[发明专利]一种电机驱动的大客车液压转向系统及其控制转向的方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及商用车辆的动力转向系统，特指一种电机驱动的大客车液压转向系统及控制该液压转向系统的方法。

背景技术

目前应用于大客车的动力转向系统主要为液压助力转向系统，驱动油泵的动力来自发动机，其助力大小主要由转阀或滑阀来控制。这种液压助力转向系统主要存在着以下问题：

(1)对于一个给定的液压助力转向系统，由于使用发动机动力驱动，油泵输出液压油流量不能够调节与控制，如果设计的油液流量较大则可以满足低速时轻便性的要求但是这样会造成高速时手感变差，油液流量较小则反之，这样难于协调转向系统轻便性和手感的矛盾；如果油液流量较大则可以满足快速转向时动力响应快速性的要求，但是会造成稳定性变差，如果油液流量较小则反之，这样难于协调动力响应的稳定性和快速性的矛盾；

(2)存在能量损失，由于是发动机动力驱动，即使不转向，油泵在发动机驱动下也一直在高速工作，增加了能量消耗；

(3)通常大客车采用发动机后置的布置方式，转向器在前轴上，因此造成转向系统布置不方便。

为了弥补目前液压转向系统自身存在的缺陷，美国专利局NO.6920753提出了一种方法，在发动机和转向油泵之间加装一个离合器，在车辆没有转向行驶时，断开离合器，从而降低转向系统的能量消耗，这种方法虽然能提高转向系统的节能性能，但是难以满足突然转向躲避障碍物时助力快速响应的问题，并且对转向性能的改善没有任何帮助。专利申请号为“200320118460”、名称为“汽车电控液压助力转向系统”的专利文献中也提出了一种结构，即在进油管路和回油管路之间并联一个电磁阀，通过控制电磁阀的开度来改变转向系统液压油流量，从而提高系统的转向性能，但是这种方法对降低转向系统能耗没有作用。

为了同时改善转向系统的节能性能和转向性能，一个有效的办法就是切断转向系统与发动机的联系，改由电动机驱动，通过控制电动机来控制转向系统，在控制方法方面国外许多公司都做了大量探索，但是目前还局限在轿车上。例如美国专利局NO.5967253，它使用了转向负载传感器、电机电流传感器，通过分析电机电流的变化来判断是否转向，并通过分析转向负载的大小来计算需要提供的助力大小，从而控制电机电流提供足够大的助力帮助驾驶员转向。但它只是一个开环控制系统，不考虑驾驶员的力输入或角输入，同时由于根据电机电流的变化来判断是否转向，这样就造成当车辆高速行驶时，地面阻力很小，对准确判断转向造成困难，而且只有两种控制模式即汽车直线行驶和转向行驶，难以满足车辆复杂转向工况的要求。美国专利局NO.7164978作出了重大改进，使这种转向系统趋于成熟，它使用了车速传感器、方向盘转角传感器和方向盘转矩传感器，通过方向盘转矩信号是否超过一预先设定的值，来判断是否发生转向，同时引入了驾驶员的输入，驾驶员根据实际情况作出一定的反应，控制系统根据驾驶员的意图控制电动机，这种控制策略构成了一种闭环控制，相比以前的产品极大地提高了转向系统的性能，但是由于是根据方向盘转矩信号控制电机，因此很难保证转向的稳定性，手力波动相对较严重。

上述国外专利提到的在轿车使用的电动液压助力转向系统均采用整体式结构，这是由于一般轿车前轴载荷较小，转向系统液压油流量较低，转向油泵的体积较小，所以转向油泵与电动机设计成整体式装置有足够的空间布置，而对于大客车而言，与轿车相比其前轴负载要大的多，那么它要求得液压油流量就要大得多，造成转向油泵的体积很大，很难有足够得空间来布置。

万向节传动装置是汽车驱动系统的“关节”部件，是实现变角度动力传递的常用机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，由万向节与传动轴组合而成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于大客车的由电机驱动的液压转向系统，能够协调转向系统轻便性和手感的矛盾以及动力响应的稳定性和快速性的矛盾问题。

本发明的另一目的在于提供一种该液压转向系统控制转向的方法，通过一种多工况的控制方法控制转向系统的液压油流量，可同时提高动力转向系统转向性能和节约能耗水平。

本发明电机驱动的大客车液压转向系统采用的技术方案是：包括方向盘连接转阀、循环球式动力转向器助力缸分别与转阀和转向器垂臂相连接、垂臂的另一端通过转向直拉杆连接到转向节臂、储液罐分别连接转向油泵和转阀，电动机与转向油泵是分体式连接结构且采用万向传动装置连接；将接于方向盘的转角传感器、接于电动机的驱动电路的电流传感器、发动机转速传感器、车辆行驶速度传感器分别连接控制器。