CN207328580U - 一种汽车液压变传动比转向系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种汽车液压变传动比转向系统，系统包括机械传动模块、液压助力模块、变传动比模块以及主控制模块。本实用新型通过变传动比模块，使转向系统在低速时传动比较小，高速时传动比较大，使得汽车保持行驶稳定性的情况下，获得较好的转向路感，同时降低系统能量损耗，得到良好的综合转向性能。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车转向系统技术领域，具体指代一种汽车液压变传动比转向系统。
背景技术
随着动力转向系统的发展，汽车转向性能得到了极大的提高。目前汽车普遍采用液压助力转向系统和电动助力转向系统，依靠外加动力源输出动力，使得驾驶员执行转向操作时较为轻便。液压助力能够提供较大的力矩，但助力力矩不能精确调整且系统能耗较大；电动助力可以实现助力特性随行驶工况改变，但由于电气安全限制，提供的助力大小也受到限制。无论是液压助力转向还是电动助力转向，其转向传动比都是固定不可改变的。变传动比转向系统可以使车辆在低速行驶时传动比较小，转向更加灵活，提高车辆灵活性和驾驶员操控性；在高速行驶时，传动比较大，提高车辆的稳定性和安全性。
目前对转向系统变传动比的研究还处于起步阶段，国内对该系统的研究鲜有公开报道。国外仅有德国宝马在豪华轿车上应用了纯机械式AFS主动前轮式转向系统，但该系统采用的是电动助力方式，只能提供有限的助力力矩，在重型车上难以应用。
由于液压变传动比转向系统结构复杂，涉及到机械、电子、液压等多个学科，同时多个性能评价指标也相互存在影响，合理科学的参数优化设计对系统性能起到关键性作用。因此，建立准确的优化模型，采用合适优化算法对液压变传动比转向系统关键参数进行优化，是一项尤为重要的工作，对汽车动力转向的发展有推动作用。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种汽车液压变传动比转向系统，以克服现有技术中存在的问题。本实用新型通过变传动比模块，使转向系统在低速时传动比较小，高速时传动比较大，使得汽车保持行驶稳定性的情况下，获得较好的转向路感，同时降低系统能量损耗，得到良好的综合转向性能。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型的一种汽车液压变传动比转向系统，包括：机械传动模块、液压助力模块、变传动比模块、及主控制模块；
所述的机械传动模块包括方向盘、转角传感器、转矩传感器、转向轴、循环球转向器、转向摇臂、转向直拉杆、转向梯形及车轮；
转向轴上端与方向盘相连，下端与循环球转向器输入端连接；
循环球转向器输出端与转向摇臂连接；
转向摇臂与所述变传动比模块相连；
转向直拉杆输入端连接所述变传动比模块，输出端连接转向梯形及车轮，实现车轮转向动作；
转角传感器连接在方向盘上，用于获取驾驶员输入转角，并传递给主控制模块；
转矩传感器连接在转向轴上，用于获得驾驶员输入转矩，并传递给主控制模块；
所述的液压助力模块包括液压助力电机、双作用液片泵、转阀、助力动力缸；
液压助力电机输出端与双作用液压泵入口相连；
双作用液片泵的进油口连接油箱，在液压助力电机驱动下，将高压油从出油口传递到转阀；
转阀的高压油口和低压油口分别通过进油管与循环球转向器的进油口和出油口连接，其回油口与所述油箱连接；
助力动力缸是由所述循环球转向器的外壳内部和转向螺母外部之间的部分组成，助力动力缸的前端和后端分别开有一个油口，用于进行液压助力时与转阀之间油液流通；
所述的变传动比模块包括直流电机、液压泵、比例方向阀、液压缸、液压缸活塞；
直流电机输出端与液压泵相连，液压泵产生的高压传递至比例方向阀的进油口；
比例方向阀采用三位四通形式，通过所述主控制模块的控制信号改变工作位置，并控制液压油进出与所述转向直拉杆嵌套的液压缸；
液压缸外壳与所述转向摇臂固定连接，液压缸内部装配单杆活塞；
液压缸活塞的活塞杆末端与所述转向直拉杆连接；
所述的主控制模块分别与转角传感器、转矩传感器、车速传感器、横摆角速度传感器相连，用于接收驾驶员输入的方向盘转角信号、转矩信号以及汽车行驶过程中的车速信号和横摆角速度信号，经过计算输出三个控制信号，分别驱动液压助力电机、直流电机和比例方向阀工作。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提出的汽车液压变传动比转向系统，可根据汽车不同行驶工况，改变转向系统传动比大小。汽车低速行驶时，变传动比模块提供一个叠加位移，使得传动比较小，提高车辆灵活性和驾驶员操控性；汽车在高速行驶时，变传动比模块提供反方向位移，使得传动比较大，提高车辆的稳定性和安全性。该系统可以给驾驶员更好的操纵感和驾驶路感，同时加强汽车操作稳定性，减少事故发生。
本实用新型提出的汽车液压变传动比转向系统的多目标优化方法，适合于包含机械、电子、液压等多个学科，需要同时考虑转向系统多个性能评价指标的复杂系统。通过该方法对转向系统关键参数的优化，可以使得汽车在保证行驶稳定性的情况下，获得较好的转向路感，同时系统能耗有效降低，得到良好的综合转向性能。
本实用新型提出的混合小生境群体间共享技术的NSGA-Ⅱ遗传算法，有效通过群体间共享机制以及引入精英策略，可以充分利用自然界各个种群之间的制约和联系，保持群体多样性的同时，尽可能保留优良群体。相比普通遗传算法，混合小生境群体间共享技术的NSGA-Ⅱ遗传算法能够改善种群品质，有效避免种群早熟，同时算法的搜索能力和收敛速度有所提高。
附图说明
图1为本实用新型汽车液压变传动比转向系统的原理结构框图；
图中，1-方向盘，2-转角传感器，3-转矩传感器，4-转向轴/转向螺杆，5-齿扇，6-进油管，7-转阀，8-单向阀，9-双作用叶片泵，10-液压助力电机，11-回油管，12-油箱，13-转向直拉杆，14-转向梯形，15-车轮，16-直流电机，17液压泵，18-比例方向阀，19-液压缸，20-液压缸活塞，21-转向摇臂，22-转向螺母，23-主控制模块，24-助力动力缸，25-循环球转向器，a-转角信号，b-转矩信号，c-车速信号，d-横摆角速度信号，e-液压助力电机控制信号，f-直流电机控制信号，g-比例方向阀控制信号。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。
参照图1所示，本实用新型的一种汽车液压变传动比转向系统，包括：机械传动模块、液压助力模块、变传动比模块、及主控制模块（ECU）23；
所述的机械传动模块包括方向盘1、转角传感器2、转矩传感器3、转向轴4、循环球转向器25、转向摇臂21、转向直拉杆13、转向梯形14及车轮15；
转向轴4上端与方向盘1相连，下端与循环球转向器输入端连接；
循环球转向器输出端通过齿扇5与转向摇臂21连接；
转向摇臂21与所述变传动比模块相连；
转向直拉杆13输入端连接所述变传动比模块，输出端连接转向梯形14及车轮15，实现车轮15转向动作；
转角传感器2连接在方向盘1上，用于获取驾驶员输入转角，并传递给主控制模块23；
转矩传感器3连接在转向轴4上，用于获得驾驶员输入转矩，并传递给主控制模块23；
所述的液压助力模块包括液压助力电机10、双作用液片泵9、转阀7、助力动力缸24；
液压助力电机10输出端与双作用液压泵9入口相连；
双作用液片泵9的进油口连接油箱12，在液压助力电机10驱动下，高压油经过单向阀8从出油口传递到转阀7；
转阀7的高压油口和低压油口分别通过进油管6与循环球转向器25的进油口和出油口连接，其回油口与所述油箱12连接；
助力动力缸24是由所述循环球转向器25的外壳内部和转向螺母22外部之间的部分组成，助力动力缸的前端和后端分别开有一个油口，用于进行液压助力时与转阀7之间油液流通；
所述的变传动比模块包括直流电机16、液压泵17、比例方向阀18、液压缸19、液压缸活塞20；
直流电机16输出端与液压泵17相连，液压泵17产生的高压传递至比例方向阀18的进油口；
比例方向阀18采用三位四通形式，通过所述主控制模块的控制信号改变工作位置，并控制液压油进出与所述转向直拉杆13嵌套的液压缸19；采用比例方向阀，可以同时控制液压油流动的方向和流量大小。通过主控制模块同时发出对直流电机和比例方向阀两个信号，可以使流入液压缸的流量得到更精确的控制。
液压缸19外壳与所述转向摇臂21固定连接，液压缸内部装配单杆活塞；
液压缸活塞20的活塞杆末端与所述转向直拉杆13连接；
所述的主控制模块分别与转角传感器、转矩传感器、车速传感器、横摆角速度传感器相连，用于接收驾驶员输入的方向盘转角信号a、转矩信号b以及汽车行驶过程中的车速信号c和横摆角速度信号d，经过计算输出三个控制信号，分别驱动液压助力电机10、直流电机16和比例方向阀18工作。
工作时，主控制模块接收到车速、横摆角速度信号，经过计算得到最佳转向系统传动比，同时对比驾驶员输入的转角和转矩信号，得到实际传动比大小。根据最佳传动比和实际传动比的差值，主控制模块输出液压助力电机控制信号e调节循环球转向器助力大小、直流电机控制信号f调节变传动比模块液压流量、比例方向阀控制信号g调节比例方向阀工作位置。其中，当实际传动比大于最佳传动比时，比例方向阀处于右位工作，液压缸右腔进高压油、左腔出低压油，液压缸活塞相对液压缸逆向移动，使转向系统输出传动比减小；当实际传动比小于最佳传动比时，比例方向阀处于左位工作，液压缸左腔进高压油、右腔出低压油，液压缸会赛相对液压缸正向移动，使转向系统传动比增大；不需要变传动比模块工作时，比例方向阀处于中间工作位置，高压油直接经回油口返回油箱，液压泵处于卸荷状态，降低能量消耗。
本实用新型具体应用途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (1)
1.一种汽车液压变传动比转向系统，其特征在于，包括：机械传动模块、液压助力模块、变传动比模块、及主控制模块；
所述的机械传动模块包括方向盘、转角传感器、转矩传感器、转向轴、循环球转向器、转向摇臂、转向直拉杆、转向梯形及车轮；
转向轴上端与方向盘相连，下端与循环球转向器输入端连接；
循环球转向器输出端与转向摇臂连接；
转向摇臂与所述变传动比模块相连；
转向直拉杆输入端连接所述变传动比模块，输出端连接转向梯形及车轮，实现车轮转向动作；
转角传感器连接在方向盘上，用于获取驾驶员输入转角，并传递给主控制模块；
转矩传感器连接在转向轴上，用于获得驾驶员输入转矩，并传递给主控制模块；
所述的液压助力模块包括液压助力电机、双作用液片泵、转阀、助力动力缸；
液压助力电机输出端与双作用液压泵入口相连；
双作用液片泵进油口连接油箱，在液压助力电机驱动下，将高压油从出油口传递到转阀；
转阀的高压油口和低压油口分别通过进油管与循环球转向器进油口和出油口连接，其回油口与所述油箱连接；
助力动力缸是由所述循环球转向器的外壳内部和转向螺母外部之间的部分组成，助力动力缸的前端和后端分别开有一个油口，用于进行液压助力时与转阀之间油液流通；
所述的变传动比模块包括直流电机、液压泵、比例方向阀、液压缸、液压缸活塞；
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ID=62369060
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| CN201721207350.0U Withdrawn - After Issue CN207328580U (zh) | 2017-09-20 | 2017-09-20 | 一种汽车液压变传动比转向系统 |
Country Status (1)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107600173A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-01-19 | 南京航空航天大学 | 一种汽车液压变传动比转向系统及其多目标优化方法 |
| CN108725573A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-11-02 | 南京航空航天大学 | 一种基于磁流变液的主动转向路感控制系统及其控制方法 |
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2017
- 2017-09-20 CN CN201721207350.0U patent/CN207328580U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (4)
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| CN107600173A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-01-19 | 南京航空航天大学 | 一种汽车液压变传动比转向系统及其多目标优化方法 |
| CN107600173B (zh) * | 2017-09-20 | 2024-03-19 | 南京航空航天大学 | 一种汽车液压变传动比转向系统及其多目标优化方法 |
| CN108725573A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-11-02 | 南京航空航天大学 | 一种基于磁流变液的主动转向路感控制系统及其控制方法 |
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