串联型双电机电动助力转向系统技术方案

一种串联型双电机电动助力转向系统，包括与方向盘相连的转向轴，转向轴经过转向器连接用于带动车轮旋转的转向横拉杆；所述的转向轴经过转矩转角传感器连接控制模块，控制模块采集车速信号并且输出端分别连接第一助力电机、第一电磁离合器、第二助力电机以及第二电磁离合器，所述的第二助力电机、第二电磁离合器、第一助力电机、第一电磁离合器依次串联在一起，第一电磁离合器经过转矩耦合器与转向轴相并联。本实用新型专利技术通过设置两台助力电机串联耦合的结构，根据所需助力转矩的大小，控制单个助力电机或者两台助力电机同时输出转矩，满足大型车辆需要较大转矩的需求，提高商用车的燃油经济性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及转向系统的布置结构，具体涉及一种串联型双电机电动助力转向系统。
技术介绍
现有的电动助力转向系统安全性及可靠性高，转向特性曲线比较理想。同时，由于采用直流电机，不需要发动机提供高压油，整车的燃油经济性好。但是受汽车用电池供电电压，以及安装尺寸等方面的限制，电动助力转向输出转矩较小，无法满足商用车辆转向助力的要求，目前应用领域仍局限于乘用车或轻型商用车。因此，从燃油经济性而言，采用大输出转矩的电动助力转向系统对于提高商用车的燃油经济性，降低运行成本具有积极意义。
技术实现思路
本技术的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种结构紧凑、输出转矩较大的串联型双电机电动助力转向系统，进而有效提高车辆驾驶过程中的操控性，降低油耗。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：包括与方向盘相连的转向轴，转向轴经过转向器连接用于带动车轮旋转的转向横拉杆；所述的转向轴经过转矩转角传感器连接控制模块，控制模块采集车速信号并且输出端分别连接第一助力电机、第一电磁离合器、第二助力电机以及第二电磁离合器，所述的第二助力电机、第二电磁离合器、第一助力电机、第一电磁离合器依次串联在一起，第一电磁离合器经过转矩耦合器与转向轴相并联。所述的转向轴包括通过万向节连接在一起的第一转向轴和第二转向轴，第一转向轴连接方向盘，第二转向轴连接转向器，第一电磁离合器经过转矩耦合器与第二转向轴相并联。所述的控制模块连接用于采集车速信号的车速传感器。所述的控制模块内包括用于比较不同车速所需方向盘转矩与实际方向盘转矩相差大小的比较器。所述的转矩耦合器带有用于降低电机输出转速，增大输出转矩的减速装置。所述的第一助力电机、第一电磁离合器、第二助力电机以及第二电磁离合器连接有与控制模块并行操纵的手动按钮。与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：控制模块根据车速、方向盘转矩、转角信息控制第一助力电机、第二助力电机的输出转矩以及第一电磁离合器、第二电磁离合器的断开和闭合。当所需助力转矩小于第一助力电机能够输出的最大转矩时，控制模块控制第一电磁离合器闭合，控制模块控制第二电磁离合器断开，切断第二助力电机的转矩输出；当所需助力转矩大于第一助力电机能够输出的最大转矩时，闭合第二电磁离合器，第一助力电机和第二助力电机同时输出转矩。本技术中的第一电磁离合器用于控制第一助力电机的输出转矩是否与转向轴的输出转矩耦合，第二电磁离合器用于控制第二助力电机的输出转矩是否与第一助力电机的输出转矩耦合，电磁离合器同时起到保护作用，当电机故障时，电磁离合器断开，防止车辆自动转向发生重大事故。本技术通过设置两台助力电机串联耦合的结构，根据所需助力转矩的大小，控制单个助力电机或者两台助力电机同时输出转矩，满足大型车辆需要较大转矩的需求，采用大输出转矩的电动助力转向系统对于提高商用车的燃油经济性，降低运行成本具有积极意义，有效提高车辆驾驶过程中的操控性。附图说明图1本技术的整体结构示意图；图2本技术的工作流程图；图3我国驾驶员平均所偏好的转向力矩侧向加速度和车速变化曲线图；附图中：1.方向盘；2.第一转向轴；3.第二转向轴；4.转向器；5.转向横拉杆；6-1.第一助力电机；6-2.第二助力电机；7-1.第一电磁离合器；7-2.第二电磁离合器；8.转矩耦合器；9.转矩转角传感器；10.控制模块。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的详细说明。参见图1，本技术在结构上包括方向盘1、第一转向轴2、第二转向轴3、转向器4、转向横拉杆5、第一助力电机6-1、第二助力电机6-2、第一电磁离合器7-1、第二电磁离合器7-2、转矩耦合器8、转矩转角传感器9、控制模块10。在方向盘1下方连接第一转向轴2，第一转向轴2通过万向节连接第二转向轴3，第二转向柱3通过转向器4连接转向横拉杆5；第一助力电机6-1和第二转向轴3通过转矩耦合器8并联，第一助力电机6-1与转矩耦合器8之间连接第一电磁离合器7-1；第二助力电机6-2和第一助力电机的副轴通过第一电磁离合器7-2串联；转矩耦合器具有相应的减速装置，用于降低电机输出转速，增大输出转矩。转矩转角传感器9设置于方向盘1下方，用于实时采集方向盘1的转矩、转角信号；转矩转角传感器9的输出端、第一助力电机6-1的控制端、第二助力电机6-2的控制端、第一电磁离合器7-1和第二离合器7-2的控制端连接控制模块10。当助力电机故障时，由控制模块10控制，断开第一电磁离合器7-1和第二电磁离合器7-2，防止自动转向的发生；第二电磁离合器7-2输出转矩与第一助力电机6-1的副轴耦合；第一电磁离合器7-1输出转矩经转矩耦合器8与第二转向轴3耦合，转向器4将耦合后的转向转矩输出到转向横拉杆5，从而实现助力转向过程。控制模块10根据车速信号，方向盘转矩、转角信号，对比控制模块10中存储的转向力矩、方向盘转角和车速变化曲线(以吉林大学国家重点实验室利用开放型驾驶模拟器得出我国驾驶员平均所偏好的转向力矩侧向加速度和车速变化曲线为例，如图3；该曲线公开于电动液压助力转向系统的助力特性曲线涉及仿真一文，重庆交通大学学报，2011年8月第30卷第4期；当然也可自己做实验得出不同车速下的方向盘转角与驾驶员偏好的转向力矩曲线)控制助力电机转矩及电磁离合器的断开与闭合；存储的转向力矩、方向盘转角和车速变化曲线根据为我国驾驶员平均偏爱的转向力矩、方向盘转角和车速变化曲线的统计，为现有技术。参见图2，本技术的双电机电动助力转向系统工作时包括以下步骤：车速传感器采集的车速信号，与方向盘转矩转角传感器9采集的转角信号输出至控制模块10，并与控制模块10中存储的转向力矩、方向盘转角和车速变化曲线进行比较，得出方向盘应当具有的转向力矩；然后，控制模块10将计算的应当具有的转向力矩与方向盘转矩转角传感器9测出的方向盘转矩进行比较，得出助力电机应当输出的转矩；接着对助力电机应当输出转矩进行判断，若助力电机应当输出的转矩小于第一助力电机6-1所能提供的最大转矩，闭合第一电磁离合器7-1，第二助力电机6-2不工作，通过控制模块10控制第一助力电机6-1的输出转矩完成转向助力；若输出转矩大于第一助力电机6-1所能提供的最大转矩，闭合第二电磁离合器7-2使第二助力电机6-2也输出转矩，由控制模块10控制第一助力电机6-1和第二助力电机6-2共同输出转矩完成转向助力。此外，本技术的双电机电动助力转向系统也可以不设置控制模块10和传感器，驾驶员通过手动按钮控制第一助力电机6-1和第二助力电机6-2的转矩，以及第一电磁离合器7-1和第二电磁离合器7-2的开合以控制输出至第二转向轴3的转矩，进行转向助力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联型双电机电动助力转向系统，其特征在于：包括与方向盘(1)相连的转向轴，转向轴经过转向器(4)连接用于带动车轮旋转的转向横拉杆(5)；所述的转向轴经过转矩转角传感器(9)连接控制模块(10)，控制模块(10)输入端接车速信号并且输出端分别连接第一助力电机(6‑1)、第一电磁离合器(7‑1)、第二助力电机(6‑2)以及第二电磁离合器(7‑2)，所述的第二助力电机(6‑2)、第二电磁离合器(7‑2)、第一助力电机(6‑1)、第一电磁离合器(7‑1)依次串联在一起，第一电磁离合器(7‑1)经过转矩耦合器(8)与转向轴相并联。

【技术特征摘要】
1.一种串联型双电机电动助力转向系统，其特征在于：包括与方向盘(1)相连的转向轴，转向轴经过转向器(4)连接用于带动车轮旋转的转向横拉杆(5)；所述的转向轴经过转矩转角传感器(9)连接控制模块(10)，控制模块(10)输入端接车速信号并且输出端分别连接第一助力电机(6-1)、第一电磁离合器(7-1)、第二助力电机(6-2)以及第二电磁离合器(7-2)，所述的第二助力电机(6-2)、第二电磁离合器(7-2)、第一助力电机(6-1)、第一电磁离合器(7-1)依次串联在一起，第一电磁离合器(7-1)经过转矩耦合器(8)与转向轴相并联。2.根据权利要求1所述的串联型双电机电动助力转向系统，其特征在于：所述的转向轴包括通过万向节连接在一起的第一转向轴(2)和第二转向轴(3)，所述的第一转向轴(2)连接方向盘(1)，第二转向轴(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王赢，李耀华，焦森，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61