伺服助力转向系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种伺服助力转向系统，该系统包括方向盘、第一转向轴、第二转向轴、减速器、转向机构和车轮，所述的方向盘与第一转向轴的一端连接，第一转向轴的另一端与第二转向轴连接，第二转向轴上设有减速器，第二转向轴通过转向机构与车轮连接，所述的第一转向轴、第二转向轴和伺服电机轴上设有位置检测装置，位置检测装置感测到转轴的转动输入信号给伺服控制器，伺服控制器控制伺服电机驱动减速器并通过转向机构使车轮转向。本实用新型专利技术降低能耗；成本低、结构简单；保证可靠性和安全性；系统响应快并可以提供最佳助力，驾驶员转向力小且始终恒定；方向盘平稳。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种伺服助力转向系统，属于汽车制造

技术介绍
现有的汽车转向系统可分为机械转向系统和动力转向系统两类。机械转向系统是依靠驾驶员操纵转向盘的转向力来实现车轮转向；动力转向系统则是在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机产生的液体压力或电动机驱动力来实现车轮转向，分别称之为液压助力转向系统和电动助力转向系统。 液压助力转向系统由液压和机械等两部分组成，它是以液压油做动力传递介质，通过液压泵产生动力来推动机械转向器，从而实现转向的。液压泵依靠发动机的动力工作，发动机运行时液压泵始终处于工作状态，使发动机燃油消耗增加。液压系统包含油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等，零件数目多，同时还存在漏油问题，对环境有污染。 电动助力转向系统一般由机械转向系统加上转矩传感器、车速传感器、电子控制单元、减速器、电动机等组成，它在传统机械转向系统的基础上，根据方向盘上的转矩信号和汽车的行驶车速信号，利用电子控制装置使电动机产生相应大小和方向的辅助动力，协助驾驶员进行转向操作。电动助力转向系统仅在需要转向时才启动电动机产生助力，相比于液压助力转向系统，降低了能耗。同时没有液压系统复杂的油路零部件，不会因漏油造成环境污染。控制装置根据不同行驶工况提供助力，减小由路面不平所引起电动机的输出转矩通过传动装置的作用对助力向系统的扰动，改善汽车的转向特性。因此，电动助力转向系统是现代汽车转向系统的发展方向。 现有电动助力转向系统都包含转矩传感器，根据方向盘的转矩和车速来提供助力，转矩传感器的价格较高，而且是根据方向盘连接杆的变形来检测转矩，对连接杆的要求高，难加工。响应慢，驾驶员转动方向盘后，引起方向盘连接杆变形，转矩传感器根据变形检测转矩，控制器根据转矩计算，控制电动机运行，整个过程需要较长的响应时间。现有助力转向系统同时将转矩信号和车速信号作为控制电动机的参数，在一定程序上改善了助力，但是相同车速下不同的路况需要的助力不同，因此助力效果不是最佳，不同车速或者不同路况下，驾驶员转动方向盘需要的力仍差别较大。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种伺服助力转向系统，降低了能耗，避免环境污染；成本低、结构简单；保证了驾驶的可靠性和安全性；系统响应快并可以提供最佳助力，驾驶员转向力小且始终恒定，与路况、车速无关；方向盘平稳，不受发动机或车轮振动的影响。 本技术所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的 一种伺服助力转向系统，包括方向盘、第一转向轴、第二转向轴、减速器、转向机构和车轮，所述的方向盘与第一转向轴的一端连接，第一转向轴的另一端与第二转向轴连接，第二转向轴上设有减速器，第二转向轴通过转向机构与车轮连接，所述的第一转向轴、第二转向轴和伺服电机轴上设有位置检测装置，位置检测装置感测到转轴的转动输入信号给伺服控制器，伺服控制器控制伺服电机驱动减速器并通过转向机构使车轮转向。 所述的第一转向轴与第二转向轴之间通过连接装置相连。 所述的连接装置包括对应设置的第一、第二连接头，两者分别与第一、第二转向轴相连，所述的第一、第二连接头上对应设置有凸部和凹部，凸部和凹部相互咬合连接，咬合后凸部与凹部之间设有间隙。 进一步地，所述的第一连接头包括连接头本体，所述的凸部沿轴向凸伸于第一连接头本体之外。相对应的，所述的第二连接头包括连接头本体，所述的凹部沿轴向凹陷入第二连接头本体之内。 在另一个实施例中，所述的第一连接头包括连接头本体，所述的凸部沿径向凸设在第一连接头本体的外表面之外。相对应的，所述的第二连接接头包括连接接头本体，所述的凹部沿径向凹陷在第二连接接头本体的外表面之内。 所述的凸部与第一连接头本体等长或比第一连接头本体短。所述的凹部与第二连接头本体等长或比第二连接头本体短。 此外，根据不同的需要，所述的凸部或凹部为1个或1个以上。 进一步地，所述的凸部为一凸块，所述的凹部对应设置为一凹槽。 在另一个实施例中，所述的凸部为设置在第一连接接头上的凸爪，所述的凹部为设置在第二连接接头上的相邻的两个凸爪之间构成的凹槽。进一步地，所述的凸部或凹部的设置数量为3个。 在另一个实施例中，优选地，所述的凸部为三键连接头，所述的凹部对应设置为三键凹槽。优选地，所述的凸部为三芯连接头，所述的凹部对应设置为三芯凹槽。优选地，所述的凸部为十字连接头，所述的凹部对应设置为十字凹槽。 所述的减速器为蜗轮蜗杆减速器或圆柱齿轮减速器或圆锥齿轮减速器或行星齿轮减速器或其组合。 所述的伺服电机优选为交流伺服电机。 所述的位置检测装置、伺服控制器和伺服电机可一体设置。 所述伺服控制器包括数据处理单元、电机驱动单元和电流传感器，所述数据处理单元接收输入的指令信号、电流传感器采集的电机输入电流信号和位置检测装置输出的代表电机角度的信息，经过数据处理，输出控制信号给所述的电机驱动单元，所述电机驱动单元根据所述的控制信号输出合适的电压给伺服电机，从而实现对伺服电机的精确控制。 具体地，所述数据处理单元包括机械环控制子单元、电流环控制子单元、PWM控制信号产生子单元和传感器信号处理子单元； 所述传感器信号处理子单元接收所述位置检测装置输出的代表电机角度的信息，将电机的角度传输给所述的机械环控制子单元；所述传感器信号处理子单元还接收所述电流传感器的检测到的电流信号，经过A/D采样后输出给所述的电流环控制子单元； 所述机械环控制子单元根据接收到的指令信号和电机轴的转动角度，经过运算得到电流指令，并输出给所述的电流环控制子单元； 所述电流环控制子单元根据接收到的电流指令的电流传感器输出的电流信号，经过运算得到三相电压的占空比控制信号，并输出给所述的PWM控制信号产生子单元； 所述PWM控制信号产生子单元根据接收到的三相电压的占空比控制信号，生成具有一定顺序的六路PWM信号，分别作用于电机驱动单元。 所述电机驱动单元包括六个功率开关管，所述开关管每两个串联成一组，三组并联连接在直流供电线路之间，每一开关管的控制端受PWM控制信号产生子单元输出的PWM信号的控制，每一组中的两个开关管分时导通。 优选地，所述数据处理单元为MCU，所述电机驱动单元为IPM模块。 在一个实施例中，所述的位置检测装置，包括磁钢环、导磁环和磁感应元件，所述导磁环由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，相邻两弧段留有缝隙，所述磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的信号处理装置。 所述的导磁环由两段同半径、同圆心的弧段构成，分别为1/4弧段和3/4弧段，对应的磁感应元件为2个；或者，所述的导磁环由三段同半径的弧段构成，分别为1/3弧段，对应的磁感应元件为3个；或者，所述的导磁环由四段同半径的弧段构成，分别为1/4弧段，对应的磁感应元件为4个；或者，所述的导磁环由六段同半径的弧段构成，分别为1/6弧段，对应的磁感应元件为6个。 优选地，所述的导磁环的弧段端部可以设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。 所述的位置检测装置还包括骨架，用于固定所述导磁环；所述导磁环设置在骨架成型模具上，在所述骨架一体成型时与骨架固定在一起。 所述传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伺服助力转向系统，包括方向盘、第一转向轴、第二转向轴、减速器、转向机构和车轮，所述的方向盘与第一转向轴的一端连接，第一转向轴的另一端与第二转向轴连接，第二转向轴上设有减速器，第二转向轴通过转向机构与车轮连接，其特征在于，所述的第一转向轴、第二转向轴和伺服电机轴上设有位置检测装置，位置检测装置感测到转轴的转动输入信号给伺服控制器，伺服控制器控制伺服电机驱动减速器并通过转向机构使车轮转向。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郝双晖，郝明晖，
申请(专利权)人：浙江关西电机有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]