CN115703497A - 四轮独立转向装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实现用于对四轮进行独立转向操作的接口和操作机构的四轮独立转向装置及其控制方法，在本发明中，说明了一种四轮独立转向装置及其控制方法，四轮独立转向装置包括：运动模块，实现通过方向盘的倾斜操作的转向运动；以及控制器，检测根据所述转向运动的转向信号，并基于检测出的转向信号来控制四轮的转向移动或悬架移动。

Description

四轮独立转向装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种实现用于对四轮进行独立转向操作的接口和操作机构的四轮独立转向装置及其控制方法。
背景技术
由于传统的车辆仅通过两个模式(直行、左/右转向)来使车轮转向，因此可以仅利用较少的操作系统来直观地驾驶。与此相反，由于四轮独立转向系统(4WS，4WheelSteering)可以独立控制每个车轮，因此可以实现各种车辆移动(movement)。
最近，正在集中开发有关四轮独立转向系统的硬件，然而，可以机械地操作和控制4WS的移动的转向机构或操作机构仍然不足。
即，用于独立转向四轮的用户接口的相关结构不足，并且将四轮分别以不同方向转向的技术和控制场景也同样不足。
对此，为了实现并量产四轮独立转向系统，需要一种有关可自由操作四轮的接口和操作机构的技术。
通过上述背景技术说明的内容仅用于加强对本发明背景的理解，不应被解释为承认本发明属于所属技术领域的普通技术人员已知的现有技术。
现有技术文献
专利文献
(专利文献1)KR 10-2019-0115845 A
(专利文献2)US10913491 B2
(专利文献3)US10787192 B1
(专利文献4)US10029728 B2
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，旨在提供一种实现用于对四轮进行独立转向操作的接口和操作机构的四轮独立转向装置及其控制方法。
(二)技术方案
用于实现如上所述的目的的本发明的四轮独立转向装置的特征可以在于，包括：运动模块，实现通过方向盘的倾斜操作的转向运动；以及控制器，检测根据所述转向运动的转向信号，并基于检测出的转向信号来控制四轮的转向移动或悬架移动。
所述转向运动可以包括相对转向柱的方向盘的横摇运动和纵摇运动中的至少一个。
还可以包括磁体和磁场测量传感器，设置在所述方向盘和转向柱上，并彼此靠近设置，所述控制器可以基于磁场测量传感器根据所述方向盘的转向运动的磁体和磁场测量传感器之间的距离变化而检测出的磁场变化来检测转向信号。
所述磁场测量传感器可以固定在转向柱的外表面；所述磁体可以设置在方向盘的下端内表面，所述方向盘以包覆磁场测量传感器的形状形成。
所述磁体和磁场测量传感器可以基于方向盘和转向柱的轴沿圆周方向设置有至少两个。
所述磁体的尺寸可以均不相同。
所述运动模块可以以相对旋转受限的状态连接在方向盘和转向轴之间；所述转向轴上可以设置有反作用马达，以向方向盘提供反作用扭矩。
所述运动模块可以包括：模块壳体，固定在转向轴的上端；第一运动部件，固定在方向盘的下端，并实现转向运动；第二运动部件，左右侧插入有第一运动部件的左右侧，前后侧插入到模块壳体的前后侧，并允许相对模块壳体的第一运动部件的前后纵摇运动；以及第三运动部件，前后侧插入有第一运动部件的前后侧，左右侧插入到模块壳体的左右侧，并允许第二运动部件相对于模块壳体的左右横摇运动。
可以包括设置在所述方向盘进行转向运动的方向上，并防止在方向盘的转向运动过程中与运动模块碰撞的止动件。
可以包括向所述方向盘进行转向运动的方向提供弹性恢复力的复位弹簧。
所述复位弹簧可以连接在方向盘和运动模块之间。
还可以包括激活所述转向运动功能的运动开关，所述控制器可以在所述转向运动功能被激活的状态下，根据通过转向运动检测到的转向信号来控制四轮的转向移动或悬架移动。
所述运动开关可以设置在方向盘的左右侧。
在所述转向运动功能被激活的状态下将方向盘向左侧或右侧方向横摇运动时，四轮可以向左右方向整齐排列；在停用所述转向运动功能时，四轮可以转向并复位。
在所述转向运动功能被激活的状态下将方向盘向前方对角线方向横摇和纵摇运动时，四轮可以向相应对角线方向整齐排列；在所述转向运动功能被停用时，四轮可以转向并复位。
在所述转向运动功能被激活的状态下旋转方向盘时，四轮可以被转向为能够进行车辆的原地旋转；在所述转向运动功能被停用时，四轮可以转向并复位。
在所述转向运动功能被激活的状态下进行将所述方向盘向一个方向纵摇运动的转向运动时，悬架可以升高并使得车辆的离地高度上升；在所述转向运动功能被激活的状态下进行将所述方向盘向另一个方向纵摇运动的转向运动时，悬架可以降低并使得车辆的离地高度下降。
在所述转向运动功能被激活时，可以通过显示装置来显示当前四轮的转向或悬架状态以及车辆的行驶状态。
在所述方向盘进行转向运动时，可以通过显示装置来显示反映转向运动的四轮的转向或悬架预期状态以及车辆的行驶预期状态。
本发明的四轮独立转向装置的另一结构的特征可以在于，包括：运动模块，以相对旋转受限的状态连接在方向盘和转向轴之间，并且实现通过所述方向盘的倾斜操作的转向运动；转向柱，固定为包覆所述转向轴的形状；磁体和磁场测量传感器，设置在所述方向盘和转向柱上，并彼此靠近设置；以及反作用马达，设置在所述转向轴，并向方向盘提供反作用扭矩。
本发明的四轮独立转向装置的控制方法的特征可以在于，包括以下步骤：激活判断步骤，由控制器判断方向盘的转向运动功能是否激活；转向信号检测步骤，当判断转向运动功能被激活时，控制器检测根据通过方向盘的倾斜操作的转向运动的转向信号；以及移动控制步骤，当检测根据转向运动的转向信号时，控制器基于检测出的转向信号来控制四轮的转向移动或悬架移动。
当所述转向运动功能被激活时，可以通过显示装置来显示当前四轮的转向或悬架状态以及车辆的行驶状态。
在所述转向运动功能被激活的状态下进行所述方向盘的转向运动时，可以通过显示装置来显示将反映转向运动的四轮的转向或悬架预期状态以及车辆的行驶预期状态。
所述转向信号检测步骤可以基于磁场测量传感器根据所述方向盘的转向运动的磁体和磁场测量传感器之间的距离变化而检测出的磁场变化来检测出转向信号。
所述转向信号检测步骤可以包括以下步骤：根据固定在转向柱的磁场测量传感器确保设置在方向盘的磁体的磁场强度；以及在方向盘进行转向运动时，基于转向角和磁体的磁场强度，检测对相应转向运动的转向信号。
可以通过转向运动磁场图来检测出所述转向运动的转向信号。
在所述转向运动功能被停用时，可以不检测转向运动的转向信号。
(三)有益效果
通过上述技术方案，本发明具有如下技术效果：通过方向盘的横摇运动和纵摇运动等额外的转向操作来实现用于进行车辆的各种移动的转向操作，由此实现适于四轮独立转向装置的接口并提高转向操作的便利性和车辆的商品性。
尤其，通过将根据转向运动的四轮的转向状态和车辆的状态显示给驾驶员，具有进一步改善商品性的优点。
附图说明
图1是示出根据本发明的四轮独立转向装置的结构的图。
图2是示出根据图1中的方向盘的纵摇运动的操作状态的图。
图3是示意性地示出根据本发明的将四轮转向操作的车轮致动器的图。
图4是例示根据本发明的磁体的设置结构的图。
图5是示出根据本发明的方向盘的各个旋转角度的磁场强度的图。
图6是根据本发明的运动模块的立体图。
图7是根据本发明的运动模块的分解立体图。
图8是例示根据本发明的运动开关和复位弹簧的设置结构的图。
图9是用于说明根据本发明将四轮以90°方向转向的转向运动的图。
图10是用于说明根据图9的四轮的转向移动和车辆状态的图。
图11a、图11b是例示在根据图9的功能激活状态和转向运动操作状态下表示在平视显示器(HUD，Head Up Display)的画面的图。
图12是用于说明根据本发明将四轮以45°方向转向的转向运动的图。
图13是用于说明根据图12的四轮的转向移动和车辆状态的图。
图14a、图14b是例示在根据图12的功能激活状态和转向运动操作状态下表示在HUD的画面的图。
图15是用于说明根据本发明将四轮以±45°方向转向的转向运动的图。
图16是用于说明根据图15的四轮的转向移动和车辆状态的图。
图17a、图17b是例示在根据图15的功能激活状态和转向运动操作状态下表示在HUD的画面的图。
图18是用于说明为了根据本发明升高或降低悬架而转向的转向运动的图。
图19是用于说明根据图18的悬架的高度调整移动的图。
图20a、图20b是例示在根据图18的功能激活状态和转向运动操作状态下表示在HUD的画面的图。
图21是本发明的四轮独立转向装置的控制系统的框图。
图22是用于说明根据本发明的四轮独立转向装置的整体控制流程的流程图。
附图标记说明
10：方向盘 11：磁体
12：止动件 20：运动模块
21：模块壳体 22：第一运动部件
23：第二运动部件 24：第三运动部件
30：转向轴 40：转向柱
41：磁场测量传感器 50：反作用马达
60：复位弹簧 70：运动开关
80：转向角传感器 90：扭矩传感器
100：车轮速度传感器
110(110a、110b、110c、110d)：四轮
120(120a、120b、120c、120d)：车轮致动器
CR：控制器
具体实施方式
通过附图对本发明的优选实施例进行如下详细说明。
图1是示出根据本发明的四轮独立转向装置的结构的图，图2是示出根据图1中的方向盘10的纵摇运动的操作状态的图，图3是示意性地示出根据本发明的将四轮110转向操作的车轮致动器(road-wheel actuator)120的图。
参照附图，本发明的四轮独立转向装置包括：运动模块20，实现包括方向盘10的横摇运动和纵摇运动中的至少一个的转向运动；以及控制器CR，检测根据所述转向运动的转向信号，并且基于检测的转向信号来控制四轮110的转向移动或悬架移动。
优选地，运动模块20被构造为允许机械方式的方向盘10的横摇和纵摇操作。并且，控制器CR可以识别转向运动方向，并向车轮致动器120施加操作信号，以将转向扭矩提供到四轮110，或者也可以将操作信号施加到悬架。
作为参考，所述车轮致动器120(120a、120b、120c、120d)独立地设置在包括左右侧前轮和后轮的四轮110(110a、110b、110c、110d)中的每一个上，由此，可以根据从控制器CR施加的操作信号对四轮110(110a、110b、110c、110d)进行独立转向操作。
即，在传统的方向盘的情况下，仅能够以转向轴为中心进行旋转操作，并由此对前轮进行转向，然而，本发明不仅能够以转向轴30为中心进行旋转操作，还可以通过向左右横摇方向和前后纵摇方向操作方向盘10来实现转向运动，并且通过检测根据该转向运动的转向信号来控制车辆的移动。
如上所述，通过方向盘10的额外转向操作来实现用于进行车辆的各种移动的转向操作，由此可以实现适于四轮独立转向装置的接口，并提高转向操作的便利性。
另外，在本发明中，利用磁体11所具有的磁场来检测方向盘10的转向运动。
为此，本发明还包括设置在所述方向盘10和转向柱40上，并且彼此靠近设置的磁体11和磁场测量传感器41。
由此，所述控制器CR可以基于磁场测量传感器41根据所述方向盘10的转向运动的磁体11和磁场测量传感器41之间的距离变化而检测出的磁场变化来检测转向信号。
即，除了方向盘10的转向运动操作之外，当磁体11和磁场测量传感器41之间的物理距离根据旋转转向操作来变化时，由于磁场测量传感器41检测的磁场的强度发生变化，因此可以基于变化后的磁场强度来检测对应于方向盘10的转向操作的转向信号。
图4是例示根据本发明的磁体11的设置结构的图。
参照图1和图4，对磁体11和磁场测量传感器41的结合结构进行观察，该结构为，所述磁场测量传感器41固定在转向柱40的外表面，所述磁体11设置在方向盘10的下端内表面，所述方向盘10以包覆磁场测量传感器41的形状形成。
并且，所述磁体11和磁场测量传感器41可以基于方向盘10和转向柱40的轴沿圆周方向形成等角，并设置有至少两个。
具体地，转向柱40以包覆转向轴30的形状固定，并且沿着所述转向柱40的上端外周面固定有磁场测量传感器41。
所述磁场测量传感器41为利用霍尔效应来检测磁场强度的三维磁场传感器(3DMagnetic Field Sensor)，根据需要，可以被构造为一维磁场传感器(1D Magnetic FieldSensor)。
并且，所述磁场测量传感器41可以以180°的间距设置有2个，可以以90°的间距设置有4个，或者还可以以45°的间距设置有8个，以识别精确的位置和磁场强度。
另外，所述磁体11可以是磁铁或磁单极(Magnetic monopole)，所述方向盘10的下端中心形成为槽状，所述磁体11沿着所述槽的下端内周面固定。
这种磁体11可以形成为具有相同的尺寸，然而，磁体11也可以形成为具有彼此不同的尺寸。
即，由于还可以通过磁场的大小来计算方向盘10的转向角，因此可以在转向角传感器80发生故障时用作双重安全装置。对此，将在下面重新进行说明。
作为参考，转向角传感器80可以设置在转向柱40的上端，以检测方向盘10的转向角，并且转向轴30的下端可以设置有扭矩传感器90，以检测方向盘10的转向扭矩。
图5是示出根据本发明的方向盘10的各个旋转角度的磁场强度的图。
参照附图，对通过磁场测量传感器41检测方向盘10的转向运动的原理进行说明，基于在没有方向盘10的横摇和纵摇运动的状态下的磁场强度，当磁体11靠近磁场测量传感器41时，磁场的强度增加，并且当磁体11远离磁场测量传感器41时，磁场的强度减小。
由此，根据由于磁体11的移动而发生的与磁场测量传感器41的距离变化，每个磁场测量传感器41以磁场强度增加或减小的状态来检测出根据方向盘10的横摇运动、纵摇运动的操作运动。
因此，可以将检测到的磁场强度应用于磁场图，并由此检测出方向盘10的相应转向运动。
另外，在根据方向盘10的横摆运动(旋转)的转向运动的情况下，由于可以通过转向角传感器80获得方向盘10的旋转角度，因此，即使没有检测磁场的强度变化，也可以检测出方向盘10的横摆运动。
然而，在自动驾驶模式或线控转向(Steering-by-wire，SBW)系统中，当转向角传感器80发生故障时，可能会由于转向角传感器80的误操作而无法行驶。
此时，在将磁体11的尺寸设置为彼此不同的结构中，由于利用通过磁场测量传感器41来测量的磁场强度的变化计算转向角，因此，不仅可以通过赋予转向装置的故障安全(fail safety)功能来用作双重安全装置，还可以检测出方向盘10的横摆运动。
另一方面，参照图1，所述运动模块20以相对旋转受限的状态连接在方向盘10和转向轴30之间，所述转向轴30上可以设置有反作用马达50，以向方向盘10提供反作用扭矩。
即，运动模块20结合到方向盘10的下部，转向轴30结合到所述运动模块20的下端。
因此，当方向盘10旋转时，运动模块20和转向轴30受限地旋转，从而由反作用马达50提供的反作用扭矩通过运动模块20提供到方向盘10。
作为参考，可以基于通过车轮速度传感器100来检测的车速、转向角传感器80检测的转向角以及转向角速度来生成反作用扭矩。
图6是根据本发明的运动模块20的立体图，图7是根据本发明的运动模块20的分解立体图。
参照附图，所述运动模块20包括：模块壳体21，固定在转向轴30的上端；第一运动部件22，固定在方向盘10的下端，并实现转向运动；第二运动部件23，左右侧插入有第一运动部件22的左右侧，前后侧插入到模块壳体21的前后侧，并允许第一运动部件22相对于模块壳体21的前后纵摇运动；以及第三运动部件24，前后侧插入有第一运动部件22的前后侧，左右侧插入到模块壳体21的左右侧，并允许第二运动部件23相对于模块壳体21的左右横摇运动。
例如，第一运动部件22的上端紧固在方向盘10的下端中心，转向轴30的上端紧固在模块壳体21的底部中心。
并且，在所述第一运动部件22的左右侧以圆柱形状突出的Y轴凸起22b插入到形成在第二运动部件23的左右侧的Y轴孔23b中，在所述第二运动部件23的前后侧以圆柱形状突出的X轴凸起23a插入到形成在模块壳体21的前后侧的X轴孔21a中，由此，将基于X轴实现左右横摇运动。
另外，在所述第一运动部件22的前后侧以圆柱形状突出的X轴凸起22a插入到形成在第三运动部件24的前后侧的X轴孔24a中，在所述第三运动部件24的左右侧以圆柱形状突出的Y轴凸起24b插入到形成在模块壳体21的左右侧的Y轴孔21b中，由此，将基于Y轴实现前后纵摇运动。
即，通过运动模块20来实现作为车辆的左右方向移动的横摇运动以及作为车辆的前后方向移动的纵摇运动。
作为参考，可以应用在与所述运动模块20相同的方向上允许转向运动的其他结构，这种结构应同样包括在本发明的可实施范围内。
另外，如图1所示，本发明包括：止动件12，设置在所述方向盘10进行转向运动的方向，并防止在方向盘10的转向运动过程中与运动模块20碰撞。
优选地，所述止动件12由橡胶材料形成，所述止动件12固定在与运动模块20的模块壳体21面对的方向盘10的下端内表面，并且可以在部分情况下固定在所述模块壳体21的外表面。
即，如图2所示，在方向盘10的转向运动过度发生时，防止由于磁体11和磁场测量传感器41之间的碰撞而导致的损坏。
另外，图8是例示根据本发明的运动开关70和复位弹簧60的设置结构的图。
参照附图，本发明包括：复位弹簧60，向所述方向盘10进行转向运动的方向提供弹性恢复力。
优选地，所述复位弹簧60可以在方向盘10和运动模块20之间径向连接有多个，并且可以设置为高刚性，以有助于方向盘10的中心定位(centering)。
继续参照图8，本发明还包括激活所述转向运动功能的运动开关70，所述控制器CR在激活所述转向运动功能的状态下，可以通过根据转向运动检测到的转向信号来控制四轮110的转向移动或悬架移动。
所述运动开关70可以设置在方向盘10的左右侧。
即，驾驶员通过同时按下左右侧的运动开关70或按下一个运动开关70来激活并打开转向运动功能。
如上所述，当转向运动功能被激活时，可以检测出方向盘10的转向运动方向。
图9是用于说明根据本发明将四轮110以90°方向转向的转向运动的图，图10是用于说明根据图9的四轮110的转向移动和车辆状态的图。
参照附图，在所述转向运动功能被激活的状态下将方向盘10向左侧或右侧方向横摇运动时，四轮110向左右方向整齐排列；在停用所述转向运动功能时，四轮110转向并复位。
另外，图11a、图11b是例示在根据图9的功能激活状态和转向运动操作状态下表示在显示装置的画面的图。
参照附图，当所述转向运动功能被激活时，通过显示装置来显示当前四轮110的转向或悬架状态以及车辆的行驶状态。
并且，在所述方向盘10进行转向运动时，通过显示装置来显示反映转向运动的四轮110的转向或悬架预期状态以及车辆的行驶预期状态。
作为参考，在方向盘10进行转向运动时，通过显示装置表示车辆状态的功能适用于下述的所有其他转向运动。
并且，所述显示装置可以是平视显示器(HUD,Head Up Display)或组合仪表，尤其，还可以是中央仪表盘显示器，或组合仪表(cluster)和AVN(Audio,Video,Navigation)/CID(Center Information Display)集成为一体的显示装置。如上所述，本发明可以在如上所述的各种显示装置中显示图像，并且如上所述的图像播放方法和结构应同样被包括在本发明的可实施范围内。
即，当将运动开关70操作为接通时，如图11a所示，通过显示装置显示当前四轮110的状态和转向状态。
在该状态下，如图9所示，为了车辆的右侧水平移动而将方向盘10操作为向右侧方向横摇运动时，如图11b所示，通过显示装置显示反映该转向运动意图的结果。
之后，在经过预定时间或通过运动开关70进行单独的操作时，如图10所示，四轮110旋转90°。
接下来，当驾驶员踩下加速踏板时，车辆向右侧移动，并且在移动完成后断开运动开关70时，四轮110转向并复位至旋转90°之前的状态。
接下来，图12是用于说明根据本发明将四轮110以45°方向转向的转向运动的图，图13是用于说明根据图12的四轮110的转向移动和车辆状态的图，图14a、图14b是例示在根据图12的功能激活状态和转向运动操作状态下表示在显示装置的画面的图。
参照附图，在所述转向运动功能被激活的状态下将方向盘10向前方对角线方向横摇和纵摇运动时，四轮110向该对角线方向整齐排列；在停用所述转向运动功能时，四轮110转向并复位。
即，当将运动开关70操作为接通时，如图14a所示，通过显示装置显示当前四轮110的状态和转向状态。
在该状态下，如图12所示，为了向右侧45°方向进入等而将方向盘10向混合了横摇运动和纵摇运动的前方右侧对角线方向操作时，如图14b所示，通过显示装置显示反映该转向运动意图的结果。
之后，在经过预定时间或通过运动开关70进行单独的操作时，如图13所示，四轮110旋转45°。
接下来，当驾驶员踩下加速踏板时，车辆向右侧前方移动，并且在移动完成后断开运动开关70时，四轮110转向并复位至旋转45°之前的状态。
尤其，如上所述，在车辆向对角线移动时，相比传统的系统，车辆的路径可以大幅减少，因此，基于能够在更快的时间内进行车道变更和超车，可以有助于提高操作安全性、转向安全性以及燃料经济性。
另外，图15是用于说明根据本发明将四轮110以±45°方向转向的转向运动的图，图16是用于说明根据图15的四轮110的转向移动和车辆状态的图，图17a、图17b是例示在根据图15的功能激活状态和转向运动操作状态下表示在显示装置的画面的图。
参照附图，在所述转向运动功能被激活的状态下旋转方向盘10时，车辆被转向为可在原地旋转；在停用所述转向运动功能时，四轮110可以转向并复位。
例如，在前后轴距相同，并且左右轮距相同时，四轮110向±45°方向转向。
即，当将运动开关70操作为接通时，如图17a所示，通过显示装置显示当前四轮110的状态和转向状态。
在该状态下，如图15所示，为了车辆的180°旋转而将方向盘10操作为向左旋转时，如图17b所示，通过显示装置显示反映该转向运动意图的结果。
之后，在经过预定时间或通过运动开关70进行单独的操作时，如图16所示，四轮110旋转±45°。
接下来，当驾驶员踩下加速踏板时，车辆在原地旋转，并且在完成原地旋转后断开运动开关70时，四轮110转向并复位至旋转±45°之前的状态。
另外，图18是用于说明为了根据本发明升高或降低悬架而转向的转向运动的图，图19是用于说明根据图18的悬架的高度调整移动的图，图20a、图20b是例示在根据图18的功能激活状态和转向运动操作状态下表示在显示装置的画面的图。
参照附图，在所述转向运动功能被激活的状态下将方向盘10向后方纵摇运动时，悬架升高使得车辆离地高度上升；在所述转向运动功能被激活的状态下将方向盘10向前方纵摇运动时，悬架降低使得车辆离地高度下降。
例如，所述悬架可以是能够根据控制器CR的控制命令来调整上下高度的悬架，当本发明的控制器CR向悬架控制器施加悬架的高度调整所需的信号时，悬架控制器可以向悬架施加操作命令信号，以升高或降低悬架的高度。
即，当将运动开关70操作为接通时，如图20a所示，通过显示装置显示当前车辆的状态。
在该状态下，如图18所示，为了使车辆的车高升高而将方向盘10向后方纵摇操作时，如图20b所示，通过显示装置显示反映该转向运动意图的结果。
之后，在经过预定时间或通过运动开关70进行单独的操作时，悬架上升预定高度，并使得车辆的离地高度变高。
相反地，将方向盘10向前方纵摇操作时，悬架下降，并使得车辆的离地高度重新变低。
如上所述，本发明通过在现有转向中增加额外的转向运动功能，实现了水平移动模式、从旁车道超车或方向转换模式、原地旋转模式、离地高度改变模式等各种用于车辆移动的接口技术，由此，大幅提高了车辆的商品性。
另外，通过将根据转向运动的四轮110的转向状态和车辆的状态显示给驾驶员，可以进一步改善商品性。
另一方面，图21是本发明的四轮独立转向装置的控制系统的框图。
如图所示，通过转向角传感器80、扭矩传感器90、运动开关70、磁场测量传感器41、车轮速度传感器100等来检测反映车辆的行驶状态的输入信号，并将检测的输入信号输入到转换器时，通过转换器转化为可由车辆控制模块处理的信号，以传递到车辆控制模块。
由此，从车辆控制模块向转向控制器CR、悬架控制器、行驶控制器输入所需的信息，并且每个控制器基于输入的信息产生控制命令信号。
尤其，可以通过在本发明的控制器CR中生成的命令来控制反作用马达50，控制悬架，并且控制车轮致动器120。
另一方面，图22是用于说明根据本发明的四轮独立转向装置的整体控制流程的流程图。
参照附图，本发明包括以下步骤：激活判断步骤，由控制器CR判断方向盘10的转向运动功能是否激活；转向信号检测步骤，当判断转向运动功能被激活时，控制器CR检测根据转向运动的转向信号，所述转向运动包括方向盘10的横摇、纵摇运动；以及移动控制步骤，当检测根据转向运动的转向信号时，控制器CR基于检测出的转向信号来控制四轮110的转向移动或悬架移动。
即，在驾驶员通过操作运动开关70来激活转向运动功能的状态下，不仅会以转向轴30中心进行旋转操作，还会向左右横摇方向和前后纵摇方向操作方向盘10，以实现转向运动，并且通过检测根据该转向运动的转向信号来控制车辆的移动。
因此，通过转向运动功能的激活和方向盘10的额外转向操作来实现用于进行车辆的各种移动的转向操作，由此实现适于四轮独立转向装置的接口并提高转向操作的便利性和车辆的商品性。
作为参考，根据本发明的示例性实施例的控制器CR可以通过非易失性存储器(未示出)和处理器(未示出)来实现，其中，非易失性存储器被构造为存储用于控制车辆的各种组件的操作的算法，或者有关运行所述算法的软件命令的数据，处理器被构造为利用存储在所述存储器的数据来执行将在下面说明的操作。其中，存储器和处理器可以被实现为独立的芯片。或者，存储器和处理器可以被实现为彼此集成的单一芯片。处理器可以采用一个以上的处理器的形式。
另外，当所述转向运动功能被激活时，可通过显示装置来显示当前四轮110的转向或悬架状态以及车辆的行驶状态。
并且，在所述转向运动功能被激活的状态下进行所述方向盘10的转向运动时，可以通过显示装置来显示将反映转向运动的四轮110的转向或悬架预期状态以及车辆的行驶预期状态。
进一步地，通过作为显示装置的平视显示器(HUD)来显示图像时，可以进一步显示导航信息、自动驾驶信息、激光雷达和雷达信息、悬架离地高度位移信息、车速信息、驱动扭矩信息以及转向角信息等。
尤其，本发明的所述转向信号检测步骤可以基于磁场测量传感器41根据所述方向盘10的转向运动的磁体11和磁场测量传感器41之间的距离变化而检测出的磁场变化来检测出转向信号。
具体地，所述转向信号检测步骤包括以下步骤：通过固定在转向柱40的磁场测量传感器41，确保设置在方向盘10的磁体11的磁场强度；以及在方向盘10进行转向运动时，基于转向角和磁体11的磁场强度，检测相应转向运动的转向信号。
进一步地，可以通过转向运动磁场图来检测出所述转向运动的转向信号。
另一方面，在所述转向运动功能被停用时，可以控制为不检测转向运动的转向信号。
以下，参照图22，对控制根据本发明的四轮独立转向装置的整体过程进行说明。
在车辆的运行过程中，通过接收车轮速度传感器100的信息和导航信息等来计算车速(S10)。
与此同时，通过转向角传感器80确保转向角和转向角速度(S11)。
对此，基于计算的车速、转向角和转向角速度来计算反作用扭矩，并通过反作用马达50将计算的反作用扭矩提供至方向盘10(S12)。
在如上所述的车辆的运行过程中，通过判断运动开关70的操作来判断转向运动功能是否被激活(S13)。
当步骤S13的判断结果为转向运动功能被激活时，通过显示装置显示当前四轮110的转向状态或悬架状态以及车辆的行驶状态(S14)。
并且，利用磁场测量传感器41计算每个磁体11的磁场强度(S15)。
接下来，监控驾驶员是否操作转向运动(S16)，并且当在监控过程中执行了方向盘10的转向运动时，判断车辆的状态是否满足该转向运动执行条件(S17)。
例如，当希望通过转向运动执行车辆的水平模式或原地旋转模式等时，可以在车辆的停止状态下判断为满足转向运动执行条件。当然，除此之外，还可以将以每个转向运动驱动四轮110时，对于车辆安全所必需的车辆状态设置为转向运动执行条件。
另外，当步骤S17的判断结果为不满足转向运动执行条件时，通过HUD或仪表盘向驾驶员警告无法进行该转向运动的转向，并且进行引导以将车辆状态转换为满足转向运动执行条件的状态(S18)。
另一方面，当步骤S17的判断结果为满足转向运动执行条件时，通过磁场图检测磁场测量传感器41根据方向盘10的转向运动的磁体11和磁场测量传感器41之间的距离变化而检测出的磁场变化(S19)。
接下来，基于磁场变化、转向角、运动开关70的操作输入等，检测出该转向运动的转向信号(S20)。
并且，通过显示装置来显示将反映该转向运动的四轮110的转向预期状态或悬架预期状态以及车辆的行驶预期状态(S21)。
之后，基于车速、转向角、转向角速度来计算用于四轮110转向的车轮致动器120的转向扭矩(S22)。所述转向扭矩可以根据每个转向运动而被设置为不同。
并且，各自的车轮致动器120独立地驱动四轮110的转向。
接下来，通过判断运动开关70的操作来判断是否停用转向运动功能(S24)。
当步骤S24的判断结果为转向运动功能被停用时，转向并复位至四轮110旋转之前的状态(S25)。
另一方面，当步骤S13的判断结果为转向运动功能没有被激活时，基于车速、转向角、转向角速度来计算用于前轮转向的车轮致动器120的转向扭矩(S26)。
并且，通过操作前轮的车轮致动器120对前轮进行转向驱动(S27)。
如上所述，本发明通过方向盘的横摇运动和纵摇运动等额外的转向操作来实现用于进行车辆的各种移动的转向操作，由此实现适于四轮独立转向装置的接口并提高转向操作的便利性和车辆的商品性。
并且，通过将根据转向运动的四轮的转向状态和车辆的状态显示给驾驶员，进一步改善了商品性。
另一方面，本发明虽然仅对上述具体实施例进行了详细说明，但对于本领域普通技术人员而言，可在本发明的技术思想范围内进行各种改变和修改是显而易见的，并且显然地，这种改变和修改属于所附的权利要求范围内。

Claims (27)

1.一种四轮独立转向装置，包括：
运动模块，实现通过方向盘的倾斜操作的转向运动；以及
控制器，检测根据所述转向运动的转向信号，并基于检测出的转向信号来控制四轮的转向移动或悬架移动。
2.根据权利要求1所述的四轮独立转向装置，其特征在于，
所述转向运动包括相对转向柱的方向盘的横摇运动和纵摇运动中的至少一个。
3.根据权利要求2所述的四轮独立转向装置，其特征在于，还包括：
磁体和磁场测量传感器，设置在所述方向盘和转向柱上，并彼此靠近设置，
所述控制器基于磁场测量传感器根据所述方向盘的转向运动的磁体和磁场测量传感器之间的距离变化而检测出的磁场变化来检测转向信号。
4.根据权利要求3所述的四轮独立转向装置，其特征在于，
所述磁场测量传感器固定在转向柱的外表面；
所述磁体设置在方向盘的下端内表面，所述方向盘以包覆磁场测量传感器的形状形成。
5.根据权利要求3所述的四轮独立转向装置，其特征在于，
所述磁体和磁场测量传感器基于方向盘和转向柱的轴沿圆周方向设置有至少两个。
6.根据权利要求5所述的四轮独立转向装置，其特征在于，
所述磁体的尺寸均不相同。
7.根据权利要求1所述的四轮独立转向装置，其特征在于，
所述运动模块以相对旋转受限的状态连接在方向盘和转向轴之间；
所述转向轴上设置有反作用马达，以向方向盘提供反作用扭矩。
8.根据权利要求1所述的四轮独立转向装置，其特征在于，
所述运动模块包括：
模块壳体，固定在转向轴的上端；
第一运动部件，固定在方向盘的下端，并实现转向运动；
第二运动部件，左右侧插入有第一运动部件的左右侧，前后侧插入到模块壳体的前后侧，并允许相对模块壳体的第一运动部件的前后纵摇运动；以及
第三运动部件，前后侧插入有第一运动部件的前后侧，左右侧插入到模块壳体的左右侧，并允许第二运动部件相对于模块壳体的左右横摇运动。
9.根据权利要求1所述的四轮独立转向装置，其特征在于，包括：
止动件，设置在所述方向盘进行转向运动的方向上，并防止在方向盘的转向运动过程中与运动模块碰撞。
10.根据权利要求1所述的四轮独立转向装置，其特征在于，包括：
复位弹簧，向所述方向盘进行转向运动的方向提供弹性恢复力。
11.根据权利要求10所述的四轮独立转向装置，其特征在于，
所述复位弹簧连接在方向盘和运动模块之间。
12.根据权利要求1所述的四轮独立转向装置，其特征在于，还包括：
运动开关，激活所述转向运动功能，
所述控制器在所述转向运动功能被激活的状态下，根据通过转向运动检测到的转向信号来控制四轮的转向移动或悬架移动。
13.根据权利要求1所述的四轮独立转向装置，其特征在于，
所述运动开关设置在方向盘的左右侧。
14.根据权利要求12所述的四轮独立转向装置，其特征在于，
在所述转向运动功能被激活的状态下将方向盘向左侧或右侧方向横摇运动时，四轮向左右方向整齐排列；
在所述转向运动功能被停用时，四轮转向并复位。
15.根据权利要求12所述的四轮独立转向装置，其特征在于，
在所述转向运动功能被激活的状态下将方向盘向前方对角线方向横摇和纵摇运动时，四轮向相应对角线方向整齐排列；
在所述转向运动功能被停用时，四轮转向并复位。
16.根据权利要求12所述的四轮独立转向装置，其特征在于，
在所述转向运动功能被激活的状态下旋转方向盘时，四轮被转向为能够进行车辆的原地旋转；
在所述转向运动功能被停用时，四轮转向并复位。
17.根据权利要求12所述的四轮独立转向装置，其特征在于，
在所述转向运动功被能激活的状态下进行将所述方向盘向一个方向纵摇运动的转向运动时，悬架升高使得车辆的离地高度上升；
在所述转向运动功能被激活的状态下进行将所述方向盘向另一个方向纵摇运动的转向运动时，悬架降低使得车辆的离地高度下降。
18.根据权利要求12所述的四轮独立转向装置，其特征在于，
在所述转向运动功能被激活时，通过显示装置来显示当前四轮的转向或悬架状态以及车辆的行驶状态。
19.根据权利要求12所述的四轮独立转向装置，其特征在于，
在所述方向盘进行转向运动时，通过显示装置来显示反映转向运动的四轮的转向或悬架预期状态以及车辆的行驶预期状态。
20.一种四轮独立转向装置，包括：
运动模块，以相对旋转受限的状态连接在方向盘和转向轴之间，并且实现通过所述方向盘的倾斜操作的转向运动；
转向柱，固定为包覆所述转向轴的形状；
磁体和磁场测量传感器，设置在所述方向盘和转向柱上，并彼此靠近设置；以及
反作用马达，设置在所述转向轴，并向方向盘提供反作用扭矩。
21.一种四轮独立转向装置的控制方法，其为根据权利要求1所述的四轮独立转向装置的控制方法，包括以下步骤：
激活判断步骤，由控制器判断方向盘的转向运动功能是否激活；
转向信号检测步骤，当判断转向运动功能被激活时，控制器检测根据通过方向盘的倾斜操作的转向运动的转向信号；以及
移动控制步骤，当检测根据转向运动的转向信号时，控制器基于检测出的转向信号来控制四轮的转向移动或悬架移动。
22.根据权利要求21所述的四轮独立转向装置的控制方法，其特征在于，
当所述转向运动功能被激活时，通过显示装置来显示当前四轮的转向或悬架状态以及车辆的行驶状态。
23.根据权利要求21所述的四轮独立转向装置的控制方法，其特征在于，
在所述转向运动功能被激活的状态下进行所述方向盘的转向运动时，通过显示装置来显示将反映转向运动的四轮的转向或悬架预期状态以及车辆的行驶预期状态。
24.根据权利要求21所述的四轮独立转向装置的控制方法，其特征在于，
所述转向信号检测步骤基于根据磁场测量传感器所述方向盘的转向运动的磁体和磁场测量传感器之间的距离变化而检测出的磁场变化来检测出转向信号。
25.根据权利要求21所述的四轮独立转向装置的控制方法，其特征在于，
所述转向信号检测步骤包括以下步骤：
根据固定在转向柱的磁场测量传感器确保设置在方向盘的磁体的磁场强度；以及
在方向盘进行转向运动时，基于转向角和磁体的磁场强度，检测对相应转向运动的转向信号。
26.根据权利要求25所述的四轮独立转向装置的控制方法，其特征在于，
通过转向运动磁场图来检测出所述转向运动的转向信号。
27.根据权利要求21所述的四轮独立转向装置的控制方法，其特征在于，
在所述转向运动功能被停用时，不检测转向运动的转向信号。
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