CN210502856U

CN210502856U - 车辆转向系统及车辆

Info

Publication number: CN210502856U
Application number: CN201921467827.8U
Authority: CN
Inventors: 孙占瑞; 张勇; 张宝海
Original assignee: Construction Machinery Branch of XCMG
Current assignee: Jiangsu XCMG Construction Machinery Institute Co Ltd
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2020-05-12
Anticipated expiration: 2029-09-04

Abstract

本公开涉及一种车辆转向系统及车辆。车辆转向系统包括：方向盘；转向模式输入设备，用于提供至少两种转向模式的选择输入；转角检测设备，用于检测方向盘转角；转向驱动机构，与车轮一一对应设置；以及，中央处理器，用于接收转向模式输入设备发送的当前转向模式及接收转角检测设备发送的方向盘转角，控制各转向驱动机构驱动车轮以当前转向模式下方向盘转角所对应的目标转角转动。车辆包括上述车辆转向系统。

Description

车辆转向系统及车辆

技术领域

本公开涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆转向系统及车辆。

背景技术

转向系统作为车辆底盘的四大系统之一，是影响车辆行使安全性和操纵稳定性的重要因素。目前，随着民众汽车保有量的增加，城市日渐拥挤，车辆在泊车、转弯以及倒车时的空间越来越狭小。如何提升车辆转向系统的操纵灵敏性，是目前亟待解决的一个技术问题。

实用新型内容

本公开提供了一种车辆转向系统及车辆，以提升车辆转向系统的操纵灵敏性。

根据本公开的一个方面，提供了一种车辆转向系统，包括：

方向盘；

转向模式输入设备，用于提供至少两种转向模式的选择输入；

转角检测设备，用于检测方向盘转角；

转向驱动机构，与车轮一一对应设置；以及

中央处理器，用于接收转向模式输入设备发送的当前转向模式及接收转角检测设备发送的方向盘转角，控制各转向驱动机构驱动车轮以当前转向模式下方向盘转角所对应的目标转角转动。

在一些实施例中，所述转向模式输入设备可供选择的转向模式包括：前轮转向模式、后轮转向模式、四轮转向模式、蟹行转向模式，以及原地转向模式中的至少两种。

在一些实施例中，所述中央处理器，还用于在未接收到转向模式输入设备发送的当前转向模式时，确定前轮转向模式为当前转向模式。

在一些实施例中，所述转向模式输入设备包括按键式输入设备、挡杆式输入设备、触摸式输入设备或声控式输入设备。

在一些实施例中，所述转向驱动机构包括转向控制阀组和转向油缸，所述转向控制阀组根据接收的来自中央处理器的信号调整转向油缸的转动方向和转动角度，所述转向油缸的转动带动车轮转动。

在一些实施例中，所述转角检测设备为设置于方向盘的转向管柱的转角编码器。

根据本公开的另一个方面，提供了一种车辆，包括前述技术方案所述的车辆转向系统。

采用本公开上述技术方案的车辆，其转向自由度和机动灵活性提升，车辆驾驶的灵敏性和操作感提升，从而有效解决了在有限空间内拐弯、泊车以及倒车难的技术问题。

通过以下参照附图对本公开的实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1为本公开一些实施例车辆转向系统的示意图；

图2为本公开一些实施例车辆转向控制方法的流程图；

图3a至图3e为本公开一些实施例中的不同转向模式示意图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

传统的车辆转向系统为机械转向系统，其方向盘与车轮通过传动机构机械连接。机械转向系统的结构复杂，传动比固定，而且制造成本较高，这不利于实现车辆的轻量化设计和驾驶员的安全稳定驾驶。

一种相关技术采用的车辆转向系统为线控转向系统。线控转向系统利用传感器采集驾驶员的转向意图，根据驾驶员的转向意图向转向执行器发送相应的控制命令，从而完成转向操作。线控转向系统具有响应迅速、转向灵活、可降低车重和节省空间的优势。

然而，本申请的发明人在实现本公开实施例的过程中发现，相关技术的线控转向系统，其转向模式比较单一，这不利于驾驶员在狭小的空间内对车辆进行操纵，从而无法充分发挥线控转向系统的优势。

为解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种车辆转向系统、车辆，以及车辆转向控制方法。

如图1所示，本公开一些实施例还提供了一种车辆转向系统，包括：

方向盘61；

转向模式输入设备62，用于提供至少两种转向模式的选择输入；

转角检测设备63，用于检测方向盘转角；

转向驱动机构64，与车轮一一对应设置；以及

中央处理器65，用于接收转向模式输入设备62发送的当前转向模式及接收转角检测设备63发送的方向盘转角，控制各转向驱动机构64驱动车轮以当前转向模式下方向盘转角所对应的目标转角转动。

其中，转向模式输入设备62的具体类型不限，例如，可以为按键式输入设备、挡杆式输入设备、触摸式输入设备或声控式输入设备，等等。不同类型的车辆可以根据需要设计不同类型的转向模式输入设备。

转角检测设备63的具体类型不限。例如可以为设置于方向盘的转向管柱的转角编码器。转角编码器将角位移的模拟量转变为数字量输出，具有高精度,大量程,检测速度快，稳定可靠的优点。转角编码器的具体类型不限，例如可以为机械式转角编码器、光电式转角编码器或者磁性式转角编码器等等。

在本公开的一些实施例中，转向驱动机构64包括转向控制阀组641和转向油缸642，转向控制阀组641根据接收的来自中央处理器65的信号调整转向油缸642的转动方向和转动角度，转向油缸642的转动带动车轮10转动。

转向控制阀组641的转向控制阀可以采用电磁换向阀。转向控制阀接收中央处理器65发送的电压或电流信号，通过阀芯运动控制液压油的流量和方向，进而控制转向油缸642的转动方向和转动角度。转向油缸642可以采用摆动油缸，摆动油缸的摆动端带动车轮10转动。

可以理解的，为实现车轮的行驶功能，车辆的两个前轮或全部车轮还对应设置有液压马达或驱动电机等动力驱动装置，该动力驱动装置受中央处理器控制，与转向驱动机构配合，从而可以完成车辆的倒车及拐弯等动作。

在本公开的一些实施例中，转向模式输入设备62可供选择的转向模式包括：前轮转向模式、后轮转向模式、四轮转向模式、蟹行转向模式，以及原地转向模式中的至少两种。在一个实施例中，转向模式输入设备62提供前述五种转向模式供驾驶员选择。

此外，在本公开的一些实施例中，中央处理器65在未接收到转向模式输入设备62发送的当前转向模式时，确定前轮转向模式为当前转向模式。即：车辆默认的转向模式为前轮转向模式。当驾驶员未对转向模式输入设备62进行操作交互时，车辆按照默认的前轮转向模式转向。

本公开实施例还提供一种车辆，包括前述任一实施例的车辆转向系统。同前，该车辆的转向自由度和机动灵活性提升，车辆驾驶的灵敏性和操作感提升，从而使得有限空间内的拐弯、泊车以及倒车难的问题迎刃而解。

本公开实施例车辆的具体类型不限，例如可以为轿车、越野车、面包车、跑车或专用汽车，等等。

如图2所示，本公开一些实施例的车辆转向控制方法，包括以下步骤S201-S203。

步骤S201：获取方向盘转角；

步骤S202：根据方向盘转角、转角系数以及当前转向模式下方向盘转角与车辆各轮转角的对应关系，确定车辆各轮的目标转角，其中，转角系数与方向盘最大转角和车轮最大转角的比值正相关；

步骤S203：根据车辆各轮的目标转角，控制车辆转向。

在本公开的一些实施例中，车辆可提供多种转向模式供驾驶员选择。当前转向模式可以为前轮转向模式、后轮转向模式、四轮转向模式、蟹行转向模式，以及原地转向模式中的任意一种。

例如，在一个实施例中，车辆具有前述五种转向模式供驾驶员选择，不同转向模式下，方向盘转角与车辆各轮转角的对应关系也不相同。

车辆转向时，以内侧车轮作为基准转向轮，对于方向盘的任意转角θ，基准转向轮的对应转角α＝θ/k。根据阿克曼转向原理，可以推导出其它车轮的转角，与方向盘转向一致的车轮转角为正，与方向盘转向不一致的车轮转角为负。

阿克曼转向原理是一种为解决车辆转弯时，内外侧车轮路径指向的圆心不同的几何学。根据阿克曼转向原理设计的车辆，沿着弯道转弯时，利用四连杆的相等曲柄使内侧车轮的转向角比外侧车轮的转向角大出约2～4度，这样各车轮路径的圆心大致交会于后轴延长线上的瞬时转向中心，从而让车辆可以顺畅的转弯。

请参照图3a所示，当前转向模式为前轮转向模式时，以第一前轮作为基准转向轮，方向盘转角与车辆各轮转角的对应关系为：

请参照图3b所示，当前转向模式为后轮转向模式时，以第一后轮作为基准转向轮，方向盘转角与车辆各轮转角的对应关系为：

请参照图3c所示，当前转向模式为四轮转向模式时，以第二前轮作为基准转向轮，方向盘转角与车辆各轮转角的对应关系为：

请参照图3d所示，当前转向模式为蟹行转向模式时，以第一前轮作为基准转向轮，方向盘转角与车辆各轮转角的对应关系为：

α₁＝α₂＝α₃＝α₄＝θ/k

请参照图3e所示，当前转向模式为原地转向模式时，车辆各轮转角与车轮的轴距和轮距有关，车辆各轮转角为：

在上述对应关系中，各参数含义如下：α₁为第一前轮的转角，α₂为第二前轮的转角，α₃为与第二前轮同侧的第一后轮的转角，α₄为与第一前轮同侧的第二后轮的转角，θ为方向盘转角，k为转角系数，L为车辆轴距，B为车辆轮距。其中，第一前轮可以为右前轮，则第二前轮为左前轮；或者，第一前轮为左前轮，则第二前轮为右前轮。

转角系数k可根据关系式k＝θ_盘max/θ_轮max确定，其中，θ_盘max为方向盘最大转角，θ_轮max为车轮最大转角，均为已知量。

本公开一些实施例的车辆转向控制方法，还可以包括以下步骤：

接收在车辆的至少两种转向模式中选择的当前转向模式；

当未接收到所述在车辆的至少两种转向模式中选择的当前转向模式时，确定前轮转向模式为当前转向模式。

即：当驾驶员未对转向模式做出选择时，车辆默认前轮转向模式为当前转向模式。该方案使得车辆转向系统更加人性化。

在本公开实施例技术方案中，转角系数与方向盘最大转角和车轮最大转角的比值正相关，从而可以有效简化处理计算量，提高转向响应的灵敏性。车辆的转向模式可以由驾驶员根据需要选择，因此，车辆的转向自由度和机动灵活性提升，车辆驾驶的灵敏性和操作感提升。驾驶员可根据环境条件及转向需求选择更加合适的转向模式，从而有效解决了在有限空间内拐弯、泊车以及倒车难的问题。

至此，已经详细描述了本公开的各种实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种车辆转向系统，其特征在于，包括：

方向盘；

转角检测设备，用于检测方向盘转角；

转向驱动机构，与车轮一一对应设置；以及

2.根据权利要求1所述的车辆转向系统，其特征在于，所述转向模式输入设备可供选择的转向模式包括：前轮转向模式、后轮转向模式、四轮转向模式、蟹行转向模式，以及原地转向模式中的至少两种。

3.根据权利要求2所述的车辆转向系统，其特征在于，所述中央处理器，还用于在未接收到转向模式输入设备发送的当前转向模式时，确定前轮转向模式为当前转向模式。

4.根据权利要求1-3任一项所述的车辆转向系统，其特征在于，所述转向模式输入设备包括按键式输入设备、挡杆式输入设备、触摸式输入设备或声控式输入设备。

5.根据权利要求1-3任一项所述的车辆转向系统，其特征在于，所述转向驱动机构包括转向控制阀组和转向油缸，所述转向控制阀组根据接收的来自中央处理器的信号调整转向油缸的转动方向和转动角度，所述转向油缸的转动带动车轮转动。

6.根据权利要求1-3任一项所述的车辆转向系统，其特征在于，所述转角检测设备为设置于方向盘的转向管柱的转角编码器。

7.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-6任一项所述的车辆转向系统。