RU129897U1

RU129897U1 - ELECTRIC STEERING STEERING

Info

Publication number: RU129897U1
Application number: RU2013111023/11U
Authority: RU
Inventors: Константин Сергеевич Артемьев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Браво Моторс"
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2013-07-10

Abstract

Рулевое управление электромобилем, содержащее рулевой механизм и электродвигатель, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит джойстик, передающий сигналы контроллеру управления, контроллер управления, направляющий сигналы контроллерам тяговых электродвигателей и электродвигателю, контроллеры тяговых электродвигателей, датчики положения руля, сигналы с которых считываются контроллером управления для контроля работоспособности рулевого управления и предотвращения аварийных ситуаций, причем датчики положения руля могут, в частности, содержать датчик абсолютного положения, датчик относительного положения, датчик центра руля, концевые датчики, а электродвигатель может быть выполнен как в виде серводвигателя, так и шагового двигателя.Electric vehicle steering, comprising a steering mechanism and an electric motor, characterized in that it further comprises a joystick transmitting signals to the control controller, a control controller sending signals to the traction motor controllers and the electric motor, traction motor controllers, rudder position sensors, signals from which are read by the control controller for monitoring the operability of the steering and preventing emergencies, moreover, rudder position sensors can, in h The characteristics include an absolute position sensor, a relative position sensor, a steering center sensor, end sensors, and an electric motor can be made in the form of either a servomotor or a stepper motor.

Description

Полезная модель относится к наземному автомобильному транспорту, преимущественно к системам рулевого управления, и может быть, в частности, использована как в легковом, так и в грузовом и пассажирском транспорте.The utility model relates to land road transport, mainly to steering systems, and can be, in particular, used both in passenger cars and in freight and passenger vehicles.

Известно рулевое управление транспортного средства, содержащее рулевой механизм, кинематически соединенный с управляемыми колесами, датчик крутящего момента, установленный на рулевом валу, усилитель мощности, электродвигатель, кинематически связанный с рулевым валом, коммутатор, компаратор, сумматор, источники порогового и опорного напряжений и датчик скорости. [1]A vehicle steering system is known comprising a steering mechanism kinematically connected to steered wheels, a torque sensor mounted on the steering shaft, a power amplifier, an electric motor kinematically connected to the steering shaft, a commutator, a comparator, an adder, threshold and reference voltage sources and a speed sensor . [one]

Основным существенным недостатком указанного рулевого управления транспортного средства является то, что в маневровом режиме, когда электрический усилитель включен, с усилителя мощности на электродвигатель подается напряжение, пропорциональное сигналу датчика момента, и система управления электрическим усилителем работает как разомкнутая по основному параметру - моменту, развиваемому электрическим двигателем. Этот режим работы не гарантирует желаемого снижения требуемого крутящего момента на рулевом колесе при действии всевозможных помех: изменения температуры, напряжения питания усилителя мощности, изменения момента нагрузки на рулевом механизме и других. Кроме того, быстродействие такой системы очень низкое, так как определяется постоянными времени электродвигателя, и при резких маневрах нельзя ожидать достаточной динамической помощи водителю от такого электроусилителя руля.The main significant drawback of this vehicle steering is that in shunting mode, when the electric amplifier is turned on, a voltage proportional to the signal of the torque sensor is applied to the electric motor from the power amplifier, and the electric amplifier control system operates as open according to the main parameter - the moment developed by the electric engine. This mode of operation does not guarantee the desired reduction in the required torque on the steering wheel under the influence of all kinds of interference: changes in temperature, power supply voltage of the power amplifier, changes in the load torque on the steering mechanism and others. In addition, the speed of such a system is very low, since it is determined by the time constants of the electric motor, and with sharp maneuvers, one cannot expect sufficient dynamic assistance to the driver from such an electric power steering.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является рулевое управление транспортного средства, содержащее рулевое колесо 1, рулевой механизм 2, датчик 3 момента, электродвигатель 4, усилитель мощности 5, коммутатор 6, компаратор 7, датчик тока 8, задатчик 9 порогового значения скорости движения, блок 10 преобразования сигналов датчика момента, блок 11 преобразования сигналов датчика тока, датчик 12 скорости движения, первый блок 13 логики, сумматор 14, первый регулятор 15, второй блок 16 логики и второй регулятор 17. [2]Closest to the claimed technical solution is the steering of a vehicle, comprising a steering wheel 1, a steering mechanism 2, a torque sensor 3, an electric motor 4, a power amplifier 5, a switch 6, a comparator 7, a current sensor 8, a speed threshold value adjuster 9, a unit 10 converting the signals of the torque sensor, the block 11 converting the signals of the current sensor, the speed sensor 12, the first logic block 13, the adder 14, the first controller 15, the second logic block 16 and the second controller 17. [2]

Основными существенными недостатками известного аналога, выбранного автором в качестве прототипа заявляемой полезной модели, является невозможность разрыва механических связей между рулевым механизмом и колесами транспортного средства, недостаточная устойчивость движения и маневренности транспортного средства при движении, а также затрудненность использования в электрических транспортных средствах.The main significant disadvantages of the known analogue, chosen by the author as a prototype of the claimed utility model, are the impossibility of breaking mechanical bonds between the steering mechanism and the wheels of the vehicle, the insufficient stability of movement and maneuverability of the vehicle during movement, as well as the difficulty of use in electric vehicles.

Главной задачей, решаемой заявляемой полезной моделью, является: облегчение использования в составе электрических транспортных средств, повышение устойчивости движения и маневренности транспортного средства при движении за счет усовершенствования системы контроля работоспособности рулевого управления и введения джойстика как органа управления транспортным средством.The main task solved by the claimed utility model is: facilitating the use of electric vehicles, increasing the stability of the vehicle and maneuverability of the vehicle when driving by improving the steering control system and introducing the joystick as a vehicle control.

Поставленная задача решается в полезной модели за счет того, что она дополнительно содержит джойстик, передающий управляющее воздействие водителя контроллеру управления, контроллер управления, контроллеры тяговых электродвигателей, электродвигатель и датчики положения руля.The problem is solved in a utility model due to the fact that it additionally contains a joystick that transfers the driver's control to the control controller, control controller, traction motor controllers, electric motor and rudder position sensors.

Кроме того, поставленная задача решается в полезной модели за счет того, что датчики положения руля могут быть выполнены в виде двух и более датчиков как сходных, так и различных по своему конструктиву.In addition, the task is solved in a utility model due to the fact that the rudder position sensors can be made in the form of two or more sensors, both similar and different in design.

Ни из патентно-технической литературы, ни из практики конструирования систем рулевого управления не известно о ее конструкции и, в частности, принципе работы, идентичном с заявляемым в полезной модели. Правомерен вывод о соответствии заявленного технического решения критерию «новизна».Neither from the patent technical literature, nor from the practice of designing steering systems is known about its design and, in particular, the principle of operation identical to that claimed in the utility model. The conclusion that the claimed technical solution meets the criterion of "novelty" is valid.

Совокупность новых и общих известных существенных признаков у заявляемого технического решения может быть реализована множество раз. При этом достигается один и тот же эффект и решается главная задача, поставленная полезной моделью, указанная выше. Следует сделать правомерный вывод о соответствии заявленного решения критерию «промышленная применимость».The combination of new and common known essential features of the claimed technical solution can be implemented many times. At the same time, the same effect is achieved and the main task posed by the utility model described above is solved. A legitimate conclusion should be drawn on the conformity of the declared decision with the criterion of “industrial applicability”.

Сущность заявляемого технического решения поясняется блок-схемой рулевого управления электромобилем. Рулевое управление состоит из рулевого механизма 2, джойстика 3, контроллера управления 4, контроллеров тяговых электродвигателей 5, электродвигателя 6, датчиков положения руля 7. Дополнительно на схеме указаны ведущие колеса электромобиля 1. Электродвигатель может быть выполнен как в виде серводвигателя, так и шагового двигателя. Датчики положения руля могут в частности, содержать датчик абсолютного положения, датчик относительного положения, датчик центра руля, концевые датчики и т.д. Количество контроллеров тяговых электродвигателей может варьироваться от одного до количества ведущих колес в зависимости от конструктива транспортного средства.The essence of the claimed technical solution is illustrated by the block diagram of the steering of an electric vehicle. The steering consists of a steering mechanism 2, a joystick 3, a control controller 4, traction motor controllers 5, an electric motor 6, steering wheel position sensors 7. Additionally, the driving wheels of an electric vehicle 1 are indicated in the diagram. The electric motor can be made in the form of either a servomotor or a stepper motor . The rudder position sensors may in particular comprise an absolute position sensor, a relative position sensor, a steering center sensor, end sensors, etc. The number of traction motor controllers can vary from one to the number of drive wheels, depending on the design of the vehicle.

Рулевое управление электромобилем работает следующим образом. В начале работы джойстик передает сигналы в контроллер управления, а контроллер управления в свою очередь передает сигнал в контроллеры тяговых электродвигателей. Сигнал передается на электродвигатель, который приводит в движение рулевой механизм. Также контроллер управления считывает сигналы с датчиков положения руля для контроля работоспособности рулевого управления и предотвращения аварийных ситуаций.Steering electric car works as follows. At the beginning of operation, the joystick transmits signals to the control controller, and the control controller in turn transmits a signal to the traction motor controllers. The signal is transmitted to an electric motor that drives the steering gear. The control controller also reads signals from the steering wheel position sensors to monitor the operability of the steering system and prevent emergency situations.

При отклонении джойстика вперед контроллер управления передает сигнал в контроллеры тяговых электродвигателей, и транспортное средство начинает движение вперед. Степень отклонения джойстика соответствует ускорению. Во время движения вперед торможение осуществляется путем отклонения джойстика назад. Степень отклонения назад относительно текущего положения задает уровень резкости торможения. Транспортное средство останавливается.When the joystick is pushed forward, the control controller transmits a signal to the traction motor controllers, and the vehicle begins to move forward. The degree of deviation of the joystick corresponds to acceleration. While moving forward, braking is done by pushing the joystick back. The degree of deviation back relative to the current position sets the level of sharpness of braking. The vehicle stops.

Движение транспортного средства задним ходом возможно из неподвижного состояния при отклонении джойстика назад. При движении задним ходом отклонение джойстика вперед вызывает торможение и остановку транспортного средства. Степень отклонения джойстика показывает интенсивность торможения.Reversing the vehicle is possible from a stationary state when the joystick is tilted back. When reversing, moving the joystick forward causes the vehicle to brake and stop. The degree of deviation of the joystick indicates the intensity of braking.

При движении вперед или назад, поворот джойстика вправо или влево приводит к тому, что электродвигатель поворачивает колеса соответственно вправо или влево. Угол, на который повернутся колеса, задается контроллером управления, и пропорционален углу отклонения джойстика и его скорости.When moving forward or backward, turning the joystick right or left causes the motor to rotate the wheels respectively to the right or left. The angle by which the wheels turn is set by the control controller, and is proportional to the angle of deviation of the joystick and its speed.

При выходе из строя электродвигателя контроллер управления подает сигнал о торможении на ведущие колеса и останавливает транспортное средство. Выход из строя определяется по существенному (более 5 градусов) расхождению значений датчиков положения руля.When the motor fails, the control controller sends a brake signal to the drive wheels and stops the vehicle. Failure is determined by a significant (more than 5 degrees) discrepancy between the values of the rudder position sensors.

Датчики положения руля работают одновременно и независимо друг от друга. Таким образом, эти датчики позволяют выявить как электрические и электронные сбои рулевой системы, так и механические сбои (люфты), на самой ранней стадии.The rudder position sensors work simultaneously and independently of each other. Thus, these sensors make it possible to detect both electrical and electronic failures of the steering system, and mechanical failures (backlashes), at an early stage.

Предлагаемое решение технически более эффективно, чем прототип, так как, во-первых, обеспечивает повышенную устойчивость движения и маневренность транспортного средства при движении за счет усовершенствования системы контроля работоспособности рулевого управления и введения джойстика как органа управления транспортным средством, а во-вторых, облегчает процесс управления транспортным средством благодаря разрыву механической связи между рулевым механизмом и колесами транспортного средства. Кроме того, предлагаемая система работы датчиков положения руля позволяет значительно снизить риск возникновения аварийных ситуаций, что в конечном итоге повышает безопасность транспортного средства.The proposed solution is technically more efficient than the prototype, since, firstly, it provides increased stability of the vehicle and maneuverability of the vehicle when driving due to the improvement of the steering control system and the introduction of the joystick as a vehicle control, and secondly, it facilitates the process driving a vehicle due to a break in the mechanical connection between the steering gear and the wheels of the vehicle. In addition, the proposed system of operation of the steering wheel position sensors can significantly reduce the risk of emergency situations, which ultimately increases the safety of the vehicle.

Источники информации:Information sources:

[1] - Авторское свидетельство СССР №1539115, МПК B62D 5/04, публ. 1990 г.[1] - USSR Copyright Certificate No. 1539115, IPC B62D 5/04, publ. 1990 g.

[2] - Патент РФ №2157327, МПК B62D 5/04, публ. 2000 г.[2] - RF Patent No. 2157327, IPC B62D 5/04, publ. 2000 year

Claims

Electric vehicle steering, comprising a steering mechanism and an electric motor, characterized in that it further comprises a joystick transmitting signals to the control controller, a control controller sending signals to the traction motor controllers and the electric motor, traction motor controllers, rudder position sensors, signals from which are read by the control controller for monitoring the operability of the steering and preventing emergencies, moreover, rudder position sensors can, in h characteristics, contain an absolute position sensor, a relative position sensor, a steering center sensor, end sensors, and the electric motor can be made in the form of either a servomotor or a stepper motor.