一種新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統及其控制方法
【專利摘要】本發明涉及一種新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統，包括電動輪、轉向裝置、制動裝置，所述的制動裝置包括左右電動輪的左制動器、右制動器，左、右制動器分別通過油路與一個液壓轉閥相連，液壓轉閥與一個差動分配閥相連，差動分配閥的主油路通過一個常開式電磁通斷閥與一個蓄能器相連，差動分配閥的控制機構與一個設于左右電動輪輪軸上的機械式離心調節裝置相連。實現了一種能夠在汽車失電狀態下，通過機械的方式達到助力轉向的效果，以幫助車子平穩轉向的新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統。
【專利說明】一種新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統及其控制方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種汽車轉向系統，尤其是涉及一種電動輪汽車的轉向系統。
[0003]【背景技術】
[0004]汽車轉向系統是汽車的最主要部分之一，現有的汽車轉向系統有電子助力轉向系統，電動助力轉向系統，液壓助力轉向系統，電子液壓助力轉向系統。現代轎車馬力大、速度快，為了操縱的輕便和靈敏，中高檔次的轎車轉向器都加裝了轉向動力裝置，又稱為液壓動力轉向器。它具有工作無噪聲，靈觸度高體積小，能夠吸收來自不平路面的沖擊力，在現代轎車上得到十分廣泛的應用。[0005]液壓助力轉向系統的主要部件包括油泵、液壓分配閥和助力器。液壓分配閥與油泵組合一體，助力器與轉向器裝在一起，中間用油路連接。發動機通過皮帶帶動油泵，把油壓輸出到助力器。助力器殼體內是一個活塞，活塞連接著轉向器的齒輪，活塞兩端是腔室。
[0006]當轎車直線行駛時，活塞兩端壓力相等，靜止不動，油泵空轉；當轎車轉彎時，液壓分配閥將油液通過變化了的通道進入了助力器的一側，使活塞兩端產生壓力差，迫使活塞移動到另一側，帶動齒輪轉動，“助一臂之力”。這樣轉動方向盤的操縱力不是直接迫使車輪轉向的唯一作用力了，可由助力器輔動車輪轉向，減輕了駕駛者的勞動強度，減少了方向盤的轉數，特別是減少了停車轉向時的操縱力。
[0007]但是，包括液壓助力轉向系統在內的各種轉向助力方式都需要電的支持，在失電狀態下，就無法進行工作，現有的電動輪汽車在使用中出現電量用盡是完全可能的。在電量用盡的情況下，如何將高速行駛的車子平穩、迅速的停在路邊對于安全來說特別重要。而現有技術未能解決該問題。
[0008]
【發明內容】

[0009]本發明主要是解決現有技術所存在的電動輪汽車在使用中意外失電后，助力系統即失效，造成很難將車子平穩、迅速的停在路邊的技術問題，提供一種能夠在汽車失電狀態下，通過機械的方式達到助力轉向的效果，以幫助車子平穩轉向的新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統。
[0010]本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:一種新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統，包括電動輪、轉向桿、制動裝置，其特征在于所述的制動裝置包括左右電動輪的左液壓制動器、右液壓制動器，左、右液壓制動器分別通過油路與一個液壓轉閥相連，液壓轉閥的主油路與一個差動分配閥相連，液壓轉閥的控制機構與所述的轉向桿相連，差動分配閥的主油路通過一個常開式電磁通斷閥與一個蓄能器相連，差動分配閥的控制機構分別與設于左右電動輪輪軸上的兩個機械式離心調節裝置相連。通過現有的液壓助力轉向系統的液壓轉閥，將駕駛員的轉向意圖迅速準確地轉化為左右電動前輪的制動管路液壓分配信號，利用液壓轉閥內扭桿提供路感及回正功能，通過操縱轉向盤可準確控制左右電動輪的制動力矩差值產生助力轉向的作用。所述的常開式電磁通斷閥在正常情況下通電而關閉，如果一但失電，則該通斷閥打開接通，蓄能器作為轉向的動力源，通過差動分配閥進入液壓轉閥，差動分配閥對液壓油的分配以機械式離心調節裝置機械控制進行，機械式離心調節裝置可以判斷左右電動輪的轉動速度，根據左右電動輪的不同的轉動速度，控制液壓油量，液壓轉閥根據轉向盤的轉動角度，按比例分別向左右電動輪的制動系統提供液壓油，使得左右制動系統的制動力不同，左右電動輪即產生速度差，該速度差實現了汽車的轉彎，從而使得汽車在失電狀態下可以迅速、平穩的開到路邊停車。
[0011]作為優選，所述的左電動輪輪軸和/或右電動輪輪軸與液壓油泵相連，該液壓油泵通過單向閥與蓄能器相連。左電動輪輪軸和/或右電動輪輪軸與液壓油泵可以對蓄能器進行液壓油的補充。
[0012]作為優選，所述的機械式離心調節裝置包括一個與電動輪輪軸相連的轉桿，該轉桿上設有一個活動套筒，轉桿上設有兩個與之相絞接的前搖桿，活動套筒上設有兩個與之相絞接的后搖桿，前后搖桿的另一端一一對應相絞接，前后搖桿的絞接處分別設有一個慣性塊，所述的活動套筒與一個控制杠桿的動力端相連，控制杠桿的阻力端與所述的差動分配閥的控制機構相連。電動車輪的轉動會還動轉桿轉動，從而到慣性塊轉動，電動車輪轉動越快，該慣性塊的離心力越大，活動套筒就會越往轉桿的前端移動，從而帶動控制杠桿運動，控制杠桿再帶動差動分配閥的控制機構動作，轉帶越大，差動分配閥的動作行程越大，所以可以達到根據車速調整差動分配閥的目的。
[0013]作為優選，所述的轉向桿上設有扭矩感應器，所述的液壓油泵的輸出油路上均設有一個二位三通電磁閥，該二位三通電磁閥的輸入端與對應的液壓油泵相連，兩個輸出端分別與蓄能器和儲油罐相連，蓄能器內設有一個壓力感應器，所述的電磁通斷閥、二位三通電磁閥、壓力感應器和扭矩感應器均與一個電子控制單元相連，該電子控制單元與前輪轉速感應器和制動開度感應器相連。在剎車時可以通過車輪的慣性帶動液壓沒泵轉動帶蓄能器補充液壓油，其過程為，當汽車在剎車，并且蓄能器內壓力不足時，電子控制單元控制二位三通閥接通液壓油泵與蓄能器，完成對蓄能器補充壓力的功能。因此，該系統不需要發動機、電動機等汽車本身的動力源就能實現能量的補充，起到了節能的效果。
[0014]本發明還提供了上述新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統的控制方法，其特征在于它包括如下步驟:
a、在系統供電正常時，若電子控制單元獲得扭矩感應器的轉彎信號，電子控制單元即根據制動開度感應器獲得的信號判斷是否斷開電磁通斷閥的電路，以使電磁通斷閥接通油路，轉向桿的扭矩N與制動裝置的制動開度K之間具有一個設置比例值A，當N/K > A時，電磁通斷閥即被打開，當N/K較小時，說明駕駛員需要改變車輛的行駛方向較小，需要本系統的助力即可完成轉向，而N/K較大時，就可以通過上述的方法進行助力轉向，使得轉向更為平穩，且利于操作；
b、差動分配閥由機械式離心調節裝置控制，從而調節通過的液壓油的流量，車速越大，在轉向時就需要更大的制動力，以使轉向更為平穩； C、液壓轉閥由轉向柱控制，從而達到分配到左、右液壓制動器的液壓油，分別按一定比例對左右電動車輪進行輔助制動，達到轉向助力的作用；
d、在系統供失電時，電磁通斷閥失電，使得其接通油路，差動分配閥由機械式離心調節裝置控制，從而調節通過的液壓油的流量，液壓轉閥由轉向柱控制，從而達到分配到左、右液壓制動器的液壓油，分別按一定比例對左右電動車輪進行制動，從而達到轉向助力的作用。
[0015]作為優選，電子控制單元設有一個壓力設置值，當電子控制單元獲得制動信號時，若其獲得的壓力感應器的壓力信號小于壓力設置值時，即控制所述的二位三通電磁閥接通液壓油泵與蓄能器之間的油路，對蓄能器的液壓油進行補充，當壓力信號達到設置值時，即控制二位三通電磁閥處于液壓油泵放空的狀態。
[0016]作為優選，二位三通電磁閥在通電狀態下處于液壓油泵放空的狀態，在失電狀態下處于液壓油泵與蓄能器接通的狀態。使得在電動車失電狀態下，車輛緊急轉向、減速的過程中，蓄能器的液壓油能夠及時得到補充，防止在此過程中，蓄能器的液壓油不夠，不能達到有效的助力轉向作用。
[0017]本發明的帶來的有益效果是，解決了現有技術所存在的電動輪汽車在使用中意外失電后，助力系統即失效，造成很難將車子平穩、迅速的停在路邊的技術問題，提供一種能夠在汽車失電狀態下，通過機械的方式達到助力轉向的效果，以幫助車子平穩轉向的新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統。同時本系統還可以在正常行駛過程中，對車輛轉向起到輔助助力的作用。
[0018]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]附圖1是本發明的一種結構示意圖；
附圖2是本發明的實施例2的一種控制示意圖；
附圖3是本發明的機械式離心調節裝置的一種結構示意圖。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]下面通過實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
[0022]實施例1:
如圖1、圖3所示，本發明是一種新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統，包括電動輪
1、轉向桿、制動裝置，所述的制動裝置包括左右電動輪的左液壓制動器91、右液壓制動器92，左、右液壓制動器分別通過油路與一個液壓轉閥4相連，液壓轉閥4的主油路與一個差動分配閥5相連，液壓轉閥4的控制機構與所述的轉向桿13相連，差動分配閥5的主油路通過一個常開式電磁通斷閥6與一個蓄能器7相連，差動分配閥5的控制機構分別與設于左右電動輪輪軸上的兩個機械式離心調節裝置3相連。機械式離心調節裝置3包括一個與電動輪輪軸相連的轉桿31，該轉桿上設有一個活動套筒35，轉桿上設有兩個與之相絞接的前搖桿32,活動套筒上設有兩個與之相絞接的后搖桿33,前后搖桿的另一端 對應相絞接，前后搖桿的絞接處分別設有一個慣性塊34，所述的活動套筒與一個控制杠桿36的動力端相連，控制杠桿36的阻力端與所述的差動分配閥5的控制機構相連。左電動輪輪軸和右電動輪輪軸與液壓油泵2相連，該液壓油泵2通過單向閥14與蓄能器7相連。
[0023]本發明在使用時，一但電動車失電，則通斷閥打開接通，蓄能器作為轉向的動力源，通過差動分配閥進入液壓轉閥，差動分配閥對液壓油的分配以機械式離心調節裝置機械控制進行，機械式離心調節裝置可以判斷左右電動輪的轉動速度，根據左右電動輪的不同的轉動速度，控制液壓油量，液壓轉閥根據轉向盤的轉動角度，按比例分別向左右電動輪的制動系統提供液壓油，使得左右制動系統的制動力不同，左右電動輪即產生速度差，該速度差實現了汽車的轉彎，從而使得汽車在失電狀態下可以迅速、平穩的開到路邊停車。
[0024]實施例2
如圖1、圖2所示在實施例1的基礎上，轉向桿上設有扭矩感應器10，所述的液壓油泵的輸出油路上均設有一個二位三通電磁閥12，該二位三通電磁閥的輸入端與對應的液壓油泵相連，兩個輸出端分別與蓄能器和儲油罐相連，蓄能器內設有一個壓力感應器11，所述的電磁通斷閥6、二位三通電磁閥、壓力感應器和扭矩感應器均與一個電子控制單元相連，該電子控制單元與前輪轉速感應器和制動開度感應器相連。在剎車時可以通過車輪的慣性帶動液壓沒泵轉動帶蓄能器補充液壓油，其過程為，當汽車在剎車，并且蓄能器內壓力不足時，電子控制單元控制二位三通閥接通液壓油泵與蓄能器，完成對蓄能器補充壓力的功能。因此，該系統不需要發動機、電動機等汽車本身的動力源就能實現能量的補充，起到了節能的效果。
[0025]本發明還提供了上述新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統的控制方法，其特征在于它包括如下步驟:
a、在系統供電正常時，若電子控制單元獲得扭矩感應器的轉彎信號，電子控制單元即根據制動開度感應器獲得的信號判斷是否斷開電磁通斷閥的電路，以使電磁通斷閥接通油路，轉向桿的扭矩N與制動裝置的制動開度K之間具有一個設置比例值A，當N/K > A時，電磁通斷閥即被打開，當N/K較小時，說明駕駛員需要改變車輛的行駛方向較小，需要本系統的助力即可完成轉向，而N/K較大時，就可以通過上述的方法進行助力轉向，使得轉向更為平穩，且利于操作；
b、差動分配閥由機械式離心調節裝置控制，從而調節通過的液壓油的流量，車速越大，在轉向時就需要更大的制動力，以使轉向更為平穩；
C、液壓轉閥由轉向柱控制，從而達到分配到左、右液壓制動器的液壓油，分別按一定比例對左右電動車輪進行輔助制動，達到轉向助力的作用；
d、在系統供失電時，電磁通斷閥失電，使得其接通油路，差動分配閥由機械式離心調節裝置控制，從而調節通過的液壓油的流量，液壓轉閥由轉向柱控制，從而達到分配到左、右液壓制動器的液壓油，分別按一定比例對左右電動車輪進行制動，從而達到轉向助力的作用。
[0026]電子控制單元設有一個壓力設置值，當電子控制單元獲得制動信號時，若其獲得的壓力感應器的壓力信號小于壓力設置值時，即控制所述的二位三通電磁閥接通液壓油泵與蓄能器之間的油路，對蓄能器的液壓油進行補充，當壓力信號達到設置值時，即控制二位三通電磁閥處于液壓油泵放空的狀態。二位三通電磁閥在通電狀態下處于液壓油泵放空的狀態，在失電狀態下處于液壓油泵與蓄能器接通的狀態。使得在電動車失電狀態下，車輛緊急轉向、減速的過程中，蓄能器的液壓油能夠及時得到補充，防止在此過程中，蓄能器的液壓油不夠，不能達到有效的助力轉向作用。
[0027]所以本發明具有在汽車失電狀態下，達到助力轉向的效果，以幫助車子平穩轉向的特點，同時還可以在正常行駛過程中，對車輛轉向起到輔助助力的作用，并且具有節能、安全、可靠等特征。
【權利要求】
1.一種新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統，包括電動輪、轉向桿、制動裝置，其特征在于所述的制動裝置包括左右電動輪的左液壓制動器、右液壓制動器，左、右液壓制動器分別通過油路與一個液壓轉閥相連，液壓轉閥的主油路與一個差動分配閥相連，液壓轉閥的控制機構與所述的轉向桿相連，差動分配閥的主油路通過一個常開式電磁通斷閥與一個蓄能器相連，差動分配閥的控制機構分別與設于左右電動輪輪軸上的兩個機械式離心調節裝置相連。
2.根據權利要求1所述的新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統，其特征在于所述的左電動輪輪軸和/或右電動輪輪軸與液壓油泵相連，該液壓油泵通過單向閥與蓄能器相連。
3.根據權利要求1或2所述的新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統，其特征在于所述的機械式離心調節裝置包括一個與電動輪輪軸相連的轉桿，該轉桿上設有一個活動套筒，轉桿上設有兩個與之相絞接的前搖桿，活動套筒上設有兩個與之相絞接的后搖桿，前后搖桿的另一端一一對應相絞接，前后搖桿的絞接處分別設有一個慣性塊，所述的活動套筒與一個控制杠桿的動力端相連，控制杠桿的阻力端與所述的差動分配閥的控制機構相連。
4.根據權利要求2所述的新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統，其特征在于所述的轉向桿上設有扭矩感應器，所述的液壓油泵的輸出油路上均設有一個二位三通電磁閥，該二位三通電磁閥的輸入端與對應的液壓油泵相連，兩個輸出端分別與蓄能器和儲油罐相連，蓄能器內設有一個壓 力感應器，所述的電磁通斷閥、二位三通電磁閥、壓力感應器和扭矩感應器均與一個電子控制單元相連，該電子控制單元與前輪轉速感應器和制動開度感應器相連。
5.權利要求4所述的新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統的控制方法，其特征在于它包括如下步驟: a.在系統供電正常時，若電子控制單元獲得扭矩感應器的轉彎信號，電子控制單元即根據制動開度感應器獲得的信號判斷是否斷開電磁通斷閥的電路，以使電磁通斷閥接通油路，轉向桿的扭矩N與制動裝置的制動開度K之間具有一個設置比例值A，當N/K SA時，電磁通斷閥即被打開； b.差動分配閥由機械式離心調節裝置控制，從而調節通過的液壓油的流量； c.液壓轉閥由轉向柱控制，從而達到分配到左、右液壓制動器的液壓油，分別按一定比例對左右電動車輪進行輔助制動，達到轉向助力的作用； d.在系統供失電時，電磁通斷閥失電，使得其接通油路，差動分配閥由機械式離心調節裝置控制，從而調節通過的液壓油的流量，液壓轉閥由轉向柱控制，從而達到分配到左、右液壓制動器的液壓油，分別按一定比例對左右電動車輪進行制動，從而達到轉向助力的作用。
6.根據權利要求5所述的新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統的控制方法，其特征在于電子控制單元設有一個壓力設置值，當電子控制單元獲得得制動信號時，若其獲得的壓力感應器的壓力信號小于壓力設置值時，即控制所述的二位三通電磁閥接通液壓油泵與蓄能器之間的油路，對蓄能器的液壓油進行補充，當壓力信號達到設置值時，即控制二位三通電磁閥處于液壓油泵放空的狀態。
7.根據權利要求6所述的新型節能電動輪汽車差速助力轉向系統的控制方法，其特征在于二位三通電磁閥在通電狀態下處于液壓油泵放空的狀態，在失電狀態下處于液壓油泵與蓄能器接通 的狀態。
【文檔編號】B62D5/08GK103496396SQ201310478214
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月12日 優先權日:2013年10月12日
【發明者】李強, 張其民 申請人:浙江科技學院, 李強