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原文传递一种可实现部分线控转向功能的新型转向机构及其控制方法

专利名称：	一种可实现部分线控转向功能的新型转向机构及其控制方法
摘要：	本发明公开了一种可实现部分线控转向功能的新型转向机构，包括：方向盘，其固定连接有转向柱；电磁抱闸，其与所述转向柱同轴固定连接；太阳轮，其与所述电磁抱闸同轴固定连接；多个行星轮，其周向均匀设置在所述太阳轮外侧，并与所述太阳轮啮合传动；齿圈，其与所述太阳轮同心设置，且内圈与所述行星轮啮合传动，外圈设置有蜗轮齿；行星架，其周向与所述行星轮的轮轴可旋转连接，且远离所述方向盘一侧中心垂直延伸有管柱结构，用于与转向器连接；蜗杆，其与所述齿圈外圈的蜗轮齿啮合传动；解耦驱动机构，其与所述蜗杆连接，用于驱动所述蜗杆旋转。本发明还提供一种可实现部分线控转向功能的新型转向机构的控制方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	吉林;22
申请人：	吉林大学
发明人：	靳立强;褚学聪
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910475888.7
公开号：	CN110155154A
代理机构：	北京远大卓悦知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	许小东
分类号：	B62D3/02(2006.01);B;B62;B62D;B62D3
申请人地址：	130000 吉林省长春市前进大街2699号
主权项：	1.一种可实现部分线控转向功能的新型转向机构，其特征在于，包括：方向盘，其固定连接有转向柱；电磁抱闸，其与所述转向柱同轴固定连接；太阳轮，其与所述电磁抱闸同轴固定连接；多个行星轮，其周向均匀设置在所述太阳轮外侧，并与所述太阳轮啮合传动；齿圈，其与所述太阳轮同心设置，且内圈与所述行星轮啮合传动，外圈设置有蜗轮齿，且所述蜗轮齿的螺旋角为自锁结构；行星架，其周向与所述行星轮的轮轴可旋转连接，且远离所述方向盘一侧中心垂直延伸有管柱结构，用于与转向器连接；蜗杆，其与所述蜗轮齿啮合传动；解耦驱动机构，其与所述蜗杆连接，用于驱动所述蜗杆旋转；其中，所述电磁抱闸用于将所述转向柱和所述太阳轮之间的动力进行选择性的制动或者传递。 2.如权利要求1所述的可实现部分线控转向功能的新型转向机构，其特征在于，还包括：助力从动轮，其设置在所述转向柱和所述电磁抱闸之间，并与所述转向柱和电磁抱闸同轴固定连接；助力主动轮，其与所述助力从动轮啮合传动；第一离合器片，其与所述助力主动轮同轴固定连接；第二离合器片，其间隔设置在所述第一离合器片上方；助力驱动机构，其输出端与所述第二离合器片同轴固定连接；其中，当所述第一离合器片与所述第二离合器片结合时，所述助力驱动机构能够驱动所述助力主动轮旋转。 3.如权利要求1或2所述的可实现部分线控转向功能的新型转向机构，其特征在于，还包括：万向传动机构，其设置在所述行星架的管柱结构与所述转向器的连接处；齿轮齿条机构，其与所述转向器连接；多个转向拉杆，其一端分别与所述齿轮齿条机构连接，另一端与对应车轮连接，用于驱动车轮旋转。 4.如权利要求2所述的可实现部分线控转向功能的新型转向机构，其特征在于，还包括：多个轮速传感器，其分别设置在对应车轮上，用于检测车轮速度；转角扭矩传感器，其设置在所述转向柱上，用于检测方向盘转角和转向手力矩；转向系统控制器，其通过CAN总线与所述轮速传感器、转角扭矩传感器连接，并通过电线与所述第一离合器片、第二离合器片、助力驱动机构、解耦驱动机构、电磁抱闸连接，能够接收所述轮速传感器、转角扭矩传感器的检测数据，能够控制所述第一离合器片、第二离合器片、助力驱动机构、解耦驱动机构和电磁抱闸工作；自动驾驶控制器，其通过CAN总线与所述转向系统控制器连接，用于向所述转向系统控制器传输控制策略。 5.如权利要求4所述的可实现部分线控转向功能的新型转向机构，其特征在于，还包括：模式切换开关，其与所述转向系统控制器通过电线连接，用于切换转向模式；背光灯，其与所述转向系统控制器通过电线连接，用于显示目标转向模式；其中，当所述转向模式为正常转向模式时，所述第一离合器片与所述第二离合器片结合，且所述解耦驱动机构和所述助力驱动机构均工作；当所述转向模式为解耦转向模式时，所述第一离合器片与所述第二离合器片断开，且所述解耦驱动机构工作，所述助力驱动机构不工作。 6.一种可实现部分线控转向功能的新型转向机构的控制方法，其特征在于，包括：车辆启动，通过传感器采集四个车轮的速度、方向盘转角和转向手力矩，当车轮速度同时满足Vi≤V0且方向盘转角满足δmin≤δ0≤δmax时，确定目标转向模式：当目标转向模式为正常转向模式时，制动电磁抱闸，并确定当前车速Vveh'： Vveh'＝min[Vi']；根据当前车速Vveh'对应的目标角传动比特性曲线确定目标角传动比iTar'；当[(θR'·K+θs')/(1+K)]·i3＝θwheel'时，解除电磁抱闸制动；当[(θR'·K+θs')/(1+K)]·i3≠θwheel'时，调整解耦驱机构的调节输出角度，使得[(θR'·K+θs')/(1+K)]·i3＝θwheel'，解除电磁抱闸制动；确定当前车速Vveh： Vveh＝min[Vi]；根据当前车速Vveh对应的目标角传动比特性曲线确定目标角传动比iTar；控制第一离合器片与第二离合器片结合，根据方向盘转向手力矩和当前车速Vveh对应的助力特性曲线确定目标助力力矩Mps,同时确定解耦驱动机构的目标输出角度： [(θR·K+θs)/(1+K)]·i3＝θwheel；式中，θs'＝δ'-θTor'，θR'＝θMot'/i4，θwheel'＝δ'/iTar'，θs＝δ-θTor，θR＝θMot/i4，θwheel＝δiTar，θR'为解除电磁抱闸制动之前齿圈的转动角度，θs为解除电磁抱闸制动之前太阳轮的转动角度，δ'为解除电磁抱闸制动之前方向盘的转角，θTor'为解除电磁抱闸制动之前转角扭矩传感器测量时扭杆的扭转造成的实际方向盘转角偏差，θMot'为解除电磁抱闸制动之前解耦驱机构的调节输出角度，θwheel'为解除电磁抱闸制动之前车轮总成的转角，θR为解除电磁抱闸制动之后齿圈的转动角度，θs为解除电磁抱闸制动之后太阳轮的转动角度，K为太阳轮、行星轮、齿圈和行星架组成的传动机构的特征系数，i3为万向传动机构、转向器、齿轮齿条机构和转向拉杆至车轮总成的总计的角传动比，θTor为解除电磁抱闸制动之后转角扭矩传感器测量时扭杆的扭转造成的实际方向盘转角偏差，θwheel为解除电磁抱闸制动之后车轮总成的转角，θMot为解除电磁抱闸制动之后解耦驱机构的目标输出角度，i4为解耦驱动机构至齿圈外圈和蜗轮组成的蜗轮蜗杆机构的传动比，δ为解除电磁抱闸制动之后方向盘的转角；当目标转向模式为解耦转向模式时，第一离合器片与第二离合器片断开，且电磁抱闸处于制动状态，自动驾驶控制器根据车辆行驶路径轨迹和行驶要求确定车轮目标转向角θ0，并确定解耦驱动机构的目标输出角度： [(θR·K)/(1+K)]·i3＝θ0； θR＝θMot/i4；其中，Vi为第i个车轮的轮速，V0为设定轮速阈值，δ为方向盘转角，δmin,δmax为设定方向盘转角阈值。 7.如权利要求6所述的可实现部分线控转向功能的新型转向机构的控制方法，其特征在于，按照所述目标输出角度控制所述解耦驱动机构时，所述解耦驱动机构的转速满足ω： ω＝i4·450·K/(1+K)。 8.如权利要求6或7所述的可实现部分线控转向功能的新型转向机构的控制方法，其特征在于，当目标转向模式为正常转向模式时，满足： (Mman+Mps·i1)·(1+K)·i2＝Malign；当目标转向模式为解耦转向模式时，满足： [Mmot·i4·(1+K)/K]·i2＝Malign；式中，i1为助力主动轮和助力从动轮之间的传动比，i2为万向传动机构、转向器、齿轮齿条机构和转向拉杆至车轮总成的总计的力传动比，Malign为转向柱上所有车轮总的回正力矩，Mman为方向盘转向手力矩，Mmot为解耦驱动机构的输出力矩。 9.如权利要求8所述的可实现部分线控转向功能的新型转向机构的控制方法，其特征在于，所述太阳轮、行星轮、齿圈和行星架组成的传动机构的特征系数为： K＝Zring/Zsun；式中，Zring为齿圈内圈的齿数，Zsun为太阳轮的齿数。 10.如权利要求6、7或9所述的可实现部分线控转向功能的新型转向机构的控制方法，其特征在于，V0取值为2km/h，δmin,δmax分别取值为-5°和5°。
所属类别：	发明专利