CN107399361B - 转向系统、汽车以及转向助力调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转向系统、汽车以及转向助力调节方法。其中转向系统包括机械转向系统，转向助力系统以及转向助力主动调节器，其中，驾驶者可操作所述转向助力主动调节器以增加或减小扭矩输出等级K，使得所述电子控制单元对初始扭矩输出大小N进行修正，由此得到经主动调节的扭矩输出大小N'，并依照所述经主动调节的扭矩输出大小N'来操作所述电动助力机构，提供转向助力。根据本发明，使得同样的车辆的转向助力可主动调节，由此车辆可适应不同乘客对于转向助力的不同要求。

Description

转向系统、汽车以及转向助力调节方法

技术领域

本发明涉及汽车转向系统技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种可主动调节转向系统的助力等级的转向系统以及包括该系统的汽车。

背景技术

目前，现有汽车上的转向系统都辅以转向助力系统以便减轻驾驶员转向操作的负担，其中，电动助力转向（Electric Power Steering，EPS）系统已成为市场的主流。但是，EPS是根据相应车型匹配的，其转向助力大小虽然可以根据车速等工况来进行自适应调节(或称为被动调节)，但不能根据不同驾驶员的需求进行主动调节。不同驾驶员的驾驶习惯和需求是不同的，那么对于同一辆车来说不同驾驶员对于转向助力大小的感知(转向手感)和要求也不同。举例而言，有些驾驶员期望方向盘较重(助力较小)而有些驾驶员期望方向盘较轻(助力较大)。而现有车辆无法适应不同驾驶员对的不同转向助力大小的需求。

中国专利CN200810202069.7提出了一种具有参数独立可调式曲线型助力特性的电动助力转向系统，其相比传统直线型和折线型助力特性转向系统能更加贴近驾驶员的需求，但仍是在汽车交付客户之前设定和调节转向助力性能，即被动调节，驾驶员不能针对自己的驾驶喜好进行主动、实时、特定的转向助力大小的调节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可由驾驶员主动调节助力大小的转向系统。

本发明的目的还在于提供一种可适应不同驾驶员对于转向助力大小不同需求的转向系统。

本发明的目的在于提供一种驾驶员可主动调节转向助力大小的转向系统，并且转向系统可保存驾驶员的驾驶偏好，并将助力等级显示给驾驶员。

本发明的其他目的对于本领域技术人员而言是明显的。

为实现上述目的中的至少一者，提供了机械转向系统，所述机械转向系统包括：方向盘，与所述方向盘连接的转向柱以及与所述转向柱连接的机械转向机构；以及

转向助力系统，所述转向助力系统包括：设置在转向柱上的扭矩传感器，与所述扭矩传感器连接的电子控制单元，与所述电子控制单元连接的电动助力机构，所述电子控制单元接收车速与工况信号以及扭矩传感器发送的电信号，并通过计算得到初始扭矩输出大小N；

其中，所述转向系统还包括与所述电子控制单元连接的转向助力主动调节器，驾驶者可操作所述转向助力主动调节器以增加或减小扭矩输出等级K，使得所述电子控制单元对初始扭矩输出大小N进行主动修正，由此得到经主动调节的扭矩输出大小N'，并依照所述经主动调节的扭矩输出大小N'来操作所述电动助力机构，提供转向助力。

可选地，在上述转向系统中，所述转向助力主动调节器包括控制面板，所述控制面板包括助力增大按钮、助力减小按钮以增加或减小所述扭矩输出等级K。

可选地，在上述转向系统中，所述转向助力主动调节器的控制面板还包括确认按钮以确认并保存所述扭矩输出等级K。

可选地，在上述转向系统中，所述控制面板集成在所述方向盘上。

可选地，在上述转向系统中，所述电子控制单元根据函数N'=N*(1+f*(K+A))对初始扭矩输出大小N进行修正，其中A为调节常数，其为自然数，f为调节系数，其范围在0.01至0.2之间。

可选地，在上述转向系统中，所述机械转向机构为齿轮齿条转向器。

可选地，在上述转向系统中，所述电动助力机构为电机。

可选地，在上述转向系统中，所述扭矩传感器发送的电信号包括扭矩信号和转角信息信号。

可选地，在上述转向系统中，所述转向系统还包括显示所述电动助力机构的扭矩输出等级K的显示设备。

可选地，在上述转向系统中，所述显示设备集成在汽车中控台中。

此外，本发明提供了一种汽车，该汽车包括上述任一种转向系统。

此外，本发明提供了一种转向助力调节方法，其包括：

S1.提供如权利要求1所述的转向系统；

S2.由所述电子控制单元接收车速与工况信号以及扭矩传感器发送的电信号，并通过计算得到初始扭矩输出大小N；

S3.由所述电子控制单元接收来自所述转向助力主动调节器的扭矩输出等级K，并且由所述电子控制单元依照扭矩输出等级K对初始扭矩输出大小N进行主动修正，由此得到经主动调节的扭矩输出大小N'；

S4.由所述电子控制单元依照经主动调节的扭矩输出大小N'来操作所述电动助力机构，提供转向助力。

可选地，在上述转向助力调节方法中，所述电子控制单元根据函数N'=N*(1+f*(K+A))对初始扭矩输出大小N进行修正，其中A为调节常数，其为整数，f为调节系数，其范围在0.01至0.2之间。

根据本发明，使得同样的车辆的转向助力可主动调节，由此车辆可适应不同乘客对于转向助力的不同要求。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的转向系统的结构示意图。

具体实施方式：

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

参考图1，其中示出了一种转向系统，其包括：

机械转向系统，所述机械转向系统包括：方向盘5，与所述方向盘5连接的转向柱3以及机械转向机构2；以及

转向助力系统，所述转向助力系统包括：设置在转向柱3上的扭矩传感器4，与所述扭矩传感器4连接的电子控制单元7，与所述电子控制单元7连接的电动助力机构9，所述电子控制单元7接收车速与工况信号以及扭矩传感器4发送的电信号，并通过计算得到初始扭矩输出大小N；

其中，所述转向系统还包括与所述电子控制单元连接的转向助力主动调节器，驾驶者可操作所述转向助力主动调节器以增加或减小扭矩输出等级K，使得所述电子控制单元对初始扭矩输出大小N进行主动修正，由此得到经主动调节的扭矩输出大小N'，并依照所述经主动调节的扭矩输出大小N'来操作所述电动助力机构，提供转向助力。

机械转向系统的方向盘5为常规方向盘，优选地，其可为带有多个控制按钮的多功能方向盘。转向柱3与所述方向盘5连接，其包括上端和下端，导向柱3的上端与方向盘5连接以可接受方向盘的转向扭矩。转向柱3中部适合的位置上设置了扭矩传感器4，扭矩传感器4可在转向时实时感测扭矩和转向柱3所处的转角，即转向柱的角度位置，并将该信息转换成电信号，电信号包括扭矩信号a1和转角信息信号a2。转向柱3的下端与机械转向机构2连接。机械转向机构2可为本领域熟知的各种机械转向机构，包括但不限于齿轮齿条转向器，蜗杆曲柄指销式转向器等等。机械转向机构2进一步与车轮轴以及车轮1连接。

转向助力系统中的扭矩传感器4将扭矩信号a1和转角信息信号a2传输至与所述扭矩传感器4连接的电子控制单元7(ECU)，电子控制单元7同时接受由车内其他传感器8提供的车速与工况信号a3，电子控制单元7基于这些信号以及其中内置的函数N=f(a1,a2,a3)来计算并得出初始扭矩输出大小N。电子控制单元7中内置的函数可根据各个厂商的经验设置，一般而言，该函数设置成在车速快时，助力较小使方向盘较稳定，在车速慢时，助力较大使转向更轻松，当然也可以其他方式设置。在一个实施例中，所述电动助力机构9可为电机。

转向系统还包括与所述电子控制单元7连接的转向助力主动调节器6，驾驶者可操作所述转向助力主动调节器6以增加或减小所述电动助力机构9的扭矩输出等级K。由于驾驶者的不同，可能为力量较小的女性，老人等也可能是力量较大的男性，他们对于助力的需求也不同。基于此，本发明的转向系统增设了转向助力主动调节器6。

在一个实施例中，所述转向助力主动调节器6包括助力增大按钮、助力减小按钮以增加或减小所述电动助力机构的扭矩输出等级K。在一个实施例中，所述转向助力主动调节器6还包括确认按钮以确认并保存所述电动助力机构的扭矩输出等级K。然而，应当理解转向助力主动调节器6的输入不限于按钮，例如，其也可仅通过语音输入信息。

在转向助力主动调节器6设置有按钮的实施例中，具体而言，在驾驶者感觉到扭矩输出不足时，驾驶者可按压助力增大按钮，使得提高助力等级。举例而言，经主动调节的扭矩输出N'可为经被动调节的扭矩输出N的函数，例如，N’=f(N,K)，基于该函数经被动调节的扭矩输出N进一步进行主动修正。具体而言，一个实施例中，该函数可为N'=N*(1+f*(K+A))，其中A为调节常数，其为整数，f为调节系数，其范围在0.01至0.2之间。在一个实施例中，A=0,系数f=0.1，助力等级K=0级时N'=N,此时如按压一次助力增大按钮后K=1，则N'=1.1N，相反如按压一次助力减小按钮后则N'=0.9N。系数f可在0.01至0.2的范围中。应当理解K可非常小，例如为0.01，使得可对助力大小实质地进行无级调节。在驾驶者感觉到助力合适后可按确认按钮，此时电子控制单元7保存现有设置，并且在车辆熄火并下次启动时始终保持该设置。

在备选实施例中，以上所示出的函数N'=N*(1+f*(K+A))仅仅为示例性的，各个厂商可根据偏好设置或根据经验数据拟合出更适合的函数。

上述助力增大按钮，助力减小按钮以及确认按钮可集成在一块控制面板上，该控制面板还可包括其他按钮。此外，控制面板可集成在车辆方向盘上或者备选地设置在车辆中控台上。在一个实施例中，助力等级K可以显著的方式展示给驾驶者，例如，显示在中控电脑或导航显示器上。此外，应理解，调节常数A与希望显示的助力等级K相关，在一个实施例中，A=0。

此外，根据另一方面，提供了一种转向助力调节方法，其包括：

S1.提供如权利要求1所述的转向系统；

S2.由所述电子控制单元接收车速与工况信号以及扭矩传感器发送的电信号，并通过计算得到初始扭矩输出大小N；

S3.由所述电子控制单元接收来自所述转向助力主动调节器的扭矩输出等级K，并且由所述电子控制单元依照扭矩输出等级K对初始扭矩输出大小N进行主动修正，由此得到经主动调节的扭矩输出大小N'；

S4.由所述电子控制单元依照经主动调节的扭矩输出大小N'来操作所述电动助力机构，提供转向助力。

在一个实施例中，所述电子控制单元根据函数N'=N*(1+f*(K+A))对初始扭矩输出大小N进行修正，其中A为调节常数，其为整数，f为调节系数，其范围在0.01至0.2之间。

以上所描述的具体实施例仅为了更清楚地描述本发明的原理，其中清楚地示出或描述了各个部件而使本发明的原理更容易理解。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域的技术人员可容易地对本发明进行各种修改或变化。故应当理解的是，这些修改或者变化均应包含在本发明的专利保护范围之内。

Claims (11)

1.一种转向系统，其包括：

机械转向系统，所述机械转向系统包括：方向盘，与所述方向盘连接的转向柱以及与所述转向柱连接的机械转向机构；以及

转向助力系统，所述转向助力系统包括：设置在转向柱上的扭矩传感器，与所述扭矩传感器连接的电子控制单元，与所述电子控制单元连接的电动助力机构，所述电子控制单元接收车速与工况信号以及扭矩传感器发送的电信号，并通过计算得到初始扭矩输出大小N；

其特征在于，所述转向系统还包括与所述电子控制单元连接的转向助力主动调节器，驾驶者可操作所述转向助力主动调节器以增加或减小扭矩输出等级K，使得所述电子控制单元对初始扭矩输出大小N进行主动修正，由此得到经主动调节的扭矩输出大小N'，并操作所述电动助力机构以所述经主动调节的扭矩输出大小N'来提供转向助力，所述电子控制单元根据函数N'=N*(1+f*(K+A))对初始扭矩输出大小N进行主动修正，其中A为调节常数，其为整数，f为调节系数，其范围在0.01至0.2之间。

2.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述转向助力主动调节器包括控制面板，所述控制面板包括助力增大按钮、助力减小按钮以增加或减小所述扭矩输出等级K。

3.根据权利要求2所述的转向系统，其特征在于，所述转向助力主动调节器的控制面板还包括确认按钮以确认并保存所述扭矩输出等级K。

4.根据权利要求2或3所述的转向系统，其特征在于，所述控制面板集成在所述方向盘上。

5.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述机械转向机构为齿轮齿条转向器。

6.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述电动助力机构为电机。

7.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述扭矩传感器发送的电信号包括扭矩信号和转角信息信号。

8.根据权利要求1所述的转向系统，其特征在于，所述转向系统还包括显示所述电动助力机构的扭矩输出等级K的显示设备。

9.根据权利要求8所述的转向系统，其特征在于，所述显示设备集成在汽车中控台中。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求1至9中任一项所述的转向系统。

11.一种转向助力调节方法，其特征在于，其包括：

S1.提供如权利要求1所述的转向系统；

S2.由所述电子控制单元接收车速与工况信号以及扭矩传感器发送的电信号，并通过计算得到初始扭矩输出大小N；

S3.由所述电子控制单元接收来自所述转向助力主动调节器的扭矩输出等级K，并且由所述电子控制单元依照扭矩输出等级K对初始扭矩输出大小N进行主动修正，由此得到经主动调节的扭矩输出大小N'，其中，所述电子控制单元根据函数N'=N*(1+f*(K+A))对初始扭矩输出大小N进行修正，其中N为调节常数，其为整数，f为调节系数，其范围在0.01至0.2之间；

S4.由所述电子控制单元依照经主动调节的扭矩输出大小N'来操作所述电动助力机构，提供转向助力。

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