[发明专利]一种带中位自锁功能的后轮线控转向器及其控制方法

说明书

一种带中位自锁功能的后轮线控转向器及其控制方法，所述后轮线控转向器包括：电机及其控制器、蜗轮蜗杆减速机构、滚柱丝杠减速机构。控制器布置在电机的尾部组成集成动力单元，电机布置在蜗轮蜗杆减速机构中蜗杆的输入轴端，电机转矩经蜗轮蜗杆减速机构放大输出到滚柱丝杠减速机构的丝杠螺母上，经滚珠钢球传递到丝杠上推动左右转向节转动。左右车轮主销处各装有一个转角传感器，转角信息实现冗余，蜗轮蜗杆设计为自锁结构。控制器在四轮转向工作模式下，可以根据前轮转角、车速确定电机的目标转角和转向速度，控制电机转动使后轮实现转向。本发明可以通过后轮线控转向实现四轮转向的需求，减小低车速的转向半径，提高机动性，改善高车速时的转向稳定性。

所属技术领域

本发明属汽车转向系统领域，具体涉及一种带中位自锁功能的后轮线控转向器及其控制方法。

背景技术

目前车辆的转向主要通过驾驶员控制方向盘实现前轮的角度偏转，实现车辆行驶方向的改变。当采用具有后轮(四轮)转向时，具有以下优点：

在转向时能够基本保持车辆质心侧偏角为零，且能够改善汽车对转向盘输入的动态响应特性，在一定程度上改善了横摆角速度和侧向加速度的瞬态响应性能指标，明显改善车辆高速行驶的稳定性。当在高速行驶中转向时，四轮转向系统通过后轮与前轮的同相转向，能有效降低/消除车辆侧滑事故的发生几率，明显改善车辆高速行驶的稳定性及安全性，进而缓解驾驶者在各种路况下(尤其是在风雨天)高速驾车的疲劳程度。当在低速行驶中转向时，缩小车辆转向时的转弯半径。在低速转向时，车辆因前后轮的反向转向能够缩小转弯半径达20％。四轮转向技术使大型车辆具有如同小型车辆的操纵及泊车敏捷性。提高了车辆的挂车能力。通过转向后轴对挂车的转向牵引，四轮转向系统极大地提高了转向操作随动性和正确性，改善了车辆挂车行驶的操纵性、稳定性及安全性。

传统的四轮转向为了把前轮的转向动作按照一定规律传递到后轮上，并且要实现传动比的变化，需要一整套复杂的机械传递机构，占用空间大、成本高、可靠性差。线控操作的转向器可以依靠电信号，将前轮的转向动作轻而易举的通过控制策略，实现不同车速下后轮的最优转向动作，结构简单，但是要解决的是传统两轮模式下的节能以及故障模式下的中位锁止，防止地面冲击对转向器位置伺服的影响。

带中位自锁功能的后轮用自锁式后轮转向用线控转向器，采用线控执行电动缸式结构，在输入端采用自锁式蜗轮蜗杆设计，当车辆摆动带动拉杆、螺杆轴轴向移动时，蜗轮蜗杆的不可逆性会使系统保持刚性，从而保证车辆在不同路面的操控稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种实现后轮转向精准、操作稳定、结构简单的可自锁后轮线控转向器。

本发明的上述目的是通过这样的技术方案实现的，即一种带中位自锁功能的后轮线控转向器及其控制方法，除了为了检测左右后车轮的实际转角布置在主销上的两个角度传感器，还包括：

电机及其控制器、自锁式蜗轮蜗杆减速机构、滚珠丝杠减速机构。所述电机及其控制器集成在一起，控制器在电机尾部。所述自锁式蜗轮蜗杆减速机构作为电机输出力矩的第一级减速机构，对电机降速增扭。所述滚珠丝杠减速机构作为第二级减速机构，变转动为丝杠的直线运动，产生推动力带动左右拉杆进而带动转向节使车轮产生转向。

所述电机及其控制器，用于通过两角度传感器采集到的车轮偏转角度、车速等信号，来控制电动机电流、转速实现对车轮转角位置的精确控制。其中，所述执行电动机为永磁无刷直流电动机，采用位置环、速度环、电流环三闭环实现车轮转角的伺服控制。所述角度传感器采用霍尔元件角度传感器，其中，角度传感器的壳体和中心转轴分别与车身和中心转轴刚性连接，和将主销与车体的相对运动机械信号转换为电信号，从而测得车轮转动角度。