CN206589954U - 一种电控变流量转向助力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆助力转向技术领域，尤其涉及一种电控变流量转向助力系统，包括齿轮泵、流量调节单元、转向调节单元和EHPS电子控制单元，齿轮泵由电机驱动转动，电机与EHPS电子控制单元通信连接，齿轮泵的进油口与一储液罐相连，齿轮泵的出油口与转向调节单元连接，流量调节单元调节齿轮泵的活塞式齿轮与固定齿轮的啮合长度，调节进入转向调节单元的液力油流量来改变转向助力的大小。该系统在车辆直行时不提供助力，在车辆低速转向时提供较大的助力，便于驾驶员轻便地操作方向盘，在车辆高速转向时提供较小的助力，实现驾驶员驾驶的路感。

Description

一种电控变流量转向助力系统

技术领域

本实用新型涉及车辆助力转向技术领域，尤其涉及一种电控变流量转向助力系统。

背景技术

车辆转向系统可以分为无助力转向系统和有助力转向系统。

随着科技发展和新技术的采用，有助力转向系统逐渐由传统的液压助力转向(HPS) (Hydraulic Power Steering)系统向电动液压助力转向(EHPS) (ElectronicHydrautic Power Steering)系统和电动助力转向(EPS)(Etectronic Power Steering)系统发展。

车辆在转向的时候，由于车轮与地面的摩擦，前桥载荷可以高达几千牛顿，在没有助力的情况下用手臂转动转向盘会感觉到比较沉重，所以，需要采取助力转向来解决转向轻便性问题。

而随着车速的增加，车轮与地面的摩擦力减小，在提供相同助力的情况下，高速时会令人感觉到转向盘发飘，另外，转向盘高速转动的时候，助力容易出现严重滞后，因此需要采用助力调节来解决转向盘发飘和助力跟随性问题。

传统的液压助力转向系统是利用发动机带动转向油泵工作，油泵的流量和压力随发动机的转速升高而增加当转向的时候，液力油流入其中的一个缸，而另外的一缸则有一部分油回流。这样两缸之间产生了压力差，从而产生助力。如果油泵的流量和压力越高，那么产生的助力就越大。对于车辆来说，车速越高，发动机的转速越快，这样油泵的流量和压力就会越大，相应的产生的助力也就越大，导致高速时转向盘发飘，因此，液压助力转向系统需要控制进入油缸的流速，让流速不要随着油泵的转速改变而改变。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种电控变流量转向助力系统，该系统在车辆直行时不提供助力，在车辆低速转向时提供较大的助力，便于驾驶员轻便地操作方向盘，在车辆高速转向时提供较小的助力，实现驾驶员驾驶的路感。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种电控变流量转向助力系统，包括齿轮泵、流量调节单元、转向调节单元和EHPS电子控制单元，齿轮泵由电机驱动转动，电机与EHPS电子控制单元通信连接，齿轮泵的进油口与一储液罐相连，齿轮泵的出油口与转向调节单元连接，流量调节单元调节齿轮泵的活塞式齿轮与固定齿轮的啮合长度，调节进入转向调节单元的液力油流量来改变转向助力的大小。

其中，所述流量调节单元包括流量调节液压缸，流量调节液压缸内设置有浮动活塞，浮动活塞将流量调节液压缸分隔成左流量调节缸和右流量调节缸；齿轮泵的活塞式齿轮安装在浮动活塞上，一控制装置控制浮动活塞的左右移动。

其中，所述左流量调节缸内设置有调节弹簧，调节弹簧一端与浮动活塞连接，另一端抵靠在左流量调节缸的内壁上。

其中，所述控制装置为控制电磁阀，控制电磁阀与EHPS电子控制单元通信连接，控制电磁阀为三位五通电磁阀，控制电磁阀分别与左流量调节缸、右流量调节缸和储液罐连接，齿轮泵的出油口通过控制电磁阀与转向调节单元连接。

其中，所述转向调节单元包括转向助力缸、转向拉杆和转向分配阀；转向助力缸内设置有助力活塞，助力活塞将转向助力缸分隔为左助力调节缸和右助力调节缸；转向拉杆设置于转向助力缸内且两端分别延伸至转向助力缸外与车轮转向节连接；助力活塞与转向拉杆固定连接；转向分配阀与控制电磁阀连接；转向分配阀分别与左助力调节缸和右助力调节缸连接；转向分配阀与储液罐连接。

其中，所述转向分配阀通过进油管与控制电磁阀连接，转向分配阀通过回油管与储液罐连接，进油管与回油管之间设置有旁通管，旁通管上设置有限压阀。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型在车辆直线行驶时，齿轮泵处于最小啮合位置，液力油流量最小，不提供助力。

2、本实用新型在车辆低速转向行驶时，齿轮泵的活塞式齿轮与固定齿轮的啮合长度逐渐增加，液力油流量也逐渐增大，直至增加到转向所需的最大助力，为车辆转向提供最大的转向助力，解决了无助力或者小助力情况下，手动转动方向盘时方向盘沉重的问题，便于驾驶员的操作，为驾驶员在低速转向行驶时的操作提供轻便性。

3、本实用新型在车辆高速转向行驶时，为了满足驾驶员高速驾驶时的路感，使得齿轮泵的活塞式齿轮与固定齿轮的啮合长度逐渐减小，液力油流量也逐渐减小，转向助力逐渐减小，因此驾驶员在高速转向行驶操作时，需要较大的转向操纵力，实现高速驾驶的路感。

附图说明

图1为本实用新型在直线行驶时的结构状态示意图；

图2为本实用新型在低速转向行驶时的结构状态示意图；

图3为本实用新型在高速转向行驶时的结构状态示意图。

附图标记说明：

1-流量调节单元、11-流量调节液压缸、111-浮动活塞、112-左流量调节缸、113-右流量调节缸、114-调节弹簧、12-齿轮泵、121-固定齿轮、122-活塞式齿轮、13-控制电磁阀、2-转向调节单元、21-转向助力缸、211-助力活塞、212-左助力调节缸、213-右助力调节缸、22-转向拉杆、23-转向分配阀、3-EHPS电子控制单元、31-ECU电子控制单元、4-电机、5-储液罐、6-限压阀、101-第一进油管、102-左流量调节油管、103-右流量调节油管、104-第一回油管、105-第二进油管、106-左助力调节油管、107-右助力调节油管、108-第二回油管、109-旁通管。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

参见图1至图3，一种电控变流量转向助力系统，包括齿轮泵12、流量调节单元1、转向调节单元2和EHPS电子控制单元3；

所述流量调节单元1包括流量调节液压缸11和控制电磁阀13；

所述流量调节液压缸11内设置有浮动活塞111，浮动活塞111将流量调节液压缸11分隔成左流量调节缸112和右流量调节缸113；左流量调节缸112内设置有调节弹簧114，调节弹簧114一端与浮动活塞111连接，另一端抵靠在左流量调节缸112的内壁上；

所述齿轮泵12包括相互啮合的固定齿轮121和活塞式齿轮122，固定齿轮121由一电机4驱动转动；活塞式齿轮122通过一转动轴安装在浮动活塞111上，浮动活塞111通过一控制装置控制其左右移动从而调节活塞式齿轮122与固定齿轮121的啮合长度；齿轮泵12的进油口与一储液罐5相连，齿轮泵12的出油口通过第一进油管101与控制电磁阀13连接；

所述控制装置为控制电磁阀13，本实施例中，所述控制电磁阀13为三位五通电磁阀；控制电磁阀13分别通过左流量调节油管102和右流量调节油管103与左流量调节缸112和右流量调节缸113连接；控制电磁阀13通过第一回油管104与储液罐5连接；

所述转向调节单元2包括转向助力缸21、转向拉杆22和转向分配阀23；

所述转向助力缸21内设置有助力活塞211，助力活塞211将转向助力缸21分隔为左助力调节缸212和右助力调节缸213；转向拉杆22平行于转向助力缸21的长度方向设置于转向助力缸21内，且两端分别延伸至转向助力缸21外与车轮转向节连接，以调节车轮的转向；助力活塞211固定连接在转向拉杆22的中部；

所述转向分配阀23通过第二进油管105与控制电磁阀13连接；转向分配阀23分别通过左助力调节油管106和右助力调节油管107与左助力调节缸212和右助力调节缸213连接；转向分配阀23通过第二回油管108与储液罐5连接；

所述第二进油管105与第二回油管108之间设置有旁通管109，所述旁通管109上设置有限压阀6，用于限制经转向分配阀23流入转向助力缸21的油的压力过大。

所述EHPS电子控制单元3包括ECU电子控制单元31、车速传感器和扭矩传感器，ECU电子控制单元31分别与车速传感器、扭矩传感器和电机4通信连接，车速传感器用来检测车速的快慢并将检测的车速数据反馈给ECU电子控制单元31，扭矩传感器用于检测方向盘的转向角度并将转向数据反馈给ECU电子控制单元31，ECU电子控制单元31接收车速传感器和扭矩传感器发出的信号，经过换算后发送相应的电信号给控制电磁阀13和电机4，以控制电机4转速的快慢和控制电磁阀13的开闭。

上述系统的工作流程如下：

当车辆直线行驶时，参见图1，ECU电子控制单元31接收车速传感器和扭矩传感器发来的信号并换算成相应电信号发送给控制电机4和控制电磁阀13，此时固定齿轮121与活塞式齿轮122的啮合长度处于最小值，控制电磁阀13的阀芯处于中间位置，第一进油管101与第二进油管105连通，左流量调节油管102和右流量调节油管103与控制电磁阀13均不连通；第二进油管105分别与左助力调节油管106和右助力调节油管107连通，转向分配阀23通过第二回油管108与储液罐5连通；

电机4转动带动固定齿轮121转动，固定齿轮121带动活塞式齿轮122转动，将储液罐5内的油泵送出来，液力油依次通过齿轮泵12的进油口、出油口和第一进油管101流入控制电磁阀13，经第二进油管105流入转向分配阀23，经左助力调节油管106和右助力调节油管107分别流入转向助力缸21内，分别充满左助力调节缸212和右助力调节缸213，此时两缸的压力相等，由于齿轮泵12处于最小啮合位置，液力油流量最小，不产生助力，减小车辆行驶时的油耗；液力油充满左助力调节缸212和右助力调节缸213后，经第二回油管108流回储液罐5。

当车辆低速转向行驶时，参见图2，ECU电子控制单元31接收车速传感器和扭矩传感器发来的信号并换算成相应电信号发送给控制电磁阀13，此时控制电磁阀13的阀芯向右移动，第一进油管101分别与第二进油管105和右流量调节油管103连通；第二进油管105连通左助力调节油管106或者右助力调节油管107，转向分配阀23通过第二回油管108连通储液罐5；

现以第二进油管105连通转向分配阀23的左助力调节油管106为例进行说明：

电机4转动带动固定齿轮121转动，固定齿轮121带动活塞式齿轮122转动，将储液罐5内的油泵送出来，液力油依次通过齿轮泵12的进油口、出油口和第一进油管101流入控制电磁阀13，经第二进油管105流入转向分配阀23，同时，油经右流量调节油管103流入右流量调节缸113，推动浮动活塞111克服调节弹簧114的压力向左移动并反向压缩调节弹簧114，从而带动活塞式齿轮122向左移动，逐渐增加活塞式齿轮122与固定齿轮121的啮合长度，逐渐增大齿轮泵12向转向分配阀23泵送液力油的流量，直至满足转向最大助力的需要；

液力油经左助力调节油管106流入左助力调节缸212，推动助力活塞211右移，助力活塞211拉动转向拉杆22为车轮转向提供助力，右助力调节缸213内的油经右助力调节油管107流回转向分配阀23，然后经第二回油管108流回储液罐5内。由于齿轮泵12的啮合长度逐渐增大，流入转向助力缸21一侧的油缸的液力油流量也逐渐增大，为车轮转向提供的助力也逐渐增大，直至提供低速行驶转向所需的最大助力，便于驾驶员操作方向盘，实现操作轻便性。

如果液力油流量的压力超出转向最大助力的需要，此时限压阀6将会打开，部分液力油从限压阀6流入到第二回油管108中，从而流回储液罐5中。

当车辆高速转向行驶时，参见图3，ECU电子控制单元31接收车速传感器和扭矩传感器发来的信号并换算成相应电信号发送给控制电磁阀13，此时控制电磁阀13的阀芯向左移动，第一进油管101分别与第二进油管105和左流量调节油管102连通，右流量调节油管103通过控制电磁阀13的阀芯的中空油腔与第一回油管104连通；第二进油管105连通左助力调节油管106或者右助力调节油管107，转向分配阀23通过第二回油管108连通储液罐5；

现以第二进油管105连通转向分配阀23的左助力调节油管106为例进行说明：

电机4转动带动固定齿轮121转动，固定齿轮121带动活塞式齿轮122转动，将储液罐5内的油泵送出来，液力油依次通过齿轮泵12的进油口、出油口和第一进油管101流入控制电磁阀13，经第二进油管105流入转向分配阀23，同时，油经左流量调节油管102流入左流量调节缸112，油压和调节弹簧114的弹力共同推动浮动活塞111向右移动，从而带动活塞式齿轮122向右移动，逐渐减少活塞式齿轮122与固定齿轮121的啮合长度，逐渐减小齿轮泵12向转向分配阀23泵送油的流量；右流量调节缸113内的油经右流量调节油管103、控制电磁阀13的阀芯的中空油腔和第一回油管104流回储液罐5；

流入转向分配阀23的液力油经左助力调节油管106流入左助力调节缸212，推动助力活塞211右移，此时由于齿轮泵12的啮合长度逐渐减小，液力油流量也逐渐减少，转向助力也逐渐减小，此时驾驶员需要较大的转向操纵力，实现高速驾驶时的路感；右助力调节缸213内液力油经右助力调节油管107流回转向分配阀23，然后经第二回油管108流回储液罐5内。

以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种电控变流量转向助力系统，其特征在于：包括齿轮泵（12）、流量调节单元（1）、转向调节单元（2）和EHPS电子控制单元（3），齿轮泵（12）由电机（4）驱动转动，电机（4）与EHPS电子控制单元（3）通信连接，齿轮泵（12）的进油口与一储液罐（5）相连，齿轮泵（12）的出油口与转向调节单元（2）连接，流量调节单元（1）调节齿轮泵（12）的活塞式齿轮（122）与固定齿轮（121）的啮合长度，调节进入转向调节单元（2）的液力油流量来改变转向助力的大小。

2.根据权利要求1所述的电控变流量转向助力系统，其特征在于：所述流量调节单元（1）包括流量调节液压缸（11），流量调节液压缸（11）内设置有浮动活塞（111），浮动活塞（111）将流量调节液压缸（11）分隔成左流量调节缸（112）和右流量调节缸（113）；齿轮泵（12）的活塞式齿轮（122）安装在浮动活塞（111）上，一控制装置控制浮动活塞（111）的左右移动。

3.根据权利要求2所述的电控变流量转向助力系统，其特征在于：所述左流量调节缸（112）内设置有调节弹簧（114），调节弹簧（114）一端与浮动活塞（111）连接，另一端抵靠在左流量调节缸（112）的内壁上。

4.根据权利要求2所述的电控变流量转向助力系统，其特征在于：所述控制装置为控制电磁阀（13），控制电磁阀（13）与EHPS电子控制单元（3）通信连接，控制电磁阀（13）为三位五通电磁阀，控制电磁阀（13）分别与左流量调节缸（112）、右流量调节缸（113）和储液罐（5）连接，齿轮泵（12）的出油口通过控制电磁阀（13）与转向调节单元（2）连接。

5.根据权利要求1所述的电控变流量转向助力系统，其特征在于：所述转向调节单元（2）包括转向助力缸（21）、转向拉杆（22）和转向分配阀（23）；转向助力缸（21）内设置有助力活塞（211），助力活塞（211）将转向助力缸（21）分隔为左助力调节缸（212）和右助力调节缸（213）；转向拉杆（22）设置于转向助力缸（21）内且两端分别延伸至转向助力缸（21）外与车轮转向节连接；助力活塞（211）与转向拉杆（22）固定连接；转向分配阀（23）与控制电磁阀（13）连接；转向分配阀（23）分别与左助力调节缸（212）和右助力调节缸（213）连接；转向分配阀（23）与储液罐（5）连接。

6.根据权利要求5所述的电控变流量转向助力系统，其特征在于：所述转向分配阀（23）通过进油管（105）与控制电磁阀（13）连接，转向分配阀（23）通过回油管（108）与储液罐（5）连接，进油管（105）与回油管（108）之间设置有旁通管（109），旁通管（109）上设置有限压阀（6）。