專利名稱：一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化操作系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種車輛自動控制技術，尤其是涉及一種無需手動，操作便捷的雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化操作系統。
背景技術：
一般無轉向輪車的發動機的動力通過CVT后直接輸入到靜液驅動橋，在發動機油門一定的情況下，通過改變驅動橋的速比，從而進一步調節輪軸的輸出轉速/轉矩。當在車輛的左右兩側同時采用獨立的靜液驅動橋時，車輛的轉向也可以通過兩側 的轉軸的差速來實現。由于兩個驅動橋是完全獨立的，差速具有多樣性，轉向的效果也是非常豐富的，可以很容易就實現汽車難以實現的“原地轉向”。然而，這種操控的靈活性也給車輛行駛的穩定性帶來了負面的影響。用手動去調節兩側的驅動橋具有不便操控性和誤操作性。不便操作性是因為需要左右手分別去調節兩側驅動橋，同時還要兼顧發動機的油門，所以很不方便。另外，由于左右手極難在復雜的路面/車速下按需要來實現精確調節，容易產生誤操作。所以開發一款自動化系統來實現轉向和速度操控時必須的。
發明內容本實用新型主要是解決現有技術所存在的手動同時調節兩側驅動橋和油門帶來的不方便且容易誤操作的問題，提供了一種無需手動操作，操作便捷的雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化操作系統。本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化操作系統，該雙驅無轉向輪車包括設置在左右兩排的左側非轉向輪和右側非轉向輪，左側非轉向輪和右側非轉向輪各自通過半軸與發動機輸出軸相聯動，其特征在于系統包括左側驅動單元、右側驅動單元控制中心和信號采集單元，所述左右兩側非轉向輪的半軸上分別連接左側驅動單元和右側驅動單元，左側驅動單元和右側驅動單元分別連接在控制中心上。作為一種優選方案，所述左側驅動單元包括左側驅動橋和左側伺服系統，所述右側驅動單元包括右側驅動橋和右側伺服系統，左側非轉向輪的半軸與左側驅動橋連接，右側非轉向輪的半軸與右側驅動橋連接，左側驅動橋與左側伺服系統連接，右側驅動橋與右側伺服系統連接，所述左、右側伺服系統分別連接到控制中心上。雙驅無轉向輪具有左右兩排輪，兩排輪都為非轉向輪，該左右兩側非轉向輪各自通過聯動裝置相聯動，聯動裝置分別與左右兩側車輪半軸連接。控制中心根據信號采集器的各個信號計算出兩側輪的速度，控制中心將得到的左側輪速度信號發送給左側伺服系統，將右側輪速信號發送給右側伺服系統，左側和右側伺服系統根據輪速信號分別發送命令給左側和右側驅動橋，控制驅動橋的速比，即分別控制左側和右側非轉向輪的速度，從而實現了轉彎。本實用新型采用自動轉彎操作系統，避免了手動調節左右兩側驅動橋還需兼顧發動機油門帶來的操控不便以及誤操作的問題。作為一種優選，所述信號采集單元包括擋位信號傳感器、油門轉動傳感器和轉向手柄角度傳感器，擋位信號傳感器、油門轉動傳感器和轉向手柄角度傳感器分別連接在控制中心上。該擋位信號傳感器用于檢測車的擋位信號，油門轉動傳感器用于檢測轉向手柄上的油門轉動角度，轉向手柄角度傳感器用于檢測轉向手柄轉動的角度。作為一種優選，所述轉向手柄角度傳感器和油門轉動傳感器為角度傳感器。一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化控制方法，采用權利要求I所述的自動化控制系統，其特征是包括以下步驟I).根據轉向手柄角度傳感器的信息判斷車輛是否進行轉彎；轉向手柄角度傳感器檢測出轉向手柄轉向的角度，設定前進方向左右若干角度為非轉彎角度，其他角度則為轉彎角度，若檢測到的角度大于非轉彎角度，則控制中心判斷車鄰進行轉彎。2).若為轉彎，進入下一步驟，若不為轉彎，則處理器發送信號給左右伺服系統，由左右伺服系統控制左、右驅動橋的轉向相同；在非轉彎狀態，左、右兩側驅動橋的速比保持一致，且左、右兩側驅動橋的轉向一致，這樣保持前進或后退的行駛狀態。3).控制中心根據油門轉動傳感器計算出車輛轉彎前行駛速度，根據手柄角度傳感器的轉動角度信息計算出車輛轉彎半徑，然后再根據行駛速度、轉彎半徑和左、右兩側非轉向輪之間的輪距分別計算出左側非轉向輪和右側非轉向輪的速度，并根據速度得出左右兩側驅動橋速比值；車輛發動機輸出轉軸轉速是由發動機的油門開度控制的，而發動機的油門開度就為轉向手柄上油門轉動角角，則轉速與油門開度的關系為
Wtf = k{0T，其中ng為轉速，為油門開度，ki為比例系數。根據手柄角度傳感器
檢測到的信息可以得到發動機輸出轉速，根據轉速可以得到車輛行駛速度。4).控制中心將左側驅動橋和右側驅動橋的速比信息分別發送給左側伺服系統和右側伺服系統，左側伺服系統和右側伺服系統根據速比信息分別發出命令調節左側驅動橋和右側驅動橋的速比，實現車輛轉彎；通過控制左、右側驅動橋的速比，使得左右兩側非轉動輪速度不同，通過差速實現轉彎。5).轉向手柄回正后,貝U進入步驟I)。作為一種優選方案，所述控制中心內設置有車輛轉彎時內側輪速度數學公式
fj yb V
V1 = (r--) 一和外側輪速度數學公式V = (r H--)—其中r為轉彎半徑,V為車
2 r^2 r，
輛速度，d為左右兩側輪之間的輪距，所述控制中心根據根據車輛速度、轉彎半徑和輪距可得到轉彎時內側輪速度和外側輪速度。作為一種優選方案，在所述步驟3)中還包括根據轉向手柄傳感器的信息判斷車輛左轉或右轉的步驟，該步驟為轉向手柄角度傳感器檢測的角度信號根據左轉右轉分為正負值，控制中心根據該角度正負信息直接判斷車輛左轉還是右轉。若判斷車輛左轉，則左側非轉向輪和右側非轉向輪分別根據內側輪速度公式和外側輪速度公式得出速度；[0022]若判斷車連右轉，則右側非轉向輪和左側非轉向輪分別根據內側輪速度公式和外側輪速度公式得出速度。5.根據權利要求2所述的一種雙驅無轉向輪車的轉向自動化控制方法，其特征是在所述步驟I)之前還具有根據擋位信號傳感器信號進行車輛狀態的判斷步驟，該步驟如下a.車輛是否處于原地轉向擋，若是則進入下一步驟，否則進入步驟c ;b.控制中心轉向手柄角度傳感器判斷原地轉向方向，然后發送信號給左、右伺服系統，由左、右伺服系統控制左、右側驅動橋的速比一致且轉向相反，其中若是順時針原地轉向，則控制左側非轉動輪正轉，右側非轉動輪反轉，若是逆時針原地轉向，則控制左側非轉動輪反轉，右側非轉動輪正轉；c.車輛處于前進擋還是倒車擋，·[0027]若是處于前進擋，則控制中心發送信號給左、右側伺服系統，由左、右側伺服系統分別控制左、右側驅動橋的速比一致且轉向正轉；若是處于前進擋，則控制中心發送信號給左、右側伺服系統，由左、右側伺服系統分別控制左、右側驅動橋的速比一致且轉向反轉。因此，本實用新型的優點是設置有兩套獨立的驅動橋和兩套伺服系統，通過控制中心自動控制兩側輪速，實現轉彎，這樣避免了手動調節左右兩側驅動橋還需兼顧發動機油門帶來的操控不便以及誤操作的問題。

附圖I是本實用新型的一種結構框架示意圖；附圖2是本實用新型的一種控制流程示意圖。I-信號采集單元2-控制中心3-左側伺服系統4-左側驅動橋5-右側伺服系統6-右側驅動橋7-擋位信號傳感器8-油門轉動傳感器9-轉向手柄角度傳感器10-左側驅動單元11-右側驅動單元
具體實施方式
下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。實施例本實施例一種雙驅無轉向輪車的轉向自動化操作系統，該雙驅無轉向輪車包括設置在左右兩排的左側非轉向輪和右側非轉向輪，左側非轉向輪通過聯動裝置相聯動，該聯動裝置與左側車輪半軸連接；右側非轉向輪通過聯動裝置相聯動，該聯動裝置與右側車輪半軸連接。如圖I所述，雙驅無轉向輪車的轉向自動化操作系統包括控制中心2、信號采集單元I、左側驅動單元和右側驅動單元，該左側驅動單元包括左側驅動橋4和，右側驅動單元包括右側驅動橋6和右側伺服系統5。左側非轉向輪的半軸連接左側驅動橋4，右側非轉向輪的半軸連接右側驅動橋6，左側驅動橋和右側驅動橋分別連接左側伺服系統3和右側伺服系統5，左側伺服系統和右側伺服系統連接在控制中心2上。信號采集單元I包括檢測車所處擋位的擋位信號傳感器7、檢測轉向手柄上的油門轉動角度的油門轉動傳感器8和檢測轉向手柄上油門轉動的角度的轉向手柄角度傳感器9，擋位信號傳感器、油門轉動傳感器和轉向手柄角度傳感器分別連接在控制中心。該雙驅無轉向輪車的轉向自動化操作系統的控制方法如下如圖2所示，根據先根據擋位信號傳感器信號進行車輛狀態的判斷步驟，本車輛具有原地轉向擋、前進擋、倒車擋爬坡擋和停車擋五個擋位，當車輛處于某個擋位時發送相應信號給擋位信號傳感器，擋位信號傳感器根據該信號得知車輛所處擋位。該車輛狀態的判斷的步驟如下SI.車輛是否處于原地轉向擋，若是則進入下一步驟，否則進入步驟S3;S2.控制中心轉向手柄角度傳感器判斷原地轉向方向，然后發送信號給左、右伺服系統，由左、右伺服系統控制左、右側驅動橋的速比一致且轉向相反，若原地轉向方向為順時針，則控制左側非轉動輪正轉，右側非轉動輪反轉，若原地轉向方向為原地轉向，則控制左側非轉動輪反轉，右側非轉動輪正轉；S3.判斷車輛處于前進擋還是倒車擋，若是處于前進擋則進入步驟4，若是處于倒車擋位，則進入步驟S9 ；S4.若是處于前進擋，則控制中心發送信號給左、右側伺服系統，由左、右側伺服系統分別控制左、右側驅動橋的速比一致且轉向正轉；S5.根據轉向手柄角度傳感器的信息判斷車輛是否進行轉彎，若是則進入下一步驟，若否，則控制中心發送信號給左、右伺服系統，由左、右伺服系統控制左、右驅動橋的轉向相同；S6.再根據轉向手柄角度傳感器的信息判斷車輛左轉還是右轉，若是左轉則進入步驟S7，若是右轉則進入步驟S8 ；S7.控制中心根據行駛速度、轉彎半徑和左、右兩側非轉向輪之間的輪距分別計算出左側非轉向輪和右側非轉向輪的速度；
b、V控制中心內設置有車輛轉彎時內側輪速度數學公式V1 = (r——)一和外側輪
2 r
h V
速度數學公式=(r + -)-控制中心根據擋位信號傳感器7、油門轉動傳感器8和
2 r
轉向手柄角度傳感器9的信息計算出車速V、車轉彎半徑r，左側非轉向輪根據內側輪速度公式計算出左側非轉向輪輪速，右側非轉向輪根據外側輪速度公式計算出右側非轉向輪輪速；根據左側非轉向輪輪速和右側非轉向輪輪速分別得出左、右側驅動橋速輸出轉軸轉速，而車輛發動機輸出轉軸轉速是由發動機的油門開度控制的，根據油門轉動傳感器檢
測到的油門開度數值，以及發動機轉軸轉速與油門開度的關系式 n;4 = kfiT得出發
動機輸出軸轉速，這樣根據速比為發動機轉速與驅動橋之比的值，就可以得到左、右側驅動橋的速比；控制中心將左側驅動橋和右側驅動橋的速比信息分別發送給左側伺服系統和右側伺服系統，左側伺服系統和右側伺服系統根據速比信息分別發出命令調節左側驅動橋和右側驅動橋的速比，實現車輛左轉彎；然后進入步驟S14 ；[0048]S8.控制中心得出行駛速度、轉彎半徑左和左右側輪距，左側非轉向輪根據外側輪速度公式計算出左側非轉向輪速度，右側非轉向輪根據內側輪速度公式計算出左側非轉向輪速度，然后再根據擋位信號傳感器7、油門轉動傳感器8和轉向手柄角度傳感器9的信息計算出左、右側驅動橋速比值，計算過程同理于步驟S7中過程，不再贅述，控制中心將左側驅動橋和右側驅動橋的速比信息分別發送給左側伺服系統和右側伺服系統，左側伺服系統和右側伺服系統根據速比信息分別發出命令調節左側驅動橋和右側驅動橋的速比，實現車輛右轉彎；然后進入步·驟S14 ；S9.若是處于倒車擋，則控制中心發送信號給左、右側伺服系統，由左、右側伺服系統分別控制左、右側驅動橋的速比一致且轉向反轉；S10.根據轉向手柄角度傳感器的信息判斷車輛是否進行轉彎，若是則進入下一步驟，若否，則控制中心發送信號給左、右伺服系統，由左、右伺服系統控制左、右驅動橋的轉向相同；Sll.再根據轉向手柄角度傳感器的信息判斷車輛左轉還是右轉，若是左轉則進入步驟S12，若是右轉則進入步驟S13 ；S12.控制中心得出行駛速度、轉彎半徑左和左右側輪距，左側非轉向輪根據內側輪速度公式計算出左側非轉向輪速度，右側非轉向輪根據外側輪速度公式計算出左側非轉向輪速度，然后再根據擋位信號傳感器7、油門轉動傳感器8和轉向手柄角度傳感器9的信息計算出左、右側驅動橋速比值，計算過程同理于步驟S7中過程，控制中心將左側驅動橋和右側驅動橋的速比信息分別發送給左側伺服系統和右側伺服系統，左側伺服系統和右側伺服系統根據速比信息分別發出命令調節左側驅動橋和右側驅動橋的速比，實現車輛左轉彎；然后進入步驟S14 ；S13.控制中心得出行駛速度、轉彎半徑左和左右側輪距，左側非轉向輪根據外側輪速度公式計算出左側非轉向輪速度，右側非轉向輪根據內側輪速度公式計算出左側非轉向輪速度，然后再根據擋位信號傳感器7、油門轉動傳感器8和轉向手柄角度傳感器9的信息計算出左、右側驅動橋速比值，計算過程同理于步驟S7中過程，不再贅述，控制中心將左側驅動橋和右側驅動橋的速比信息分別發送給左側伺服系統和右側伺服系統，左側伺服系統和右側伺服系統根據速比信息分別發出命令調節左側驅動橋和右側驅動橋的速比，實現車輛右轉彎；S14.車輛是否停止，若停止，則處理中心工作結束，若未停止，則進入步驟SI循環進行判斷。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了左側驅動橋、右側驅動橋、控制中心、信號采集單元、油門轉動傳感器等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。
權利要求1.一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化操作系統，該雙驅無轉向輪車包括設置在左右兩排的左側非轉向輪和右側非轉向輪，左側非轉向輪和右側非轉向輪各自通過半軸與發動機輸出軸相聯動，其特征在于系統包括左側驅動單元(10)、右側驅動單元(11)控制中心(2)和信號采集單元(1)，所述左右兩側非轉向輪的半軸上分別連接左側驅動單元(10)和右側驅動單元(11)，左側驅動單元和右側驅動單元分別連接在控制中心(2)上。
2.根據權利要求I所述的一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化操作系統，其特征是所述左側驅動單元(10)包括左側驅動橋(4)和左側伺服系統(3)，所述右側驅動單元(11)包括右側驅動橋(6)和右側伺服系統(5)，左側非轉向輪的半軸與左側驅動橋連接，右側非轉向輪的半軸與右側驅動橋連接，左側驅動橋與左側伺服系統連接，右側驅動橋與右側伺服系統連接，所述左、右側伺服系統分別連接到控制中心(2)上。
3.根據權利要求I或2所述的一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化操作系統，其特征是所述信號采集單元(I)包括擋位信號傳感器(7)、油門轉動傳感器(8)和轉向手柄角度傳感器(9)，擋位信號傳感器、油門轉動傳感器和轉向手柄角度傳感器分別連接在控制中心(2)上。
4.根據權利要求3所述的一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化操作系統，其特征是所述轉向手柄角度傳感器(9)和油門轉動傳感器(8)為角度傳感器。
專利摘要本實用新型涉及一種雙驅無轉向輪車輛的轉向自動化操作系統。解決現有技術中手動同時調節兩側驅動橋和油門帶來的不方便且容易誤操作的問題。系統包括左側驅動橋、右側驅動橋、左側伺服系統、右側伺服系統、控制中心和信號采集單元，左側驅動橋和右側驅動橋分別連接左側伺服系統和右側伺服系統，左側伺服系統和右側伺服系統連接在控制中心上。本實用新型的優點是設置有兩套獨立的驅動橋和兩套伺服系統，通過控制中心自動控制兩側輪速，實現轉彎，這樣避免了手動調節左右兩側驅動橋還需兼顧發動機油門帶來的操控不便以及誤操作的問題。
文檔編號B62D5/04GK202743327SQ201220307698
公開日2013年2月20日 申請日期2012年6月27日 優先權日2012年6月27日
發明者賈文良, 施東慶 申請人:義烏西貝虎特種車輛有限公司