CN205113432U - 一种基于液压系统的汽车可变传动比转向系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计了一种基于液压系统的汽车可变传动比转向系统，该系统在具有控制精准优点的同时，可及时获得手力反馈。装置由方向盘(1)、转向轴(2)、机械驱动输入模块(5)、液压回路模块(20)、电磁分流装置总成(13)、油路管道(17)、转向油泵(19)、油压传感器(22)、电磁流量控制阀(21)、转向执行模块(15)、车轮转角传感器(16)电子控制单元(10)、齿轮轴(4)、齿条(23)、转阀(3)、左动力缸(18)、右动力缸(6)、左二级油缸(14)、右二级油缸(9)、电磁控制装置(11)、分流壶(12)、转向横拉杆(8)、活塞(7)构成。通过电子控制单元的控制及电子分流装置的实施，调整液压油量，以改变转向传动比，实现转向精确控制。

Description

一种基于液压系统的汽车可变传动比转向系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于线控系统和液压系统的转向系统，且传动比可变，属于汽车转向技术领域。

背景技术

电子控制的线控转向具有控制精准，反应灵敏，响应快等优点，可以有效改善驾驶特性，提高操纵稳定性，增加汽车的安全性能。但是由于无机械输入的限制，使得手力反馈需要外加电机的模拟。因此对路感的实时准确模拟成为了线控转向发展的一大难点。

本实用新型设计了一种基于液压系统的可变传动比转向系统，通过机械系统与液压装置相结合，获得精确及时而丰富的地面反馈，弥补现有电子线控转向的不足。通过电子控制单元通过对液压油路油量的控制实现独立而精准的行程控制，以发挥线控转向之优势。该装置中的液压动力系统具有尺寸小、结构紧凑、质量小的特点，油液的阻尼作用可以吸收路面冲击，提高使用寿命。由于液压助力转向系统已经得到普及并使用广泛，相关的生产工艺及设计标准较为完备，因而本实用新型具有较高的市场实现性。

实用新型内容

本实用新型的目的是通过如下措施来完成新型的可变传动比转向的实现。即充分利用线控转向可以自由设计汽车转向的力传递特性及角传递特性的优越性，并结合液压传动稳定，可得手力反馈的优点，通过电磁分流装置控制行程以实现两转向轮在任意工况下转向轮转角的最优化，同时获得合适的力反馈。通过此装置可减少转向时的磨损，降低阻力，最终提高驾驶的操纵稳定性。

该基于液压系统的可变传动比转向系统，其组成包括方向盘(1)、转向轴(2)、机械驱动输入模块(5)、液压回路模块(20)、电磁分流装置总成(13)、油路管道(17)、转向油泵(19)、油压传感器(22)、电磁流量控制阀(21)、转向执行模块(15)、车轮转角传感器(16)电子控制单元(10)、齿轮轴(4)、齿条(23)、转阀(3)、左动力缸(18)、右动力缸(6)、左二级油缸(14)、右二级油缸(9)、电磁控制装置(11)、分流壶(12)、转向横拉杆(8)、活塞(7)构成；其中，方向盘(1)，转向轴(2)与机械驱动输入模块(5)通过花键进行轴连接，液压回路模块(20)通过油路管道与机械驱动输入模块(5)连接；转向执行模块(15)的一端通过螺栓固定在车架上，转向油泵(19)与液压回路串联，通过螺栓固定在车架上；电磁分流装置总成(13)中的活塞连杆通过螺纹与转向执行模块(15)连接，并通过螺纹紧固胶进行防松，通过两根油路管道(17)与机械驱动输入模块(5)连接。

在一些实施方式中，其中机械驱动输入模块(5)中，通过花键将转向轴(2)与齿轮轴(4)相连接，其中齿条(23)与齿轮(4)啮合，并通过过盈配合将齿条(23)与活塞(7)进行连接；装置有左动力缸(18)及右动力缸(6)，油压活塞装配于动力缸之中，并设计成特定形状及尺寸；油路管道(17)与左、右动力缸(18)(6)连接并通过油管固定夹固定。

在一些实施方式中，其中液压回路模块(20)由7根油路管道即油管1至油管7组成，其中3根构成完整闭合回路；闭合回路连接路线为：转向油泵(19)、油压传感器(22)、转阀(3)、转向油泵(19)。从转阀(3)中接两根油管分别与左动力缸(18)及右动力缸(6)连接；从左动力缸(18)及右动力缸(6)另接两个油管分别与左、右两侧的转向执行模块(15)相连接；所有油路连接均通过固定夹固定；油路供油为常流状态。该系统以转向油泵(19)作为系统助力的供能装置，通过电机将输入的电能转变为机械能，使液压回路模块(20)中的油循环流动。通过方向盘(1)转动控制转阀，实现对油路开闭的控制，使油路中产生压力，推动活塞(7)运动以实现助力转向的作用。通过电子控制模块(10)控制电磁流量控制阀(21)的开度，以控制油路中供油的流量，进而实现对助力大小的控制，以获取优异的力传递特性

在一些实施方式中，其中电磁分流装置总成(13)由电磁控制装置(11)、分流壶(12)、二级油缸(9)(14)、活塞组成，通过电子控制单元(10)控制，电子控制单元(10)通过对有关传感器(车轮转角传感器(16)、油压传感器(22)等)得到的数据进行分析处理，确定得到电磁分流装置分流量的大小，控制行程大小，以最终实现转向系统传动比可变及车轮转角的精确控制。当该装置不发生作用时，机械驱动输入模块(5)中的活塞在左，右两动力缸的行程相同，因而一侧的二级油缸(14)中的活塞伸张，同时另一侧二级油缸(9)中的活塞以相同的位移收缩。该过程中，转向系统以驾驶员的意志完成主要的转向功能。常压油路中的液压油可以流入电磁分流装置总成(13)中。装置接受电子控制单元(10)传来的控制信号，通过电磁控制装置(11)改变分流壶(12)体积，从而对二级油缸中的液压油供油量进行调节，即调节缸中的活塞的行程

在一些实施方式中，其中转向执行模块(15)采用二级油缸推动车轮转动，其中二级油缸作为电磁分流装置总成(13)的一部分；二级油缸与车轮通过转向横拉杆(8)连接，两处接头使用球铰及塞打螺栓配合连接行程的改变使横拉杆的位移改变，进而实现对两轮转向角的独立控制。该装置配合电磁分流装置进行的二次调节使汽车转向过程中获得最佳的内外轮转角关系，使转向平顺，以提高车辆行驶的操纵稳定性。由于摆脱了机械结构的限制，因而单侧轮的转角可达到±70度。车辆转向更为灵活

附图说明

附图给出了一种基于液压系统的汽车可变传动比转向系统的结构示意图

图1是本实用新型基于液压系统的汽车可变传动比转向系统的总体示意图

图2是本实用新型基于液压系统的汽车可变传动比转向系统的机械驱动输入模块的局部剖视图

图3是本实用新型基于液压系统的汽车可变传动比转向系统的液压回路模块三维视图

图4是本实用新型基于液压系统的汽车可变传动比转向系统的液压回路模块示意图

图5是本实用新型基于液压系统的汽车可变传动比转向系统的电磁分流装置的局部剖视图

图6是本实用新型基于液压系统的汽车可变传动比转向系统的转向执行模块三维视图，其以不等长双横臂悬架为例

图7是本实用新型基于液压系统的汽车可变传动比转向系统的动力传递路线示意图

图8是本实用新型基于液压系统的汽车可变传动比转向系统的电子控制系统控制路线图

具体实施方式

参照附图1所示，本实用新型为基于液压系统的汽车可变传动比转向系统。该装置有以下部分组成：方向盘(1)、转向轴(2)、机械驱动输入模块(5)、液压回路模块(20)、电磁分流装置总成(13)、油路管道(17)、转向油泵(19)、油压传感器(22)、电磁流量控制阀(21)、转向执行模块(15)、车轮转角传感器(16)电子控制单元(10)、齿轮轴(4)、齿条(23)、转阀(3)、左动力缸(18)、右动力缸(6)、左二级油缸(14)、右二级油缸(9)、电磁控制装置(11)、分流壶(12)、转向横拉杆(8)、活塞(7)构成。其中方向盘，转向油泵及相关传感器可以在市场上采购。

参照附图2所示，机械驱动输入模块(5)由齿轮轴(4)，齿条(23)，左动力缸(18)，右动力缸(6)，活塞(7)组成。驾驶员通过转动方向盘，将转矩通过转向轴(2)输入装置中。通过齿轮(4)带动齿条(23)，使其产生直线方向的运动，带动活塞杆推动活塞(7)运动。通过以上过程，从而使动力通过油压力传出该装置。在动力缸上设有进、出油口，通过油压的建立，实现助力转向的加力过程。

参照附图3及附图4所示，液压回路模块(20)由7根油路管道即油管1至油管7组成，其中3根构成完整闭合回路；闭合回路连接路线为：转向油泵(19)、油管2、油压传感器(22)、油管3、转阀(3)、油管1、转向油泵(19)。从转阀(3)中接油管4与左动力缸(18)连接，接油管5与右动力缸(6)连接；从左动力缸(18)及右动力缸(6)接油管6、油管7分别与左、右两侧的二级油缸(9)(14)连接；所有油路连接均通过固定夹固定；油路供油为常流状态。当转阀(3)随方向盘(1)转动时，通过控制油路的开闭而建立压力差，使活塞沿水平方向移动，以起转向助力的作用。通过电子控制模块控制电磁流量控制阀的开度，以控制油路中供油的流量，进而实现对助力大小的控制。

参照附图5所示，电磁分流装置(13)由电磁控制装置(11)，分流壶(12)，二级油缸(9)(14)，活塞(7)组成。电子控制单元通过对有关传感器(包括转向盘转角变化量、车速和发动机转速、工作油路工作状态等)得到的数据进行分析处理，确定得到电磁控制装置(11)的移动行程。如图，电磁控制装置由电流控制，移动行程大小由电流大小决定。通过改变行程调节分流壶(12)内容积大小，进而控制装置内分流油量大小。该装置的最终目的即为实现对二级油缸(9)(14)中活塞行程的控制，实现二次调节。

参照附图6所示，转向执行模块(15)采用二级油缸(9)(14)推动车轮转动，其中二级油缸(9)(14)作为电磁分流装置总成(13)的一部分。二级油缸(9)(14)与车轮通过转向横拉杆(8)连接，两处接头使用球铰及塞打螺栓配合连接。当活塞被油压力推动产生移动时，活塞杆横向移动，带动转向横拉杆(8)移动，从而推动转向节臂，使转向轮偏转，转向动作实现。

参照附图7所示，为本装置的动力传递路线示意图。电子控制单元接受各传感器传来的信号(包括转向盘转角变化量、车速和发动机转速、工作油路工作状态等)，据此控制、改变电磁流量控制阀的开度，从而调整机械驱动输入模块(5)中转向助力的大小。当方向盘(1)右转时，转阀(3)控制产生压力差，油路管道右侧高压，左侧低压，高压油注入，常压油等量流出使左、右两动力缸(18)(6)行程相同，且两动力缸(18)(6)产生的压力差经由油路管道(17)传送到系统末端的二级油缸(9)(14)。二级油缸(9)(14)中活塞受力运动，带动转向横拉杆完成转向。

参照附图8所示，为电子控制单元控制路线图。此时电子控制单元将计算得到的期望转向信息综合末端转角传感信息进行分析运算，得出两个二级油缸各自的最佳行程。通过控制电磁分流装置总成中分流壶的容积，以干涉活塞在两个二级油缸中的行程，控制车轮转向角。通过实现两转向轮在任意工况下转向轮转角的最优化，以减少轮胎磨损及能量损耗。同时通过对电磁流量控制阀的控制，以实现对助力大小的控制。

Claims (6)

1.一种基于液压系统的汽车可变传动比转向系统，包括方向盘(1)、转向轴(2)、机械驱动输入模块(5)、液压回路模块(20)、电磁分流装置总成(13)、油路管道(17)、转向油泵(19)、油压传感器(22)、电磁流量控制阀(21)、转向执行模块(15)、车轮转角传感器(16)电子控制单元(10)、齿轮轴(4)、齿条(23)、转阀(3)、左动力缸(18)、右动力缸(6)、左二级油缸(14)、右二级油缸(9)、电磁控制装置(11)、分流壶(12)、转向横拉杆(8)、活塞(7)构成；其特征在于，方向盘(1)，转向轴(2)与机械驱动输入模块(5)通过花键进行轴连接，液压回路模块(20)通过油路管道与机械驱动输入模块(5)连接；转向执行模块(15)的一端通过螺栓固定在车架上，转向油泵(19)与液压回路串联，通过螺栓固定在车架上；电磁分流装置总成(13)中的活塞连杆通过螺纹与转向执行模块(15)连接，并通过螺纹紧固胶进行防松，通过两根油路管道(17)与机械驱动输入模块(5)连接。

2.按照权利要求1所述的汽车可变传动比转向系统，其特征在于：所述机械驱动输入模块(5)中，通过花键将转向轴(2)与齿轮轴(4)相连接，其中齿条(23)与齿轮(4)啮合，并通过过盈配合将齿条(23)与活塞(7)进行连接；装置有左动力缸(18)及右动力缸(6)，油压活塞装配于动力缸之中，并设计成特定形状及尺寸；油路管道(17)与左、右动力缸连接并通过油管固定夹固定。

3.按照权利要求1所述的汽车可变传动比转向系统，其特征在于：所述液压回路模块(20)由7根油路管道(17)组成，其中3根构成完整闭合回路；闭合回路连接路线为：转向油泵(19)、油压传感器(22)、转阀(3)、转向油泵(19)；从转阀(3)中接两根油管分别与左动力缸(18)及右动力缸(6)连接；从左动力缸(18)及右动力缸(6)另接两个油管分别与左、右两侧的转向执行模块(15)相连接；所有油路连接均通过固定夹固定；油路供油为常流状态。

4.按照权利要求1所述的汽车可变传动比转向系统，其特征在于：所述电磁分流装置总成(13)中包括可容纳活塞往复运动的二级油缸(9)(14)；其与转向执行模块(15)共同作用，由于没有转向机构结构限制而使车轮最大转角范围至±70°。

5.按照权利要求4所述的汽车可变传动比转向系统，其特征在于：所述电磁分流装置总成(13)由电磁控制装置(11)、分流壶(12)、二级油缸(9)(14)、活塞(7)组成，通过电子控制单元(10)控制，电子控制单元(10)通过对有关传感器(车轮转角传感器(16)、油压传感器(22)等)得到的数据进行分析处理，确定得到电磁分流装置分流量的大小，控制行程大小，以最终实现转向系统传动比可变及车轮转角的精确控制。

6.按照权利要求1所述的汽车可变传动比转向系统，其特征在于：所述的转向执行模块(15)采用二级油缸推动车轮转动，其中二级油缸(9)(14)作为电磁分流装置总成(13)的一部分；二级油缸(9)(14)与车轮通过转向横拉杆(8)连接，两处接头使用球铰及塞打螺栓配合连接。