[實用新型]一種基于四輪轉向的電動助力轉向裝置

有效

• 申請號: 201520554944.3
• 申請日: 2015-07-28
• 公開（公告）號: CN204871167U
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 張永輝;王悅;仇建華
• 申請（專利權）人: 西安航空學院
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04;B62D6/00;B62D101/00;B62D113/00;B62D119/00;B62D137/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

技術領域

本實用新型屬于車輛操縱穩定性技術領域，涉及一種轉向助力裝置，具體涉及一種基于四輪轉向的電動助力轉向裝置。

背景技術

汽車轉向系統作為汽車的一個重要組成部分，其性能直接影響汽車的操縱穩定性和行駛安全性。隨著汽車轉向系統和汽車電子技術的發展，電動助力轉向系統作為一種新型的助力轉向系統應用于汽車領域，它采用電動機作為助力源，助力性能優越，可有效地解決轉向輕便性與路感之間的矛盾，還可以兼顧節能、環保、舒適和安全等優點，己成為汽車技術研究的熱點之一。傳統的電動助力轉向主要針對前輪轉向車輛，但是如何使后輪可相對于車身主動轉向，以改善汽車的轉向機動性、操縱穩定性和行駛安全性，具有很大的現實實用性。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于四輪轉向的電動助力轉向裝置，該裝置能夠利用FPGA現場可編程門陣列接收各個傳感器實時測量的車的轉向盤力矩和轉向盤轉角，行駛車速、橫擺角速度、轉向輪轉角等多源信息，根據采集信號分析前、后輪轉向機構所需要的助力力矩以及轉向角度，給直流電動機發出驅動信號，自動調節前輪轉向盤助力矩以及后輪轉向機構的電機助力矩，既保證前輪轉向輕便，同時后輪可相對于車身主動轉向，使汽車的四個車輪都能起轉向作用，以改善汽車的轉向機動性、操縱穩定性和行駛安全性。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案予以實現：

一種基于四輪轉向的電動助力轉向裝置，包括FPGA現場可編程門陣列，轉向盤扭矩角度傳感器、轉向角傳感器、車身橫擺角速度傳感器、車速傳感器、電動機電流傳感器、電磁離合器、轉向機構和直流電動機，其中，轉向盤扭矩角度傳感器、轉向角傳感器、車身橫擺角速度傳感器、車速傳感器、電動機電流傳感器均與FPGA現場可編程門陣列相連，FPGA現場可編程門陣列通過電磁離合器的閉合驅動直流電動機，直流電動機與轉向機構相連并作用力矩于轉向機構。

所述直流電動機還連接有減速機構，且減速機構采用蝸輪蝸桿機構或行星齒輪機構。

所述電磁離合器設置在減速機構一側。

所述電動機電流傳感器采用霍爾式電流傳感器。

所述車速傳感器安裝在車速里程表的轉子一側。

所述車速傳感器采用光電式車速傳感器。

所述車身橫擺角速度傳感器安裝在汽車質心處的車身上。

所述車身橫擺角速度傳感器采用壓電射流角速度傳感器。

所述轉向角傳感器共4個，包括2個前輪轉向角傳感器以及2個后輪轉向角傳感器；前輪轉向角傳感器安裝在前輪轉向機構靠近車輪的一側，后輪轉向角傳感器安裝在后輪轉向機構靠近車輪的一側。

還包括用于控制四輪轉向的啟動、關閉狀態且與FPGA現場可編程門陣列相連的控制開關。

與現有技術相比，本實用新型具有的有益效果：本實用新型通過設置轉向盤扭矩角度傳感器、轉向角傳感器、車身橫擺角速度傳感器、車速傳感器、電動機電流傳感器，且這些傳感器將采集的信號送入電動助力轉向中央單元FPGA現場可編程門陣列，FPGA現場可編程門陣列根據這些傳感器的信號進行邏輯比較，得出所需要的前后輪轉向機構所需要的助力力矩以及轉向角度，并給直流電動機發出驅動信號，自動調節前輪轉向盤助力矩以及后輪電機助力矩，從而實現四輪轉向車輛的電動助力轉向。本實用新型的工作原理是在車輛行駛過程中，當車輛處于轉向狀態時，轉向角傳感器將前輪轉向的信號和汽車行駛狀態的信號送入FPGA現場可編程門陣列，FPGA現場可編程門陣列根據各傳感器采集的模擬信號量，經過A/D轉換為數字量，由FPGA對各路數字量進行邏輯比較，并通過電磁離合器和電動機電流傳感器，向直流電動機輸出驅動信號，直流電動機動作，向前輪轉向機構輸出助力矩，通過后輪轉向機構驅動后輪偏轉。同時FPGA現場可編程門陣列進行實時監視汽車狀況，分析目標轉向角與后輪實際轉向角之間的差值，來實時調整后輪的轉角。這樣可以根據汽車的實際運動狀態，實現汽車的四輪轉向，具有轉向精確度高、使用成本低，還可減少駕駛員轉向操作負擔，而且能夠提高車輛的轉向輕便性和轉向靈活性。

附圖說明

圖1是本實用新型的硬件連接示意圖。

圖2是FPGA電控單元的電路圖。

圖3是FPGA邏輯電路圖。