CN205149964U - 一种带主动回正功能的eps电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带主动回正功能的EPS电动助力转向装置，包括EPS上轴总成、EPS下轴总成和EPS控制器，所述EPS上轴总成的管柱部分由内管柱与外套管组成，蜗轮蜗杆副壳体内的涡轮与内管柱啮合相连，电机固定于壳体上，输出端与蜗杆相连，通过电机作为助力动力源输出动力，蜗轮蜗杆副进行减速增扭，实现对管柱的助力；本系统可以根据转向盘转矩大小和方向判断转向盘是否处于回正状态；实现：低速行驶转向回正过程中，EPS系统在保持机械系统原有的回正特性外，由ECU向助力电机发出回正补偿命令，对回正进行助力补偿；高速行驶转向回正时，为防止回正超调，由电机采用阻尼控制。

Description

一种带主动回正功能的EPS电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及汽车控制领域，具体的是涉及一种带主动回正功能的EPS电动助力转向装置。

背景技术

过去几十年，在汽车转向系统里，一直由液压助力转向占据着主导地位；然而液压助力转向系统，为保持工作压力，不管有无转向，必须保持液压泵不断工作，消耗发动机动力，浪费了大量的能耗，同时该系统结构复杂，安装保养不便；一种环保性、节能性的动力转向装置被提上开发议程；这就有了后来EPS电动助力转向技术的发展。

EPS电动助力的开发致力于实现随速助力，低速轻便、高速沉稳不发飘，以电机作为动力源，不损耗发动机动力，产品安装、保养方便快捷，有效克服液压助力转向的缺陷并实现优于液压助力转向的性能特点，同时作为未来新能源汽车发展中转向系统里的不二选择。

发明内容

本发明的目的是在现有技术基础上，提供一种带主动回正功能的EPS电动助力转向装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种带主动回正功能的EPS电动助力转向装置，包括EPS上轴总成、EPS下轴总成和EPS控制器，

所述EPS上轴总成的管柱部分由内管柱与外套管组成，蜗轮蜗杆副壳体内的涡轮与内管柱啮合相连，电机固定于壳体上，输出端与蜗杆相连，通过电机作为助力动力源输出动力，蜗轮蜗杆副进行减速增扭，实现对管柱的助力；

所述EPS下轴总成由下传动轴与万向（十字）节组成，通过万向节连接下传动轴和EPS上轴总成，下传动轴另一端连接电机输入端，连接方式为内外花键啮合；

所述EPS控制器通过设置在EPS上轴总成内的扭矩传感器采集转向盘转矩的大小和方向。

在上述技术方案中，所述扭矩传感器设置在EPS上轴总成内蜗轮蜗杆副壳体上。

在上述技术方案中，所述EPS控制器或设置在EPS上轴总成上，或设置在电动助力转向装置外任意地方。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本实用新型采用电动助力转向装置，不但使得整个装置的体积相对于液压装置变小，减少了在汽车转向系统内多余的部件，且电动助力转向装置的精度明显高于传统的液压模式，提高汽车在形式过程中的安全性和可操作性。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是EPS电动助力转向装置的整体结构示意图；

图2是EPS控制器结构框图；

其中：1是EPS上轴总成，2是EPS下总成，3是扭矩传感器B，4是扭矩传感器A。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型主要包括EPS上轴总成，EPS下总成和EPS控制器；EPS上轴总成的管柱部分由内管柱与外套管组成，蜗轮蜗杆副壳体内涡轮与内管柱啮合相连，电机固定于壳体上，输出端与蜗杆相连，通过电机作为助力动力源输出动力，蜗轮蜗杆副进行减速增扭，实现对管柱的助力；矢量传感器布置于壳体上，感知转向扭矩大小及方向，作为动力输出的依据；EPS下总成由下传动轴与万向（十字）节组成，通过万向节连接下传动轴和EPS上轴总成，下传动轴另一端连接电机输入端，连接方式为内外花键啮合；EPS控制器由三个相对独立的电源模块、电机驱动模块、微控制器模块组成；基本结构如图2所示。

本实用新型的基本工作原理是：当转向轴转动时，扭矩传感器将检测到的转矩信号（包括矢量大小、方向）转化为电信号送至电子控制单元ECU，ECU再根据扭矩信号、车速信号、轴重信号等按预先设定的程序及公式进行计算，得出助力电动机的转向和助力电流的大小并向助力电机输出指令，由电机完成转向助力控制。

本实用新型包括两个关键部件扭矩传感器和电动机，扭矩传感器用来检测转向盘转矩的大小和方向，以及转向盘转角的大小和方向，它是EPS的控制信号之一；精确、可靠、低成本的扭矩传感器是决定EPS能否占领市场关键的因素；电机根据ECU的指令输出适宜的转矩，电机是EPS的关键部件之一，对EPS的性能有很大的影响；由控制系统根据不同的工况输入指令，由电机产生不同的助力转矩。

本实用新型的助力控制是在转向过程（转向角增大）中为减轻转向盘的操纵力，通过减速机构把电机转矩作用到机械转向系（转向轴）上的一种基本控制模式。

其控制步骤如下：

1）输入由车速传感器测得的车速信号；

2）输入由转向盘转矩传感器测得的转向盘力矩大小和方向；

3）根据车速和转向盘力矩，由助力特性得到电动机目标电流；

4）通过电动机电流控制器控制电动机输出力矩。在这一基本控制过程中，助力特性曲线确定系统的控制目标，决定着EPS系统的性能；EPS的助力特性曲线属于车速感应型，在同一转向盘力矩输人下，电动机的目标电流随车速的增加而降低，能较好地兼顾轻便性与路感的要求，实现低速轻便、高速沉稳的操作手感。

当汽车以一定速度行驶时，由于转向轮主销后倾角和主销内倾角的存在，使得转向轮具有自动回正的作用；随着车速的提高，回正转矩增大，而轮胎与地面的侧向附着系数却减小，二者综合作用使得回正性能提高；驾驶员松开转向盘后，随着作用在转向盘上的力的减小，转向盘将在回正力矩的作用下回正；

在转向盘回正过程中，有两种情况需要考虑：1）回正力矩过大，引起转向盘位置超调；2）回正力矩过小，转向盘不能回到中间位置；对前一种情况，可以利用电动机的阻尼来防止出现超调；后一种情况需要对助力进行补偿，以增加回正能力；

本系统可以根据转向盘转矩大小和方向判断转向盘是否处于回正状态；实现：低速行驶转向回正过程中，EPS系统在保持机械系统原有的回正特性外，由ECU向助力电机发出回正补偿命令，对回正进行助力补偿；高速行驶转向回正时，为防止回正超调，由电机采用阻尼控制。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (3)

1.一种带主动回正功能的EPS电动助力转向装置，其特征在于包括EPS上轴总成、EPS下轴总成和EPS控制器，

所述EPS上轴总成的管柱部分由内管柱与外套管组成，蜗轮蜗杆副壳体内的涡轮与内管柱啮合相连，电机固定于壳体上，输出端与蜗杆相连，通过电机作为助力动力源输出动力，蜗轮蜗杆副进行减速增扭，实现对管柱的助力；

所述EPS下轴总成由下传动轴与万向十字节组成，通过万向节连接下传动轴和EPS上轴总成，下传动轴另一端连接电机输入端，连接方式为内外花键啮合；

所述EPS控制器通过设置在EPS上轴总成内的扭矩传感器采集转向盘转矩的大小和方向。

2.根据权利要求1所述的一种带主动回正功能的EPS电动助力转向装置，其特征在于所述扭矩传感器设置在EPS上轴总成内蜗轮蜗杆副壳体上。

3.根据权利要求1所述的一种带主动回正功能的EPS电动助力转向装置，其特征在于所述EPS控制器或设置在EPS上轴总成上，或设置在电动助力转向装置外任意地方。