一种基于磁流变液的主动转向路感控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于磁流变液的主动转向路感控制系统，包括机械传动模块、路感调节模块、主动转向模块以及控制模块。路感调节模块通过励磁线圈调节磁场强度，改变磁流变液力学特性从而调节路感；使得执行主动转向干预或无需主动转向干预时，驾驶员都能够获得合适的转向路感，增强驾驶员对路面信息的感知程度，得到良好的综合转向性能。

An Active Steering Road Sensor Control System Based on Magnetorheological Fluid

The utility model discloses an active steering induction control system based on magnetorheological fluid, which comprises a mechanical transmission module, a road induction adjustment module, an active steering module and a control module. The inductance regulation module adjusts the magnetic field intensity by excitation coil, and changes the mechanical properties of magnetorheological fluids to adjust the inductance. When active steering intervention is carried out or no active steering intervention is needed, the driver can obtain appropriate steering sense, enhance the driver's perception of road information, and obtain good comprehensive steering performance.

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁流变液的主动转向路感控制系统
本技术属于汽车转向系统
，具体指代一种基于磁流变液的主动转向路感控制系统。
技术介绍
转向路感是驾驶员在车辆行驶过程中通过方向盘感受到的路面反馈信息，影响驾驶员操作手感和驾驶安全性。汽车主动转向系统与电动助力转向系统和液压助力转向系统相比，由于同时改变了力矩传递特性和位移传递特性，转向路感特性也发生了变化。为了使驾驶员得到较好的路感，现有主动转向路感控制系统多采用电机和减速机构作为执行机构，能够在主动转向干预时给驾驶员提供合适的路感，但是也产生了能耗较高、冲击较大、增加系统质量等问题。磁流变液是一种新型智能材料，当施加的外加磁场发生变化时，磁流变液可以在流体和固体之间可逆地转化，同时还具有可控性好、无污染、低能耗等优点。由于磁流变液能在短时间内产生强大的阻尼力，也能够在机械零件之间完成力矩的传递，在汽车悬架系统、制动系统都得到了广泛应用。在汽车转向系统领域，磁流变液也有较大的应用价值，例如中国专利申请号为CN201110185746.0，名称“线控转向汽车路感模拟执行装置”中公开采用磁流变阻尼器作为线控转向路感模拟执行装置，同时控制方向盘回正速度和稳定性；中国专利申请号为CN201310461150.8，名称“磁流变自回正线控转向力反馈装置”中公开将磁流变力反馈装置用于线控转向，实现大角度转向和可调刚度的方向盘回正。以上专利提出的线控转向模拟路感装置，仅用于无机械连接的线控转向系统，是一种从无到有的模拟路感，而不能够对现有转向系统的路感进行改善。同时在目前法规限制下，线控转向还无法产品化并进入实车装配阶段，现有转向系统在较长的时间内仍是主流，目前还没有在其上应用磁流变液控制转向路感的实例提出。因此，将磁流变液应用于主动转向系统中，融合主动转向变传动比和磁流变液控制敏捷、响应速度快、质量轻等优点，改善综合转向性能，有助于汽车主动转向系统的开发设计，具有一定的市场价值和经济效益。
技术实现思路
针对于上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种基于磁流变液的主动转向路感控制系统，以克服现有技术中存在的问题。本技术通过励磁线圈调节磁场强度，可以改变磁流变液力学特性从而调节路感，同时降低系统能量损耗，得到良好的综合转向性能；本技术还增强了驾驶员对路面信息的感知程度，消除主动转向干预时造成路感变化的不利影响，在一定程度上避免了驾驶员因路感不准确而误操作导致的安全隐患。为达到上述目的，本技术采用的技术方案如下：本技术的一种基于磁流变液的主动转向路感控制系统，包括：机械传动模块、主动转向模块、路感调节模块和控制模块；所述的机械传动模块包括方向盘、转向轴、循环球转向器、转向摇臂、球头销、转向梯形及车轮；转向轴上端与方向盘相连，下端与循环球转向器输入端连接；循环球转向器输出端与转向摇臂一端连接，转向摇臂另一端通过球头销与所述主动转向模块输入端相连，主动转向模块输出端连接转向梯形及车轮；所述的路感调节模块包括磁流变液阻尼器、励磁线圈、扭转弹簧、联结弹簧座、供电回路、导线、磁流变液外壳；路感调节模块将转向轴截成两段，分别通过联结弹簧座与扭转弹簧的上下两端连接；扭转弹簧和转向轴同轴安装并穿过磁流变阻尼器；磁流变阻尼器内腔填充有磁流变液材料，励磁线圈包围在磁流变阻尼器外侧；磁流变液外壳嵌套在励磁线圈外部并与联结弹簧座连接，磁流变液外壳上开有小孔，导线接头一端连接励磁线圈，另一端通过小孔与供电回路相连，供电回路与控制模块电气连接；所述的主动转向模块包括油箱、直流电机、液压泵、比例换向阀、液压缸、液压缸活塞、转向直拉杆；液压缸外壳作为主动转向模块输入端，与所述转向摇臂固定连接，液压缸内部装配液压缸活塞；转向直拉杆作为主动转向模块输出端，一端与液压缸活塞固定连接，另一端连接转向梯形；直流电机输入端连接所述控制模块，输出端与液压泵相连；液压泵进油口连接油箱，出油口产生的高压油传递至比例换向阀的进油口；比例换向阀与控制模块电气连接，在控制信号作用下改变工作位置，调节出油口液压油流量大小和方向，并控制液压油进出液压缸；所述的控制模块包括传感器组、路感控制单元、主动转向控制单元；传感器组包括位移传感器、转角传感器、转矩传感器A、转矩传感器B、侧向加速度传感器、车速传感器及横摆角速度传感器；转角传感器安装在方向盘上，接收驾驶员输入的转角信号；转矩传感器A安装在方向盘和路感调节模块之间的转向轴上，接收驾驶员输入的转矩信号；转矩传感器B安装在路感调节模块和循环球转向器之间的转向轴上，接收路感调节模块输出的阻尼转矩信号；位移传感器安装在转向直拉杆上，接收转向直拉杆实际输出位移信号；车速传感器、侧向加速度传感器和横摆角速度传感器安装在整车其他部分；路感控制单元、主动转向控制单元与分别传感器组电气相连，接收各传感器信号后进行计算，输出控制信号。本技术的有益效果：本技术与现有的电机执行装置相比，不需要安装减速机构，结构简单并减轻了系统质量，同时磁流变液材料的粘度变化是连续、可逆的，缓冲吸能效果更好，与扭转弹簧装配在一起，回正性能好，避免方向盘打手现象发生。本技术利用磁流变液阻尼器代替电机，融合了主动转向功能和路感控制功能，通过实时调节结构刚度和阻尼，不仅能够在不同车速和方向盘转角下发挥主动转向的变传动功能，同时能够方便地自动调节驾驶员操作手感，提高了驾驶乐趣和汽车安全性。附图说明图1为本技术系统的原理结构框图；图2为本技术系统的工作原理图；图中，1-方向盘，2-转角传感器，3-转向轴，4-转矩传感器A，5-联结弹簧座，6-磁流变液阻尼器，7-扭转弹簧，8-励磁线圈，9-循环球转向器，10-转向摇臂，11-球头销，12-转向梯形，13-车轮，14-直流电机，15-油箱，16-液压泵，17-比例换向阀，18-液压缸活塞，19-液压缸，20-转向直拉杆，21-位移传感器，22-位移信号，23-路感控制信号，24-转矩信号，25-转角信号，26-车速信号，27-横摆角速度信号，28-侧向加速度信号，29-直流电机控制信号，30-比例换向阀控制信号，31-磁流变液外壳，32-导线，33-转矩传感器B，34-供电回路，35-驾驶员单元，36-主动转向控制单元，37-路感控制单元，38-主动转向执行单元，39-转矩传动单元，40-励磁电流，41-控制磁场，42-阻尼转矩信号，43-液压缸流量，44-回正转矩，45-前轮转角，46-车辆状态信息，47-驾驶员状态信息，48-阻尼转矩。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本技术的限定。参照图1所示，本技术的一种基于磁流变液的主动转向路感控制系统，包括：机械传动模块、主动转向模块、路感调节模块和控制模块；所述的机械传动模块包括方向盘1、转向轴3、循环球转向器9、转向摇臂10、球头销11、转向梯形12及车轮13；转向轴3上端与方向盘1相连，下端与循环球转向器9输入端连接；循环球转向器9输出端与转向摇臂10一端连接，转向摇臂10另一端通过球头销11与所述主动转向模块输入端相连，主动转向模块输出端连接转向梯形12及车轮13；所述的路感调节模块包括磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁流变液的主动转向路感控制系统，其特征在于，包括：机械传动模块、主动转向模块、路感调节模块和控制模块；所述的机械传动模块包括方向盘、转向轴、循环球转向器、转向摇臂、球头销、转向梯形及车轮；转向轴上端与方向盘相连，下端与循环球转向器输入端连接；循环球转向器输出端与转向摇臂一端连接，转向摇臂另一端通过球头销与所述主动转向模块输入端相连，主动转向模块输出端连接转向梯形及车轮；所述的路感调节模块包括磁流变液阻尼器、励磁线圈、扭转弹簧、联结弹簧座、供电回路、导线、磁流变液外壳；路感调节模块将转向轴截成两段，分别通过联结弹簧座与扭转弹簧的上下两端连接；扭转弹簧和转向轴同轴安装并穿过磁流变阻尼器；磁流变阻尼器内腔填充有磁流变液材料，励磁线圈包围在磁流变阻尼器外侧；磁流变液外壳嵌套在励磁线圈外部并与联结弹簧座连接，磁流变液外壳上开有小孔，导线接头一端连接励磁线圈，另一端通过小孔与供电回路相连，供电回路与控制模块电气连接；所述的主动转向模块包括油箱、直流电机、液压泵、比例换向阀、液压缸、液压缸活塞、转向直拉杆；液压缸外壳作为主动转向模块输入端，与所述转向摇臂固定连接，液压缸内部装配液压缸活塞；转向直拉杆作为主动转向模块输出端，一端与液压缸活塞固定连接，另一端连接转向梯形；直流电机输入端连接所述控制模块，输出端与液压泵相连；液压泵进油口连接油箱，出油口产生的高压油传递至比例换向阀的进油口；比例换向阀与控制模块电气连接，在控制信号作用下改变工作位置，调节出油口液压油流量大小和方向，并控制液压油进出液压缸；所述的控制模块包括传感器组、路感控制单元、主动转向控制单元；传感器组包括位移传感器、转角传感器、转矩传感器A、转矩传感器B、侧向加速度传感器、车速传感器及横摆角速度传感器；转角传感器安装在方向盘上，接收驾驶员输入的转角信号；转矩传感器A安装在方向盘和路感调节模块之间的转向轴上，接收驾驶员输入的转矩信号；转矩传感器B安装在路感调节模块和循环球转向器之间的转向轴上，接收路感调节模块输出的阻尼转矩信号；位移传感器安装在转向直拉杆上，接收转向直拉杆实际输出位移信号；车速传感器、侧向加速度传感器和横摆角速度传感器安装在整车其他部分；路感控制单元、主动转向控制单元与分别传感器组电气相连，接收各传感器信号后进行计算，输出控制信号。...

【技术特征摘要】
1.一种基于磁流变液的主动转向路感控制系统，其特征在于，包括：机械传动模块、主动转向模块、路感调节模块和控制模块；所述的机械传动模块包括方向盘、转向轴、循环球转向器、转向摇臂、球头销、转向梯形及车轮；转向轴上端与方向盘相连，下端与循环球转向器输入端连接；循环球转向器输出端与转向摇臂一端连接，转向摇臂另一端通过球头销与所述主动转向模块输入端相连，主动转向模块输出端连接转向梯形及车轮；所述的路感调节模块包括磁流变液阻尼器、励磁线圈、扭转弹簧、联结弹簧座、供电回路、导线、磁流变液外壳；路感调节模块将转向轴截成两段，分别通过联结弹簧座与扭转弹簧的上下两端连接；扭转弹簧和转向轴同轴安装并穿过磁流变阻尼器；磁流变阻尼器内腔填充有磁流变液材料，励磁线圈包围在磁流变阻尼器外侧；磁流变液外壳嵌套在励磁线圈外部并与联结弹簧座连接，磁流变液外壳上开有小孔，导线接头一端连接励磁线圈，另一端通过小孔与供电回路相连，供电回路与控制模块电气连接；所述的主动转向模块包括油箱、直流电机、液压泵、比例换向阀、液压缸、液压缸活塞、转向直拉杆；液压缸外壳作为主动转向模块输入端，与所述转向摇臂固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小川，赵万忠，赵宏宇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32