一种转向柱管和转向系统及车辆技术方案

本发明专利技术具体涉及一种转向柱管和转向系统及车辆，所述转向柱管包括外筒、内筒、转向柱管主轴、锁止装置a、锁止装置b和离合器，所述转向系统包括转向柱管、路感电机和电子控制单元，利用线控转向系统中的路感电机，为驾驶员在人工操纵的情况下提供合适的路感，在自动驾驶模式下实现转向柱管的收缩，增加驾驶舱的空间度，实现自动驾驶模式与人工操作模式的自由切换，以增加驾驶员在不同操纵模式下的舒适度。

【技术实现步骤摘要】
一种转向柱管和转向系统及车辆
本专利技术属于车辆转向系统研究领域，具体涉及一种转向柱管和转向系统及车辆。
技术介绍
目前自动驾驶技术在全球各地纷纷研发，成为汽车行业当前的热点。自动驾驶技术使汽车的安全性极大提高，同时缓解驾驶员的驾驶疲劳，让驾驶员无需再紧张地注视着道路状况，而且可以将这部分时间自由支配。线控转向技术就为自动驾驶提供良好的基础，可以让驾驶员在享受自动驾驶技术的同时，也能够享受人工操纵时的驾驶乐趣。在现有技术中，有利用伺服电机，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。该装置需要另加伺服电机实现转向柱的收缩与伸展，零部件复杂繁多，成本昂贵，难以应用到现有线控转向系统中。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。为此，本专利技术提出一种转向柱管，该转向柱管结构简单，转向柱管主轴能收缩，增加驾驶舱的空间度。本专利技术还提出一种具有上述转向柱管的转向系统及其方法，在不添加任何驱动电机的情况下，利用线控转向系统中的路感电机，为驾驶员在人工操纵的情况下提供合适的路感，在自动驾驶模式下实现转向柱管的收缩，以增加驾驶舱的空间，实现两种模式的自由切换，以增加驾驶员在不同操纵模式下的舒适度。本专利技术还提出一种具有上述转向系统的车辆。本专利技术的技术方案是：一种转向柱管，包括外筒，内筒，所述内筒位于外筒的内部；转向柱管主轴，所述转向柱管主轴从上向下依次穿过外筒和内筒顶部的通孔，且所述转向柱管主轴的末端与内筒的内壁螺纹连接；锁止装置a，所述锁止装置a与外筒和转向柱管主轴连接，锁止装置a使外筒和转向柱管主轴锁止或分离；锁止装置b，所述锁止装置b与内筒和转向柱管主轴连接，锁止装置b使内筒和转向柱管主轴锁止或分离；和离合器，所述离合器与外筒和内筒连接，离合器使外筒和内筒结合或分离。上述方案中，还包括固定装置，所述固定装置用于与车辆的车架连接；和滚珠轴承，所述滚珠轴承与外筒和固定装置连接。上述方案中，所述锁止装置a和锁止装置b为电磁锁止装置；所述锁止装置a的锁止执行部件安装在外筒通孔的内壁，锁止部件安装在转向柱管上；所述锁止装置b的锁止执行部件安装在内筒通孔的内壁，锁止部件安装在转向柱管上；一种转向系统，包括所述的转向柱管、检测机构、路感电机和电子控制单元；所述路感电机与转向柱管的外筒连接；所述检测机构用于检测信号，所述信号包括模式选择信号、前轮转角信号、方向盘转角信号、方向盘转矩信号、车速信号、路感电机的转角信号和路感电机的转矩信号；所述电子控制单元分别与检测机构、路感电机和转向柱管的锁止装置a、锁止装置b、离合器连接。上述方案中，还包括减速机构；所述路感电机与减速机构的一端连接，减速机构的另一端与转向柱管的外筒连接。一种根据所述转向系统的控制方法，包括以下步骤：所述电子控制单元根据检测机构检测到的信号包括模式选择信号、前轮转角信号、方向盘转角信号、方向盘转矩信号、车速信号、路感电机的转角信号和路感电机的转矩信号，判断转向系统需要执行的模式是人工操作模式、自动驾驶模式或者自动驾驶模式切换为人工操纵模式，控制路感电机、转向柱管的锁止装置a、锁止装置b和离合器的工作。上述方案中，所述人工操纵模式的控制具体为：所述电子控制单元根据检测机构检测到的信号包括前轮转角信号、方向盘转角信号、方向盘转矩信号、车速信号、路感电机的转角信号和路感电机的转矩信号，控制锁止装置a使外筒与转向柱管主轴锁止，控制离合器使外筒与内筒分离，控制锁止装置b使内筒与转向柱管主轴结合，控制路感电机带动外筒旋转，外筒带动转向柱管主轴旋转，从而可以把路感电机的扭矩传递到转向柱管主轴，给驾驶员提供路感。上述方案中，所述自动驾驶模式的控制具体为：所述电子控制单元根据检测机构检测到的信号包括自动驾驶模式的信号、路感电机的转角信号和路感电机的转矩信号，控制锁止装置a使外筒与转向柱管主轴分离，控制离合器使外筒与内筒结合，控制锁止装置b使内筒与转向柱管主轴分离，控制路感电机带动外筒顺时针旋转，外筒带动内筒顺时针旋转，使转向柱管主轴沿着轴向向下移动，从而使得转向柱管主轴得以收缩。上述方案中，所述自动驾驶模式切换为人工操纵模式的控制具体为：所述电子控制单元根据检测机构检测到的信号包括自动驾驶模式切换为人工操作模式的信号、路感电机的转角信号和路感电机的转矩信号，控制路感电机带动外筒逆时针旋转，外筒带动内筒逆时针旋转，使转向柱管主轴沿着轴向向上移动，从而使得转向柱管主轴恢复人工操纵的高度，再控制锁止装置a使外筒与转向柱管主轴锁止，控制离合器使外筒与内筒分离，控制锁止装置b使内筒与转向柱管主轴锁止，从而路感电机可继续提供路感。一种车辆，包括所述转向系统。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术所述转向柱管结构简单，转向柱管主轴能收缩，增加驾驶舱的空间度。外筒通过滚珠轴承与固定装置相连，固定装置连接于车架上，使外筒可以旋转式固定于车架上。2.本专利技术具有所述转向柱管的转向系统及其方法，在不添加任何驱动电机的情况下，利用线控转向系统中的路感电机，为驾驶员在人工操纵的情况下提供合适的路感，在自动驾驶模式下实现转向柱管的收缩，增加驾驶舱的空间度，实现两种模式的自由切换，以增加驾驶员在不同操纵模式下的舒适度。利用线控转向系统中原有的路感电机与控制单元，不增加额外成本，提高了系统零部件的利用率。3.本专利技术所述转向系统在原有路感控制器下控制锁止装置和电磁离合器即可实现模式的切换，响应迅速，安全可靠，更好地促进线控转向系统在人机共驾智能汽车的应用与发展。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本专利技术具有转向柱管的转向系统结构示意图。图2为本专利技术在人工操纵模式的控制结构图。图3为本专利技术在自动驾驶模式的控制结构图。图4为本专利技术在恢复人工驾驶模式的控制结构图。图5为本专利技术人工操纵时的动力传输路线。图6为本专利技术自动驾驶转向柱管收缩的动力传输路线。图中，1-固定装置，2-外筒，3-内筒，4-减速机构，5-螺纹齿，6-路感电机，7-锁止装置b，8-离合器，9-锁止装置a，10-滚珠轴承，11-转向柱管主轴，12-电子控制单元，13-方向盘。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“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，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，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专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转向柱管，其特征在于，包括外筒(2)，内筒(3)，所述内筒(3)位于外筒(2)的内部；转向柱管主轴(11)，所述转向柱管主轴(11)从上向下依次穿过外筒(2)和内筒(3)顶部的通孔，且所述转向柱管主轴(11)的末端与内筒(3)的内壁螺纹连接；锁止装置a(9)，所述锁止装置a(9)与外筒(2)和转向柱管主轴(11)连接；锁止装置b(7)，所述锁止装置b(7)与内筒(3)和转向柱管主轴(11)连接；和离合器(8)，所述离合器(8)与外筒(2)和内筒(3)连接。

【技术特征摘要】
1.一种转向柱管，其特征在于，包括外筒(2)，内筒(3)，所述内筒(3)位于外筒(2)的内部；转向柱管主轴(11)，所述转向柱管主轴(11)从上向下依次穿过外筒(2)和内筒(3)顶部的通孔，且所述转向柱管主轴(11)的末端与内筒(3)的内壁螺纹连接；锁止装置a(9)，所述锁止装置a(9)与外筒(2)和转向柱管主轴(11)连接；锁止装置b(7)，所述锁止装置b(7)与内筒(3)和转向柱管主轴(11)连接；和离合器(8)，所述离合器(8)与外筒(2)和内筒(3)连接。2.根据权利要求1所述的转向柱管，其特征在于，还包括固定装置(1)，所述固定装置(1)用于与车辆的车架连接；和滚珠轴承(10)，所述滚珠轴承(10)与外筒(2)和固定装置(1)连接。3.根据权利要求1所述的转向柱管，其特征在于，所述锁止装置a(9)和锁止装置b(7)为电磁锁止装置；所述锁止装置a(9)的锁止执行部件安装在外筒(2)通孔的内壁，锁止部件安装在转向柱管(11)上；所述锁止装置b(7)的锁止执行部件安装在内筒(3)通孔的内壁，锁止部件安装在转向柱管(11)上。4.一种转向系统，其特征在于，包括权利要求1-3任意一项所述的转向柱管、检测机构、路感电机(6)和电子控制单元(12)；所述路感电机(6)与转向柱管的外筒(2)连接；所述检测机构用于检测信号，所述信号包括模式选择信号、前轮转角信号、方向盘转角信号、方向盘转矩信号、车速信号、路感电机的转角信号和路感电机的转矩信号；所述电子控制单元(12)分别与检测机构、路感电机(6)和转向柱管的锁止装置a(9)、锁止装置b(7)、离合器(8)连接。5.根据权利要求4所述的转向系统，其特征在于，还包括减速机构(4)；所述路感电机(6)与减速机构(4)的一端连接，减速机构(4)的另一端与转向柱管的外筒(2)连接。6.一种根据权利要求4所述转向系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：所述电子控制单元(12)根据检测机构检测到的信号包括模式选择信号、前轮转角信号、方向盘转角信号、方向盘转矩信号、车速信号、路感电机的转角信号和路感电机的转矩信号，判断转向系统需要执行的模...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐兴，苏鹏威，王峰，解炬，江浩斌，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32