[发明专利]一种变传动比循环球式电液转向系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种变传动比循环球式电液转向系统及其控制方法，包括：转向盘模块、变传动比液压助力模块、机械传动模块、电机助力模块以及主控制器模块；本发明的电液转向系统能够根据不同工况的传动比信号选择不同的电机助力模式，通过液压助力电机和电动助力电机协调控制转向，实现转向助力大小随谐波转角的传动比信号可调，融合了电动响应快和液压助力大、变传动比稳定性好的三重优势，提高了响应速度，加强了抗干扰能力，并在一定程度上降低了整体能耗。

技术领域

本发明属于汽车转向系统技术领域，具体涉及一种变传动比循环球式电液转向系统及其控制方法。

背景技术

随着车辆控制技术的发展以及人们对驾驶安全性和舒适性要求越来越高；液压助力转向系统由于存在不能实现主动控制、转向助力特性不可调等问题，已经不能满足新的要求。电动助力转向系统虽然能够解决上述问题，但是在中重型商用车的应用上存在着助力不足的缺陷，而且目前提出的电控液压转向系统仍存在能耗较大，响应速度慢，路感较差等缺点。因此，复合式的电控液压助力转向系统的研究有着重要的意义。

现有的商用车电控液压助力转向系统的传动比是固定的，不能根据车辆运行工况对操纵稳定性的要求实现主动修正控制，在低速转向时，驾驶员的转向力度大，转向手感和舒适性差；在高速转向时，驾驶员的操作反应时间短，商用车辆的质量惯性大，因此安全性和稳定性较低。现有技术中提出的一些行星齿轮和齿轮齿条式转向器组成的变传动比机构很难满足商用车所需大传动比、大转矩的特点，新型的适应商用车的变传动比机构需要被研究。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种变传动比循环球式电液转向系统及其控制方法，以解决现有商用车转向系统传动比固定、液压助力转向系统传动效率较低、路感较差且响应速度慢的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种变传动比循环球式电液转向系统，包括：转向盘模块、变传动比液压助力模块、机械传动模块、电机助力模块以及主控制器模块；其中，

所述转向盘模块包括：转向盘、第一转向管柱、转向盘转角传感器、转向盘转矩传感器；

所述转向盘与第一转向管柱固定连接；

所述转向盘转角传感器、转向盘转矩传感器均与第一转向管柱固定连接，分别采集转向盘的转角和转矩信号，并将采集到的信号发送给主控制器模块；

所述变传动比液压助力模块包括：变传动比模块、第二转向管柱、第二转向管柱转矩传感器、循环球式液压助力转向器以及液压助力模块；

所述第二转向管柱转矩传感器与第二转向管柱固定连接，用于采集第二转向管柱的转矩信号，并将采集到的信号发送给主控制器模块；

所述变传动比模块包括：转角电机、转角电机转角控制器、转角电机转角传感器、谐波齿轮机构、锁止机构；

所述转角电机转角传感器和转角电机固定连接，用于采集转角电机的转角信号；所述锁止机构安装在转角电机上，用于在转角电机不工作或故障时锁止转角电机；所述转角电机转角控制器输入端连接主控制器模块，输出端连接转角电机，用于通过对当前时刻的前轮转角进行换算，得出转角电机需要输出的实际转角，将转角电机理想转角与转角电机实际转角作差，得到实时的转角电机控制信号，对转角电机进行控制；

所述谐波齿轮机构包括：波发生器、柔轮和刚轮；所述柔轮为外齿轮，刚轮为内齿轮，刚轮和柔轮之间存在齿差；第一转向管柱作为输入端与谐波齿轮机构的柔轮通过花键无间隙连接，带动柔轮转动；波发生器由回转部件和柔性轴承组成；波发生器设置于柔轮的内环中，其外侧面通过柔性轴承带动柔轮发生弹性形变，柔轮变成椭圆形齿轮随回转部件旋转的相反方向转动；位于波发生器中部的回转部件与转角电机的转子轴连接；柔轮外齿与刚轮的内齿相啮合；刚轮与第二转向管柱的一端通过花键无间隙连接；第二转向管柱的另一端与循环球式液压助力转向器相连；