[发明专利]一种复合齿轮齿条式主动转向系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种复合齿轮齿条式主动转向系统及其控制方法，系统包括：转向盘、转向轴、转向轴轴端齿轮、助力电机、助力电机减速器、齿轮齿条系、转角叠加电机、转角叠加电机减速器、滑轨座、转向横拉杆、转向节、转向轮和控制模块；本发明通过设计一种的复合式齿轮齿条系装置，采用可靠性较高的主副传动齿条驱动的方式来实现对驾驶员转角的叠加，进而实现主动转向功能，节省了系统的成本的同时保证了转向系统的可靠性。

技术领域

本发明属于车辆转向传动技术领域，具体指代一种复合齿轮齿条式主动转向系统及其控制方法。

背景技术

自汽车发明以来，车辆转向的传动装置的传动比通常都是固定的，即不管是在一些较窄的巷子或路口低速行驶，还是高速公路上高速行驶，车辆输入的转向盘转角与车辆输出的前轮转向角度的比例始终一成不变。而这也是各大企业面临的一个比较困难的问题。如果采用直接转向，驾驶者在过急弯时就不需要大幅转动转向盘，但是在高速行驶时，转向盘细微的动作都将会影响到行驶稳定性；反过来说，转向系统越是间接，车辆在高速公路上的行驶稳定性就越高，但是必须牺牲过弯时的操控性。所以，传统的转向系统都必须在安全性与舒适性之间做出权衡。因此，目前所有的车辆企业都在设计一种能够在低速实现灵敏转向和高速稳定转向的转向系统。

对于上述问题，现有的解决方案是在转向系统中加装一套可以改变转向传动比的装置，通过一定的控制实现低速灵敏和高速稳定的转向，即主动转向技术，具体是指保留了传统的转向助力功能，同时又可以在驾驶员输入的基础上对转向系统施加主动附加转角的转向系统。如宝马公司设计的基于行星齿轮系的主动转向系统和奥迪公司设计的基于谐波齿轮的主动前轮转向系统，都能实现上述的功能。此外，目前新提出的线控转向系统，实际上也能通过断开式的结构设计实现上述功能。

综上所述，目前能够实现主动转向功能的转向系统包括：宝马的行星齿轮式主动转向系统、奥迪的谐波齿轮式主动转向系统和线控转向系统。但是这些系统目前都存在一定的缺陷，如行星齿轮式的主动转向系统虽然能够实现上述功能，但是过高的成本使得其难以得到大规模的推广。谐波齿轮式的主动转向系统由于谐波齿轮式的存在，导致系统易于产生疲劳破坏、散热条件差，同时其不能用于传动速比小于35的场合难以实现低速的轻便性，且瞬时传动比非常数，系统性能不够稳定。线控转向系统由于取消了机械连接结构，导致其系统的可靠性问题始终难以得到完美的解决。因此，目前急需一种能够安全可靠的实现主动转向功能，同时具有成本低、散热性好、易于控制性能的主动转向系统。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合齿轮齿条式主动转向系统及其控制方法，以解决现有技术中各种主动转向技术方案缺点明显难以得到大规模推广的问题。本发明通过设计一种的复合式齿轮齿条系装置，采用可靠性较高的主副传动齿条驱动的方式来实现对驾驶员转角的叠加，进而实现主动转向功能，节省了系统的成本的同时保证了转向系统的可靠性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种复合齿轮齿条式主动转向系统，包括：转向盘、转向轴、转向轴轴端齿轮、助力电机、助力电机减速器、齿轮齿条系、转角叠加电机、转角叠加电机减速器、滑轨座、转向横拉杆、转向节、转向轮和控制模块；

所述转向轴的输入端与所述转向盘的输出端相连，输出端与所述转向轴轴端齿轮的输入端固连；

所述转向轴轴端齿轮与所述齿轮齿条系的输入端相连；

所述助力电机固定在所述转向轴的一侧,通过所述助力电机减速器与转向轴相连；

所述齿轮齿条系包括：主传动齿条、副传动齿条、中央齿轮、中央齿轮轴、中央齿轮轴轴承和转角叠加齿轮；

所述主传动齿条的输入端与所述转向轴轴端齿轮啮合，输出端与所述中央齿轮的一侧啮合；

所述副传动齿条平行于所述主传动齿条，且其输入端与所述转角叠加齿轮啮合，输出端与所述中央齿轮平行于所述主传动齿条的另一侧啮合；