CN105752152A - 一种汽车电动液压助力转向系统 - Google Patents

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解居麟
魏忠
陈中导
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    • B62D5/091Hydraulic steer-by-wire systems, e.g. the valve being actuated by an electric motor

Abstract

本发明公开了一种汽车电动液压助力转向系统,通过在连接转向油泵的出油口与液压缸的进油口的液压油管上设置蓄能器,将电动机产生的能量以高压液压油的形式储存在蓄能器中,备用,从而实现了在蓄能器中的能量能够满足转向需求的情况下将电动机停机,不用像以前做连续运转,降低了能耗;且设置压力传感器检测蓄能器中液压油的压力大小;且该转向系统可以实现由蓄能器与电动机二者叠加提供转向助力,在不增加电动机功率的情况下,变向地提高了该电动液压助力转向系统所能提供的转向助力的上限,使其能够适应重型载重汽车等需要较大转向助力的车辆,适用范围更广。

Description

一种汽车电动液压助力转向系统
技术领域
[0001]本发明涉及汽车工程技术领域,尤其是涉及一种汽车电动液压助力转向系统。
背景技术
[0002]目前,现有的汽车电动液压助力转向系统中的转向油栗已经能通过控制电机转速和输出流量来解决汽车行驶过程中的转向手力轻重问题,但是依然存在下述问题:在汽车不转向时,带动转向油栗运转的电动机仍维持不低于500转/min的转速,能耗较大;由于电动机功率的限制,使得上述电动液压助力转向系统不适用于重型载重车和电动大客车、新能源大客车等需要较大转向助力的车辆,适用范围较小。
[0003]因此,如何提供一种能耗较低,且适用范围更广的电动液压助力转向系统是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
[0004]基于上述说明,本发明的目的在于提供一种汽车电动液压助力转向系统,该助力转向系统中的电动机在汽车直线行驶时不工作,只有转向需求时工作,能耗较低;且该助力转向系统在不增加电动机输出功率的前提下,能够为转向器提供更大的助力,适用于新能源大客车、电动大客车和重型载重汽车等需要较大转向助力的车辆,适用范围更广。
[0005]为解决上述的技术问题,本发明采用如下技术方案:
[0006] —种汽车电动液压助力转向系统,包括电动机、转向油栗、转向油罐、蓄能器、ECU控制器、液压电磁比例阀、液压缸、转向器,扭矩传感器、转角传感器、车速传感器以及压力传感器;
[0007]所述电动机、转向油栗、转向油罐、蓄能器、E⑶控制器、液压电磁比例阀、液压缸、转向器,扭矩传感器、转角传感器、车速传感器以及压力传感器设置于汽车的机架上;
[0008]所述电动机的输出轴与所述转向油栗的输入端传动连接,所述转向油栗的进油口浸没在所述转向油罐内的液压油的上液面以下,所述转向油栗的出油口通过液压油管与所述液压缸的进油口连通;
[0009]所述蓄能器通过一个三通结构件设置在所述转向油栗与所述液压缸之间的液压油管上;
[0010] 所述液压电磁比例阀设置在所述蓄能器与所述液压缸之间的液压油管上以控制所述蓄能器流出的液压油的流量与压力大小;
[0011] 所述压力传感器设置在所述蓄能器与所述液压电磁比例阀之间的液压油管上以用于检测所述蓄能器内的液压油的压力大小;
[0012]所述液压缸的出油口与所述转向油罐的回油口连通;
[0013] 所述扭矩传感器、转角传感器以及车速传感器与所述ECU控制器电连接以将各自获得的电信号传递给所述ECU控制器;
[0014]所述压力控制器与所述ECU控制器电连接以将所述蓄能器中液压油的压力值的电信号传递给所述E⑶控制器;
[0015]所述ECU控制器与所述电动机电连接以控制电动机的开启与输出功率;
[0016] 所述ECU控制器与所述液压电磁比例阀电连接以控制相应的电磁阀的开关或开启大小;
[0017]所述液压缸的输出端与所述转向器的输入端传动连接。
[0018]优选的,还包括液压集成块,所述液压集成块设置在所述转向油栗的出油口与液压油管的连接处。
[0019]优选的,还包括单向阀,所述单向阀设置于所述液压集成块的出油口与所述蓄能器之间的液压油管上。
[0020]优选的,还包括电磁阀集成块,所述液压电磁比例阀、压力传感器以及单向阀集成化设置在所述电磁阀集成块上。
[0021]优选的,所述蓄能器设置在电磁阀集成块上。
[0022]优选的,所述液压电磁比例阀刚性地安装在所述电磁阀集成块的底板上,且与所述蓄能器集成为一体式结构。
[0023]优选的,所述电动机竖直安装在所述转向油罐上,所述电动机的输出轴的延伸方向与所述转向油栗的输出轴的延伸方向在同一条直线上,所述电动机、所述转向油栗以及所述转向油罐集成为一体式结构。
[0024]优选的,所述液压电磁比例阀为2个并列安装的比例节流阀组。
[0025]优选的,所述蓄能器为充气式蓄能器。
[0026]优选的,还包括电控离合器,所述转向油栗的输入端通过所述电控离合器与汽车的发动机的输出轴传动连接,且所述电控离合器与所述ECU控制器电连接以控制所述电控离合器的断开与接合。
[0027]与现有技术相比,本发明提供了一种汽车电动液压助力转向系统,包括电动机、转向油栗、转向油罐、蓄能器、ECU控制器、液压电磁比例阀、液压缸、转向器,扭矩传感器、转角传感器、车速传感器以及压力传感器;本发明通过在连接转向油栗的出油口与液压缸的进油口的液压油管上设置蓄能器,将电动机产生的能量以高压液压油的形式储存在蓄能器中,备用,从而实现了在蓄能器中的能量能够满足转向需求的情况下将电动机停机,不用像以前做连续运转,降低了能耗;且设置压力传感器检测蓄能器中液压油的压力大小,当蓄能器中的液压油压力达到最高标定值后,ECU控制器控制电动机停机,停止向蓄能器栗油;当蓄能器中的液压油压力低于最低标定值或零位时,ECU控制器控制电动机开机,开始向蓄能器栗油;且该转向系统可以实现由蓄能器与电动机二者叠加提供转向助力,相比于原有单独由电动机运转向液压缸提供能量相比,在不增加电动机功率的情况下,变向地提高了该电动液压助力转向系统所能提供的转向助力的上限,使其能够适应重型载重汽车等需要较大转向助力的车辆,适用范围更广。
附图说明
[0028]图1是本发明实施例提供的的汽车电动液压助力转向系统的结构示意图;
[0029]图2是本发明实施例提供的的汽车电动液压助力转向系统的工作原理示意图。
[0030]图中:I电动机,2转向油栗,3蓄能器,4液压电磁比例阀,5转向油罐,6液压集成块,7电磁阀集成块,8单向阀,9液压油管,10压力传感器,11转向器。
具体实施方式
[0031]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0032]在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“轴向”、“径向”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“水平”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于实际应用中的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0033]在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”,可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征的的正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征的正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0034]如图1与图2,图1是本发明实施例提供的的汽车电动液压助力转向系统的结构示意图;图2是本发明实施例提供的的汽车电动液压助力转向系统的工作原理示意图。
[0035]本发明提供了一种汽车电动液压助力转向系统,包括电动机1、转向油栗2、转向油罐5、蓄能器3、E⑶控制器、液压电磁比例阀4、液压缸、转向器11,扭矩传感器、转角传感器、车速传感器以及压力传感器10;
[0036]所述电动机1、转向油栗2、转向油罐5、蓄能器3、ECU控制器、液压电磁比例阀4、液压缸、转向器11,扭矩传感器、转角传感器、车速传感器以及压力传感器10设置于汽车的机架上;
[0037]所述电动机I的输出轴与所述转向油栗2的输入端传动连接,所述转向油栗2的进油口浸没在所述转向油罐5内的液压油的上液面以下,所述转向油栗2的出油口通过液压油管9与所述液压缸的进油口连通;
[0038]所述蓄能器3通过一个三通结构件设置在所述转向油栗2与所述液压缸之间的液压油管9上;
[0039] 所述液压电磁比例阀4设置在所述蓄能器3与所述液压缸之间的液压油管9上以控制所述蓄能器3流出的液压油的流量与压力大小;
[0040]所述压力传感器10设置在所述蓄能器3与所述液压电磁比例阀4之间的液压油管9上以用于检测所述蓄能器3内的液压油的压力大小;
[0041 ]所述液压缸的出油口与所述转向油罐5的回油口连通;
[0042] 所述扭矩传感器、转角传感器以及车速传感器与所述ECU控制器电连接以将各自获得的电信号传递给所述ECU控制器;
[0043]所述压力控制器与所述ECU控制器电连接以将所述蓄能器3中液压油的压力值的电信号传递给所述ECU控制器;
[0044]所述ECU控制器与所述电动机I电连接以控制电动机I的开启与输出功率;
[0045] 所述ECU控制器与所述液压电磁比例阀4电连接以控制相应的电磁阀的开关或开启大小;
[0046]所述液压缸的输出端与所述转向器11的输入端传动连接。
[0047]在本发明的一个实施例中,本发明提供的汽车电动液压助力转向系统还包括液压集成块6,所述液压集成块6设置在所述转向油栗2的出油口与液压油管9的连接处。
[0048]在本发明的一个实施例中,本发明提供的汽车电动液压助力转向系统还包括单向阀8,所述单向阀8设置于所述转向油栗2的出油口与所述蓄能器3之间的液压油管9上。
[0049]在本发明的一个实施例中,本发明提供的汽车电动液压助力转向系统还包括电磁阀集成块7,所述液压电磁比例阀4、压力传感器10以及单向阀8集成化设置在所述电磁阀集成块7上。
[0050]在本发明的一个实施例中,所述蓄能器3设置在电磁阀集成块7上。
[0051]在本发明的一个实施例中,所述液压电磁比例阀4刚性地安装在所述电磁阀集成块7的底板上,且与所述蓄能器3集成为一体式结构。
[0052]在本发明的一个实施例中,所述电动机I竖直安装在所述转向油罐5上,所述电动机I的输出轴的延伸方向与所述转向油栗2的输出轴的延伸方向在同一条直线上,所述电动机1、所述转向油栗2以及所述转向油罐5集成为一体式结构。
[0053]在本发明的一个实施例中,所述液压电磁比例阀4为2个并列安装的比例节流阀组。
[0054]在本发明的一个实施例中,所述蓄能器3为充气式蓄能器3。
[0055]本发明中,通过E⑶控制器控制转向油栗2的电动机I工作,当汽车点火时,E⑶控制器获得汽车点火信号,控制电动机I开始运转,将蓄能器3蓄满后停止工作;当汽车直线行驶时,ECU控制器控制电动机I不工作;当汽车需要转向时,ECU控制器控制电动机I运转工作,同时E⑶控制器开启液压电磁比例阀4,蓄能器3瞬间能向转向器11提供合适的流量和压力,满足转向需求。
[0056]本发明中,ECU控制器实时接收车辆的车速信号、方向盘转角和扭矩信号;当汽车低速行驶转向时,除转向油栗2的电动机I运行外,ECU控制器根据车速信号控制液压电磁比例阀4的开度,向转向器11提供足够用的流量和压力,满足转向需求;当汽车高速行驶转向时,ECU控制器根据车速信号控制液压电磁比例阀4的开度,减小供向转向系统的液压油流量,甚至不提供;当汽车急速转向时,ECU控制器根据方向盘转角、扭矩信号控制液压电磁比例阀4的开度,向转向系统提供足够用的流量和压力,满足转向需求;在没有方向盘转角、扭矩信号时,电动机I不工作。
[0057]对于蓄能器3来说,其可以在向液压缸输送液压油的同时,由电动机I带动转向油栗2向蓄能器3栗油,即同时进油出油,以满足其内的压力需要。
[0058]汽车启动时,压力传感器10会自动检测蓄能器3中的压力,控制电动机I运转带动转向油栗2自动向蓄能器3中栗油,即蓄能器3中常处于压力满值状态,时刻等待汽车转向时向外栗油。
[0059]进一步的,如果蓄能器3中的液压油以及电动机I运转二者叠加能提供的转向助力仍不能满足转向助力的需求量,在本发明的一个实施例中,本发明提供的电动液压助力转向系统还包括电控离合器,所述转向油栗2的输入端通过所述电控离合器与汽车的发动机的输出轴传动连接,且所述电控离合器与所述ECU控制器电连接以控制所述电控离合器的断开与接合,如此设置,当上述ECU控制器分析得出转向助力供应不足时,ECU控制器发出指令控制电控离合器接合,将转向油栗2与汽车的发动机传动连接在一起,由电动机I和发动机二者共同向转向油栗2提供动力,增加转向油栗2的输出转向助力,当转向完成后,ECU控制器控制电控离合器断开,汽车发动机与转向油栗2脱离传动连接,不再消耗发动机的输出动力,做到即用即连,不用不连,灵活方便,且实用。对于重型车辆等对转向助力需求较大的车辆,如果上述系统中的蓄能器3与电动机I 二者叠加所能提供的转向助力不能满足实际所需,借用一点发动机的输出动力,该类重型车辆的发动机输出动力均很大,上述转向油栗2所借的这点输出动力所占比例很小,不会对汽车的正常运转造成显著的影响。
[0060]本发明针对想要解决的技术问题,提供了多个递进式的技术方案,多个递进式的技术方案相互组合叠加,相互配合,相互促进,形成一个整体方案,取得的技术效果远好于上述任何一个技术方案的技术效果,叠加效应显著。
[0061]本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术,不再赘述。
[0062]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,每个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
[0063]以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
[0064]对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对于这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的,本文所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (10)

1.一种汽车电动液压助力转向系统,其特征在于,包括电动机、转向油栗、转向油罐、蓄能器、E⑶控制器、液压电磁比例阀、液压缸、转向器,扭矩传感器、转角传感器、车速传感器以及压力传感器; 所述电动机、转向油栗、转向油罐、蓄能器、ECU控制器、液压电磁比例阀、液压缸、转向器,扭矩传感器、转角传感器、车速传感器以及压力传感器设置于汽车的机架上; 所述电动机的输出轴与所述转向油栗的输入端传动连接,所述转向油栗的进油口浸没在所述转向油罐内的液压油的上液面以下,所述转向油栗的出油口通过液压油管与所述液压缸的进油口连通; 所述蓄能器通过一个三通结构件设置在所述转向油栗与所述液压缸之间的液压油管上; 所述液压电磁比例阀设置在所述蓄能器与所述液压缸之间的液压油管上以控制所述蓄能器流出的液压油的流量与压力大小; 所述压力传感器设置在所述蓄能器与所述液压电磁比例阀之间的液压油管上以用于检测所述蓄能器内的液压油的压力大小; 所述液压缸的出油口与所述转向油罐的回油口连通; 所述扭矩传感器、转角传感器以及车速传感器与所述ECU控制器电连接以将各自获得的电信号传递给所述ECU控制器; 所述压力控制器与所述ECU控制器电连接以将所述蓄能器中液压油的压力值的电信号传递给所述ECU控制器; 所述ECU控制器与所述电动机电连接以控制电动机的开启与输出功率; 所述ECU控制器与所述液压电磁比例阀电连接以控制相应的电磁阀的开关或开启大小; 所述液压缸的输出端与所述转向器的输入端传动连接。
2.根据权利要求1所述的汽车电动液压助力转向系统,其特征在于,还包括液压集成块,所述液压集成块设置在所述转向油栗的出油口与液压油管的连接处。
3.根据权利要求2所述的汽车电动液压助力转向系统,其特征在于,还包括单向阀,所述单向阀设置于所述液压集成块的出油口与所述蓄能器之间的液压油管上。
4.根据权利要求3所述的汽车电动液压助力转向系统,其特征在于,还包括电磁阀集成块,所述液压电磁比例阀、压力传感器以及单向阀集成化设置在所述电磁阀集成块上。
5.根据权利要求4所述的汽车电动液压助力转向系统,其特征在于,所述蓄能器设置在电磁阀集成块上。
6.根据权利要求4所述的汽车电动液压助力转向系统,其特征在于,所述液压电磁比例阀刚性地安装在所述电磁阀集成块的底板上,且与所述蓄能器集成为一体式结构。
7.根据权利要求1所述的汽车电动液压助力转向系统,其特征在于,所述电动机竖直安装在所述转向油罐上,所述电动机的输出轴的延伸方向与所述转向油栗的输出轴的延伸方向在同一条直线上,所述电动机、所述转向油栗以及所述转向油罐集成为一体式结构。
8.根据权利要求1所述的汽车电动液压助力转向系统,其特征在于,所述液压电磁比例阀为2个并列安装的比例节流阀组。
9.根据权利要求1所述的汽车电动液压助力转向系统,其特征在于,所述蓄能器为充气式蓄能器。
10.根据权利要求1所述的汽车电动液压助力转向系统,其特征在于,还包括电控离合器,所述转向油栗的输入端通过所述电控离合器与汽车的发动机的输出轴传动连接,且所述电控离合器与所述ECU控制器电连接以控制所述电控离合器的断开与接合。
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