[发明专利]电动动力转向系统

说明书

本发明公开了一种电动动力转向系统包括：转向杆，所述转向杆的相反的端部均机械地连接至相应车轮支架；通过齿轮机构连接至转向杆的电动马达，使得马达的旋转引起转向杆沿其主轴线平移从而使车轮支架移位；以及包括至少一个长形特征的线性位置传感器，所述长形特征沿着转向杆的长度沿对角线方向延伸，使得长形特征相对于转向杆的轴线倾斜；以及感测装置，所述感测装置面向转向杆、并且在任何给定时间只观察到长形特征的某一片段，所述片段在特征整个宽度上且仅沿着特征的一部分长度延伸，所述感测装置产生信号，所述信号根据感测装置所观察到的、由特征和转向杆的相邻部分形成的图案而变化，信号将转向杆的轴向位置编码。

技术领域

本发明涉及一种电动动力转向系统，更具体地涉及一种线控转向式动力转向系统。

背景技术

在汽车的无辅助转向系统的一种常规布置中，方向盘连接至转向轴。转向轴进而连接至转向机构。通常存在两种解决方案用于将马达连接至“齿条”，即在旋转运动与线性运动之间转换：(a)马达驱动蜗轮蜗杆齿轮箱，从而驱动小齿轮；(b)马达经由皮带传动来驱动循环球式螺母和导螺杆。

例如，转向机构可以包括具有齿条的杆(称为转向齿条或转向杆)。随转向轴转动的小齿轮与齿条接合，使得方向盘的转动引起小齿轮旋转，进而引起转向齿条的平移。齿条的每个端部均经由拉杆连接至车辆的车轮的车轮支架，车轮转向角度随着齿条的平移而发生变化。

在大多数汽车中，无辅助转向系统并不常见，因为驾驶员需要花费很大的力气才能转动方向盘。在电动动力辅助转向系统中，提供了马达，该马达通过蜗轮机构和蜗轮来作用在转向轴或转向齿条上。检测驾驶员施加到方向盘的转矩，并且命令马达从马达产生适当的辅助转矩。该辅助转矩以增大驾驶员施加的转矩的方式施加至转向系统的零件。效果是使方向盘更容易转动。

在最近的发展中，正在开发电动动力转向系统，其中从方向盘到转向齿条没有直接的机械链接。实际上，移除了转向轴。电动马达与用于测量驾驶员施加到方向盘的转矩的装置一起被保留。在这种布置中，不是增大了驾驶员施加的转矩，而是马达辅助转矩是施加以引起齿条平移和车轮转动的唯一力。马达可以转动小齿轮，从而复制了转向轴的作用。在替代方案中，齿条可以用导螺杆代替，其中马达通过由马达驱动的传动装置而直接作用在循环球式螺母上。

为了安全起见，对于系统而言，重要的是能够监测或计算齿条的位置，即齿条在其可用的平移运动范围内的位置。在常规系统中，无论是在无辅助的情况下还是在从方向盘到齿条存在机械连接的情况下，都可以通过测量方向盘或转向轴的角位置来推断该位置。对于没有机械连接的电动动力转向系统，这是不可能的，因为方向盘的角度并不明确地指示齿条的位置。可以通过对从标称起始位置起的马达旋转数进行计数来推断该位置，该标称起始位置将与齿条的行程中心对准。

申请人已经意识到，在系统电力丢失的情况下，这种计数可能被破坏或可能丢失。可以实施用于重新知悉位置的启动例程，但这会在启动后立即影响转向的性能，直到已经重新知悉齿条的位置为止。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单的动力转向系统布置，该动力转向系统布置能够在系统启动之后迅速确定转向齿条的位置。

根据第一方面，本发明提供了一种电动动力转向系统，所述电动动力转向系统包括：转向杆，所述转向杆的两个相反的端部均机械地连接至相应的车轮支架；电动马达，所述电动马达通过齿轮机构连接至所述转向杆，使得所述马达的旋转引起所述转向杆沿其主轴线平移，从而使所述车轮支架移位；以及线性位置传感器，所述线性位置传感器包括至少一个长形特征，所述长形特征沿着所述转向杆的长度沿对角线方向延伸，使得所述长形特征相对于所述转向杆的轴线倾斜；以及感测装置，所述感测装置面向所述转向杆、并且在任何给定时间只观察到所述长形特征的某一片段，所述片段在所述特征整个宽度上并且仅沿着所述特征的一部分长度延伸，所述感测装置产生信号，所述信号根据所述感测装置所观察到的、由所述特征和所述转向杆的相邻部分形成的图案而变化，所述信号将所述转向杆的轴向位置编码。