具有變傳動(dòng)比功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及助力轉(zhuǎn)向及其控制方法，特別涉及一種具有變傳動(dòng)比功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)在汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向中被廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)可以根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)向操作，借助于液壓助力系統(tǒng)施加可變的轉(zhuǎn)向助力，減輕駕駛員的轉(zhuǎn)向負(fù)擔(dān)。但現(xiàn)有電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動(dòng)比是固定的，也就是駕駛員的轉(zhuǎn)向盤輸入轉(zhuǎn)角與前輪轉(zhuǎn)角的比值始終是不變的，無法針對(duì)汽車在行駛過程中所遇到的各種狀況進(jìn)行變傳動(dòng)比控制，因而不能兼顧汽車低速行駛時(shí)轉(zhuǎn)向的靈敏性和高速行駛時(shí)轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性兩方面的要求。同時(shí)，現(xiàn)有的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)油栗，使得液壓油在轉(zhuǎn)向液壓缸兩側(cè)形成壓差，提供轉(zhuǎn)向助力。實(shí)際使用中，轉(zhuǎn)閥處的能量損失占轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能量損失的相當(dāng)大比例，在進(jìn)行優(yōu)化時(shí)發(fā)現(xiàn)，不同的轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)角下，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的能耗也有很大變化，而現(xiàn)有的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)角受轉(zhuǎn)向柱線性控制，很難取得最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性下的轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)角，因此很大程度上限制了汽車轉(zhuǎn)向經(jīng)濟(jì)性的提高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)【背景技術(shù)】中所涉及到的缺陷，提供一種能夠根據(jù)車速、方向盤轉(zhuǎn)角、橫擺角速度等轉(zhuǎn)向信號(hào)實(shí)時(shí)改變汽車轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比，轉(zhuǎn)向助力大小由栗油電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)閥開度協(xié)同控制的具有變傳動(dòng)比功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0005]具有變傳動(dòng)比功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)向機(jī)械單元、閥控電液位置伺服單元、轉(zhuǎn)閥開度調(diào)節(jié)單元、電子控制單元ECU和車載光學(xué)傳感器，所述轉(zhuǎn)向機(jī)械單元、閥控電液位置伺服單元、轉(zhuǎn)閥開度調(diào)節(jié)單元、電子控制單元ECU順序相連，所述車載光學(xué)傳感器和所述電子控制單元ECU相連；
[0006]所述的轉(zhuǎn)向機(jī)械單元包括轉(zhuǎn)矩傳感器、輸入太陽輪、行星輪、齒圈、轉(zhuǎn)向輸出軸和齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，所述轉(zhuǎn)矩傳感器設(shè)置在外部轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向軸和輸入太陽輪之間，所述輸入太陽輪的輸出端和轉(zhuǎn)向輸出軸的輸入端分別與行星輪的上下兩端內(nèi)嚙合，所述齒圈設(shè)置在行星輪的外部并與行星輪外嚙合；所述轉(zhuǎn)向輸出軸的輸出端和所述齒輪齒條轉(zhuǎn)向器相連；所述齒輪齒條轉(zhuǎn)向器和外部轉(zhuǎn)向輪連接；
[0007]所述閥控電液位置伺服單元用于在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)提供附加轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)變傳動(dòng)比控制;
[0008]所述轉(zhuǎn)閥開度調(diào)節(jié)單元用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向閥的轉(zhuǎn)角，將經(jīng)油栗輸出的液壓油在轉(zhuǎn)向閥處分流，在液壓缸兩側(cè)形成壓差，提供車輪轉(zhuǎn)向助力；
[0009]所述電子控制單元ECU用于根據(jù)接受到的傳感器信號(hào)，向閥控電液位置伺服單元、轉(zhuǎn)閥開度調(diào)節(jié)單元、油栗驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳遞控制信號(hào)，控制汽車轉(zhuǎn)向助力大小及附加轉(zhuǎn)角大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車轉(zhuǎn)向助力和變傳動(dòng)比的控制。
[0010]作為本實(shí)用新型具有變傳動(dòng)比功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述閥控電液位置伺服單元包含順序連接的自整角機(jī)、伺服放大器、液壓伺服閥、液壓馬達(dá)和液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)角齒輪，所述自整角機(jī)與電子控制單元ECU相連，所述液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)角齒輪與所述齒圈外嚙合。
[0011]作為本實(shí)用新型具有變傳動(dòng)比功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述轉(zhuǎn)閥開度調(diào)節(jié)單元包含轉(zhuǎn)閥調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)和中位開式轉(zhuǎn)向閥，所述轉(zhuǎn)閥調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的輸入端與所述電子控制單元ECU相連、輸出端與所述中位開式轉(zhuǎn)向閥內(nèi)腔相連，用于控制中位開式轉(zhuǎn)向閥開口大小。
[0012]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0013]1.本實(shí)用新型通過液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的變傳動(dòng)比控制，增強(qiáng)汽車的行駛穩(wěn)定性，并兼顧汽車低速行駛時(shí)轉(zhuǎn)向的靈敏性和高速行駛時(shí)轉(zhuǎn)向的穩(wěn)定性兩方面的要求。
[0014]2.本實(shí)用新型綜合考慮轉(zhuǎn)閥開度、栗油電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)轉(zhuǎn)向助力的影響，通過對(duì)轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)角的獨(dú)立控制，使得轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅與栗油電機(jī)配合完成理想助力大小的調(diào)整，而且根據(jù)ECU的優(yōu)化參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)角重新設(shè)定，有效的降低了汽車的轉(zhuǎn)向能耗。
[0015]3.本實(shí)用新型考慮了變傳動(dòng)比情況下的轉(zhuǎn)向反力矩，對(duì)轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)角、電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行修正，并對(duì)原有的轉(zhuǎn)向助力進(jìn)行補(bǔ)償，在減輕駕駛員轉(zhuǎn)向負(fù)擔(dān)的同時(shí)，更兼顧駕駛員的轉(zhuǎn)向路感。
【附圖說明】
[0016]圖1為具有變傳動(dòng)比功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為具有變傳動(dòng)比功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制方法的框圖。
[0018]圖中，1、轉(zhuǎn)向盤，2、扭矩傳感器，3、輸入太陽輪，4、行星輪，5、齒圈，6、轉(zhuǎn)向輸出軸，
7、齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，8、車輪，9、液壓缸回油管路，10、液壓缸，11、液壓缸活塞，12、液壓缸進(jìn)油管路，13、液壓馬達(dá)進(jìn)油管路，14、轉(zhuǎn)閥回油管路，15、油箱，16、液壓馬達(dá)供油油栗，17、轉(zhuǎn)閥供油油栗，18、油栗驅(qū)動(dòng)電機(jī)，19、液壓馬達(dá)進(jìn)油管路，20、轉(zhuǎn)閥進(jìn)油管路，21、栗油電機(jī)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)，22、電子控制單元ECU，23、車速信號(hào)，24、縱向加速度信號(hào)，25、前輪轉(zhuǎn)角信號(hào)，26、轉(zhuǎn)矩傳感器信號(hào)，27、方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)，28、橫擺角速度信號(hào)，29、液壓缸壓差信號(hào)，30、液壓馬達(dá)齒輪轉(zhuǎn)角信號(hào)，31、車載光學(xué)傳感器信號(hào)，32、轉(zhuǎn)閥調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)，33、液壓伺服閥位置控制信號(hào)，34、轉(zhuǎn)閥，35、液壓馬達(dá)齒輪，36、轉(zhuǎn)閥調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)，37、液壓伺服閥，38、液壓馬達(dá)，39、理想傳動(dòng)比計(jì)算模塊，40、理想傳動(dòng)比信號(hào)，41、液壓伺服閥位置計(jì)算模塊，42、液壓伺服閥理論位移信號(hào)，43、液壓伺服閥跟蹤模塊，44、理想助力模塊，45、理想助力信號(hào)，46、電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)閥開度綜合計(jì)算模塊，47、轉(zhuǎn)向判斷模塊，48、轉(zhuǎn)向判斷信號(hào)，49、栗油電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)，50、栗油電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算信號(hào)，51、轉(zhuǎn)閥調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)計(jì)算信號(hào)，52、轉(zhuǎn)閥調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)角實(shí)際信號(hào)，53、栗油電機(jī)跟蹤模塊，54、轉(zhuǎn)閥調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)跟蹤模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種具有變傳動(dòng)比功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括順序連接的轉(zhuǎn)向機(jī)械單元、閥控電液位置伺服單元、轉(zhuǎn)閥開度調(diào)節(jié)單元和電子控制單元E⑶22，其中，液壓位置伺服控制系統(tǒng)通過液壓馬達(dá)齒輪35與雙行星排齒圈5連接。
[0021]當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，ECU根據(jù)車速信號(hào)23、橫擺角速度信號(hào)28、方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)27、前輪轉(zhuǎn)角信號(hào)25、方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)27確定汽車轉(zhuǎn)向的傳動(dòng)比，向閥控電液位置伺服單元發(fā)出指令，調(diào)節(jié)液壓伺服閥37位置，以此調(diào)整液壓馬達(dá)38，控制液壓馬達(dá)齒輪35轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，與太陽輪齒圈5嚙合，在汽車轉(zhuǎn)向時(shí)提供附加轉(zhuǎn)角；ECU22根據(jù)車速信號(hào)23、轉(zhuǎn)矩傳感器信號(hào)26、液壓缸壓差信號(hào)29確定轉(zhuǎn)閥開度調(diào)節(jié)指令，調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)閥34相連的轉(zhuǎn)閥調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)36，使其轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)角度，控制轉(zhuǎn)閥的轉(zhuǎn)角，將經(jīng)油栗17輸出的液壓油在轉(zhuǎn)閥34處分流，經(jīng)液壓缸回油管路9、液壓缸進(jìn)油管路12與轉(zhuǎn)向助力液壓缸10兩側(cè)相連，液壓缸兩側(cè)形成壓差，以提供車輪8轉(zhuǎn)向助力，同時(shí)也確定油栗驅(qū)動(dòng)電機(jī)18的轉(zhuǎn)速，油栗驅(qū)動(dòng)電機(jī)18帶動(dòng)轉(zhuǎn)閥供油油栗17從油箱15中栗油，為轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)提供一定流量的液壓油。通過以上具有變傳動(dòng)比功能的電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車轉(zhuǎn)向助力、變傳動(dòng)比的控制，使得汽車在完成轉(zhuǎn)向助力的同時(shí)，也考慮駕駛員的手感；
[0022]ECU22與一車載光學(xué)傳感器31相連，通過對(duì)路面信息的反饋，與縱向加速度信號(hào)24綜合判斷汽車是否需要轉(zhuǎn)向操作，判斷需要轉(zhuǎn)向時(shí)，通過ECU控制轉(zhuǎn)閥34旋轉(zhuǎn)到一定開度，油栗驅(qū)動(dòng)電機(jī)18也提升到一定轉(zhuǎn)速，有效的保證了轉(zhuǎn)向操作的跟隨性，縮短轉(zhuǎn)向操作的響應(yīng)時(shí)間，在無轉(zhuǎn)向時(shí)，ECU控制轉(zhuǎn)閥34開度在一定的角度，油栗驅(qū)動(dòng)