用于车辆的遥控转向系统及具有该遥控转向系统的车辆转让专利
申请号 : CN201310627710.2
文献号 : CN104670308B
文献日 : 2017-07-04
发明人 : 任毅 , 杨胜麟 , 刘彦 , 王涛 , 饶国杰 , 李军 , 丁生瑞 , 金敬宝
申请人 : 比亚迪股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于车辆的遥控转向系统,其特征在于,包括:
转向动力缸,所述转向动力缸内设有用于将所述转向动力缸内部隔离成左部腔室和右部腔室的动力缸活塞;
转阀,所述转阀具有进油口、回油口、左部油口和右部油口,所述转阀的左部油口通过第一控制阀与所述左部腔室相连,所述转阀的右部油口通过第二控制阀与所述右部腔室相连;
油泵,所述油泵与所述进油口相连;
双向油泵,所述双向油泵具有第一油口和第二油口,所述第一油口与所述左部腔室相连,所述第二油口与所述右部腔室相连,并且所述第一油口和所述第二油口分别适于与油箱连通,其中在所述双向油泵运行时所述第一油口和所述第二油口之一构成进口且另一个构成出口;
第三控制阀,所述第三控制阀设在所述第一油口与所述左部腔室之间用于防止所述左部腔室内的油液通过所述第三控制阀逆向流回所述油箱;
第四控制阀,所述第四控制阀设在所述第二油口与所述右部腔室之间用于防止所述右部腔室内的油液通过所述第四控制阀逆向流回所述油箱;
其中,所述遥控转向系统具有手动转向工况和遥控转向工况:
在所述遥控转向系统处于所述手动转向工况时,所述油泵依次通过所述转阀、所述第一控制阀向所述左部腔室内供油,或者通过所述转阀、所述第二控制阀向所述右部腔室内供油;
在所述遥控转向系统处于所述遥控转向工况时,所述双向油泵通过所述第一油口和所述第三控制阀向所述左部腔室内供油,或者通过所述第二油口和所述第四控制阀向所述右部腔室内供油。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的遥控转向系统,其特征在于,所述第一控制阀和所述第二控制阀的结构相同。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的遥控转向系统,其特征在于,所述第一控制阀和所述第二控制阀均为电磁开关阀。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的遥控转向系统,其特征在于,所述第一控制阀和所述第二控制阀中的每一个均具有第一接口和第二接口,其中所述第一控制阀的第一接口与所述左部油口相连,所述第一控制阀的第二接口与所述左部腔室相连;
所述第二控制阀的第一接口与所述右部油口相连,所述第二控制阀的第二接口与所述右部腔室相连;
其中在所述遥控转向系统处于所述手动转向工况时,所述第一控制阀的第一接口和所述第一控制阀的第二接口导通且所述第二控制阀的第一接口和所述第二控制阀的第二接口导通,在所述遥控转向系统处于所述遥控转向工况时,所述第一控制阀的第一接口与所述第一控制阀的第二接口断开或者所述第二控制阀的第一接口与所述第二控制阀的第二接口断开。
5.根据权利要求1所述的用于车辆的遥控转向系统,其特征在于,还包括:第一单向阀和第二单向阀,所述第一单向阀设在所述第一油口与所述油箱之间且所述第一单向阀的出口端与所述第一油口相连,所述第二单向阀设在所述第二油口与所述油箱之间且所述第二单向阀的出口端与所述第二油口相连。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的遥控转向系统,其特征在于,所述第一单向阀的进口端和所述第二单向阀的进口端相连以通过共用管路与所述油箱相连。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的用于车辆的遥控转向系统,其特征在于,还包括:压力传感器,所述压力传感器用于检测所述进油口处的油压力,在所述遥控转向系统处于所述遥控转向工况且所述压力传感器检测到所述油压力超过预定值时,所述遥控转向系统从所述遥控转向工况切换为所述手动转向工况。
8.根据权利要求1所述的用于车辆的遥控转向系统,其特征在于,所述油泵由电机驱动,所述油泵与所述电机之间设置有调速机构。
9.根据权利要求1所述的用于车辆的遥控转向系统,其特征在于,所述第三控制阀和所述第四控制阀均为单向阀。
10.一种车辆,其特征在于,包括遥控转向系统,所述遥控转向系统为根据权利要求1-9中任一项所述的遥控转向系统。
说明书 :
用于车辆的遥控转向系统及具有该遥控转向系统的车辆
技术领域
背景技术
源,其中所有传力件都是机械结构,主要由操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组
成。动力转向系统是一套兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系统,动力转向
系统主要增设了转向加力装置,该转向加力装置主要为液压转向加力装置,在驾驶员转动
转向盘时,转向加力装置会辅助完成转向动作,减少驾驶员转动转向盘的力矩。
转向系统的结构较复杂、控制繁琐且成本高,实用性较差,并且这些遥控驾驶技术都是基于
电动助力转向装置(EPS)开发的,但是很多电动助力转向装置(EPS)还不是特别成熟,尤其
对于前轴载荷较重的汽车,需要开发大功率的无刷电机,在遥控驾驶过程中,电动助力转向
装置(EPS)会经常进行原地转向,此时转向装置的负载最大,电动助力转向装置(EPS)的电
机会产生很大热量而导致电机进入自我保护模式,大大降低了电动助力转向装置(EPS)电
机的寿命。
发明内容
缸活塞;转阀,所述转阀具有进油口、回油口、左部油口和右部油口,所述转阀的左部油口通
过第一控制阀与所述左部腔室相连,所述转阀的右部油口通过第二控制阀与所述右部腔室
相连;油泵,所述油泵与所述进油口相连;双向油泵,所述双向油泵具有第一油口和第二油
口,所述第一油口与所述左部腔室相连,所述第二油口与所述右部腔室相连,并且所述第一
油口和所述第二油口分别适于与油箱连通,其中在所述双向油泵运行时所述第一油口和所
述第二油口之一构成进口且另一个构成出口;第三控制阀,所述第三控制阀设在所述第一
油口与所述左部腔室之间用于防止所述左部腔室内的油液通过所述第三控制阀逆向流回
所述油箱;第四控制阀,所述第四控制阀设在所述第二油口与所述右部腔室之间用于防止
所述右部腔室内的油液通过所述第四控制阀逆向流回所述油箱;其中,所述遥控转向系统
具有手动转向工况和遥控转向工况:在所述遥控转向系统处于所述手动转向工况时,所述
油泵依次通过所述转阀、所述第一控制阀向所述左部腔室内供油,或者通过所述转阀、所述
第二控制阀向所述右部腔室内供油;在所述遥控转向系统处于所述遥控转向工况时,所述
双向油泵通过所述第一油口和所述第三控制阀向所述左部腔室内供油,或者通过所述第二
油口和所述第四控制阀向所述右部腔室内供油。
员遥控车辆转向时,如在车辆自动泊车时,驾驶员可方便地遥控车辆向左或向右转动,此时
驾驶员可在车内,当然也可在车外遥控,操作方便,控制简单。
二接口导通,在所述遥控转向系统处于所述遥控转向工况时,所述第一控制阀的第一接口
与所述第一控制阀的第二接口断开或者所述第二控制阀的第一接口与所述第二控制阀的
第二接口断开。
一油口相连,所述第二单向阀设在所述第二油口与所述油箱之间且所述第二单向阀的出口
端与所述第二油口相连。
力传感器检测到所述油压力超过预定值时,所述遥控转向系统从所述遥控转向工况切换为
所述手动转向工况。
附图说明
具体实施方式
图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,
除非另有明确具体的限定。
部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情
况理解上述术语在本发明中的具体含义。
们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特
征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。
的遥控转向系统在车辆处于手动左转工况时的示意图,图3为根据本发明实施例的遥控转
向系统在车辆处于手动右转工况时的示意图,图4为根据本发明实施例的遥控转向系统在
车辆处于遥控左转工况时的示意图,图5为根据本发明实施例的遥控转向系统在车辆处于
遥控右转工况时的示意图。并且需要说明的是,在图1-图5的示例中,两个不同部件之间的
实线可以代表管路,实线上的箭头示意性地表示油液的流动方向,两个不同部件之间的虚
线可以表示电气连接,虚线上的箭头示意性地表示信号的传递。
缸,转向动力缸11内设置有动力缸活塞12,动力缸活塞12密封地配合在转向动力缸11内以
将转向动力缸11内部空间隔离成左部腔室14和右部腔室15,左部腔室14和右部腔室15彼此
独立,互不干涉,即左部腔室14内的液压油和右部腔室15内的液压油无法通过动力缸活塞
12处而相互流通。
示),则左部腔室14的体积变小,右部腔室15的体积变大,又如动力缸活塞12向右运动(参照
图2和图4所示),则右部腔室15的体积变小,左部腔室14的体积相应变大。
的腔室内向外延伸出以适于驱动车辆该侧的转向节,也就是说,左侧的活塞杆13从左部腔
室14内向左侧延伸超出转向动力缸11,该左侧的活塞杆13的左端适于与车辆左侧的转向节
配合,以驱动该左侧的转向节动作。同样,右侧的活塞杆13从右部腔室15内向右侧延伸超出
转向动力缸11,该右侧的活塞杆13的右端适于与车辆右侧的转向节配合,以驱动该右侧的
转向节动作。活塞杆13与动力缸活塞12可以是一体形成的,当然动力缸活塞12与活塞杆13
也可以是分体结构然后装配在一起。
阀32与右部腔室15相连。换言之,转阀2与左部腔室14和右部腔室15并非直接相连,而是通
过相应的控制阀间接相连。
的流量,转阀2具有互相连通的进油口21、回油口22、左部油口23和右部油口24,左部油口23
适于与左部腔室14连通,右部油口24适于与右部腔室15连通,当阀心顺时针转过一个很小
的角度时,从油泵41来的压力油经进油口21可供给右部油口24(示意说明),此时左部油口
23被隔断。当阀心逆时针转过一个很小的角度时,从油泵41来的压力油经进油口21可供给
左部油口23(示意说明),此时右部油口24被隔断。换言之,转阀2处于中立位置时,进油口
21、回油口22、左部油口23和右部油口24互相连通,在转阀2的阀心沿某一方向转过很小的
角度后,进油口21和右部油口24连通同时左部油口23和回油口22连通、或者进油口21和左
部油口23连通同时右部油口24和回油口22连通。
动力缸11和转阀2可以作成一体结构,构成整体式动力转向器,但是本发明并不限于此。动
力缸活塞12可与转向齿条制成一体,扭杆的前端用销与转向齿轮连接,后端与阀心连接,阀
心又与转向轴的末端固定在一起,因而转向轴可通过扭杆带动转向齿轮传动。
经过回油口22流回油箱,因此转向动力缸11完全不起作用,此时车辆处于直行工况,参照图
1所示。当刚一开始转动转向盘、转向轴连同阀心被顺时针(示意说明)转动时,因为受到转
向节臂传来的路面转向阻力,动力缸活塞12和转向齿条暂时不能运动,因此转向齿轮暂时
也不能随转向轴转动。
15成为高压的进油腔,左部腔室14成为低压的回油腔。作用在动力缸活塞12上向左的液压
作用力,帮助转向齿轮迫使转向齿条开始动作,从而驱动转向节带动车轮向右偏转。
还继续工作,导致转向齿轮继续转动,使扭杆的扭转变形减小,直到扭杆恢复自由状态,转
阀2回到中立位置,转向动力缸11停止工作,此时,转向盘即停驻在某一位置上不动,则车轮
转角也就保持一定。
对上述技术方案或技术特征进行替换和/或修改。
相连,并且第一油口421和第二油口422分别适于与油箱相连,在双向油泵42运行工作时第
一油口421和第二油口422之一构成进口且另一个构成出口。换言之,双向油泵42具有两种
工作模式,一种为第一油口421为出口,双向油泵42通过第二油口422从油箱中泵油,另一种
为第二油口422为出口,双向油泵42通过第一油口421从油箱中泵油。
间管路内的油液只能按照从第一油口421朝向左部腔室14的方向单向流通,而不能逆向流
动。
的油液只能按照从第二油口422朝向右部腔室15的方向单向流通,而不能逆向流动。通过设
置该第三控制阀33和第四控制阀34,在车辆处于遥控转向工况时,可以实现对左部腔室14
和右部腔室15锁压的目的,后面会对第三控制阀33和第四控制阀34的具体作用参照具体实
施例详细描述,这里不再详细说明。
室15内供油。如图4和图5所示,在遥控转向系统处于遥控转向工况时,双向油泵42通过第一
油口421和第三控制阀33向左部腔室14内供油,或者双向油泵42通过第二油口422和第四油
泵34向右部腔室15内供油。
通过第一控制阀31后进入到左部腔室14内,左部腔室14内油压力增大,从而推动动力缸活
塞12向右移动,动力缸活塞12通过活塞杆13驱动转向节动作,使车轮向左转动。此时,由于
右部腔室15被动力缸活塞12压缩,右部腔室15内的油液通过第二控制阀32、转阀2后从转阀
2的回油口22回流至油箱。此工况下,双向油泵42不工作。
第二控制阀32后进入到右部腔室15内,右部腔室15内油压力增大,从而推动动力缸活塞12
向左移动,动力缸活塞12通过活塞杆13驱动转向节动作,使车轮向右转动。此时,由于左部
腔室14被动力缸活塞12压缩,左部腔室14内的油液通过第一控制阀31、转阀2后从转阀2的
回油口22回流油箱。此工况下,双向油泵42不工作。
2,该部分油液通过回油口22直接回流至油箱。此时,控制器(即,ECU)控制双向油泵42工作,
第一油口421为出口,第二油口422为进口,双向油泵42通过第二油口422从油箱中泵油,并
通过第一油口421和第三控制阀33后输出给左部腔室14,左部腔室14内油压力增大,从而推
动动力缸活塞12向右移动,动力缸活塞12通过活塞杆13驱动转向节动作,使车轮向左转动。
此时,由于右部腔室15被动力缸活塞12压缩,右部腔室15内的油液通过第二控制阀32、转阀
2后从转阀2的回油口22回流油箱。
油箱。此时,控制器控制双向油泵42工作,第一油口421为进口,第二油口422为出口,双向油
泵42通过第一油口421从油箱中泵油,并通过第二油口422和第四控制阀34输出给右部腔室
15,右部腔室15内油压力增大,从而推动动力缸活塞12向左移动,动力缸活塞12通过活塞杆
13驱动转向节动作,使车轮向右转动。此时,由于左部腔室14被动力缸活塞12压缩,左部腔
室14内的油液通过第一控制阀31、转阀2后从转阀2的回油口22回流油箱。
要驾驶员遥控车辆转向时,如在车辆自动泊车时,驾驶员可方便地遥控车辆向左或向右转
动,此时驾驶员可在车内,当然也可在车外遥控,操作方便,控制简单。
个便携式转向遥控器上。
为电磁开关阀。
现不同工况的切换。由于车辆大量时间均处于手动操作状态,因此优选地,在控制器控制该
两个阀处于掉电状态时,遥控转向系统可处于手动转向工况,而在控制器控制该两个阀中
的部分处于上电状态时,遥控转向系统可处于遥控转向工况,这样不仅节约能耗,同时控制
方便。
连。第二控制阀32具有第一接口321和第二接口322,第二控制阀32的第一接口321与右部油
口24相连,第二控制阀32的第二接口322与右部腔室15相连。
制阀32的第一接口321和第二控制阀32的第二接口322导通。在遥控转向系统处于遥控转向
工况时,控制器控制第一控制阀31上电且第二控制阀32掉电,此时,第一控制阀31的第一接
口311与第一控制阀31的第二接口312断开且第二控制阀32的第一接口321和第二控制阀32
的第二接口322导通,或者控制器控制第一控制阀31掉电且第二控制阀32上电,此时第一控
制阀31的第一接口311与第一控制阀31的第二接口312导通且第二控制阀32的第一接口321
和第二控制阀32的第二接口322断开。
连,第一单向阀51的进口端与油箱相连,第一单向阀51用于沿油箱朝向第一油口421的方向
单向导通油箱与第一油口421之间的管路。第二单向阀52设在第二油口422与油箱之间,第
二单向阀52的出口端与第二油口422相连,第二单向阀52的进口端与油箱相连,第二单向阀
52用于沿油箱朝向第二油口422的方向单向导通油箱与第二油口422之间的管路。通过设置
第一单向阀51和第二单向阀52,可以防止油液逆流至油箱。
通过连接管路54相连,连接管路54与共用管路53相连。这样,油箱中油液可先通过共用管路
53流入连接管路54,再由连接管路54选择性地供给第一油口421或第二油口422。由此,可以
简化油路,降低遥控转向系统成本。但是,应当理解的是,上述油路的连接方式不限于此,例
如第一单向阀51和第二单向阀52的进口端也可直接与油箱相连。
第四控制阀34可以是机械式阀如单向阀,但第三控制阀33和第四控制阀34也可以由控制器
来控制,例如电磁阀,具体可为开关阀,但不限于此。
施例的遥控转向系统的工作原理。
作。
手动顺时针转动转向盘,转阀2的进油口21和右部油口24连通且左部油口23和回油口22连
通,油液从转阀2的右部油口24流出,经过第二控制阀32的第一接口321和第二接口322后进
入到转向动力缸11的右部腔室15内,动力缸活塞12向左运动以通过转向节驱动车辆转向轮
右转。同时,左部腔室14内的油液依次通过第一控制阀31的第二接口312、第一接口311以及
左部油口23后进入转阀2,再从转阀2的回油口22回流至油箱。
二控制阀32的第一接口321和第二接口322断开。油泵41将油通过进油口21输出给转阀2,转
阀2处于中立位置,该部分油液直接从回油口22回流至油箱。
并将油液通过第二油口422和第四控制阀34输出至右部腔室15内,推动动力缸活塞12向左
移动,从而转向轮向右转向。由于设置有第四控制阀34的缘故,因此双向油泵42可以停止工
作,右部腔室15内的油液不能逆向通过第四控制阀34流回油箱,实现了对右部腔室15锁压
的目的,克服车辆在行驶过程中的自动回正力,使得车辆可以保持之前的转向角度不变。此
时若要卸除右部腔室15的油压力,通过控制第二控制阀32掉电即可。
油箱,实现遥控模式下的向右转向。
其原理与上面的描述大致相同相反,这里不再赘述。
转向动力缸11连接,或者第一控制阀31和第二控制阀32也可互相独立,通过管道彼此连接。
使得根据本发明实施例的遥控转向系统可以适应不同车型,使根据本发明实施例的遥控转
向系统结构更加紧凑、简单,成本更低,适用范围更广。
控制在一个较小的变动范围内,最大油压恒定,也就是说,本领域的技术人员可以根据遥控
转向系统的要求设定油泵41的输出流量和最大油压。
例如油泵41与电机之间可以设置调速机构,调速机构可以是单排单级行星齿轮机构和/或
单排双级行星齿轮机构和/或拉维娜行星齿轮机构,这样油泵41由单独的驱动电机驱动,并
增设调速机构,从而使得油泵41的输出转速可调,通过调节油泵41的泵油量可以控制车辆
手动转向时转向的响应速度以及转向速度。而且,通过设置单独的电机以及调速机构,可以
设定电机通过调速机构输出给油泵的最大转速,使得该最大转速下油泵可处于额定工况,
这样可以取消溢流机构,降低成本。但是,本发明并不限于此。
时并且压力传感器6检测进油口21处的油压力超过预定值时,控制器控制遥控转向系统从
遥控转向工况切换为手动转向工况,例如控制器控制第一控制阀31或第二控制阀32掉电,
从而进入手动转向工况。
力会增高,此时ECU可根据压力传感器6检测到该压力超过预定值后,强迫第一控制阀31或
第二控制阀32掉电且控制双向油泵42的驱动电机掉电,迫使遥控转向系统进入手动转向工
况,使得手动转向工况优先于遥控转向工况,从而大大提高车辆安全性,保证行车安全。
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,本领域的技术人员可以将本说
明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
实施例进行变化、修改、替换和变型。