CN109625081B - 一种应用于商用车的智能混合动力转向器 - Google Patents

一种应用于商用车的智能混合动力转向器 Download PDF

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Abstract

涉及到汽车助力转向器的一种用于商用车的智能混合动力转向器，它是在液压动力转向器的后面增设了一电动转向机构，由循环球动力转向器上的输入轴与电动转向机构上的中间轴连接而成，电动转向机构的中间壳体内的蜗杆与蜗轮构成蜗轮蜗杆减速器、中间轴上的传感器转子和芯轴的传感器定子构成传感器，控制器ECU、电机在蜗杆上，线束总成在中间壳体内并与传感器定子连接。本发明具备应急转向、随速转向、主动回正、自主转向、车道偏离预警和软件锁止功能，满足车辆智能化驾驶和安全性。

Description

一种应用于商用车的智能混合动力转向器
技术领域
本发明涉及到汽车转向器。
背景技术
当前，广泛应用于商用车的循环球动力转向器，其壳体的内腔与转向螺母连接，转向螺杆通过钢球与转向螺母的内腔连接，转向臂轴穿过壳体横孔与转向螺母通过扇齿啮合连接，壳体与阀体通过螺栓相互连接，输入轴在阀体内，输入轴与方向盘连接。这种商用车的循环球动力转向器中位感差，转向稳定性差，高速时手力轻发飘，低速是手力沉重，难以满足驾驶舒适性及安全性，同时，如果整车的油泵失效或发动机失效，转向器无法提供应急转向动力，而且车辆在行驶过程中，不能起到随速转向、主动回正、自主转向、车道偏离预警和软件锁止。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于商用车的智能混合动力转向器，它是在原有的循环球动力转向器上增设了一电动转向机构，使车辆具有驾驶舒适性和安全性，能具备应急转向、随速转向、主动回正、自主转向、车道偏离预警和软件锁止功能，满足车辆智能化驾驶。
本发明包括：循环球动力转向器和电动转向机构，液压动力转向器的后面增设了一电动转向机构，循环球动力转向器中的输入轴的一端与电动转向机构的中间轴连接一体构成智能混合动力转向器。
电动转向机构包括：中间轴、锁紧螺母-中间轴、中间壳体、蜗轮）、芯轴、传感器转子、电机、传感器定子、传感器壳体、上扭杆、蜗杆、线束总成、控制器ECU；中间轴在中间壳体内，中间轴的一端通过花键与输入轴的一端连接，在传感器壳体内的芯轴的一端在与中间轴内的滑动轴承配合,芯轴的另一端与在传感器壳体外的方向盘连接，芯轴上有传感器定子，芯轴内有上扭杆，上扭杆一端通过与中间轴连接，另一端芯轴连接，中间轴上依次有蜗轮、支撑座、传感器转子，传感器定子和传感器转子构成传感器，阀体与中间壳体及中间轴三者通过轴承B固定，阀体、中间壳体和传感器壳体通过3个螺栓连接，蜗杆通过两个轴承固定在中间壳体的侧面内孔中，与蜗轮啮合构成蜗轮蜗杆减速器，蜗杆的一端有电机和控制器ECU，线束总成在中间壳体内的一端与传感器定子连接，线束总成另一端与控制器ECU连接。
本发明具有如下有益效果：
1.车辆在转向过程中，由电动转向机构和驾驶员共同提供力矩开启转阀，转阀由输入轴与其上的阀套构成，转向器液压机构提供转向助力，使驾驶员的转向力矩减小，满足驾驶舒适性要求目的；
2. 车辆在转向过程中，控制器ECU根据发动机转速和车速信号，提供转向助力，在车速较高时，电动转向机构不提供或提供较小的电动转向助力辅助驾驶员开启转阀，在车速较低时，电动转向机构提供较大的电动转向助力辅助驾驶员开启转阀，使得在高、低速情况下的驾驶员操作方向盘的转向力矩变化不大，满足驾驶舒适性要求；
3. 在车辆实施转向操作后，如果转向轮没有回到直线位置，控制器ECU根据传感器检测的信号，通过电机对中间轴施加助力，使车辆稳定平滑的主动回到直线位置，起到回正补偿作用，满足车辆智能化驾驶；
4 车辆在行进过程中，如遭遇轮胎不平衡和刹车片磨损使方向盘抖动，电动转向机构根据传感器输入的信号及整车信号，施加补偿力来抑制方向盘抖动，满足车辆驾驶舒适性要求；
5. 在整车液压油泵失效或发动机失效的情况下，控制器ECU根据相应的程序、控制策略及调试参数，控制电机输出大的扭矩，电机扭矩通过蜗轮蜗杆减速机构放大为相应的电动助力，电动助力再和驾驶员的转向力矩通过循环球两级传动机构及转向执行机构提供应急转向力矩，满足转向安全性要求；
6. 车辆在行进过程中，若车辆偏离航线，控制器ECU根据传感器信号，通过电机对中间轴施加一定频率和振幅的振动，振动通过中间轴-芯轴-方向盘传递到驾驶员手上，起到车道偏离预警，满足车辆智能化驾驶。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为A-A图。
具体实施方式
参见附图实施例，对本发明做进一步说明。
图1-2中：循环球动力转向器N的后面增设了一电动转向机构P，循环球动力转向器中的输入轴15与电动转向机构P的中间轴17通过花键连接一体,构成智能混合动力转向器。
中间轴17里装有滑动轴承25，在上扭杆38上装好O型圈C39，上扭杆38一端通过与中间轴17的花键过盈配合与中间轴17连接，一端通过圆柱销B40与芯轴26连接，芯轴26在传感器壳体34内，芯轴26的一端与中间轴17里的滑动轴承25配合，将深沟球轴承C27压入到支撑座38，在中间轴17上,装入蜗轮23和支撑座38，在支撑座28上装上O型圈B29后，在中间轴17上焊接传感器转子30，芯轴的另一端26在传感器壳体34外的方向盘连接中间壳体22内装有深沟球轴承B20、深沟球轴承C49和O型圈A21，将装配好的中间轴17装入中间壳体22内，并用锁紧螺母-中间轴19固定；
将传感器定子32焊接在芯轴26上，利用支撑座28上的凹槽结构固定传感器定子32，传感器转子30和传感器定子32构成传感器；将深沟球轴承D35和防尘封36压入传感器壳体34，在中间壳体22端面沟槽中装入异型O型圈33；并涂上防水胶，3个螺栓24将中间壳体22和传感器壳体34与阀体10联结，在传感器壳体34装上防尘盖37；将深沟球轴承E47装入到蜗杆4上，并用挡圈48轴向固定深沟球轴承E47；
将装配好的蜗杆41涂上润滑脂，装入到中间壳体22侧面内孔中，并用卡簧45轴向固定，蜗轮23与蜗杆41啮合构成涡轮蜗杆减速器，在蜗杆41一端装上弹性件44，在中间壳体22上装上O型圈D45，涂上防水胶，通过螺栓固定电机31和中间壳体22，在中间壳体22内的线束总成43一端与控制器ECU连接，另一端与传感器定子23连接。
当车辆行驶过程中需要转向时，驾驶员按需要方向转动方向盘时，带动与方向盘相联结的芯轴26，整车所受的转向阻力矩，通过转向臂轴1传到转向螺母2上，转向螺母2传到转向螺杆3上，转向螺杆3传到输入轴15上，输入轴15传到中间轴17上，上扭杆38一端通过花键与中间轴17固定，一端通过圆柱销B与芯轴26固定在一起，转动芯轴26时使上扭杆38产生形变，使中间轴17上焊接的传感器转子30与芯轴26上焊接的传感器定子32之间产生相对角度，传感器测得的扭矩信号输入到控制器中，控制器ECU根据软件控制策略，控制电机31输出合适的扭矩，通过蜗轮蜗杆减速机构将该扭矩增大，然后通过中间轴17将增大后的扭矩传递到输入轴15上，下扭杆12一端通过花键与转向螺杆3固定，一端通过圆柱销42与输入轴15固定在一起，转向螺杆3与阀套总成11通过圆柱销9和卡簧13固定，转动输入轴15时使下扭杆12产生形变，使输入轴15与阀套总成11之间产生相对角度，开启转阀，循环球液压部分工作，减小驾驶员转向手力，满足了驾驶舒适性要求；
车辆在行进过程中，在车速较高时，控制电机31不提供或提供较小的电动助力辅助驾驶员开启转阀；在车速较低时，控制电机31提供较大的电动助力辅助驾驶员开启转阀，使得在高、低速情况下的驾驶员操作方向盘的转向力矩变化不大，满足了驾驶舒适性要求。
在车辆完成转向操作后，如果转向轮没有回到直线位置，控制器ECU根据传感器检测的角度信号，控制电机31的电流和转动方向，通过蜗轮蜗杆减速机构，对中间轴17施加正向或反向助力，再通过转向器的输入轴15，使下扭杆38产生形变，开启转阀，提供液压转向助力，通过液压传动机构和车辆转向执行机构，使车辆主动回正到直线位置；车辆在行进过程中，如遭遇轮胎不平衡和刹车片磨损使方向盘抖动和车辆偏离航线，电动转向机构根据传感器输入的信号及整车信号，施加补偿力来抑制方向盘抖动，满足车辆驾驶舒适性要求。
当车辆在行进过程中，出现整车液压油泵失效或发动机失效的情况时，车辆立即进入应急转向状态，控制器ECU根据控制策略和调试参数，使电机31产生最大助力，该助力通过蜗轮蜗杆减速机构后通过中间轴17将此助力传递到输入轴15上，输入轴15再传递到转向螺杆3；另外驾驶人员的转向手力通过方向盘传递到芯轴26，通过输入轴15将此转向手力也传递到转向螺杆；电动和手力两路助力通过循环球动力转向机构，提供应急转向功能，以满足转向安全性要求；车辆在行进过程中，若车辆偏离航线，控制器ECU根据传感器3测出的信号及整车信号，通过电机31对中间轴17施加一定频率和振幅的振动，振动通过方向盘传递到驾驶员手上，起到车道偏离预警作用，满足车辆智能化驾驶。

Claims (1)

1.一种应用于商用车的智能混合动力转向器,其特征是：包括：循环球动力转向器和电动转向机构，循环球动力转向器的后面增设了一电动转向机构，循环球动力转向器中的输入轴的一端与电动转向机中间轴连接一体构成智能混合动力转向器；电动转向机构包括：中间轴、锁紧螺母-中间轴、中间壳体、蜗轮、芯轴、传感器转子、电机、传感器定子、传感器壳体、上扭杆、蜗杆、线束总成、控制器ECU；中间轴在中间壳体内，中间轴的一端通过花键与输入轴的一端连接，在传感器壳体内的芯轴的一端在与中间轴内的滑动轴承配合, 芯轴的另一端与在传感器壳体外的方向盘连接，芯轴上有传感器定子，芯轴内有上扭杆，上扭杆一端通过与中间轴连接，另一端芯轴连接，中间轴上依次有蜗轮、支撑座、传感器转子，传感器定子和传感器转子构成传感器，阀体与中间壳体及中间轴三者通过轴承B固定，阀体、中间壳体和传感器壳体通过3个螺栓连接，蜗杆通过两个轴承固定在中间壳体的侧面内孔中，与蜗轮啮合构成蜗轮蜗杆减速器，蜗杆的一端有电机和控制器ECU，线束总成在中间壳体内的一端与传感器定子连接，线束总成另一端与控制器ECU连接；
工作中，车辆需要转向时，整车所受的转向阻力矩，通过转向臂轴、转向螺母、转向螺杆、输入轴传到中间轴上，使上扭杆产生形变，从而使传感器转子与芯轴上焊接的传感器定子之间产生相对角度，传感器测得的扭矩信号输入到控制器中，控制器ECU根据软件控制策略，控制电机输出合适的扭矩，通过蜗轮蜗杆减速机构将该扭矩增大，然后通过中间轴将增大后的扭矩传递到输入轴上，使输入轴与阀套总成之间产生相对角度，开启转阀，循环球液压部分工作，减小驾驶员转向手力，车速较高时，控制电机不提供或提供较小的电动助力辅助驾驶员开启转阀；在车速较低时，控制电机提供较大的电动助力辅助驾驶员开启转阀，使得在高、低速情况下的驾驶员操作方向盘的转向力矩变化不大，满足了驾驶舒适性要求；
车辆完成转向操作后，如果转向轮没有回到直线位置，控制器ECU根据传感器检测的角度信号，控制电机的电流和转动方向，通过蜗轮蜗杆减速机构，对中间轴施加正向或反向助力，再通过转向器的输入轴，使下扭杆产生形变，开启转阀，提供液压转向助力，通过液压传动机构和车辆转向执行机构，使车辆主动回正到直线位置；如遭遇轮胎不平衡和刹车片磨损使方向盘抖动和车辆偏离航线，电动转向机构根据传感器输入的信号及整车信号，施加补偿力来抑制方向盘抖动，满足车辆驾驶舒适性要求；
车辆行进过程中，出现整车液压油泵失效或发动机失效的情况时，控制器ECU根据控制策略和调试参数，使电机产生最大助力，该助力通过蜗轮蜗杆减速机构后通过中间轴将此助力传递到输入轴上，输入轴再传递到转向螺杆；驾驶人员的转向手力通过方向盘、芯轴、输入轴传递到转向螺杆；电动和手力两路助力通过循环球动力转向机构，提供应急转向功能，以满足转向安全性要求；若车辆偏离航线，控制器ECU根据传感器测出的信号及整车信号，通过电机对中间轴施加一定频率和振幅的振动，振动通过方向盘传递到驾驶员手上，起到车道偏离预警作用，满足车辆智能化驾驶。
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