[发明专利]电动助力转向系统及其电动和/或电动液压式转向系统

说明书

技术领域

概括地说，本发明涉及车辆的电动转向系统和电动液压式转向系统；更具体地说，本发明涉及车辆的电动助力转向系统领域。

背景技术

转向系统是汽车上的重要总成之一，它的主要作用是改变或者保持汽车的行驶方向。目前实际中所使用的转向系统多采用液压助力转向，但是，电动助力转向系统在整车上的应用逐渐增多。

电动助力转向系统根据助力模块的安装位置可以分为管柱端助力式(助力模块安装于转向管柱上)、小齿轮端助力式(助力模块安装于转向小齿轮输入轴上)、双小齿轮助力式(助力模块安装于转向齿条上)、齿条助力式(助力模块安装于转向齿条上)等类型。这些电动助力转向助力系统都包含方向盘转角传感器1、转向管柱2、机械转向器3、减速机构4、助力电机5、控制器6、小齿轮输入轴7、方向盘扭矩传感器8等。

如图1所示，管柱式电动助力转向系统是将助力电机5和减速机构4集成在了转向管柱2上，助力电机5通过减速机构4进行降转速升扭矩，然后减速机构4将增大后的电机扭矩传递给转向管柱2，继而向下传递给了小齿轮输入轴7和机械转向器3中的齿条(未图示)，从而通过转向拉杆带动转向车轮完成转向动作。

如图2所示，小齿轮式电动助力转向系统是将助力电机5和减速机构4集成在了机械转向器3的小齿轮输入轴7上，助力电机5通过减速机构4进行降转速升扭矩，然后减速机构5将增大后的电机扭矩传递给小齿轮输入轴7，继而传递给了机械转向器3中的齿条，从而通过转向拉杆带动转向车轮完成转向动作。

如图3所示，双小齿轮式电动助力转向系统是将助力电机5和减速机构4和一个小齿轮集成在了机械转向器3中的齿条上，助力电机5通过减速机构4进行降转速升扭矩，然后减速机构4将增大后的电机扭矩传递给减速机构4中的小齿轮，继而传递给了机械转向器3中的齿条，从而通过转向拉杆带动转向车轮完成转向动作。

如图4所示，齿条式电动助力转向系统是将助力电机5和减速机构4直接集成在了机械转向器2的齿条上，助力电机5通过减速机构4(图中为皮带传动式减速机构)进行降转速升扭矩，然后减速机构4将增大后的电机扭矩传递给机械转向器3中的齿条，从而通过转向拉杆带动转向车轮完成转向动作。

现有的电动助力转向系统的工作原理图均可参看图5。电源11为控制器6提供能量，控制器接6收发动机点火信号9、车速信号10、方向盘转角传感器1传输的转角信号、方向盘扭矩传感器8传输的扭矩信号然后进行运算，选择合适的助力曲线(如图6所示)，然后控制器6驱动助力电机5动作，助力电机5输出合适的扭矩，减速机构4将扭矩增大后传递给机械转向器3——转向管柱式转向系统中是通过转向管柱2间接地将助力扭矩传递给机械转向器3的——从而驱动转向车轮完成转向操作，也减轻了驾驶员的负担。需注意的是，驱动转向器3运转的扭矩包含了驾驶员施加在转向管柱2上的手力和助力电机5的助力扭矩。

目前的电动助力转向系统虽然会根据车速的不同选择控制器中的不同的助力曲线从而改变助力的大小，但是助力曲线却不会根据车辆的转向阻力发生变化。换言之，虽然引起转向阻力变化的原因很多，如乘客数目变化、路况变化等，但是，在车速一定时，不管转向阻力发生什么变化，电动助力转向系统采用的助力曲线均不变化。在相同车速和相同的方向盘转角时，如果转向阻力发生变化，则由于此时电动助力转向系统提供的助力不变，最终导致驾驶感觉不同。例如在冰雪路面上或者车辆上只有驾驶员一人时，转向阻力明显减小，在各个方向盘转角时，方向盘明显比在正常柏油路面或者车辆满载时偏轻，行车安全性受到影响。

另外，目前驾驶员在车内转动方向盘时并不能直接观察到转向车轮的具体转角，从而不知道转向车轮的准确方位，很大程度上只能依靠方向盘的位置和车辆下一步的走向或者经验感觉粗略地判断车轮的方位，这种估计往往存在较大的误差。尤其是倒车时，方向盘操纵特别频繁，一会左打方向，一会右打方向，如果真要在车内较准确地判断此时转向车轮的转角和方位，那就要始终记住自己对方向盘的操作，这显然是比较麻烦而且容易出错的。但往往又存在停车车位给驾驶员的停车空间很有限的问题，当车辆在运动中时，如果转向车轮的方位和转角判断出错，导致方向盘角度打过了或者打的角度不足，这时轻则花费很长时间才将车辆准确倒库，重则碰撞了两旁的车辆或障碍物。目前所有的转向系统均存在这一问题。

再者，当驾驶员长时间开车时，容易产生驾驶疲劳以至于出现驾驶员打瞌睡的情况。这种情况十分危险，及易发生交通事故。

发明内容