[发明专利]一种循环球式磁流体电控液压助力转向装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于车辆工程技术领域，具体涉及助力转向技术。

背景技术

常用的转向器主要由齿轮齿条式、蜗杆曲柄销式和循环球式。循环球式转向器由于更多依靠滚动摩擦，所以具有较高的传动效率，操纵起来比较轻便舒适，机械部件的磨损较小，使用寿命相对较长，在中、大型商用汽车上循环球式转向器扮演着重要角色。

在循环球转向器中常采用的是循环球液压助力转向器，循环球式液压助力转向器主要由循环球转向器、液压转阀、进油管、回油管、储油罐、转向油泵等组成，转向油泵由汽车发动机驱动并通过进油管向循环球液压助力转向器提供助力液压油，回油则由回油管流回储油罐。传统的液压助力转向系统中的转向油泵转速是由汽车发动机转速决定的，不管方向盘是否需要转向，只要发动机工作，转向油泵就在工作，没有调速功能，所以，燃油消耗较大，占汽车总燃油消耗的3％。在传统的液压助力转向系统中，由于使用发动机动力驱动，油泵输出液压油流量不能调节，通过方向盘转角来控制转阀内的油液的流量，如果设计的油液流量较大则可以满足低速时的轻便性的要求但是这样会造成高速时路感变差，如果设计的油液流量较小则与上述情况相反，这样很难协调转向系统的轻便性和“路感”之间的矛盾。

电动循环球式液压助力转向系统采用电机对转向油泵进行驱动向液压助力转向系统提供液压油。该系统通过电控单元采集方向盘扭矩传感器、方向盘角度传感器、里程车速传感器和发动机转速传感器的信号并反馈给驱动电机以实现对转向油泵泵入液压助力转向器的液压油流量进行调控，在转阀开启程度一定时，通过电机调节液压缸内油液的压力，从而实现转向助力力度的大小调节，满足高、低速时的转向助力要求。电子液压助力拥有机械液压助力的大部分优点，同时还降低了能耗，反应也更加灵敏，转向助力大小也能根据转角、车速等参数自行调节。

但是电动循环球式液压助力转向系统由于引入了很多电子单元，结构较为复杂，其制造、维修成本也会相应增加，使用稳定性也不如机械式液压助力转向系统牢靠。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种循环球式磁流体电控液压助力转向装置及控制方法，简化结构，降低成本，提升可靠性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种循环球式磁流体电控液压助力转向装置，包括循环球转向器壳体，所述循环球转向器壳体内部包括直筒腔以及突出设置于直筒腔中部下侧的下突出腔，所述直筒腔内设有转向螺杆，所述转向螺杆两端支撑于轴承上，所述转向螺杆上套装转向螺母齿条，所述转向螺母齿条的内螺纹与转向螺杆的外螺纹之间设有钢球和钢球导管组成钢球循环滚道，在下突出腔内设有一个扇形齿轮与转向螺母齿条啮合传动，所述扇形齿轮带动转向摇臂摆动，所述循环球转向器壳体内在转向螺母齿条的左右两侧分别设有绝缘密封的磁流体腔，所述磁流体腔内设有导电液体，两侧的磁流体腔通过导液管连通，在磁流体腔的上下内表面平行设置一对电极板，两个电极板之间通过上电产生一个上下垂直方向的电场，两个电极板与电子控制单元电连接，电子控制单元通过控制两个电极板之间的电压值和电源极性改变电场的强度和方向，磁流体腔的内表面水平对称布置两块磁性相反的强磁体，两块强磁体在磁流体腔内形成水平方向的强磁场，该强磁场和电场的方向相互垂直。

优选的，在导液管上连接有带有单向阀的导电液体存储器。

优选的，在磁流体腔的两端分别设置有密封环，在循环球转向器壳体的内表面、转向螺母齿条及转向螺杆外表面均设置一层绝缘层。

优选的，所述循环球转向器壳体磁流体工作腔的横截面为长方形或正方形截面。

优选的，所述电子控制单元包括信号采集电路及电极板驱动电路，所述信号采集处理电路采集的信号包括方向盘扭矩信号、方向盘转速信号、车速信号、发动机转速信号、点火信号和电极板两端的电压信号，所述电子控制单元根据信号采集电路采集的信息控制电极板驱动电路工作。

此外，本发明还提供了一种循环球式磁流体电控液压助力转向控制方法：

在车辆行驶过程中，磁流体电控液压助力转向装置通电，电子控制单元通过调节电极板两端的电压值和电源极性，实现磁流体电控液压助力转向装置的助力大小和方向的控制，具体控制方法如下：