CN213008336U - 用于车辆的辅助***及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于车辆的辅助***及车辆，属于车辆技术领域。所述用于车辆的辅助***包括：检测模块，用于检测转向齿条是否发生摆动和/或转向轴是否发生转动；以及处理模块，与所述检测模块相连接，用于在所述车辆处于加速状态或减速状态，方向盘未***作，且所述转向齿条发生摆动和/或转向轴发生转动的情况下，控制助力电动机提供反向力矩以使得所述车辆的车轮不发生非预期转向。上述技术方案，在车轮发生非预期转动的情况下，通过助力电动机发送相反力矩以抵消转向轴的转动或者转向齿条的摆动，保证车轮不会发生非预期预转。

Description

用于车辆的辅助***及车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，具体地涉及一种用于车辆的辅助***及车辆。

背景技术

当车辆急加速时，会突然有较大的扭矩通过变速箱输出轴传递到左右两根传动轴，并且由于力矩的不同而使方向被拉向一侧，造成车辆在行进方向上的跑偏，使车辆偏离既定路线，且轮胎的纵向力无法保持最大值，难以提供理想的加速体验。当车辆在急减速的时候，车辆会发生轴荷转移，车辆前轴的轴荷增加，后轴的轴荷减小，前轴所承担的制动力大于后轴，同时由于路面的不平度和局部的摩擦因数不同，会使得车辆左右两侧的转向轮的纵向力不一致，导致轮胎绕轴线摆动，因而在制动时会造成方向盘的小幅度摆动，影响驾驶员驾驶信心，同时有可能造成驾驶员误操作。此外，根据轮胎附着椭圆可知，摆动的轮胎不能够提供最大的纵向力，使得车辆的制动距离增长。

对于上述的车辆急加速工况下车辆扭力转向的问题，现有的技术方案中提供了以下解决方法：(1)降低变速箱的布置高度，在不影响整车离地间隙、布置要求和碰撞要求等性能参数的情况下，通过适当降低变速箱在前舱的布置高度和调整变速箱的高度以减小传动轴的角度，从而减小扭力转向；(2)采用左右等长的传动轴结构，右侧传动轴带中间轴，中间轴通过支架固定在发动机上，左右两侧的传动轴的角度接近相等，一次降低扭力转向；(3)平衡差速器两端左右传动轴刚度，在不影响强度的前提下，适当减小左侧传动轴的直径以降低其刚度，同时，在不影响与周边零件间隙的前提下，适当增加右侧传动轴和中间轴的直径以提升右侧传动轴刚度，如此左右侧传动轴刚度接近一直，从而减小扭力转向。对于上述的车辆急减速工况下存在的问题，现有的技术方案都不能很好的解决。

本申请发明人发现，现有的相关技术方案，都仅从车辆的机械方面考虑以减轻扭力转向的影响，但是都无法解决直线制动时的轮胎摆动情况，因而不能使得轮胎面始终以最佳的角度接触地面以获得该情况下最大的纵向力。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种用于车辆的辅助***及车辆，用于解决上述技术问题中的一者或多者。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种用于车辆的辅助***，所述辅助***包括：检测模块，用于检测转向齿条是否发生摆动和/或转向轴是否发生转动；以及处理模块，与所述检测模块相连接，用于在所述车辆处于加速状态或减速状态，方向盘未***作，且所述转向齿条发生摆动和/或转向轴发生转动的情况下，控制助力电动机提供反向力矩以使得所述车辆的车轮不发生非预期转向。

可选的，所述检测模块包括：转矩传感器，设置于所述转向轴上，用于检测所述转向轴是否发生转动。

可选的，所述检测模块包括：角度传感器，设置于所述转向轴上，用于检测所述转向轴是否发生转动。

可选的，所述检测模块包括：力传感器，设置于所述转向齿条上，用于检测所述转向齿条是否发生摆动。

可选的，所述检测模块包括：位移传感器，设置于所述转向齿条上，用于检测所述转向齿条是否发生摆动。

可选的，所述辅助***还包括：力矩传感器，设置在转向盘上，与所述处理模块相连接，用于检测所述方向盘上的手力矩，所述处理模块还用于接收所述力矩传感器检测的手力矩，并在所述手力矩不超过预设值的情况下，确定所述方向盘未***作。

可选的，所述辅助***还包括：踏板位置传感器，与所述处理模块相连接，用于检测油门踏板动作和制动踏板动作；惯性测量单元IMU，与所述处理模块相连接，用于检测所述车辆的纵向加速度，所述处理模块还用于在所述油门踏板动作且所述车辆的纵向加速度大于零时，确定所述车辆处于加速状态；以及在所述制动踏板动作且所述车辆的纵向加速度小于零时，确定所述车辆处于减速状态。

可选的，所述助力电动机设置在转向轴上、齿轮处或者齿条处。

可选的，所述处理模块为电子控制单元ECU。

另一方面，本实用新型提供一种车辆，所述车辆设置有如上述中任一项所述的用于车辆的辅助***。

上述技术方案通过检测到的转向齿条和/或转向轴的动作情况，确定车轮是否会发生非预期转向，并通过由助力电动机提供反向力矩的方式来解决车辆前轮的摆动问题，从而能够保证车辆在加速或者减速过程中的稳定性，提高车辆性能，提升用户体验。

本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：

图1是本实用新型实施例提供的用于车辆的辅助***的结构框图；

图2是本实用新型实施例提供的检测模块的安装位置示意图；

图3是本实用新型实施例提供的用于车辆的辅助***的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。

图1是本实用新型实施例提供的用于车辆的辅助***的结构框图。如图1所示，所述用于车辆的辅助***包括检测模块10和与所述检测模块10相连接的处理模块20。其中，检测模块10用于检测转向齿条是否发生摆动和/或转向轴是否发生转动，处理模块20则在车辆处于加速状态或减速状态，方向盘未***作，且所述转向齿条发生摆动和/或转向轴发生转动的情况下，控制助力电动机提供反向力矩以使得车辆的车轮不发生非预期转向。

例如，在方向盘未***作且车辆处于加速状态或减速状态时，表明在加速或者减速的过程中，司机并不想改变车辆行驶方向，在此情况下，如果转向齿条和转向轴中的任意一者动作，都会导致车辆的车轮发生非预期偏转，因此需要助力电动机提供反向力矩，以抵消转向齿条和/或转向轴的动作，使得车辆能够稳定维持当前方向动作。

可选的，本实用新型实施例中的处理模块可以为任意的具有计算和数据处理功能的模块，例如其可以为车辆上已有的控制器，也可以是单独用于所述辅助***的控制器。所述处理模块优选为电子控制单元ECU。

本实用新型该实施例提供的技术方案，通过检测到的转向齿条和/或转向轴的动作情况，确定车轮是否会发生非预期转向，并通过由助力电动机提供反向力矩的方式来解决车辆前轮的摆动问题，从而能够保证车辆在加速或者减速过程中的稳定性，提高车辆性能，提升用户体验。

可选的，对于转向齿条来说，在车辆加速或者减速的过程中，转向齿条会发生摆动，因而所述检测模块可以包括设置在转向齿条上的力传感器和/或位移传感器，所述力传感器和/或位移传感器的检测值会被传输至处理模块，所述力传感器和/或位移传感器的检测值中的任意一者大于相应预设值的情况下，确定所述转向齿条发生了摆动。

可选的，对于转向轴来说，在车辆加速或者减速的过程中，转向轴会发生转动，因而所述检测模块可以包括设置在转向轴上的转矩传感器或角度传感器，所述转矩传感器和/或角度传感器的检测值会被传输至处理模块，所述转矩传感器和/或角度传感器的检测值中的任意一者大于相应预设值的情况下，确定所述转向轴发生了转动。

图2示例性地示出了在采用转矩传感器、角度传感器、力传感器和/或位移传感器的情况下，上述各种传感器的可选安装位置。其中，转矩传感器和/或角度传感器可以设置在转向轴1的上半部分和/或下半部分，力传感器和/或位移传感器可以设置在转向齿条2处。

在一些可选实施例中，处理模块可以通过设置在方向盘上的力矩传感器确定方向盘是否***作。具体的，所述力矩传感器可以将检测到的方向盘上的手力矩传输至处理模块，处理模块在确定所述手力矩不超过预设值的情况下，判定司机未操作方向盘。

在一些可选实施例中，处理模块可以通过踏板位置传感器和惯性测量单元IMU确定车辆是否处于加速状态或者减速状态。具体的，踏板位置传感器能够检测油门踏板和制动踏板的工作信息，并将相关数据传输至处理模块，惯性测量单元IMU能够检测车辆的纵向加速度信息，并将相关数据传输至处理模块，处理模块在确定油门踏板动作且车辆的纵向加速度大于零的情况下，判定车辆处于加速状态，在确定制动踏板动作且车辆的纵向加速度小于零的情况下，判定车辆处于减速状态。

现结合图3来详细解释本实用新型实施例提供的技术方案，本实用新型实施例提供的用于车辆的辅助***的具体流程可如图3所示。

在用于车辆的辅助***完成自检且合格后，就可处于工作状态。

考虑到在部件的机械结构中，会存在万向节或者其他软连接方式(如橡胶垫等)，导致转向轴上转动检测结果和/或转向齿条的摆动检测结果会滞后于方向盘手力矩的检测结果，因而在用于车辆的辅助***工作过程中，可以先持续检测方向盘的手力矩，若方向盘的手力矩不小于0.2Nm(该数据可以根据实际需求自行设定)，表示驾驶员主动操作方向盘，所以用于车辆的辅助***的相关功能可以挂起；若方向盘的手力矩小于0.2Nm，表示驾驶员未主动操作方向盘，可能会存在加速工况或减速工况时的车轮非预期转动的问题，所以用于车辆的辅助***需要持续工作。

在辅助***持续工作的过程中，若检测到驾驶员踩下了油门踏板，并且惯性测量单元IMU检测的纵向加速度值Gx＞0，表示车辆此时正在进行加速，车轮会出现非预期偏转情况，同理，若检测到驾驶员踩下了制动踏板，并且惯性测量单元IMU检测的纵向加速度值Gx＜0，表示车辆此时正在进行减速，车轮也会出现非预期偏转情况。

在确定车轮会出现非预期偏转的情况下，需要确定转向齿条的摆动情况和/或转向轴的转动情况。例如，可以通过力传感器和/或位移传感器的检测结果确定转向齿条的摆动情况，可以通过转矩传感器和/或角度传感器的检测结果确定转向轴的转动情况。

具体的，若方向盘上手力矩A＜0.2Nm，油门踏板被踩下且车辆自身IMU的纵向加速度值Gx＞0(制动踏板被踩下且车辆自身IMU的纵向加速度值Gx＜0)，位移传感器检测值X不小于某一预设值(具体数值可以根据实际需求自行设定)，则车辆将要发生非预期转向，助力电动机根据所述位移传感器检测值确定施加的反向力矩以使得转向齿条摆动，从而避免车辆的转向轮发生非预期的转向。

或者，若方向盘上手力矩A＜0.2Nm，油门踏板被踩下且车辆自身IMU的纵向加速度值Gx＞0(制动踏板被踩下且车辆自身IMU的纵向加速度值Gx＜0)，力传感器检测值Y不小于某一预设值(具体数值可以根据实际需求自行设定)，则车辆将要发生非预期转向，助力电动机根据所述力传感器检测值确定施加的反向力矩以使得转向齿条摆动，从而避免车辆的转向轮发生非预期的转向。

或者，若方向盘上手力矩A＜0.2Nm，油门踏板被踩下且车辆自身IMU的纵向加速度值Gx＞0(制动踏板被踩下且车辆自身IMU的纵向加速度值Gx＜0)，转矩传感器检测到的转矩β不小于某一预设值(具体数值可以根据实际需求自行设定)，则车辆将要发生非预期转向，助力电动机根据所述转矩传感器检测值确定施加的反向力矩以使得转向齿条摆动，从而避免车辆的转向轮发生非预期的转向。

或者，若方向盘上手力矩A＜0.2Nm，油门踏板被踩下且车辆自身IMU的纵向加速度值Gx＞0(制动踏板被踩下且车辆自身IMU的纵向加速度值Gx＜0)，角度传感器探测到的角度为α不小于某一预设值(具体数值可以根据实际需求自行设定)，则车辆将要发生非预期转向，助力电动机根据所述角度传感器检测值确定施加的反向力矩以使得转向齿条摆动，从而避免车辆的转向轮发生非预期的转向。

本实用新型该实施例提供的技术方案，在转向轴或者转向齿条上加装相应的传感器，可以在车辆急加速或者急减速的过程中，以方向盘的手力矩信号、车辆的油门踏板信号、制动踏板信号和IMU的加速度信号判定车轮是否发生了非预期的转动，在发生非预期转动的情况下，通过助力电动机发送相反力矩以抵消转向轴的转动或者转向齿条的摆动，保证车轮不会发生非预期预转。

此外，通过上述技术方案，在车辆处于急加速或急减速工况下，能够保证轮胎面始终以最佳的侧偏角度接触地面，根据轮胎附着拖面可知，在车轮不发生非预期偏转的情况下，轮胎能够提供更大的纵向力，可以使得车辆减少制动距离，并提高加速性能和安全性能，增强驾驶员信心。

在一些可选实施例中，所述助力电动机可以被设置在转向轴上，可以被设置在齿轮处，或者还可以被设置在齿条处。所述助力电动机的具体安装位置不影响其为车辆提供转向助力即可。

相应的，本实用新型实施例还提供了一种车辆，所述车辆设置有如上述中任一项所述的用于车辆的辅助***。

以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本实用新型实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型实施例的思想，其同样应当视为本实用新型实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于车辆的辅助***，其特征在于，所述辅助***包括：

检测模块，用于检测转向齿条是否发生摆动和/或转向轴是否发生转动；以及

处理模块，与所述检测模块相连接，用于在所述车辆处于加速状态或减速状态，方向盘未***作，且所述转向齿条发生摆动和/或转向轴发生转动的情况下，控制助力电动机提供反向力矩以使得所述车辆的车轮不发生非预期转向。

2.根据权利要求1所述的辅助***，其特征在于，所述检测模块包括：

转矩传感器，设置于所述转向轴上，用于检测所述转向轴是否发生转动。

3.根据权利要求1所述的辅助***，其特征在于，所述检测模块包括：

角度传感器，设置于所述转向轴上，用于检测所述转向轴是否发生转动。

4.根据权利要求1所述的辅助***，其特征在于，所述检测模块包括：

力传感器，设置于所述转向齿条上，用于检测所述转向齿条是否发生摆动。

5.根据权利要求1所述的辅助***，其特征在于，所述检测模块包括：

位移传感器，设置于所述转向齿条上，用于检测所述转向齿条是否发生摆动。

6.根据权利要求1所述的辅助***，其特征在于，所述辅助***还包括：

力矩传感器，设置在转向盘上，与所述处理模块相连接，用于检测所述方向盘上的手力矩，

所述处理模块还用于接收所述力矩传感器检测的手力矩，并在所述手力矩不超过预设值的情况下，确定所述方向盘未***作。

7.根据权利要求1所述的辅助***，其特征在于，所述辅助***还包括：

踏板位置传感器，与所述处理模块相连接，用于检测油门踏板动作和制动踏板动作；

惯性测量单元IMU，与所述处理模块相连接，用于检测所述车辆的纵向加速度，

所述处理模块还用于：

在所述油门踏板动作且所述车辆的纵向加速度大于零时，确定所述车辆处于加速状态；以及

在所述制动踏板动作且所述车辆的纵向加速度小于零时，确定所述车辆处于减速状态。

8.根据权利要求1所述的辅助***，其特征在于，所述助力电动机设置在转向轴上、齿轮处或者齿条处。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的辅助***，其特征在于，所述处理模块为电子控制单元ECU。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆设置有如权利要求1-9中任一项所述的用于车辆的辅助***。

Images