CN209505838U - 一种新型电子助力转向装置、控制装置及轻型卡车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型电子助力转向装置、控制装置及轻型卡车，所述电子助力转向装置设置在转向管柱远离方向盘的端部，其包括转向助力控制器和转向助力执行装置，所述转向助力控制器与所述转向执行装置电连接；所述转向助力执行装置包括转向助力电机和传感器装置，所述转向助力控制器的一端与所述转向助力电机电连接，另一端与所述传感器装置电连接具有能适用于多种不同的驾驶情况，助力精确，节省能源改善汽车燃油经济性，更好适应智能驾驶车辆需求等优点。

Description

一种新型电子助力转向装置、控制装置及轻型卡车

技术领域

本实用新型涉及轻型卡车领域，尤其涉及一种新型电子助力转向装置、控制装置及轻型卡车。

背景技术

近年来，随着汽车技术的发展，轻型卡车这种在日常生活工作中用处极大的工具车辆的各种性能也得到了极大的提升，轻型卡车由于载货后的质量相较于普通乘用车来说较大，所以乘用车在泊车和低速行驶时转向操纵负担沉重的问题尤为突出，因此辅助转向系统便由此诞生。

最早出现的辅助转向系统为机械液压转向系统，它的主要组成部分有液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带和储油罐等，这种助力方式是将一部分发动机的动力输出转化成液压泵压力，对转向系统施加辅助作用力，从而使轮胎转向。

由于机械液压助力需要大幅消耗发动机动力，所以人们在机械液压助力的基础上进行改进，开发出了更节省能耗的电子液压助力转向系统。这套系统的转向油泵不再由发动机直接驱动，而是由电动机直接驱动，并且在之前的基础上加装了电控系统，使得转向辅助力的大小不光与转向角度有关，还与车速有关。机械结构上增加了液压反应装置和液流分配阀，新增的电控系统包括车速传感器、电磁阀和转向ECU等。

在上述电子液压助力系统的基础上，电动助力转向系统开始发展，电动助力转向系统是由电动助力机直接提供转向力，省去了液压动力转向系统所必需的转向油泵、软管、液压油等，节省能量又保护环境。现有的电动助力系统多应用于乘用车，在轻型卡车领域的应用并不成熟。

为了解决上述的问题，本实用新型提供了一种新型电子助力转向装置、控制装置及轻型卡车，在现有循环球式电子助力转向系统的基础上，进行了改进，使得能够在轻型卡车上使用，并且能够兼顾轻型卡车的不同驾驶模式及状态。同时本实用新型还具有成本低，质量小，实现简单等优点。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于传统的电子助力转向装置不能够满足轻型卡车的使用，不能适应多种驾驶模式，提供一种新型电子助力转向装置，设置在转向管柱远离方向盘的端部，包括：转向助力控制器和转向助力执行装置，所述转向助力控制器与所述转向执行装置电连接；

所述转向助力执行装置包括转向助力电机和传感器装置，所述转向助力控制器的一端与所述转向助力电机电连接，另一端与所述传感器装置电连接。

进一步地，所述转向助力执行装置为循环球式转向器，所述转向助力执行装置还包括转向执行命令接收装置，所述转向执行命令接收装置与所述传感器装置电连接。

进一步地，所述传感器装置包括转角传感器、力矩传感器和车速传感器，所述转角传感器包括第一信息采集装置和第一信息发送装置，所述力矩传感器包括第二信息采集装置和第二信息发送装置，所述车速传感器包括第三信息采集装置和第三信息发送装置。

进一步地，其特征在于，所述转向助力控制器包括人工驾驶命令接收装置、自动驾驶命令接收装置、辅助驾驶命令接收装置、自检命令接收装置、自检反馈命令发送装置和转向执行命令发送装置。

一种新型电子助力转向装置的控制装置，包括整车自动驾驶按钮、整车控制装置、转向器控制装置和如上述的新型电子助力转向装置，所述整车控制装置分别与所述整车自动驾驶按钮、所述转向器控制装置和所述转向助力控制器电连接，所述转向器控制装置与所述转向助力执行装置电连接。

进一步地，所述整车自动驾驶按钮包括自动驾驶命令发送装置。

进一步地，所述整车控制装置包括辅助驾驶命令发送装置、自检命令发送装置、自检反馈命令接收装置、反馈信息接收装置和信息处理装置。

进一步地，所述转向器控制装置包括人工驾驶命令发送装置、第一信息接收装置、第二信息接收装置、第三信息接收装置和反馈信息发送装置。

一种轻型卡车，包括上述的控制装置。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

1、本实用新型采用了整车控制器、转角传感器和力矩传感器，整车控制器可以通过转角传感器和力矩传感器等信号来判断车辆运行的状态及驾驶员操作的模式，在不同的状态下有不同的助力特性，适合多种不同的工作模式，实现精确助力。

2、本实用新型采用了电子助力转向装置，即使在车辆发动机停止工作的情况下电子助力转向装置仍然有助力，并且控制器还可以控制只有在需要助力的情况下才向转向助力电机供应电功率，节省能源，改善汽车燃油经济性。

3、本实用新型采用了电子助力转向装置，更好的适应自动驾驶模式，满足智能驾驶车辆的需求。

4、本实用新型对传统的电子助力转向装置进行了改装，使其能够适用于轻型卡车，扩大了电子助力转向装置的使用范围，同时也使得轻型卡车的驾驶舒适性稳定性得到长足的进步。

5、本实用新型将助力电机的位置设置在了转向管柱远离方向盘的端部，减小了与实际助力位置之间的差距，减小了扭矩，提高了助力电机的工作效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型助力电机位置示意图；

图3是本实用新型转向系统的转角输入-输出曲线；

图4是对本实用新型执行角度进行正弦输入的正弦输入-输出曲线图；

图5是本实用新型在某一循迹道路行驶过程中的期望转角和实际转角曲线图；

图6是本实用新型自动驾驶控制流程图；

图7是本实用新型转向器控制装置工作流程图。

其中，图中附图标记对应应为：1-方向盘、2-转向管柱、3-轻卡转向助力电机、4-输入角度曲线、5-输出角度曲线、6-正线输出角度曲线、7-正弦输入角度曲线、8-期望角度、9-反馈角度。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

实施例一

在实施例一中，本实用新型提供一种新电子助力转向装置，所述新型电子助力转向装置设置在转向管柱远离方向盘的端部，包括：转向助力控制器和转向助力执行装置3，所述转向助力控制器与所述转向执行装置3电连接；所述转向助力执行装置3包括转向助力电机和传感器装置，所述转向助力控制器的一端与所述转向助力电机电连接，另一端与所述传感器装置电连接，所述转向助力执行装置3为循环球式转向器。

相较于现有的循环球式转向器来说，本实施例将助力电机和传感器装置集成在了循环球式转向装置的内部，并将其安装在了转向管柱远离方向盘的一端，在现有的乘用车中，助力电机的安装位置在转向管柱的中段靠近方向盘一侧，相较于乘用车的助力电机安装方式，本实施例具有减小力矩，增强助力效果的优点，且结构上简单易行，同时也增加了驾驶舱的空间，使得驾驶更为舒适。

实施例二

在实施例二中，本实用新型提供了一种新型电子助力转向装置的控制装置，包括：整车自动驾驶按钮、整车控制装置、转向器控制装置和如实施例一所述的新型电子助力转向装置，所述整车控制装置分别与所述整车自动驾驶按钮、所述转向器控制装置和所述转向助力控制器电连接，所述转向器控制装置与所述转向助力执行装置3电连接。所述整车自动驾驶按钮包括自动驾驶命令发送装置。所述整车控制装置包括辅助驾驶命令发送装置、自检命令发送装置、自检反馈命令接收装置、反馈信息接收装置和信息处理装置。所述转向器控制装置包括人工驾驶命令发送装置、第一信息接收装置、第二信息接收装置、第三信息接收装置和反馈信息发送装置。

实施例一中所述的传感器装置包括转角传感器、力矩传感器和车速传感器，所述转角传感器包括第一信息采集装置和第一信息发送装置，所述力矩传感器包括第二信息采集装置和第二信息发送装置，所述车速传感器包括第三信息采集装置和第三信息发送装置，实施例一中所述转向助力执行装置3还包括转向执行命令接收装置，所述转向执行命令接收装置与所述传感器装置电连接。

所述转向助力控制器包括人工驾驶命令接收装置、自动驾驶命令接收装置、辅助驾驶命令接收装置、自检命令接收装置、自检反馈命令发送装置和转向执行命令发送装置。

本实施例提供一种控制装置，能够控制实施例一所述的新型电子助力转向装置按照不同的驾驶模式工作，适应不同的驾驶模式，主要能够与自动驾驶模式、辅助驾驶模式和人工驾驶模式相匹配，达到助力更为精确的效果，使得助力的效果更好，传统的电子助力转向装置一般设置单一，只能适应单一的驾驶模式，助力的效果不能够根据驾驶模式的不同进行调整，本实施例提供的电子助力转向装置相较于传统的电子助力转向装置就具有助力更精确的优点，本实施例还可以通过对软件进行编程配置从而使得其更好的适用于轻型卡车的不同的车型。

实施例三

在实施例三中，请参阅图1，本实用新型提供了一种轻型卡车包括实施例一和实施例二所述的新型电子助力转向装置和控制装置。

工作原理：汽车起动以后，整车控制器向转向助力控制器发送自检命令，所述转向助力控制器开始执行自检命令，自检无误后向整车控制器发送自检反馈命令，整车控制装置接收自检反馈命令没有故障后开始正常工作；

在没有接收到任何命令的情况下，整车控制装置默认向转向助力控制器发送辅助驾驶命令，转向助力控制器接收辅助驾驶命令后给转向助力电机、转角传感器、力矩传感器和车速传感器发送执行命令，所述转向助力电机、转角传感器、力矩传感器和车速传感器开始工作，此时的状态为辅助驾驶状态；

此时可以通过整车自动驾驶按钮向整车控制装置发送自动驾驶命令，所述整车控制装置接收自动驾驶命令后发送自动驾驶命令给转向器控制装置和转向助力控制器，其中转向器控制装置接收到的是方向盘目标转角等信息，转向助力控制器则是接收命令后发送执行命令给转向助力执行装置，即转向助力电机开始工作，转角传感器、力矩传感器和车速传感器开始采集转角、力矩信息和车速信息，并将信息发送到转向器控制装置，转向器控制器将信息反馈至整车控制器，整车控制器的信息处理装置对信息进行处理，此状态循环，此时的状态便是自动驾驶模式，在自动驾驶模式下的控制流程图就如同图6所示，此时如果方向盘被人工转动，便进入第三种状态人工驾驶模式；

在方向盘被转动后，转向器控制装置便发送人工驾驶命令到整车控制装置，整车控制装置接收人工驾驶命令后，发送人工驾驶命令到转向助力控制器，转向助力控制器向转向助力执行装置发送执行命令，上述转角传感器、力矩传感器、车速传感器和转向助力保持工作状态。

本实用新型在处于人工驾驶的模式下不能够通过整车自动驾驶按钮进入自动驾驶模式，且本实用新型相较于乘用车所使用的电子助力转向装置，转向助力电机的位置不同，如图2所示，本实用新型转向助力电机位于转向管柱2的底端，而乘用车转向助力电机位于中间轴的顶端。

本实用新型的转向器控制装置在整个工作过程中的流程图如图7中所示。

如图3所示，提供了对本实用新型转角输入-输出曲线图，图中4表示整车控制器输入的期望转角，5为本实用新型执行的实际转角。在图3中我们可以看到，本实用新型的执行效率及精度均符合要求，仅在个别点存在波动。

如图4所示，提供了对本实用新型的执行角度进行正弦输入的曲线图，目的为模拟一些特殊路段需要频繁换向操作。其结果如图4，图中7表示整车控制装置输入的期望转角，6为本实用新型执行的实际转角。根据图中两条曲线情况我们可以看到，本实用新型在快速换向过程中，由于电机电枢、传动机构零件的转动惯量、质量，本实用新型在执行换向时有明显的停顿；此为其结构的固有特性。在车辆调试过程中，通过不断调整执行过程中的方向盘角速度可以缩短停顿时间。

如图5所示是本实用新型进行一段预定道路的循迹行驶之后，本实用新型的转角输入输出曲线。图中8表示整车控制装置输入的期望转角，9为本实用新型执行的实际转角。我们可以看到在进过不断的调试之后，对转动角度及角速度进行恰当的设定，样车已经能够平稳的进行自动驾驶；本实用新型能够较好的执行整车控制装置的指令。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

1、本实用新型采用了整车控制器、转角传感器和力矩传感器，整车控制器可以通过转角传感器和力矩传感器等信号来判断车辆运行的状态及驾驶员操作的模式，在不同的状态下有不同的助力特性，实现精确助力。

2、本实用新型采用了电子助力转向装置，即使在车辆发动机停止工作的情况下电子助力转向装置仍然有助力，并且控制器还可以控制只有在需要助力的情况下才向转向助力电机供应电功率，节省能源，改善汽车燃油经济性。

3、本实用新型采用了电子助力转向装置，更好的适应自动驾驶模式，满足智能驾驶车辆的需求。

4、本实用新型对传统的电子助力转向装置进行了改装，使其能够适用于轻型卡车，扩大了电子助力转向装置的使用范围，同时也使得轻型卡车的驾驶舒适性稳定性得到长足的进步。

5、本实用新型取消了液压转向油泵、油缸、液压管路、油罐等部件，而且电机及减速机构可以和转向柱、转向器做成一个整体，使得整个转向系统结构紧凑，质量轻，在生产线上的装配性好，节省装配时间，易于维护保养，整体上具有结构紧凑，质量轻，生产线装配好，易于维护保养的优点。

6、本实用新型可以通过程序设计较易与不同的车型匹配，可以缩短生产与开发的周期。

7、本实用新型将助力电机的位置设置在了转向管柱远离方向盘的端部，减小了与实际助力位置之间的差距，减小了扭矩，提高了助力电机的工作效率。

上所揭露的仅为本实用新型的几个较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种新型电子助力转向装置，其特征在于，所述电子助力转向装置设置在转向管柱(2)远离方向盘的端部，其包括转向助力控制器和转向助力执行装置(3)，所述转向助力控制器与所述转向执行装置(3)电连接；

所述转向助力执行装置(3)包括转向助力电机和传感器装置，所述转向助力控制器的一端与所述转向助力电机电连接，另一端与所述传感器装置电连接。

2.根据权利要求1所述的新型电子助力转向装置，其特征在于，所述转向助力执行装置(3)为循环球式转向器，所述转向助力执行装置(3)还包括转向执行命令接收装置，所述转向执行命令接收装置与所述传感器装置电连接。

3.根据权利要求2所述的新型电子助力转向装置，其特征在于，所述传感器装置包括转角传感器、力矩传感器和车速传感器，所述转角传感器包括第一信息采集装置和第一信息发送装置，所述力矩传感器包括第二信息采集装置和第二信息发送装置，所述车速传感器包括第三信息采集装置和第三信息发送装置。

4.根据权利要求3所述的新型电子助力转向装置，其特征在于，所述转向助力控制器包括人工驾驶命令接收装置、自动驾驶命令接收装置、辅助驾驶命令接收装置、自检命令接收装置、自检反馈命令发送装置和转向执行命令发送装置。

5.一种新型电子助力转向装置的控制装置，其特征在于，包括整车自动驾驶按钮、整车控制装置、转向器控制装置和如权利要求1-3任意一项所述的新型电子助力转向装置，所述整车控制装置分别与所述整车自动驾驶按钮、所述转向器控制装置和所述转向助力控制器电连接，所述转向器控制装置与所述转向助力执行装置(3)电连接。

6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述整车自动驾驶按钮包括自动驾驶命令发送装置。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述整车控制装置包括辅助驾驶命令发送装置、自检命令发送装置、自检反馈命令接收装置、反馈信息接收装置和信息处理装置。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述转向器控制装置包括人工驾驶命令发送装置、第一信息接收装置、第二信息接收装置、第三信息接收装置和反馈信息发送装置。

9.一种轻型卡车，其特征在于，包括如权利要求5-8任意一项所述的控制装置。