CN103496396A - 一种新型节能电动轮汽车差速助力转向系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型节能电动轮汽车差速助力转向系统，包括电动轮、转向装置、制动装置，所述的制动装置包括左右电动轮的左制动器、右制动器，左、右制动器分别通过油路与一个液压转阀相连，液压转阀与一个差动分配阀相连，差动分配阀的主油路通过一个常开式电磁通断阀与一个蓄能器相连，差动分配阀的控制机构与一个设于左右电动轮轮轴上的机械式离心调节装置相连。实现了一种能够在汽车失电状态下，通过机械的方式达到助力转向的效果，以帮助车子平稳转向的新型节能电动轮汽车差速助力转向系统。

Description

一种新型节能电动轮汽车差速助力转向系统及其控制方法

 

技术领域

本发明涉及一种汽车转向系统，尤其是涉及一种电动轮汽车的转向系统。

 

背景技术

汽车转向系统是汽车的最主要部分之一，现有的汽车转向系统有电子助力转向系统，电动助力转向系统，液压助力转向系统，电子液压助力转向系统。现代轿车马力大、速度快，为了操纵的轻便和灵敏，中高档次的轿车转向器都加装了转向动力装置，又称为液压动力转向器。它具有工作无噪声，灵触度高体积小，能够吸收来自不平路面的冲击力，在现代轿车上得到十分广泛的应用。

液压助力转向系统的主要部件包括油泵、液压分配阀和助力器。液压分配阀与油泵组合一体，助力器与转向器装在一起，中间用油路连接。发动机通过皮带带动油泵，把油压输出到助力器。助力器壳体内是一个活塞，活塞连接着转向器的齿轮，活塞两端是腔室。

当轿车直线行驶时，活塞两端压力相等，静止不动，油泵空转；当轿车转弯时，液压分配阀将油液通过变化了的通道进入了助力器的一侧，使活塞两端产生压力差，迫使活塞移动到另一侧，带动齿轮转动，“助一臂之力”。这样转动方向盘的操纵力不是直接迫使车轮转向的唯一作用力了，可由助力器辅动车轮转向，减轻了驾驶者的劳动强度，减少了方向盘的转数，特别是减少了停车转向时的操纵力。

但是，包括液压助力转向系统在内的各种转向助力方式都需要电的支持，在失电状态下，就无法进行工作，现有的电动轮汽车在使用中出现电量用尽是完全可能的。在电量用尽的情况下，如何将高速行驶的车子平稳、迅速的停在路边对于安全来说特别重要。而现有技术未能解决该问题。

 

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的电动轮汽车在使用中意外失电后，助力系统即失效，造成很难将车子平稳、迅速的停在路边的技术问题，提供一种能够在汽车失电状态下，通过机械的方式达到助力转向的效果，以帮助车子平稳转向的新型节能电动轮汽车差速助力转向系统。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种新型节能电动轮汽车差速助力转向系统，包括电动轮、转向杆、制动装置，其特征在于所述的制动装置包括左右电动轮的左液压制动器、右液压制动器，左、右液压制动器分别通过油路与一个液压转阀相连，液压转阀的主油路与一个差动分配阀相连，液压转阀的控制机构与所述的转向杆相连，差动分配阀的主油路通过一个常开式电磁通断阀与一个蓄能器相连，差动分配阀的控制机构分别与设于左右电动轮轮轴上的两个机械式离心调节装置相连。通过现有的液压助力转向系统的液压转阀，将驾驶员的转向意图迅速准确地转化为左右电动前轮的制动管路液压分配信号，利用液压转阀内扭杆提供路感及回正功能，通过操纵转向盘可准确控制左右电动轮的制动力矩差值产生助力转向的作用。所述的常开式电磁通断阀在正常情况下通电而关闭，如果一但失电，则该通断阀打开接通，蓄能器作为转向的动力源，通过差动分配阀进入液压转阀，差动分配阀对液压油的分配以机械式离心调节装置机械控制进行，机械式离心调节装置可以判断左右电动轮的转动速度，根据左右电动轮的不同的转动速度，控制液压油量，液压转阀根据转向盘的转动角度，按比例分别向左右电动轮的制动系统提供液压油，使得左右制动系统的制动力不同，左右电动轮即产生速度差，该速度差实现了汽车的转弯，从而使得汽车在失电状态下可以迅速、平稳的开到路边停车。

作为优选，所述的左电动轮轮轴和/或右电动轮轮轴与液压油泵相连，该液压油泵通过单向阀与蓄能器相连。左电动轮轮轴和/或右电动轮轮轴与液压油泵可以对蓄能器进行液压油的补充。

作为优选，所述的机械式离心调节装置包括一个与电动轮轮轴相连的转杆，该转杆上设有一个活动套筒，转杆上设有两个与之相绞接的前摇杆，活动套筒上设有两个与之相绞接的后摇杆，前后摇杆的另一端一一对应相绞接，前后摇杆的绞接处分别设有一个惯性块，所述的活动套筒与一个控制杠杆的动力端相连，控制杠杆的阻力端与所述的差动分配阀的控制机构相连。电动车轮的转动会还动转杆转动，从而到惯性块转动，电动车轮转动越快，该惯性块的离心力越大，活动套筒就会越往转杆的前端移动，从而带动控制杠杆运动，控制杠杆再带动差动分配阀的控制机构动作，转带越大，差动分配阀的动作行程越大，所以可以达到根据车速调整差动分配阀的目的。

作为优选，所述的转向杆上设有扭矩感应器，所述的液压油泵的输出油路上均设有一个二位三通电磁阀，该二位三通电磁阀的输入端与对应的液压油泵相连，两个输出端分别与蓄能器和储油罐相连，蓄能器内设有一个压力感应器，所述的电磁通断阀、二位三通电磁阀、压力感应器和扭矩感应器均与一个电子控制单元相连，该电子控制单元与前轮转速感应器和制动开度感应器相连。在刹车时可以通过车轮的惯性带动液压没泵转动带蓄能器补充液压油，其过程为，当汽车在刹车，并且蓄能器内压力不足时，电子控制单元控制二位三通阀接通液压油泵与蓄能器，完成对蓄能器补充压力的功能。因此，该系统不需要发动机、电动机等汽车本身的动力源就能实现能量的补充，起到了节能的效果。

本发明还提供了上述新型节能电动轮汽车差速助力转向系统的控制方法，其特征在于它包括如下步骤：

a、    在系统供电正常时，若电子控制单元获得扭矩感应器的转弯信号，电子控制单元即根据制动开度感应器获得的信号判断是否断开电磁通断阀的电路，以使电磁通断阀接通油路，转向杆的扭矩N与制动装置的制动开度K之间具有一个设置比例值A，当N/K≥A时，电磁通断阀即被打开，当N/K较小时，说明驾驶员需要改变车辆的行驶方向较小，需要本系统的助力即可完成转向，而N/K较大时，就可以通过上述的方法进行助力转向，使得转向更为平稳，且利于操作；

b、    差动分配阀由机械式离心调节装置控制，从而调节通过的液压油的流量，车速越大，在转向时就需要更大的制动力，以使转向更为平稳；

c、    液压转阀由转向柱控制，从而达到分配到左、右液压制动器的液压油，分别按一定比例对左右电动车轮进行辅助制动，达到转向助力的作用；

d、    在系统供失电时，电磁通断阀失电，使得其接通油路，差动分配阀由机械式离心调节装置控制，从而调节通过的液压油的流量，液压转阀由转向柱控制，从而达到分配到左、右液压制动器的液压油，分别按一定比例对左右电动车轮进行制动，从而达到转向助力的作用。 

作为优选，电子控制单元设有一个压力设置值，当电子控制单元获得制动信号时，若其获得的压力感应器的压力信号小于压力设置值时，即控制所述的二位三通电磁阀接通液压油泵与蓄能器之间的油路，对蓄能器的液压油进行补充，当压力信号达到设置值时，即控制二位三通电磁阀处于液压油泵放空的状态。

作为优选，二位三通电磁阀在通电状态下处于液压油泵放空的状态，在失电状态下处于液压油泵与蓄能器接通的状态。使得在电动车失电状态下，车辆紧急转向、减速的过程中，蓄能器的液压油能够及时得到补充，防止在此过程中，蓄能器的液压油不够，不能达到有效的助力转向作用。

本发明的带来的有益效果是，解决了现有技术所存在的电动轮汽车在使用中意外失电后，助力系统即失效，造成很难将车子平稳、迅速的停在路边的技术问题，提供一种能够在汽车失电状态下，通过机械的方式达到助力转向的效果，以帮助车子平稳转向的新型节能电动轮汽车差速助力转向系统。同时本系统还可以在正常行驶过程中，对车辆转向起到辅助助力的作用。

 

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图；

附图2是本发明的实施例2的一种控制示意图；

附图3是本发明的机械式离心调节装置的一种结构示意图。

 

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1： 

如图1、图3所示，本发明是一种新型节能电动轮汽车差速助力转向系统，包括电动轮1、转向杆、制动装置，所述的制动装置包括左右电动轮的左液压制动器91、右液压制动器92，左、右液压制动器分别通过油路与一个液压转阀4相连，液压转阀4的主油路与一个差动分配阀5相连，液压转阀4的控制机构与所述的转向杆13相连，差动分配阀5的主油路通过一个常开式电磁通断阀6与一个蓄能器7相连，差动分配阀5的控制机构分别与设于左右电动轮轮轴上的两个机械式离心调节装置3相连。机械式离心调节装置3包括一个与电动轮轮轴相连的转杆31，该转杆上设有一个活动套筒35，转杆上设有两个与之相绞接的前摇杆32，活动套筒上设有两个与之相绞接的后摇杆33，前后摇杆的另一端一一对应相绞接，前后摇杆的绞接处分别设有一个惯性块34，所述的活动套筒与一个控制杠杆36的动力端相连，控制杠杆36的阻力端与所述的差动分配阀5的控制机构相连。左电动轮轮轴和右电动轮轮轴与液压油泵2相连，该液压油泵2通过单向阀14与蓄能器7相连。

本发明在使用时，一但电动车失电，则通断阀打开接通，蓄能器作为转向的动力源，通过差动分配阀进入液压转阀，差动分配阀对液压油的分配以机械式离心调节装置机械控制进行，机械式离心调节装置可以判断左右电动轮的转动速度，根据左右电动轮的不同的转动速度，控制液压油量，液压转阀根据转向盘的转动角度，按比例分别向左右电动轮的制动系统提供液压油，使得左右制动系统的制动力不同，左右电动轮即产生速度差，该速度差实现了汽车的转弯，从而使得汽车在失电状态下可以迅速、平稳的开到路边停车。

实施例2

如图1、图2所示在实施例1的基础上，转向杆上设有扭矩感应器10，所述的液压油泵的输出油路上均设有一个二位三通电磁阀12，该二位三通电磁阀的输入端与对应的液压油泵相连，两个输出端分别与蓄能器和储油罐相连，蓄能器内设有一个压力感应器11，所述的电磁通断阀6、二位三通电磁阀、压力感应器和扭矩感应器均与一个电子控制单元相连，该电子控制单元与前轮转速感应器和制动开度感应器相连。在刹车时可以通过车轮的惯性带动液压没泵转动带蓄能器补充液压油，其过程为，当汽车在刹车，并且蓄能器内压力不足时，电子控制单元控制二位三通阀接通液压油泵与蓄能器，完成对蓄能器补充压力的功能。因此，该系统不需要发动机、电动机等汽车本身的动力源就能实现能量的补充，起到了节能的效果。

本发明还提供了上述新型节能电动轮汽车差速助力转向系统的控制方法，其特征在于它包括如下步骤：

a、    在系统供电正常时，若电子控制单元获得扭矩感应器的转弯信号，电子控制单元即根据制动开度感应器获得的信号判断是否断开电磁通断阀的电路，以使电磁通断阀接通油路，转向杆的扭矩N与制动装置的制动开度K之间具有一个设置比例值A，当N/K≥A时，电磁通断阀即被打开，当N/K较小时，说明驾驶员需要改变车辆的行驶方向较小，需要本系统的助力即可完成转向，而N/K较大时，就可以通过上述的方法进行助力转向，使得转向更为平稳，且利于操作；

b、    差动分配阀由机械式离心调节装置控制，从而调节通过的液压油的流量，车速越大，在转向时就需要更大的制动力，以使转向更为平稳；

c、    液压转阀由转向柱控制，从而达到分配到左、右液压制动器的液压油，分别按一定比例对左右电动车轮进行辅助制动，达到转向助力的作用；

d、    在系统供失电时，电磁通断阀失电，使得其接通油路，差动分配阀由机械式离心调节装置控制，从而调节通过的液压油的流量，液压转阀由转向柱控制，从而达到分配到左、右液压制动器的液压油，分别按一定比例对左右电动车轮进行制动，从而达到转向助力的作用。

电子控制单元设有一个压力设置值，当电子控制单元获得制动信号时，若其获得的压力感应器的压力信号小于压力设置值时，即控制所述的二位三通电磁阀接通液压油泵与蓄能器之间的油路，对蓄能器的液压油进行补充，当压力信号达到设置值时，即控制二位三通电磁阀处于液压油泵放空的状态。二位三通电磁阀在通电状态下处于液压油泵放空的状态，在失电状态下处于液压油泵与蓄能器接通的状态。使得在电动车失电状态下，车辆紧急转向、减速的过程中，蓄能器的液压油能够及时得到补充，防止在此过程中，蓄能器的液压油不够，不能达到有效的助力转向作用。

所以本发明具有在汽车失电状态下，达到助力转向的效果，以帮助车子平稳转向的特点，同时还可以在正常行驶过程中，对车辆转向起到辅助助力的作用，并且具有节能、安全、可靠等特征。

Claims (7)

1.一种新型节能电动轮汽车差速助力转向系统，包括电动轮、转向杆、制动装置，其特征在于所述的制动装置包括左右电动轮的左液压制动器、右液压制动器，左、右液压制动器分别通过油路与一个液压转阀相连，液压转阀的主油路与一个差动分配阀相连，液压转阀的控制机构与所述的转向杆相连，差动分配阀的主油路通过一个常开式电磁通断阀与一个蓄能器相连，差动分配阀的控制机构分别与设于左右电动轮轮轴上的两个机械式离心调节装置相连。

2.根据权利要求1所述的新型节能电动轮汽车差速助力转向系统，其特征在于所述的左电动轮轮轴和/或右电动轮轮轴与液压油泵相连，该液压油泵通过单向阀与蓄能器相连。

3.根据权利要求1或2所述的新型节能电动轮汽车差速助力转向系统，其特征在于所述的机械式离心调节装置包括一个与电动轮轮轴相连的转杆，该转杆上设有一个活动套筒，转杆上设有两个与之相绞接的前摇杆，活动套筒上设有两个与之相绞接的后摇杆，前后摇杆的另一端一一对应相绞接，前后摇杆的绞接处分别设有一个惯性块，所述的活动套筒与一个控制杠杆的动力端相连，控制杠杆的阻力端与所述的差动分配阀的控制机构相连。

4.根据权利要求2所述的新型节能电动轮汽车差速助力转向系统，其特征在于所述的转向杆上设有扭矩感应器，所述的液压油泵的输出油路上均设有一个二位三通电磁阀，该二位三通电磁阀的输入端与对应的液压油泵相连，两个输出端分别与蓄能器和储油罐相连，蓄能器内设有一个压力感应器，所述的电磁通断阀、二位三通电磁阀、压力感应器和扭矩感应器均与一个电子控制单元相连，该电子控制单元与前轮转速感应器和制动开度感应器相连。

5.权利要求4所述的新型节能电动轮汽车差速助力转向系统的控制方法，其特征在于它包括如下步骤：

a.在系统供电正常时，若电子控制单元获得扭矩感应器的转弯信号，电子控制单元即根据制动开度感应器获得的信号判断是否断开电磁通断阀的电路，以使电磁通断阀接通油路，转向杆的扭矩N与制动装置的制动开度K之间具有一个设置比例值A，当N/K≥A时，电磁通断阀即被打开；

b.差动分配阀由机械式离心调节装置控制，从而调节通过的液压油的流量；

c.液压转阀由转向柱控制，从而达到分配到左、右液压制动器的液压油，分别按一定比例对左右电动车轮进行辅助制动，达到转向助力的作用；

d.在系统供失电时，电磁通断阀失电，使得其接通油路，差动分配阀由机械式离心调节装置控制，从而调节通过的液压油的流量，液压转阀由转向柱控制，从而达到分配到左、右液压制动器的液压油，分别按一定比例对左右电动车轮进行制动，从而达到转向助力的作用。

6.根据权利要求5所述的新型节能电动轮汽车差速助力转向系统的控制方法，其特征在于电子控制单元设有一个压力设置值，当电子控制单元获得得制动信号时，若其获得的压力感应器的压力信号小于压力设置值时，即控制所述的二位三通电磁阀接通液压油泵与蓄能器之间的油路，对蓄能器的液压油进行补充，当压力信号达到设置值时，即控制二位三通电磁阀处于液压油泵放空的状态。

7.根据权利要求6所述的新型节能电动轮汽车差速助力转向系统的控制方法，其特征在于二位三通电磁阀在通电状态下处于液压油泵放空的状态，在失电状态下处于液压油泵与蓄能器接通的状态。

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