CN106697041A - 一种智能转向力主动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种智能转向力主动控制装置，其安装于液压助力转向系统的转向管柱上，包括永磁铁、电磁铁、电磁铁摩擦盘、管柱摩擦盘及电流调节控制单元；其中，永磁铁固定安装于转向管柱的外侧，电磁铁与永磁铁相对安装，管柱摩擦盘固定安装于转向管柱上，电磁铁摩擦盘固定安装于电磁铁上，并与管柱摩擦盘相对安装，电流调节控制单元与电磁铁电性连接；接收来自车辆的车速及方向盘转速信号，并根据这些信号向电磁铁供电，电磁铁在通电后产生与永磁铁方向相反的励磁磁场，产生斥力，并在斥力的作用下与电磁铁摩擦盘一起向管柱摩擦盘移动，最终使电磁铁摩擦盘与管柱摩擦盘接触产生摩擦力，作为动态力量调节补偿，使驾驶员获得最佳的转向力操纵手感。

Description

一种智能转向力主动控制装置

技术领域

本发明属于汽车转向系统领域，特别是涉及一种汽车转向系统的智能转向力主动控制装置。

背景技术

目前，市售车辆所采用的转向系统助力形式主要有液压助力和电动助力两种，对于前轴负荷较大的车型多采用液压助力转向系统。液压助力转向系统通常由方向盘、转向管柱、转向中间传动轴、转向机和转向助力泵等几大部分构成，其中转向助力泵在车辆转向过程中，重点起到提供转向助力的作用，其工作特性受发动机转速影响较大。

从方便驾驶的角度，在车辆进行转向过程中，驾驶员希望能够获得最佳的操控手感，即方向盘转动角度越大转向力越大，车速越快转向力越大。通俗地讲，就是主要需满足以下几种情况：

(1)发动机怠速(即发动机转速较低)进行转向操纵时，需要较大助力，获得较轻巧的手感，操纵轻松；

(2)车速较高(即发动机转速较高)进行转向操纵时，需要较小的助力，获得较重的手感，避免发飘；

(3)方向盘转动角度逐渐增大时，需要获得线性减小的助力，获得逐渐增重的手感，使驾驶员能够感受到方向盘转动角度与操纵力呈现一定的对应反馈。

然而，在液压助力转向系统中，转向助力泵和流量控制阀(转向机中)共同作用，所提供的动态助力特性不能很好地贴合上述这种需求，具体如下：

a由于转向助力泵具有“随着输入转速越高，输出的液压流量和压力越大，即提供的转向助力越大”的工作特性，转向助力泵的这种工作特性与驾驶员的上述需求(1)和(2)相违背，不能同时满足这两个需求；

b虽然转向机中的流量控制阀可以在一定程度上根据工况变化进行流量控制，对于解决驾驶员的上述需求(3)有一定帮助，但对于驾驶员的上述需求(1)和(2)只能起到一定的平衡补偿作用。

当前，解决上述问题的一种普遍方法，是在转向机的齿轮和齿条上增加一个可变化的助力调节机构。此助力调节机构的力矩关联传递路径如图1所示，此助力调节机构产生的反馈回的操作力需要经转向中间传动轴传递至转向管柱，再经转向管柱最终传递到方向盘，以实现对方向盘转向力的控制。由于转向系统的转向中间传动轴两端采用十字轴万向节作为联轴节，而十字轴万向节自身结构的物理学特性，必然会产生转向力矩波动,如图2及图3所示，分别是经十字轴万向节传递得到最大和最小力矩的时刻的示意图。由于现有的这种助力调节机构不能规避转向中间传动轴传递力矩时所产生的力矩波动的影响，尤其是在现代汽车多具有方向盘角度调节配置的情况下，转向中间传动轴具有多个工作角度，转向中间传动轴所产生的转向力矩波动变化的影响将更大。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，提供一种新的智能转向力主动控制装置，使其通过安装于转向管柱上的电磁摩擦机构，将车辆的车速和方向盘转速信号智能转化为阻力调节补偿，为获得最佳的驾驶员转向力操纵手感提供了动态力量调节补偿，由于将补偿力直接作用于转向管柱，彻底规避了转向中间传动轴所产生的转向力矩波动。

为了实现上述目的，依据本发明提出的一种智能转向力主动控制装置，安装于液压助力转向系统的转向管柱上，包括电磁运动单元、摩擦阻力补偿单元及电流调节控制单元，所述电流调节控制单元与所述电磁运动单元电性连接，所述电流调节控制单元接收来自车辆的车速及方向盘转速信号，并根据接收到的信号向所述电磁运动单元供电；所述电磁运动单元与所述摩擦阻力补偿单元连接，所述电磁运动单元在通电后产生相对运动，使所述摩擦阻力补偿单元产生摩擦力并作用于所述转向管柱。

本发明还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的智能转向力主动控制装置，其中所述电磁运动单元包括永磁铁及电磁铁，所述永磁铁固定安装于所述转向管柱的外侧，所述电磁铁与所述永磁铁相对，安装于所述转向管柱的外侧；所述摩擦阻力补偿单元包括管柱摩擦盘及电磁铁摩擦盘，所述管柱摩擦盘固定安装于所述转向管柱上，所述电磁铁摩擦盘与所述管柱摩擦盘相对，固定安装于所述电磁铁上；所述电磁铁在通电后产生与所述永磁铁方向相反的励磁磁场，产生斥力，并在所述斥力的作用下与所述电磁铁摩擦盘一起向所述管柱摩擦盘运动，当所述电磁铁摩擦盘与所述管柱摩擦盘接触时，产生摩擦力。

前述的智能转向力主动控制装置，还包括永磁铁安装底座，所述永磁铁是固定安装于所述永磁铁安装底座上。

前述的智能转向力主动控制装置，其中所述永磁铁是通过工业用胶粘结于所述永磁铁安装底座上。

前述的智能转向力主动控制装置，其中在所述永磁铁上设有滑柱，所述电磁铁在通电产生与所述永磁铁方向相反的励磁磁场后，是与所述电磁铁摩擦盘一起沿着所述滑柱向所述管柱摩擦盘滑动。

前述的智能转向力主动控制装置，其中在所述永磁铁上设有三个所述滑柱。

前述的智能转向力主动控制装置，其中所述电磁铁摩擦盘与所述管柱摩擦盘所产生的摩擦力的大小受所述电磁铁与所述永磁铁所产生的斥力大小的控制，所述电磁铁与所述永磁铁所产生的斥力的大小受所述电流调节控制单元供电电流大小的控制。

前述的智能转向力主动控制装置，所述电磁铁在断电后同所述电磁铁摩擦盘一起在自身重力的作用下与所述管柱摩擦盘脱离，自动回到初始位置。

前述的智能转向力主动控制装置，还包括外壳，所述电磁运动单元及所述摩擦阻力补偿单元安装于所述外壳内，所述电流调节控制单元安装于所述外壳上。

前述的智能转向力主动控制装置，其中所述永磁铁、所述电磁铁、所述电磁铁摩擦盘及所述管柱摩擦盘是沿着所述转向管柱由下到上依此安装于所述壳体内。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,本发明的一种智能转向力主动控制装置，至少具有下列优点：

本发明的智能转向力主动控制装置原理简单，结构紧凑，转向力补偿效果更加直接，解决了液压助力转向系统不能同时兼顾高低速助力特性的不足，同时又克服了现有的助力调节机构不能规避转向中间传动轴转向力矩波动的缺点，可以使驾驶员获得良好的驾驶感受。

附图说明

图1是现有的助力调节机构的力矩关联传递路径的示意图。

图2及图3分别是经十字轴万向节传递得到最大和最小力矩的时刻的示意图。

图4是本发明一种智能转向力主动控制装置的较佳实施例安装于转向管柱上的剖视图。

图5是本发明一种智能转向力主动控制装置的较佳实施例安装于转向管柱上的立体图。

图6是本发明一种智能转向力主动控制装置的较佳实施例安装于转向管柱上处于脱开状态的示意图。

图7是本发明一种智能转向力主动控制装置的较佳实施例安装于转向管柱上处于压紧状态的示意图。

10：电磁运动单元 11：永磁铁

12：电磁铁 20：摩擦阻力补偿单元

21：管柱摩擦盘 22：永磁铁摩擦盘

30：电流调节控制单元 41：永磁铁安装底座

42：外壳 50：转向管柱

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种智能转向力主动控制装置其具体实施方式、步骤、结构、特征及其功效详细说明。

请参阅图4及图5所示，本发明的智能转向力主动控制装置安装于液压助力转向系统的转向管柱50上，主要由电磁运动单元10、摩擦阻力补偿单元20和电流调节控制单元30组成。其中，电流调节控制单元30与电磁运动单元10电性连接，电流调节控制单元30接收来自车辆的车速及方向盘转速信号，并根据接收到的信号向电磁运动单元10供电。电磁运动单元10与摩擦阻力补偿单元20连接，电磁运动单元10在通电后产生相对运动，使摩擦阻力补偿单元20产生摩擦力并作用于转向管柱50。

本发明的电磁运动单元10包括永磁铁11和电磁铁12，永磁铁11固定安装于转向管柱50的外侧，电磁铁12与永磁铁11相对，安装于转向管柱50的外侧。本发明的摩擦阻力补偿单元20包括管柱摩擦盘21和电磁铁摩擦盘22，管柱摩擦盘21固定安装于转向管柱50上，电磁铁摩擦盘22与管柱摩擦盘21相对，固定安装于电磁铁12上。本发明的电磁铁12在通电后产生与永磁铁11方向相反的励磁磁场，产生斥力，并在斥力的作用下与电磁铁摩擦盘22一起向管柱摩擦盘21运动，当电磁铁摩擦盘22与管柱摩擦盘21接触时，产生摩擦力。

如图4所示，本发明还设有永磁铁安装底座41，用于固定安装永磁铁11，永磁铁11可以是通过工业用胶粘结于永磁铁安装底座41上。如图5所示，本发明还设有外壳42，电磁运动单元10和摩擦阻力补偿单元20安装于外壳42内，电流调节控制单元30安装于外壳42上。

在本发明的永磁铁11上可设有滑柱，例如在永磁铁11上设置三个滑柱，电磁铁12在通电产生与永磁铁11方向相反的励磁磁场后，是与电磁铁摩擦盘22一起沿着滑柱向管柱摩擦盘21滑动。

在本发明的一较佳实施例中，壳体42是套在转向管柱50的外侧，永磁铁安装底座41是安装于壳体42上，永磁铁11、电磁铁12、电磁铁摩擦盘22和管柱摩擦盘21是沿着转向管柱50由下到上依此安装于壳体42内。电磁铁12在通电产生与永磁铁11方向相反的励磁磁场后，是在所产生的斥力的作用下与电磁铁摩擦盘22一起沿着安装于永磁铁11上的滑柱向上滑动，最终使电磁铁摩擦盘22与管柱摩擦盘4接触，产生摩擦力。电磁铁12在断电后是同电磁铁摩擦盘22一起在自身重力的作用下与管柱摩擦盘21脱离，自动回到初始位置。

下面结合附图对本发明智能转向力主动控制装置的工作原理进行说明：

请参阅图6及图7所示，将本发明的智能转向力主动控制装置安装于液压助力转向系统的转向管柱50上，如图6所示，电磁铁摩擦盘22与管柱摩擦盘21为脱开状态；当电流调节控制单元30接收到来自车辆的车速和方向盘转速信号时，电流调节控制单元30将根据这些信号通过预先设定的程序向电磁铁12供电，电磁铁12在通电后产生与永磁铁11方向相反的励磁磁场，产生斥力，并在斥力的作用下与电磁铁摩擦盘22一起向管柱摩擦盘21运动，并最终使电磁铁摩擦盘22与管柱摩擦盘21接触，如图7所示，电磁铁摩擦盘22与管柱摩擦盘21为压紧状态，产生摩擦力；由于管柱摩擦盘21与转向管柱50固定连接，电磁铁摩擦盘22与管柱摩擦盘21所产生的摩擦力将作为阻力调节补偿，为驾驶员转向力操纵手感提供动态力量调节补偿，从而使得驾驶员获得良好的驾驶感受。其中，电磁铁摩擦盘22与管柱摩擦盘21所产生的摩擦力的大小受电磁铁12与永磁铁11所产生的斥力大小的控制，电磁铁12与永磁铁11所产生的斥力的大小受电流调节控制单元30供电电流大小的控制。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然并非用以限定本发明实施的范围，依据本发明的权利要求书及说明内容所作的简单的等效变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种智能转向力主动控制装置，其特征在于：其安装于液压助力转向系统的转向管柱上，包括电磁运动单元、摩擦阻力补偿单元及电流调节控制单元，所述电流调节控制单元与所述电磁运动单元电性连接，所述电流调节控制单元接收来自车辆的车速及方向盘转速信号，并根据接收到的信号向所述电磁运动单元供电；所述电磁运动单元与所述摩擦阻力补偿单元连接，所述电磁运动单元在通电后产生相对运动，使所述摩擦阻力补偿单元产生摩擦力并作用于所述转向管柱。

2.根据权利要求1所述的智能转向力主动控制装置，其特征在于：所述电磁运动单元包括永磁铁及电磁铁，所述永磁铁固定安装于所述转向管柱的外侧，所述电磁铁与所述永磁铁相对，安装于所述转向管柱的外侧；所述摩擦阻力补偿单元包括管柱摩擦盘及电磁铁摩擦盘，所述管柱摩擦盘固定安装于所述转向管柱上，所述电磁铁摩擦盘与所述管柱摩擦盘相对，固定安装于所述电磁铁上；所述电磁铁在通电后产生与所述永磁铁方向相反的励磁磁场，产生斥力，并在所述斥力的作用下与所述电磁铁摩擦盘一起向所述管柱摩擦盘运动，当所述电磁铁摩擦盘与所述管柱摩擦盘接触时，产生摩擦力。

3.根据权利要求2所述的智能转向力主动控制装置，其特征在于：还包括永磁铁安装底座，所述永磁铁是固定安装于所述永磁铁安装底座上。

4.根据权利要求3所述的智能转向力主动控制装置，其特征在于：所述永磁铁是通过工业用胶粘结于所述永磁铁安装底座上。

5.根据权利要求2所述的智能转向力主动控制装置，其特征在于：在所述永磁铁上设有滑柱，所述电磁铁在通电产生与所述永磁铁方向相反的励磁磁场后，是与所述电磁铁摩擦盘一起沿着所述滑柱向所述管柱摩擦盘滑动。

6.根据权利要求5所述的智能转向力主动控制装置，其特征在于：在所述永磁铁上设有三个所述滑柱。

7.根据权利要求2所述的智能转向力主动控制装置，其特征在于：所述电磁铁摩擦盘与所述管柱摩擦盘所产生的摩擦力的大小受所述电磁铁与所述永磁铁所产生的斥力大小的控制，所述电磁铁与所述永磁铁所产生的斥力的大小受所述电流调节控制单元供电电流大小的控制。

8.根据权利要求2至7中任一权利要求所述的智能转向力主动控制装置，其特征在于：所述电磁铁在断电后同所述电磁铁摩擦盘一起在自身重力的作用下与所述管柱摩擦盘脱离，自动回到初始位置。

9.根据权利要求2所述的智能转向力主动控制装置，其特征在于：还包括外壳，所述电磁运动单元及所述摩擦阻力补偿单元安装于所述外壳内，所述电流调节控制单元安装于所述外壳上。

10.根据权利要求9所述的智能转向力主动控制装置，其特征在于：所述永磁铁、所述电磁铁、所述电磁铁摩擦盘及所述管柱摩擦盘是沿着所述转向管柱由下到上依此安装于所述壳体内。