[发明专利]一种力与位移耦合控制的电动推杆式转向系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车转向铺助控制系统及控制方法，具体涉及一种力与位移耦合控制的电动推杆式转向系统及控制方法。本发明属汽车部件技术领域。

背景技术

现有的动力转向系统主要包括液压助力转向系统、电控液压助力转向系统、电动助力转向系统（EPS）以及线控转向系统。液压助力转向系统具有省力、易操控等优点，对汽车的结构和操纵性能有较好的作用，但是液压助力转向系统也存在经济性差、体积大、助力特性单一等问题。电控液压助力转向系统在一定程度上解决了轻便性和灵敏性的矛盾，但是电控液压系统也使得转向系统机构更复杂，价格更昂贵，而且仍然无法克服液压助力转向系统的一些固有缺点，如效率低、耗能大，以及液压油泄漏等问题。EPS利用电机取代液压系统提供转向助力，进一步提高了汽车操纵的稳定性、比较适宜的转向轻便性，同时也降低了发动机的功率损耗、降低了油耗与污染，提高了转向系统的低温工作特性等。但由于EPS 依旧保留了原有传统的机械式转向系统，其转向系统由于转向盘和转向车轮之间的固定连接而产生一些自身无法避免的缺陷，如转向特性受驾驶员驾驶技术的影响严重，汽车传动比固定等问题。线控转向系统中，驾驶员的转向操作与转向轮之间可以通过信号及控制器进行通信，驾驶员的转向操作仅仅是向车辆输入驾驶指令，控制器根据驾驶员指令、当前车辆状态和路面状况确定合理的前轮转角，在安全性和可靠性方面还存在着诸多问题，目前法律上还不允许将线控转向系统直接装备于车辆。

发明内容

本发明针对上述存在的缺陷提供了一种力与位移耦合控制的电动推杆式转向系统及控制方法。

发明内容

本发明所述的力与位移耦合控制的电动推杆式转向系统，包括转向盘，转向输入轴，转矩传感器，ECU，传动机构，转向电机，输出轴，蜗杆曲柄指销式转向器，转向摇臂，转向节臂，转向梯形杆；所述的转向盘通过转向输入轴与传动机构的力矩输入端相连，转矩传感器布置在转向输入轴与传动机构之间，ECU与转矩传感器相连，传动机构连接转向电机的力矩输出端通过输出轴与蜗杆曲柄指销式转向器相连，蜗杆曲柄指销式转向器上的转向摇臂控制转向节臂，制转向节臂连接转向梯形杆；还包括电动推杆，减速机构，助力电机；所述的助力电机与减速机构连接带动，减速机构推动电动推杆，助力电机通过ECU进行控制。

本发明所述的力与位移耦合控制的电动推杆式转向系统，所述的减速机构包括推动电动推杆外套，第一斜齿轮，第二斜齿轮，螺杆，螺母，销；所述的电动推杆外套套置螺杆，螺杆的一端布置第二斜齿轮，助力电机的驱动轴上布置第一斜齿轮，第一斜齿轮与第二斜齿轮啮合，电动推杆通过销与螺母固定，螺母套置在螺杆上其内为螺纹接结构。

本发明所述的力与位移耦合控制的电动推杆式转向系统的控制方法，步骤如下：

1）、车辆行驶过程中，ECU根据车辆的行车速度、侧向加速度、横摆角速度和转矩信号为基础；

2）、当车辆转向时ECU会根据上述信号发出理想控制电流，ECU通过计算将理想控制电流减去助力电机的反馈电流得到实际控制电流；

3）、ECU将得到的实际控制电流传输给助力电机控制器，助力电机控制器在实际控制电流的驱动下，控制助力电机两端的助力电机电压；

4）、助力电机电压驱动助力电机，助力电机通过减速传动机构推动电动推杆；

5）、电动推杆推动转向摇臂，经转向节臂力矩传递到转向梯形实现助力功能。

有益效果

本发明提供的一种力与位移耦合控制的电动推杆式转向系统及控制方法只在转向时电动机才提供助力，压动力转向是即使在不转向时，油泵也一直运转。因而本专利能减少能量消耗；能在各种行驶工况下提供合适的助力，减小由路面不平所引起的对转向系统的扰动，改善汽车的转向特性，减轻汽车低速行驶时的转向操纵力，提高汽车高速行驶时的转向稳定性，进而提高汽车的主动安全性，且可通过设置不同的转向手力特性来满足不同使用对象的需要。

本专利中取消了油泵、皮带、皮带轮、液压软管、液压油及密封件等，其零件比液压动力转向大大减少，因而其质量更轻、结构更紧凑，在安装位置选择方面也更容易，并且能降低噪声；没有液压回路，比液压动力转向更易调整和检测，装配自动化程度更高，并且可以通过设置不同的程序，能快速与不同车型匹配，因而能缩短生产和开发周期；不存在渗油问题，可大大降低保修成本，减小对环境的污染；比液压动力转向具有更好的低温工作性能。

附图说明

图1是本发明转向系统布置示意图；

图2是本发明的控制原理图；