一种汽车电控转向节式转向系统的制作方法

本实用新型涉及汽车领域，具体来说，是一种汽车电控转向节式转向系统。

背景技术：

目前市面上几乎全部民用轿车使用的转向系统都是机械式转向系统，其机械结构为齿轮齿条式或者循环球式。而现代汽车转向系统几乎都有助力系统辅助，以机械液压助力式、电子液压助力式和电动助力式居多，近年来电动助力的机械式转向系统渐渐开始取代其他方式的助力转向系统，但是其本质都离不开传统的机械转向结构。和传统的机械式转向系统相比，电控转向节式转向系统拥有诸多优势。

首先，机械式转向系统的调节非常困难，机械式转向系统转向动力从转向盘到转向车轮需要经过一系列的连杆齿轮、机构以及万向传动装置等一系列传动机构。转向机构中各构件的尺寸和参数以及最重要的转向传动比无法更改。其次，由于汽车尺寸的原因，不同车型转向机构的尺寸和参数不一致，导致主机厂要对不同车型设计、开发和生产不同的转向系统，增加了成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单轻便，重量小，占用空间小，可调节性强的汽车电控转向节式转向系统。

为了克服上述现有技术中的缺陷本实用新型采用如下技术方案：

一种汽车电控转向节式转向系统，包括转向盘机构、转向节机构和微机控制器；所述转向盘机构与微机控制器连接，微机控制器与转向节机构连接；所述转向盘机构包括转向盘、轴、路感反馈电动机、轴传感器和机箱，转向盘通过螺栓与轴连接，轴通过一对圆锥滚子轴承固定在机箱上，轴传感器位于轴下方；所述转向节机构包括转向节、齿扇、转向传感器和转向电动机，转向节与齿扇通过焊接成为一体，转向电动机与齿扇连接，转向传感器位于齿扇后方。

进一步地，所述微机控制器分别与轴传感器、转向传感器连接，微机控制器收集来自传感器以及ECU的信息。

进一步地，所述轴、路感反馈电动机、轴传感器均安装在机箱内，机箱安装在汽车仪表内部，轴传感器接收来自于轴的转动角度的信息，间接判断当前转向盘所在的角度位置。

进一步地，所述路感反馈电动机的输出轴通过小齿轮带动大齿轮与轴连接，大齿轮安装在轴上。

进一步地，所述转向电动机的输出轴通过小齿轮与齿扇连接，小齿轮与齿扇齿合。

进一步地，所述转向节机构还包括主销，主销与车体直接刚性连接，转向节与主销通过轴承装配在一起，转向节通过转向电动机带动齿扇从而主销转动，转向节另一端与车轮连接，驱动车轮转向。

进一步地，汽车电控转向节式转向系统的控制方法为：

(1)、车辆启动后第一步，微机控制器的芯片通过传感器收集当前转向盘角度信息和当前车轮转角信息，进行系统初始化；

(2)、初始化后本系统应设定转向传动比，即转向盘圈数和车轮转角的比例i＝11～13；根据不同车型或者车型不同运动状态在此基础上适当增加或减少；

(3)、随后设定转向盘机构的路感反馈电动机的回馈扭矩；

(4)、转向盘转角的轴传感器实时检测转向盘的转角，并转化为电信号传输至芯片中；

(5)、转向电动机接收电信号工作，从而转向节转动车轮转向；

(6)转向传感器实时检测车轮转角并将其转换为电信号并传输到芯片；

(7)微机控制器根据车轮摆动幅度和当前驾驶状态将车轮上运动通过一定程度上减弱并通过转向盘的路感反馈电动机模拟出来，即转向盘回馈。

进一步地，所述芯片最重要进行以下处理：由转向盘转角计算得出两轮电机所需要转动的圈数。

进一步地，所述芯片处理需要涉及到的参数有：车轮电机输出齿轮和转向节齿扇的传动比、汽车的轴距、汽车的四轮定位参数。

进一步地，所述控制方法闭环控制，传感器实时检测车轮与转向盘位置，微机控制器的芯片实时处理数据并对电机发出指令；电机根据电信号输出转矩控制转向盘和车轮转动。

本实用新型的汽车电控转向节式转向系统可以代替传统机械式转向系统，而针对机械式转向系统所既有的问题，控转向节式转向系统可以很好地解决，其结构简单轻便，重量小，占用空间小，可调节性强。在符合允许的条件下，不同车型使用同一款电控转向节式转向系统是完全没有问题的。厂家只需要根据不同车型设定适合其的软件参数即可。此系统减少了转向系统设计开发的周期，减少了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1是本实用新型一种汽车电控转向节式转向系统实施例示意图；

图2为汽车电控转向节式转向系统的芯片处理示意图；

图3为汽车电控转向节式转向系统的转向盘机构示意图；

图4为汽车电控转向节式转向系统的转向节机构示意图；

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此以本实用新型的示意性实施例及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1至图4所示，本系统由三大部分组成，分别是转向盘机构、转向节机构和微机控制器。转向盘机构如图1所示转向盘11通过6颗螺栓与轴12连接，轴12通过一对圆锥滚子轴承固定在机箱13上。机箱13安装在汽车仪表内部。轴12、路感反馈电动机14、轴传感器15均安装在机箱13内。轴传感器15的作用是接收来自于轴12的转动角度的信息，间接判断当前转向盘11所在的角度位置。路感反馈电动机14的输出轴通过小齿轮16带动大齿轮17，大齿轮17安装在轴17上，这样路感反馈电动机14的扭矩便传动到轴12上，进而对转向盘11进行路感反馈，使用路感反馈电动机14瞬间输出扭矩大而准确，使路感反馈真实灵敏。

转向节机构如图2所示转向电动机23的输出轴通过小齿轮24输出扭矩，转向节21与齿扇25焊接成为一体。小齿轮24和齿扇25装配在一起，这样转向电动机23输出的扭矩带动转向节21转动。主销22省略悬架的情况下与车体直接刚性连接。转向节21与主销22通过轴承装配在一起，转向节21通过转向电动机23绕主销22转动，转向节21另一端驱动车轮27转向，转向传感器26把主销22转动的角度信息反馈到微机控制器。

转向盘机构和转向节机构无机械连接。微机控制器收集来自于传感器以及ECU的信息，进行数据处理后通过电信号控制电动机的动作实现转向盘11对车轮27的控制和实现路面阻力对转向盘11的力反馈。

具体控制方法如图1所示。随着车辆通电，本系统随即启动。启动后第一步，微机控制器的芯片通过传感器收集当前转向盘11角度信息和当前车轮27转角信息，进行系统初始化。初始化的目的是使当前车轮转角相对于转向盘与系统设计的一致。因为在车辆未通电时可能因为外力导致转向盘11和车轮27转角与系统设计的不一致。初始化的一般步骤为：1、转向盘回正2、车轮回正；初始化后本系统应设定转向传动比，即转向盘11圈数和车轮27转角的比例关系，一般为i＝11-13。可以根据不同车型或者车型不同运动状态在此基础上适当增加或减少。随后设定路感反馈电动机14的回馈扭矩。此后系统便在正常工作状态。转向盘11转角传感器实时检测转向盘转角，并转化为电信号传输至芯片中。

芯片最重要进行以下处理：由转向盘转角计算得出两轮转向电动机23所需要转动的圈数。计算过程中所需要涉及到的参数有：车轮转向电机23的输出齿轮和转向节齿扇的传动比、汽车的轴距、汽车的四轮定位参数。本系统程序编写中必须根据不同车型来改变相应参数，以保证汽车转向顺利。应强调的是：此过程仅与系统软件有关，本系统机械结构并不需要根据不同成型做出调整。对于对转向系统有更高要求的车型还可以根据ECU的信息，即根据汽车不同运行状态来实时调整本系统软件参数。这样便使转向系统具有自适应性。

车轮转向电动机23接收电信号工作，其工作是通过输出轴上的齿轮来完成的，输出轴齿轮带动转向节21，而转向节21以汽车悬架系统的主销22为轴自身进行旋转运动，转向节21另一端和车轮27相连，则转向节21的转动角度便是车轮21的转向角度。

车轮27的转向传感器26实时检测车轮27的转角并将其转换为电信号并传输到芯片。处理器根据车轮27摆动幅度和当前驾驶状态将车轮27上运动通过一定程度上减弱并通过转向盘11的路感反馈电动机14模拟出来，即转向盘11回馈。

此控制系统为闭环控制，传感器实时检测车轮27与转向盘11位置，处理器芯片实时处理数据并对电机发出指令。电机根据电信号输出转矩控制转向盘11和车轮27转动。此系统具备自动校正功能，保证车轮27转角和转向盘11转角一一对应。

机械结构方面：

一个位置传感器收集来自于转向盘11的位置，反馈路感反馈电动机14通过传动件和转向盘11相连从而向驾驶者提供路面信息(保证路感)；在转向系统两侧转向节后方各放置一台转向电动机23，转向电动机23通过传动机构直接驱动转向节21，从而控制前轮的转动。一个微型处理器，通过传感器收集信息，对信息处理后控制各电机的工作。

控制系统方面：

处理器收集信息：1、转向盘旋转角度；2、车辆车轮旋转角度3、整车ECU的信息(当前车速，当前G值，加速踏板或刹车踏板角度等)；并据此判断汽车运行状态和驾驶员意图，从而控制汽车进行转向并对驾驶者提供路感反馈。

本实用新型可以使汽车顺利转向，在保证安全和舒适性的情况下，本实用新型体积小，机构简单，操纵方便，易于调节，拥有良好的适应性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。