[发明专利]一种线控转向系统脉冲辅助转向装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种线控转向系统脉冲辅助转向装置及控制方法，包括电子控制单元，线控转向执行机构，凸轮齿条传动机构，齿扇档位选择机构，及脉冲转向左右切换机构等。电子控制单元采集方向盘角位移传感器及拉杆位移传感器信号控制线控转向执行机构带动车轮转向；同时采集轮速传感器的信号，汽车横摆角速度，横向加速度及侧倾角信息，判断是否进行左转向脉冲调节或右转向脉冲调节的辅助转向。通过控制不同电磁离合器的启闭、电机的转速、及电磁线圈的电流大小，实现可变波形形式、幅值和频率的左右双向脉冲转向输出，达到汽车稳定性的控制效果。本发明结构简单，占用空间小，响应速度快，可控性好，安全可靠。

技术领域

本发明涉及智能汽车线控转向的主动安全领域，特别涉及一种线控转向系统脉冲辅助转向装置及控制方法。

背景技术

线控转向系统是智能汽车的重要系统部件，通过控制器、传感器以及信号线等将汽车的方向盘和转向车轮连接起来，采用现代化的电子设备去替换传统转向系统的机械连接。驾驶员只需要对转向盘输入转向指令，驾驶员的转向指令就能通过信号线传输给控制器，控制器就能够按照驾驶员的转向指令，根据传感器采集的汽车行驶状态和路面状况等信息综合计算得到汽车需要的前轮转角，然后利用转向电机精准快速地完成汽车的转向控制。线控转向系统不但可以降低驾驶员的驾驶操纵负担以及精神压力，而且还能更加灵活地控制转向系统，提升并优化汽车的操纵稳定性，进而提升汽车的主动安全性能。

线控转向系统的研究有很多，其中典型的有日产汽车公司设计的两组电机控制转向车轮的转动角度和速度，另一组电机模拟路面的反馈力的SBW系统。该系统备用离合器将机械连接汽车的转向轮，避免驾驶员因系统故障而失去对汽车的转向控制，在英菲尼迪Q50L等汽车中安装。国内外研究发现，采用高频小幅值的脉冲转向调节有助于汽车保持稳定的行驶状态，而传统线控转向系统难以兼顾脉冲转向调节的功能。这些装置设计定型后，只能进行单方向脉冲转向调节，若需要同时实现左右转向脉冲调节，则需要两套电机及偏心轮机构，结构复杂，占用安装空间大；且只能实现固定幅值和固定波形形式的脉冲转向输出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有线控转向系统难以实现脉冲转向调节，以及现有脉冲转向装置无法实现变幅值、变波形控制等缺点，提出了一种线控转向系统脉冲辅助转向装置及控制方法，该装置结构简单，可同时实现对脉冲转向的频率、幅值和波形进行控制，且脉冲转向与线控转向解耦，互不干涉，保障了汽车行驶安全性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种线控转向系统脉冲辅助转向装置，其特征在于，包括线控转向执行机构、脉冲转向调节机构以及电子控制单元ECU；其中，所述线控转向执行机构包括线控转向电机，所述转向电机通过减速器与转向齿轮连接，所述转向齿轮与转向齿条啮合，所述转向齿条与左右两侧转向横拉杆连接，所述转向横拉杆连接转向节带动左右两侧车轮转向；所述脉冲转向调节机构包括凸轮齿条传动机构，齿扇档位选择机构，及脉冲转向左右切换机构；其中，所述凸轮齿条传动机构包括脉冲转向电机，所述脉冲转向电机驱动凸轮轴转动，第一凸轮，第二凸轮及第三凸轮固定在凸轮轴上；所述齿扇档位选择机构包括齿扇，所述齿扇固定在套筒上，套筒通过花键套在脉冲转向传动轴上；所述脉冲转向左右切换机构包括传动轴齿轮，所述传动轴齿轮固定在脉冲转向传动轴上，与反向轴齿轮啮合带动反向轴转动；所述控电子控制单元ECU通过电线连接方向盘角位移传感器，横拉杆位移传感器，轮速传感器，线控转向电机，脉冲转向电机，电磁线圈，左调节电磁离合器及右调节电磁离合器；所述方向盘角位移传感器用于检测方向盘的转角位移，并将检测数据发给电子控制单元ECU；所述轮速传感器用于检测车轮的转速，并将检测数据发给电子控制单元ECU；所述横拉杆位移传感器用于检测转向横拉杆的位移信号，并将检测数据发给电子控制单元ECU。

作为优选的一种技术方案，所述凸轮齿条传动机构还包括第一齿条、第二齿条以及第三齿条，所述第一齿条、第二齿条以及第三齿条通过凸肩与齿条预紧弹簧一端连接，在齿条预紧弹簧作用下分别与第一凸轮，第二凸轮及第三凸轮压紧。

作为优选的一种技术方案，所述齿条预紧弹簧另一端连接在固定的挡板上。