一种带有方向盘伸缩折叠机构的线控转向路感模拟装置制造方法及图纸

本申请公开了一种带有方向盘伸缩折叠机构的线控转向路感模拟装置，包括方向盘、折叠机构、转向管柱、力矩及角度传感器、伸缩机构、配合使用的路感电机和路感电机减速机、以及控制器。本申请技术方案在非自动驾驶状态下可使线控转向系统模拟路感，辅助驾驶人驾驶车辆；在自动驾驶状态下，驾驶人不需要操控方向盘，方向盘可静默并折叠及收缩至仪表板下方，可以增加驾驶室活动空间，提高舒适性及避免误操作。作。作。

【技术实现步骤摘要】
一种带有方向盘伸缩折叠机构的线控转向路感模拟装置


[0001]本专利技术涉及涉车辆的转向控制
，尤其涉及一种带有方向盘伸缩折叠机构的线控转向路感模拟装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]现有带有自动驾驶功能的车辆在自动驾驶状态下，如果装备的是常规转向系统，方向盘会随车轮进行转动，这对驾驶员来说舒适性和安全性都受到一定的影响，带来不好的乘车体验；如果装备的是线控转向系统，方向盘可以控制为不动(静默)状态，但对于驾驶员来说，舒适性仍待改善。同时也很容易出现误触而导致自动驾驶模式退出等问题。针对这些问题，本专利技术设计了一种用于线控转向系统中拥有伸缩折叠功能的方向盘，极大地提高了驾驶人的驾乘体验。
[0003]通过专利检索，存在以下已知的技术方案：
[0004]专利1:
[0005]申请号：202011620188.1，申请日：2020.12.31，授权公告日：2021.06.01，该专利技术提出了一种收放式方向盘及方向盘的折叠方法，该方向盘包括方向盘本体、可收缩的盘圈机构和驱动机构；盘圈机构可沿方向盘本体升降且在下降的过程中可完成自动收缩折叠；盘圈机构包括首尾连接的左侧盘圈、左上盘圈、右上盘圈、右侧盘圈、右下盘圈和左下盘圈；驱动机构固定千方向盘本体。该专利技术只需启动两侧的驱动机构，即可实现右上盘圈滑进左上盘圈、右下盘圈滑进左下盘圈，由此完成收缩折叠。在该申请中，只涉及了方向盘的折叠，不涉及向驾驶舱内部折叠，也不涉及路感模拟。
[0006]专利2:
[0007]申请号：202210138435.7，申请日：2022.02.15，授权公告日：2022.04.26，该专利技术提供的一种折叠方向盘，包括本体，本体的左右两端分别连接有固定部件，固定部件的上下两端分别与折叠部件连接，本体内安装有动力机构，动力机构通过动力部件使折叠部件转动并向本体靠拢，所述固定部件的主体与本体连接,其末端垂直连接在固定盘缘中部,固定盘缘的两端与折叠部件连接后分别形成左盘缘和右盘缘。该专利技术在汽车自动驾驶时，方向盘能够在其所在的圆周平面进行收缩，在不影响方向盘其他空间的基础上，最小程度地减小了方形盘所占用的空间面积。在该申请中，只涉及了方向盘的折叠，不涉及方向盘向驾驶舱内部折叠，也不涉及路感模拟。
[0008]专利3:
[0009]申请号：202010069514.8，申请日：2020.01.21，授权公告日：2020.05.29，该专利技术公开了一种汽车线控转向路感模拟装置及其控制方法，涉及车辆转向实验
，路感模拟装置包括机械传动机构和信息采集与控制机构，路感模拟装置包括路感模拟机构和方向盘回正机构。该专利技术为车辆线控转向系统提供了一种控制精确、反应迅速的“路感”反馈装置，采用的磁流变阻尼器在不同的励磁电流的激励下，可以实现针对不同路况和工况实时提供“路感”反馈力矩，为驾驶人员提供“路感”反馈信息；在为线控转向系统系统路感反
馈力矩的同时，能够在自动回正时准确断开与磁流变阻尼器的连接，避免磁流变阻尼器自身摩擦和粘滞阻力矩对自动回正的影响；避免了控制系统故障时反馈电机驱动方向盘乱转导致的安全问题，保障驾乘人员的安全。在该申请中，为驾驶人员提供“路感”反馈的是由上位机控制的磁流变阻尼器，该方法解决了线控系统没有“路感”的问题，但是该套路感模拟装置在汽车上占用空间较大，在车辆上不宜安装，且没有方向盘可伸缩功能。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种带有方向盘伸缩折叠机构的线控转向路感模拟装置及其控制方法，以解决线控转向系统路感模拟装置方向盘折叠可收缩的问题，使得线控转向系统的汽车，在非自动驾驶工况使用路感模拟装置辅助驾驶人驾驶车辆，在自动驾驶工况使用，驾驶人不需要操控方向盘，方向盘可以折叠并收缩入仪表板下方，大大增加了驾驶室的活动空间。
[0011]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0012]本申请第一个方面提供了一种带有方向盘伸缩折叠机构的线控转向路感模拟装置，包括：方向盘、折叠机构、转向管柱、力矩及角度传感器、伸缩机构、配合使用的路感电机和路感电机减速机、以及控制器；
[0013]所述方向盘连接所述折叠机构，所述折叠机构带动所述方向盘在打开状态和折叠装置之间进行切换；所述折叠机构包括折叠电机、折叠电机减速机12、梯形丝杆、丝杆螺母、连杆及横向转轴，所述梯形丝杆竖向布置，所述丝杆螺母套装于梯形丝杆上，所述折叠电机通过折叠电机减速机12驱动梯形丝杆旋转，所述梯形丝杆将折叠电机的旋转运动转变成丝杆螺母的直线运动，所述丝杆螺母通过连杆与一横向转轴固定连接，所述横向转轴的两端与方向盘固接；
[0014]所述转向管柱的一端与折叠机构螺纹连接，所述转向管柱的另一端的外侧套设有伸缩套筒，所述伸缩套筒固定连接于路感电机减速机上，所述伸缩套筒上设置有伸缩机构，所述伸缩机构包括安装于伸缩套筒上的伸缩电机、和连接于伸缩电机驱动端的伸缩杆，所述伸缩杆的另一端与转向管柱的一端固定连接，所述伸缩电机通过驱动伸缩杆伸缩，进而带动转向管柱沿其轴向方向收纳于所述伸缩套筒内；
[0015]所述力矩及角度传感器，其一端套装于转向管柱内，其另一端与路感电机减速机花键连接；
[0016]所述控制器，安装于所述路感电机上，并分别与所述路感电机、所述伸缩电机、所述折叠电机和所述力矩及角度传感器信号连接；所述控制器根据第一指令接收所述力矩及角度传感器检测的方向盘的力矩信号和转角信号，并控制所述路感电机的制动力矩，制动力矩通过所述路感电机减速机减速增扭后经由所述力矩及角度传感器反馈至所述转向管柱和方向盘上；所述控制器根据第二指令控制所述伸缩电机输出端的伸出和缩回运动，实现方向盘的伸缩动作；所述控制器根据第三指令控制所述折叠电机，实现方向盘的折叠动作。
[0017]上述内容中，所述转向管柱包括输入轴、输出轴以及用于连接输入轴和输出轴的扭杆，扭杆的一端与输入轴固定连接，扭杆的另一端与输出轴固定连接；当方向盘转动时，方向盘会在转向管柱的输入轴施加转向力矩而使转向管柱的输入轴发生转动；由于扭杆的
另一端是与输出轴固定连接的，并且扭杆是弹性的，因此，扭杆会因受到转向力矩而发生变形，输入轴与输出轴之间会在旋转方向上产生角位移，所述力矩及角度传感器将该角位移转化为电信号输出给所述控制器，所述控制器根据角位移及扭杆刚度即可计算出方向盘所施加的扭矩。
[0018]优选地，当所述折叠电机沿第一方向转动并带动所述梯形丝杆转动时，所述丝杆螺母在所述梯形丝杆的轴线方向朝远离所述折叠电机的一端运动，所述丝杆螺母带动所述连杆做顺时针转动，所述连杆带动所述横向转轴、进而带动所述方向盘从打开状态向折叠状态切换；
[0019]当所述折叠电机沿与第一方向反向的第二方向转动并带动所述梯形丝杆转动时，所述丝杆螺母在所述梯形丝杆的轴线方向朝靠近所述折叠电机的一端运动，所述丝杆螺母带动所述连杆做逆时针转动，所述连杆带动所述横向转轴、进而带动所述方向盘从折叠状态向打开状态切换。
[0020]优选地，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有方向盘伸缩折叠机构的线控转向路感模拟装置，其特征在于，包括：方向盘、折叠机构、转向管柱、力矩及角度传感器、伸缩机构、配合使用的路感电机和路感电机减速机、以及控制器；所述方向盘连接所述折叠机构，所述折叠机构带动所述方向盘在打开状态和折叠装置之间进行切换；所述折叠机构包括折叠电机、折叠电机减速机、梯形丝杆、丝杆螺母、连杆及横向转轴，所述梯形丝杆竖向布置，所述丝杆螺母套装于梯形丝杆上，所述折叠电机通过折叠电机减速机驱动梯形丝杆旋转，所述梯形丝杆将折叠电机的旋转运动转变成丝杆螺母的直线运动，所述丝杆螺母通过连杆与一横向转轴固定连接，所述横向转轴的两端与方向盘固接；所述转向管柱的一端与折叠机构螺纹连接，所述转向管柱的另一端的外侧套设有伸缩套筒，所述伸缩套筒固定连接于路感电机减速机上，所述伸缩套筒上设置有伸缩机构，所述伸缩机构包括安装于伸缩套筒上的伸缩电机、和连接于伸缩电机驱动端的伸缩杆，所述伸缩杆的另一端与转向管柱的一端固定连接，所述伸缩电机通过驱动伸缩杆伸缩，进而带动转向管柱沿其轴向方向收纳于所述伸缩套筒内；所述力矩及角度传感器，其一端套装于转向管柱内，其另一端与路感电机减速机花键连接；所述控制器，安装于所述路感电机上，并分别与所述路感电机、所述伸缩电机、所述折叠电机和所述力矩及角度传感器信号连接；所述控制器根据第一指令接收所述力矩及角度传感器检测的方向盘的力矩信号和转角信号，并控制所述路感电机的制动力矩，制动力矩通过所述路感电机减速机减速增扭后经由所述力矩及角度传感器反馈至所述转向管柱和方向盘上；所述控制器根据第二指令控制所述伸缩电机输出端的伸出和缩回运动，实现方向盘的伸缩动作；所述控制器根据第三指令控制所述折叠电机，实现方向盘的折叠动作。2.根据权利要求1所述的一种带有方向盘伸缩折叠机构的线控转向路感模拟装置，其特征在于，当所述折叠电机沿第一方向转动并带动所述梯形丝杆转动时，所述丝杆螺母在所述梯形丝杆的轴线方向朝远离所述折叠电机的一端运动，所述丝杆螺母带动所述连杆做顺时针转动，所述连杆带动所述横向转轴、进而带动所述方向盘从打开状态向折叠状态切换；当所述折叠电机沿与第一方向反向的第二方向转动并带动所述梯形丝杆转动时，所述丝杆螺母在所述梯形丝杆的轴线方向朝靠近所述折叠电机的一端运动，所述丝杆螺母带动所述连杆做逆时针转动，所述连杆带动所述横向转轴、进而带动所述方向盘从折叠状态向打开状态切换。3.根据权利要求1所述的一种带有方向盘伸缩折叠机构的线控转向路感模拟装置，其特征在于，所述力矩及角度传感器，采用非接触式扭矩转角一体式传感器，至少包括四路扭矩信号输出和两路绝对转角信号输出，扭矩及转角的输出等级为ASIL D，冗余设计。4.根据权利要求1所述的一种带有方向盘伸缩折叠机构的线控转向路感模拟装置，其特征在于，所述路感电机采用无刷电机，所述伸缩电机、所述折叠电机均采用有刷电机。5.根据权利要求1所述的一种带有方向盘伸缩折叠机构的线控转向路感模拟装置，其特征在于，所述路感电机减速机采用涡轮蜗杆式减速机构。6.根据权利要求1所述的一种带有方向盘伸缩折叠机构的线控转向路感模拟装置，其
特征在于，所述控制器包括：供电电路，用于输出不同大小的电压为控制器内所有电路提供工作电源；两个通信电路，分别通过CAN FD和CAN...

【专利技术属性】
技术研发人员：何德管，王圆，王纪为，
申请(专利权)人：苏州衡鲁汽车部件有限公司，
类型：发明
国别省市：