本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種雙路冗余轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)，屬于機械設(shè)計制造領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、電控轉(zhuǎn)向機在使用過程中，常見的故障包括電機故障、傳感器故障等。這些故障會導致轉(zhuǎn)向力不足、方向盤轉(zhuǎn)動困難、轉(zhuǎn)向力突然失效等問題，嚴重影響汽車的行駛安全和可靠性。

2、現(xiàn)有技術(shù)：cn110001765a，公開一種具有冗余機構(gòu)的車用線控轉(zhuǎn)向裝置及控制方法，其主傳動機構(gòu)為滾珠絲杠機構(gòu)，主電機的輸出端與滾珠絲杠機構(gòu)的螺母通過同步帶輪和傳動帶連接，滾珠絲杠機構(gòu)的絲杠結(jié)構(gòu)加工在所述轉(zhuǎn)向齒條上，滾珠絲杠機構(gòu)的螺母的自由度被限定為僅存在轉(zhuǎn)動自由度，滾珠絲杠機構(gòu)的螺母的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為絲杠即轉(zhuǎn)向齒條直線運動。cn105235738a公開一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的雙電機同步驅(qū)動轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)，包括：兩個相同的轉(zhuǎn)向電機、兩個相同的蝸輪蝸桿減速器總成、扭矩轉(zhuǎn)角傳感器以及齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器總成。轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)采用反向?qū)ΨQ布置的雙電機及蝸輪蝸桿減速器總成，兩轉(zhuǎn)向電機及與其裝配的蝸輪蝸桿減速器嚙合到齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的齒條上，扭矩轉(zhuǎn)角傳感器嵌入到蝸輪蝸桿減速器總成內(nèi)。n112793659a公開了一種自主轉(zhuǎn)向與助力兩用的冗余轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括方向盤、轉(zhuǎn)向管柱、安裝轉(zhuǎn)向管柱上的管柱式電動助力轉(zhuǎn)向裝置、轉(zhuǎn)向器、橫拉桿和安裝在轉(zhuǎn)向器上的轉(zhuǎn)向助力裝置；齒條式電動助力轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向助力裝置殼體、轉(zhuǎn)向助力電機、控制器、轉(zhuǎn)向助力傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向助力齒輪軸；轉(zhuǎn)向助力齒輪軸與轉(zhuǎn)向器齒條傳動配合。該控制方法可實現(xiàn)常規(guī)轉(zhuǎn)向助力、冗余轉(zhuǎn)向助力、常規(guī)自主轉(zhuǎn)向和冗余自主轉(zhuǎn)向四種工作模式。然而，上述現(xiàn)有技術(shù)輔傳動機構(gòu)采用的是蝸輪蝸桿減速機構(gòu)和齒輪齒條傳動機構(gòu)，兩種轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)復雜，加工工藝和裝配工藝復雜，成本高，同時對電機的控制精度差，不利于轉(zhuǎn)向控制。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，保證電機轉(zhuǎn)向機在發(fā)生故障時仍能正常工作，本發(fā)明公開一種雙路冗余轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)，其技術(shù)方案如下：

2、一種雙路冗余轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)，包括第一轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)、第二轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)、殼體、轉(zhuǎn)向齒條；其特征為：所述第一轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)與第二轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，第一轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)為主轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)，第二轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)為輔轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)；第一轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)設(shè)置于殼體的左端外側(cè)，第二轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)設(shè)置于殼體的右端內(nèi)側(cè)，二者成互相倒置設(shè)置；所述轉(zhuǎn)向齒條設(shè)置于殼體內(nèi)，齒條的兩端通過滑動軸承支撐在殼體內(nèi)部，轉(zhuǎn)向齒條相對殼體左右直線運動；齒條的左端通過連接機構(gòu)連接有左橫拉桿，該左橫拉桿通過轉(zhuǎn)向節(jié)與左轉(zhuǎn)向輪連接；齒條的右端通過連接機構(gòu)連接有右橫拉桿，該右橫拉桿通過轉(zhuǎn)向節(jié)與右轉(zhuǎn)向輪連接；所述連接機構(gòu)由防塵護套密封；整體雙路冗余轉(zhuǎn)向機構(gòu)固定安裝于車輛底盤。

3、本發(fā)明還公開一種車用雙路冗余轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)的控制方法，其特征為：正常工作模式：第一轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)作為主轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)，第一離合裝置閉合，第二離合裝置斷開，第一電機控制器采集并分析處理來自方向盤的轉(zhuǎn)向意圖，向第一電機發(fā)送指令，控制第一電機的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，第一電機通過聯(lián)軸器帶動第一蝸桿轉(zhuǎn)動，第一蝸桿驅(qū)動第一渦輪轉(zhuǎn)動并完成一級減速，同時，在第一蝸輪上端，第一齒輪軸與上蓋之間的第一扭矩轉(zhuǎn)角傳感器檢測到第一渦輪軸的力矩與轉(zhuǎn)角，將信息反饋第一電機控制器，第一電機控制器對信息進行補償修正后控制輸出電流作用于第一電機，形成閉環(huán)控制；第一渦輪的轉(zhuǎn)動通過第一渦輪軸、第一離合裝置傳遞到第一齒輪軸，第一齒輪軸帶動第一齒輪轉(zhuǎn)動，第一齒輪與第一齒條的嚙合進而推動轉(zhuǎn)向齒條在殼體內(nèi)下軸向移動，帶動所述橫拉桿軸向移動，進而帶動轉(zhuǎn)向節(jié)臂轉(zhuǎn)動，完成轉(zhuǎn)向；

4、第一轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)失效時工作模式：當?shù)谝浑姍C或第一電機控制器或第一扭矩轉(zhuǎn)角傳感器發(fā)生損壞或故障時，第二轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)被激活，第一離合裝置斷開，第二離合裝置閉合，第二電機控制器采集并分析處理來自方向盤的轉(zhuǎn)向意圖，向第二電機發(fā)送指令，控制第二電機的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，第二電機通過聯(lián)軸器帶動第二蝸桿轉(zhuǎn)動，第二蝸桿驅(qū)動第二渦輪轉(zhuǎn)動并完成一級減速，同時，在第二蝸輪上端，第二齒輪軸與上蓋之間的第二扭矩轉(zhuǎn)角傳感器檢測到第二渦輪軸的力矩與轉(zhuǎn)角，將信息反饋第二電機控制器，第二電機控制器對信息進行補償修正后控制輸出電流作用于第二電機，形成閉環(huán)控制；第二渦輪的轉(zhuǎn)動通過第二渦輪軸、第二離合裝置傳遞到第二齒輪軸，第二齒輪軸帶動第二齒輪轉(zhuǎn)動，第二齒輪與第二齒條的嚙合進而推動轉(zhuǎn)向齒條在殼體內(nèi)下軸向移動，帶動所述橫拉桿軸向移動，進而帶動轉(zhuǎn)向節(jié)臂轉(zhuǎn)動，完成轉(zhuǎn)向；

5、轉(zhuǎn)向負載大時工作模式：當作為主電機的第一電機輸出電流過大時，作為輔轉(zhuǎn)向機構(gòu)的第二轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)被激活，第二離合裝置閉合，由第一電機控制器和第二電機控制器根據(jù)輸出電流控制第一電機和第二電機同時輸出轉(zhuǎn)矩，最終第一齒輪和第二齒輪共同推動齒條軸向移動，通過橫拉桿帶動轉(zhuǎn)向節(jié)臂轉(zhuǎn)動，完成轉(zhuǎn)向。

6、有益效果

7、電控轉(zhuǎn)向機的冗余設(shè)計可以提高汽車的安全性和可靠性。通過增加備用的電機和傳感器等設(shè)備，保證在某些設(shè)備故障的情況下，系統(tǒng)依然能夠正常工作，從而避免因轉(zhuǎn)向力失效等問題導致的交通事故。同時，冗余設(shè)計還可以提高汽車的可靠性，減少汽車維修和故障排除的時間和成本，提高汽車的使用壽命和經(jīng)濟效益。

8、在轉(zhuǎn)向機設(shè)計中增加了雙電機設(shè)計和雙傳感器設(shè)計，當一路電機和傳感器發(fā)生問題后，另一路電機及傳感器進行工作，保證系統(tǒng)正常的轉(zhuǎn)向。通過在系統(tǒng)中增加多種控制模塊實現(xiàn)對電機的精確控制。

技術(shù)特征：

1.一種雙路冗余轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)，包括第一轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)、第二轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)、殼體、轉(zhuǎn)向齒條；其特征為：所述第一轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)與第二轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，第一轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)為主轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)，第二轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)為輔轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)；第一轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)設(shè)置于殼體的左端外側(cè)，第二轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)設(shè)置于殼體的右端內(nèi)側(cè)，二者成互相倒置設(shè)置；所述轉(zhuǎn)向齒條設(shè)置于殼體內(nèi)，齒條的兩端通過滑動軸承支撐在殼體內(nèi)部，轉(zhuǎn)向齒條相對殼體左右直線運動；齒條的左端通過連接機構(gòu)連接有左橫拉桿，該左橫拉桿通過轉(zhuǎn)向節(jié)與左轉(zhuǎn)向輪連接；齒條的右端通過連接機構(gòu)連接有右橫拉桿，該右橫拉桿通過轉(zhuǎn)向節(jié)與右轉(zhuǎn)向輪連接；所述連接機構(gòu)由防塵護套密封；整體雙路冗余轉(zhuǎn)向機構(gòu)固定安裝于車輛底盤。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙路冗余轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)，其特征為：所述第一轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)包括第一電機總成、第一扭矩轉(zhuǎn)角傳感器、第一渦輪蝸桿減速器組件、第一離合裝置、第一齒輪傳動組件；第一電機總成1包括第一電機和第一電機控制器，所述第一渦輪蝸桿減速器組件包括第一蝸桿、與第一蝸桿嚙合的第一渦輪、固定渦輪的第一渦輪軸；所述第一齒輪傳動組件包括第一齒輪、固定第一齒輪的第一齒輪軸；所述第一渦輪軸和第一齒輪軸通過第一離合裝置連接，所述第一渦輪蝸桿減速器組件和第一齒輪傳動組件安裝在殼體內(nèi)，并通過上蓋4密封保護。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙路冗余轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)，其特征為：所述轉(zhuǎn)向齒條為一光滑的圓軸并加工有2段齒條，其中，左端外側(cè)加工有第一齒條，右端內(nèi)側(cè)加工有第二齒條；第一齒條與第二齒條呈中心對稱；所述第一電機固定安裝于第一電機安裝座，第一電機控制器設(shè)置于第一電機后部并與第一電機殼體固定；所述第一電機的輸出軸通過聯(lián)軸器與第一蝸桿連接；

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙路冗余轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)，其特征為：第一齒輪和第一齒條的嚙合還配置有預緊調(diào)節(jié)裝置，在第一齒條背面光滑的一面設(shè)置有第一齒條導向座，第一齒條導向座可相對齒條自由滑動，殼體上在與第一齒條導向座對應位置處設(shè)置有調(diào)節(jié)螺塞安裝座，調(diào)節(jié)螺塞通過鎖緊螺母固定在殼體上，第一齒條導向座與調(diào)節(jié)螺塞之間設(shè)置有一個彈簧，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺塞，預緊力由彈簧傳遞到第一齒條導向座，進而傳遞到第一齒條，使第一齒輪、第一齒條間有一定預緊力。

5.雙路冗余轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)的控制方法，該控制方法基于權(quán)利要求1所述的雙路冗余轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)，還包括上位機以及遠程控制中心，其特征為：根據(jù)指揮中心下發(fā)給第一電機控制器與第二電機控制器的控制指令確定轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)進入下列工作模式：

6.一種雙路冗余轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于權(quán)利要求1所述的雙路冗余轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)，其特征為：包括相互獨立的第一電機控制單元和第二電機控制單元，第一電機控制單元和第二電機控制單元原理相同，受指揮中心的統(tǒng)一管理，并向指揮中心反饋第一轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)和第二轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)的工作狀態(tài)；第一電機控制單元包括第一轉(zhuǎn)向信息采集模塊、第一數(shù)據(jù)處理模塊、第一數(shù)據(jù)分析模塊、第一數(shù)據(jù)執(zhí)行模塊；所述第一轉(zhuǎn)向信息采集模塊包括第一扭矩轉(zhuǎn)角傳感器；

技術(shù)總結(jié)
一種雙路冗余轉(zhuǎn)向機械結(jié)構(gòu)，包括第一、第二轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)、殼體、轉(zhuǎn)向齒條；第一、二轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，第一轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)為主轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)，第二轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)為輔轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)；第一、二轉(zhuǎn)向執(zhí)行機構(gòu)分別設(shè)置于殼體的左端外側(cè)、右端內(nèi)側(cè)，二者成互相倒置設(shè)置；轉(zhuǎn)向齒條設(shè)置于殼體內(nèi)，齒條的兩端通過滑動軸承支撐在殼體內(nèi)部，轉(zhuǎn)向齒條相對殼體左右直線運動；齒條的左端通過連接機構(gòu)連接有左橫拉桿，該左橫拉桿通過轉(zhuǎn)向節(jié)與左轉(zhuǎn)向輪連接；齒條的右端通過連接機構(gòu)連接有右橫拉桿，該右橫拉桿通過轉(zhuǎn)向節(jié)與右轉(zhuǎn)向輪連接；連接機構(gòu)由防塵護套密封；整體雙路冗余轉(zhuǎn)向機構(gòu)固定安裝于車輛底盤。

技術(shù)研發(fā)人員：羅劍,程斌,牛學臣
受保護的技術(shù)使用者：北京捷升通達信息技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6