侧移动，使左侧内杆(6)和左齿条外杆(5)脱离；

当右侧刹车损坏时，左齿条外杆(5)通过安装在其内的左侧内杆(6)往右侧移动，使右侧内杆(3)和右齿条外杆(4)脱离。

10.根据权利要求9所述的一种线控转向结构的控制方法，其特征在于，使所述左侧内杆(6)和左齿条外杆(5)脱离，包括以下步骤：

右齿条外杆(4)带动右侧内杆(3)往右移动；

安装在左齿条外杆(5)上的第一弹簧(9)会推挤压与其连接的钢珠(8)和与钢珠(8)抵接的第一限位块(10)，使第一限位块(10)进入右侧内杆(3)上的限位孔一(302)，让左侧内杆(6)和左齿条外杆(5)脱离，使右侧内杆(3)和左侧内杆(6)固定连接。

11.根据权利要求10所述的一种线控转向结构的控制方法，其特征在于，使所述右侧内杆(3)和右齿条外杆(4)脱离，包括以下步骤：

左齿条外杆(5)带动左侧内杆(6)往右移动；

左齿条外杆(5)上的楔形块一(501)挤压安装在右齿条外杆(4)上的第二限位块(12)上的楔形块二(1201)，使第二限位块(12)脱离右侧内杆(3)上的限位孔三(304)，从而使右齿条外杆(4)与右侧内杆(3)脱离；

同时第一限位块(10)会卡入右侧内杆(3)上的限位孔二(303)，使右侧内杆(3)、左侧内杆(6)和左齿条外杆(5)固定连接。