电动动力转向系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电动动力转向系统包括：转向杆，所述转向杆的相反的端部均机械地连接至相应车轮支架；通过齿轮机构连接至转向杆的电动马达，使得马达的旋转引起转向杆沿其主轴线平移从而使车轮支架移位；以及包括至少一个长形特征的线性位置传感器，所述长形特征沿着转向杆的长度沿对角线方向延伸，使得长形特征相对于转向杆的轴线倾斜；以及感测装置，所述感测装置面向转向杆、并且在任何给定时间只观察到长形特征的某一片段，所述片段在特征整个宽度上且仅沿着特征的一部分长度延伸，所述感测装置产生信号，所述信号根据感测装置所观察到的、由特征和转向杆的相邻部分形成的图案而变化，信号将转向杆的轴向位置编码。

【技术实现步骤摘要】
电动动力转向系统
本专利技术涉及一种电动动力转向系统，更具体地涉及一种线控转向式动力转向系统。
技术介绍
在汽车的无辅助转向系统的一种常规布置中，方向盘连接至转向轴。转向轴进而连接至转向机构。通常存在两种解决方案用于将马达连接至“齿条”，即在旋转运动与线性运动之间转换：(a)马达驱动蜗轮蜗杆齿轮箱，从而驱动小齿轮；(b)马达经由皮带传动来驱动循环球式螺母和导螺杆。例如，转向机构可以包括具有齿条的杆(称为转向齿条或转向杆)。随转向轴转动的小齿轮与齿条接合，使得方向盘的转动引起小齿轮旋转，进而引起转向齿条的平移。齿条的每个端部均经由拉杆连接至车辆的车轮的车轮支架，车轮转向角度随着齿条的平移而发生变化。在大多数汽车中，无辅助转向系统并不常见，因为驾驶员需要花费很大的力气才能转动方向盘。在电动动力辅助转向系统中，提供了马达，该马达通过蜗轮机构和蜗轮来作用在转向轴或转向齿条上。检测驾驶员施加到方向盘的转矩，并且命令马达从马达产生适当的辅助转矩。该辅助转矩以增大驾驶员施加的转矩的方式施加至转向系统的零件。效果是使方向盘更容易转动。在最近的发展中，正在开发电动动力转向系统，其中从方向盘到转向齿条没有直接的机械链接。实际上，移除了转向轴。电动马达与用于测量驾驶员施加到方向盘的转矩的装置一起被保留。在这种布置中，不是增大了驾驶员施加的转矩，而是马达辅助转矩是施加以引起齿条平移和车轮转动的唯一力。马达可以转动小齿轮，从而复制了转向轴的作用。在替代方案中，齿条可以用导螺杆代替，其中马达通过由马达驱动的传动装置而直接作用在循环球式螺母上。为了安全起见，对于系统而言，重要的是能够监测或计算齿条的位置，即齿条在其可用的平移运动范围内的位置。在常规系统中，无论是在无辅助的情况下还是在从方向盘到齿条存在机械连接的情况下，都可以通过测量方向盘或转向轴的角位置来推断该位置。对于没有机械连接的电动动力转向系统，这是不可能的，因为方向盘的角度并不明确地指示齿条的位置。可以通过对从标称起始位置起的马达旋转数进行计数来推断该位置，该标称起始位置将与齿条的行程中心对准。申请人已经意识到，在系统电力丢失的情况下，这种计数可能被破坏或可能丢失。可以实施用于重新知悉位置的启动例程，但这会在启动后立即影响转向的性能，直到已经重新知悉齿条的位置为止。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种简单的动力转向系统布置，该动力转向系统布置能够在系统启动之后迅速确定转向齿条的位置。根据第一方面，本专利技术提供了一种电动动力转向系统，所述电动动力转向系统包括：转向杆，所述转向杆的两个相反的端部均机械地连接至相应的车轮支架；电动马达，所述电动马达通过齿轮机构连接至所述转向杆，使得所述马达的旋转引起所述转向杆沿其主轴线平移，从而使所述车轮支架移位；以及线性位置传感器，所述线性位置传感器包括至少一个长形特征，所述长形特征沿着所述转向杆的长度沿对角线方向延伸，使得所述长形特征相对于所述转向杆的轴线倾斜；以及感测装置，所述感测装置面向所述转向杆、并且在任何给定时间只观察到所述长形特征的某一片段，所述片段在所述特征整个宽度上并且仅沿着所述特征的一部分长度延伸，所述感测装置产生信号，所述信号根据所述感测装置所观察到的、由所述特征和所述转向杆的相邻部分形成的图案而变化，所述信号将所述转向杆的轴向位置编码。因为长形特征是对角线，所以当转向杆沿一个方向平移时，长形特征将横穿感测装置的灵敏区域从一侧移动到另一侧，并且当转向杆沿相反的方向平移时，长形特征将沿相反的方向横穿灵敏区域移动。因此，随着编码器元件的片段的位置将从一侧移动到另一侧，由感测元件观察到的图案将发生变化。这种布置的益处在于，与其中存储有计数值的现有技术布置不同，传感器的输出将是在断电时不会丢失的绝对值。长形特征可以是凸起的脊或凹陷的通道。编码器元件可以包括物理特性与转向杆的部分不同的材料条带。长形特征可以相对于转向杆的其他平坦部分凹进、或凸起、或齐平。在齐平的情况下，长形特征可能显示为条纹。长形特征可以位于与包含所述转向杆的轴线的平面平行且偏离的平面中。在转向杆是圆柱体的情况下，平面的长形边缘可以位于圆柱体的半径上，该平面通过切除一部分圆柱体而有效地形成。平坦部分的宽度可以大于长形特征的宽度，以便在长形特征的每一侧形成台部。感测装置可以位于平坦表面上方的一小段距离处并与该表面平行。最优选地，长形特征包括在转向杆中形成的长形通道或槽缝，该长形通道或槽缝包含与转向杆的与通道的侧面相邻的材料不同的材料。通道中的材料可以是空气，其中槽缝形成开放通道。尽管优选的是U形截面，但是槽缝可以具有某一截面范围中的任何截面。该材料可以是具有与转向杆的周围材料不同的特性的固体材料。该固体材料的顶面可以与转向杆周围的材料齐平。在简单的布置中，可以从图案的变化中检测到转向杆在其平移范围内的位置，其中，如传感器元件所观察到的，长形特征的片段从一侧移动到另一侧。感测装置可以包括传感器元件阵列。传感器阵列的每个传感器元件可以产生单个信号，该信号根据长形特征的片段与传感器阵列的对准而变化。例如，该信号可以从当长形特征片段偏离长形特征并且未被该元件观察到时的零变化到当长形特征的片段与传感器元件完全对准时的最大值。当然，该信号可以被反转，当长形特征不面向传感器元件时，出现最大值。在优选的布置中，传感器可以包括与所述对角长形特征正交或与所述转向杆的轴线正交地延伸的传感器元件阵列，每个传感器元件取决于所述长形特征与所述传感器元件的相对对准而产生信号。从所有传感器元件输出的信号可以被馈送到信号处理器，该信号处理器根据这些信号产生指示转向杆的位置的位置信号。随着转向杆的移动，编码器元件将横穿阵列移动，从而导致来自每个传感器的信号发生变化，并且这种变化可以被信号处理器检测到。作为阵列的替代方案，传感器可以包括长形感测元件，该长形感测元件具有连续输出，该连续输出对应于特征在垂直于转向杆运动的方向上的位置。传感器元件阵列可以具有一定长度，并且可以相对于转向杆定向，使得转向杆位于其平移范围的一端时，长形特征的片段的面向传感器阵列的部分在传感器阵列的第一端处或靠近第一端，并且当转向杆位于其平移范围的相反端时，编码器元件的面向传感器的部分在传感器阵列的第二端处或靠近第二端。因此，传感器阵列的合适长度将取决于槽缝的长度、所允许的平移运动的范围、以及编码器元件是怎样的对角线。长形特征(例如槽缝)的宽度可以小于传感器阵列的长度的三分之一并且优选地小于线性传感器的长度的五分之一。槽缝的宽度可以例如等于阵列中的单个传感器元件的宽度。在本说明书的上下文中，传感器元件的宽度可以被认为是传感器元件的灵敏区域的宽度，该宽度可以比传感器元件的物理宽度更宽或更窄。传感器将观察到位于传感器宽度内的任何东西。感测装置可以并不包括元件阵列。该感测装置可以例如包括比如霍尔效应传感器等一个或多个磁传感器设备和至少一个磁体。霍尔效应传感器可以被定位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动动力转向系统，包括：转向杆，所述转向杆的相反的端部均机械地连接至相应的车轮支架；电动马达，所述电动马达通过齿轮机构连接至所述转向杆，使得所述马达的旋转引起所述转向杆沿其主轴线平移，从而使所述车轮支架移位；以及线性位置传感器，所述线性位置传感器包括至少一个长形特征，所述长形特征沿着所述转向杆的长度沿对角线方向延伸，使得所述长形特征相对于所述转向杆的轴线倾斜；以及感测装置，所述感测装置面向所述转向杆、并且在任何给定时间只观察到所述长形特征的某一片段，所述片段在所述特征整个宽度上并且仅沿着所述特征的一部分长度延伸，所述感测装置产生信号，所述信号根据所述感测装置所观察到的、由所述特征和所述转向杆的相邻部分形成的图案而变化，所述信号将所述转向杆的轴向位置编码。/n

【技术特征摘要】
20191021 GB 1915192.71.一种电动动力转向系统，包括：转向杆，所述转向杆的相反的端部均机械地连接至相应的车轮支架；电动马达，所述电动马达通过齿轮机构连接至所述转向杆，使得所述马达的旋转引起所述转向杆沿其主轴线平移，从而使所述车轮支架移位；以及线性位置传感器，所述线性位置传感器包括至少一个长形特征，所述长形特征沿着所述转向杆的长度沿对角线方向延伸，使得所述长形特征相对于所述转向杆的轴线倾斜；以及感测装置，所述感测装置面向所述转向杆、并且在任何给定时间只观察到所述长形特征的某一片段，所述片段在所述特征整个宽度上并且仅沿着所述特征的一部分长度延伸，所述感测装置产生信号，所述信号根据所述感测装置所观察到的、由所述特征和所述转向杆的相邻部分形成的图案而变化，所述信号将所述转向杆的轴向位置编码。


2.根据权利要求1所述的电动动力转向系统，其中，所述长形特征包括凸起的脊、或凹陷的通道或槽缝。


3.根据权利要求1或2所述的电动动力转向系...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·威尔森琼斯，
申请(专利权)人：ZF汽车英国有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB