CN113815722A - 一种双电机转向机构及其冗余控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于汽车转向控制领域,提供了一种双电机转向机构及其冗余控制方法,所述双电机转向机构包括:壳体、连接件和驱动件,两个所述连接件分别设置在壳体的两端,且连接件远离壳体的一端设置有连接部与上横臂连接,连接部与上横臂之间安装有跳动件,以使上横臂在连接部具有相对于连接件的几何中心轴的垂直、平行和/或相交方向的跳动自由度;所述壳体内转动安装有具有输入端和输出端的传动件,输入端传动连接两个驱动件,输出端延伸出壳体并与上转向节臂一端连接,上转向节臂的另一端连接车轮内侧;有益效果是双驱动件形成备份,提供稳定性和安全性,转向时连接部提供的一定跳动自由度使车轮行驶更加稳定。
Description
技术领域
本发明属于汽车转向控制领域,尤其涉及一种双电机转向机构及其冗余控制方法。
背景技术
线控技术源于飞机控制***,飞机的新型飞行控制***是一种线控***,它是将飞机驾驶员的操纵命令转换成电信号,利用计算机程序控制飞机飞行。这种控制方式已被引入到汽车驾驶上,就是将驾驶员的操作动作经过传感器转变成电信号。线控转向是自动驾驶汽车实现路径跟踪与避障避险必要的关键技术,其性能直接影响主动安全与驾乘体验。
市场上一般的线控转向***的三组ECU(汽车的电子控制单元,也称车载电脑)根据方向盘信号计算出车轮转角指令并传递给三个电机,其中两个电机来执行车轮转向指令,一个电机进行路感模拟;
但是其缺乏可靠的冗余设计,汽车行驶的安全性和稳定性得不到很好的保障,成为目前亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种双电机转向机构及其冗余控制方法,旨在解决现有线控转向***缺乏可靠的冗余设计,汽车行驶的安全性和稳定性得不到很好的保障的问题。
本发明实施例是这样实现的,一种双电机转向机构,所述双电机转向机构包括:壳体、连接件和驱动件,两个所述连接件分别设置在壳体的两端,且连接件远离壳体的一端设置有连接部与上横臂连接,连接部与上横臂之间安装有跳动件,以使上横臂在连接部具有相对于连接件的几何中心轴的垂直、平行和/或相交方向的跳动自由度;
所述壳体内转动安装有具有输入端和输出端的传动件,输入端传动连接两个驱动件,输出端延伸出壳体并与上转向节臂一端连接,上转向节臂的另一端连接车轮内侧;车轮内侧还通过下转向节臂连接悬架下横臂;
其中一个驱动件得电后驱动传动件转动,传动件转动带动上转向节臂和车轮转向,同时另一个驱动件切换为备用驱动件;或者,其中一个驱动件得电后未驱动传动件转动则另一个驱动件切换为主驱动件,并驱动传动件转动,传动件转动带动上转向节臂和车轮转向。
优选的,两个驱动件可以采用电机或马达和/或减速器组成。
本发明实施例提供的一种双电机转向机构,包括两个驱动件,在任一驱动件失效时,可由另一驱动件驱动转向,双驱动件互相形成备份,提高了转向时的稳定性和安全性,并且,上横臂于与连接部的连接处具有一定跳动自由度,使得转向时车轮的跳动通过上转向节臂传递给连接部时,通过连接部提供的一定跳动自由度进行消减,避免了硬性接触,使车轮行驶更加稳定。
为了提高线控转向的稳定性和安全性,本发明实施例的另一目的在于提供一种双电机转向机构冗余控制方法;用于所述的双电机转向机构,所述方法包括以下步骤:
采集车轮转角传感器数据和两个驱动件的驱动轴转角数据;
采用三重冗余的方法处理车轮转角传感器数据和两个驱动件的驱动轴转角数据,获得三个车轮转角;
判断三个车轮转角与转向意图是否对应,根据判断结果控制两个驱动件的启闭,其中,转向意图为采集的方向盘转角数据。
进一步的,所述方法还包括:故障定位和预警,在获得三个车轮转角后,通过三方投票机制确定故障位置,进而隔离故障和预警;
其中,所述三方投票机制具体为:单个驱动件转向失效、车轮转角传感器失效、多方故障,
判断三个车轮转角信号中单个驱动件驱动轴转角折算的数值是否一致,若否则判断为单个驱动件失效,隔离失效驱动件并向驾驶员预警;
判断三个车轮转角信号中车轮转角传感器信号数值是否一致,若否则判断为车轮转角传感器失效,隔离车轮转角传感器并向驾驶员预警;
判断车轮转角传感器信号和两个驱动件驱动轴转角折算的三个车轮转角信号是否均不一致,若是则判断为多方故障,降低车辆驱动力保证安全并向驾驶员预警。
优选的,所述车轮转角传感器数据和两个驱动件的驱动轴转角数据均采集有双份,并通过通讯网络传输给线控转向控制器,线控转向控制器控制两个驱动件的启闭,以及向驾驶员预警。
本发明实施例提供的一种双电机转向机构冗余控制方法,一方面通过双电机的主、备驱动策略设计,保证线控转向驱动的可靠性和冗余控制;再一方面,通过传感器对多个转角的监测,组成车轮信号的三重冗余方法,采用三方投票机制确定故障位置,对于线控转向执行层故障类型的覆盖面更广,线控车辆的安全性、可靠性也大幅提高,并提供及时的位置指引和预警,增加了转向可靠性和安全性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种双电机转向机构的立体结构图;
图2为本发明实施例提供的一种双电机转向机构的局部剖面示意图;
图3为本发明实施例提供的一种双电机转向机构的***结构图;
图4为本发明实施例提供的一种双电机转向机构的剖面示意图;
图5为本发明实施例提供的下壳体的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的涡轮的结构示意图;
图7为本发明实施例提供的蜗杆的结构示意图;
图8为本发明实施例提供的一种双电机转向机构冗余控制方法的原理框图。
附图中:1-电动轮,2-上转向节臂,3-下转向节臂,4-悬架下横臂,5-减振器,6-上壳体,7-下壳体,8-第一转向电机,9-第二转向电机,10-第一蜗轮轴承,11-涡轮,12-第二涡轮轴承,13-垫片,14-弹簧垫片,15-螺母,16-蜗杆,17-第一蜗杆轴承,18-第二蜗杆轴承,19-鱼眼轴承,20-上横臂,21-衬套,22-连接螺母。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1所示,为本发明一个实施例提供的一种双电机转向机构的结构图,包括:壳体、连接件和驱动件,两个所述连接件分别设置在壳体的两端,且连接件远离壳体的一端设置有连接部与上横臂20连接,连接部与上横臂20之间安装有跳动件,以使上横臂20在连接部具有相对于连接件的几何中心轴的垂直、平行和/或相交方向的跳动自由度;所述壳体内转动安装有具有输入端和输出端的传动件,输入端传动连接两个驱动件,输出端延伸出壳体并与上转向节臂2一端连接,上转向节臂2的另一端连接车轮内侧;车轮内侧还通过下转向节臂3连接悬架下横臂4,其中一个驱动件得电后驱动传动件转动,传动件转动带动上转向节臂2和车轮转向,同时另一个驱动件切换为备用驱动件;或者,其中一个驱动件得电后未驱动传动件转动则另一个驱动件切换为主驱动件,并驱动传动件转动,传动件转动带动上转向节臂2和车轮转向。需要说明的是,上述主驱动件或备用驱动件并非特指某一具体的驱动件,仅是为了便于表述驱动件的不同得电状态而进行的描述。
本实施例中,两个所述驱动件通过线控转向控制器连接为互为备份的驱动结构;所述传动件包括涡轮11和蜗杆16,所述涡轮11和蜗杆16相互啮合配合的转动安装在壳体内;且蜗杆16传动连接两个驱动件,所述涡轮11远离驱动件的一端延伸出壳体与上转向节臂2一端连接,并通过紧固件连接固定;一些场景中传动件还可包括分别设置在驱动件驱动轴、蜗杆16上的小齿轮和大齿轮,紧固件采用常用的螺母和弹性垫片;所述双电机转向机构进行线控转向时,转向电信号通过车载电脑向其中的一个或两个驱动件传输,一个或两个驱动件得电工作,带动与之转动连接的蜗杆16在壳体内转动,蜗杆16转动带动涡轮11转动,涡轮11转动带动与之连接的上转向节臂2的一端运动,进而带动上转向节臂2的另一端以及车轮转向;当其中的一个驱动件失效时,车载电脑能够控制另一个驱动件得电工作,两个驱动件的设置构成了主备驱动的冗余结构;两个驱动件可以采用电机或马达和/或减速器组成,本实施例的所述车轮为电动轮1。
同时在转向过程中,由于上横臂20于其与连接部的连接处具有一定跳动自由度,该跳动自由度可用于提高转向稳定性和舒适度;在车轮转向受路面影响产生跳动而通过上转向节臂2传递给双电机转向机构的蜗杆13、壳体以及连接件时被消减。
本发明实施例提供的一种双电机转向机构,包括两个驱动件,在任一驱动件失效时,可由另一驱动件驱动转向,双驱动件互相形成备份,提高了转向时的稳定性和安全性,并且,上横臂20于与连接部的连接处具有一定跳动自由度,使得转向时车轮的跳动通过上转向节臂2传递给连接部时,通过连接部提供的一定跳动自由度进行消减,避免了硬性接触,使车轮行驶更加稳定。
如图1-图3所示,在本实例的一些场景中,所述驱动件与蜗杆16、蜗杆16与涡轮11的传动比均大于1;两个驱动件分别是第一转向电机8和第二转向电机9,分别通过有小齿轮和大齿轮组成的减速机连接蜗杆16,其中,小齿轮分别同轴安装在第一转向电机8和第二转向电机9的驱动轴上,大齿轮安装在蜗杆16的端部;蜗杆16与涡轮11啮合连接;通过小齿轮和大齿轮组成一级减速,再由蜗杆16与涡轮11组成二级减速;通过对第一转向电机8和第二转向电机9的转速进行两次减速,来将驱动件转速降低,转矩增大,以带动上转向节臂2转向实现车轮转向;实际应用时,所述驱动件与蜗杆16的传动比为3,所述蜗杆16与涡轮11的传动比为2,或者所述驱动件与蜗杆16的传动比为2,所述蜗杆16与涡轮11的传动比为3;可根据设计需求灵活设置,在此不再详述。
在另一些场景中,两个驱动件分别是第一转向电机8和第二转向电机9,所述第一转向电机8和第二转向电机9的驱动轴与同一个小齿轮连接,且第一转向电机8的驱动轴或第二转向电机9的驱动轴转动带动小齿轮转动;再通过小齿轮连接蜗杆16上的大齿轮,带动蜗杆16转动。上述两个场景,对第一转向电机8和第二转向电机9的安装位置是不同的,可以适应更多应用场景的双电机转向机构设计需求。
如图3所示,作为本发明的一种优选实施例,所述壳体包括可拆卸安装的上壳体6和下壳体7,所述驱动件安装在上壳体6上,下壳体7表面开设有供涡轮延伸的通孔7c;且通孔7c处设置有转动密封件,用于密封所述上壳体和下壳体。
本实施例中,所述上壳体6和下壳体7的接触面设置有外沿,在外沿上钻有用于螺栓连接的螺栓孔7a,通过螺栓将上壳体6和下壳体7连接,以将涡轮11和蜗杆16进行封装;转动密封件采用油封或密封圈和密封垫片。上壳体6和下壳体7的可拆卸安装方式,一方面便于在上壳体6和下壳体7上加工限制涡轮11和蜗杆16的轴承安装孔,以及安装驱动件的安装位;另一方面便于与连接件的配合;再一方面便于拆卸,对涡轮11和蜗杆16进行维修保养和更换,对零部件的更换,相比于将双电机转向机构整体进行更换,成本更低。优选的,所述通孔7c可采用台阶孔,通过所述台阶孔限位固定涡轮11,使得涡轮11稳定的在壳体内转动。
如图4、图5所示,作为本发明的一种优选实施例,用于安装涡轮11的轴承安装孔分别设置在上壳体6和下壳体7的内壁,如图3所示,通过涡轮11与上壳体6和下壳体7之间通过第一蜗轮轴承10、第二涡轮轴承12限位约束;用于安装蜗杆16的轴承安装孔分别设置在上壳体6和下壳体7的相对的接触面侧壁,作为蜗杆轴承安装孔7e;并通过蜗杆轴承安装孔7e两侧开设的轴承螺栓孔7b进行固定,蜗杆轴承安装孔7e与蜗杆16之间通过第一蜗杆轴承17、第二蜗杆轴承18限位固定,优选的,所述第一蜗杆轴承17、第二蜗杆轴承18均可以采用角接触球轴承。
进一步的,如图5所示,用于供涡轮延伸的通孔7c与用于安装涡轮11的轴承安装孔为一体设置,壳体两侧安装的连接件具体配置为:在下壳体7的与上安装蜗杆轴承安装孔7e同侧的表面安装转轴7d作为连接件,通过所述连接件将下壳体7安装在两个上横臂之间。在两个上横臂之间设置下壳体7,可以保护下壳体7以及其与上壳体6封装的结构;同时与两个上横臂紧密连接便于力矩的传递。
如图6所示,作为本发明提供的另一个实施例,所述涡轮11上设有与通孔卡接的限位件,用于限定涡轮11相对于下壳体的轴向位移。
本实施中,所述涡轮11由一扇形齿11b与第一涡轮轴承安装轴11a、第二涡轮轴承安装轴11d同轴安装组成,在第二涡轮轴承安装轴11d上设置有凸台11c作为限位件,也可通过设置卡环作为限位件,凸台或卡环的两侧分别抵接涡轮和壳体。第二涡轮轴承安装轴11d通过键11e与上转向节臂2连接;第二涡轮轴承安装轴11d与通孔7c的连接处安装第二涡轮轴承12,第二涡轮轴承安装轴11d与上壳体6内壁连接处安装第一涡轮轴承10。
本实施的另一场景中,所述涡轮11由不完全齿与第一涡轮轴承安装轴11a、第二涡轮轴承安装轴11d同轴安装组成,第二涡轮轴承安装轴11d通过键11e与上转向节臂2连接;第二涡轮轴承安装轴11d与通孔7c的连接处安装第二涡轮轴承12,第二涡轮轴承安装轴11d与上壳体6内壁连接处安装第一涡轮轴承10。
如图3所示,在一个优选实施例中,第二涡轮轴承安装轴11d上设置有键槽,键11e内嵌到键槽中,键11e还与上转向节臂2上的盲孔键槽配合,将转向力矩通过上转向节臂2传递给车轮,第二涡轮轴承安装轴11d通过垫片13、弹簧垫片14、螺母15限位固定。
如图1-图3所示,在另一个优选实施例中,所述上壳体6表面设有一传动腔,所述传动腔用于容纳驱动件与蜗杆16的连接部分;所述传动腔位于上壳体的一侧或中部。
本实施例的第一个场景中,所述传动腔于上壳体6的一侧凸出,用于驱动件驱动轴的小齿轮和蜗杆上安装的大齿轮;两个驱动件并排安装在上壳体6上;并可封装具有润滑和散热作用的润滑油,使驱动件和蜗杆运行稳定和散热良好;
本实施例的第二个场景中,所述传动腔于上壳体6的中部凸出,用于驱动件驱动轴的小齿轮和蜗杆上安装的大齿轮;两个驱动件相对安装在传动腔两侧的上壳体6上;可以保持两个驱动件运行产生的振动进行相互消减,提供运行稳定性,相对的,所述传动腔于上壳体6的一侧凸出,可以便于上壳体6内的涡轮11和蜗杆16的啮合位置在中部,传力更均衡。
如图3、图4所示,在另一个实施例中,所述连接件包括转轴7d和紧固元件,所述转轴7d一端固定安装在壳体侧壁,另一端与上横臂设有的连接孔连接并通过紧固元件固定。
本实施例中,上横臂设有的连接孔为不贯穿的盲孔,转轴7d***盲孔内并通过鱼眼轴承19与盲孔转动连接;进一步的,盲孔上设置有凸台,鱼眼轴承19内嵌在盲孔中,其为过盈配合,凸台用于顶住鱼眼轴承19,防止其脱离;
优选的,所述转轴7d外圆周设有轴肩或台阶构成连接部,连接部与上横臂20限位约束所述跳动件,以使上横臂20在连接部具有相对于连接件的几何中心轴的垂直、平行和/或相交方向的跳动自由度。
具体的,所述跳动件可采用洛轴或万向轴承或鱼眼轴承19,鱼眼轴承19一侧顶在转轴7d的台阶上,一侧靠近衬套21,保证鱼眼轴承19的活动空间;衬套21呈台阶状,较小的一侧顶住鱼眼轴承19;转轴7d外端还设置有螺纹,其与连接螺母22配合,用于紧固下壳体7与连接部,优选的采用鱼眼轴承19,以使上横臂20在连接部具有相对于连接件的几何中心轴的万向转动量,进而同时具有垂直、平行和相交方向的跳动自由度。
如图6所示,在另一个实施例中,所述涡轮11通过涡轮转轴转动安装在壳体内,涡轮转轴延伸出壳体的一端与上转向节臂连接。
本实施例中,所述涡轮转轴为第一涡轮轴承安装轴11a和第二涡轮轴承安装轴11d,同轴安装在扇形齿11b的两侧,第一涡轮轴承安装轴11a与上壳体6转动连接,第二涡轮轴承安装轴11d与下壳体7转动连接,并延伸出下壳体7固定连接上转向节臂2。
如图7所示,在另一个实施例中,所述蜗杆11包括:蜗杆本体16b、蜗杆本体16b两侧的第一蜗杆轴承安装轴16a、第二蜗杆轴承安装轴16d,与蜗杆本体16b同轴安装的大齿轮16c;第一蜗杆轴承安装轴16a和第二蜗杆轴承安装轴16d分别与第一蜗杆轴承17内圈和第二蜗杆轴承18内圈配合;蜗杆本体16b与涡轮11的扇形齿11b啮合;大齿轮16c与两个第一转向电机8和第二转向电机9的输出轴上的小齿轮啮合。
如图1、图2所示,所述悬架下横臂上安装有减振器5,用于减振;
所述的减振器5底部一端安装在悬架下横臂4的中部,减振器5顶部一端与车架连接;此外,悬架下横臂4与下转向节臂3字铰接的,可通过球头销或插销进行铰接配合,使得下转向节臂3具备转向功能。
本实施例的车轮跳动时,车轮通过下转向节臂3带动悬架下横臂4跳动,由于悬架下横臂4与传统车轮模块一致,均是通过球头销与下转向节臂3连接的,具备跳动自由度;通过上转向节臂2带动整个双电机转向机构跳动,连接件中鱼眼轴承19的存在,使得双电机转向机构与上横臂20之间可以相互转动;实现整个车轮跳动。
如图8所示,为了提高线控转向的稳定性和安全性,本发明实施例的另一目的在于提供一种双电机转向机构冗余控制方法;用于如上所述的双电机转向机构,所述方法包括以下步骤:
采集车轮转角传感器数据和两个驱动件的驱动轴转角数据;
采用三重冗余的方法处理车轮转角传感器数据和两个驱动件的驱动轴转角数据,获得三个车轮转角;
判断三个车轮转角与转向意图是否对应,根据判断结果控制两个驱动件的启闭,其中,转向意图为采集的方向盘转角数据;
本实施例中,所述的双电机转向机构包括:壳体、连接件和驱动件,两个所述连接件分别设置在壳体的两端,且连接件远离壳体的一端设置有连接部与上横臂20连接,连接部与上横臂20之间安装有跳动件,以使上横臂20在连接部具有相对于连接件的几何中心轴的垂直、平行和/或相交方向的跳动自由度;所述壳体内转动安装有具有输入端和输出端的传动件,输入端传动连接两个驱动件,输出端延伸出壳体并与上转向节臂2一端连接,上转向节臂2的另一端连接车轮内侧;车轮内侧还通过下转向节臂3连接悬架下横臂4,其中一个驱动件得电后驱动传动件转动,传动件转动带动上转向节臂2和车轮转向,同时另一个驱动件切换为备用驱动件;或者,其中一个驱动件得电后未驱动传动件转动则另一个驱动件切换为主驱动件,并驱动传动件转动,传动件转动带动上转向节臂2和车轮转向;
在车轮、方向盘转轴,以及两个驱动件的驱动轴上分别设置转角传感器或角速度传感器,并与线控转向控制器电性连接;线控转向控制器与车载电脑通讯连接;
在运行过程中,驾驶员的转向意图通过方向盘转轴的转角传感器将方向盘转角指令传递给线控转向控制器,线控转向控制器计算车轮转角,将车轮转角指令发送给两个驱动件的驱动器,驱动器采用位置环控制方法控制两个驱动件输出;采用双电机互为备份的冗余机构提高驾驶稳定性和安全性;线控转向控制器对于车轮转角的计算处理采用三重冗余的方法,一方面是车轮的转角传感器信号,另一方面采用两个驱动件的驱动轴的转角折算,即将两个驱动件驱动轴的转角折算与车轮转角传感器数值进行比较;最终通过三方投票机制确定故障位置,进而隔离故障和预警;
所述的三方投票机制为:当两个驱动件的驱动轴转角折算的车轮转角出现差异时,参照车轮转角传感器信号,若有一驱动件的驱动轴转角折算的车轮转角数值与车轮转角传感器数值接近,则认为另一驱动件为故障位置,此时隔离故障驱动件以及其相应的驱动器,由另一驱动件单独进行转向工作,同时向驾驶员警告故障信息;
当两个驱动件的驱动轴转角折算的车轮转角相同时,但车轮转角传感器信号与两个驱动件的驱动轴转角折算的车轮转角差异较大,则认为车轮转角传感器出现故障,此时无需隔离驱动件及其驱动器,但需向驾驶员警告故障信息。
当两个驱动件的驱动轴转角折算的车轮转角出现差异时,同时参照车轮转角传感器信号,若三者的车轮转角信号数值均两两差异过大,此时不同确定故障位置,则三方投票机制失效,应向驾驶员警告故障信息的同时降低车辆驱动力保证安全。
为了提高转向机构的自动化程度和实用体验,在一个优选实施例中,所述方法还包括:故障定位和预警,判断车轮的转向特征、两个驱动件的转向特征是否与预设转向特征相对应,若否,则给出与方向盘的转向特征不对应的转向特征来源,定位相应传感器的故障位置,以及向外预警。
具体的,如图8所示,上述两个驱动件分别为第一转向电机8、第二转向电机9,并分别通过转向电机驱动器I和转向电机驱动器II连接线控转向控制器,线控转向控制器接收方向盘转角传感器的方向盘转角指令,向转向电机驱动器I和转向电机驱动器II发出相应的车轮转角指令,控制第一转向电机8、第二转向电机9运行,进而使双电机转向机构带动电动轮转向;同时,控转向控制器由转向电机驱动器I和转向电机驱动器II获得相应的车轮实际转角;与线控转向控制器通过设置在车轮内侧的车轮转角传感器采集的车轮转角传感器数值进行比较,判断车轮转角传感器、第一转向电机8、第二转向电机9是否出现故障;并进行预警。
本发明实施例提供的一种双电机转向机构冗余控制方法,一方面通过双电机的主备驱动策略设计,保证线控转向驱动的可靠性和冗余控制;再一方面,通过传感器对多个转角的监测,如车轮转角数据与两个驱动件的驱动轴转角数据的采集,实现失效部件的监测和定位,并提供及时的位置指引和预警,增加了转向可靠性和安全性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种双电机转向机构,其特征在于,所述双电机转向机构包括:壳体、连接件和驱动件,
两个所述连接件分别设置在壳体的两端,且连接件远离壳体的一端设置有连接部与上横臂连接,连接部与上横臂之间安装有跳动件,以使上横臂在连接部具有相对于连接件的几何中心轴的垂直、平行和/或相交方向的跳动自由度;
所述壳体内转动安装有具有输入端和输出端的传动件,输入端传动连接两个驱动件,输出端延伸出壳体并与上转向节臂一端连接,上转向节臂的另一端连接车轮内侧;
其中一个驱动件得电后驱动传动件转动,传动件转动带动上转向节臂和车轮转向,同时另一个驱动件切换为备用驱动件;或者,其中一个驱动件得电后未驱动传动件转动则另一个驱动件切换为主驱动件,并驱动传动件转动,传动件转动带动上转向节臂和车轮转向。
2.根据权利要求1所述的双电机转向机构,其特征在于,所述传动件至少包括涡轮和蜗杆,所述涡轮和蜗杆相互啮合配合的转动安装在壳体内,且蜗杆传动连接两个驱动件,所述涡轮远离驱动件的一端延伸出壳体与上转向节臂一端连接,并通过紧固件连接固定。
3.根据权利要求1所述的双电机转向机构,其特征在于,所述壳体包括可拆卸安装的上壳体和下壳体,所述驱动件安装在上壳体上,下壳体表面开设有供涡轮延伸的通孔,且通孔处设置有转动密封件,用于密封所述上壳体和下壳体;上壳体和下壳体的接触面设置有外沿,在外沿上钻有用于螺栓连接的螺栓孔,通过螺栓将上壳体和下壳体连接,以将涡轮和蜗杆进行封装。
4.根据权利要求3所述的双电机转向机构,其特征在于,所述上壳体表面设有一传动腔,所述传动腔用于容纳驱动件与蜗杆的连接部分,所述传动腔位于上壳体的一侧或中部。
5.根据权利要求2所述的双电机转向机构,其特征在于,所述涡轮上设有与通孔卡接的限位件,所述限位件采用凸台或卡环,凸台或卡环的两侧分别抵接涡轮和壳体,用于限定涡轮相对于下壳体的轴向位移;所述涡轮至少由一扇形齿与第一涡轮轴承安装轴、第二涡轮轴承安装轴同轴安装组成。
6.根据权利要求1所述的双电机转向机构,其特征在于,所述连接件包括转轴和紧固元件,所述转轴一端固定安装在壳体侧壁,另一端与上横臂设有的连接孔连接并通过紧固元件固定。
7.根据权利要求6所述的双电机转向机构,其特征在于,所述转轴外圆周设有轴肩或台阶构成连接部,连接部与上横臂限位约束所述跳动件,以使上横臂于在连接部具有相对于连接件的几何中心轴的垂直、平行和/或相交方向的跳动自由度。
8.一种双电机转向机构冗余控制方法,其特征在于,用于权利要求1-7任一所述的双电机转向机构,所述方法包括以下步骤:
采集车轮转角传感器数据和两个驱动件的驱动轴转角数据;
采用三重冗余的方法处理车轮转角传感器数据和两个驱动件的驱动轴转角数据,获得三个车轮转角;
判断三个车轮转角与转向意图是否对应,根据判断结果控制两个驱动件的启闭,其中,转向意图为采集的方向盘转角数据。
9.根据权利要求8所述的双电机转向机构冗余控制方法,其特征在于,所述方法还包括:故障定位和预警,在获得三个车轮转角后,通过三方投票机制确定故障位置,进而隔离故障和预警;
其中,所述三方投票机制具体为:
判断三个车轮转角信号中单个驱动件驱动轴转角折算的数值是否一致,若否则判断为单个驱动件失效,隔离失效驱动件并向驾驶员预警;
判断三个车轮转角信号中车轮转角传感器信号数值是否一致,若否则判断为车轮转角传感器失效,隔离车轮转角传感器并向驾驶员预警;
判断车轮转角传感器信号和两个驱动件驱动轴转角折算的三个车轮转角信号是否均不一致,若是则判断为多方故障,降低车辆驱动力保证安全并向驾驶员预警。
10.根据权利要求8或9所述的双电机转向机构冗余控制方法,其特征在于,所述车轮转角传感器数据和两个驱动件的驱动轴转角数据均采集有双份,并通过通讯网络传输给线控转向控制器,线控转向控制器控制两个驱动件的启闭,以及向驾驶员预警。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115092243A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-23 | 北京理工大学 | 一种双电机驱动的电动转向装置及其控制方法 |
CN116022231A (zh) * | 2022-12-22 | 2023-04-28 | 吉林大学 | 一种应用于滑板式底盘的线控转向机构及其控制方法 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005096559A (ja) * | 2003-09-24 | 2005-04-14 | Toyoda Mach Works Ltd | 車両用操舵装置 |
CN106585305A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-04-26 | 同济大学 | 一种基于双曲柄机构的线控独立转向‑驱动一体化双横臂悬架*** |
CN106585306A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-04-26 | 同济大学 | 一种基于双横臂悬架的一体化线控独立转向*** |
CN109606465A (zh) * | 2019-02-02 | 2019-04-12 | 北京奥特尼克科技有限公司 | 一种高级自动驾驶用具备冗余电机的电液转向器 |
CN209956058U (zh) * | 2019-06-06 | 2020-01-17 | 吉林大学 | 一种用于电动轮驱动汽车的线控转向机构 |
US20200070883A1 (en) * | 2018-09-05 | 2020-03-05 | Citic Dicastal Co., Ltd. | Steering knuckle of vehicle turning wheel, steering device and vehicle |
CN210502851U (zh) * | 2019-08-05 | 2020-05-12 | 湖州泛像智能汽车***有限公司 | 一种双电机双控制器的冗余线控转向 |
CN112046602A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-12-08 | 泰州吉林大学汽车动力传动研究院 | 一种用于线控转向车辆上的滚动式下横臂连接结构 |
CN212738263U (zh) * | 2020-08-25 | 2021-03-19 | 泰州吉林大学汽车动力传动研究院 | 一种具有冗余线控转向机构的集成式车轮总成 |
CN112660234A (zh) * | 2020-12-27 | 2021-04-16 | 合肥工业大学 | 一种商用车双电机线控转向*** |
CN113524999A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-10-22 | 吉林大学 | 一种集成转向机构的双横臂悬架 |
-
2021
- 2021-11-11 CN CN202111330752.0A patent/CN113815722B/zh active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005096559A (ja) * | 2003-09-24 | 2005-04-14 | Toyoda Mach Works Ltd | 車両用操舵装置 |
CN106585305A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-04-26 | 同济大学 | 一种基于双曲柄机构的线控独立转向‑驱动一体化双横臂悬架*** |
CN106585306A (zh) * | 2016-11-08 | 2017-04-26 | 同济大学 | 一种基于双横臂悬架的一体化线控独立转向*** |
US20200070883A1 (en) * | 2018-09-05 | 2020-03-05 | Citic Dicastal Co., Ltd. | Steering knuckle of vehicle turning wheel, steering device and vehicle |
CN109606465A (zh) * | 2019-02-02 | 2019-04-12 | 北京奥特尼克科技有限公司 | 一种高级自动驾驶用具备冗余电机的电液转向器 |
CN209956058U (zh) * | 2019-06-06 | 2020-01-17 | 吉林大学 | 一种用于电动轮驱动汽车的线控转向机构 |
CN210502851U (zh) * | 2019-08-05 | 2020-05-12 | 湖州泛像智能汽车***有限公司 | 一种双电机双控制器的冗余线控转向 |
CN112046602A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-12-08 | 泰州吉林大学汽车动力传动研究院 | 一种用于线控转向车辆上的滚动式下横臂连接结构 |
CN212738263U (zh) * | 2020-08-25 | 2021-03-19 | 泰州吉林大学汽车动力传动研究院 | 一种具有冗余线控转向机构的集成式车轮总成 |
CN112660234A (zh) * | 2020-12-27 | 2021-04-16 | 合肥工业大学 | 一种商用车双电机线控转向*** |
CN113524999A (zh) * | 2021-09-07 | 2021-10-22 | 吉林大学 | 一种集成转向机构的双横臂悬架 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115092243A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-09-23 | 北京理工大学 | 一种双电机驱动的电动转向装置及其控制方法 |
CN115092243B (zh) * | 2022-06-08 | 2023-09-19 | 北京理工大学 | 一种双电机驱动的电动转向装置及其控制方法 |
CN116022231A (zh) * | 2022-12-22 | 2023-04-28 | 吉林大学 | 一种应用于滑板式底盘的线控转向机构及其控制方法 |
CN116022231B (zh) * | 2022-12-22 | 2024-06-07 | 吉林大学 | 一种应用于滑板式底盘的线控转向机构及其控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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