CN104742962B - 一种电控液压助力转向控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电控液压助力转向控制方法,采用主要由电动机和液压泵构成的助力转向泵总成,由电动机驱动液压泵运转提供工作压力油液至转向系统压力油路,且根据实时获取的转向参数信号确定是否输出控制信号至电动机。本发明的电控液压助力转向控制方法,采用电动机驱动液压泵进行运转,并能实时控制电动机的工作状态,根本上减少了能源的浪费,具有很好的节能效果,提高了整车燃油经济性,并提升了驾驶的安全性和舒适性。
Description
技术领域
本发明属于车辆转向系统技术领域,具体地说,本发明涉及一种电控液压助力转向控制方法。
背景技术
由于车辆上使用的传统液压助力转向系统只是机械传动控制,在工作过程中其助力特性无法调节与控制,很难协调汽车转向的轻便性和路感之间的矛盾,只要汽车发动机工作,助力转向泵就在发动机的带动下工作,浪费燃料且降低了整车的燃油经济性。
发明内容
本发明提供一种电控液压助力转向控制方法,目的是实现节能,提高整车燃油经济性。
为了实现上述目的,本发明采取的技术方案为:一种电控液压助力转向控制方法,采用主要由电动机和液压泵构成的助力转向泵总成,由电动机驱动液压泵运转提供工作压力油液至转向系统压力油路,且根据实时获取的转向参数信号确定是否输出控制信号至电动机。
所述转向参数信号为转向盘转角和角速度、车速、发动机转速以及电动机转速,当转向盘开始转动时,电控单元ECU根据检测到的转向盘转角及角速度、车速、发动机转速以及电动机转速信号,判断车辆的行驶状态、转向状态,决定应提供的助力大小,同时向电动机发出控制信号,使电动机以相应的转速驱动液压泵运转,进而输出相应流量和压力的高压油。
所述助力转向泵总成还包括支座和设置支座上的油壶,所述电动机和所述液压泵设置支座上,液压泵并位于油壶内部。
所述支座具有安装基体和与安装基体连接的套管,安装基体的端面具有与套管的中心孔连通的进油口,所述油壶和所述液压泵设置安装基体上,所述电动机设置套管上。
所述支座还包括储油结构,储油结构包括进油槽、曲折设置的储油槽和用于封闭储油槽的盖板,进油槽和储油槽设在所述安装基体的端面上,储油槽的一端与进油槽连通,另一端与所述进油口连通。
所述安装基体的端面设有圆环形的定位凸台,所述储油结构位于定位凸台的内侧。
所述储油槽包括依次连接的第一储油槽、第二储油槽、第三储油槽、第四储油槽、第五储油槽和第六储油槽,第三储油槽、第四储油槽和第五储油槽位于第一储油槽的内侧,第六储油槽位于第五储油槽的内侧,第一储油槽与所述进油槽连通,第六储油槽与所述进油口连通。
所述第二储油槽的弧度大于180度,且第二储油槽的圆心位于所述第一储油槽的内侧。
所述第二储油槽的中心处设有一第一凸台,所述储油结构还包括设在第一凸台上的第一储油腔,第一储油腔与储油槽连通。
所述第三储油槽的中心处设有一第二凸台,所述储油结构还包括设在第二凸台上的第二储油腔,第二储油腔与储油槽连通。
本发明的电控液压助力转向控制方法,采用电动机驱动液压泵进行运转,并能实时控制电动机的工作状态,根本上减少了能源的浪费,具有很好的节能效果,提高了整车燃油经济性,并提升了驾驶的安全性和舒适性。
附图说明
本说明书包括以下附图,所示内容分别是:
图1是电动液压助力转向泵总成的结构示意图;
图2是支座的结构示意图;
图3是储油结构的结构示意图;
图4是储油结构去除盖板后的结构示意图;
图5是盖板的结构示意图;
图6是轴承容置腔处的剖视图;
图7是本发明电动液压助力转向泵总成的剖视图;
图8是支座与电机定子的装配图;
图9是支座与弹性挡圈的装配图;
图10是弹性挡圈的结构示意图;
图11是本发明转向系统的工作原理图;
图中标记为:
1、进油槽;2、支座;21、套管;22、安装基体;23、油壶安装凸台;24、高压油出口;25、第一凸台;26、第二凸台;27、第三凸台;28、第四凸台;29、第五凸台;210、定位孔;211、安装孔;212、轴承容置腔;213、卡槽;214、定位槽;215、进油孔;3、盖板;31、盖板本体;32、定位销;33、缺口;34、过液孔;4、第一储油槽;5、第二储油槽;6、第三储油槽;7、第四储油槽;8、第五储油槽;9、第六储油槽;10、第一储油腔;11、第二储油腔;12、电动机;121、电机定子;122、电机转子;123、电机轴;13、油壶;131、回油管接头;14、油封;15、轴承;16、密封垫;17、液压泵;18、弹性挡圈;181、内凸块;182、外挡圈。
具体实施方式
下面对照附图,通过对实施例的描述,对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明,目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解,并有助于其实施。
本发明提供了一种电控液压助力转向控制方法,用于车辆上的液压助力转向系统的控制。如图11所示,该液压助力转向系统主要是由高压供油管、回油管、助力转向泵总成、转向器、由四个阀门构成的转向控制阀和助力油缸等部件构成,其助力特性由转向控制阀及助力转向泵总成的供油量所确定,助力转向泵总成供工作压力油液至转向系统压力油路,助力转向泵总成的高压油出口与高压供油管的进油口连接,高压供油管的出油口与转向控制阀的进油口连接,转向控制阀连接在转向盘与转向器之间,并通过转向控制阀与助力油缸的入口连接,助力油缸出口通过回油管与助力转向泵总成的回油口连接。其工作原理为:助力转向泵总成产生高压油通过供油管路供给转向控制阀。驾驶员通过转向盘输入控制转向控制阀从而控制主油路与助力油缸左右腔室的连通,从而能引导高压液流进入助力油缸左右腔室以产生不同方向的转向助力。
本控制方法采用了主要由电动机和液压泵构成的助力转向泵总成,由电动机驱动液压泵运转提供工作压力油液至转向系统压力油路,且根据实时获取的转向参数信号确定是否输出控制信号至电动机。
转向参数信号为转向盘转角和角速度、车速、发动机转速以及电动机转速,液压助力转向系统还包括用于获取转向参数信号的多个传感器,具体为用于获取转向盘转角的转角传感器,设置在转向盘输入轴处;用于获取车速的车速传感器(也可以直接采用整车控制器上已得到的车速的信号),用于获取电动机转速的霍尔传感器,和用于获取电流大小的电流传感器,这些传感器将获取的信号输出至电控单元ECU。
本控制方法采用的助力转向泵总成的结构如图1至图10所示,该电动液压助力转向泵总成包括电动机12、液压泵17、油壶13和支座2,支座2具有安装基体22和与安装基体22连接的套管21,油壶13和液压泵17设置安装基体22上,液压泵17并位于油壶13的内部,与液压泵17连接的电动机12设在套管21上,支座2还具有与油壶13连通的储油结构。助力转向泵总成是采用电动机驱动液压泵运转提供工作压力油液至转向系统压力油路,具有很好的节能效果,能够提高整车的燃油经济性,而且也可以设置成根据实时获取的转向参数信号确定是否输出控制信号至电动机,提升了驾驶的安全性和舒适性。
助力转向泵总成将电动机12、液压泵17和油壶13等部件完全集成一体,产品体积小,占用空间小,安装方便,环境适应性更好,不需要进行特殊的防尘、防水处理。
具体地说,如图2所示,助力转向泵总成的支座2包括用于安装油壶13的安装基体22和套管21,套管21为内部中空的圆柱形构件,用于安装电动机2,套管21朝向安装基体22的一侧伸出,油壶13安装在安装基体22的另一侧。在助力转向泵总成安装到车辆上后,油壶13位于最上方,电动机12和套管21位于安装基体22的下方。安装基体22的端面具有轴承容置腔212,该轴承容置腔212中放置有轴承15,该轴承容置腔212与套管21的中心孔连通且同轴,电机轴123插入套管21的中心孔中,并插入轴承容置腔212中与液压泵17的主轴连接,轴承15套在电机轴123上,液压泵17在电动机2的作用下运转,最终使油液从高压油出口24流出。该支座2还包括储油结构,该储油结构包括进油槽1、曲折设置的储油槽和用于封闭储油槽的盖板3,进油槽1和储油槽设在安装基体22的端面上,储油槽的一端与进油槽1连通,另一端与轴承容置腔212连通。助力转向泵总成安装后,油壶13位于最上方,储油结构并位于液压泵17的下方区域,储油结构的进油槽1与油壶内腔连通,油液从进油槽1流入,沿着曲折设置的储油槽流至轴承容置腔212,这种储油结构一方面可以提高电动液压助力转向泵总成的储油量,另一方面可以使流至轴承容置腔212的油液减速,增加了整个油路的稳定性,降低了油液流动产生的噪音;同时,储油结构位于油壶内腔下方,能够可以使轴承容置腔212中始终存有油液,对使轴承容置腔212中的轴承15始终具有很好的润滑效果。
如图2和图3所示,安装基体22的端面设有圆环形的油壶安装凸台23,油壶安装凸台23用于油壶13的定位和安装,油壶13安装时套在该油壶安装凸台23上。储油结构位于油壶安装凸台23的内侧,盖板3也放入油壶安装凸台23的内孔中。如图5所示,盖板3为圆形结构,盖板3固定在安装基体22的端面上,并与油壶安装凸台23同轴。
如图4所示,储油结构的储油槽包括依次连接的第一储油槽4、第二储油槽5、第三储油槽6、第四储油槽7、第五储油槽8和第六储油槽9,第三储油槽6、第四储油槽7和第五储油槽8位于第一储油槽4的内侧,第六储油槽9位于第五储油槽8的内侧,轴承容置腔212位于第六储油槽9的内侧。图中虚线表示储油结构内部油液流向,第一储油槽4与进油槽1连通,第六储油槽9与轴承容置腔212连通,从进油槽1进入的油液依次经第一储油槽4、第二储油槽5、第三储油槽6、第四储油槽7、第五储油槽8和第六储油槽9,流至轴承容置腔212中。
如图4所示,ab段为第一储油槽4,第一储油槽4为圆弧形,弧度大于180度,弧长和半径也最大,第一储油槽4与油壶安装凸台23为同心;bc段为第二储油槽5,第二储油槽5的弧度大于180度,且第二储油槽5的圆心位于第一储油槽4的内侧。cd段为第三储油槽6,第三储油槽6为C形,具有两处折弯;de段为第四储油槽7,第四储油槽7为圆弧形,其弧度小于180度,且弧长较小,小于第二储油槽5的弧长;ef段为第五储油槽8,第五储油槽8为圆弧形,其弧度小于180度,且第五储油槽8与第一储油槽4为同心;fg段为第六储油槽9,第五储油槽8为弧形。
如图4所示,进油槽1和储油槽为在安装基体22的端面上凹入形成的凹槽,从而在安装基体22上形成有若干凸台和隔板,如位于第二储油槽5中心的位置处形成有一个第一凸台25,位于第三储油槽6中心的位置处形成有一个第二凸台26。储油结构还包括设在第一凸台25上的第一储油腔10和设在第二凸台26上的第二储油腔11,在第一凸台25和第二凸台26的侧壁上设有让油液通过的开口,第一储油腔10和第二储油腔11通过开口与储油槽连通,进入储油槽的油液通过开口流入第一储液腔和第二储液腔中。通过设置第一储油腔10和第二储油腔11,可以进一步提高储油量,同时与外油路相连,压力相同,若第一储油腔10处的侧壁上没有开口,油液无法流入第一储油腔10中,第一储油腔10中形成负压,与bc段储油槽之间形成压力差,造成盖板本体31上对应第一储油腔10的位置处发生形变,影响盖板本体31此处的平面度,进而降低齿轮泵的输出性能;同理,第二储油腔11处的侧壁上若也没有开口,油液无法流入第二储油腔11中,第二储油腔11中形成负压,与cd段储油槽之间形成压力差,造成盖板本体31上对应第二储油腔11的位置处板发生形变,影响盖板本体31上对应此处的平面度,进而降低齿轮泵的输出性能。
如图4所示,第一储油槽4与第三储油槽6之间设置第二储油槽5实现圆弧过渡,由于第二储油槽5的弧度较大,其内侧中心形成的第一凸台25的体积相对较大,其尺寸比内外侧相邻两储油槽之间的隔板的厚度大;第三储油槽6与第二储油槽5的情况相类似的,第三储油槽6具有两处折弯,且弯曲方向与第二储油槽5的弯曲方向相反,第三储油槽6内侧形成的第二凸台26的体积也较大,并大于第一凸台25的体积。又由于支座2在制作时是采用铝液浇注的方式制成毛坯,第一凸台25和第二凸台26如果体积较大,在浇注时毛坯此处会形成气孔,影响毛坯质量,因此需在第一凸台25处设置第一储油腔10,在第二凸台26处设置第二储油腔11,第一储油腔10为圆形腔体,第二储油腔11为不规则四边形的腔体,第二储油腔11的容积并大于第一储油腔10的容积,第一储油腔10的设置使第一凸台25上与第二储油槽5相邻的侧壁壁厚大小一致,第二储油腔11的设置使第二凸台25上与第三储油槽6相邻的侧壁壁厚大小一致,即如图3所示,第一凸台25上形成有一段弧度大于180度的圆弧侧壁,第二凸台26上形成有C形的侧壁,且这两处侧壁壁厚与内外侧相邻两储油槽之间的隔板的壁厚一致,避免支座毛坯浇筑过程中气孔的形成,提高毛坯质量。
如图3和图5所示,盖板3具有用于封闭储油槽的盖板本体31,盖板本体31的边缘对应进油槽1的位置处设有缺口33,该缺口33使进油槽1与油壶13的内腔连通,这样油液就能够进入。盖板3是固定安装在安装基体22上,在盖板本体31的侧面设有两个凸出的定位销32和让螺栓穿过的通孔,盖板本体31的中心处设有一个让液压泵17的主轴穿过的通孔,该通孔位置与轴承容置腔212对齐。如图4所示,安装基体22上的凸台还包括第三凸台27、第四凸台28和第五凸台29,第三凸台27位于第五储油槽8与第六储油槽9之间,第四凸台28位于进油槽1与第二储油槽5之间,第五凸台29位于第一储油槽4与第四储油槽7之间。第四凸台28和第五凸台29为相对设置,分布在轴承容置腔212的两侧,在第四凸台28和第五凸台29上分别设有一个安装孔211,该安装孔211为螺纹孔,两个安装孔211与盖板本体31上的通孔位置对齐。第一凸台25和第三凸台27为相对设置,分布在轴承容置腔212的两侧,在第一凸台25和第三凸台27上分别设有一个定位孔210,与盖板本体31上的定位销32相配合,定位销32插入定位孔210中,可以实现盖板3在安装基体22上的定位,盖板3最后由螺栓固定。盖板本体31侧面与安装基体22的端面贴合,也即与油壶安装凸台23、第一凸台25、第二凸台26、第三凸台27、第四凸台28和第五凸台的端面贴合,将储油槽和储油腔封闭。
如图6所示,安装基体22内部的轴承容置腔212为圆形腔体,轴承容置腔212并与套管21的中心孔同轴,轴承容置腔212具有一定的深度,内部放置一轴承15。为了避免进入储油槽的油液泄漏,在套管21的中心孔中靠近轴承容置腔212的位置处设有油封14,油封14位于轴承15一侧,将轴承容置腔212的一端开口密封,使油液存储在轴承容置腔212中,保持对轴承15的润滑,提高使用寿命。
如图4和图7所示,安装基体22的第四凸台28上设有一个进油孔215,该进油孔215与安装基体22内部的油道连通,液压泵17运转,油壶13内部的油液经液压泵17流出进入进油孔215,然后流经安装基体22内部油道,最终从高压油出口24流出,油液流动如图7中虚线所示。如图5所示,由于盖板3封闭了储油槽和储油腔,相应在盖板本体31上设有一个与进油孔215位置对齐的过液孔34,如图7所述,该过液孔34为圆形通孔,其直径大于进油孔215的直径,该过液孔34并与液压泵17下端的出油口连通,过液孔34中设有一个O型的密封垫16,密封垫16垫在安装基体22的端面上,液压泵17的出油口插入过液孔34,密封垫16实现液压泵17的出油口与盖板本体31之间的密封,从而液压泵17出油口流出的油液经过液孔34流入安装基体22上的进油孔215,然后流经安装基体22内部油道,最终从高压油出口24流出。
如图7所示,助力转向泵总成的油壶13与安装基体22固定连接,且两者之间密封,液压泵17布置到油壶13中,不仅减小了总成的安装空间,而且浸没在油液中的液压泵17在相对密闭的环境中得到了更换的保护,增加了使用寿命。作为优选的,液压泵17为齿轮泵,齿轮泵的结构如同本领域技术人员所公知的那样,在此不再赘述。如图7所示,液压泵17和盖板3是共同通过两根螺栓固定在安装基体22上,盖板3夹在液压泵17与安装基体22之间。
如图1所示,助力转向泵总成安装在车辆的液压助力转向系统中,高压油出口与液压助力转向系统的油管连接,油壶13上设置的回油管接头131与液压助力转向系统的回油管连接,实现油液的循环利用。回油管接头131为在油壶13侧壁上设置且向外伸出,助力转向泵总成上只有高压油口和低压回油口两个安装点,从而方便与液压助力转向系统的油管安装连接,不易出错。
如图6所示,电动机12包括套设在套管21上的电机定子121、套在电机定子121上的电机转子122和插入套管21内的电机轴123,电机轴123并与电机转子122固定连接。如图2所示,在套管21上远离安装基体22的一端设有一卡槽213,该卡槽213为在套管21的外表面上沿整个周向延伸的环槽。卡槽213用于安装弹性挡圈,弹性挡圈用于电动机定子121的轴向定位。作为优选的,如图9和图10所示,该弹性挡圈18包括位于电机定子121一侧且具有弹性的外挡圈182和与外挡圈182连接且嵌入套管21外表面所设卡槽213中的内凸块181,电机定子121套设在套管21上,电机定子121的一端由安装基体22限位,另一端由弹性挡圈18限位。内凸块181卡入套管21的卡槽213中使弹性挡圈18固定,避免脱落,从而可以提高轴向定位的可靠性,而且电机定子121在轴向移动时,弹性挡圈18会发生弹性形变,从而可以对电机定子121起到缓冲作用,有效地保护零部件。
如图10所示,外挡圈182为圆锥形的薄片,外挡圈182的中心具有让套管21穿过的通孔,内凸块181在外挡圈182的内缘沿周向均匀分布。内凸块181与外挡圈182固定连接,形成一体结构,且内凸块181为沿轴向朝向外挡圈182的一侧伸出。内凸块181并为圆弧形的薄片,沿外挡圈182的周向上具有一定的长度,内凸块181与外挡圈182之间的夹角大于90度。
作为优选的,内凸块181的厚度与卡槽213的深度大小相同,内凸块181的圆弧形内表面的直径与卡槽213处的内直径相等,内凸块181能够完全嵌入卡槽213中,与套管21保持接触,提高固定的可靠性。
如图10所示,在本实施例中,弹性挡圈18的内凸块181共设有四个,四个内凸块181为均匀分布。
如图8和图9所示,在套管21的外表面上设有沿轴向延伸且让定位键嵌入的定位槽214,定位键夹在套管21与电机定子121之间。电机定子121是套设在套管21上,定位键嵌入定位槽214和电机定子内表面所设的键槽中,实现电机定子121在套管21上的周向定位。
如图8和图9所示,在本实施例中,定位槽214为从套管21的端面开始延伸至靠近套管21的中部位置处,定位槽214设有一个。
本控制方法采用上述结构的助力转向泵总成,在车辆直线行驶时,转向盘不转动,助力转向泵总成的液压泵以很低的速度运转,大部分工作油经过转向阀流回油壶中。当转向盘开始转动时,电控单元ECU根据检测到的转向盘转角及角速度、车速、发动机转速以及电动机转速信号,判断车辆的行驶状态、转向状态,决定应提供的助力大小,同时向电动机发出控制信号,使电动机以相应的转速驱动液压泵运转,进而输出相应流量和压力的高压油。
电控单元ECU根据转角传感器传来的转向盘转角信号和CAN总线上的车速信号来进行运算,控制电动机的转速,进而控制液压泵的流量来达到控制助力转向传动装置的目的。助力转向泵总成所有的工作状态都是由电控单元ECU根据车辆的行驶速度、转向角度等信号,并结合电动机的实时转速反馈信号,调节电机定子电流,计算出最理想的状态,迅速控制电动机达到目标转速。由此在车辆启动或低速行驶时增大电动机转速,提供较大的转向助力,而高速时减小电动机转速,从而减少助力,使驾驶员不会有发飘的手感。从根本上减少了能源的浪费,并提升了驾驶的安全性和舒适性。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然,本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进;或未经改进,将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电控液压助力转向控制方法,其特征在于:采用主要由电动机和液压泵构成的助力转向泵总成,由电动机驱动液压泵运转提供工作压力油液至转向系统压力油路,且根据实时获取的转向参数信号确定是否输出控制信号至电动机;
所述助力转向泵总成还包括支座和设在支座上的油壶,所述电动机和所述液压泵设在支座上,液压泵位于油壶内部;所述支座具有安装基体和与安装基体连接的套管,安装基体的端面具有与套管的中心孔连通的进油口,所述油壶和所述液压泵设在安装基体上,所述电动机设在套管上。
2.根据权利要求1所述的电控液压助力转向控制方法,其特征在于:所述转向参数信号为转向盘转角和角速度、车速、发动机转速以及电动机转速,当转向盘开始转动时,电控单元ECU根据检测到的转向盘转角及角速度、车速、发动机转速以及电动机转速信号,判断车辆的行驶状态、转向状态,决定应提供的助力大小,同时向电动机发出控制信号,使电动机以相应的转速驱动液压泵运转,进而输出相应流量和压力的高压油。
3.根据权利要求1所述的电控液压助力转向控制方法,其特征在于:所述支座还包括储油结构,储油结构包括进油槽、曲折设置的储油槽和用于封闭储油槽的盖板,进油槽和储油槽设在所述安装基体的端面上,储油槽的一端与进油槽连通,另一端与所述进油口连通。
4.根据权利要求3所述的电控液压助力转向控制方法,其特征在于:所述安装基体的端面设有圆环形的定位凸台,所述储油结构位于定位凸台的内侧。
5.根据权利要求3所述的电控液压助力转向控制方法,其特征在于:所述储油槽包括依次连接的第一储油槽、第二储油槽、第三储油槽、第四储油槽、第五储油槽和第六储油槽,第三储油槽、第四储油槽和第五储油槽位于第一储油槽的内侧,第六储油槽位于第五储油槽的内侧,第一储油槽与所述进油槽连通,第六储油槽与所述进油口连通。
6.根据权利要求5所述的电控液压助力转向控制方法,其特征在于:所述第二储油槽的弧度大于180度,且第二储油槽的圆心位于所述第一储油槽的内侧。
7.根据权利要求5或6所述的电控液压助力转向控制方法,其特征在于:所述第二储油槽的中心处设有一第一凸台,所述储油结构还包括设在第一凸台上的第一储油腔,第一储油腔与储油槽连通。
8.根据权利要求7所述的电控液压助力转向控制方法,其特征在于:所述第三储油槽的中心处设有一第二凸台,所述储油结构还包括设在第二凸台上的第二储油腔,第二储油腔与储油槽连通。
Priority Applications (1)
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