CN205365729U - 一种新能源客车直流无刷型电动液压助力转向泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新能源客车直流无刷型电动液压助力转向泵，解决了现有的转向泵的油液温度过高的技术问题，本实用新型一种新能源客车直流无刷型电动液压助力转向泵，包括转向泵总成、直流无刷电机和转向控制器，直流无刷电机的输出轴与转向泵总成的泵轴通过绝缘传动装置连接，绝缘传动装置包括传动连接块和连接块绝缘套，传动连接块和连接块绝缘套从内到外依次套接在泵轴上并连接为一体，传动连接块与泵轴径向固定传递扭矩，连接块绝缘套与转向电机总成的输出轴径向固定传递扭矩，转向泵总成上设有具有开口的散热罩，转向控制器连接有检测客车方向盘转动角度的角度传感器，转向控制器根据角度信号闭环控制转向电机总成的转速。

Description

一种新能源客车直流无刷型电动液压助力转向泵

技术领域

本实用新型涉及一种电动泵，尤其是一种新能源客车直流无刷型电动液压助力转向泵。

背景技术

目前传统的汽车液压动力转向叶片泵，转向泵整体通过齿轮或花键方式安装在发动机接口，转向泵整体通过齿轮或花键方式安装在发动机接口上，转向泵的转速随着发动机的变化而变化，转向泵转速范围较高，转向泵的输出油液的流量只受转向泵的叶片转速控制，使得转向助力的大小无法控制，并且城市公交运行时间较长，由于转向泵长时间在高速下工作，因内部溢流产生的无用功较大，造成系统油温过高，使得转向泵中的部件寿命缩短。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题就是提供一种新能源客车直流无刷型电动液压助力转向泵，解决现有的转向泵的油液温度过高的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种新能源客车直流无刷型电动液压助力转向泵，包括转向泵总成、直流无刷电机和转向控制器，直流无刷电机的输出轴与转向泵总成的泵轴通过绝缘传动装置连接，所述绝缘传动装置包括传动连接块和连接块绝缘套，所述传动连接块和连接块绝缘套从内到外依次套接在泵轴上并连接为一体，所述传动连接块与泵轴径向固定传递扭矩，连接块绝缘套与转向电机总成的输出轴径向固定传递扭矩，所述转向泵总成上设有具有开口的散热罩，所述散热罩中设有散热片，该散热片与散热罩的底壁以及靠近散热罩底壁的侧壁形成散热腔，该散热片与散热罩靠近开口的侧壁形成散热槽，该散热槽的槽口设有密封圈，该密封圈压接于转向泵总成的端面将散热槽密封，所述散热罩的侧壁上设有至少一个贯通散热腔的通风孔以及一个贯通散热槽的灌注孔，散热槽通过灌注孔填充有导热剂，所述散热罩的外部设有相对通风孔设置的散热风机，所述转向控制器连接有检测客车方向盘转动角度的角度传感器，转向控制器根据角度信号闭环控制转向电机总成的转速。

进一步的，所述散热片朝向散热罩底壁的端面上连接有导热片，所述导热片与散热片垂直设置。

进一步的，所述述转向泵总成与转向电机总成之间设有法兰绝缘垫，安装螺栓将转向泵总成、法兰绝缘垫以及转向电机总成锁紧为一体。

本实用新型的有益效果为：

1、散热罩中的导热剂可完全贴合于转向泵不规则的外表面，增加散热面积，显著提高转向泵总成的散热效率，热量通过风机快速散发，从而显著降低转向泵总成内部油液的温度；

2、转向泵与直流无刷电机连接，由直流无刷电机带动转向泵工作，由于转向泵的转速不随着发动机转速变化而改变，转向泵不产生无用功损耗，较传统发动机带动转向泵的方案节省60％以上功率，大大节约了能量消耗；

3、转向控制器控制直流无刷电机的转速，实现转向泵的转速可根据车辆实际的转向状态进行相应调整，在满足助力要求的前提下，进一步降低转向泵的油液温度，提高转向泵的使用寿命。

本实用新型的具体技术效果将在具体实施方式中予以进一步说明。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步描述：

图1是本实用新型中智能液压助力转向系统的原理图；

图2是本实用新型中智能液压助力转向系统的结构示意图；

图3是本实用新型中新能源客车直流无刷型电动液压助力转向泵的结构示意图；

图4是本实用新型中智能液压助力转向系统中比例电磁阀的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

如图1和图2所示，智能液压助力转向系统，包括转向器总成15、储油罐20、电动泵13、转向控制器25以及用于检测汽车方向盘转动角度的角度传感26，电动泵13具有进油口和出油口，转向器总成15具有入油口和回油口，电动泵13的进油口通过进油管19与储油罐20连通，电动泵13的出油口通过出油管16与转向器总成15的入油口连通，转向器总成15的回油口通过回油管17与储油罐20连通，电动泵13中的叶片通过正转和反转完成吸油和压油的过程，转向控制器25通过CAN总线接收角度传感器16的角度信号，转向控制器25通过UVW三相线与电动泵13电性连接，转向控制器25根据角度信号闭环控制电动泵13的转速。

为了增加系统的可靠性，电动泵13具有溢流口23，电动泵13的溢流口23上设有溢流阀24，溢流阀24通过溢流管与储油罐20连通，在电动泵13油压大于峰值油压的情况下，溢流阀24打开，电动泵13中的油液通过溢流阀24流入储油罐20，从而卸掉电动泵13的油压，回油管17上设有安全阀，能够保证新能源汽车电动泵失去控制的状态下，若电动泵13通过溢流阀24卸压后油压仍处于高位，安全阀打开将油压卸掉，进一步保障系统的安全。

如图1和图3所示，新能源客车直流无刷型电动液压助力转向泵即为图1中的电动泵13，该电动泵13包括转向泵总成135，转向泵总成135的进油口和出油口为上述所说的电动泵13的进油口和出油口，转向泵总成135的输入端与转向电机总成131的输出端对接并固定，转向控制器25通过UVW三相线与转向电机总成131相接，转向泵总成135与转向电机总成131之间设有法兰绝缘垫134，安装螺栓137将转向泵总成135、法兰绝缘垫134以及转向电机总成131锁紧为一体。该法兰绝缘垫134起到绝缘密封双重作用，在安装螺栓137上套接有安装孔绝缘套136，安装孔绝缘套136套入安装螺栓的安装孔内。转向电机总成131的输出轴与转向泵总成135的泵轴通过绝缘传动装置起到软连接和绝缘双重作用，所述绝缘传动装置包括传动连接块133和连接块绝缘套132，所述传动连接块133和连接块绝缘套132从内到外依次套接在泵轴上并连接为一体，所述传动连接块与连接块绝缘套之间采用十字交叉连接，减小了整体连接长度。传动连接块133与泵轴径向固定传递扭矩，连接块绝缘套132与输出轴径向固定传递扭矩。

上述的连接块绝缘套132、传动连接块3、法兰绝缘垫134和安装孔绝缘套136按顺序装入转向泵总成135；然后再把转向泵总成135与转向电机总成131组装，用安装螺栓137锁紧；当转向电机通入220VAC电压后带动转向泵旋转工作，向转向系统提供稳定油压。

转向泵总成135上设有具有开口的散热罩138，散热罩138中设有散热片1381，该散热片1381与散热罩138的底壁以及靠近散热罩138底壁的侧壁形成散热腔1382，该散热片1381与散热罩138靠近开口的侧壁形成散热槽1383，该散热槽1383的槽口设有密封圈1384，密封圈1384采用耐高温的密封圈，散热罩138通过螺栓固定于转向泵总成135上，使密封圈1384压接于转向泵总成135的端面将散热槽1383密封，散热罩138的侧壁上设有至少一个贯通散热腔1382的通风孔1385以及一个贯通散热槽1383的灌注孔1386，散热槽1383通过灌注孔1386填充有导热剂，散热罩138的外部设有相对通风孔1385设置的散热风机1387。

为了进一步提高散热面积，散热片1381朝向散热罩138底壁的端面上连接有导热片1388，导热片1388与散热片1381垂直设置，上述的散热罩138、散热片1381和导热片1388应采用铝板压成，其具有良好的导热性能和降低的重量，导热剂采用硅胶。

导热剂通过灌注孔1386填满散热槽1383，从而使转向泵总成135的端面与导热剂完全接触，导热剂高效的将转向泵总成135壳体的热量传递给散热罩138、散热片1381及导热片1388，最终通过散热风机1387吹风将热量快速散发，显著降低转向泵总成135内油液的温度。

如图4所示，电动泵13的出油口设有比例电磁阀，比例电磁阀包括阀体1、比例电磁铁4以及设在阀体1中的推杆2和导套3，推杆2滑动设置于导套3中，比例电磁铁4包括线圈和衔铁，衔铁与推杆2的一端相连，推杆2的另一端连接有推块5，该推块5将阀体1的内腔分隔为第一内腔11和第二内腔12，推块5的外壁与阀体1的内壁之间设有密封圈，从而将第一内腔11和第二内腔12密封隔绝，阀体1具有入油口和出油口，阀体1的入油口11第一腔体连通，阀体1的出油口与第二内腔12连通，阀体的外壁中设有导孔7，第一内腔11和第二内腔12通过导孔7相连通，导孔7与第二腔体12连通的开口为节流口71，第一内腔11中设有弹簧8，该弹簧8的一端与阀体的内壁相连，推杆2沿轴向驱动推块5做往复运动以推块5与节流口71之间的间隙大小，推块5与节流口71之间的间隙变小的过程中，弹簧8被推块5压缩，比例电磁铁4的线圈通过转向控制器25接入直流电，转向控制器25根据角度信号控制线圈的电流大小。

推杆包括依次相连的第一杆体21、第二杆体22和第三杆体23，第一杆体21的头端连接衔铁，第三杆体23的头端连接推块5，第一内腔11中设有具有内腔61的挡块6，该挡块6的内腔61与导孔7连通，该挡块6上设有连通第一内腔11和挡块6的内腔61的通孔62，第二杆体22与通孔62滑动配合，第一杆体21和第三杆体23的外径大于通孔62的孔径，通过第一杆体21和第三杆体23限制推杆2往复运动的最大位移量。

电动泵13中设有配油盘9，配油盘9的入油口连通电动泵13的出油口，配油盘9的出油口连通第一内腔11，配油盘9起高低油路分配作用，使电动泵9的中高压油作用时输出扭矩，低压油作用时把高压油排出。

如图1至图4，转向系统还包括检测汽车速度的车速传感器27，转向控制器25通过CAN总线接收车速传感器27的车速信号，转向控制器25中集成有单片机，单片机采用霍尔传感器检测电动泵13的转速，转向控制器25的闭环控制是指单片机通过D/A采集霍尔传感器采集电动泵13的转速信号作为反馈信号，单片机根据转速反馈信号，优选通过PWM控制对电动泵13的转速进行控制，实现闭环控制；转向控制器25根据角度信号以及速度信号闭环控制线圈的电流大小是指单片机优选采用控制直流恒流源的方式控制线圈的电流大小，单片机D/A采集比例电磁阀中线圈的电流信号作为反馈信号，单片机根据电流反馈信号对直流恒流源输出的电流进行控制，闭环控制；而其中的PWM控制和闭环控制直流恒流源的控制方式采用现有的常规技术，本实用新型对此不再做赘述。

本实用新型的工作过程为：电动泵13通过进油管19吸取储油罐20中的油，电动泵13的油液流入配油盘9的入油口，再由配油盘的出油口流入挡块6的内腔61中，油液再流入导孔7经节流口71流入第二腔体12中最终流入转向器总成15中，完成转向，转向结束后由通过回油管17回流到储油罐20中，实现一次循环，在此过程中转向控制器25同时对电动泵转速和推杆2位移进行控制，具体控制原理为：

1、控制电动泵转速的原理：转向控制器25接受角度传感器26的角度信号和车速传感器27的车速信号数值，转向控制器25的单片机通过控制公式计算出电动泵13的目标转速数值，同时转向控制器25的单片机采集电动泵13的实际转速，转向控制器25的单片机通过对目标转速数值与实际转速数值进行对比，控制电动泵13的实际转速接近或等于目标转速；电动泵13的实际转速越高，转向助力越大，但电动泵13中的油液温度将会升高，电动泵13的实际转速越低，转向助力越小，电动泵13中的油液温度将会降低。

2、控制推杆2位移的原理：转向控制器25接受角度传感器26的角度信号和车速传感器27的车速信号数值，单片机通过控制公式计算出比例电磁铁4中线圈的目标电流数值，同时转向控制器25的单片机采集线圈的实际电流数值，转向控制器25的单片机通过对目标电流数值与实际电流数值进行对比，控制直流恒流源输出接近或等于目标电流数值的直电流给线圈；线圈的电流决定了比例电磁铁4对衔铁的电磁力大小，衔铁受到电磁力作用带动推杆2及推块5朝向弹簧方向运动，推块5与节流口71的间隙逐渐变小，进入第二腔体12的油液量变小，从而使进入转向器总成15的油液量也相应的变小，实现转向助力变小，推块5压缩弹簧8，直到衔铁受到的电磁力与弹簧8的弹性力相等，推块5与节流口71的间隙保持动态平衡，随后，控制线圈的电流数值变小，弹簧8的弹性力大于衔铁受到的电磁力，推块5与节流口71的间隙变大，转向助力变大，控制线圈的电流数值变大，弹簧8的弹性力小于衔铁受到的电磁力，推块5与节流口71的间隙变小，转向助力变小，这样就实现了通过控制流入转向器总成15的油液流量进一步控制转向助力的大小，该方式与控制电动泵13的转速控制转向助力的大小相结合，控制更加精准，能够在满足汽车助力的前提下显著降低油液的温度。

新能源客车直流无刷型电动液压助力转向泵的控制方法，角度传感器26检测的角度信号数值为α，方向盘的最大转动角度为A，电动泵13的转速数值为n，转向控制器25对转速数值n的控制公式为：

当时，

当时，

当汽车不转向或方向盘打死时，即α＝0或α＝A时，汽车不需要转向助力，n＝600，此时转速处于最低值，电动泵13内的油液压力处于最低值，温度得到降低，在α＝0到的过程中，n逐渐变大，转向助力逐渐变大，在的时候，n＝1200，转速达到最大值，方向盘转动轻松，在到α＝A的过程，转速逐渐变小，转向助力逐渐变小，大转向的时候，转向器总成15中的转阀入口变小，降低转速有利于降低电动泵13中的油压，从而降低电动泵13内油液的温升速度和实际温度；

车速传感器27检测的车速信号数值为S，线圈的电流数值为I，弹簧的弹性系数为k，永磁铁的磁感应强度为B，线圈的长度为L，转向控制器对电流数值I的控制公式为：

汽车速度S越大，线圈的电流数值I越大，推杆2驱动推块5朝向弹簧8运动的位移量越大，推块5与节流口71的间隙越小，流入转向器总成15的油液流量越小，转向助力越小，方向盘越沉，有利于汽车在高速状态下的行驶安全，相反的汽车速度S越小，方向盘越轻，有利于汽车低速状态下的转向操作，另外，汽车不转向或方向盘打死时，转向角度α的数值不影响线圈的电流数值I，而在汽车转向且转向角度小于最大转向角度使，转向角度α越大，线圈的电流数值I越大，方向盘越沉，限制了汽车大角度转向，进一步提高了汽车在高速状态下的行驶安全。

本实用新型的一种实验数据为：使用排量为10ml/r的电动泵，在汽车进行时间为1min的连续大角度转向操作后，电动泵13油液温升为60-65℃，而在同等条件下，现有的电动泵13油液的温升为90-95℃，因此，本实用新型能有效的避免电动泵油温过高的现象。

以上就本实用新型较佳的实施例做了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，本领域技术人员可以根据本实用新型作出各种改变和变形，只要不脱离本实用新型的精神，均属于本实用新型所附权利要求所定义的范围。

Claims (3)

1.一种新能源客车直流无刷型电动液压助力转向泵，其特征在于，包括转向泵总成、直流无刷电机和转向控制器，直流无刷电机的输出轴与转向泵总成的泵轴通过绝缘传动装置连接，所述绝缘传动装置包括传动连接块和连接块绝缘套，所述传动连接块和连接块绝缘套从内到外依次套接在泵轴上并连接为一体，所述传动连接块与泵轴径向固定传递扭矩，连接块绝缘套与转向电机总成的输出轴径向固定传递扭矩，所述转向泵总成上设有具有开口的散热罩，所述散热罩中设有散热片，该散热片与散热罩的底壁以及靠近散热罩底壁的侧壁形成散热腔，该散热片与散热罩靠近开口的侧壁形成散热槽，该散热槽的槽口设有密封圈，该密封圈压接于转向泵总成的端面将散热槽密封，所述散热罩的侧壁上设有至少一个贯通散热腔的通风孔以及一个贯通散热槽的灌注孔，散热槽通过灌注孔填充有导热剂，所述散热罩的外部设有相对通风孔设置的散热风机，所述转向控制器连接有检测客车方向盘转动角度的角度传感器，转向控制器根据角度信号闭环控制转向电机总成的转速。

2.根据权利要求1所述的一种新能源客车直流无刷型电动液压助力转向泵，其特征在于，所述散热片朝向散热罩底壁的端面上连接有导热片，所述导热片与散热片垂直设置。

3.根据权利要求1所述的一种新能源客车直流无刷型电动液压助力转向泵，其特征在于，所述转向泵总成与直流无刷电机之间设有法兰绝缘垫，安装螺栓将转向泵总成、法兰绝缘垫以及转向电机总成锁紧为一体。