[發(fā)明專利]一種循環(huán)球式磁流體電控液壓助力轉(zhuǎn)向裝置及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410556964.4
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104309684A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張玉璽;陳曉佳;操文濤
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江萬達(dá)汽車方向機有限公司
• 主分類號: B62D5/22
• 分類號: B62D5/22;B62D5/20;B62D5/06
• 代理公司: 杭州華鼎知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33217
• 代理人: 秦曉剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于車輛工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及助力轉(zhuǎn)向技術(shù)。

背景技術(shù)

常用的轉(zhuǎn)向器主要由齒輪齒條式、蝸桿曲柄銷式和循環(huán)球式。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由于更多依靠滾動摩擦，所以具有較高的傳動效率，操縱起來比較輕便舒適，機械部件的磨損較小，使用壽命相對較長，在中、大型商用汽車上循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器扮演著重要角色。

在循環(huán)球轉(zhuǎn)向器中常采用的是循環(huán)球液壓助力轉(zhuǎn)向器，循環(huán)球式液壓助力轉(zhuǎn)向器主要由循環(huán)球轉(zhuǎn)向器、液壓轉(zhuǎn)閥、進(jìn)油管、回油管、儲油罐、轉(zhuǎn)向油泵等組成，轉(zhuǎn)向油泵由汽車發(fā)動機驅(qū)動并通過進(jìn)油管向循環(huán)球液壓助力轉(zhuǎn)向器提供助力液壓油，回油則由回油管流回儲油罐。傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)向油泵轉(zhuǎn)速是由汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速決定的，不管方向盤是否需要轉(zhuǎn)向，只要發(fā)動機工作，轉(zhuǎn)向油泵就在工作，沒有調(diào)速功能，所以，燃油消耗較大，占汽車總?cè)加拖牡?％。在傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，由于使用發(fā)動機動力驅(qū)動，油泵輸出液壓油流量不能調(diào)節(jié)，通過方向盤轉(zhuǎn)角來控制轉(zhuǎn)閥內(nèi)的油液的流量，如果設(shè)計的油液流量較大則可以滿足低速時的輕便性的要求但是這樣會造成高速時路感變差，如果設(shè)計的油液流量較小則與上述情況相反，這樣很難協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的輕便性和“路感”之間的矛盾。

電動循環(huán)球式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用電機對轉(zhuǎn)向油泵進(jìn)行驅(qū)動向液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供液壓油。該系統(tǒng)通過電控單元采集方向盤扭矩傳感器、方向盤角度傳感器、里程車速傳感器和發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器的信號并反饋給驅(qū)動電機以實現(xiàn)對轉(zhuǎn)向油泵泵入液壓助力轉(zhuǎn)向器的液壓油流量進(jìn)行調(diào)控，在轉(zhuǎn)閥開啟程度一定時，通過電機調(diào)節(jié)液壓缸內(nèi)油液的壓力，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力力度的大小調(diào)節(jié)，滿足高、低速時的轉(zhuǎn)向助力要求。電子液壓助力擁有機械液壓助力的大部分優(yōu)點，同時還降低了能耗，反應(yīng)也更加靈敏，轉(zhuǎn)向助力大小也能根據(jù)轉(zhuǎn)角、車速等參數(shù)自行調(diào)節(jié)。

但是電動循環(huán)球式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于引入了很多電子單元，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其制造、維修成本也會相應(yīng)增加，使用穩(wěn)定性也不如機械式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)牢靠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種循環(huán)球式磁流體電控液壓助力轉(zhuǎn)向裝置及控制方法，簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，提升可靠性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種循環(huán)球式磁流體電控液壓助力轉(zhuǎn)向裝置，包括循環(huán)球轉(zhuǎn)向器殼體，所述循環(huán)球轉(zhuǎn)向器殼體內(nèi)部包括直筒腔以及突出設(shè)置于直筒腔中部下側(cè)的下突出腔，所述直筒腔內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)向螺桿，所述轉(zhuǎn)向螺桿兩端支撐于軸承上，所述轉(zhuǎn)向螺桿上套裝轉(zhuǎn)向螺母齒條，所述轉(zhuǎn)向螺母齒條的內(nèi)螺紋與轉(zhuǎn)向螺桿的外螺紋之間設(shè)有鋼球和鋼球?qū)Ч芙M成鋼球循環(huán)滾道，在下突出腔內(nèi)設(shè)有一個扇形齒輪與轉(zhuǎn)向螺母齒條嚙合傳動，所述扇形齒輪帶動轉(zhuǎn)向搖臂擺動，所述循環(huán)球轉(zhuǎn)向器殼體內(nèi)在轉(zhuǎn)向螺母齒條的左右兩側(cè)分別設(shè)有絕緣密封的磁流體腔，所述磁流體腔內(nèi)設(shè)有導(dǎo)電液體，兩側(cè)的磁流體腔通過導(dǎo)液管連通，在磁流體腔的上下內(nèi)表面平行設(shè)置一對電極板，兩個電極板之間通過上電產(chǎn)生一個上下垂直方向的電場，兩個電極板與電子控制單元電連接，電子控制單元通過控制兩個電極板之間的電壓值和電源極性改變電場的強度和方向，磁流體腔的內(nèi)表面水平對稱布置兩塊磁性相反的強磁體，兩塊強磁體在磁流體腔內(nèi)形成水平方向的強磁場，該強磁場和電場的方向相互垂直。

優(yōu)選的，在導(dǎo)液管上連接有帶有單向閥的導(dǎo)電液體存儲器。

優(yōu)選的，在磁流體腔的兩端分別設(shè)置有密封環(huán)，在循環(huán)球轉(zhuǎn)向器殼體的內(nèi)表面、轉(zhuǎn)向螺母齒條及轉(zhuǎn)向螺桿外表面均設(shè)置一層絕緣層。

優(yōu)選的，所述循環(huán)球轉(zhuǎn)向器殼體磁流體工作腔的橫截面為長方形或正方形截面。

優(yōu)選的，所述電子控制單元包括信號采集電路及電極板驅(qū)動電路，所述信號采集處理電路采集的信號包括方向盤扭矩信號、方向盤轉(zhuǎn)速信號、車速信號、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號、點火信號和電極板兩端的電壓信號，所述電子控制單元根據(jù)信號采集電路采集的信息控制電極板驅(qū)動電路工作。

此外，本發(fā)明還提供了一種循環(huán)球式磁流體電控液壓助力轉(zhuǎn)向控制方法：

在車輛行駛過程中，磁流體電控液壓助力轉(zhuǎn)向裝置通電，電子控制單元通過調(diào)節(jié)電極板兩端的電壓值和電源極性，實現(xiàn)磁流體電控液壓助力轉(zhuǎn)向裝置的助力大小和方向的控制，具體控制方法如下：