CN201816638U - 一种电动助力转向系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到一种具有回正控制功能的电动助力转向系统，包括方向盘(1)、转向轴(2)、转向车轮(5)、减速机构(4)、助力电动机(9)和电子控制器(10)，所述的转向助力电动机(9)通过机械传动机构与转向轴(2)连接。转向时，电子控制器(10)根据转矩转角传感器(3)和车速检测装置(8)测定的参数，确定助力电动机(9)助力电流，实现助力，当转向结束、驾驶员释放方向盘后，电子控制器(10)形成一个基于估算的方向盘转角控制信号，进而控制助力电动机(9)，使方向盘(1)平稳地回到中位。本实用新型开发了具有回正功能的电动助力转向系统，能够兼顾低速时的转向轻便性和高速时的行驶稳定性，机构紧凑，安装方便。

Description

一种电动助力转向系统

所属技术领域

本实用新型属于汽车构造的技术领域，涉及电动助力转向系统，尤其是一种具有回正控制功能的电动助力转向系统，可以实现汽车的转向操作，减轻驾驶员的疲劳，并且能够实现方向盘的自动回正。

背景技术

在汽车转向系统设计研发过程中，转向系统经历了从机械式转向系统向液压助力转向系统过渡，但是由于液压助力转向系统也有自身的缺点。电动助力转向系统可以通过电机参数助力力矩，通过减速机构放大后作用在转向装置上，和驾驶员的操作力矩一起克服转向阻力矩，实现车辆的转向运动。

原有的电动助力转向系统可以提高车辆的转向轻便性，但是系统的路感不好，在转向系统的响应速度和阻力特性上存在一定的问题。同时，系统的回正性能较差。在低速时，由于转向装置摩擦力矩的影响，会出现转向盘无法准确回到中间位置的现象；而在高速时，由于轮胎侧向里的增大以及系统阻尼的减小，会出现转向盘回正超调的现象，从而降低了车辆的行驶安全性。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种具有自动回正控制功能的电动助力转向系统(EPS)，其目的是使驾驶员的转向作用力大小适当、路感良好并使转向系统响应快速、阻尼特性好；同时，改善电动助力转向系统的回正性能，提供一种具有回正的电动助力转向系统，从而改善车辆在不同车速下的回正性能并能实现良好的操纵手感。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型所提供的电动助力转向系统，包括方向盘、转向轴、电动机、减速机构、电子控制器、转向传动机构、转向车轮和附设在车轮处的车速检测装置，转向助力电动机通过机械传动机构和转向轴连接。该系统特征在于设有经转向器输入轴和方向盘相连的方向盘转矩检测装置，并与控制电路板相连。

所述的转向系统中设转向助力电子控制器，通过电路与转向助力电机相连。

所述的转向轴上设转矩转角传感器，所述的转矩转角传感器通过信号传输线路与所述的转向助力电子控制器连接。

所述的转向助力电机与转向轴连接的机械传动机构为减速机构。

为确保电动机和方向盘之间具有一定的耦合关系，电动机和减速机构之间永久结合。其机构可采用电动机输出轴经花键直接和减速机构的输入端相连。

当转向结束、驾驶员释放方向盘后，电子控制器8就形成一个机遇估算的方向盘转角的控制信号，再控制电动机7，使方向盘1平稳地回到中位的目的。

所述的整车系统中设车速传感器，所述的车速传感器通过信号线路与所述的转向助力电子控制器连接。

本实用新型采用上述的技术方案，直接利用转向助力电机驱动转向轴提供辅助的转向力矩。

汽车开始转向时，方向盘转矩检测装置通过检测转向器输入轴和输出轴之间的相对转角差获得作用在方向盘上转矩的大小和方向，方向盘转矩检测装置将检测到的方向盘的转矩信号和车速检测装置检测的车速信号一起输入到电子控制器。转向助力电子控制器根据所得到的信号判断是够助力以及助力的方向。如需要助力，则按照既定的控制策略计算电机助力转矩的大小并输出相应控制信号给驱动电路，驱动电路提供相应的电压及电流给转向助力电动机。转向助力电动机输出的转矩通过减速机构减速增矩后连同驾驶员的操作力共同作用在转向器的输出轴上，并通过相关传动机构，实现转向轮的转动，从而实现助力作用。由于有了转向助力控制器，EPS的助力大小可以根据控制策略调整。

当驾驶员释放方向盘后，同时控制电路就形成一个基于估算的方向盘转角的控制信号，控制电动机，使方向盘平稳地回到中位。

同时，为了采用估算的方法求得方向盘转角，保证计算的方向盘转角同实际的方向盘转角相一致，采用电动机输出轴直接通减速机构的输入端相连，中间不再使用电磁离合器，这样可以确保电动机和方向盘之间具有一定的耦合关系，其原有的电磁离合器的功能可以利用控制电路板中的一个继电器来实现。

本实用新型的成果，开发了具有回正功能的电动助力转向系统。该系统只在转向时电机提供助力，可以显著降低燃油消耗；转向助力大小可以通过软什调整，可以实现回正功能，能够兼顾低速时的转向轻便性和高速时的行驶稳定性；同时，机构紧凑，质量轻，生产线转配好，易于维护保养。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的组成机构示意图。

1-方向盘，2-转向轴，3-转矩转角传感器，4-减速机构，5-转向轮，6-齿条，7-小齿轮，8-车速传感器，9-转向助力电动机，10-电子控制器

具体实施方式

如图1所表达的本实用新型的结构为具有回正功能的电动助力转向系统。系统设有转向助力电动机9，所述的转向助力电动机9通过机械传动机构与转向轴2连接。

采用上述的技术方案，直接利用转向助力电动机9通过传动机构驱动转向轴2转动从而实现助力。

下面是本实用新型的具体实施示例，便于本实用新型实施的参考和选用：

实施例一：

本实用新型所述的转向系统中设有电子控制器10，所述的电子控制器10通过电路与所述的转向助力电动机9连接。

电子控制器10通过检测方向盘的转矩和转角，以及车速情况，通过适当的控制策略，可以提供适当的EPS助力。这给设计性能优异的助力转向控制策略提供了可能。一个好的控制策略可以使驾驶员作用力大小适当、路感良好并使转向系统响应快速、阻尼特性好。

实施例二：

本实用新型所述的转向轴2上设有转矩转角传感器3，所述的转矩转角传感器3通过信号传输线路与所述的转向助力电子控制器10连接。

转矩转角传感器3测量转矩与方向盘1转角的大小并和从车速传感器8传来的车速信号一起送入转向助力电子控制器10。转向助力电子控制器10根据所得的信号判断是否助力以及助力的方向。若需要助力，则依照既定的控制策略计算转向助力电动机8助力转矩的大小，并输出相应控制信号给驱动电路，所述的驱动电路根据提供相应的电压和电流给转向助力电动机9，驱动电机9的驱动力通过减速机构4减速增矩后连同驾驶员的操作力共同作用，通过小齿轮13和齿条12作用，实现车轮转向。

实施例三：

当驾驶员释放方向盘1后，电子控制器10就利用估算的方向盘转角，形成一个基于鲁棒控制的控制信号，电子控制器10根据控制信号输出脉冲宽度调制的脉冲串信号，进而控制电动机9使方向盘1能够平稳地回到中位。

实施例四：

本实用新型所述的助力电动机9的输出轴和减速机构4输入端之间不再使用电磁离合器，通过利用电子控制器中一个继电器达到相同的效果，确保电动机转角和方向盘转角之间具有确定的耦合关系。设置该机构的目的是在必要时，切断转向助力电动机9和转向轴2之间的传动路线，避免相互之间的干涉。

实施例五：

本实用新型所述的车速检测装置8检测的车速信号除用于正常的转向控制外，对回正控制也起到了修正作用，汽车在不同的行驶速度下回正，采用不同的修正系数，因此，不同的行驶车速可得到不同的回正特性。

本实用新型所述的转矩转角检测装置3检测的转矩大小与方向除用于正常的转向控制外，还起到判断回正控制开始执行时刻的作用。

本实用新型为汽车提供了一种结构简单，控制可靠的电动助力转向系统，它不仅可以提供良好的助力，使驾驶员作用力大小适当、路感良好，同时能够使方向盘回正，也能使方向盘平稳地回到中位，提高了汽车的操作性能和驾驶员的路感。

Claims (4)

1.一种具有回正控制功能的电动助力转向系统，其包括方向盘(1)、转向轴(5)、助力电动机(9)、电子控制器(10)、减速机构(3)，以及配置在车轮处的车速检测装置(8)，其特征在于：转向系统中的转向助力电动机(9)通过机械传动机构与转向轴(2)连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有回正控制功能的电动助力转向系统，其特征是：所述的转向系统中设有电子控制器(10)，所述的电子控制器(10)通过电路利所述的助力电动机(9)相连。

3.根据权利要求1所述的一种具有回正控制功能的电动助力转向系统，其特征是：所述的转向轴(2)上设有转矩转角传感器(3)，所述的转矩转角传感器(3)通过信号线路与所述的电子控制器(10)连接。

4.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征是：助力电动机(9)和减速机构(4)永久结合。 

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