转向系统和包括其的车辆的制作方法

本实用新型涉及车辆技术领域，尤其涉及一种转向系统和包括其的车辆。

背景技术：

汽车转向性能直接影响汽车的操纵稳定性，进而影响驾驶员和乘客的舒适性和安全性，它在确保车辆的安全驾驶、减少交通事故以及保护驾驶员人身安全、改善驾驶员的工作条件等方面起着重要作用。汽车转向系统在经历了多各阶段的发展后，线控转向系统得到了广泛的应用，由于线控转向系统的方向盘和转向轮之间无机械连接，必须要具备避免发生故障时丧失转向能力，因此，对线控转向系统的安全性和容错技术提出了很高的要求。

现有技术中，通过提供电子电器件的冗余设计，即当电子驱动单元中的电机或者电子控制单元失效时，可以由备用的电机或者电子控制单元来实现线控转向系统的冗余设计。但是，现有技术中并没有针对转向系统的机械部件故障进行冗余设计，因此，当现有的线控转向系统在机械部件故障时，仍存在很大的风险。此外，现阶段自动驾驶的开发和运用需求，特别是针对L3级别的自动驾驶，一旦主系统失效后，要求备用系统继续保持原功能工作的要求，现有技术中的的转向系统冗余设计也无法满足该需求。由此可知，如何实现无论是机械故障还是电子器件故障的状况下，均能保证转向系统的安全性和可靠性，成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种转向系统和包括其的车辆，无论是机械故障还是电子器件故障的状况下，均能保证转向系统的安全性和可靠性。

为了解决上述技术问题，根据本实用新型实施例的第一方面，提供了一种转向系统，包括:

第一转向调节机构、第二转向调节机构和耦合机构，其中，

所述第一转向调节机构分别与所述耦合机构和第一转向轮相连接；所述第二转向调节机构分别与所述耦合机构和第二转向轮相连接，

所述第一转向调节机构用于调整第一转向轮，或同时调整第一转向轮和第二转向轮；

所述第二转向调节机构用于调整第二转向轮，或同时调整第二转向轮和第一转向轮；

所述耦合机构用于在所述第一转向调节机构和所述第二转向调节机构均正常时，隔离所述第一转向调节机构和所述第二转向调节机构，使所述第一转向调节机构独立调整第一转向轮，第二转向调节机构独立调整第二转向轮；以及在其中一个转向调节机构故障时，连接所述第一转向调节机构和所述第二转向调节机构，由正常的转向调节机构同时调整第一转向轮和第二转向轮。

进一步的，所述转向系统还包括转向机构，分别连接所述第一转向调节机构和所述第二转向调节机构，用于获取转向参数，并根据所述转向参数向所述第一转向调节机构和第二转向调节机构输出转向调节参数。

进一步的，所述转向机构包括转向管柱和路感反馈器，所述转向管柱和所述路感反馈器相连接，所述路感反馈器分别与所述第一转向调节机构和所述第二转向调节机构相连接，其中，

所述转向管柱用于根据所接收的转向操作获取转向参数，并将所述转向参数发送给所述路感反馈器；

所述路感反馈器用于根据所述转向参数计算出转向调节参数，并将所述转向调节参数发送给所述第一转向调节机构和第二转向调节机构。

进一步的，所述转向参数包括方向盘转角和方向盘转向扭矩，所述转向调节参数包括第一转向调节机构和第二转向调节机构的移动位置信息。

进一步的，所述第一转向调节机构包括第一驱动机构和第一执行机构，所述第一驱动机构分别与所述转向机构和所述第一执行机构相连接，所述第一执行机构和所述第一转向轮相连接，所述第一驱动机构用于从所述转向机构获取所述转向调节参数，并根据所述转向调节参数计算出转向执行参数，并发送给所述第一执行机构，所述第一执行机构根据所述转向执行参数输出驱动力驱动第一转向轮转动，或同时驱动第一转向轮和第二转向轮转动；

所述第二转向调节机构包括第二驱动机构和第二执行机构，所述第二驱动机构分别与所述转向机构和所述第二执行机构相连接，所述第二执行机构和所述第二转向轮相连接，所述第二驱动机构用于从所述转向机构获取所述转向调节参数，并根据所述转向调节参数计算出转向执行参数，并发送给所述第二执行机构，所述第二执行机构根据所述转向执行参数输出驱动力驱动第二转向轮转动，或同时驱动第二转向轮转动和第一转向轮转动。

进一步的，所述第一执行机构包括第一减速机和与所述第一减速机相连接的第一齿条，所述第一减速机与所述第一驱动机构相连接，所述第一齿条一端所述第一转向轮相连接，另一端与所述耦合机构相连接；

所述第二执行机构包括第二减速机和与所述第二减速机相连接的第二齿条，所述第二减速机与所述第二驱动机构相连接，所述第二齿条一端与所述第二转向轮相连接，另一端与所述耦合机构相连接；

其中，所述第一减速机用于接收所述第一驱动机构输出的转向执行参数，所述转向执行参数包括驱动扭矩，所述第一减速机将所述驱动扭矩传递给所述第一齿条，使所述第一齿条输出驱动力，或者同时传递给第一齿条和第二齿条，使所述第一齿条和第二齿条均输出驱动力；

所述第二减速机用于接收所述第二驱动机构输出的转向执行参数，所述第二减速机将所述驱动扭矩传递给所述第二齿条，使所述第一齿条输出驱动力，或者同时传递给第二齿条和第一齿条，使所述第二齿条和第一齿条均输出驱动力。

进一步的，所述第一驱动机构还与所述耦合机构相连接，用于实时检测所述第一转向轮是否处于失效状态，若是，则向所述耦合机构发送失效信号，所述耦合机构接收所述失效信号后连接所述第一齿条和第二齿条；

所述第二驱动机构还与所述耦合机构相连接，用于实时检测所述第二转向轮是否处于失效状态，若是，则向所述耦合机构发送失效信号，所述耦合机构接收所述失效信号后连接所述第一齿条和第二齿条。

根据本实用新型实施例的第二方面，提供一种车辆，包括上述转向系统。

本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本实用新型一种转向系统和包括其的车辆可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

(1)本实用新型通过对电子器件、以及机械结构的冗余设计，极大降低了系统失效的风险，更好地符合线性转向系统对冗余设计的要求。

(2)本实用新型能够实现无论是机械故障还是电子器件故障的状况下，均能保证转向系统的安全性和可靠性。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例提供转向系统及示意图；

图2为本实用新型第二实施例提供的转向系统示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的转向系统应用于线控转向系统示意图；

图4为本实用新型实施例提供转向系统控制方法示意图。

【符号说明】

1：第一转向调节机构 2：第二转向调节机构

3：耦合机构 4：第一转向轮

5：第二转向轮 6:转向机构

61：转向管柱 62：路感反馈器

11:第一驱动机构 12:第一执行机构

21:第二驱动机构 22:第二执行机构

121:第一减速机 122:第一齿条

221：第二减速机 222：第二齿条

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种转向系统和包括其的车辆的具体实施方式及其功效，详细说明如后。

本实用新型实施例的提供了一种转向系统，如图1所示，包括:第一转向调节机构1、第二转向调节机构2和耦合机构3，其中，第一转向调节机构1分别与耦合机构3和第一转向轮4相连接；第二转向调节机构2分别与耦合机构3和第二转向轮5相连接，第一转向调节机构1用于调整第一转向轮4，或同时调整第一转向轮4和第二转向轮5；第二转向调节机构2用于调整第二转向轮5，或同时调整第二转向轮5和第一转向轮4；耦合机构3用于在第一转向调节机构1和第二转向调节机构2均正常时，隔离第一转向调节机构1和所述第二转向调节机构2，使第一转向调节机构1独立调整第一转向轮4，第二转向调节机构2独立调整第二转向轮5。

需要说明的是，所述“隔离”即保证第一转向调节机构1和第二转向调节机构2之间没有相互作用，分别独立控制对应的转向轮。在其中一个转向调节机构故障时，耦合机构3连接第一转向调节机构1和第二转向调节机构2，由正常的转向调节机构同时调整第一转向轮4和第二转向轮5，可以理解的是，其中一个转向调节机构故障包括第一转向调节机构1故障，第二转向调节机构2正常，以及第一转向调节机构1正常和第二转向调节机构2故障两种情况。当第一转向调节机构1故障，第二转向调节机构2正常时，第一转向调节机构1故障失效，此时，由第二转向调节机构2共同控制第一转向轮4和第二转向轮5。同理，当第一转向调节机构1正常和第二转向调节机构2故障时，第二转向调节机构2失效，此时，由第一转向调节机构1共同控制第一转向轮4和第二转向轮5。转向调节机构故障包括转向调节机构中的电子器件故障和/或机械部件故障，例如驱动单元(如下文示例中的第一驱动机构11和第二驱动机构21，其中可包括电子控制单元和电子驱动单元等电子器件)故障，减速器(例如下文示例中所述的第一减速机121和第二减速机221)皮带失效或齿毂失效等故障。由此可知，本实用新型实施例能够实现无论是机械故障还是电子器件故障的状况下，均能保证转向系统的安全性和可靠性。

如图2所示的转向系统，还包括转向机构6，分别连接第一转向调节机构1和第二转向调节机构2，用于获取转向参数，并根据转向参数向第一转向调节机构1和第二转向调节机构2输出转向调节参数，第一转向调节机构1和第二转向调节机构2根据所接收的转向调节参数来调整第一转向轮4和第二转向轮5，转向调节参数根据第一转向调节机构1和第二转向调节机构2的具体结构来设定，例如可以为位移信息、扭矩信息等。转向机构6包括转向管柱61和路感反馈器62，转向管柱61和路感反馈器62相连接，路感反馈器62分别与第一转向调节机构1和第二转向调节机构2相连接，其中，驾驶员通过转向管柱61进行驾驶操作，转向管柱61用于根据所接收的转向操作获取转向参数，并将转向参数发送给路感反馈器62；路感反馈器62用于根据转向参数计算出转向调节参数，并将转向调节参数发送给第一转向调节机构1和第二转向调节机构2。作为一种示例，转向参数包括方向盘转角和方向盘转向扭矩，转向调节参数包括第一转向调节机构1和第二转向调节机构2的移动位置信息，但可以理解是，参数具体设定并不仅限于上述示例，实际应用中，所涉及的参数可根据第一转向调节机构1和第二转向调节机构2的结构等因素进行具体设定。

继续参考图2所示示例，第一转向调节机构1包括第一驱动机构11和第一执行机构12，第一驱动机构11分别与转向机构6和第一执行机构12相连接，第一执行机构12和第一转向轮4相连接，第一驱动机构11用于从转向机构6获取转向调节参数，并根据转向调节参数计算出转向执行参数，并发送给第一执行机构12，第一执行机构12根据转向执行参数输出驱动力驱动第一转向轮4转动，或同时驱动第一转向轮4和第二转向轮5转动。第二转向调节机构2包括第二驱动机构21和第二执行机构22，第二驱动机构21分别与转向机构6和第二执行机构22相连接，第二执行机构22和第二转向轮5相连接，第二驱动机构21用于从转向机构6获取转向调节参数，并根据转向调节参数计算出转向执行参数，并发送给第二执行机构22，第二执行机构22根据转向执行参数输出驱动力驱动第二转向轮5转动，或同时驱动第二转向轮5转动和第一转向轮4转动。可以理解的是，当第一转向调节机构1和第二转向调节机构2均正常工作时，第一执行机构12根据转向执行参数输出驱动力驱动第一转向轮4转动，第二执行机构22根据转向执行参数输出驱动力驱动第二转向轮5转动。当第一转向调节机构1故障时，第一执行机构12根据转向执行参数输出驱动力同时驱动第一转向轮4和第二转向轮5转动。当第二转向调节机构2故障时，第二执行机构22根据转向执行参数输出驱动力同时驱动第二转向轮5转动和第一转向轮4转动。

图3示出本实用新型实施例所述转向系统的应用于线控转向系统中的一种示例，转向机构6与第一转向调节机构1和第二转向调节机构2采用线控形式连接。第一执行机构12包括第一减速机121和与第一减速机121相连接的第一齿条122，第一减速机121与第一驱动机构11相连接，第一齿条122一端与第一转向轮4(图3中未示出第一转向轮4和第二转向轮5)相连接，另一端与耦合机构3相连接；第二执行机构22包括第二减速机221和与第二减速机221相连接的第二齿条222，第二减速机221与第二驱动机构21相连接，第二齿条222一端与第二转向轮5相连接，另一端与耦合机构3相连接，耦合机构3实现对第一齿条122和第二齿条222的径向支撑。其中，第一减速机121用于接收第一驱动机构11输出的转向执行参数，图3所示示例中，所述转向执行参数包括驱动扭矩，第一减速机121将驱动扭矩传递给第一齿条122，使第一齿条122输出驱动力，或者同时传递给第一齿条122和第二齿条222，使第一齿条122和第二齿条222均输出驱动力。第二减速机221用于接收第二驱动机构21输出的转向执行参数，第二减速机221将所述驱动扭矩传递给第二齿条222，使第一齿条122输出驱动力，或者同时传递给第二齿条222和第一齿条122，使第二齿条222和第一齿条122均输出驱动力，图3所示示例中，所述驱动力为齿条力。

作为一种示例，第一驱动机构11还与耦合机构3相连接，用于实时检测所述第一转向轮4是否处于失效状态，若是，则向耦合机构3发送失效信号，耦合机构3接收失效信号后连接所述第一齿条122和第二齿条222；第二驱动机构21还与耦合机构3相连接，用于实时检测第二转向轮5是否处于失效状态，若是，则向耦合机构3发送失效信号，耦合机构3接收失效信号后连接第一齿条122和第二齿条222。可以理解的是，当第一转向调节机构1故障时，第一驱动机构11可检测到第一转向轮4处于失效状态，当第二转向调节机构2故障时，第二驱动机构21可检测到第二转向轮5处于失效状态。此外，第一驱动机构11和第二驱动机构21还可将第一齿条122和第二齿条222输出的驱动力反馈给路感反馈器62，路感反馈器62可根据第一齿条122和第二齿条222输出的驱动力反馈路面信息，为驾驶员或乘客提供路面信息，提升用户体验。

由此可知，当转向系统正常工作时，第一齿条122和第二齿条222无刚性连接，由第二驱动机构11和第二驱动机构21分别驱动第一齿条122和第二齿条222输出齿条力使第一转向轮4和第二转向轮5转向；当转向系统中的一个转向调节机构出现失效时，耦合机构3控制第一齿条122和第二齿条222耦合，即实现刚性连接，此时，由不失效一端的驱动机构提供相应的齿条力，驱动第一转向轮4和第二转向轮5转向，从而保证转向系统中的一个转向调节机构出现失效时转向系统依旧保持完整的转向功能，提高了转向系统的安全性和可靠性，极大的减少了转向系统的失去助力的失效率，此外，由于现阶段自动驾驶的开发和运用，特别是针对L3级别的自动驾驶，一旦主系统失效后，要求备用系统继续保持原功能工作的要求，本实用新型实施例的方案相较目前的产品可更符合L3级别的自动驾驶的需求。

基于本实用新型实施例所述的转向系统，本实用新型实施例还提供了一种转向系统的控制方法，如图4所示，包括以下步骤：

步骤S1、检测第一转向调节机构1和第二转向调节机构2是否正常工作；

步骤S2、若是，则耦合机构3隔离所述第一转向调节机构1和所述第二转向调节机构2，控制所述第一转向调节机构1独立调整第一转向轮4，第二转向调节机构2独立调整第二转向轮5；

需要说明的是，所述“隔离”即保证第一转向调节机构1和第二转向调节机构2之间没有相互作用，分别独立控制对应的转向轮。

步骤S3、若其中一个转向调节机构故障，则耦合机构3连接第一转向调节机构1和第二转向调节机构2，控制当前正常的转向调节机构同时调整第一转向轮4和第二转向轮5。

步骤S3中，所述其中一个转向调节机构故障包括第一转向调节机构1故障，第二转向调节机构2正常，以及第一转向调节机构1正常和第二转向调节机构2故障两种情况。当第一转向调节机构1故障，第二转向调节机构2正常时，第一转向调节机构1故障失效，此时，由第二转向调节机构2共同控制第一转向轮4和第二转向轮5。同理，当第一转向调节机构1正常和第二转向调节机构2故障时，第二转向调节机构2失效，此时，由第一转向调节机构1共同控制第一转向轮4和第二转向轮5。转向调节机构故障包括转向调节机构中的电子器件故障和/或机械部件故障。由此可知，本实用新型实施例能够实现无论是机械故障还是电子器件故障的状况下，均能保证转向系统的安全性和可靠性。

作为一种示例，所述方法还包括步骤S4、通过转向机构6获取转向参数，并根据转向参数向第一转向调节机构1和第二转向调节机构2输出转向调节参数。其中，所述转向参数可包括方向盘转角和方向盘转向扭矩等，所述转向调节参数可包括第一转向调节机构1和第二转向调节机构2的移动位置信息等。

基于图2所示的转向系统，第一转向调节机构1包括第一驱动机构11和第一执行机构12，第二转向调节机构2包括第二驱动机构21和第二执行机构22。

其中，第一转向调节机构1独立调整第一转向轮4包括以下步骤：

步骤S11、第一驱动机构11从转向机构6获取转向调节参数，并根据转向调节参数计算出转向执行参数，发送给第一执行机构12；

步骤S12、第一执行机构12根据转向执行参数输出驱动力驱动第一转向轮4转动。

其中，第二转向调节机构2独立调整第二转向轮5包括以下步骤：

步骤S21、第二驱动机构21从转向机构6获取转向调节参数，并根据转向调节参数计算出转向执行参数，发送给第二执行机构22；

步骤S22、第二执行机构22根据转向执行参数输出驱动力驱动第二转向轮5转动。

基于图3所示的转向系统，第一执行机构12包括第一减速机121和第一齿条122，第二执行机构22包括第二减速机221和第二齿条222，本示例中，驱动力为齿条力。

其中，步骤S12包括以下步骤：

步骤S121、第一减速机121接收第一驱动机构11输出的转向执行参数，所述转向执行参数包括驱动扭矩；

步骤S122、第一减速机121将驱动扭矩传递给第一齿条122，使第一齿条122输出驱动力，驱动第一转向轮4转动。

其中，步骤S22包括以下步骤：

步骤S221、第二减速机221接收第二驱动机构21输出的转向执行参数；

步骤S222、第二减速机221将所述驱动扭矩传递给第二齿条222，使第二齿条222输出驱动力，驱动第二转向轮5转动。

继续参照图3所示的转向系统，所述若其中一个转向调节机构故障时，则所述耦合机构3连接所述第一转向调节机构1和所述第二转向调节机构2包括以下步骤：

步骤S31、第一驱动机构11实时检测第一转向轮4是否处于失效状态，若是，则向耦合机构3发送失效信号；

第二驱动机构21实时检测所述第二转向轮5是否处于失效状态，若是，则向耦合机构3发送失效信号；

步骤S32、所述耦合机构3接收所述失效信号后连接第一齿条122和第二齿条222。

可以理解的是，当第一转向调节机构1故障时，第一驱动机构11可检测到第一转向轮4处于失效状态，当第二转向调节机构2故障时，第二驱动机构21可检测到第二转向轮5处于失效状态。此外，第一驱动机构11和第二驱动机构21还可将第一齿条122和第二齿条222输出的驱动力反馈给路感反馈器62，路感反馈器62可根据第一齿条122和第二齿条222输出的驱动力反馈路面信息，为驾驶员或乘客提供路面信息，提升用户体验。

步骤S3中，当其中一个转向调节机构故障时，所述控制当前正常的转向调节机构同时调整第一转向轮4和第二转向轮5，包括以下步骤：

步骤S33、控制当前正常的转向调节机构的减速机接收对应的驱动机构输出的转向执行参数；

步骤S34、该减速机(即前正常的转向调节机构的减速机)将所述驱动扭矩传同时传递给第一齿条122和第二齿条222，使第一齿条122和第二齿条222均输出驱动力，驱动第一转向轮4和第二转向轮5转动。

由此可知，当转向系统正常工作时，第一齿条122和第二齿条222无刚性连接，由第二驱动机构11和第二驱动机构21分别驱动第一齿条122和第二齿条222输出齿条力使第一转向轮4和第二转向轮5转向；当转向系统中的一个转向调节机构出现失效时，耦合机构3控制第一齿条122和第二齿条222耦合，即实现刚性连接，此时，由不失效一端的驱动机构提供相应的齿条力，驱动第一转向轮4和第二转向轮5转向，从而保证转向系统中的一个转向调节机构出现失效时转向系统依旧保持完整的转向功能，提高了转向系统的安全性和可靠性，极大的减少了转向系统的失去助力的失效率，此外，由于现阶段自动驾驶的开发和运用，特别是针对L3级别的自动驾驶，一旦主系统失效后，要求备用系统继续保持原功能工作的要求，本实用新型实施例的方案相较目前的产品可更符合L3级别的自动驾驶的需求。

本实用新型实施例还提供一种车辆，包括本实用新型实施例所述的转向系统。

本实用新型实施例还提供一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现本实用新型实施例所述的转向系统的控制方法的步骤。

实用新型实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述指令在由一计算机或处理器执行时实现本实用新型实施例所述的转向系统的控制方法的步骤。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。