[发明专利]一种转向系统及方法和车辆

说明书

本发明提供一种转向系统及方法和车辆，包括转向柱管、检测机构、转向电机和电子控制单元；转向柱管包括转向柱管主轴、第一套筒电机和第二套筒电机，转向柱管主轴的上端用于与方向盘连接；第一套筒电机的第一套筒电机转子与转向柱管主轴的下端啮合；第二套筒电机的第二套筒电机转子与转向柱管主轴的下端螺纹连接。本发明利用第一套筒电机实现人工驾驶模式下的转向路感，使驾驶员低速时转向轻便，高速时路感清晰；利用第二套筒电机实现自动驾驶模式下的方向盘的收缩，从而增加驾驶舱的空间，使驾驶员在自动驾驶模式下尽情的放松或娱乐，本发明能更好地促进线控转向系统在人机共驾汽车的应用与发展。

技术领域

本发明属于转向系统研究领域，具体涉及一种转向系统及方法和车辆。

背景技术

自动驾驶汽车依靠人工智能、视觉计算、雷达、监控装置和全球定位系统协同合作，让电脑可以在没有任何人类主动的操作下，自动安全地操作机动车辆。自动驾驶汽车对社会、驾驶员和行人均有益处，自动驾驶汽车的交通事故发生率几乎可以下降至零。自动驾驶汽车的行驶模式可以更加节能高效，因此交通拥堵及对空气的污染将得以减弱。目前自动驾驶技术还不够成熟，还不能完全实现自动驾驶，所以人机共驾汽车是目前发展的方向，既可以让人享受驾驶的乐趣，又可以利用自动驾驶技术实现自动驾驶，缓解驾驶疲劳，增加驾驶安全性，减少事故的发生。线控转向取消了方向盘与前转向轮的机械连接，为人机共驾汽车的发展提供良好的条件。在人工驾驶模式下通过驾驶员方向盘的信号，利用转向电机使前轮转过一定角度实现转向，也可以在自动驾驶模式下，切断驾驶员方向盘的信息，完全由路面信息作用转向电机实现转向。

现有专利利用路感电机实现路感的模拟，为驾驶员在人工驾驶模式下提供合适的路感，使驾驶员完成精准的转向；现有技术中公开了一种用于汽车线控转向系统的模拟驾驶员路感装置。它包括转向盘、谐波减速器、同步电动机、电子控制单元(ECU)，转向盘转轴上设有一个转矩传感器和一个角位移传感器，可以将信号传递到电子控制单元。同时，转向盘的转矩通过谐波减速将转矩传递到同步电动机，同步电动机的线圈电流信息通过一个霍尔电流传感器传递给电子控制单元。电子控制单元接收这些信息后，结合车速信号和负载转矩信号，经过相位补偿、阻尼补偿、惯量补偿和摩擦补偿等，控制同步电动机的转动，得到一个反馈转矩，并通过减速器传递给转向盘。

在自动驾驶模式下，还可以通过方向盘的伸缩，增加驾驶舱的空间度，现有技术中，利用伺服电机，借助涡轮和蜗杆，直接带动螺纹主轴旋转，使与转向柱管连接的带螺纹的螺纹轴通过旋转进入螺纹主轴内部，实现转向柱管的收缩。该装置结构复杂，零部件繁多，难以应用到现有线控转向系统。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种转向系统及其方法，该转向系统具有转向柱管，所述转向柱管通过套筒电机实现路感模拟和转向柱管伸缩的装置，既能提供路感，又能实现方向盘收缩的装置，该系统可以实现人工操纵与自动驾驶模式的随意切换。利用第一套筒电机实现人工驾驶模式下的转向路感，使驾驶员低速时转向轻便，高速时路感清晰；利用第二套筒电机实现自动驾驶模式下的方向盘的收缩，从而增加驾驶舱的空间，使驾驶员在自动驾驶模式下尽情的放松或娱乐，本发明能更好地促进线控转向系统在人机共驾汽车的应用与发展。

本发明还提出一种具有上述转向系统的车辆。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种转向柱管，包括

转向柱管主轴，所述转向柱管主轴的上端用于与方向盘连接；

第一套筒电机，所述第一套筒电机的第一套筒电机转子与转向柱管主轴的下端啮合；

和第二套筒电机，所述第二套筒电机的第二套筒电机转子与转向柱管主轴的下端螺纹连接。

上述方案中，还包括

固定装置；

和滚珠轴承，所述滚珠轴承的外圈与固定装置连接，内圈与电磁锁止装置连接，所述电磁锁止装置使转向柱管主轴与固定装置结合或者分离。