一种基于液力式惯容器的线控转向系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于液力式惯容器的线控转向系统，包括方向盘、上转向柱、齿轮齿条传动机构、液力式惯容器、回正电机、前桥、转向电机、ECU控制单元、转角传感器等。将磁流变液集成于液力式惯容器，通过改变液力式惯容器周围的磁感应强度，达到改变磁流变液的粘度，从而调节液力式惯容器阻尼力的目的。利用液力式惯容器的动惯性效应实现方向盘转向惯性的路感模拟；利用液力式惯容器中的磁流变液所具备的可调阻尼特性，实现转向助力与反馈力的优化设计。相较于传统线控转向装置而言，本发明专利技术更好的实现了转向盘的路面模拟功能，提升了车辆操纵稳定性与行驶安全性。

A linear steering system based on hydraulic inertial container

The invention provides a steering control system based on hydraulic inertia container, which includes steering wheel, upper steering column, rack and pinion drive mechanism, hydraulic inertia container, return motor, front axle, steering motor, ECU control unit, corner sensor and so on. The magnetorheological fluid is integrated into a hydraulic inertia container. By changing the magnetic induction intensity around the hydraulic inertia container, the viscosity of the magnetorheological fluid can be changed, so as to adjust the damping force of the hydraulic inertia container. The dynamic inertia effect of hydraulic inertia container is applied to simulate the steering inertia of the steering wheel. The optimal design of steering assist and feedback force is realized by using the adjustable damping characteristics of the magnetorheological fluid in the hydraulic inertia container. Compared with the traditional steer by wire device, the invention realizes the simulation function of the steering wheel better, and improves the handling stability and driving safety of the vehicle.

【技术实现步骤摘要】
一种基于液力式惯容器的线控转向系统
本专利技术涉及汽车线控转向
，特别是涉及一种基于液力式惯容器的线控转向系统。
技术介绍
车辆转向系统的功能是依照驾驶员的转向指令使转向轮转向，以获得车辆整体的方向控制。线控转向技术即取消转向柱与转向轮间的刚性连接，比如转向柱、中间轴等被取消，因此，线控转向系统需要通过特定的装置来实现转向盘路感模拟及自动回正能力。路感是车辆在行驶过程中，驾驶员感受到的来自方向盘上的反馈力矩，与驾驶员施加到方向盘上的手力矩大小相等，方向相反。路感反馈力矩主要是汽车的回正力矩以及路面的摩擦力矩。汽车的回正力矩包括：由轮胎侧向力与轮胎拖距共同造成的回正力矩，主销内倾内移造成的回正力矩。线控转向系统既可以随车速改变角传动比，又可以随车速改变力传动比，优化匹配角传动比和力传动比，从而提高操纵稳定性的同时获得良好的路感。驾驶员驾驶汽车时需要具有良好的路感，线控转向的路感感知由许多传感器经过信号采集得到，通过力的形式反馈给驾驶员，如何精准的控制反馈力是面临的主要问题之一。如申请号为201510329873.1的专利技术专利，公开了一种用于线控转向技术的路感模拟装置，驾驶员对路面状况的感知通过路感电机反馈给驾驶员。用电机做路感模拟装置存在以下不足：1.路感电机与转向柱间机械连接，易造成对驾驶员手部的冲击和方向盘的抖动，降低驾驶舒适性；2.当路感电机发生故障时，会造成无法转向或转向失控的现象，可靠性性较低；3.路感电机做路感模拟装置，结构复杂，占用空间大，耗能多。针对以上缺点，本专利技术提供了一种基于液力式惯容器的线控转向系统，将磁流变液集成于液力式惯容器装置中，利用惯容器的动惯性和磁流变液所具备的可调阻尼特性，可更好的实现转向惯性与路感的模拟。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种基于液力式惯容器的线控转向系统，通过添加应用液力式惯容器，利用惯容器的动惯性和磁流变液的可调阻尼特性，更好的实现转向惯性与路感的模拟。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种基于液力式惯容器的线控转向系统，其特征在于，包括方向盘、上转向柱、齿轮齿条传动机构、液力式惯容器、回正电机、前桥、转向电机、ECU控制单元、转角传感器；所述方向盘通过上转向柱与齿轮齿条传动机构相连，齿轮齿条传动机构与液力式惯容器相连，液力式惯容器与回正电机相连，齿轮齿条传动机构上还装有转角传感器；所述转向电机与前桥相连；所述ECU控制单元分别与转角传感器、转向电机、回正电机、液力式惯容器相连。所述液力式惯容器，包括，齿条推杆、液压缸筒、金属螺旋盘管、电磁感应装置、连接管路，所述齿条推杆固定在液压缸筒上端，齿条推杆与齿轮齿条传动机构相连接，所述液压缸筒内设有活塞杆和活塞；所述活塞杆和活塞固定连接，所述活塞将液压缸筒分为上腔和下腔，活塞杆与回正电机相连接；所述金属螺旋盘管的两端通过连接管路与液压缸筒连通，金属螺旋盘管中心轴线处放置有电磁感应装置，电磁感应装置与ECU控制单元相连接；金属螺旋盘管内部沿螺旋管路设有连通的内腔，内腔的两端通过连接管路与液压缸筒的上腔、下腔分别连通；所述金属螺旋盘管的内腔中的填充介质为磁流变液；金属螺旋盘管的旋转半径r大于螺距p，金属螺旋盘管紧密排列。所述液压缸筒的半径r′大于金属螺旋盘管的内腔的半径r″，r′＝(8～10)r″。所述前桥，包括左转向前轮、右转向前轮、车桥，所述左转向前轮、右转向前轮通过车桥连接在一起，车桥与转向电机相连，左转向前轮或右转向前轮上还安装有车速传感器，车速传感器与ECU控制单元相连接。本专利技术的有益效果在于：1.相较于传统的线控转向力反馈装置，本专利技术将液力式惯容器融合设计于线控转向力反馈装置中，由于液力式惯容器具有动惯性效应，可较好的实现转向惯性与路感的模拟，弥补力反馈装置质量阻抗缺失的缺点。2.采用磁流变液为金属螺旋盘管的介质，可通过改变电磁感应装置的磁感应强度达到调节磁流变液粘度，改变磁流变液与金属螺旋管内壁的沿程阻力的效果，从而达到改变转动方向盘所需力矩的效果，有效实现了转向助力与反馈力的优化设计。3.本专利技术采用实时采集方向盘转角和车速的方法，可实时调节磁流变液粘度，有效提升操纵稳定性与行驶安全性。附图说明图1为本专利技术所述液力式惯容器结构示意图。图2为本专利技术所述的一种基于液力式惯容器的线控转向系统结构示意图。图3为本专利技术工作流程图。图中：1、齿条推杆；2、液压缸筒；3、金属螺旋盘管；4、电磁感应装置；5、连接管路；6、活塞杆；7、活塞；8、方向盘；9、上转向柱；10、上腔；11、下腔；12、液力式惯容器；13、回正电机；14-1、左转向前轮；14-2、右转向前轮；15、车速传感器；16、车桥；17、转向电机；18、ECU控制单元；19、转角传感器；20、齿轮齿条传动机构。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。如图2所示，一种基于液力式惯容器的线控转向系统，其特征在于，包括方向盘8、上转向柱9、齿轮齿条传动机构20、液力式惯容器12、回正电机13、前桥、转向电机17、ECU控制单元18、转角传感器19；所述方向盘8通过上转向柱9与齿轮齿条传动机构20相连，齿轮齿条传动机构20与液力式惯容器12相连，液力式惯容器12与回正电机13相连，齿轮齿条传动机构20上还装有转角传感器19；所述转向电机17与前桥相连；所述ECU控制单元18分别与转角传感器19、转向电机17、回正电机13、液力式惯容器12相连。如图1所示，所述液力式惯容器12，包括，齿条推杆1、液压缸筒2、金属螺旋盘管3、电磁感应装置4、连接管路5，所述齿条推杆1固定在液压缸筒2上端，齿条推杆1与齿轮齿条传动机构20相连接，所述液压缸筒2内设有活塞杆6和活塞7；所述活塞杆6和活塞7固定连接，所述活塞7将液压缸筒2分为上腔10和下腔11，活塞杆6与回正电机13相连接；所述金属螺旋盘管3的两端通过连接管路5与液压缸筒2连通，金属螺旋盘管3中心轴线处放置有电磁感应装置4，电磁感应装置4与ECU控制单元18相连接；金属螺旋盘管3内部沿螺旋管路设有连通的内腔，内腔的两端通过连接管路5与液压缸筒2的上腔10、下腔11分别连通；所述金属螺旋盘管3的内腔中的填充介质为磁流变液；金属螺旋盘管3的旋转半径r大于螺距p，金属螺旋盘管3紧密排列；当液力式惯容器12齿条推杆1受力，活塞7与液压缸筒2产生相对位移，活塞7相对于液压缸筒2做直线运动，活塞7驱动磁流变液在金属螺旋盘管3中高速旋转时，金属螺旋盘管3中的磁流变液相当于一个空心的圆柱液体飞轮，产生较大的惯性，形成液力式惯容器12。所述液压缸筒2的半径r′大于金属螺旋盘管3的内腔的半径r″，r′＝(8～10)r″。所述前桥，包括左转向前轮14-1、右转向前轮14-2、车桥16，所述左转向前轮14-1、右转向前轮14-2通过车桥16连接在一起，车桥16与转向电机17相连，左转向前轮14-1或右转向前轮14-2上还安装有车速传感器15，车速传感器15与ECU控制单元18相连接。如图3所示，具体工作方式为，当驾驶员转动方向盘8时，通过转角传感器19将驾驶员转动方向盘8的角度信号实时传送给ECU控制单元18，同时车速传感器15将当前车速信号实时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于液力式惯容器的线控转向系统，其特征在于，包括方向盘(8)、上转向柱(9)、齿轮齿条传动机构(20)、液力式惯容器(12)、回正电机(13)、前桥、转向电机(17)、ECU控制单元(18)、转角传感器(19)；所述方向盘(8)通过上转向柱(9)与齿轮齿条传动机构(20)相连，齿轮齿条传动机构(20)与液力式惯容器(12)相连，液力式惯容器(12)与回正电机(13)相连，齿轮齿条传动机构(20)上还装有转角传感器(19)；所述转向电机(17)与前桥相连；所述ECU控制单元(18)分别与转角传感器(19)、转向电机(17)、回正电机(13)、液力式惯容器(12)相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于液力式惯容器的线控转向系统，其特征在于，包括方向盘(8)、上转向柱(9)、齿轮齿条传动机构(20)、液力式惯容器(12)、回正电机(13)、前桥、转向电机(17)、ECU控制单元(18)、转角传感器(19)；所述方向盘(8)通过上转向柱(9)与齿轮齿条传动机构(20)相连，齿轮齿条传动机构(20)与液力式惯容器(12)相连，液力式惯容器(12)与回正电机(13)相连，齿轮齿条传动机构(20)上还装有转角传感器(19)；所述转向电机(17)与前桥相连；所述ECU控制单元(18)分别与转角传感器(19)、转向电机(17)、回正电机(13)、液力式惯容器(12)相连。2.根据权利要求1所述一种基于液力式惯容器的线控转向系统，其特征在于，所述液力式惯容器(12)，包括，齿条推杆(1)、液压缸筒(2)、金属螺旋盘管(3)、电磁感应装置(4)、连接管路(5)，所述齿条推杆(1)固定在液压缸筒(2)上端，齿条推杆(1)与齿轮齿条传动机构(20)相连接，所述液压缸筒(2)内设有活塞杆(6)和活塞(7)；所述活塞杆(6)和活塞(7)固定连接，所述活塞(7)将液压缸筒(2)分为上腔(10)和下腔(11)，活塞杆(6)与回正电机(13)相连接；所述金属螺旋盘管(3)的两端通过连接管路(5)与液压缸筒(2)连通，金属螺旋盘管(3)中心轴线处放置有电磁感应装置(4)，电磁感应装置(4)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓峰，李洪昌，杨艺，刘昌宁，赵文涛，徐旭，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32