车辆转向系统及其控制方法和车辆与流程

本发明涉及车辆，具体涉及一种车辆转向系统及其控制方法和车辆。

背景技术：

1、随着车辆驾驶技术的日益成熟，用户对转向系统的功能需求也越来越丰富，尤其是线控转向已成为用户对转向系统的需求焦点。线控转向(steer by wire，sbw)硬限位装置是在转向轮与车轮之间没有万向节等机械连接，而根据传感器的输入使用电子控制单元和电机，以使车轮转向的装置。线控转向硬限位装置省略了传统液压式转向装置的复杂结构，并且可以实现根据车速等行驶状况改变转向比的功能，并以此提高驾驶员的操作便利性和车辆的稳定性。

2、虽然现有的线控转向硬限位装置能够满足用户对转向系统的一些需求，但是，在实际使用过程中，线控转向硬限位装置设定为预设的固定模式，不能根据不同用户以及不同的工况进行适应性调整。

技术实现思路

1、本申请的目的是至少解决现有车辆的线控转向装置不能进行适应性调整的技术问题，该目的是通过以下技术方案实现的：

2、本申请的第一方面提供了一种车辆转向系统，车辆转向系统包括：转向轴，转向轴的输入端与车辆的方向盘连接，转向轴的输出端设置有摩擦盘；手感模拟装置，手感模拟装置包括驱动轴，驱动轴的输入端连接有驱动机构，驱动轴外套设有与驱动轴螺纹连接的离合件，离合件通过沿驱动轴的轴向移动的方式与摩擦盘摩擦接触或分离，在驱动机构驱动驱动轴沿第一方向转动时，驱动轴带动离合件与摩擦盘摩擦接触，在驱动机构驱动驱动轴沿第二方向转动时，驱动轴带动离合件与摩擦盘分离。

3、本申请提供的车辆转向系统通过设置螺纹驱动的离合件，不仅能够根据车辆的实时工况控制离合件与转向轴的结合与分离，还能够通过螺纹配合使离合件能够在目标位置自锁的目的，兼顾了手感模拟装置的适应性调整和降低能耗的效果。

4、具体地，手感模拟装置的工作原理包括：驱动机构驱动驱动轴转动，离合件套设至驱动轴外并与驱动轴螺纹配合，在驱动轴的转动过程中，离合件能够沿着驱动轴的轴向移动，离合件在驱动轴的带动下与摩擦盘摩擦接触或者分离，并能够通过控制离合件向摩擦盘的移动距离控制离合件与制动盘之间的摩擦压力，进而通过不同的摩擦压力实现对不同手感力的模拟效果。

5、进一步地，由于螺纹连接具有良好的自锁性，当用户的手感力恒定时，驱动机构可以停机，然后通过离合件与驱动轴之间螺纹连接的自锁性能锁止离合件，使离合件与摩擦盘之间始终产生恒定的摩擦力，通过恒定的摩擦力模拟恒定的手感力，以此达到对离合件的硬限位作用，以及可以自适应的调整对离合件的硬限位范围，进一步地，驱动轴的螺纹优选设置为梯形螺纹。

6、在一些实施例中，摩擦盘面向离合件的一侧设置有中空环，离合件包括伸至中空环的内部并与中空环的内侧壁配合的摩擦件。

7、在一些实施例中，驱动轴设置有两段旋向相反的外螺纹，两段外螺纹外套设有两个间隔分布的离合件，两个离合件分别与中空环沿驱动轴的轴向的相对内侧壁配合。

8、在一些实施例中，摩擦件包括套设至驱动轴的螺母以及设置于螺母的外壁的摩擦杆，摩擦杆向所述中空环的方向延伸，且摩擦杆的头部设置有与中空环的内侧壁配合的摩擦头。

9、在一些实施例中，驱动轴包括梯形丝杠，螺母包括套设至梯形丝杠的丝杠螺母，车辆转向系统还设置有对丝杠螺母进行周向转动限位的模拟装置外壳。

10、在一些实施例中，中空环的内壁设置为弧形内壁，摩擦头设置有与弧形内壁配合的弧形结构，且摩擦头的曲率大于弧形内壁的曲率。

11、在一些实施例中，沿摩擦件向中空环的弧形内壁的移动方向，摩擦头的弧形结构与中空环的弧形内壁的接触面积逐渐增加。

12、在一些实施例中，车辆转向系统还包括设置于转向轴的扭矩传感器，以及与扭矩传感器连接的控制器，控制器与驱动机构连接，并根据扭矩传感器检测到的扭矩信号控制驱动机构的工作时间和/或工作功率。

13、本申请的第二方面提供了一种车辆转向系统的控制方法，车辆转向系统的控制方法通过本申请的第一方面的车辆转向系统实施，车辆转向系统的控制方法包括：获取车辆转向系统的转向轴的扭矩信号；生成与扭矩信号对应的手感模拟信号，根据手感模拟信号控制手感模拟装置的驱动机构的工作时间和/或工作功率；根据手感模拟信号达到自锁要求，控制驱动机构停机，手感模拟装置的驱动轴与手感模拟装置的离合件自锁。

14、在一些实施例中，手感模拟信号为恒定受力信号，控制离合件沿驱动轴移动至与手感模拟信号对应的第一预设位置；控制驱动机构停机，离合件自锁于驱动轴的第一预设位置，以对转向轴的摩擦盘施加与恒定手力信号对应的恒定摩擦力。

15、在一些实施例中，生成与车辆转向系统处于停机状态或者卡阻状态对应的手感模拟信号，并控制离合件沿驱动轴移动至第二预设位置；

16、控制驱动机构停机，离合件自锁于驱动轴的第二预设位置，以对转向轴的摩擦盘施加限位摩擦力。

17、在一些实施例中，生成与车辆转向系统的转向比对应的手感模拟信号和离合件的第三预设位置；控制驱动机构停机，离合件自锁于驱动轴的第三预设位置，以对转向轴的摩擦盘施加限位摩擦力。

18、本申请的第三方面提供了一种车辆，车辆包括根据本申请的第一方面的车辆转向系统，和/或包括根据本申请的第二方面的车辆转向系统的控制方法。

技术特征：

1.一种车辆转向系统，其特征在于，所述车辆转向系统包括：

2.根据权利要求1所述的车辆转向系统，其特征在于，所述摩擦盘面向所述离合件的一侧设置有中空环，所述离合件包括伸至所述中空环的内部并与所述中空环的内侧壁配合的摩擦件。

3.根据权利要求2所述的车辆转向系统，其特征在于，所述驱动轴设置有两段旋向相反的外螺纹，两段所述外螺纹外套设有两个间隔分布的所述离合件，两个所述离合件分别与所述中空环沿所述驱动轴的轴向的相对内侧壁配合。

4.根据权利要求2或3所述的车辆转向系统，其特征在于，所述摩擦件包括套设至所述驱动轴的螺母以及设置于所述螺母的外壁的摩擦杆，所述摩擦杆向所述中空环的方向延伸，且所述摩擦杆的头部设置有与所述中空环的内侧壁配合的摩擦头。

5.根据权利要求4所述的车辆转向系统，其特征在于，所述驱动轴包括梯形丝杠，所述螺母包括套设至所述梯形丝杠的丝杠螺母，所述车辆转向系统还设置有对所述丝杠螺母进行周向转动限位的模拟装置外壳。

6.根据权利要求4所述的车辆转向系统，其特征在于，所述中空环的内侧壁设置为弧形内壁，所述摩擦头设置有与所述弧形内壁配合的弧形结构，且所述摩擦头的曲率大于所述弧形内壁的曲率。

7.根据权利要求6所述的车辆转向系统，其特征在于，沿所述摩擦件向所述中空环的所述弧形内壁的移动方向，所述摩擦头的所述弧形结构与所述中空环的所述弧形内壁的接触面积逐渐增加。

8.根据权利要求1所述的车辆转向系统，其特征在于，所述车辆转向系统还包括设置于所述转向轴的扭矩传感器，以及与所述扭矩传感器连接的控制器，所述控制器与所述驱动机构连接，并根据所述扭矩传感器检测到的扭矩信号控制所述驱动机构的工作时间和/或工作功率。

9.一种车辆转向系统的控制方法，其特征在于，所述车辆转向系统的控制方法通过权利要求1至8中任意一项所述的车辆转向系统实施，所述车辆转向系统的控制方法包括：

10.根据权利要求9所述的车辆转向系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述手感模拟信号达到自锁要求，控制所述驱动机构停机，所述手感模拟装置的驱动轴与所述手感模拟装置的离合件自锁具体包括：

11.根据权利要求9所述的车辆转向系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述手感模拟信号达到自锁要求，控制所述驱动机构停机，所述手感模拟装置的驱动轴与所述手感模拟装置的离合件自锁具体包括：

12.根据权利要求9所述的车辆转向系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述手感模拟信号达到自锁要求，控制所述驱动机构停机，所述手感模拟装置的驱动轴与所述手感模拟装置的离合件自锁具体包括：

13.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据权利要求1至8中任意一项所述的车辆转向系统，和/或包括根据权利要求9至12中任意一项所述的车辆转向系统的控制方法。

技术总结本发明涉及一种车辆转向系统，车辆转向系统包括：转向轴，转向轴的输入端与车辆的方向盘连接，转向轴的输出端设置有摩擦盘；手感模拟装置，手感模拟装置包括驱动轴，驱动轴的输入端连接有驱动机构，驱动轴外套设有与驱动轴螺纹连接的离合件，离合件通过沿驱动轴的轴向移动的方式与摩擦盘摩擦接触或分离，在驱动机构驱动驱动轴沿第一方向转动时，驱动轴带动离合件与摩擦盘摩擦接触，在驱动机构驱动驱动轴沿第二方向转动时，驱动轴带动离合件与摩擦盘分离。本申请提供的车辆转向系统通过设置螺纹驱动的离合件，不仅能够根据车辆的实时工况控制离合件与转向轴的结合与分离，还能够通过螺纹配合使离合件能够在目标位置自锁的目的。技术研发人员：刘杰受保护的技术使用者：集度科技（武汉）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15