CN109398470A - 一种电动助力转向系统及其控制方法 - Google Patents

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徐闯
韩光
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Abstract

本发明公开了一种电动助力转向系统及其控制方法。该电动助力转向系统不设有转向油泵，由电机直接提供助力，通过控制模块分析司机转向意图，由控制模块控制电机执行工作，转向力通过行星轮及蜗轮蜗杆调速后，作用于车轮转向。

Description

一种电动助力转向系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及助力转向系统，具体涉及一种电动助力转向系统及其控制方法。
背景技术
传统的车用助力转向系统一般由发动机提供动力，因此为了保证车辆的安全性要求转向助力的持续供给，发动机就很难实现怠速停机，对于城市交通拥堵的路况发动机一直处于工作状态，不仅浪费了燃料，而且增加了尾气排放，特别是城市公交车，由于其需要进站、出站，车辆起停的时间就更长，而且公交车的运营时间一般较长，发动机长时间的低效率工作对于节能减排的影响很大。
随着车辆转向技术的发展，电动液压助力转向在车辆上的应用也日益增多，它使用电动机提供转向助力，通过传感器和各种电子控制元件监控车辆行驶的方向数据，跟随车速等参数控制助力的大小，保证车辆的安全转向。而对于公交车等大型客车而言，由于其需要的转向助力较大，也就要求电机的输出扭矩较大，而且存在助力转向系统体积太大的问题，而且由于电机与油泵的连接处常会因为密封不好而出现漏油的现象，系统的可靠性较低，影响到整车的安全性能。
为了解决上述问题，本发明提出一种电动助力转向系统及其控制方法。该电动助力转向系统不设有转向油泵，由电机直接提供助力，通过分析司机转向意图，由控制模块控制电机执行工作，通过行星轮及蜗轮蜗杆调速后，作用于车轮转向。
发明内容
现有的电动液压助力转向系统存在助力转向系统体积太大的问题，而且由于电机与油泵的连接处常会因为密封不好而出现漏油的现象，系统的可靠性较低，影响到整车的安全性能。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种电动助力转向系统，包括输入轴、电机、输出轴，其特征在于所述输入轴与所述输出轴通过一组蜗轮蜗杆连接，所述蜗杆为平面二次包络环面蜗杆，所述输入轴连接所述蜗杆第一端，所述电机与所述蜗杆第二端刚性连接，所述输出轴与所述蜗轮刚性连接，两者保持同步转动；所述输出轴处设有曲柄，连接车辆车轮。
所述输入轴与所述蜗杆第一端之间还设有一个弹性扭转杆，所述连接杆第一端连接所述输入轴，所述连接杆第二端连接所述蜗杆第一端。
进一步，所述输入轴与所述蜗杆之间还设有力矩传感器，所述力矩传感器用于检测所述输入轴与所述蜗杆之间力矩。所述电机与所述蜗杆之间设有第一减速器和第二减速器，所述第一与第二减速器采用行星轮结构。
该系统还设有一个控制模块，所述控制模块用于控制所述电机工作，所述控制模块通过车辆低压电源供电，所述控制模块连接所述力矩传感器与所述电机。
一种电动助力转向系统控制方法，用于控制权利要求8所述的电动助力转向系统，其特征在于，控制电动助力转向系统工作包括以下步骤：
(a)驾驶员通过旋转方向盘使所述输入轴形成一定转动；
(b)所述输入轴通过所述弹性扭转杆带动所述蜗杆转动，同时所述弹性扭转杆产生弹性形变，所述弹性扭转杆与所述蜗杆之间形成一定力矩，所述弹性扭转杆具有形变极限，当弹性形变达到最大值时，所述力矩达到最大值；
(c)所述力矩传感器检测所述输入轴与所述蜗杆之间力矩数值，并将所述力矩数值发送给所述控制模块，所述控制模块分析力矩数值与实时车速，得出控制策略，向所述电机发送工作指令；
(d)所述电机带动所述蜗杆旋转，当所述力矩数值为零时，所述电机停止工作。
相比现有的，本发明有显著优点和有益效果，具体体现为：
采用电机直接对电动助力转向系统提供助力，大大减小了助力转向系统尺寸，同时取消油泵，减少了因为密封不好而出现漏油的现象，提高系统的可靠性及整车的安全性能。
附图说明
图1为本发明电动助力转向系统连接图；
图2为本发明电动助力转向系统结构图。
具体实施方式
本发明的具体实施方法如下：
如图1和图2所示，1为输入轴、2为输出轴、3为电机、4为蜗轮、5为蜗杆、6为弹性扭转杆、7为第一减速器、8为第二减速器、9为控制模块、10为整车控制器、11为力矩传感器。
所述输入轴1连接所述弹性扭转杆6，所述弹性扭转杆6连接所述蜗杆5第一端，蜗杆5与所述蜗轮4相配合，所述蜗轮4与所述输出轴2刚性连接，两者保持同步转动，所述输出轴2再通过曲柄机构将运动传递到车轮。所述电机3通过第一减速器7与第二减速器8两级减速后，与所述蜗杆5第二端刚性连接。
所述输入轴1与所述蜗杆5第一端之间还设有力矩传感器11，当输入轴1做旋转运动时，弹性扭转杆6带动所述蜗杆4同时做旋转运动，但因弹性扭转杆6会产生一定弹性形变，所述输入轴1与所述蜗杆5之间产生一定力矩，所述力矩传感器11用于检测所述输入轴1与所述蜗杆4之间的力矩。
所述控制模块9通过实时接收所述力矩传感器11检测到的力矩数值，并接受所述整车控制器10发送的车速数值，通过计算得出所述电机3的控制策略，并将控制策略向所述电机3发送。
优选的方案，所述第一减速器7和第二减速器8可采用行星轮结构；所述蜗杆5可采用平面二次包络环面蜗杆。
同时本实施例还提出一种电动助力转向系统控制方法，实现对电动助力转向的控制，控制电动助力转向系统工作包括以下步骤：
(a)驾驶员通过旋转方向盘使所述输入轴1形成一定转动；
(b)所述输入轴1通过所述弹性扭转杆6带动所述蜗杆5转动，同时所述弹性扭转杆6产生弹性形变，所述弹性扭转杆6与所述蜗杆5之间形成一定力矩，所述弹性扭转杆6具有形变极限，当弹性形变达到最大值时，所述力矩达到最大值；
(c)所述力矩传感器11检测所述输入轴1与所述蜗杆5之间力矩数值，并将所述力矩数值发送给所述控制模块9，所述控制模块9分析力矩数值与实时车速，得出控制策略，向所述电机3发送工作指令；
(d)所述电机3带动所述蜗杆5旋转，当所述力矩数值为零时，所述电机3停止工作。
对于为本发明的示范性实施例，应当理解为是本发明的权利要求书的保护范围内其中的某一种示范性示例，具有对本领域技术人员实现相应的技术方案的指导性作用，而非对本发明的限定。

Claims (9)

1.一种电动助力转向系统，包括输入轴、电机、输出轴，其特征在于，所述输入轴与所述输出轴通过一组蜗轮蜗杆连接，所述输入轴连接所述蜗杆第一端，所述电机与所述蜗杆第二端刚性连接，所述输出轴与所述蜗轮刚性连接，两者保持同步转动；所述输出轴处设有曲柄，连接车辆车轮。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述输入轴与所述蜗杆第一端之间还设有一个弹性扭转杆，所述连接杆第一端连接所述输入轴，所述连接杆第二端连接所述蜗杆第一端。
3.根据权利要求2所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述输入轴与所述蜗杆之间还设有力矩传感器，所述力矩传感器用于检测所述输入轴与所述蜗杆之间力矩。
4.根据权利要求3所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述电机与所述蜗杆之间设有第一减速器。
5.根据权利要求4所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述电机与所述蜗杆之间还设有第二减速器。
6.根据权利要求5所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述第一减速器与所述第二减速器为行星轮结构。
7.根据权利要求6所述的电动助力转向系统，其特征在于，所述蜗杆为平面二次包络环面蜗杆。
8.根据权利要求3-7所述的电动助力转向系统，其特征在于，还设有一个控制模块，所述控制模块用于控制所述电机工作，所述控制模块通过车辆低压电源供电，所述控制模块连接所述力矩传感器与所述电机。
9.一种电动助力转向系统控制方法，用于控制权利要求8所述的电动助力转向系统，其特征在于，控制电动助力转向系统工作包括以下步骤：
(a)驾驶员通过旋转方向盘使所述输入轴形成一定转动；
(b)所述输入轴通过所述弹性扭转杆带动所述蜗杆转动，同时所述弹性扭转杆产生弹性形变，所述弹性扭转杆与所述蜗杆之间形成一定力矩，所述弹性扭转杆具有形变极限，当弹性形变达到最大值时，所述力矩达到最大值；
(c)所述力矩传感器检测所述输入轴与所述蜗杆之间力矩数值，并将所述力矩数值发送给所述控制模块，所述控制模块分析力矩数值与实时车速，得出控制策略，向所述电机发送工作指令；
(d)所述电机带动所述蜗杆旋转，当所述力矩数值为零时，所述电机停止工作。
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