[发明专利]齿条末端保护方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种汽车的电动助力转向系统的控制方法，特别是涉及一种利用电动助 力转向系统来保护齿条末端的方法。

背景技术

请参阅图1，汽车上的机械转向系统主要包括方向盘11、转向管柱12、中间轴13、 转向器14、转向横拉杆15、转向节臂16和转向轮17。所述转向器14为齿轮齿条式转向器， 内置有齿条141与小齿轮142。当驾驶员转动方向盘11时，带动转向管柱12内置的转向轴 转动，该转向轴通过中间轴13与小齿轮142相连。小齿轮142与齿条141啮合，从而带动 齿条141在转向器14内向左或向右移动。齿条141与转向横拉杆15硬连接，从而由转向横 拉杆15通过转向节臂16施加拉力或推力在转向轮17上，完成汽车转向动作。

请参阅图2，这是齿轮齿条式转向器的示意图。该转向器14具有壳体140，在壳体140 内具有齿条141，齿条141的两端穿越壳体140且通过橡胶垫143(黑色方块)连接有球头 144。小齿轮142固定在壳体140的固定位置且与齿条141啮合，小齿轮142转动将带动齿 条141在壳体140内向左或向右移动。球头144连接有转向横拉杆15。

请参阅图3，齿条141可在A、B两点之间运动，其运动行程的极限位置A、B称为齿条 末端(RackEnd)。由于转向器14的齿条行程与方向盘11的转动角度一一对应，因而齿 条末端也就是方向盘11转到极限位置的一种工况。例如，左侧齿条末端A对应于转向盘 11的逆时针最大转角，右侧齿条末端B对应于转向盘11的顺时针最大转角。由于包围齿 条141的壳体140固定不动，因此在方向盘11接近极限位置时如果驾驶员还用力操纵方向 盘11继续转动，就可能使球头144撞击壳体140的一端。

请参阅图2和图3，例如，转向盘11在接近顺时针最大转角时仍然顺时针转动，就会 使得齿条141朝向右侧齿条末端位置B运动，那么左侧的球头144就会撞击壳体140的左端。 这种撞击可能会导致转向器14的机械结构损坏，由此产生的噪音也会给驾乘人员带来不 适感觉。因此，齿轮齿条式转向器需要设置齿条末端保护(RackEndStop，简称RES) 功能，为实现该功能目前有两种方案。

现有方案一是在齿条末端增加保护装置。例如图2中，在球头144外增加橡胶衬套 20(虚线方框)，也可是尼龙或塑料挡圈，以缓冲撞击及减小噪声。增加保护装置一方 面会增加成本，另一方面需要考虑保护装置的强度和磨损而定期进行养护更换，此外还 需要在生产过程中增加保护装置的装配工序。

现有方案二是通过电动助力转向系统(ElectricPowerSteering，简称EPS)实现 的。

请参阅图4，这是汽车上的电动助力转向系统。其在图1所示的机械转向系统的基础 上增加了：

——转角传感器21，例如设置在转向管柱12上，用来检测方向盘11的转角。

——扭矩传感器22，例如设置在小齿轮142上，用来检测方向盘11的转矩。

——ECU(电子控制单元)23，包括力矩控制模块和电机控制模块。力矩控制模块 采集方向盘11的转角与转矩、车速，并计算出相应的助力力矩输出给电机控制模块。电 机控制模块将助力力矩作为目标力矩，输出电流驱动助力电机24工作。

——助力电机24，安装在转向管柱12或转向器14上，其受ECU23控制，通过减速机 构25给驾驶员提供助力力矩。

——减速机构25，将助力电机24的转动角度以一定比例转换为转向管柱12或转向 器14的转动角度，起到减速增扭的作用。设减速机构25的减速比为k，k＞1，则助力 电机24的转动角度/k＝转向管柱12或转向器14的转动角度。