[发明专利]一种套筒电机线控转向装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车零部件技术领域，具体涉及汽车线控转向技术。

背景技术

汽车智能化正在飞速发展，线控转向是汽车智能化发展过程中的关键环节，尤其是无人驾驶的必备技术之一。线控转向技术逐渐成熟，已经应用到少量车型中。线控转向系统要求具有冗余及容错功能，不仅需要软件上实现诊断及容错控制算法，也需要硬件进行冗余设计，导致线控转向系统硬件布置复杂，成本高，硬件利用率低。

目前线控转向技术研究已有很多，其中英菲尼迪公司设计的双电机冗余线控转向系统已成功在Q50实车中应用，该系统分别在齿条左右两端设计电机转速器驱动转向器小齿轮，带动齿条左右移动，失效时离合器闭合，左侧转向器小齿轮与机械转向管柱连接实现转向，但该系统冗余结构复杂，双电机均由减速器经齿轮齿条转向器驱动转向横拉杆，传动效率低。韩国现代汽车公司提出双电机驱动齿条的线控转向装置及方法(专利号US201600144890A1)，该系统未解决电机空间安装问题及双电机失效的转向模式。Becker等提出一种电控液压的线控转向系统(专利号US20160068182A1)，该装置通过两路电机泵控制转向轮缸的压力，驱动两侧横拉杆左右移动，但电机建立液压的响应速度慢，高压油管路增加的漏油及存在气泡等不可靠因素，且无法实现线控转向失效后的直接机械连接。杨林等发明的一种混合型线控转向系统(专利号201610989594.2)，该系统路感电机和助力电机分开，只用一套转向执行电机驱动双排行星齿轮减速器，再经蜗杆齿条带动横拉杆左右移动，方向盘和转向轮之间具有实时可控的力传递特性和角传递特性，在系统失效时通过离合器恢复到机械转向状态，但该系统结构复杂且传动效率低。于蕾艳设计了一种电动汽车线控转向系统及控制方法(专利号201310649410.4)，该系统设计了转向盘力反馈电机和蜗杆减速器模拟路感，转向电机和行星齿轮减速器驱动转向器小齿轮实现转向，转向器附近加装电机及行星齿轮减速器，需要占据更多的布置空间，经齿轮齿条转向器传动到降低了电机工作效率，且不能实现电机失效的转向模式。

综上，现有线控转向系统存在传动效率低、结构复杂及空间布置困难与冗余及失效工作模式需求之间的矛盾。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种结构紧凑、传动效率高、转向可靠的套筒电机线控转向装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种套筒电机线控转向装置，包括方向盘、与方向盘连接的转向管柱、与左侧车轮连接的左侧车轮转向传动机构、与右侧车轮连接的右侧车轮转向传动机构，以及通过电磁离合器与转向管柱连接的机械转向传动机构，所述转向管柱经减速器与路感/助力电机连接，所述转向装置还包括线控转向执行机构，所述线控转向执行机构包括第一套筒电机、第二套筒电机、由第一套筒电机和/或第二套筒电机驱动的行星滚柱丝杠机构，在电磁离合器吸合状态下，所述机械转向传动机构驱动左侧车轮转向传动机构和右侧车轮转向传动机构动作从而驱动左侧车轮和右侧车轮转动，在电磁离合器断开状态下，所述行星滚柱丝杠机构驱动左侧车轮转向传动机构和右侧车轮转向传动机构动作从而驱动左侧车轮和右侧车轮转动。

优选的，所述行星滚柱丝杠机构包括丝杠、与丝杠啮合的齿轮滚柱以及同时与齿轮滚柱啮合的第一内齿圈、第二内齿圈。

优选的，所述第一内齿圈与第一套筒电机转子制成一体，所述第二内齿圈与第二套筒电机转子制成一体。

优选的，所述机械转向传动机构包括啮合传动的转向器小齿轮和齿条，所述转向器小齿轮经电磁离合器与转向管柱连接。

优选的，所述左侧车轮转向传动机构包括与齿条连接的左横拉杆、与左横拉杆连接的左梯形臂、与左梯形臂连接的左转向节，所述左转向节与左侧车轮连接，所述右侧车轮转向传动机构包括与齿条连接的右横拉杆、与右横拉杆连接的右梯形臂、与右梯形臂连接的右转向节，所述右转向节与右侧车轮连接。

本发明还提供了一种套筒电机线控转向控制方法，包括以下工作模式：

其一，汽车中低速行驶线控转向模式：

电磁离合器断开，电控单元控制第一套筒电机和第二套筒电机正转，经行星滚柱丝杠机构以及左侧车轮转向传动机构、右侧车轮转向传动机构驱动左侧车轮和右侧车轮转动，实现驾驶员转向意图，同时电控单元控制路感/助力电机正转，提供驾驶员合适路感；

其二，汽车高速行驶线控转向模式：