[發(fā)明專利]一種自動駕駛汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910930946.0
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110667693A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高炳釗;范佳琦;田萌健
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: B62D5/00
• 分類號: B62D5/00;B62D5/04;B62D3/02;B62D6/00;B62D119/00;B62D113/00;B62D137/00
• 代理公司: 22201 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 崔斌

本發(fā)明屬于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種自動駕駛汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計。該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成上包括主控制器、轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)、橫拉桿、轉(zhuǎn)向輪、電磁離合器和車輪轉(zhuǎn)角傳感器等；本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)簡單的自動駕駛汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，改進了目前已有的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使其更好地應(yīng)用在自動駕駛汽車上，保證自動駕駛汽車能實現(xiàn)前輪線控轉(zhuǎn)向，并且在轉(zhuǎn)向電機出現(xiàn)故障時，該系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使汽車的轉(zhuǎn)向具有良好的可控性和安全性，解決了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)目前存在的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種自動駕駛汽車 線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著汽車智能化水平的發(fā)展，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也從傳統(tǒng)的機械式轉(zhuǎn)向逐漸發(fā)展為液壓助 力轉(zhuǎn)向、電控助力轉(zhuǎn)向以及如今在自動駕駛汽車中常見的線控轉(zhuǎn)向。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除了原 始的方向盤和轉(zhuǎn)向輪裝置外，還增加了主控制器(ECU)、電動機、自動防故障系統(tǒng)、傳感 器等輔助機構(gòu)。轉(zhuǎn)向時，主控制器ECU獲得來自于車速、轉(zhuǎn)速等傳感器傳來的數(shù)據(jù)信息，主控制器根據(jù)接收到的信息分別向轉(zhuǎn)向電機和力感電機發(fā)送控制指令，使轉(zhuǎn)向電機輸出一定的轉(zhuǎn)矩，并通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將動力傳遞到轉(zhuǎn)向器，進而帶動車輪轉(zhuǎn)向。力感電機輸出的動力經(jīng)減速器減速增扭后傳到方向盤處，帶動方向盤轉(zhuǎn)動。同時，轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)還可以將車輪轉(zhuǎn)角信息反饋給ECU，ECU將該信息輸送到轉(zhuǎn)向盤處使駕駛員更好地了解到路感信息。 和傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比線控系統(tǒng)取消了一部分機械連接結(jié)構(gòu)，因此更有利于降低整車重量； 同時，只有在汽車轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向電機處才有功率輸出，更有利于減少能源消耗。

在法蘭克福汽車博覽會上，奔馳公司展示了其新一代應(yīng)用線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的自動駕駛樣 車。同年，由操縱桿操縱的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)被列為自動駕駛領(lǐng)域十大新技術(shù)之一。2015年12 月,采用線控轉(zhuǎn)向技術(shù)的百度無人車首次進行道路實測，在高速公路等多種復(fù)雜路況下通過 了自動駕駛道路測試，最快時速度可以達到每小時100公里。

目前，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大面積應(yīng)用在自動駕駛汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，主要是因為其減輕了 駕駛員的操作，在各種不同的道路環(huán)境下，都能保證汽車準確可靠地進行轉(zhuǎn)向，對提高整 個系統(tǒng)的駕駛平順性和道路交通安全性具有十分深遠的研究意義。如今，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已 經(jīng)在船舶、飛機和許多工程機械中得到了廣泛的應(yīng)用，其在提高汽車的空間利用率、減少 事故發(fā)生率等方面有著突出的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單的自動駕駛汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，改進了目前已有的線控轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使其更好地應(yīng)用在自動駕駛汽車上，保證自動駕駛汽車能實現(xiàn)前輪線控轉(zhuǎn)向， 并且在轉(zhuǎn)向電機出現(xiàn)故障時，可以轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，使汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有良 好的可控性和安全性，解決了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在的問題。

本發(fā)明技術(shù)方案結(jié)合附圖說明如下：

一種自動駕駛汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括主控制器、橫拉桿、轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向 操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)、常開式電磁離合器11和車輪轉(zhuǎn)角傳感器；所述轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)包 括力感電機5、三級行星齒輪減速機構(gòu)6、錐齒輪7、方向盤轉(zhuǎn)距傳感器8、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器9和方向盤10；所述轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)包括轉(zhuǎn)向電機1、常閉式電磁離合器2、蝸輪蝸桿減 速機構(gòu)3、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器4；所述主控制器的輸入與車輪轉(zhuǎn)角傳感器、方向盤轉(zhuǎn)距傳感器 8、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器9相連；所述主控制器的輸出與轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)中的力感電機5相連； 所述力感電機5的輸出軸與三級行星齒輪減速機構(gòu)6中的高速級太陽輪601連接；所述三 級行星齒輪減速機構(gòu)6的輸出軸與錐齒輪7的輸入軸連接；所述錐齒輪7的輸出端與方向 盤10的轉(zhuǎn)向軸連接，其上有方向盤轉(zhuǎn)矩傳感器8和轉(zhuǎn)角傳感器9；所述齒輪齒條轉(zhuǎn)向器4 與橫拉桿連接；所述橫拉桿與轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向臂連接；所述轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向輪連接；所述常開 式電磁離合器11的內(nèi)花鍵與錐齒輪7輸出軸的外花鍵連接；所述常閉式電磁離合器2的內(nèi) 花鍵與轉(zhuǎn)向電機1輸出軸上的外花鍵相嚙合；所述蝸輪蝸桿減速機構(gòu)3中的蝸桿軸303的 外花鍵與常閉式電磁離合器2的內(nèi)花鍵相嚙合。