CN101898583A

CN101898583A - 转向系变传动比的主动电动助力转向系统

Info

Publication number: CN101898583A
Application number: CN 201010221835
Authority: CN
Inventors: 高明; 段洪; 敖英齐
Original assignee: ZHUZHOU YILIDA ELECTROMECHANICAL CO Ltd
Current assignee: ZHUZHOU YILIDA ELECTROMECHANICAL CO Ltd
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2010-12-01

Abstract

转向系变传动比的主动电动助力转向系统，包括：转向盘，转向管柱，转角传感器，扭转传感器，蜗轮蜗杆减速机，助力电机，齿轮齿条转向器，无级变速器及驱动无级变速器的转角速比调节电机，轮速传感器，陀螺仪，转向系统控制器。通过控制变速比的调节电机，实现不同车速时转向传动比连续且平滑无级的变化，同时也能进行转角补偿。在车辆转向过度时，主动进行反转向调整，在转向过程中调节电机与助力电机柔性控制，相互补偿，从而将转向的灵敏性、轻便性和操纵稳定性完美结合，提高了操纵性能和安全性能。

Description

转向系变传动比的主动电动助力转向系统

技术领域

本发明涉及转向机构，尤其涉及一种转向系变传动比的主动电动助力转向系统。

背景技术

现有的电动助力转向系统是在原有传统机械转向系统发展起来的，机械转向系统的角传动比是固定不变的，目前电动助力转向也不能改变转向系的角传动比，而只能减轻转向的转矩，而在低速、原地泊车时不能减小转向行程(转向角度)，减轻驾驶员的劳动强度，再而在高速时不能满足转向稳重(低灵敏度)的要求。

换句话说，不论是在市区窄小的街道缓行或是高速公路上奔驰，方向盘与前轮的转向角度比始终一成不变。如果采用直接转向，驾驶者在过急弯时就不需要大幅转动方向盘，但是在高速行驶时，方向盘细微的动作都将会影响到行驶稳定性；反过来说，转向系统越是间接，车辆在高速公路上的行驶稳定性就越高，但是必须牺牲过弯时的操控性。所以，传统的转向系统都必须在安全性与舒适性之间做出权衡。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种转向系变传动比的主动电动助力转向系统，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

转向系变传动比的主动电动助力转向系统，包括：转向盘，转向管柱，转角传感器，扭转传感器，蜗轮蜗杆减速机，助力电机，齿轮齿条转向器，无级变速器及驱动无级变速器变速比的调节电机，轮速传感器，陀螺仪，转向系统控制器。

转向系变传动比的主动电动助力转向系统，在转向盘和下传动轴之间装有一个电子控制的机械无级变速器，其中的无级变速器有一个输入轴、一个输出轴和一个速比调节轴，一个输入轴连接到转向盘，速比调节轴与电动机输出轴相连，通过控制器里变速比模块控制，输出轴则与转向柱相连。最终从输出轴传出的整体转向角度是由驾驶者输入的转向盘角度通过无级变速器变速后的角度。

此外，转向系变传动比的主动电动助力转向系统的其他组成部件还包括判定当前驾驶条件和驾驶者指令的稳定控制单元和多个传感器。另外，转向系变传动比的主动电动助力转向系统始终通过车载网络与动态稳定控制单元联网。

本发明可以在车辆转向过度时，主动进行反转向调整。使之与汽车电子稳定控制系统共同作用，可以自动进行车辆控制，确保其稳定性。

本发明可以通过助力电动调整车辆，代替驾驶员实施反转向，在多种路面共存的情况下，都能保证车辆直线行驶，可确保稳定性，并在不同路况间切换时向车辆施加更大的制动力，制动距离更为缩短。

转向系变传动比的主动电动助力转向系统能够从转向一开始就能判断转向后出现的情况，通过电子控制的无级变速器自动修正转向角度，干预降低偏航情况的发生，从而防止在公路上高速行驶时突然变线以超越另一辆车然后回到车道时，或者高速行驶中突然发现前方有障碍物需要急转弯时，很容易出现的转向不足或者转向过度，避免了此过程中车体可能失去控制的情况。且能使汽车电子稳定控制系统不必像在其他车辆中那样干预驾驶，保证车辆行驶的平稳性。

当调整转向系变传动比后无法完成对车辆的控制时，转向系反转向调整，以确保汽车稳定性要求。当转向系反转向调整无法完成对车辆的控制时，汽车电子稳定控制系统才参与到工作中来，用以减少汽车电子稳定控制系统使用的频率，提高了车辆行驶的平稳性。

在控制部分中有三大功能模块：变速比控制模块，助力控制模块，转向稳定性控制模块。其中助力控制模块中包括助力控制，回正控制，阻尼控制，力矩补偿控制；变速比模块包括转向系变速比控制，转角补偿控制；转向稳定性控制模块包括转向系统反转向控制，还包括与车身稳定性控制(ABS，EBD，TCS，ASR等)的一些接口、通讯等，

有益效果：

本发明使用简便，智能化程度高，能主动进行反转向调整，在转向过程中均匀调节受力元件，相互补偿，从而将转向的灵敏性、轻便性和操纵稳定性完美结合，提高了操纵性能的同时提高了安全性能。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的示意图；

图2为本发明的工作流程示意图。

其中：转向盘1、转向盘角度传感器2、转向管柱3、转角速比调节电机4、无级变速器5、控制器6、力矩传感器7、轮速传感器8、轮胎9、齿轮齿条转向器10、助力电机11、蜗轮蜗杆减速机12、陀螺仪13、助力模块14、转向系变速比模块15、车身稳定性控制模块16、转角信号17、力矩信号18、轮速信号19、陀螺仪信号20。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1转向系变传动比的主动电动助力转向系统，主要包括：转向盘1、转向盘角度传感器2、转向管柱3、转角速比调节电机4、无级变速器5、控制器6、力矩传感器7、轮速传感器8、轮胎9、齿轮齿条转向器10、助力电机11、蜗轮蜗杆减速机12、陀螺仪13。

在本实施例中，转向盘1通过转向管柱3连接转角速比调节电机4和无级变速器5，在转向管柱3上有一转向盘角度传感器2，这些部分通过一长杆结构连接车体，车体上包括力矩传感器7、轮速传感器8、轮胎9、齿轮齿条转向器10、助力电机11、蜗轮蜗杆减速机12、陀螺仪13，其中齿轮齿条转向器10、助力电机11、蜗轮蜗杆减速机12连接转向装置，轮速传感器8靠近轮胎9，陀螺仪13在车体重心处，车体内安装有控制器6。

在本实施例中的转向系变传动比的主动电动助力转向系统的工作过程为：当汽车点火发动后，转动转向盘1时，转角信号17、力矩信号18、轮速信号19、陀螺仪信号20、以及由转角速比调节电机4获得的当前转向系传动比信号传输到控制器6。

其中转角信号17、力矩信号18、轮速信号19传递给助力模块14，从而控制助力电机11进行助力操作，从而进行回正、阻尼控制。轮速信号19和陀螺仪信号20传递给转向系变速比模块15，根据汽车的轮速信号19控制转角速比调节电机4，调整至合适的转向系传动比，以获得最佳手感。

其次根据陀螺仪13上的陀螺仪信号20判断汽车是否有失稳趋势，适当地通过转角速比调节电机4调节转向系传动比，使得转向在保持汽车稳定的情况下获得最大的传动比，同时通过转向管柱3对转角进行补偿，使转向更灵活、精确。当改变转向系传动比后，力矩信号18会发生变化，这时转向系变速比模块15会向助力模块14通讯，请求助力模块14对转矩进行补偿。当转角信号17和陀螺仪信号20传递给车身稳定性控制模块16，控制器6接受转角速比调节电机4确认当前传动比，通过轮速信号19和转角信号17能判断汽车理论轨迹，通过陀螺仪信号20能得出汽车实际行驶轨迹，把理论轨迹与实际轨迹相比较，如果得出答案相等，表示汽车没有失稳，如果答案不相等，表示汽车失稳，对转向实施反转向控制，从而使汽车调整到稳定状态。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.转向系变传动比的主动电动助力转向系统，其特征在于，其主要包括转向盘连接转向管柱，其上有转角传感器和扭转传感器，下端连接蜗轮蜗杆减速机和助力电机，齿轮齿条转向器，无级变速器，转向系统控制器，无级变速器及驱动无级变速器变速比的调节电机，轮速传感器，陀螺仪在车体上提供车体信息。所述无级变速器为机械式无级变速器处于转向盘和下传动轴之间。

2.根据权利要求1所述的转向系变传动比的主动电机助力转向系统，其特征在于，所述无级变速器为机械式无级变速器，且处于转向盘和下传动轴之间。

3.根据权利要求1所述的转向系变传动比的主动电动助力转向系统，其特征在于，所述无级变速器有一个输入轴连接到转向盘、一个输出轴转向柱和一个速比调节轴连接电动机输出轴。

4.根据权利要求1所述的转向系变传动比的主动电动助力转向系统，其特征在于，始终通过车载网络与动态稳定控制单元联网。

5.根据权利要求1所述的转向系变传动比的主动电动助力转向系统，其特征在于，通过电子控制的无级变速器在车辆失稳前自动修正转向角度。

6.根据权利要求1所述的转向系变传动比的主动电动助力转向系统，其特征在于，通过电子控制的无级变速器在车辆失稳后自行反转向调整，必要时，由电子稳定控制系统进行协助。