專利名稱:串聯(lián)型雙電機(jī)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種串聯(lián)型雙電機(jī)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括與方向盤相連的轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向軸經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向器連接用于帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向橫拉桿；所述的轉(zhuǎn)向軸經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器連接控制模塊，控制模塊采集車速信號(hào)并且輸出端分別連接第一助力電機(jī)、第一電磁離合器、第二助力電機(jī)以及第二電磁離合器，所述的第二助力電機(jī)、第二電磁離合器、第一助力電機(jī)、第一電磁離合器依次串聯(lián)在一起，第一電磁離合器經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)矩耦合器與轉(zhuǎn)向軸相并聯(lián)。本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置兩臺(tái)助力電機(jī)串聯(lián)耦合的結(jié)構(gòu)，根據(jù)所需助力轉(zhuǎn)矩的大小，控制單個(gè)助力電機(jī)或者兩臺(tái)助力電機(jī)同時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩，滿足大型車輛需要較大轉(zhuǎn)矩的需求，提高商用車的燃油經(jīng)濟(jì)性。
【專利說(shuō)明】
串聯(lián)型雙電機(jī)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的布置結(jié)構(gòu)，具體涉及一種串聯(lián)型雙電機(jī)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安全性及可靠性高，轉(zhuǎn)向特性曲線比較理想。同時(shí)，由于采用直流電機(jī)，不需要發(fā)動(dòng)機(jī)提供高壓油，整車的燃油經(jīng)濟(jì)性好。但是受汽車用電池供電電壓，以及安裝尺寸等方面的限制，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向輸出轉(zhuǎn)矩較小，無(wú)法滿足商用車輛轉(zhuǎn)向助力的要求，目前應(yīng)用領(lǐng)域仍局限于乘用車或輕型商用車。因此，從燃油經(jīng)濟(jì)性而言，采用大輸出轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)于提高商用車的燃油經(jīng)濟(jì)性，降低運(yùn)行成本具有積極意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、輸出轉(zhuǎn)矩較大的串聯(lián)型雙電機(jī)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，進(jìn)而有效提高車輛駕駛過(guò)程中的操控性，降低油耗。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:包括與方向盤相連的轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向軸經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向器連接用于帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向橫拉桿;所述的轉(zhuǎn)向軸經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器連接控制模塊，控制模塊采集車速信號(hào)并且輸出端分別連接第一助力電機(jī)、第一電磁離合器、第二助力電機(jī)以及第二電磁離合器，所述的第二助力電機(jī)、第二電磁離合器、第一助力電機(jī)、第一電磁離合器依次串聯(lián)在一起，第一電磁離合器經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)矩耦合器與轉(zhuǎn)向軸相并聯(lián)。
[0005]所述的轉(zhuǎn)向軸包括通過(guò)萬(wàn)向節(jié)連接在一起的第一轉(zhuǎn)向軸和第二轉(zhuǎn)向軸，第一轉(zhuǎn)向軸連接方向盤，第二轉(zhuǎn)向軸連接轉(zhuǎn)向器，第一電磁離合器經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)矩親合器與第二轉(zhuǎn)向軸相并聯(lián)。
[0006]所述的控制模塊連接用于采集車速信號(hào)的車速傳感器。
[0007]所述的控制模塊內(nèi)包括用于比較不同車速所需方向盤轉(zhuǎn)矩與實(shí)際方向盤轉(zhuǎn)矩相差大小的比較器。
[0008]所述的轉(zhuǎn)矩耦合器帶有用于降低電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，增大輸出轉(zhuǎn)矩的減速裝置。
[0009]所述的第一助力電機(jī)、第一電磁離合器、第二助力電機(jī)以及第二電磁離合器連接有與控制模塊并行操縱的手動(dòng)按鈕。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下的有益效果:控制模塊根據(jù)車速、方向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角信息控制第一助力電機(jī)、第二助力電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩以及第一電磁離合器、第二電磁離合器的斷開(kāi)和閉合。當(dāng)所需助力轉(zhuǎn)矩小于第一助力電機(jī)能夠輸出的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，控制模塊控制第一電磁離合器閉合，控制模塊控制第二電磁離合器斷開(kāi)，切斷第二助力電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出；當(dāng)所需助力轉(zhuǎn)矩大于第一助力電機(jī)能夠輸出的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，閉合第二電磁離合器，第一助力電機(jī)和第二助力電機(jī)同時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩。本實(shí)用新型中的第一電磁離合器用于控制第一助力電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩是否與轉(zhuǎn)向軸的輸出轉(zhuǎn)矩耦合，第二電磁離合器用于控制第二助力電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩是否與第一助力電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩耦合，電磁離合器同時(shí)起到保護(hù)作用，當(dāng)電機(jī)故障時(shí)，電磁離合器斷開(kāi)，防止車輛自動(dòng)轉(zhuǎn)向發(fā)生重大事故。本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置兩臺(tái)助力電機(jī)串聯(lián)耦合的結(jié)構(gòu)，根據(jù)所需助力轉(zhuǎn)矩的大小，控制單個(gè)助力電機(jī)或者兩臺(tái)助力電機(jī)同時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩，滿足大型車輛需要較大轉(zhuǎn)矩的需求，采用大輸出轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)于提高商用車的燃油經(jīng)濟(jì)性，降低運(yùn)行成本具有積極意義，有效提高車輛駕駛過(guò)程中的操控性。
【附圖說(shuō)明】

[0011]圖1本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2本實(shí)用新型的工作流程圖；
[0013]圖3我國(guó)駕駛員平均所偏好的轉(zhuǎn)向力矩側(cè)向加速度和車速變化曲線圖；
[0014]附圖中:1.方向盤;2.第一轉(zhuǎn)向軸;3.第二轉(zhuǎn)向軸;4.轉(zhuǎn)向器;5.轉(zhuǎn)向橫拉桿;6-1.第一助力電機(jī);6-2.第二助力電機(jī);7-1.第一電磁離合器;7-2.第二電磁離合器;8.轉(zhuǎn)矩親合器;9.轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器;10.控制模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型在結(jié)構(gòu)上包括方向盤1、第一轉(zhuǎn)向軸2、第二轉(zhuǎn)向軸3、轉(zhuǎn)向器
4、轉(zhuǎn)向橫拉桿5、第一助力電機(jī)6-1、第二助力電機(jī)6-2、第一電磁離合器7-1、第二電磁離合器7-2、轉(zhuǎn)矩耦合器8、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器9、控制模塊10。
[0017]在方向盤I下方連接第一轉(zhuǎn)向軸2，第一轉(zhuǎn)向軸2通過(guò)萬(wàn)向節(jié)連接第二轉(zhuǎn)向軸3，第二轉(zhuǎn)向柱3通過(guò)轉(zhuǎn)向器4連接轉(zhuǎn)向橫拉桿5 ；第一助力電機(jī)6-1和第二轉(zhuǎn)向軸3通過(guò)轉(zhuǎn)矩親合器8并聯(lián)，第一助力電機(jī)6-1與轉(zhuǎn)矩親合器8之間連接第一電磁離合器7-1;第二助力電機(jī)6-2和第一助力電機(jī)的副軸通過(guò)第一電磁離合器7-2串聯(lián);轉(zhuǎn)矩耦合器具有相應(yīng)的減速裝置，用于降低電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，增大輸出轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器9設(shè)置于方向盤I下方，用于實(shí)時(shí)采集方向盤I的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角信號(hào);轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器9的輸出端、第一助力電機(jī)6-1的控制端、第二助力電機(jī)6-2的控制端、第一電磁離合器7-1和第二離合器7-2的控制端連接控制模塊10。
[0018]當(dāng)助力電機(jī)故障時(shí)，由控制模塊10控制，斷開(kāi)第一電磁離合器7-1和第二電磁離合器7-2，防止自動(dòng)轉(zhuǎn)向的發(fā)生；第二電磁離合器7-2輸出轉(zhuǎn)矩與第一助力電機(jī)6-1的副軸親合;第一電磁離合器7-1輸出轉(zhuǎn)矩經(jīng)轉(zhuǎn)矩親合器8與第二轉(zhuǎn)向軸3親合，轉(zhuǎn)向器4將親合后的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩輸出到轉(zhuǎn)向橫拉桿5，從而實(shí)現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向過(guò)程。
[0019]控制模塊10根據(jù)車速信號(hào)，方向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角信號(hào)，對(duì)比控制模塊10中存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)向力矩、方向盤轉(zhuǎn)角和車速變化曲線(以吉林大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用開(kāi)放型駕駛模擬器得出我國(guó)駕駛員平均所偏好的轉(zhuǎn)向力矩側(cè)向加速度和車速變化曲線為例，如圖3;該曲線公開(kāi)于電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力特性曲線涉及仿真一文，重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2011年8月第30卷第4期；當(dāng)然也可自己做實(shí)驗(yàn)得出不同車速下的方向盤轉(zhuǎn)角與駕駛員偏好的轉(zhuǎn)向力矩曲線)控制助力電機(jī)轉(zhuǎn)矩及電磁離合器的斷開(kāi)與閉合;存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)向力矩、方向盤轉(zhuǎn)角和車速變化曲線根據(jù)為我國(guó)駕駛員平均偏愛(ài)的轉(zhuǎn)向力矩、方向盤轉(zhuǎn)角和車速變化曲線的統(tǒng)計(jì)，為現(xiàn)有技術(shù)。
[0020]參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型的雙電機(jī)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作時(shí)包括以下步驟:
[0021]車速傳感器采集的車速信號(hào)，與方向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器9采集的轉(zhuǎn)角信號(hào)輸出至控制模塊10，并與控制模塊10中存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)向力矩、方向盤轉(zhuǎn)角和車速變化曲線進(jìn)行比較，得出方向盤應(yīng)當(dāng)具有的轉(zhuǎn)向力矩;然后，控制模塊10將計(jì)算的應(yīng)當(dāng)具有的轉(zhuǎn)向力矩與方向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器9測(cè)出的方向盤轉(zhuǎn)矩進(jìn)行比較，得出助力電機(jī)應(yīng)當(dāng)輸出的轉(zhuǎn)矩;接著對(duì)助力電機(jī)應(yīng)當(dāng)輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行判斷，若助力電機(jī)應(yīng)當(dāng)輸出的轉(zhuǎn)矩小于第一助力電機(jī)6-1所能提供的最大轉(zhuǎn)矩，閉合第一電磁離合器7-1，第二助力電機(jī)6-2不工作，通過(guò)控制模塊10控制第一助力電機(jī)6-1的輸出轉(zhuǎn)矩完成轉(zhuǎn)向助力;若輸出轉(zhuǎn)矩大于第一助力電機(jī)6-1所能提供的最大轉(zhuǎn)矩，閉合第二電磁離合器7-2使第二助力電機(jī)6-2也輸出轉(zhuǎn)矩，由控制模塊10控制第一助力電機(jī)6-1和第二助力電機(jī)6-2共同輸出轉(zhuǎn)矩完成轉(zhuǎn)向助力。
[0022]此外，本實(shí)用新型的雙電機(jī)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也可以不設(shè)置控制模塊10和傳感器，駕駛員通過(guò)手動(dòng)按鈕控制第一助力電機(jī)6-1和第二助力電機(jī)6-2的轉(zhuǎn)矩，以及第一電磁離合器7-1和第二電磁離合器7-2的開(kāi)合以控制輸出至第二轉(zhuǎn)向軸3的轉(zhuǎn)矩，進(jìn)行轉(zhuǎn)向助力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種串聯(lián)型雙電機(jī)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:包括與方向盤(I)相連的轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向軸經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向器(4)連接用于帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向橫拉桿(5);所述的轉(zhuǎn)向軸經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器(9)連接控制模塊(10)，控制模塊(10)輸入端接車速信號(hào)并且輸出端分別連接第一助力電機(jī)(6-1)、第一電磁離合器(7-1)、第二助力電機(jī)(6-2)以及第二電磁離合器(7-2)，所述的第二助力電機(jī)(6-2)、第二電磁離合器(7-2)、第一助力電機(jī)(6-1)、第一電磁離合器(7-1)依次串聯(lián)在一起，第一電磁離合器(7-1)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)矩耦合器(8)與轉(zhuǎn)向軸相并聯(lián)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)型雙電機(jī)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)向軸包括通過(guò)萬(wàn)向節(jié)連接在一起的第一轉(zhuǎn)向軸(2)和第二轉(zhuǎn)向軸(3)，所述的第一轉(zhuǎn)向軸(2)連接方向盤(I)，第二轉(zhuǎn)向軸(3)連接轉(zhuǎn)向器(4)，第一電磁離合器(7-1)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)矩耦合器(8)與第二轉(zhuǎn)向軸(3)相并聯(lián)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)型雙電機(jī)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制模塊(1)連接用于采集車速信號(hào)的車速傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)型雙電機(jī)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制模塊(10)內(nèi)包括用于比較不同車速所需方向盤轉(zhuǎn)矩與實(shí)際方向盤轉(zhuǎn)矩相差大小的比較器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)型雙電機(jī)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)矩耦合器(8)帶有用于降低電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，增大輸出轉(zhuǎn)矩的減速裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)型雙電機(jī)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一助力電機(jī)(6-1)、第一電磁離合器(7-1)、第二助力電機(jī)(6-2)以及第二電磁離合器(7-2)連接有與控制模塊(10)并行操縱的手動(dòng)按鈕。
【文檔編號(hào)】B62D5/04GK205706842SQ201620354611
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月25日
【發(fā)明人】王贏, 李耀華, 焦森
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)安大學(xué)