[发明专利]一种齿条助力式线控转向系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种齿条助力式线控转向系统及其控制方法，该转向系统包括方向盘(7)、转向管柱(6)、转向器(2)、横拉杆(1)和安装在转向器(2)上的转向助力装置；转向助力装置(3)包括转向助力装置壳体、转向助力电机(301)、控制器(305)、设置在转向助力装置壳体内的转向助力传动机构、转向助力齿轮轴(310)以及设置在转向助力齿轮轴(310)外侧的转角传感器(307)；转向助力装置壳体与转向器壳体(201)固定，转向助力齿轮轴(310)与转向器齿条(202)传动配合。本发明结构简单、占用空间小、成本低，具备助力转向模式和线控转向模式，可满足高级驾驶辅助系统和自动驾驶系统的转向需求。

技术领域

本发明涉及汽车转向技术领域，尤其是涉及一种具有线控功能的齿条助力式转向系统及其控制方法。

背景技术

电动助力转向(Electric Power Steering，简称EPS)技术是近十年来汽车转向领域的新技术，在国外得到了长足的发展，EPS也是目前国内转向系统行业的研究热点。基于EPS平台可以延伸开发出线控转向系统，在方向盘与转向传动机构之间不存在连贯的且直接的机械连接，可以通过方向盘转角信号、扭矩信号，提供助力转向，即通过电信号路线实现相关部件的运动控制。EPS作为汽车的安全件，其性能直接关系着汽车行驶的安全可靠性、驾驶人员的操纵轻便性与灵敏性。在不同车况下汽车转向时，电子控制器控制转向助力电机，提供所需的辅助助力，达到操纵稳定、转向轻便、行驶安全的效果，使驾驶员行车有良好的舒适感。该产品结构紧凑、节能、环保等特点，是汽车助力转向发展的趋势。电动助力转向系统又分为管柱式电动助力转向系统(简称C-EPS)、小齿轮式电动助力转向系统(简称P-EPS)和齿条式电动助力转向系统(简称R-EPS)。

管柱式电动助力转向系统(简称C-EPS)布置在方向盘下侧管柱，转向需要经过万向节、传动轴等部件才能传递至转向器，传递效率较低，响应时间相对迟缓；小齿轮式电动助力转向系统(简称P-EPS)内部结构复杂，传动比设计范围小，需要占用较大的空间，往往布置在转向管柱与转向器交接处，这一部位靠近驾驶室、发动机，在驾驶空间上、发动机布置上往往会做出空间让步；而现有的齿条式电动助力转向系统(简称R-EPS)受限于空间布置要求传动比不够，且往往一个部件损坏需要更换整个的转向器总成、横拉杆总成，使用成本较高。

随着汽车电子的不断发展，高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶系统(ADS)等智能汽车系统要求转向系统的响应时间越短约好，而且能够对车辆实施自主转向，即在未人力转动方向盘情况下对车辆车轮施加转向。同时，汽车的设计还追求驾乘空间大、更小的转向占用空间，满足新能源车容纳更多的传感器、动力电池设备等。

发明内容

本发明目的是满足高级驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶系统(ADS)的转向需求，提供一种具备线控转向功能、结构简单、成本低、安全性高的齿条助力式转向系统及其控制方法，以解决现有技术存在的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种齿条助力式线控转向系统，包括从上至下依次连接的方向盘、转向管柱和转向器，所述转向器的两端分别连接有横拉杆；其中，所述转向器包括转向器壳体和转向器齿条，所述转向器壳体上还安装有转向助力装置；

所述转向助力装置包括转向助力装置壳体、固定在所述转向助力装置壳体上的转向助力电机、与所述转向助力电机电连接的控制器、设置在所述转向助力装置壳体内并与所述转向助力电机传动配合的转向助力传动机构、与所述转向助力传动机构相连的转向助力齿轮轴以及设置在所述转向助力齿轮轴外侧的转角传感器；所述转向助力装置壳体与所述转向器壳体固定，所述转向助力齿轮轴与所述转向器齿条传动配合。

进一步地，所述转向器齿条上设置有第一段齿部和第二段齿部，所述第一段齿部与连接在所述转向管柱下端的齿轮轴啮合传动；所述第二段齿部与所述转向助力齿轮轴上的齿部啮合传动。