[发明专利]一种电动动力转向装置的手动模式

权利要求书

1.一种电动动力转向装置的助力手动方法，其特征在于，通过方向盘正向或反向转动输入轴时，由于输入轴与螺杆轴之间通过弹性扭杆连接且存在一定角度，所以，螺杆轴与输入轴在达到角位移空行程极限时，螺杆轴才能够与输入轴同轴转动，转角转矩传感器轴向与输入轴、螺杆轴连接，控制系统通过采集转角转矩传感器的输出转矩值，计算出电机总成的目标转矩，以转矩控制模式驱动电机总成输出助力转矩，电机总成通过梅花连接套总成，将转矩传递至蜗杆，通过蜗轮减速增扭后将转矩施加在螺杆轴上并驱动螺杆轴转动，此时，输入轴与螺杆总成内钢球会跟随螺杆轴螺杆导程而在转向螺母内部滚动，转向螺母通过上表面开孔将滚动钢球导向至钢球导管内，钢球经过钢球导管导向再重新返回转向螺母内部；转向螺母内部循环滚动的钢球提供水平方向侧向推力，推动转向螺母做水平运动，由于转向螺母与齿扇轴啮合，齿扇轴总成将转向螺母的推力与直线运动行程转化为转矩与角位移输出；

系统根据车辆行驶时的状态信息与车辆结构特征，在不同行驶速度下，动态预判并解析出假设车辆处于发生侧翻或侧滑的临界状态下方向盘所允许的最大角度α₀；当驾驶员操纵车辆超过此最大角度时间，系统将驱动电机反向迅速增大转向阻力，阻止方向盘转动，从而有效避免驾驶员操纵车辆出现侧翻或侧滑情况；

确定最大角度α₀的公式如下：

其中：

最大角度α₀单位是°，为系统计算输出值；

轮距B单位是mm，为系统设定值，范围为800～1500；

轴距L单位是mm，为系统设定值，范围为2000～3500；

车轮转臂a单位是mm，为系统设定值，范围为40～100；

车辆质心高度h_g单位是mm，为系统设定值，范围为400～1500；

车速v_(t)单位是km/h，为传动器采集值，范围为0～120；

路面侧倾角度β_k单位是°，是路面相对于水平面的倾斜角度，为传动器采集值，范围为-30°～30°；

电动转向器二级传动比i_n是 常数，为系统设定值，即螺杆轴与齿扇轴的传动比，为21－31；

g是重力加速度，9.8米/秒的二次方。

2.如权利要求1所述的助力手动方法，其特征在于，停止通过方向盘转动输入轴时，由于输入轴与螺杆轴之间的弹性扭杆在转动过程中，克服了输入轴与螺杆轴之间的角位移行程而产生弹性形变，在输入轴无外力的情况下将恢复弹性形变，即回转至方向盘中间位置。

3.如权利要求1所述的助力手动方法，其特征在于，输入轴与螺杆轴之间存在一定角度为±10度的角位移空行程。

4.一种电动动力转向装置的助力手动方法，其特征在于，通过方向盘正向或反向转动输入轴时，由于输入轴与螺杆轴之间通过弹性扭杆连接且存在一定角度，所以，螺杆轴与输入轴在达到角位移空行程极限时，螺杆轴才能够与输入轴同轴转动，转角转矩传感器轴向与输入轴、螺杆轴连接，控制系统通过采集转角转矩传感器的输出转矩值，计算出电机总成的目标转矩，以转矩控制模式驱动电机总成输出助力转矩，电机总成通过梅花连接套总成，将转矩传递至蜗杆，通过蜗轮减速增扭后将转矩施加在螺杆轴上并驱动螺杆轴转动，此时，输入轴与螺杆总成内钢球会跟随螺杆轴螺杆导程而在转向螺母内部滚动，转向螺母通过上表面开孔将滚动钢球导向至钢球导管内，钢球经过钢球导管导向再重新返回转向螺母内部；转向螺母内部循环滚动的钢球提供水平方向侧向推力，推动转向螺母做水平运动，由于转向螺母与齿扇轴啮合，齿扇轴总成将转向螺母的推力与直线运动行程转化为转矩与角位移输出；电机总成的目标转矩计算公式如下：

其中，电机总成的目标转矩T_m(t)单位是N·M，为系统计算输出值；

电动转向器一级传动比i_m是常数，为系统设定值，即蜗轮与蜗杆的传动比；

电动转向器二级传动比i_n是常数，为系统设定值，蜗杆轴与齿扇轴的传动比；

转向器正效率η_m，取值0～1，为系统设定值；

方向盘转角θ_sw(t)单位是rad，为传感器采集值，单位时间内方向盘转动角度；

原地转向阻力矩T_w，单位是N·M，为系统设定值；

车速v_(t)单位是km/h为传感器采集值；

前桥外轮转角θˊ_0(t)单位是rad；

i_s是转向杆系角传动比，常数，为系统设定值；

车轮最大转向角θ₀，单位是rad，为设计输入值；

方向盘半径R₀单位是m，为系统设定值。