[發明專利]一種變傳動比循環球式電液轉向系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202110652247.1
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113212543B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 周小川;徐坤豪;趙萬忠;鄒松春;欒眾楷
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B62D3/08
• 分類號: B62D3/08;B62D5/04;B62D6/00;B62D113/00;B62D119/00;B62D101/00;B62D137/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種變傳動比循環球式電液轉向系統及其控制方法，包括：轉向盤模塊、變傳動比液壓助力模塊、機械傳動模塊、電機助力模塊以及主控制器模塊；本發明的電液轉向系統能夠根據不同工況的傳動比信號選擇不同的電機助力模式，通過液壓助力電機和電動助力電機協調控制轉向，實現轉向助力大小隨諧波轉角的傳動比信號可調，融合了電動響應快和液壓助力大、變傳動比穩定性好的三重優勢，提高了響應速度，加強了抗干擾能力，并在一定程度上降低了整體能耗。

技術領域

本發明屬于汽車轉向系統技術領域，具體涉及一種變傳動比循環球式電液轉向系統及其控制方法。

背景技術

隨著車輛控制技術的發展以及人們對駕駛安全性和舒適性要求越來越高；液壓助力轉向系統由于存在不能實現主動控制、轉向助力特性不可調等問題，已經不能滿足新的要求。電動助力轉向系統雖然能夠解決上述問題，但是在中重型商用車的應用上存在著助力不足的缺陷，而且目前提出的電控液壓轉向系統仍存在能耗較大，響應速度慢，路感較差等缺點。因此，復合式的電控液壓助力轉向系統的研究有著重要的意義。

現有的商用車電控液壓助力轉向系統的傳動比是固定的，不能根據車輛運行工況對操縱穩定性的要求實現主動修正控制，在低速轉向時，駕駛員的轉向力度大，轉向手感和舒適性差；在高速轉向時，駕駛員的操作反應時間短，商用車輛的質量慣性大，因此安全性和穩定性較低?，F有技術中提出的一些行星齒輪和齒輪齒條式轉向器組成的變傳動比機構很難滿足商用車所需大傳動比、大轉矩的特點，新型的適應商用車的變傳動比機構需要被研究。

發明內容

針對于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種變傳動比循環球式電液轉向系統及其控制方法，以解決現有商用車轉向系統傳動比固定、液壓助力轉向系統傳動效率較低、路感較差且響應速度慢的問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明的一種變傳動比循環球式電液轉向系統，包括：轉向盤模塊、變傳動比液壓助力模塊、機械傳動模塊、電機助力模塊以及主控制器模塊；其中，

所述轉向盤模塊包括：轉向盤、第一轉向管柱、轉向盤轉角傳感器、轉向盤轉矩傳感器；

所述轉向盤與第一轉向管柱固定連接；

所述轉向盤轉角傳感器、轉向盤轉矩傳感器均與第一轉向管柱固定連接，分別采集轉向盤的轉角和轉矩信號，并將采集到的信號發送給主控制器模塊；

所述變傳動比液壓助力模塊包括：變傳動比模塊、第二轉向管柱、第二轉向管柱轉矩傳感器、循環球式液壓助力轉向器以及液壓助力模塊；

所述第二轉向管柱轉矩傳感器與第二轉向管柱固定連接，用于采集第二轉向管柱的轉矩信號，并將采集到的信號發送給主控制器模塊；

所述變傳動比模塊包括：轉角電機、轉角電機轉角控制器、轉角電機轉角傳感器、諧波齒輪機構、鎖止機構；

所述轉角電機轉角傳感器和轉角電機固定連接，用于采集轉角電機的轉角信號；所述鎖止機構安裝在轉角電機上，用于在轉角電機不工作或故障時鎖止轉角電機；所述轉角電機轉角控制器輸入端連接主控制器模塊，輸出端連接轉角電機，用于通過對當前時刻的前輪轉角進行換算，得出轉角電機需要輸出的實際轉角，將轉角電機理想轉角與轉角電機實際轉角作差，得到實時的轉角電機控制信號，對轉角電機進行控制；

所述諧波齒輪機構包括：波發生器、柔輪和剛輪；所述柔輪為外齒輪，剛輪為內齒輪，剛輪和柔輪之間存在齒差；第一轉向管柱作為輸入端與諧波齒輪機構的柔輪通過花鍵無間隙連接，帶動柔輪轉動；波發生器由回轉部件和柔性軸承組成；波發生器設置于柔輪的內環中，其外側面通過柔性軸承帶動柔輪發生彈性形變，柔輪變成橢圓形齒輪隨回轉部件旋轉的相反方向轉動；位于波發生器中部的回轉部件與轉角電機的轉子軸連接；柔輪外齒與剛輪的內齒相嚙合；剛輪與第二轉向管柱的一端通過花鍵無間隙連接；第二轉向管柱的另一端與循環球式液壓助力轉向器相連；