[发明专利]一种线性运动无超调电磁助力装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种线性运动无超调电磁助力装置，属于机电控制技术领域。

背景技术

目前线性运动助力主要采用机械液压助力和电动助力两类。

机械液压助力系统：机械液压助力系统的主要组成部分有液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等等。这种助力方式是将一部分发动机动力输出转化成液压泵压力，对运动系统施加辅助作用力，从而实现助力运动。液压助力中，油泵是必备部件，它可以将输入的发动机机械能转化为油液的压力，无形中就被消耗了一部分能量，因而能耗比较高；液压系统的管路结构非常复杂，各种控制油液的阀门数量繁多，后期的保养维护需要成本；整套油路经常保持高压状态，使用寿命也会受到影响，这些都是机械液压助力系统的缺点所在。其优势有：控制臂与助力臂之间全部是机械部件连接，操控精准，信息反馈丰富；技术成熟，可靠性高，平均制造成本低。机械液压助力大幅消耗动力源能量，所以人们在此基础上进行改进，开发出了更节省能耗的电子液压助力运动系统。电子液压助力的原理与机械液压助力基本相同，不同的是油泵由电动机驱动，同时助力力度可变。电控单元可根据获取数据通过控制转向控制阀的开启程度改变油液压力，从而实现助力力度的大小调节。电子液压助力拥有机械液压助力的大部分优点，同时还降低了能耗，反应也更加灵敏，转向助力大小也能根据转角、车速等参数自行调节，更加人性化。不过引入了很多电子单元，其制造、维修成本也会相应增加，使用稳定性也不如机械液压式的牢靠。

电动助力运动系统：在这套系统里不再有油液、管路，取而代之的是直接干脆的电子线路和设备，主要组件有电控单元、位置传感器、转矩传感器、电动机等等，其原理是：传感器把采集到的位置、运动速度、受力信息输送给ECU，ECU决定电动机的旋转方向和助力电流大小，把指令传递给电动机，电动机将辅助动力施加到运动系统中，这样实时调整的转向助力便得以实现。由于电子部件较多，系统稳定性、可靠性都不如机械式部件；由于决定电动机的旋转方向和助力电流大小，把指令传递给电动机，控制程序成为电动助力转向系统核心技术，很难完全消除超调，该系统隔离了操控者与实际运动的直接联系，使得感知信息匮乏；且成本较高等等，这些都是电动助力系统的劣势所在。

具有电子助力的优势，又有液压助力的路感，同时结构简单，成本低，这样兼具多向优点的助力装置是市场急需的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种线性运动无超调电磁助力装置，采用电磁助力导轨来实现转向助力，克服现有机械液压助力系统能耗比较高、管路结构非常复杂、各种控制油液的阀门数量繁多、电动助力系统中该系统隔离了人与实际运动的直接联系、存在超调等缺陷，避免两类助力系统存在的诸多缺点。

本发明技术方案是：一种线性运动无超调电磁助力装置，包括手动把手1、手动受力液压管2、受力传感器3、位置传感器4、电磁助力导轨5、电控板6、电控供电线7、蓄电池8、信号线9、U形电磁铁线圈供电线20、手动推杆滑槽26、手动把手基座29、液压传力活塞30；手动把手1与手动受力液压管2相连，受力传感器3转轴和位置传感器4安置于手动推杆滑槽26上的手动把手基座29内，手动把手基座29与电磁助力导轨5之间设置手动受力液压管2，手动受力液压管2两端设有液压传力活塞30，受力传感器3、位置传感器4分别通过信号线9与电控板6连接，电控板6通过U形电磁铁线圈供电线20与电磁助力导轨5相连，蓄电池8与电控供电线7相连。

所述电磁助力导轨5包括U形电磁铁10、U形电磁铁固定槽14、推力滑块磁齿15、推力滑块17、推力输出端18、推力滑块磁齿线圈供电线21；电磁助力导轨5装有U形电磁铁固定槽14，该固定槽固定在主力设备机体之上，U形电磁铁固定槽14内设有U型电磁铁10，U型电磁铁10上缠绕U型电磁铁线圈，导轨均分设有A、B两类U型电磁铁线圈，A类线圈分别是奇数项L1、L3、L5、…L2n+1，B类U型电磁铁线圈分别是偶数项L2、L4、L6、…、L2n，两类线圈根据位置信号轮流通电后产生U型电磁铁线圈N极12和U型电磁铁线圈S极13，共计2×n×2×2个磁极，所有磁极均分导轨，n的取值范围根据导轨的长度来确定U型电磁铁（n取值越密，控制越精密），电磁助力导轨5的直径根据U型电磁铁尺寸来确定，U型电磁铁10的尺寸则根据助力的强度来确定，推力滑块17上装有多个推力滑块磁齿15，推力滑块17的下面设有推力输出端18，电控板6与推力滑块磁齿线圈供电线21连接。