CN111924002B - 一种用于车辆的电磁阻尼转向装置及电磁阻尼转向方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于车辆的电磁阻尼转向装置及电磁阻尼转向方法，涉及车辆的底盘技术领域。电磁阻尼转向装置包括：采集单元，用于实时采集车辆的车速和车辆的方向盘转角信息；执行单元，与车辆上的待装配旋转件连接，执行单元包括电磁阀、轴向载荷推板和阻尼轴承；控制单元，配置成根据车速和方向盘转角信息判断是否需要向待装配旋转件输出阻尼力，若是，则控制电磁阀输出使得轴向载荷推板向阻尼轴承挤压以阻止待装配旋转件的绕轴旋转的电磁力。本发明提供的电磁阻尼转向装置能够抑制车轮摆震。

Description

一种用于车辆的电磁阻尼转向装置及电磁阻尼转向方法

技术领域

本发明涉及车辆的底盘领域，特别是涉及一种用于车辆的电磁阻尼转向装置及电磁阻尼转向方法。

背景技术

随着物流行业的竞争加剧，物流运输的高效性受到行业的关注度不断提升，市场对商用车的高速行驶稳定性要求越来越高，部分商用车在高速行驶下转向轮胎总成及转向轮端质心偏离几何中心，车轮摆震，影响车辆行驶稳定性。

现有技术中通常采用增加转向系统阻尼系数，抑制车轮摆震幅度，保证车辆高速行驶的稳定性。具体地主要是通过在前桥匹配阻尼止推轴承，增加系统阻尼系数，抑制车轮摆震，将阻尼止推轴承产生的阻尼与轴承承受的载荷相关，商用车空载和满载工况下的前轴轴荷变化较大，使得阻尼止推轴承产生的阻尼力变化较大。但实际上车轮的摆震驱动力与载荷并不相关，而是与车速相关，因此上述方式并不能抑制车轮的摆震。

发明内容

本发明第一方面的一个目的是提供一种用于车辆的能够抑制车轮摆震的电磁阻尼转向装置。

本发明第一方面的进一步的目的是提供一种用于车辆的通用性高的电磁阻尼转向装置。

本发明第二方面的目的是提供一种用于车辆的能够抑制车轮摆震的电磁阻尼转向方法。

根据上述第一方面，本发明提供了一种用于车辆的电磁阻尼转向装置，包括：

采集单元，用于实时采集所述车辆的车速和所述车辆的方向盘转角信息；

执行单元，与所述车辆上的待装配旋转件连接，所述执行单元包括电磁阀、轴向载荷推板和阻尼轴承，所述电磁阀、轴向载荷推板和阻尼轴承自上而下依次设置且三者中间均设置有用于穿设所述待装配旋转件的通孔，所述阻尼轴承与所述待装配旋转件连接；

控制单元，配置成根据所述车速和所述方向盘转角信息判断是否需要向所述待装配旋转件输出阻尼力，若是，则控制所述电磁阀输出使得所述轴向载荷推板向所述阻尼轴承挤压从而阻止所述待装配旋转件的绕轴旋转的电磁力，所述电磁力与所述阻尼力匹配。

可选地，所述电磁阀包括自上次下依次设置的第一电磁板和第二电磁板，所述电磁阀与所述控制单元连接，所述第一电磁板与所述车辆连接，所述第二电磁板与所述轴向载荷推板连接。

可选地，所述执行单元还包括：

上盖，连接在所述车辆与所述第一电磁板之间，所述上盖的中间设置有用于穿设所述待装配旋转件的通孔；

下盖，其中间设置有用于穿设所述待装配旋转件的通孔，所述下盖与所述上盖连接后且两者连接后形成一容置空间，所述电磁阀、所述轴向载荷推板和所述阻尼轴承均设置在所述容置空间内；

多个弹性复位元件；

所述轴向载荷推板远离所述第二电磁板的一侧设置有多个向下延伸的滑动销，所述弹性复位元件套设在所述滑动销上；

所述下盖上设置有与所述滑动销配合的凹槽，所述滑动销的端部设置在所述凹槽内。

可选地，所述执行单元还包括：

过渡连接轴套，连接在所述待装配旋转件与所述阻尼轴承之间。

可选地，所述过渡连接轴套与所述待装配旋转件通过花键连接。

可选地，所述执行单元还包括：

止推轴承，设置在所述过渡连接轴套下方且与所述过渡连接轴套连接。

可选地，所述过渡连接轴套与所述阻尼轴承过盈配合。

可选地，所述过渡连接轴套与所述止推轴承过盈配合。

可选地，所述控制器通过CAN与所述车辆通信连接。

可选地，所述弹性复位元件为螺旋弹簧或膜片弹簧。

根据上述第二方面，本发明还提供了一种用于车辆的电磁阻尼转向方法，用于控制所述的电磁阻尼转向装置，包括：

实时采集所述车辆的车速和所述车辆的方向盘转角信息；

根据所述车速和所述方向盘转角信息判断是否需要向所述车辆的待装配旋转件输出阻尼力；

若是，则控制电磁阀输出使得轴向载荷推板向阻尼轴承挤压从而阻止所述待装配旋转件的绕轴旋转的电磁力。

本发明提供的用于车辆的电磁阻尼转向装置包括采集单元、控制单元和执行单元。采集单元用于采集信息和根据采集的信息发出控制指令，执行单元用于根据控制单元的控制相应地动作。具体的，执行单元包括电磁阀、轴向载荷推板和阻尼轴承，电磁阀接受控制单元的控制，阻尼轴承与待装配旋转件连接且两者同步运动，轴向载荷推板连接在电磁阀和阻尼轴承之间。当控制单元根据采集的信息判定需要输出阻尼力时，电磁阀生成电磁力，该电磁力推动轴向载荷推板，进一步地，轴向载荷推板向下运动挤压阻尼轴承，使得阻尼轴承承受的载荷增大，产生更大的阻尼力，从而阻止待装配旋转件绕其自轴旋转，电磁力与阻尼力向匹配。采集单元采集的信息包括车速和方向盘转角信息，采集方向盘转角信息的目的是仅在车辆直行时才可对待装配旋转件进行抑制，以避免影响车辆的转向；车轮的摆震驱动力与车速正相关，控制单元根据车速控制电磁阀生成的电磁力大小，使得电磁力与车轮的摆震驱动力相适应，最终抑制车轮的摆动。

进一步地，本发明提供的电磁阻尼转向装置布置在待装配旋转件上，仅需实现两者的连接即可，布置方式简单，通用性强。而现有技术中需要匹配阻尼轴承以及滚针轴承，使得前桥结构变化较大，无法直接匹配，需要新开发相应的前轴、转向节等结构件，开发成本大，而且不同车型结构存在差异无法通用。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非阻止性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的用于车辆的电磁阻尼转向装置的电磁阀的结构示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的用于车辆的电磁阻尼转向装置的结构示意图；

图3是根据本发明的另一个实施例的用于车辆的电磁阻尼转向装置的执行单元的结构示意图；

图4是根据本发明的又一个实施例的用于车辆的电磁阻尼转向装置的执行单元的结构示意图；

图5是根据本发明的一个实施例的用于车辆的电磁阻尼转向装置的控制单元的结构示意图；

图6是根据本发明的一个实施例的用于车辆的电磁阻尼转向方法的流程框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的阻止。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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阻止。

图1是根据本发明的一个实施例的用于车辆的电磁阻尼转向装置的电磁阀的结构示意图。图2是根据本发明的一个实施例的用于车辆的电磁阻尼转向装置的结构示意图。如图1所示，也可以参见图2，本发明提供了一种用于车辆的电磁阻尼转向装置，其一般性地包括采集单元、控制单元10和执行单元20。采集单元用于实时采集车辆的车速和车辆的方向盘转角信息。执行单元20与车辆上的待装配旋转件连接，执行单元20包括电磁阀23、轴向载荷推板24和阻尼轴承25。其中，电磁阀23、轴向载荷推板24和阻尼轴承25自上而下依次设置且三者中间均设置有通孔。通孔用于穿设待装配旋转件，阻尼轴承25与待装配旋转件连接。控制单元10配置成根据车速和方向盘转角信息判断是否需要向待装配旋转件(30)输出阻尼力，若是，则控制电磁阀23输出使得轴向载荷推板24向阻尼轴承25挤压以阻止待装配旋转件的绕轴旋转的电磁力，电磁力与阻尼力相匹配。其中，待装配旋转件为车辆的转向机输入轴或转向管柱等。

本实施例提供的用于车辆的电磁阻尼转向装置包括采集单元、控制单元10和执行单元20。采集单元用于采集信息和根据采集的信息发出控制指令，执行单元20用于根据控制单元的控制相应地动作。具体的，执行单元20包括电磁阀23、轴向载荷推板24和阻尼轴承25，电磁阀23接受控制单元10的控制，阻尼轴承25与待装配旋转件连接且两者同步运动，轴向载荷推板24连接在电磁阀23和阻尼轴承25之间。当控制单元10根据采集的信息判定需要输出阻尼时，电磁阀23生成电磁力，推动轴向载荷推板24，进一步地，轴向载荷推板24向下运动挤压阻尼轴承25，使得阻尼轴承25承受的载荷增大，产生更大的阻尼力，从而阻止待装配旋转件绕其自轴旋转，电磁力与阻尼力相匹配。采集单元采集的信息包括车速和方向盘转角信息，采集方向盘转角信息的目的是仅在车辆直行时才可对待装配旋转件进行抑制，以避免影响车辆的转向；车轮的摆震驱动力与车速正相关，控制单元10可以根车速控制电磁阀23生成的电磁力大小，使得电磁力与车轮的摆震驱动力相适应，从而使得阻尼力与车轮的摆震驱动力相适应，最终抑制车轮的摆动。同时，因本发明中阻尼力的大小与车辆的载荷无关，所以可以适用于不同载荷的工况，满足不同工况的需求。

进一步地，在一个实施例中，电磁阀23包括自上次下依次设置的第一电磁板231和第二电磁板232，电磁阀23与控制单元10连接，第一电磁板231与车辆连接，第二电磁板232与轴向载荷推板24连接。控制单元10配置成根据车速和方向盘转角信息判断是否需要输出阻尼力，若是，则控制电磁阀23输出使得第一电磁板231和第二电磁板232相向运动的电磁力，第二电磁板232推动轴向载荷推板24向阻尼轴承25挤压以阻止待装配旋转件的绕轴旋转。

进一步地，本发明提供的电磁阻尼转向装置布置在待装配旋转件上，仅需实现两者的连接即可，布置方式简单，通用性强。而现有技术中需要匹配阻尼轴承25以及滚针轴承，使得前桥结构变化较大，无法直接匹配，需要新开发相应的前轴、转向节等结构件，开发成本大，而且不同车型结构存在差异无法通用。

在一个实施例中，采集单元集成在控制单元10中。

图3是根据本发明的另一个实施例的用于车辆的电磁阻尼转向装置的执行单元的结构示意图。在一个进一步的实施例中，执行单元20还包括上盖21、下盖22和多个弹性复位元件28。上盖21连接在车辆与第一电磁板231之间，上盖21的中间设置有用于穿设待装配旋转件的通孔。下盖22的中间设置有用于穿设待装配旋转件的通孔，下盖22与上盖21连接后且两者连接后形成一容置空间，电磁阀23、轴向载荷推板24和阻尼轴承25均设置在容置空间内。上盖21和下盖22通过螺栓29连接。轴向载荷推板24远离第二电磁板232的一侧设置有多个向下延伸的滑动销241，弹性复位元件28套设在滑动销241上。下盖22上设置有与滑动销241配合的凹槽，滑动销241的端部设置在凹槽内。

优选的，弹性复位元件28和滑动销241的数量均为三个。

在该实施例中，执行单元20还包括弹性复位元件28，用于在电磁力消失时推动轴向载荷推板24，使得阻尼轴承25复位。弹性复位元件28套设在滑动销241上，当轴向载荷推板24向下运动时，弹性复位元件28与下盖22抵触，随着电磁力的不断增大，弹性复位元件28的弹性变形加大，其对轴向载荷推板24的反向作用力也增大，当电磁力消失时，弹性复位元件28复位推动轴向载荷推板24向上运动，使其复位，从而减少阻尼轴承25承受的载荷，降低阻尼轴承25产生的阻尼力。

图4是根据本发明的又一个实施例的用于车辆的电磁阻尼转向装置的执行单元的结构示意图。图3和图4示出了执行单元20的两种状态，图3的电磁力小于图4，通过两者对比可以发现，图4中的滑动销241的插入深度大于图3。

继续参见图1或图3或图4，在一些优选的实施例中，执行单元20还包括过渡连接轴套26，其连接在待装配旋转件与阻尼轴承25之间。

优选的，过渡连接轴套26与待装配旋转件通过花键261连接，使得两者同步运动，当然在其他实施例中，也可以通过其他方式实现两者的连接，例如焊接、卡接等，只要能实现两者的同步运动即可，不过与其他连接方式相比，花键261连接的方式更为灵活，方便拆装，也不易损坏。

继续参见图1或图3或图4，在一些优选的实施例中，执行单元20还包括止推轴承27，设置在过渡连接轴套26下方，止推轴承27下方紧靠下盖22，当阻尼轴承25受到轴向载荷推板24的推动向下运动时会受到止推轴承27在轴向上的阻止，使得阻尼轴承25两端均受力，从而加强对其的抑制。

继续参见图1或图3或图4，过渡连接轴套26包括向上延伸的第一凸起262，用于将过渡连接轴套26与阻尼轴承25过盈配合，以加强两者的连接强度。在其他实施例中，过渡连接轴套26与阻尼轴承25也可以通过其他方式连接，例如花键261连接等。

过渡连接轴套26还包括向下延伸的第二凸起263，用于将过渡连接轴套26与止推轴承27过盈配合，以加强两者的连接强度。在其他实施例中，过渡连接轴套26与止推轴承27也可以通过其他方式连接，例如花键261连接等。

图5是根据本发明的一个实施例的用于车辆的电磁阻尼转向装置的控制单元的结构示意图。如图5所示，控制单元10包括通讯接口11和电源接口12。通讯接口11用于将控制单元10与车辆连接，优选的控制单元10通过CAN与车辆通信连接。电源接口12用于接入电源为控制单元10供电。

在一个具体的实施例中，弹性复位元件28为螺旋弹簧或膜片弹簧，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

图6是根据本发明的一个实施例的用于车辆的电磁阻尼转向方法的流程框图。如图6所示，本发明还提供了一种用于车辆的电磁阻尼转向方法，用于控制上述任意一个实施例提供的电磁阻尼转向装置，其一般性地包括：

S10：实时采集车辆的车速和车辆的方向盘转角信息；

S20：根据车速和方向盘转角信息判断是否需要输出向车辆的待装配旋转件阻尼力；

S30：若是，则控制电磁阀输出使得轴向载荷推板向阻尼轴承挤压从而阻止待装配旋转件的绕轴旋转的电磁力。

本实施例提供的电磁阻尼转向方法首先实时地采集车辆的车速和车辆的方向盘转角信息，然后根据采集的信息判断是否需要输出阻尼力，若是，则控制电磁阀生成电磁力。采集方向盘转角信息的目的是仅在车辆直行时才可对待装配旋转件进行抑制，以避免影响车辆的转向；车轮的摆震驱动力与车速正相关，根据车速控制生成的电磁力大小，使得电磁力与车轮的摆震驱动力相适应，最终抑制车轮的摆动。

具体地，在一个实施例中根据车速和方向盘转角信息判断是否需要输出阻尼力还包括：

根据车速判断车辆是高速状态还是低速状态；

根据方向盘转角信息判断车辆是转向状态还是直行状态；

判断车辆当前的行驶模式是否为高速直行模式；

若是，根据车速生成电磁力。

根据车速判断车辆是高速状态还是低速状态，当车速大于预设速度时判定为高速状态，否则为低速状态。根据方向盘转角信息判断车辆是转向状态还是直行状态，当方向盘转角大于预设角度时判定为转向状态，否则为直行状态。预设速度可以为点值也可以为范围值，预设角度同样也是可以为点值也可以为范围值，例如当预设速度为范围值时，则当车速大于预设范围的最大值时判定为高速状态，小于预设范围的最小值时判定为低速状态，方向盘转角同样设置。车辆的行驶模式包括：高速直行模式、高速转向模式、低速直行模式和低速转向模式。在车辆当前的行驶模式为高速直行模式，根据实时车速计算需要输出的阻尼力，并同步监控车辆的实时状态，根据实时状态，实时调整阻尼力。在车辆处于其他行驶模式时不输出阻尼力，监控车辆的实时状态。目前市场上的阻尼止推轴承无法控制阻尼系统，导致车辆回正时需要克服止推轴承的阻尼力，增加了转向系统的回正阻尼距，影响整车的回正性能，而本发明中在车辆处于转向状态时不输出阻尼力，不会对整车的回正性能产生不良影响。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种用于车辆的电磁阻尼转向装置，其特征在于，包括：

采集单元，用于实时采集所述车辆的车速和所述车辆的方向盘转角信息；

执行单元(20)，与所述车辆上的待装配旋转件(30)连接，所述执行单元(20)包括电磁阀(23)、轴向载荷推板(24)和阻尼轴承(25)，所述电磁阀(23)、轴向载荷推板(24)和阻尼轴承(25)自上而下依次设置且三者中间均设置有用于穿设所述待装配旋转件(30)的通孔，所述阻尼轴承(25)与所述待装配旋转件(30)连接；

控制单元(10)，配置成根据所述车速和所述方向盘转角信息判断是否需要向所述待装配旋转件(30)输出阻尼力，若是，则控制所述电磁阀(23)输出使得所述轴向载荷推板(24)向所述阻尼轴承(25)挤压从而阻止所述待装配旋转件(30)的绕轴旋转的电磁力，所述电磁力与所述阻尼力匹配；

所述执行单元(20)还包括：

过渡连接轴套(26)，连接在所述待装配旋转件(30)与所述阻尼轴承(25)之间。

2.根据权利要求1所述的电磁阻尼转向装置，其特征在于，所述电磁阀(23)包括自上次下依次设置的第一电磁板(231)和第二电磁板(232)，所述电磁阀(23)与所述控制单元(10)连接，所述第一电磁板(231)与所述车辆连接，所述第二电磁板(232)与所述轴向载荷推板(24)连接。

3.根据权利要求2所述的电磁阻尼转向装置，其特征在于，所述执行单元(20)还包括：

上盖(21)，连接在所述车辆与所述第一电磁板(231)之间，所述上盖(21)的中间设置有用于穿设所述待装配旋转件(30)的通孔；

下盖(22)，其中间设置有用于穿设所述待装配旋转件(30)的通孔，所述下盖(22)与所述上盖(21)连接后且两者连接后形成一容置空间，所述电磁阀(23)、所述轴向载荷推板(24)和所述阻尼轴承(25)均设置在所述容置空间内；

多个弹性复位元件(28)；

所述轴向载荷推板(24)远离所述第二电磁板(232)的一侧设置有多个向下延伸的滑动销(241)，所述弹性复位元件(28)套设在所述滑动销(241)上；

所述下盖(22)上设置有与所述滑动销(241)配合的凹槽，所述滑动销(241)的端部设置在所述凹槽内。

4.根据权利要求3所述的电磁阻尼转向装置，其特征在于，所述过渡连接轴套(26)与所述待装配旋转件(30)通过花键(261)连接。

5.根据权利要求4所述的电磁阻尼转向装置，其特征在于，所述执行单元(20)还包括：

止推轴承(27)，设置在所述过渡连接轴套(26)下方且与所述过渡连接轴套(26)连接。

6.根据权利要求5所述的电磁阻尼转向装置，其特征在于，所述过渡连接轴套(26)与所述阻尼轴承(25)过盈配合。

7.根据权利要求6所述的电磁阻尼转向装置，其特征在于，所述过渡连接轴套(26)与所述止推轴承(27)过盈配合。

8.根据权利要求3所述的电磁阻尼转向装置，其特征在于，所述弹性复位元件(28)为螺旋弹簧或膜片弹簧。

9.一种用于车辆的电磁阻尼转向方法，用于控制权利要求1-8中任一项所述的电磁阻尼转向装置，其特征在于，包括：

实时采集所述车辆的车速和所述车辆的方向盘转角信息；

根据所述车速和所述方向盘转角信息判断是否需要向所述车辆的待装配旋转件输出阻尼力；

若是，则控制电磁阀输出使得轴向载荷推板向阻尼轴承挤压从而阻止所述待装配旋转件的绕轴旋转的电磁力。

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