專利名稱:雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括與方向盤相連的轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向軸經(jīng)過轉(zhuǎn)向器連接用于帶動車輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向橫拉桿；轉(zhuǎn)向軸經(jīng)過轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器連接控制模塊，控制模塊采集車速信號并且其輸出端分別連接第一助力電機、第一電磁離合器、第二助力電機以及第二電磁離合器，所述的第一助力電機依次經(jīng)第一電磁離合器以及第一轉(zhuǎn)矩耦合器與轉(zhuǎn)向軸相并聯(lián)，第二助力電機依次經(jīng)第二電磁離合器以及第二轉(zhuǎn)矩耦合器與轉(zhuǎn)向橫拉桿相并聯(lián)。本實用新型通過設(shè)置兩臺與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不同位置轉(zhuǎn)矩耦合的助力電機，根據(jù)所需助力轉(zhuǎn)矩的大小，控制單個助力電機或者兩臺助力電機同時輸出轉(zhuǎn)矩，滿足大型車輛需要有較大轉(zhuǎn)矩的需求。
【專利說明】
雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的布置結(jié)構(gòu)，具體涉及一種雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的電動助力轉(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，由于采用直流電機，不需要發(fā)動機提供高壓油，整車的燃油經(jīng)濟性好。但是受汽車用電池供電電壓，以及安裝尺寸等方面的限制，電動助力轉(zhuǎn)向輸出轉(zhuǎn)矩較小，無法滿足商用車輛轉(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)濟性而言，采用大輸出轉(zhuǎn)矩的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對于提高商用車的燃油經(jīng)濟性，降低運行成本具有積極意義。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、輸出轉(zhuǎn)矩較大的雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，進而有效提高車輛駕駛過程中的操控性，降低油耗。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案為:包括與方向盤相連的轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向軸經(jīng)過轉(zhuǎn)向器連接用于帶動車輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向橫拉桿；
[0005]所述的轉(zhuǎn)向軸經(jīng)過轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器連接控制模塊，控制模塊采集車速信號并且其輸出端分別連接第一助力電機、第一電磁離合器、第二助力電機以及第二電磁離合器，所述的第一助力電機依次經(jīng)第一電磁離合器以及第一轉(zhuǎn)矩耦合器與轉(zhuǎn)向軸相并聯(lián)，第二助力電機依次經(jīng)第二電磁離合器以及第二轉(zhuǎn)矩耦合器與轉(zhuǎn)向橫拉桿相并聯(lián)。
[0006]所述的轉(zhuǎn)向軸包括通過萬向節(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)過第一轉(zhuǎn)矩耦合器與第二轉(zhuǎn)向軸相并聯(lián)。
[0007]所述的控制模塊連接用于采集車速信號的車速傳感器。
[0008]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)矩與實際方向盤轉(zhuǎn)矩相差大小的比較器。
[0009]所述的第一轉(zhuǎn)矩耦合器與第二轉(zhuǎn)矩耦合器帶有用于降低電機輸出轉(zhuǎn)速，增大輸出轉(zhuǎn)矩的減速裝置。
[0010]所述的第一助力電機、第一電磁離合器、第二助力電機以及第二電磁離合器連接有與控制模塊并行操縱的手動按鈕。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實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、第二助力電機的輸出轉(zhuǎn)矩以及第一電磁離合器、第二電磁離合器的斷開與閉合。當(dāng)所需助力轉(zhuǎn)矩小于第二助力電機能夠輸出的最大轉(zhuǎn)矩時，控制模塊控制第二電磁離合器閉合，控制模塊控制第一電磁離合器斷開，切斷第一助力電機的轉(zhuǎn)矩輸出；當(dāng)所需助力轉(zhuǎn)矩大于第二助力電機能夠輸出的最大轉(zhuǎn)矩時，閉合第一電磁離合器，第一助力電機和第二助力電機同時輸出轉(zhuǎn)矩。本實用新型中的第一電磁離合器用于控制第一助力電機的輸出轉(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的輸出轉(zhuǎn)矩是否與轉(zhuǎn)向橫拉桿的輸出力耦合，而電磁離合器同時起到保護作用，當(dāng)電機故障時，電磁離合器斷開，防止車輛自動轉(zhuǎn)向發(fā)生重大事故。本實用新型通過設(shè)置兩臺與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不同位置轉(zhuǎn)矩耦合的助力電機，根據(jù)所需助力轉(zhuǎn)矩的大小，控制單個助力電機或者兩臺助力電機同時輸出轉(zhuǎn)矩，滿足大型車輛需要有較大轉(zhuǎn)矩的需求，采用大輸出轉(zhuǎn)矩的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對于提高商用車的燃油經(jīng)濟性，降低運行成本具有積極意義。
【附圖說明】

[0012]圖1本實用新型的整體結(jié)構(gòu)不意圖；
[0013]圖2本實用新型的工作流程圖；
[0014]圖3我國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；
[0015]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;6-2.第二助力電機;7-1.第一電磁離合器;7-2.第二電磁離合器;8-1.第一轉(zhuǎn)矩耦合器;8-2.第二轉(zhuǎn)矩耦合器;9.轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器;10.控制模塊。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0017]參見圖1，本實用新型在結(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6-1、第二助力電機6-2、第一電磁離合器7-1、第二電磁離合器7-2、第一轉(zhuǎn)矩耦合器8-1、第二轉(zhuǎn)矩耦合器8-2、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器9、控制模塊10。
[0018]在方向盤I下方連接第一轉(zhuǎn)向軸2，第一轉(zhuǎn)向軸2通過萬向節(jié)連接第二轉(zhuǎn)向軸3，第二轉(zhuǎn)向柱3通過轉(zhuǎn)向器4連接轉(zhuǎn)向橫拉桿5 ；第一助力電機6-1和第二轉(zhuǎn)向軸3通過第一轉(zhuǎn)矩親合器8-1并聯(lián)，第一助力電機6-1與第一轉(zhuǎn)矩親合器8-1之間連接第一電磁離合器7-1;第二助力電機6-2與轉(zhuǎn)向橫拉桿5通過第二轉(zhuǎn)矩親合器8-2并聯(lián)，第二助力電機6-2與第二轉(zhuǎn)矩耦合器8-2之間連接第一電磁離合器7-2;轉(zhuǎn)矩耦合器均具有相應(yīng)的減速裝置，用于降低電機輸出轉(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，用于實時采集方向盤I的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角信號;轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器9的輸出端、第一助力電機6-1的控制端、第二助力電機6-2的控制端、第一電磁離合器7-1的控制端和第二離合器7-2的均連接控制模塊10。
[0019]當(dāng)助力電機故障時，由控制模塊10控制，斷開第一電磁離合器7-1和第二電磁離合器7-2，防止自動轉(zhuǎn)向的發(fā)生;第一電磁離合器7-1輸出轉(zhuǎn)矩經(jīng)第一轉(zhuǎn)矩親合器8-1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 ；第二電磁離合器7-2輸出轉(zhuǎn)矩第二轉(zhuǎn)矩親合器8-2與轉(zhuǎn)向橫拉桿5直接親合，從而實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向過程。
[0020]控制模塊10根據(jù)車速信號，方向盤轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角信號，對比控制模塊10中存儲的轉(zhuǎn)向力矩、方向盤轉(zhuǎn)角和車速變化曲線(以吉林大學(xué)國家重點實驗室利用開放型駕駛模擬器得出我國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;該曲線公開于電動液壓助力轉(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，2011年8月第30卷第4期；當(dāng)然也可自己做實驗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)控制助力電機轉(zhuǎn)矩及電磁離合器的斷開與閉合;存儲的轉(zhuǎn)向力矩、方向盤轉(zhuǎn)角和車速變化曲線根據(jù)為統(tǒng)計我國駕駛員平均偏愛的轉(zhuǎn)向力矩、方向盤轉(zhuǎn)角和車速變化曲線，為現(xiàn)有技術(shù)。
[0021]參見圖2，本實用新型雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在工作時包括以下步驟:
[0022]車速傳感器采集到的車速信號，與方向盤轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器9采集的轉(zhuǎn)角信號輸出至控制模塊10，并與控制模塊10中存儲的轉(zhuǎn)向力矩、方向盤轉(zhuǎn)角和車速變化曲線進行比較，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測出的方向盤轉(zhuǎn)矩進行比較，得出助力電機應(yīng)當(dāng)輸出的轉(zhuǎn)矩;接著對助力電機應(yīng)當(dāng)輸出轉(zhuǎn)矩進行判斷，若助力電機應(yīng)當(dāng)輸出的轉(zhuǎn)矩小于第二助力電機6-2所能提供的最大轉(zhuǎn)矩，斷開第一電磁離合器7-1，第一助力電機6-1不工作，通過控制模塊10控制第二助力電機6-2的輸出轉(zhuǎn)矩完成轉(zhuǎn)向助力;若輸出轉(zhuǎn)矩大于第二助力電機6-2所能提供的最大轉(zhuǎn)矩，閉合第一電磁離合器7-1使第一助力電機6-1也輸出轉(zhuǎn)矩，由控制模塊10控制第一助力電機6-1和第二助力電機6-2共同輸出轉(zhuǎn)矩完成轉(zhuǎn)向助力。
[0023]本實用新型的雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也可不設(shè)置控制模塊10和傳感器，駕駛員通過手動按鈕控制第一助力電機6-1和第二助力電機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的開合以控制輸出至第二轉(zhuǎn)向軸3與轉(zhuǎn)向橫拉桿5的轉(zhuǎn)矩，進行轉(zhuǎn)向助力。
【主權(quán)項】
1.一種雙電機電動助力轉(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)過轉(zhuǎn)向器(4)連接用于帶動車輪旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向橫拉桿(5); 所述的轉(zhuǎn)向軸經(jīng)過轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角傳感器(9)連接控制模塊(10)，控制模塊(10)的輸入端連接車速信號并且其輸出端分別連接第一助力電機(6-1)、第一電磁離合器(7-1)、第二助力電機(6-2)以及第二電磁離合器(7-2)，所述的第一助力電機(6-1)依次經(jīng)第一電磁離合器(7-1)以及第一轉(zhuǎn)矩耦合器(8-1)與轉(zhuǎn)向軸相并聯(lián)，第二助力電機(6-2)依次經(jīng)第二電磁離合器(7-2)以及第二轉(zhuǎn)矩親合器(8-2)與轉(zhuǎn)向橫拉桿(5)相并聯(lián)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述的轉(zhuǎn)向軸包括通過萬向節(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)過第一轉(zhuǎn)矩耦合器(8-1)與第二轉(zhuǎn)向軸(3)相并聯(lián)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制模塊(10)連接用于采集車速信號的車速傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙電機電動助力轉(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所述的雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一轉(zhuǎn)矩耦合器(8-1)與第二轉(zhuǎn)矩耦合器(8-2)帶有用于降低電機輸出轉(zhuǎn)速，增大輸出轉(zhuǎn)矩的減速裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙電機電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一助力電機(6-1)、第一電磁離合器(7-1)、第二助力電機(6-2)以及第二電磁離合器(7-2)連接有與控制模塊(10)并行操縱的手動按鈕。
【文檔編號】B62D5/04GK205706843SQ201620354613
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】焦森, 李耀華, 王贏
【申請人】長安大學(xué)