针对单侧电机故障的线控独立转向操纵装置及其操纵方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了针对单侧电机故障的线控独立转向操纵装置及其操纵方法，该装置包括转向电机、离合器、行星齿轮、变速齿轮、联动拨叉和齿轮齿条传动机构，其中离合器的两端分别连接转向电机的电机轴和行星齿轮太阳轮的齿轮轴上；联动拨叉连接在第一结合套、第二结合套和第三结合套上，第一结合套和第三结合套套接在固定轴上，第二结合套套接在第三齿轮的齿轮轴上；第一齿轮和第二齿轮空套在第三齿轮的齿轮轴上，第一齿轮和行星架齿轮啮合，第二齿轮和行星齿轮的齿圈啮合。本发明专利技术通过改变传动比，使得后备功率一定的转向电机在故障情况下能够为两个转向机构提供足够的转向力，从而保障单侧转向电机故障的车辆具有足够的转向行驶自救能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车线控独立转向
，具体涉及针对单侧电机故障的线控独立转向操纵装置及其操纵方法。
技术介绍
随着汽车电子技术的不断发展和汽车系统的集成化，电子线控技术(X-by-wire)得到日益广泛的重视。线控独立转向技术使得车辆多轮独立转向成为可能，最大限度的提高了车辆的转向操纵性能。相比于传统的转向系统，线控独立转向系统可以加快系统的转向响应，高速时保证车辆的稳定性，低速时减小汽车的转向半径。但是，由于各线控转向车轮彼此独立，没有通常意义上的机械连接，如果某一个车轮的转向系统出现故障而引起转向失控，势必会使整个线控独立转向系统瘫痪。中国专利“一种汽车线控转向系统的故障诊断系统(CN 101559746 B)”公开了一种采用嵌入式分层架构的汽车线控转向系统的故障诊断系统。该系统基于控制器局域网络(Cont-roller Area Network,CAN)通讯，提供了故障判断策略，从而判断线控转向系统是否发生故障。中国专利“应用于双电机线控转向系统的冗余容错控制方法(CN 102320325 B)”提供了应用于双电机的线控转向系统的冗余容错控制方法。该方法主要是由中央控制器中的故障诊断程序监测转角电机与副主电机的工作状态判断是否存在故障。相比于机械系统，电机出现故障的概率会大很多。针对电机的故障，中国专利“独立转向电机故障控制系统(CN100467327C)”公开了一种独立转向电机故障控制系统。当转向电机出现电气故障时，该系统主要是通过控制电磁离合器，将其他转向电机的动力进行重新分配，进而恢复车辆的基本转向行驶功能，从而保障车辆具有足够的转向行驶自救能力。但是，该专利技术方案中没有变传动比的功能。实际应用中选取电机需要考虑电机的后备功率。如果某个转向电机出现故障时，利用其它正常的电机分配出一部分功率驱动故障的转向系统，那么电机的后备功率需要选取的很大。然而，电机的成本基本和电机的功率成正比，也就是说过大的后备功率会提升电机的成本，同时也会增加电机的尺寸和重量。针对电机的故障，可以每一个线控独立转向系统多配置一个备用电机加电磁离合器作为冗余设计，同时也可以仅利用一个后备功率尽可能小的电机加上一个面向电机故障的线控独立转向操纵装置来实现故障的修复。针对多配置一个备用电机作为冗余设计方案，由于电机永磁材料稀缺，属于战略物质，它的发展会受到一定的限制。针对仅使用一个电机加上一个面向电机故障的线控独立转向操纵装置方案，它会增加机械系统的复杂度。这两种方案都会增加系统的成本，具体哪种解决方案好，还有待进一步验证。
技术实现思路
针对线控独立转向系统电机的故障，本专利技术提出了针对单侧电机故障的线控独立转向操纵装置及其操纵方法，在实现电机到输出端三级减速(行星齿轮减速、变速齿轮减速和齿轮齿条减速)的前提下，改变传动线路的传动比，进而使转向机构有足够的转向力，保障车辆具有足够的转向行驶自救能力。结合说明书附图，本专利技术的技术方案如下：针对单侧电机故障的线控独立转向操纵装置，所述线控独立转向操纵装置由左、右两个结构相同的独立转向操纵装置对称布置构成；所述独立转向操纵装置由转向电机、离合器、行星齿轮系、变速齿轮机构、联动拨叉以及齿轮齿条传动机构组成；所述行星齿轮系由太阳轮、齿圈、行星轮和行星架齿轮组成；所述转向电机、离合器以及太阳轮依次同轴连接；所述变速齿轮机构由第一结合套、第一齿轮、第二结合套、第二齿轮以及第三结合套依次同轴布置组成；所述第一结合套和第三结合套均安装在固定轴上，所述第一齿轮与所述行星架齿轮啮合，所述第二结合套与齿轮齿条传动机构中的第三齿轮同轴连接，所述第二齿轮与所述齿圈啮合；所述联动拨叉与第一结合套、第二结合套和第三结合套固定连接，拨动三个结合套沿轴向滑移；左、右独立转向操纵装置之间通过两侧的行星架齿轮与中间的同步传动装置传动连接。针对单侧电机故障的线控独立转向操纵装置，其中，所述同步传动装置由同步带和两个第四齿轮组成，两个第四齿轮分别与同步带的两个带轮同轴连接，所述两个第四齿轮分别与左、右两侧的行星架齿轮啮合。针对单侧电机故障的线控独立转向操纵装置的操纵方法，所述操纵方法针对单侧电机故障，通过操纵左、右两个对称布置且结构相同的独立转向操纵装置的换挡拨叉与离合器，实现正常、左转向电机故障过渡、左转向电机故障工作、右转向电机故障过渡和右转向电机故障工作五种模式之间的切换，具体操纵方法如下：(1)正常模式下的具体操纵方法为：左离合器结合，左联动拨叉拨至下位，左第一结合套将左第一齿轮固定，与左第一齿轮啮合的左行星齿轮架被固定，与左行星齿轮架啮合的左第四齿轮被固定，同步带不动，左第二结合套将左第二齿轮和左第三齿轮同轴连接，动力经左转向电机输出，经由左太阳轮、左行星齿轮、左齿圈、左第二齿轮、左第二结合套、左第三齿轮和左齿条依次传递；右离合器结合，右联动拨叉拨至下位，右第一结合套将右第一齿轮固定，与右第一齿轮相啮合的右行星架齿轮被固定，与右行星架齿轮啮合的右第四齿轮被固定，右第二结合套将右第二齿轮和右第三齿轮同轴连接，动力经右转向电机输出，经由右太阳轮、右行星齿轮、右齿圈、右第二齿轮、右第二结合套、右第三齿轮和右齿条依次传递；(2)右转向电机故障过渡模式下的具体操纵方法为：左离合器结合，左联动拨叉拨至下位，左第一结合套将左第一齿轮固定，与左第一齿轮啮合的左行星齿轮架被固定，与左行星齿轮架啮合的左第四齿轮被固定，同步带不动，左第二结合套将左第二齿轮和左第三齿轮同轴连接，动力经左转向电机输出，经由左太阳轮、左行星齿轮、左齿圈、左第二齿轮、左第二结合套、左第三齿轮和左齿条依次传递；右离合器分离，动力无法经右转向电机输出，右联动拨叉拨至上位，右第二结合套将右第一齿轮和右第三齿轮同轴连接，右第三结合套将右第二齿轮固定，与右第二齿轮啮合的右齿圈被固定，右第三结合套、右第二齿轮、右齿圈依次锁死；同步带不动，右第四齿轮与右行星架齿轮固定，与右行星架齿轮啮合的右第一齿轮被固定，同步带、右第四齿轮、右行星架齿轮、右第一齿轮、右第二结合套、右第三齿轮、右齿条依次锁死；(3)右转向电机故障工作模式下的具体操纵方法为：左离合器结合，左联动拨叉拨至上位，左第二结合套将左第一齿轮和左第三齿轮同轴连接，左第三结合套将左第二齿轮固定，与左第二齿轮啮合的左齿圈被固定，动力经左转向电机输出，经由左太阳轮、左行星齿轮、左行星架齿轮、左第一齿轮、左第二结合套、左第三齿轮和左齿条依次传递；右离合器分离，右联动拨叉拨至上位，右第二结合套将右第一齿轮和右第三齿轮同轴连接，右第三结合套将右第二齿轮固定，与右第二齿轮啮合的右齿圈被固定；动力经左转向电机输出，经由左太阳轮、左行星齿轮、左行星架齿轮、左第四齿轮、同步带、右第四齿轮、右行星架齿轮、右第一齿轮、右第二结合套、右第三齿轮轴、右第三齿轮和右齿条依次传递，实现右转向电机在故障状态下工作；(4)左转向电机故障过渡模式下的具体操纵方法为：右离合器结合，右联动拨叉拨至下位，右第一结合套将右第一齿轮固定，与右第一齿轮啮合的右行星齿轮架被固定，与右行星齿轮架啮合的右第四齿轮被固定，同步带不动，右第二结合套将右第二齿轮和右第三齿轮同轴连接，动力经右转向电机输出，经由右太阳轮、右行星齿轮、右齿圈、右第二齿轮、右第二结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
针对单侧电机故障的线控独立转向操纵装置，其特征在于：所述线控独立转向操纵装置由左、右两个结构相同的独立转向操纵装置对称布置构成；所述独立转向操纵装置由转向电机、离合器、行星齿轮系、变速齿轮机构、联动拨叉以及齿轮齿条传动机构组成；所述行星齿轮系由太阳轮、齿圈、行星轮和行星架齿轮组成；所述转向电机、离合器以及太阳轮依次同轴连接；所述变速齿轮机构由第一结合套、第一齿轮、第二结合套、第二齿轮以及第三结合套依次同轴布置组成；所述第一结合套和第三结合套均安装在固定轴上，所述第一齿轮与所述行星架齿轮啮合，所述第二结合套与齿轮齿条传动机构中的第三齿轮同轴连接，所述第二齿轮与所述齿圈啮合；所述联动拨叉与第一结合套、第二结合套和第三结合套固定连接，拨动三个结合套沿轴向滑移；左、右独立转向操纵装置之间通过两侧的行星架齿轮与中间的同步传动装置传动连接。

【技术特征摘要】
1.针对单侧电机故障的线控独立转向操纵装置，其特征在于：所述线控独立转向操纵装置由左、右两个结构相同的独立转向操纵装置对称布置构成；所述独立转向操纵装置由转向电机、离合器、行星齿轮系、变速齿轮机构、联动拨叉以及齿轮齿条传动机构组成；所述行星齿轮系由太阳轮、齿圈、行星轮和行星架齿轮组成；所述转向电机、离合器以及太阳轮依次同轴连接；所述变速齿轮机构由第一结合套、第一齿轮、第二结合套、第二齿轮以及第三结合套依次同轴布置组成；所述第一结合套和第三结合套均安装在固定轴上，所述第一齿轮与所述行星架齿轮啮合，所述第二结合套与齿轮齿条传动机构中的第三齿轮同轴连接，所述第二齿轮与所述齿圈啮合；所述联动拨叉与第一结合套、第二结合套和第三结合套固定连接，拨动三个结合套沿轴向滑移；左、右独立转向操纵装置之间通过两侧的行星架齿轮与中间的同步传动装置传动连接。2.如权利要求1所述针对单侧电机故障的线控独立转向操纵装置，其特征在于：所述同步传动装置由同步带和两个第四齿轮组成，两个第四齿轮分别与同步带的两个带轮同轴连接，所述两个第四齿轮分别与左、右两侧的行星架齿轮啮合。3.如权利要求1所述针对单侧电机故障的线控独立转向操纵装置的操纵方法，其特征在于，所述操纵方法针对单侧电机故障，通过操纵左、右两个对称布置且结构相同的独立转向操纵装置的换挡拨叉与离合器，实现正常、左转向电机故障过渡、左转向电机故障工作、右转向电机故障过渡和右转向电机故障工作五种模式之间的切换，具体操纵方法如下：(1)正常模式下的具体操纵方法为：左离合器结合，左联动拨叉拨至下位，左第一结合套将左第一齿轮固定，与左第一齿轮啮合的左行星齿轮架被固定，与左行星齿轮架啮合的左第四齿轮被固定，同步带不动，左第二结合套将左第二齿轮和左第三齿轮同轴连接，动力经左转向电机输出，经由左太阳轮、左行星齿轮、左齿圈、左第二齿轮、左第二结合套、左第三齿轮和左齿条依次传递；右离合器结合，右联动拨叉拨至下位，右第一结合套将右第一齿轮固定，与右第一齿轮相啮合的右行星架齿轮被固定，与右行星架齿轮啮合的右第四齿轮被固定，右第二结合套将右第二齿轮和右第三齿轮同轴连接，动力经右转向电机输出，经由右太阳轮、右行星齿轮、右齿圈、右第二齿轮、右第二结合套、右第三齿轮和右齿条依次传递；(2)右转向电机故障过渡模式下的具体操纵方法为：左离合器结合，左联动拨叉拨至下位，左第一结合套将左第一齿轮固定，与左第一齿轮啮合的左行星齿轮架被固定，与左行星齿轮架啮合的左第四齿轮被固定，同步带不动，左第二结合套将左第二齿轮和左第三齿轮同轴连接，动力经左转向电机输出，经由左太阳轮、左行星齿轮、左齿圈、左第二齿轮、左第二结合套、左第三齿轮和左齿条依次传递；右离合器分离，动力无法经右转向电机输出，右联动...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜玉瑶，邓伟文，张素民，苏琛，李建平，王国军，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22