转向角度检测机构及车辆的制作方法

本申请涉及车辆设备技术领域，具体而言，涉及一种转向角度检测机构及车辆。

背景技术：

现在的车辆，有些同时具有手动驱动和电动驱动，手动驱动是通过方向盘驱动转向，电动驱动通过电动机构驱动转向，两种驱动状态切换时有时难以判断车轮的当前转向角度，尤其是切换至电动驱动时，转向轴的方向还可能存在角度误差，不便控制。

技术实现要素：

本申请旨在提供一种转向角度检测机构及车辆，以解决现有技术中驱动状态切换时不便于判断车轮的转向角度的问题。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种转向角度检测机构，其包括：

固定架；

转向轴，可转动地安装于所述固定架；

第一磁感轴，可转动地安装于所述固定架，所述第一磁感轴上形成有触发部；

第一同步轮，安装于所述第一磁感轴；

第二同步轮，安装于所述转向轴，所述第二同步轮与所述第一同步轮传动连接；

第一磁性编码器，安装于所述固定架，所述第一磁性编码器与所述第一磁感轴配合，以检测所述转向轴的正转角度或反转角度；

第一触发传感器，安装于所述固定架，与所述第一磁性编码器电连接，当所述转向轴正转至极限位置时，所述触发部触发所述第一触发传感器，以使所述第一磁性编码器发送正极限角度信号；

第二触发传感器，安装于所述固定架，与所述第一磁性编码器电连接，当所述转向轴反转至极限位置时，所述触发部触发所述第二触发传感器，以使所述第一磁性编码器发送反极限角度信号。

在切换驱动状态时先执行零点检测：首先转向轴通过第二同步轮、第一同步轮带动第一磁感轴正向转动，第一磁性编码器的感应电路板感应第一磁感轴的正向转动角度，当第一磁感轴上的触发部触发第一触发传感器时，第一磁性编码器的感应电路板感应第一磁感轴此时的正向极限角度，并将正向极限角度信息转换成电信号发出，车辆的控制系统能够接收该电信号获得正向极限角度信息并记录；然后，转向轴通过第二同步轮、第一同步轮带动第一磁感轴反向转动，第一磁性编码器的感应电路板感应第一磁感轴的反向转动角度，当第一磁感轴上的触发部触发第二触发传感器时，第一磁性编码器的感应电路板感应第一磁感轴此时的反向极限角度，并将反向极限角度信息转换成电信号发出，车辆的控制系统能够接收该电信号获得反向极限角度信息并记录；最后，车辆的控制系统将正向极限角度和反向极限角度相加并平分，从而得到转向轴处于不偏转状态的零点位置，从而实现转向轴校准，方便控制转向。

在使用过程中执行角度检测：转向轴转向时通过第二同步轮、第一同步轮带动第一磁感轴同步转动，第一磁性编码器的感应电路板感应第一磁感轴的转动角度，并将转动角度信息转换成电信号发出，使得车辆的控制系统能够接收该电信号获得转动角度信息，从而能够准确判断车轮的当前转向角度。

本申请提供的转向角度检测机构，在切换驱动状态时，能够先校准转向轴，消除角度误差，行驶时能够检测实时转向角度，从而解决现有技术中驱动状态切换时不便于判断车轮的转向角度的问题。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述第一磁感轴可转动地穿设于所述第一磁性编码器的感应电路板。

在上述技术方案中，第一磁感轴穿设于第一磁性编码器的感应电路板，使感应电路板能够更为准确地检测到第一磁感轴的转动。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述触发部为形成在所述第一磁感轴上的轴突，所述第一触发传感器和所述第二触发传感器形成在所述轴突的转动路径上。

在上述技术方案中，以第一磁感轴上的轴突作为触发部，结构简单、紧凑、稳定，不容易损坏，触发部与第一磁感轴高度同步，零点检测的精度高。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述第一同步轮与所述第二同步轮通过同步带传动。

在上述技术方案中，第一同步轮和第二同步轮通过同步带传动，同步性高，从而确保检测精度，而且传动时较为平稳，振动小，对磁性编码器的检测精度影响较小。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述第一触发传感器和所述第二触发传感器为微动开关、光电传感器、霍尔传感器、滑动变阻器中的一种。

本申请提供的转向角度检测装置的结构简单、稳定、适用性高，触发传感器可以采用多种类型的角度检测元件，方便维修。

第二方面，本申请实施例提供一种车辆，其包括驱动电机和前述的转向角度检测机构，所述驱动电机的输出轴连接所述转向轴。

本申请中提供的车辆，通过前述的转向角度检测机构能够校准转向轴，明确转向轴的转向角度，方便通过驱动电机控制转向轴。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述车辆还包括第三同步轮和第四同步轮，所述第三同步轮安装于所述转向轴，所述第四同步轮安装于所述驱动电机的输出轴，所述第三同步轮和所述第四同步轮传动连接。

在上述技术方案中，驱动电机的输出轴和转向轴通过两个同步轮传动，两轴能够并排设置，减小整体安装高度。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述车辆还包括第二磁性编码器和第二磁感轴，所述第二磁性编码器安装于所述固定架，所述第二磁感轴连接所述驱动电机的输出轴。

在上述技术方案中，驱动电机的输出轴带动第二磁感轴同步转动，第二磁性编码器的感应电路板感应第二磁感轴的转动角度，并将转动角度信息转换成电信号发出，使得车辆的控制系统能够接收该电信号获得驱动电机的输出轴的转动角度信息，从而能够将驱动电机的输出轴的转动角度与转向轴的转向角度对照，确保驱动电机按照控制系统的指令正常驱动转向轴。

在本申请的一种实施例中，可选地，还包括控制器，所述控制器分别与所述第一磁性编码器、所述第二磁性编码器和所述驱动电机电连接；

所述第一磁性编码器用于向所述控制器反馈所述转向轴的转动角度和零点位置，所述第二磁性编码器用于向所述控制器反馈所述驱动电机的输出轴转动角度。

在上述技术方案中，该控制器即为车辆的控制系统的中枢。

在本申请的一种实施例中，可选地，所述车辆还包括第五同步轮和第六同步轮，所述第五同步轮安装于所述驱动电机的输出轴，所述第六同步轮安装于所述第二磁感轴，所述第五同步轮和所述第六同步轮传动连接。

在上述技术方案中，驱动电机的输出轴和第二磁感轴通过两个同步轮传动，两轴能够并排设置，减小整体安装高度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的车辆的转向装置及转向角度检测装置的主视示意图；

图2为本申请实施例提供的车辆的转向装置及转向角度检测装置的立体示意图；

图3为本申请实施例提供的车辆的转向装置及转向角度检测装置的仰视示意图；

图4为本申请实施例提供的第一磁性编码器的结构示意图。

图标：100－固定架；200－转向轴；210－第二同步轮；220－第三同步轮；300－第一磁感轴；310－第一同步轮；320－触发部；400－第一磁性编码器；410－第一触发传感器；420－第二触发传感器；500－驱动电机；510－驱动电机的输出轴；520－第四同步轮；530－第五同步轮；600－第二磁性编码器；700－第二磁感轴；710－第六同步轮；800－手动轴。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例

本申请提供一种车辆，其具有用于驱动车辆转向的驱动电机500，和用于检测转向角度的转向角度检测机构，通过转向角度检测机构，能够校准转向误差，并明确实时转向角度，方便控制转向。

如图1和图2，转向角度检测机构包括固定架100、转向轴200和手动轴800，其中转向轴200和手动轴800分别可转动地安装于固定架100，同时驱动电机500也安装于固定架100。

手动轴800与转向轴200同轴设置，手动轴800可以连接方向盘，因此可通过方向盘驱动手动轴800转动，从而带动转向轴200转动。

驱动电机的输出轴510与转向轴200也传动连接，在不使用方向盘时，可以通过驱动电机500驱动转向轴200转动。

转向轴200上设有第三同步轮220，驱动电机的输出轴510设有第四同步轮520，驱动电机500通过第四同步轮520、第三同步轮220带动转向轴200。本实施例中，如图3，第三同步轮220和第四同步轮520均为齿轮，二者啮合传动。因此，驱动电机的输出轴510和转向轴200能够并排设置，减小整体结构高度。

在一些实施例中，第四同步轮520的直径大于第三同步轮220的直径，从而驱动电机的输出轴510转动较大的角度时，转向轴200转动较小的角度，以便于更为精确地控制转向轴200的转向角度。

为明确转向轴200的转动角度，车辆设有控制器，转向角度检测机构还包括分别安装于固定架100的第一磁性编码器400、第一触发传感器410、第二触发传感器420和第一磁感轴300，请参照图4。

第一磁性编码器400、第一触发传感器410、第二触发传感器420分别与控制器电连接。

第一磁感轴300穿设于第一磁性编码器400的感应电路板，第一磁感轴300上形成有触发部320，第一磁感轴300能够带动触发部320相对于感应电路板转动。

第一磁感轴300上设有第一同步轮310；转向轴200上除了前述的第三同步轮220外，还设有第二同步轮210。第一同步轮310和第二同步轮210通过同步带传动连接。从而转向轴200转动时，第一磁感轴300同步转动。

当第一磁感轴300转动时，第一磁性编码器400的感应电路板产生感应电流信号，从而获知第一磁感轴300的转动角度，第一磁性编码器400将该角度传递给控制器。如此，控制器能够实时获知转向轴200的转向角度。

第一触发传感器410、第二触发传感器420分别位于触发部320的正向和反向转动路径上，并分别与控制器电连接。当第一触发传感器410和第二触发传感器420被触发部320触动时，发出信号，控制器记录此时第一磁性编码器400所反馈的角度信息。如此，控制器能够获知转向轴200的正向极限角度和反向极限角度。

为验证驱动电机500的工作状态，确保驱动电机500正常驱动转向轴200转动，车辆还设有第二磁性编码器600和第二磁感轴700，第二磁性编码器600和第二磁感轴700分别安装于固定架100，第二磁性编码器600与控制器电连接。

驱动电机的输出轴510上除了前述的第四同步轮520以外，还设有第五同步轮530。第二磁感轴700上设有第六同步轮710，第五同步轮530和第六同步轮710通过同步带传动连接。

第二磁感轴700穿设于第二磁性编码器600的感应电路板，当驱动电机的输出轴510转动时，第二磁感轴700转动，使第二磁性编码器600的感应电路板产生感应电流信号，从而获知第二磁感轴700的转动角度，第二磁性编码器600将该角度传递给控制器。如此，控制器能够实时获知驱动电机的输出轴510的转向角度。

控制器将驱动电机的输出轴510的转动角度与转向轴200的转向角度对照，能够判断驱动电机的输出轴510与转向轴200是否正常联动，确保驱动电机500按照控制系统的指令正常驱动转向轴200。

本实施例提供的车辆，其转向角度检测机构具备零点检测功能和实时角度检测功能，能够在切换驾驶状态时，明确并校准转向角度。

零点检测功能的原理：

由控制器控制驱动电机500带动转向轴200正向转动，或者通过手动轴800带动转向轴200正向转动，第一磁感轴300跟随转向轴200正向转动，第一磁性编码器400的感应电路板感应第一磁感轴300的正向转动角度；

当第一磁感轴300上的触发部320触发第一触发传感器410时，第一磁性编码器400的感应电路板感应第一磁感轴300此时的正向极限角度，并将正向极限角度信息转换成电信号发出，控制器接收该电信号从而获得正向极限角度信息，并记录该正向极限角度信息；

接着，由控制器控制驱动电机500带动转向轴200反向转动，或者通过手动轴800带动转向轴200反向转动，第一磁感轴300跟随转向轴200反向转动，第一磁性编码器400的感应电路板感应第一磁感轴300的反向转动角度；

当第一磁感轴300上的触发部320触发第二触发传感器420时，第一磁性编码器400的感应电路板感应第一磁感轴300此时的反向极限角度，并将反向极限角度信息转换成电信号发出，控制器接收该电信号从而获得反向极限角度信息，并记录该反向极限角度信息；

最后，控制器将正向极限角度和反向极限角度相加并平分，从而计算得到转向轴200处于不偏转状态时的位置，该位置即为转向轴200的零点位置，从而实现转向轴200校准，方便控制转向。

实时角度检测功能的原理：

若是车辆处于手动状态，当转向轴200相对于零点位置正向或反向偏转时，第一磁感轴300同步转动，第一磁性编码器400的感应电路板感应第一磁感轴300的转动角度，并将转动角度信息转换成电信号发出，控制器接收该电信号获得转动角度信息，从而能够准确判断车轮的当前转向角度。

若是车辆处于电动状态，驱动电机500工作时，驱动电机的输出轴510带动第二磁感轴700同步转动，第二磁性编码器600的感应电路板感应第二磁感轴700的转动角度，并将该转动角度转换成电信号发送给控制器，从而控制器获知驱动电机的输出轴510的转动角度。电动状态下，控制器通过第一磁性编码器400以明确转向轴200的转动角度，并通过第二磁性编码器600明确驱动电机的输出轴510的转动角度情况，对比两个角度信息，从而方便通过驱动电机的输出轴510工作或停止，使转向轴200到达预定转向角度，并确保驱动电机500和转向轴200正常联动。

当出现驱动电机的输出轴510和转向轴200中的一者没有正常转动，或者二者之间打滑时，控制器能够判断联动异常，防止由于转向不到位或转向过头，影响交通安全。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。