一种适用于无人驾驶车辆的电控制动差速转向装置.pdf

本发明公开一种适用于无人驾驶车辆的电控制动差速转向装置，动力总成的动力经过变速器变速后，输入到差速器中；差速器的左、右侧对称设有一个车轮组，每个车轮组中的所有车轮通过链条链轮组件由对应侧的左、右输出半轴带动；左、右输出半轴上分别固套有一个制动盘，制动盘与对应的制动主缸相配合，每个制动主缸的制动油管与相应的制动伺服机构相连；制动伺服机构中的制动电机输出轴与蜗杆同轴连接，蜗杆与蜗轮常啮合，蜗轮固套在蜗轮轴上；蜗轮轴上的轴齿与大齿轮常啮合，大齿轮固套在齿轮轴上，而齿轮轴上的轴齿与齿条常啮合。本发明省去了现有技术中的转向机构及组件，这样不仅大幅简化了结构，而且便于控制。

1.  一种适用于无人驾驶车辆的电控制动差速转向装置，其特征在于：包括动力总成(1)和电子控制单元(15)，其中动力总成(1)的动力经过变速器(2)变速后，输入到差速器(3)中，该差速器具有同轴设置的左输出半轴(3a)和右输出半轴(3b)；所述差速器(3)的左、右侧对称设有一个车轮组，每个车轮组由至少两个前后并排的车轮(4)组成，每个车轮组中的所有车轮通过链条链轮组件由对应侧的所述左、右输出半轴(3a、3b)带动；
所述左、右输出半轴(3a、3b)上分别固套有一个制动盘(5)，该制动盘与对应的一个制动主缸(6)相配合，而每个制动主缸的制动油管(7)与相应的一个制动伺服机构相连；所述制动伺服机构包括制动电机(8)和齿条(14)，其中制动电机(8)为伺服电机，其输出轴与蜗杆(9)同轴连接，该蜗杆与蜗轮(10)常啮合，且蜗轮固套在蜗轮轴(11)上；所述蜗轮轴(11)上的轴齿与大齿轮(12)常啮合，该大齿轮固套在齿轮轴(13)上，而齿轮轴上的轴齿与所述齿条(14)常啮合，且制动电机(8)、蜗杆(9)、蜗轮轴(11)、齿轮轴(13)和齿条(14)均支撑在壳体(15)上；当所述制动电机(8)工作时，可带动齿条(14)做直线移动，从而压缩或放松制动油管(7)中的压力油，进而控制所述制动主缸(6)制动或解除制动；
所述电子控制单元(15)用于控制两个制动伺服机构中的制动电机(8)的工作状态，且车架上设有左轮速传感器(16)、右轮速传感器(17)、左制动液压力传感器(18)、右制动液压力传感器(19)和横摆角速度传感器(20)，这五个传感器采集到的数据反馈给电子控制单元(15)。

2.  根据权利要求1所述适用于无人驾驶车辆的电控制动差速转向装置，其特征在于：当车辆需要转向时，电子控制单元(15)计算出必要的转向角度以及转向方向，并将计算数据传输给该侧的制动电机(8)，该制动电机工作时驱动与转向方向相同侧的制动主缸(6)，从而将对应的制动盘(5)抱紧，进而实现该侧制动，这一侧的车轮(4)便制动，此时另一侧的车轮(4)则正常运转，并由两侧的车轮(4)速度差控制车辆转向；同时，所述左轮速传感器(16)、右轮速传感器(17)、左制动液压力传感器(18)、右制动液压力传感器(19)和横摆角速度传感器(20)的数据反馈给电子控制单元(15)，保证转向角度以及转向方向符合电子控制单元(15)的计算值；待转向完成后，电子控制单元(15)输出指令使与转向方向同侧的制动电机(8)反向工作，这样就解除制动，车辆便正常行驶；当车辆需要制动时，电子控制单元(15)同时驱动左、右侧的制动电机(8)同步工作，从而保持两侧的制动主缸(6)制动液压力一致，此时两侧的车轮速度相同，车辆制动。

3.  根据权利要求1或2所述适用于无人驾驶车辆的电控制动差速转向装置，其特征在于：每侧的所述车轮组由三个车轮(4)组成。

一种适用于无人驾驶车辆的电控制动差速转向装置
技术领域
本发明属于转向装置领域，具体地说，尤其涉及一种适用于无人驾驶车辆的电控制动差速转向装置。
背景技术
众所周知，汽车转向系统是用于改变或保持车辆行驶方向的专门机构，其作用是在车辆行驶过程中，根据驾驶需要来改变车辆的行驶方向。目前，公知的无人驾驶车辆的转向方式有如下两种：第一种为控制电机驱动方向柱，方向柱带动转向轮进行轨迹转向，或者由方向柱带动拉索/拉杆，驱动差速转向机构实现差速转向。另一种由控制电机驱动液压泵，带动液压无极双流差速机构，实现差速转向。上述两种转向方式都具有共同的缺点，即：结构复杂，涉及的机构较多，这样又带来如下两个方面的问题，其一是制造、装配难度大，制造成本高，可靠性差；其二是控制路径长，控制难度大，控制精度差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种结构简单、便于控制的电控制动差速转向装置。
本发明的技术方案如下：一种适用于无人驾驶车辆的电控制动差速转向装置，其特征在于：包括动力总成(1)和电子控制单元(15)，其中动力总成(1)的动力经过变速器(2)变速后，输入到差速器(3)中，该差速器具有同轴设 置的左输出半轴(3a)和右输出半轴(3b)；所述差速器(3)的左、右侧对称设有一个车轮组，每个车轮组由至少两个前后并排的车轮(4)组成，每个车轮组中的所有车轮通过链条链轮组件由对应侧的所述左、右输出半轴(3a、3b)带动；
所述左、右输出半轴(3a、3b)上分别固套有一个制动盘(5)，该制动盘与对应的一个制动主缸(6)相配合，而每个制动主缸的制动油管(7)与相应的一个制动伺服机构相连；所述制动伺服机构包括制动电机(8)和齿条(14)，其中制动电机(8)为伺服电机，其输出轴与蜗杆(9)同轴连接，该蜗杆与蜗轮(10)常啮合，且蜗轮固套在蜗轮轴(11)上；所述蜗轮轴(11)上的轴齿与大齿轮(12)常啮合，该大齿轮固套在齿轮轴(13)上，而齿轮轴上的轴齿与所述齿条(14)常啮合，且制动电机(8)、蜗杆(9)、蜗轮轴(11)、齿轮轴(13)和齿条(14)均支撑在壳体(15)上；当所述制动电机(8)工作时，可带动齿条(14)做直线移动，从而压缩或放松制动油管(7)中的压力油，进而控制所述制动主缸(6)制动或解除制动；
所述电子控制单元(15)用于控制两个制动伺服机构中的制动电机(8)的工作状态，且车架上设有左轮速传感器(16)、右轮速传感器(17)、左制动液压力传感器(18)、右制动液压力传感器(19)和横摆角速度传感器(20)，这五个传感器采集到的数据反馈给电子控制单元(15)。
在以上技术方案中，动力总成(1)的动力通过变速器(2)到差速器(3)中，再通过差速器(3)的左、右输出半轴分配到对应侧的车轮组，进而驱动两侧的车轮组。同时，本转向装置在车轮组上未设置转向控制机构，取而代之的是直接在左、右输出半轴上设置制动盘(5)，并通过对应的制动主缸(6)来进 行控制，而左、右侧的制动主缸(6)通过对应侧的制动伺服机构由同一个电子控制单元(15)控制。
与传统结构相比，本发明省去了现有技术中的转向机构及组件，取而代之的是直接在左、右输出半轴上设置制动盘，并通过对应的制动主缸来进行控制，而左、右侧的制动主缸通过对应侧的制动伺服机构由同一个电子控制单元控制，这样不仅大幅简化了结构，便于制造、装配，并大幅降低制造成本，而且便于控制，提高了控制的可靠性和精度，从而很好地克服了现有技术的缺陷。
在本发明中，当车辆需要转向时，电子控制单元(15)计算出必要的转向角度以及转向方向，并将计算数据传输给该侧的制动电机(8)，该制动电机工作时驱动与转向方向相同侧的制动主缸(6)，从而将对应的制动盘(5)抱紧，进而实现该侧制动，这一侧的车轮(4)便制动，此时另一侧的车轮(4)则正常运转，并由两侧的车轮(4)速度差控制车辆转向；同时，所述左轮速传感器(16)、右轮速传感器(17)、左制动液压力传感器(18)、右制动液压力传感器(19)和横摆角速度传感器(20)的数据反馈给电子控制单元(15)，保证转向角度以及转向方向符合电子控制单元(15)的计算值；待转向完成后，电子控制单元(15)输出指令使与转向方向同侧的制动电机(8)反向工作，这样就解除制动，车辆便正常行驶；当车辆需要制动时，电子控制单元(15)同时驱动左、右侧的制动电机(8)同步工作，从而保持两侧的制动主缸(6)制动液压力一致，此时两侧的车轮速度相同，车辆制动。
在本案中，每侧的所述车轮组由三个车轮(4)组成。
有益效果：本发明省去了现有技术中的转向机构及组件，取而代之的是直接在左、右输出半轴上设置制动盘，并通过对应的制动主缸来进行控制，而左、 右侧的制动主缸通过对应侧的制动伺服机构由同一个电子控制单元控制，这样不仅大幅简化了结构，便于制造、装配，并大幅降低制造成本，而且便于控制，提高了控制的可靠性和精度，从而很好地克服了现有技术的缺陷。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中制动伺服机构的示意图。
图3为图2的剖视图。
图4为图2的A-A向剖视放大图。
图5为本发明中电子控制单元的控制示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1至4所示，一种适用于无人驾驶车辆的电控制动差速转向装置，主要由动力总成1、变速器2、差速器3、车轮组、制动盘5、制动主缸6、制动油管7和制动伺服机构等构成。动力总成1的种类可根据实际情况多样化，如电动机、柴油机或汽油机，该动力总成1的动力经过变速器2变速后，输入到差速器3中，该差速器3具有同轴设置的左输出半轴3a和右输出半轴3b。在本案中，动力总成1、变速器2和差速器3装配在车架(图中未画出)。
所述差速器3的左侧和右侧对称设有一个车轮组，每个车轮组由至少两个前后并排的车轮4组成，每个车轮组中的所有车轮通过链条链轮组件由对应侧的左输出半轴3a和右输出半轴3b带动。在本案中，每侧的车轮组由三个车轮4组成。并且，左输出半轴3a和右输出半轴3b的动力带动中间一个车轮4转动的同时，通过链条链轮组件驱动前面和后面的一个车轮4同步转动。
如图1至5所示，在左输出半轴3a和右输出半轴3b上分别通过花键固套有一个制动盘5，该制动盘5与对应的一个制动主缸6相配合，而每个制动主缸的制动油管7与相应的一个制动伺服机构相连。制动伺服机构主要由制动电机8、蜗杆9、蜗轮10、蜗轮轴11、大齿轮12、齿轮轴13、齿条14和壳体15构成，其中制动电机8固定安装在壳体15上，蜗杆9、蜗轮10、蜗轮轴11、大齿轮12和齿轮轴13通过轴承支撑在该壳体15上，且齿条14与壳体15滑动配合。
制动电机8为伺服电机，该制动电机8的输出轴与蜗杆9同轴连接，该蜗杆9与蜗轮10常啮合，且蜗轮10固套在蜗轮轴11上。蜗轮轴11上的轴齿与大齿轮12常啮合，该大齿轮12固套在齿轮轴13上，而齿轮轴13上的轴齿与齿条14常啮合；当制动电机8工作时，可带动齿条14做直线移动，从而压缩或放松制动油管7中的压力油，进而控制制动主缸6制动或解除制动。
从图1至5还可看出，电子控制单元15用于控制两个制动伺服机构中的制动电机8的工作状态，且车架上设有左轮速传感器16、右轮速传感器17、左制动液压力传感器18、右制动液压力传感器19和横摆角速度传感器20，这五个传感器采集到的数据反馈给电子控制单元15。其中，左轮速传感器16用于采集左侧的中间一个车轮4轮速，右轮速传感器17用于采集右侧的中间一个车轮4的轮速，左制动液压力传感器18采集左侧的制动油管7中的制动液压力，右制动液压力传感器19采集右侧的制动油管7中的制动液压力，横摆角速度传感器20则采集车辆的横摆角速度。
当车辆需要转向时，电子控制单元15计算出必要的转向角度以及转向方向，并将计算数据传输给该侧的制动电机8，该制动电机工作时驱动与转向方向相同侧的制动主缸6，从而将对应的制动盘5抱紧，进而实现该侧制动，这一侧的车 轮4便制动，此时另一侧的车轮4则正常运转，并由两侧的车轮4速度差控制车辆转向。同时，所述左轮速传感器16、右轮速传感器17、左制动液压力传感器18、右制动液压力传感器19和横摆角速度传感器20的数据反馈给电子控制单元15，保证转向角度以及转向方向符合电子控制单元15的计算值。
待转向完成后，电子控制单元15输出指令使与转向方向同侧的制动电机8反向工作，这样就解除制动，车辆便正常行驶。
当车辆需要制动时，电子控制单元15同时驱动左、右侧的制动电机8同步工作，从而保持两侧的制动主缸6制动液压力一致，此时两侧的车轮速度相同，车辆制动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。