CN116238584A - 线控转向式转向装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

根据本实施例的线控转向式转向装置，能够用简单的结构提高驾驶员的转向路感，并且能够减少部件的数量并节约制造和加工成本，而且能够通过防止过冲来确保驾驶员的安全。

Description

线控转向式转向装置及其控制方法

技术领域

本实施例涉及线控转向式转向装置及其控制方法，更详细而言，涉及一种能够用简单的结构提高驾驶员的转向路感，并且能够减少部件的数量并节约制造和加工成本，而且能够通过防止过冲来确保驾驶员的安全的线控转向式转向装置及其控制方法。

背景技术

线控转向式转向装置作为一种电动式转向装置，是指在方向盘和前轮转向装置之间不存在转向柱、万向接头(universal joint)等机械式连接，而是利用电力动力来使车辆进行转向的装置。

即，驾驶员的方向盘操作转换为电信号，电子控制装置接收该电信号并根据其确定电机的输出。这种线控转向式系统不存在机械式连接，因此发生碰撞时能够减少由机构部引起的驾驶员的伤害。另外，由于能够缩减机械式连接和油压部件，因此能够减少部件的数量，从而通过车辆的轻量化和生产线的组装工数的减少等的简便化来降低转向工作时的不必要的能耗，并且能够提高燃油效率。另外，通过ECU(Electronic Control Unit；电子控制单元)编程能够实现理想的转向性能。

线控转向式转向装置不存在转向轴和与车轮的机械式连接。因此，驾驶员为了感觉到与现有的转向系统类似的转向路感(Steering feel)，在转向时对方向盘生成适当的转向反作用力。

现有的线控转向式转向装置具备用于向转向轴施加扭矩的电机，并且通过控制电机的输出来生成了转向反作用力。但是，这种结构不仅设置电机，而且还需要在电机和转向轴之间设置减速器，从而存在转向装置的尺寸变大，并且制造和加工成本高的问题。

发明内容

发明要解决的问题

本实施例是基于前述的背景技术中的问题而提出的，涉及一种能够用简单的结构提高驾驶员的转向路感，并且能够减少部件的数量并节约制造和加工成本，而且能够通过防止过冲来确保驾驶员的安全的线控转向式转向装置及其控制方法。

用于解决问题的手段

根据本实施例，可以提供一种线控转向式转向装置，包括：通过方向盘(steeringwheel)的旋转来进行旋转的转向轴；通过转向轴的旋转来沿着轴向进行移动的移动构件；分别设置于移动构件的轴向两侧的第一止动件和第二止动件；第一弹性构件和第二弹性构件，分别对应地设置在移动构件和第一止动件之间以及移动构件和第二止动件之间；支撑构件，支撑于移动构件，并且用于在移动构件进行移动时提供轴向的摩擦力；用于检测方向盘的转向角的角度传感器；以及通过控制支撑构件来根据方向盘的转向角调节摩擦力的控制部。

另外，根据本实施例，可以提供一种线控转向式转向装置的控制方法，所述线控转向式转向装置包括：通过方向盘的旋转来进行旋转的转向轴；通过转向轴的旋转来沿着轴向进行的移动构件；分别设置于移动构件的轴向两侧的第一止动件和第二止动件；第一弹性构件和第二弹性构件，分别对应地设置在移动构件和第一止动件之间以及移动构件和第二止动件之间；支撑构件，支撑于移动构件，并且用于在移动构件进行移动时向移动构件提供轴向的摩擦力；用于检测方向盘的转向角的角度传感器；控制部，控制支撑构件，以根据方向盘的转向角而调节摩擦力，所述控制方法包括：角度传感器感测所述方向盘的转向角的步骤；控制部根据感测到的转向角而控制支撑构件，以调节摩擦力的步骤。

发明效果

根据本实施例的线控转向式转向装置，能够用简单的结构提高驾驶员的转向路感，并且能够减少部件的数量并节约制造和加工成本，而且能够通过防止过冲来确保驾驶员的安全。

附图说明

图1是本实施例的线控转向式转向装置的剖视图。

图2是图1的线控转向式转向装置的部分放大图。

图3A至图4B是表示本实施例的线控转向式转向装置的动作状态的剖视图。

图5是本实施例的线控转向式转向装置的剖视图。

图6是表示基于方向盘的转向角的转向扭矩的图表。

附图标记说明

100：线控转向式转向装置 101：转向轴

102：壳体 103：控制部

104：角度传感器 110：移动构件

120：螺杆构件 130：支撑构件

140：第一止动件和第二止动件 150：第一弹性构件和第一弹性构件

510：启动传感器

具体实施方式

以下，将参照示例性的附图详细说明本实施例。当对各个附图中的构成要素赋予附图标记时，针对相同的构成要素，即使在不同的附图中表示，也尽可能使用相同的附图标记。另外，在与本实施例相关的说明中，在判断针对相关联的已知结构或功能的具体说明可能混淆本技术思想的主旨的情况下，可以省略其详细说明。在使用于本说明书中提及的“包括”、“具备”、“组成”等的情况下，只要未使用“仅～”，则可以附加其他部分。在以单数的形式表示构成要素的情况下，除非有特别清楚的记载事项，可以包括含有复数形式的情况。

另外，在与本实施例的构成要素有关的说明中，可以使用“第一”、“第二”、“A”、“B”、“(a)”、“(b)”等术语。这种术语仅用于将其构成要素与其他构成要素区分开，相应构成要素的本质、排序、顺序或数量等不受所述术语的限制。

在与构成要素的位置关系有关的说明中，在记载两个以上构成要素“连接”、“结合”、“联接”等的情况下，应理解两个以上构成要素可以直接“连接”、“结合”、“联接”，然而两个以上构成要素还可以以还“夹设”有其他构成要素的方式“连接”、“结合”、“联接”。其中，其他构成要素还可以包括于相互“连接”、“结合”、“联接”的两个以上构成要素中的一个以上。

在与关于构成要素、动作方法或制造方法等的时间上的前后关系有关的说明中，例如，在说明“～后”、“接着～”、“～之后”、“～之前”等时间上的前后关系或流程上的前后关系的情况下，只要未使用“正”、“直接”，则还可以包括不连续的情况。

另一方面，在提及与构成要素相关的数值或其相应信息(例如：水准(level)等)的情况下，即使没有额外的明确记载，数值或其相应信息还可以解释为包括可能因各种因素(例如：工艺中的因素、内部或外部冲击、噪音等)而发生的误差范围。

图1是本实施例的线控转向式转向装置的剖视图，图2是图1的线控转向式转向装置的部分放大图，图3A至图4B是表示本实施例的线控转向式转向装置的动作状态的剖视图，图5是本实施例的线控转向式转向装置的剖视图，图6是表示基于方向盘的转向角的转向扭矩的图表。

根据本实施例的线控转向式转向装置100，包括：转向轴101，其通过方向盘(未图示)的旋转来进行旋转；移动构件110，其通过转向轴101的旋转来沿着轴向进行移动；第一止动件(stopper)和第二止动件140，其分别设置于移动构件110的轴向两侧；第一弹性构件和第二弹性构件150，其分别对应地设置在移动构件110和第一止动件之间以及移动构件110和第二止动件140之间；支撑构件130，其支撑于移动构件110，并且用于在移动构件110进行移动时向移动构件110提供轴向摩擦力；角度传感器104，其用于检测方向盘的转向角；控制部103，其控制支撑构件130，以根据方向盘的转向角而调节摩擦力。

首先，参照图1至图2进行说明。转向轴101随着驾驶员的方向盘的操作而进行旋转，移动构件110通过转向轴101的旋转来沿着轴向进行移动。第一止动件140和第二止动件140分别设置于移动构件110的轴向上的两侧，因此移动构件110被支撑于第一、第二止动件140，从而限制转向轴101的旋转，并且能够确定方向盘的最大旋转角。

根据一实施例，本实施例的线控转向式转向装置100还可以包括结合于转向轴101的螺杆(screw)构件120，移动构件110可以与螺杆构件120螺栓结合。即，如附图所示，螺杆构件120形成为中空状并结合于转向轴101的外周面，移动构件110可以与形成于螺杆构件120的外周面的螺杆螺栓结合。并且，随着移动构件110的旋转被限制，移动构件110可以通过方向盘的旋转来沿着轴向进行移动，而根据一实施例，支撑构件130沿着圆周方向支撑于移动构件110，由此可以限制移动构件110的旋转。例如，在移动构件110的外侧面沿着轴向形成凹槽，支撑构件130插入于移动构件110的凹槽，由此沿着圆周方向支撑于移动构件110。

根据一实施例，第一止动件和第二止动件140分别可以设置于螺杆构件120的轴向上的两端。因此，移动构件110的轴向上的移动范围在螺杆构件120上被限制为第一止动件和第二止动件140之间的距离，方向盘的旋转角被限制在与移动构件110的移动范围相对应的范围。

第一弹性构件和第一弹性构件150分别对应地设置在移动构件110和第一止动件140之间以及移动构件110和第二止动件140之间。即，在移动构件110和位于移动构件110的轴向一侧的第一止动件140之间可以设置有第一弹性构件150，而在移动构件110和位于移动构件110的轴向另一侧的第二止动件140之间可以设置有第二弹性构件150。因此，当移动构件110随着方向盘的旋转而沿着轴向进行移动时，第一弹性构件和第一弹性构件150被压缩和/或拉伸，第一弹性构件和第一弹性构件150将会对移动构件110施加弹性力。这种第一弹性构件和第一弹性构件150例如可以是弹簧。

支撑构件130支撑于移动构件110，由此移动构件110在沿着轴向进行移动时与支撑构件130接触，从而可以提供轴向上的摩擦力。如附图所示，支撑构件130可以结合于用于容纳转向轴101的壳体(housing)102，并且可以沿着轴向被固定。即，当移动构件110通过方向盘的旋转来沿着轴向进行移动时，在移动构件110上施加有由第一弹性构件和第一弹性构件150所产生的弹性力和由支撑构件130所产生的摩擦力，通过这种弹性力和摩擦力能够生成用于向驾驶员提供转向路感的转向反作用力。

控制部103控制支撑构件130，由此在移动构件110进行移动时，可以调节与支撑构件130接触而产生的摩擦力的大小。控制部103根据由角度传感器104所感测到的方向盘的转向角而对施加于移动构件110的摩擦力的大小进行调节，由此根据方向盘的转向角而向驾驶员提供适当的转向反作用力，从而能够提高驾驶员的转向路感。角度传感器104感测转向轴101的旋转角，由此能够导出方向盘的转向角。

控制部103通过控制支撑构件130对移动构件110进行施压的程度，来能够调节施加于移动构件110的摩擦力的大小。如附图所示，支撑构件130设置成在径向上支撑于移动构件110，控制部103通过调节支撑构件130在径向上对移动构件110施压的力的大小，由此可以调节摩擦力的大小。根据一实施例，支撑构件130可以是电磁阀。即，支撑构件130是杆部支撑于移动构件110的电磁阀，控制部103通过增加或减少施加于电磁阀的电流的大小，可以调节施加于移动构件110的摩擦力的大小。

如上所述，向随着方向盘的旋转而沿着轴向进行移动的移动构件110提供弹性力和摩擦力，由此能够向驾驶员提供适当的转向路感。尤其，与现有的包括电机和减速器的转向装置相比，用更简单的结构也能提高驾驶员的转向路感，并且能够减少部件的数量，而且能够节约制造和加工成本。

图6是表示基于方向盘的转向角的驾驶员的转向扭矩的示例性图表。如附图所示，通常，在方向盘的转向角较小时，控制成提供较轻的转向路感，从而也能以较小的转向扭矩转动方向盘；而在方向盘的转向角较大时，控制成提供较重的转向路感，由此需要较大的转向扭矩转动方向盘。以下，说明通过本实施例的线控转向式转向装置100提供转向反作用力的方法。

图3A示出方向盘位于中性位置的状态，移动构件110随着方向盘位于中性位置(neutral position)而位于第一止动件和第二止动件140的中央。在移动构件110位于第一止动件和第二止动件140的中央的状态下，位于两侧的第一弹性构件和第一弹性构件150处于被压缩的状态。被压缩的第一弹性构件和第一弹性构件150提供给移动构件110的弹性力彼此抵消，但是，若转动方向盘而使移动构件110沿着轴向进行移动，则第一弹性构件和第一弹性构件150中的任意一个进一步被压缩，由此向移动构件110施加弹性力，从而能够向驾驶员提供转向路感。

根据一实施例，控制部103可以将支撑构件130控制成在方向盘位于中性位置时施加于移动构件110的摩擦力形成为0。即，在方向盘恢复至中性位置的情况下，或者在方向盘从中性位置开始转动的情况下，移动构件110先仅仅提供由第一弹性构件和第一弹性构件150的压缩和/或拉伸所产生的弹性力。并且，控制部103可以将支撑构件130控制成，随着方向盘的转向角增加而向移动构件110提供由与支撑构件130接触所产生的摩擦力。因此，当方向盘位于中性位置时，生成较小的转向反作用力，从而能够向驾驶员提供较轻的转向路感(请参考图6中的A部分)。

图3B示出方向盘越过中性位置并转动的状态，据此，移动构件110靠近于第一止动件和第二止动件140中的任意一个(附图中的左侧)，并且远离另一个止动件(附图总的右侧)。因此，移动构件110和靠近于移动构件110的止动件之间的弹性构件被压缩，由此可以向移动构件110提供弹性力。另外，移动构件110和远离移动构件110的止动件之间的弹性构件也被拉伸，由此可以向移动构件110提供弹性力。

根据一实施例，控制部103可以将支撑构件130控制成，随着方向盘的转向角增加而增加施加于移动构件110的摩擦力。即，若方向盘越过中性位置并转动而使转向角增加，则控制部103控制支撑构件130使得支撑构件130进一步对移动构件110进行施压，从而增加施加于移动构件110的摩擦力。在图4A中，示出了在方向盘的转向角增加的情况下移动构件110的移动方向和施加于移动构件110的弹性力F1和摩擦力F2。如附图所示，在方向盘的转向角增加的情况下，弹性力F1和摩擦力F2均沿着与移动构件110的移动方向相反的方向产生作用。因此，能够向移动构件110提供弹性力和摩擦力之和(F1+F2)，由此随着方向盘的转向角增加而生成较大的转向反作用力，从而能够向驾驶员提供较重的转向路感(参照图6中的A→B)。

另外，根据一实施例，控制部103可以将支撑构件130控制成，随着方向盘的转向角减少而方向盘恢复到中性位置，施加于移动构件110的摩擦力减少。即，在方向盘从不位于中性位置的位置恢复到中性位置的情况下，控制部103可以控制移动构件110对支撑构件130进行施压，并且可以根据方向盘的转向角而降低施压程度。在图4B中，示出了在方向盘的转向角减少的情况下移动构件110的移动方向和施加于移动构件110的弹性力F3和摩擦力F4。如附图所示，在方向盘的转向角减少的情况下，弹性力F3沿着与移动构件110的移动方向相同的方向产生作用，而摩擦力F4沿着与移动构件110的移动方向相反的方向产生作用。因此，能够向移动构件110提供弹性力和摩擦力之差(F3-F4)，由此在方向盘的转向角减少时能够防止因弹性构件150的弹性力而急剧降低转向角的过冲(overshoot)，从而能够确保驾驶员的安全。

参考图5，本实施例的线控转向式转向装置100还可以包括用于检测车辆的启动状态的启动传感器510。并且，控制部103将支撑构件130控制成，当车辆在方向盘不位于中性位置的状态下熄火时，向移动构件110提供摩擦力直至方向盘恢复到中性位置。即，例如在行驶/泊车结束之后，当驾驶员在方向盘不位于中性位置的状态下熄火时，若不向移动构件110提供摩擦力，则方向盘可能会因弹性构件150的弹性力而急剧转动到中性位置。为了防止发生这种问题，若启动传感器510和角度传感器104分别检测到方向盘不位于中性位置以及车辆已熄火的情况，则控制部103可以控制支撑构件130，以向移动构件110提供摩擦力直至方向盘恢复到中性位置。根据一实施例，控制部103可以控制支撑构件130，以在规定时间(例如为3秒)的期间向移动构件110提供摩擦力。因此，能够防止过冲，从而能够确保驾驶员的安全。

以下，说明本实施例的线控转向式转向装置的控制方法。

根据本实施例的线控转向式转向装置的控制方法，所述线控转向式转向装置包括：转向轴101，其通过方向盘的旋转来进行旋转；移动构件110，其通过转向轴101的旋转来沿着轴向进行移动；第一止动件和第二止动件140，其分别设置于移动构件110的轴向两侧；第一弹性构件和第二弹性构件150，其分别对应地设置于移动构件110和第一止动件之间以及移动构件110和第二止动件140之间；支撑构件130，其支撑于移动构件110，并且用于在移动构件110进行移动时提供轴向的摩擦力；角度传感器104，其用于检测方向盘的转向角；以及控制部103，其控制支撑构件130，以根据方向盘的转向角而调节摩擦力，所述控制方法包括：角度传感器104感测方向盘的转向角的步骤；以及控制部103根据感测到的转向角而控制支撑构件130，以调节施加于移动构件110的摩擦力的步骤。

根据一实施例，控制部103可以在方向盘位于中性位置的情况下控制支撑构件130，使得施加于移动构件110的摩擦力形成为0。

根据一实施例，控制部103可以控制支撑构件130，移动构件110的摩擦力随着方向盘的转向角增加而增加。

根据一实施例，随着方向盘的转向角减少而方向盘恢复到中性位置，控制部103可以控制支撑构件130，以降低摩擦力。

根据一实施例，所述控制方法还包括用于检测车辆的启动状态的步骤，当在方向盘不位于中性位置的状态下车辆熄火时，控制部103可以控制支撑构件130，使得方向盘恢复到中性位置为止向移动构件110提供摩擦力。

根据具有如上所述的特征的线控转向式转向装置及其控制方法，能够用简单的结构提高驾驶员的转向路感，并且减少部件数量并节约制造和加工成本，而且能够确保驾驶员的安全并能够防止过冲。

以上的说明仅仅示例性地说明了本发明的技术思想，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员，就可以在不脱离本技术思想的本质特性的范围内进行各种修改和变形。另外，本实施例用于说明本发明的技术思想而不是出于限制的目的，因此本技术思想的范围不限于这种实施例。本发明的保护范围应由如下权利要求范围解释，并且与其同等范围内的所有技术思想应解释为包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (13)

1.一种线控转向式转向装置，其特征在于，

转向轴，通过方向盘的旋转来进行旋转；

移动构件，通过所述转向轴的旋转来沿着轴向移动；

第一止动件和第二止动件，分别设置于所述移动构件的轴向两侧；

第一弹性构件和第二弹性构件，分别对应地设置在所述移动构件和所述第一止动件之间以及所述移动构件和第二止动件的之间；

支撑构件，支撑于所述移动构件，并且在所述移动构件移动时向所述移动构件提供轴向的摩擦力；

角度传感器，用于检测所述方向盘的转向角；以及

控制部，通过控制所述支撑构件来根据所述方向盘的转向角调节所述摩擦力。

2.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其特征在于，

还包括结合于所述转向轴的螺杆构件，

所述移动构件与所述螺杆构件螺栓结合。

3.根据权利要求2所述的线控转向式转向装置，其特征在于，

所述第一止动件和所述第二止动件分别设置于所述螺杆构件的轴向两端。

4.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其特征在于，

所述支撑构件是电磁阀。

5.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其特征在于，

所述控制部控制所述支撑构件，以使得在所述方向盘位于中性位置的情况下所述摩擦力为0。

6.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其特征在于，

所述控制部控制所述支撑构件，以使得所述摩擦力随着所述方向盘的转向角增加而增加。

7.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其特征在于，

所述控制部控制所述支撑构件，以使得所述摩擦力随着所述方向盘的转向角减小且所述方向盘恢复到中性位置而减小。

8.根据权利要求1所述的线控转向式转向装置，其特征在于，

还包括用于检测车辆的启动状态的启动传感器，

所述控制部控制所述支撑构件，以使得在所述方向盘不位于中性位置的状态下车辆熄火时，提供所述摩擦力直至所述方向盘恢复到中性位置。

9.一种线控转向式转向装置的控制方法，所述线控转向式转向装置是根据权利要求1至8中任一项所述的线控转向式转向装置，其特征在于，所述控制方法包括：

所述角度传感器检测所述方向盘的转向角的步骤；以及

所述控制部根据检测到的转向角而控制所述支撑构件，以调节所述摩擦力的步骤。

10.根据权利要求9所述的线控转向式转向装置的控制方法，其特征在于，

所述控制部控制所述支撑构件，以使得在所述方向盘位于中性位置的情况下所述摩擦力为0。

11.根据权利要求9所述的线控转向式转向装置的控制方法，其特征在于，

所述控制部控制所述支撑构件，以使得所述摩擦力随着所述方向盘的转向角增加而增加。

12.根据权利要求9所述的线控转向式转向装置的控制方法，其特征在于，

所述控制部控制所述支撑构件，以使得所述摩擦力随着所述方向盘的转向角减小且所述方向盘恢复到中性位置而减小。

13.根据权利要求9所述的线控转向式转向装置的控制方法，其特征在于，

还包括用于检测车辆的启动状态的步骤，

所述控制部控制所述支撑构件，以使得在所述方向盘不位于中性位置的状态下车辆熄火时，提供所述摩擦力直至所述方向盘恢复到中性位置。

Images