專利名稱：轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，尤其涉及一種轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在原有傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展起來的，機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 的角傳動比是固定不變的，目前電動助力轉(zhuǎn)向也不能改變轉(zhuǎn)向系的角傳動比，而只能減輕 轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)矩，而在低速、原地泊車時(shí)不能減小轉(zhuǎn)向行程(轉(zhuǎn)向角度)，減輕駕駛員的勞動強(qiáng) 度，再而在高速時(shí)不能滿足轉(zhuǎn)向穩(wěn)重(低靈敏度)的要求。換句話說，不論是在市區(qū)窄小的街道緩行或是高速公路上奔馳，方向盤與前輪的 轉(zhuǎn)向角度比始終一成不變。如果采用直接轉(zhuǎn)向，駕駛者在過急彎時(shí)就不需要大幅轉(zhuǎn)動方向 盤，但是在高速行駛時(shí)，方向盤細(xì)微的動作都將會影響到行駛穩(wěn)定性；反過來說，轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 越是間接，車輛在高速公路上的行駛穩(wěn)定性就越高，但是必須犧牲過彎時(shí)的操控性。所以， 傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都必須在安全性與舒適性之間做出權(quán)衡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電動助力轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中的缺點(diǎn)。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向管柱，轉(zhuǎn)角傳感器， 扭轉(zhuǎn)傳感器，蝸輪蝸桿減速機(jī)，助力電機(jī)，齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，無級變速器及驅(qū)動無級變速器 變速比的調(diào)節(jié)電機(jī)，輪速傳感器，陀螺儀，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器。轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)向盤和下傳動軸之間裝有一個(gè)電 子控制的機(jī)械無級變速器，其中的無級變速器有一個(gè)輸入軸、一個(gè)輸出軸和一個(gè)速比調(diào)節(jié) 軸，一個(gè)輸入軸連接到轉(zhuǎn)向盤，速比調(diào)節(jié)軸與電動機(jī)輸出軸相連，通過控制器里變速比模塊 控制，輸出軸則與轉(zhuǎn)向柱相連。最終從輸出軸傳出的整體轉(zhuǎn)向角度是由駕駛者輸入的轉(zhuǎn)向 盤角度通過無級變速器變速后的角度。此外，轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的其他組成部件還包括判定當(dāng)前 駕駛條件和駕駛者指令的穩(wěn)定控制單元和多個(gè)傳感器。另外，轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電動 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)始終通過車載網(wǎng)絡(luò)與動態(tài)穩(wěn)定控制單元聯(lián)網(wǎng)。本發(fā)明可以在車輛轉(zhuǎn)向過度時(shí)，主動進(jìn)行反轉(zhuǎn)向調(diào)整。使之與汽車電子穩(wěn)定控制 系統(tǒng)共同作用，可以自動進(jìn)行車輛控制，確保其穩(wěn)定性。本發(fā)明可以通過助力電動調(diào)整車輛，代替駕駛員實(shí)施反轉(zhuǎn)向，在多種路面共存的 情況下，都能保證車輛直線行駛，可確保穩(wěn)定性，并在不同路況間切換時(shí)向車輛施加更大的 制動力，制動距離更為縮短。轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠從轉(zhuǎn)向一開始就能判斷轉(zhuǎn)向后出 現(xiàn)的情況，通過電子控制的無級變速器自動修正轉(zhuǎn)向角度，干預(yù)降低偏航情況的發(fā)生，從而
3防止在公路上高速行駛時(shí)突然變線以超越另一輛車然后回到車道時(shí)，或者高速行駛中突然 發(fā)現(xiàn)前方有障礙物需要急轉(zhuǎn)彎時(shí)，很容易出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向不足或者轉(zhuǎn)向過度，避免了此過程中 車體可能失去控制的情況。且能使汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)不必像在其他車輛中那樣干預(yù)駕 駛，保證車輛行駛的平穩(wěn)性。當(dāng)調(diào)整轉(zhuǎn)向系變傳動比后無法完成對車輛的控制時(shí)，轉(zhuǎn)向系反轉(zhuǎn)向調(diào)整，以確保 汽車穩(wěn)定性要求。當(dāng)轉(zhuǎn)向系反轉(zhuǎn)向調(diào)整無法完成對車輛的控制時(shí)，汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng) 才參與到工作中來，用以減少汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)使用的頻率，提高了車輛行駛的平穩(wěn) 性。在控制部分中有三大功能模塊變速比控制模塊，助力控制模塊，轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性控制 模塊。其中助力控制模塊中包括助力控制，回正控制，阻尼控制，力矩補(bǔ)償控制；變速比模塊 包括轉(zhuǎn)向系變速比控制，轉(zhuǎn)角補(bǔ)償控制；轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性控制模塊包括轉(zhuǎn)向系統(tǒng)反轉(zhuǎn)向控制，還 包括與車身穩(wěn)定性控制(ABS，EBD, TCS, ASR等)的一些接口、通訊等，有益效果本發(fā)明使用簡便，智能化程度高，能主動進(jìn)行反轉(zhuǎn)向調(diào)整，在轉(zhuǎn)向過程中均勻調(diào)節(jié) 受力元件，相互補(bǔ)償，從而將轉(zhuǎn)向的靈敏性、輕便性和操縱穩(wěn)定性完美結(jié)合，提高了操縱性 能的同時(shí)提高了安全性能。


圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的示意圖；圖2為本發(fā)明的工作流程示意圖。其中轉(zhuǎn)向盤1、轉(zhuǎn)向盤角度傳感器2、轉(zhuǎn)向管柱3、轉(zhuǎn)角速比調(diào)節(jié)電機(jī)4、無級變速 器5、控制器6、力矩傳感器7、輪速傳感器8、輪胎9、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器10、助力電機(jī)11、蝸輪 蝸桿減速機(jī)12、陀螺儀13、助力模塊14、轉(zhuǎn)向系變速比模塊15、車身穩(wěn)定性控制模塊16、轉(zhuǎn) 角信號17、力矩信號18、輪速信號19、陀螺儀信號20。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。參見圖1轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，主要包括轉(zhuǎn)向盤1、轉(zhuǎn)向盤 角度傳感器2、轉(zhuǎn)向管柱3、轉(zhuǎn)角速比調(diào)節(jié)電機(jī)4、無級變速器5、控制器6、力矩傳感器7、輪 速傳感器8、輪胎9、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器10、助力電機(jī)11、蝸輪蝸桿減速機(jī)12、陀螺儀13。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向盤1通過轉(zhuǎn)向管柱3連接轉(zhuǎn)角速比調(diào)節(jié)電機(jī)4和無級變速器 5，在轉(zhuǎn)向管柱3上有一轉(zhuǎn)向盤角度傳感器2，這些部分通過一長桿結(jié)構(gòu)連接車體，車體上包 括力矩傳感器7、輪速傳感器8、輪胎9、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器10、助力電機(jī)11、蝸輪蝸桿減速機(jī) 12、陀螺儀13，其中齒輪齒條轉(zhuǎn)向器10、助力電機(jī)11、蝸輪蝸桿減速機(jī)12連接轉(zhuǎn)向裝置，輪 速傳感器8靠近輪胎9，陀螺儀13在車體重心處，車體內(nèi)安裝有控制器6。在本實(shí)施例中的轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作過程為當(dāng)汽車 點(diǎn)火發(fā)動后，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤1時(shí)，轉(zhuǎn)角信號17、力矩信號18、輪速信號19、陀螺儀信號20、以及 由轉(zhuǎn)角速比調(diào)節(jié)電機(jī)4獲得的當(dāng)前轉(zhuǎn)向系傳動比信號傳輸?shù)娇刂破?。
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其中轉(zhuǎn)角信號17、力矩信號18、輪速信號19傳遞給助力模塊14，從而控制助力電 機(jī)11進(jìn)行助力操作，從而進(jìn)行回正、阻尼控制。輪速信號19和陀螺儀信號20傳遞給轉(zhuǎn)向 系變速比模塊15，根據(jù)汽車的輪速信號19控制轉(zhuǎn)角速比調(diào)節(jié)電機(jī)4，調(diào)整至合適的轉(zhuǎn)向系 傳動比，以獲得最佳手感。其次根據(jù)陀螺儀13上的陀螺儀信號20判斷汽車是否有失穩(wěn)趨勢，適當(dāng)?shù)赝ㄟ^轉(zhuǎn) 角速比調(diào)節(jié)電機(jī)4調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向系傳動比，使得轉(zhuǎn)向在保持汽車穩(wěn)定的情況下獲得最大的傳動 比，同時(shí)通過轉(zhuǎn)向管柱3對轉(zhuǎn)角進(jìn)行補(bǔ)償，使轉(zhuǎn)向更靈活、精確。當(dāng)改變轉(zhuǎn)向系傳動比后，力 矩信號18會發(fā)生變化，這時(shí)轉(zhuǎn)向系變速比模塊15會向助力模塊14通訊，請求助力模塊14 對轉(zhuǎn)矩進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)轉(zhuǎn)角信號17和陀螺儀信號20傳遞給車身穩(wěn)定性控制模塊16，控制器 6接受轉(zhuǎn)角速比調(diào)節(jié)電機(jī)4確認(rèn)當(dāng)前傳動比，通過輪速信號19和轉(zhuǎn)角信號17能判斷汽車?yán)?論軌跡，通過陀螺儀信號20能得出汽車實(shí)際行駛軌跡，把理論軌跡與實(shí)際軌跡相比較，如 果得出答案相等，表示汽車沒有失穩(wěn)，如果答案不相等，表示汽車失穩(wěn)，對轉(zhuǎn)向?qū)嵤┓崔D(zhuǎn)向 控制，從而使汽車調(diào)整到穩(wěn)定狀態(tài)。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定。
權(quán)利要求
轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，其主要包括轉(zhuǎn)向盤連接轉(zhuǎn)向管柱，其上有轉(zhuǎn)角傳感器和扭轉(zhuǎn)傳感器，下端連接蝸輪蝸桿減速機(jī)和助力電機(jī)，齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，無級變速器，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器，無級變速器及驅(qū)動無級變速器變速比的調(diào)節(jié)電機(jī)，輪速傳感器，陀螺儀在車體上提供車體信息。所述無級變速器為機(jī)械式無級變速器處于轉(zhuǎn)向盤和下傳動軸之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電機(jī)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所 述無級變速器為機(jī)械式無級變速器，且處于轉(zhuǎn)向盤和下傳動軸之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所 述無級變速器有一個(gè)輸入軸連接到轉(zhuǎn)向盤、一個(gè)輸出軸轉(zhuǎn)向柱和一個(gè)速比調(diào)節(jié)軸連接電動 機(jī)輸出軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，始 終通過車載網(wǎng)絡(luò)與動態(tài)穩(wěn)定控制單元聯(lián)網(wǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，通 過電子控制的無級變速器在車輛失穩(wěn)前自動修正轉(zhuǎn)向角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，通 過電子控制的無級變速器在車輛失穩(wěn)后自行反轉(zhuǎn)向調(diào)整，必要時(shí)，由電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)進(jìn) 行協(xié)助。
全文摘要
轉(zhuǎn)向系變傳動比的主動電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向管柱，轉(zhuǎn)角傳感器，扭轉(zhuǎn)傳感器，蝸輪蝸桿減速機(jī)，助力電機(jī)，齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，無級變速器及驅(qū)動無級變速器的轉(zhuǎn)角速比調(diào)節(jié)電機(jī)，輪速傳感器，陀螺儀，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制器。通過控制變速比的調(diào)節(jié)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)不同車速時(shí)轉(zhuǎn)向傳動比連續(xù)且平滑無級的變化，同時(shí)也能進(jìn)行轉(zhuǎn)角補(bǔ)償。在車輛轉(zhuǎn)向過度時(shí)，主動進(jìn)行反轉(zhuǎn)向調(diào)整，在轉(zhuǎn)向過程中調(diào)節(jié)電機(jī)與助力電機(jī)柔性控制，相互補(bǔ)償，從而將轉(zhuǎn)向的靈敏性、輕便性和操縱穩(wěn)定性完美結(jié)合，提高了操縱性能和安全性能。
文檔編號B62D119/00GK101898583SQ20101022183
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者敖英齊, 段洪, 高明 申請人:株洲易力達(dá)機(jī)電有限公司