[發明專利]一種循環球式磁流體電控液壓助力轉向裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201410556964.4
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104309684A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 張玉璽;陳曉佳;操文濤
• 申請（專利權）人: 浙江萬達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: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙) 33217
• 代理人: 秦曉剛

技術領域

本發明屬于車輛工程技術領域，具體涉及助力轉向技術。

背景技術

常用的轉向器主要由齒輪齒條式、蝸桿曲柄銷式和循環球式。循環球式轉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球式轉向器扮演著重要角色。

在循環球轉向器中常采用的是循環球液壓助力轉向器，循環球式液壓助力轉向器主要由循環球轉向器、液壓轉閥、進油管、回油管、儲油罐、轉向油泵等組成，轉向油泵由汽車發動機驅動并通過進油管向循環球液壓助力轉向器提供助力液壓油，回油則由回油管流回儲油罐。傳統的液壓助力轉向系統中的轉向油泵轉速是由汽車發動機轉速決定的，不管方向盤是否需要轉向，只要發動機工作，轉向油泵就在工作，沒有調速功能，所以，燃油消耗較大，占汽車總燃油消耗的3％。在傳統的液壓助力轉向系統中，由于使用發動機動力驅動，油泵輸出液壓油流量不能調節，通過方向盤轉角來控制轉閥內的油液的流量，如果設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，如果設計的油液流量較小則與上述情況相反，這樣很難協調轉向系統的輕便性和“路感”之間的矛盾。

電動循環球式液壓助力轉向系統采用電機對轉向油泵進行驅動向液壓助力轉向系統提供液壓油。該系統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動機轉速傳感器的信號并反饋給驅動電機以實現對轉向油泵泵入液壓助力轉向器的液壓油流量進行調控，在轉閥開啟程度一定時，通過電機調節液壓缸內油液的壓力，從而實現轉向助力力度的大小調節，滿足高、低速時的轉向助力要求。電子液壓助力擁有機械液壓助力的大部分優點，同時還降低了能耗，反應也更加靈敏，轉向助力大小也能根據轉角、車速等參數自行調節。

但是電動循環球式液壓助力轉向系統由于引入了很多電子單元，結構較為復雜，其制造、維修成本也會相應增加，使用穩定性也不如機械式液壓助力轉向系統牢靠。

發明內容

本發明所要解決的技術問題就是提供一種循環球式磁流體電控液壓助力轉向裝置及控制方法，簡化結構，降低成本，提升可靠性。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種循環球式磁流體電控液壓助力轉向裝置，包括循環球轉向器殼體，所述循環球轉向器殼體內部包括直筒腔以及突出設置于直筒腔中部下側的下突出腔，所述直筒腔內設有轉向螺桿，所述轉向螺桿兩端支撐于軸承上，所述轉向螺桿上套裝轉向螺母齒條，所述轉向螺母齒條的內螺紋與轉向螺桿的外螺紋之間設有鋼球和鋼球導管組成鋼球循環滾道，在下突出腔內設有一個扇形齒輪與轉向螺母齒條嚙合傳動，所述扇形齒輪帶動轉向搖臂擺動，所述循環球轉向器殼體內在轉向螺母齒條的左右兩側分別設有絕緣密封的磁流體腔，所述磁流體腔內設有導電液體，兩側的磁流體腔通過導液管連通，在磁流體腔的上下內表面平行設置一對電極板，兩個電極板之間通過上電產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。

優選的，在導液管上連接有帶有單向閥的導電液體存儲器。

優選的，在磁流體腔的兩端分別設置有密封環，在循環球轉向器殼體的內表面、轉向螺母齒條及轉向螺桿外表面均設置一層絕緣層。

優選的，所述循環球轉向器殼體磁流體工作腔的橫截面為長方形或正方形截面。

優選的，所述電子控制單元包括信號采集電路及電極板驅動電路，所述信號采集處理電路采集的信號包括方向盤扭矩信號、方向盤轉速信號、車速信號、發動機轉速信號、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信號采集電路采集的信息控制電極板驅動電路工作。

此外，本發明還提供了一種循環球式磁流體電控液壓助力轉向控制方法：

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