一种磁力丝杠集成式线控转向系统及车辆技术方案

本发明专利技术公开了基于一种磁力丝杠集成式线控转向系统及车辆，该系统包括采集驾驶员转向输入力矩；传递和测量输入力矩，并测量转向盘模块的转角；产生路感模拟力矩，采用磁齿轮将路感模拟力矩进行第一比例增大，并加载至转向柱模块；产生转向系统的驱动力矩，采用磁齿轮将驱动力矩进行第二比例增大，同时输出至磁力丝杠模块；采用无接触式磁力传输的方式，将来自磁齿轮复合驱动电机模块的旋转运动转换为直线运动输出；在磁力丝杠模块的直线直线运动推动下，带动转向轮转向。本发明专利技术消除了机械摩擦特性，大幅提升线控转向系统控制性能；同时拓展了线控转向系统的过载保护能力。拓展了线控转向系统的过载保护能力。拓展了线控转向系统的过载保护能力。

【技术实现步骤摘要】
一种磁力丝杠集成式线控转向系统及车辆


[0001]本专利技术涉及车辆转向
，特别是涉及一种磁力丝杠集成式线控转向系统及车辆。

技术介绍

[0002]随着车辆智能化的深入，高级驾驶辅助系统逐渐成为汽车的标准配置，如辅助制动系统、航道保持系统等等。线控转向系统是支撑高级驾驶辅助系统落地的关键执行部件，能够在驾驶员不介入的条件下进行主动转向调节，是当前汽车工业界竞相开发的热点产品。
[0003]目前，现有已公开的线控转向系统方案主要采用电机和机械传动环节组合的方式，电机提供转向驱动力矩，机械传动环节在电机驱动下带动转向轮转向。但是，上述方案存在以下缺陷：1、机械传动环节固有的机械磨损、老化和卡死等特性以及其不具备过载保护能力，将导致线控转向系统可靠性低；2、机械摩擦非线性的存在严重恶化线控转向系统控制性能；3、机械齿轮副之间的接触间隙易诱发线控转向系统转向冲击问题，进而恶化车辆的驾乘体验。这都将严重威胁智能驾驶车辆的安全性与舒适性。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0005]为了同时解决机械传动环节固有的机械磨损、老化和卡死等特性以及其不具备过载保护能力等导致的线控转向系统可靠性低的问题、机械摩擦非线性恶化线控转向系统控制性能的问题、机械齿轮副间隙诱发的线控转向系统转向冲击问题，本专利技术提供了一种磁力丝杠集成式线控转向系统。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提出一种车辆。
[0007]为达上述目的，本专利技术一方面提出一种磁力丝杠集成式线控转向系统，包括：包括转向盘模块、转向柱模块、磁齿轮复合路感电机模块、磁齿轮复合驱动电机模块、磁力丝杠模块和转向拉杆模块；
[0008]所述转向盘模块，用于采集驾驶员转向输入力矩；
[0009]所述转向柱模块，用于传递和测量所述输入力矩，并测量所述转向盘模块的转角；
[0010]所述磁齿轮复合路感电机模块，用于产生路感模拟力矩，采用磁齿轮将所述路感模拟力矩进行第一比例增大，并加载至所述转向柱模块；
[0011]所述磁齿轮复合驱动电机模块，用于产生转向系统的驱动力矩，采用磁齿轮将所述驱动力矩进行第二比例增大，同时输出至所述磁力丝杠模块；
[0012]所述磁力丝杠模块，用于采用无接触式磁力传输的方式，将来自所述磁齿轮复合驱动电机模块的旋转运动转换为直线运动输出；
[0013]所述转向拉杆模块，用于在所述磁力丝杠模块的直线直线运动推动下，带动转向轮转向。
[0014]另外，根据本专利技术上述实施例的磁力丝杠集成式线控转向系统还可以具有以下附加的技术特征：
[0015]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述磁齿轮复合路感电机模块采用伪直驱式磁齿轮复合电机，包括路感电机定子、路感电机外转子、路感电机内转子、路感电机轴承和路感电机外壳体；
[0016]所述路感电机定子固定于所述电机外壳体；
[0017]所述路感电机外转子与所述转向柱模块固定连接，保持同步旋转运动；所述路感电机外转子执行低速高力矩旋转运动；
[0018]所述路感电机内转子执行高速低力矩旋转运动。
[0019]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述路感电机定子包括路感电机定子铁心、路感电机定子电枢绕组和路感电机定子永磁阵列，所述路感电机定子电枢绕组和所述路感电机定子永磁阵列固定于所述路感电机定子铁心；
[0020]所述路感电机外转子包括路感电机外转子铁心和路感电机调磁环，所述路感电机调磁环固定于所述路感电机外转子铁心；
[0021]所述路感电机内转子包括路感电机内转子铁心和路感电机内转子永磁阵列，所述路感电机内转子永磁阵列固定于所述路感电机内转子铁心；
[0022]所述路感电机定子和所述路感电机内转子组成常规电机，经所述路感电机内转子输出路感模拟力矩；所述路感电机定子永磁阵列、所述路感电机调磁环和所述路感电机内转子永磁阵列组成磁齿轮减速器，将路感模拟力矩进行第一比例增大，经所述路感电机外转子加载至所述转向柱模块。
[0023]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述路感电机定子永磁阵列和所述路感电机内转子永磁阵列采用径向充磁的方式，其同一圆周侧面采用N极
‑
S极交替方式布置，所述路感电机定子永磁阵列、所述路感电机调磁环和所述路感电机内转子永磁阵列的极对数满足如下条件：
[0024]P
lm
＝P
ls
+P
lr
[0025]其中，P
lm
是所述路感电机调磁环的极对数，P
ls
是所述路感电机定子永磁阵列的极对数，P
lr
是所述路感电机内转子永磁阵列的极对数。
[0026]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述磁齿轮复合驱动电机模块采用伪直驱式磁齿轮复合电机，包括驱动电机定子、驱动电机外转子、驱动电机内转子、驱动电机轴承和驱动电机外壳体；
[0027]所述驱动电机定子固定于所述驱动电机外壳体；
[0028]所述驱动电机外转子与所述磁力丝杠模块固定连接；所述驱动电机外转子执行低速高力矩旋转运动；
[0029]所述驱动电机内转子执行高速低力矩旋转运动。
[0030]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述驱动电机定子包括驱动电机定子铁心、驱动电机定子电枢绕组和驱动电机定子永磁阵列，所述驱动电机定子电枢绕组和所述驱动电机定子永磁阵列固定于所述驱动电机定子铁心；
[0031]所述驱动电机外转子包括驱动电机外转子铁心和驱动电机调磁环，所述驱动电机调磁环固定于所述驱动电机外转子铁心；
[0032]所述驱动电机内转子包括驱动电机内转子铁心和驱动电机内转子永磁阵列，所述驱动电机内转子永磁阵列固定于所述驱动电机内转子铁心；
[0033]所述驱动电机定子和所述驱动电机内转子组成常规电机，经所述驱动电机内转子输出驱动力矩；所述驱动电机定子永磁阵列、所述驱动电机调磁环和所述驱动电机内转子永磁阵列组成磁齿轮减速器，将驱动力矩进行第二比例增大，经所述驱动电机外转子输出至所述磁力丝杠模块。
[0034]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述驱动电机定子永磁阵列和所述驱动电机内转子永磁阵列采用径向充磁的方式，其同一圆周侧面采用N极
‑
S极交替方式布置，所述驱动电机定子永磁阵列、所述驱动电机调磁环和所述驱动电机内转子永磁阵列的极对数满足如下条件：
[0035]P＝P+P
[0036]msr
[0037]其中，P
m
是所述驱动电机调磁环的极对数，P
s
是所述驱动电机定子永磁阵列的极对数，P
r
是所述驱动电机内转子永磁阵列的极对数。
[0038]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述磁力丝杠模块，包括磁阻式磁力丝杠、永磁式磁力丝杠、感应式磁力丝杠和永磁
‑
感应式磁力丝杠中的多种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁力丝杠集成式线控转向系统，其特征在于，包括转向盘模块、转向柱模块、磁齿轮复合路感电机模块、磁齿轮复合驱动电机模块、磁力丝杠模块和转向拉杆模块；所述转向盘模块，用于采集驾驶员转向输入力矩；所述转向柱模块，用于传递和测量所述输入力矩，并测量所述转向盘模块的转角；所述磁齿轮复合路感电机模块，用于产生路感模拟力矩，采用磁齿轮将所述路感模拟力矩进行第一比例增大，并加载至所述转向柱模块；所述磁齿轮复合驱动电机模块，用于产生转向系统的驱动力矩，采用磁齿轮将所述驱动力矩进行第二比例增大，同时输出至所述磁力丝杠模块；所述磁力丝杠模块，用于采用无接触式磁力传输的方式，将来自所述磁齿轮复合驱动电机模块的旋转运动转换为直线运动输出；所述转向拉杆模块，用于在所述磁力丝杠模块的直线直线运动推动下，带动转向轮转向。2.如权利要求1所述的磁力丝杠集成式线控转向系统，其特征在于，所述磁齿轮复合路感电机模块采用伪直驱式磁齿轮复合电机，包括路感电机定子、路感电机外转子、路感电机内转子、路感电机轴承和路感电机外壳体；所述路感电机定子固定于所述电机外壳体；所述路感电机外转子与所述转向柱模块固定连接，保持同步旋转运动；所述路感电机外转子执行低速高力矩旋转运动；所述路感电机内转子执行高速低力矩旋转运动。3.如权利要求2所述的磁力丝杠集成式线控转向系统，其特征在于，所述路感电机定子包括路感电机定子铁心、路感电机定子电枢绕组和路感电机定子永磁阵列，所述路感电机定子电枢绕组和所述路感电机定子永磁阵列固定于所述路感电机定子铁心；所述路感电机外转子包括路感电机外转子铁心和路感电机调磁环，所述路感电机调磁环固定于所述路感电机外转子铁心；所述路感电机内转子包括路感电机内转子铁心和路感电机内转子永磁阵列，所述路感电机内转子永磁阵列固定于所述路感电机内转子铁心；所述路感电机定子和所述路感电机内转子组成常规电机，经所述路感电机内转子输出路感模拟力矩；所述路感电机定子永磁阵列、所述路感电机调磁环和所述路感电机内转子永磁阵列组成磁齿轮减速器，将路感模拟力矩进行第一比例增大，经所述路感电机外转子加载至所述转向柱模块。4.如权利要求3所述的磁力丝杠集成式线控转向系统，其特征在于，所述路感电机定子永磁阵列和所述路感电机内转子永磁阵列采用径向充磁的方式，其同一圆周侧面采用N极
‑
S极交替方式布置，所述路感电机定子永磁阵列、所述路感电机调磁环和所述路感电机内转子永磁阵列的极对数满足如下条件：P
lm
＝P
ls
+P
lr
其中，P
lm
是所述路感电机调磁环的极对数，P
ls
是所述路感电机定子永磁阵列的极对数，P
lr
是所述路感电机内转子永磁阵列的极对数。5.如权利要求1所述的磁力丝杠...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊智，马瑞海，何承坤，刘伟龙，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：