一种线控冗余转向系统的制作方法

本发明涉及汽车转向系统技术领域，特别涉及一种线控冗余转向系统。

背景技术：

汽车转向性能是汽车的主要性能之一，直接影响汽车的操纵稳定性和行驶安全。良好的转向性能有利于减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件等。如何合理地设计转向系统以获得良好的操纵稳定性，是汽车设计人员的重要开发任务。在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同水平的驾驶人群，汽车的易操纵性设计显得尤为重要。线控转向系统是继电动助力转向(eps)之后发展起来的新一代转向系统，使整车具有比eps更好的操纵稳定性。例如，线控转向系统取消了转向盘和转向轮之间的机械联接，彻底摆脱传统转向系统所固有的限制，给驾驶员带来方便，同时提高了汽车的安全性。

智能汽车的发展也对线控转向提出了更高要求。例如车道保持系统要求转向系统可在驾驶员通过转向盘输入的前轮转角之外提供一附加前轮转角，通常这可以通过主动转向或线控转向来实现。而对于无人驾驶汽车来说，线控转向是可采用的唯一转向方式。随之而来的是对线控转向的可靠性也提出了更高要求，而采用转向系统结构冗余设计则可以极大地提高其可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种转向安全系数高的线控冗余转向系统。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是，一种线控冗余转向系统，包括互为冗余的第一电机和第二电机、行星排、与所述行星排联接的转向器；

所述第一电机与所述行星排的太阳轮联接，所述第二电机通过传动机构与所述行星排的齿圈联接，所述行星排的行星架与所述转向器联接。

在一些实施例中，所述线控冗余转向系统还包括电磁离合器，所述电磁离合器的一端与所述行星排的太阳轮联接，另一端与所述行星排的行星架联接。

在一些实施例中，所述第一电机通过电机轴与所述行星排的太阳轮联接，所述线控冗余转向系统还包括用于直接制动所述第一电机的电机轴的制动带。

在一些实施例中，所述转向器上设置有用于提供车轮附加转角的独立转向机构。

在一些实施例中，所述转向器为齿轮齿条转向器，其包括与所述行星排联接的齿轮以及与所述齿轮啮合的齿条，所述齿条的两端均联接有横拉杆，所述独立转向机构设置于所述齿条与任意一端的横拉杆之间。

在一些实施例中，所述独立转向机构为滚珠丝杠机构，其包括与所述齿条联接的第三电机、与所述第三电机联接的丝杠以及与所述丝杠配合的丝母，所述丝母与所述横拉杆联接，所述齿条的两端的所述横拉杆均通过一转向节臂联接至车轮。

在一些实施例中，所述横拉杆包括左横拉杆与右横拉杆，所述转向节臂包括左转向节臂与右转向节臂，所述左横拉杆通过所述左转向节臂联接至左前车轮，所述右横拉杆通过所述右转向节臂联接至右前车轮，所述左转向节臂与右转向节臂分别转动连接有左主销与右主销。

在一些实施例中，所述传动机构为涡轮蜗杆机构，所述涡轮蜗杆机构包括与所述第二电机联接的蜗杆以及与所述蜗杆啮合的涡轮，所述涡轮还与所述行星排的齿圈固定联接。

本发明通过行星排进行转矩的传递，当一个电机工作时，另一个电机不工作，实现太阳轮、齿圈以及行星架中的输出部件的选择。

其有益效果在于：

1.可以提高线控转向系统的安全性和可靠性，两个电机的存在可以使车辆在一个电机发生故障时仍能安全、可靠地进行转向控制。

2.用行星排来配合两个电机的设计，能实现电机驱动的平顺转换，简便灵活。

3.在转向器上增设独立转向机构，可以实现前轮独立转向，进而可以通过改变前轮前束产生使车辆减速的地面制动力，以实现通过转向系统改变车速并提高车辆的操纵稳定性。

附图说明

图1为本发明一种线控冗余转向系统实施例一的原理图；

图2为本发明一种线控冗余转向系统实施例二的原理图；

图中，1—左前车轮；2—左转向节；3—左主销；4—左转向节臂；5—左横拉杆；6—齿条；7—齿轮；8—电磁离合器；9—第三电机；10—右转向节臂；11—右转向节臂；12—右转向节；13—右前轮；14—右横拉杆；15—丝母；16—丝杠；17—行星排；18—第一电机；19—涡轮；20—蜗杆；21—第二电机；22—制动带。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。

参照图1，一种线控冗余转向系统，包括互为冗余的第一电机18和第二电机21、行星排17、与所述行星排17联接的转向器；

所述第一电机18与所述行星排17的太阳轮联接，所述第二电机21通过传动机构与所述行星排17的齿圈联接，所述行星排17的行星架与所述转向器联接。

所述线控冗余转向系统还包括电磁离合器8，所述电磁离合器8的一端与所述行星排17的太阳轮联接，另一端与所述行星排17的行星架联接。在本实施例中，当线控冗余前轮独立转向系统正常工作时，第一电机18工作，第二电机21不工作，给电磁离合器8通电，使之处于分离状态。由于第二电机21不工作，与之相连的行星排17的齿圈固定，第一电机18产生的转矩传递到行星排17的太阳轮，并从行星架输出给转向器，完成转向。

如果第一电机18产生故障，则第二电机21开始工作。此时电磁离合器8断电，处于接合状态，行星排17的太阳轮和行星架连成一体。第二电机21产生的转矩从太阳轮和行星架的联接整体输出给转向器，完成转向。

所述转向器上设置有用于提供车轮附加转角的独立转向机构，所述转向器为齿轮齿条转向器，其包括与所述行星排17联接的齿轮7以及与所述齿轮7啮合的齿条6，所述齿条6的两端均联接有横拉杆，所述独立转向机构设置于所述齿条6与任意一端的横拉杆之间。

所述独立转向机构为滚珠丝杠机构，其包括与所述齿条6联接的第三电机9、与所述第三电机9联接的丝杠16以及与所述丝杠16配合的丝母15，所述丝母15与所述横拉杆联接，任意一端的所述横拉杆均通过一转向节臂联接至车轮。

具体的，所述横拉杆包括左横拉杆5与右横拉杆14，所述转向节臂包括左转向节臂4与右转向节臂10，所述左横拉杆5通过所述左转向节臂4联接至左前车轮1，所述右横拉杆14通过所述右转向节臂10联接至右前车轮13，所述左转向节臂4与右转向节臂10上分别设置有左主销3与右主销11，左转向节臂4与左前车轮1之间设置有左转向节2，右转向节臂10与右前车轮13指尖设置有右转向节。

当第三电机9工作时，在丝杠16与丝母15的配合下丝杠16推动右横拉杆14向右运动，推动齿条6向左运动。

采用此设计方式，第三电机9可以提供附加转角，第三电机9的转矩通过丝杠16、丝母15、右横拉杆14、右转向节臂10传递给右前车轮13，实现前轮独立转向，进而可以通过改变前轮前束产生使车辆减速的地面制动力，以实现通过转向系统改变车速并提高车辆的操纵稳定性。

作为本发明的第二实施例，参照图2，与上述实施例的区别特征在于，所述第一电机18通过电机轴与所述行星排17的太阳轮联接，所述线控冗余转向系统还包括制动带22，所述制动带22设置于所述第一电机18的电机轴上。

在本实施例中，去掉了电磁离合器8。当系统正常工作时，第一电机18工作，第二电机21不工作。由于第二电机21不工作，与之相连的行星排17的齿圈固定，第一电机18产生的转矩传递到行星排17的太阳轮，并从行星架输出给转向器，完成转向。

如果第一电机18产生故障，则第二电机21开始工作，并用制动带22直接制动第一电机18的电机轴，此时行星排17的太阳轮固定。第二电机21产生的转矩经涡轮蜗杆传动副传递到与涡轮固联的行星排17的齿圈，并从行星架输出给转向器，完成转向。

本实施例中去掉电磁离合器8，用制动带22直接制动电机轴，节省空间且便于布置。

基于上述技术方案的运用，本发明具有下列优点：

1.本发明可以提高线控转向系统的安全性和可靠性，两个电机的存在可以使车辆在一个电机发生故障时仍能安全、可靠地进行转向控制。

2.采用电磁离合器8或制动带22和行星排17来配合电机冗余的设计，实现电机驱动的平顺转换，简便灵活。

3.第三电机为右前车轮13提供附加转角，可以实现前轮独立转向，进而可以通过改变前轮前束产生使车辆减速的地面制动力，以实现通过转向系统改变车速并提高车辆的操纵稳定性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。