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文檔簡(jiǎn)介
1、 這套機(jī)構(gòu)包括兩副行星齒輪機(jī)構(gòu),共用一個(gè)行星架進(jìn)行動(dòng)力傳遞。主動(dòng)太陽(yáng)輪2與轉(zhuǎn)向盤(pán)相連,將轉(zhuǎn)向盤(pán)上輸入的轉(zhuǎn)向角經(jīng)由行星架傳遞給行星齒輪副3。而行星齒輪副6具有兩個(gè)轉(zhuǎn)向輸入自由度,一個(gè)是行星架傳遞的轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角,另一個(gè)是由伺服電機(jī)通過(guò)一個(gè)自鎖式蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)的齒圈輸入,即所謂的疊加轉(zhuǎn)角輸入。太陽(yáng)輪11作為輸出軸,其輸出的轉(zhuǎn)向角度是由轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向角度與伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)向角度疊加得到,也就是汽車(chē)的實(shí)際轉(zhuǎn)向角度。低速時(shí),伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的行星架轉(zhuǎn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)相同,疊加后增加了實(shí)際的轉(zhuǎn)向角度,可以減少轉(zhuǎn)向力的需求。高速時(shí),伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的行星架轉(zhuǎn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)相反,疊加后減少了實(shí)際的轉(zhuǎn)向角度,轉(zhuǎn)向過(guò)程會(huì)變得
2、更為間接,提高了汽車(chē)的穩(wěn)定性和安全性。該齒輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)具有如下3種驅(qū)動(dòng)方式:a.伺服電機(jī)即渦輪固定不動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角通過(guò)主動(dòng)太陽(yáng)輪將動(dòng)力傳遞給雙行星齒輪機(jī)構(gòu)中間的行星架,再由從動(dòng)太陽(yáng)輪輸出。與此同時(shí),前軸上的地面反力也通過(guò)相同的途徑為駕駛員提供轉(zhuǎn)向路感,這也是在不裝備主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車(chē)輛上駕駛員對(duì)于前輪轉(zhuǎn)向的操縱過(guò)程。b.轉(zhuǎn)向盤(pán)不動(dòng),即主動(dòng)太陽(yáng)輪固定時(shí),可由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)渦輪通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳遞給從動(dòng)太陽(yáng)輪。c.在通常情況下,主動(dòng)太陽(yáng)輪和伺服電機(jī)是共同工作的,車(chē)輪轉(zhuǎn)角是駕駛員轉(zhuǎn)向角和伺服電機(jī)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向角的疊加。該布置方式的優(yōu)點(diǎn):(1)保留了原來(lái)從轉(zhuǎn)向盤(pán)到轉(zhuǎn)向輪的機(jī)械連接,在電機(jī)發(fā)生故障時(shí)仍能保
3、證轉(zhuǎn)向安全性。(2)與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比,僅在轉(zhuǎn)向管柱上加入雙行星齒輪機(jī)構(gòu),而原有齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的摩擦及剛度條件不變,對(duì)駕駛員來(lái)說(shuō)有利于保持原有的操縱感覺(jué),由雙行星齒輪機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的作用反力矩,可通過(guò)改變?cè)械闹刂七M(jìn)行補(bǔ)償。(3)雙行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)行于低速條件,有利于減少噪聲。(4)雙行星齒輪機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向管柱、轉(zhuǎn)向小齒輪集成在一起,使結(jié)構(gòu)更加緊湊。式中,iD為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總傳動(dòng)比;s為轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角;iM為蝸輪、蝸桿傳動(dòng)比;M為電機(jī)調(diào)整角。在轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角低頻輸入的條件下(如f=0.3Hz),橫擺角速度和側(cè)向加速度對(duì)于前輪轉(zhuǎn)向角的響應(yīng)可以簡(jiǎn)化為一階滯后環(huán)節(jié),即: 研究表明,Tr+Ty標(biāo)志著車(chē)輛系統(tǒng)的響應(yīng)速度,當(dāng)
4、Tr和Ty均上升時(shí),系統(tǒng)的響應(yīng)變慢;Tr和Ty標(biāo)志轉(zhuǎn)向時(shí)的穩(wěn)態(tài)感覺(jué),隨著該時(shí)間常數(shù)差的增加,穩(wěn)態(tài)的感覺(jué)下降。這說(shuō)明駕駛員轉(zhuǎn)向角輸入與橫擺角速度、側(cè)向加速度間的相位滯后能極大地影響人-車(chē)閉環(huán)系統(tǒng)的響應(yīng)特性。通過(guò)加入諸如PD比例-微分控制等環(huán)節(jié)來(lái)補(bǔ)償相位滯后以改善人-車(chē)閉環(huán)響應(yīng)特性,可提高車(chē)輛的轉(zhuǎn)向靈活性。除了可變傳動(dòng)比設(shè)計(jì)外,穩(wěn)定性控制功能是寶馬主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最大的特點(diǎn)。危險(xiǎn)工況下該系統(tǒng)通過(guò)獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向干預(yù)來(lái)穩(wěn)定車(chē)輛,通過(guò)主動(dòng)改變駕駛員給定的轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角使得車(chē)輛響應(yīng)盡可能與理想的車(chē)輛響應(yīng)特性相一致。圖5為采用了模型跟蹤的控制策略。首先通過(guò)線性兩自由度參考模型并根據(jù)當(dāng)前駕駛員轉(zhuǎn)向角及車(chē)速計(jì)算得到
5、期望的橫擺角速度,但期望橫擺角速度最大值又受到路面附著系數(shù)和車(chē)速V的限制,其最大值為: 類(lèi)似于橫擺角速度控制功能,寶馬主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還提供了橫擺力矩補(bǔ)償功能,以提高在分離系數(shù)路面上車(chē)輛的制動(dòng)穩(wěn)定性。在該工況下,由于左、右輪上不等制動(dòng)力會(huì)產(chǎn)生繞車(chē)輛質(zhì)心的橫擺力矩,使得車(chē)輛發(fā)生制動(dòng)跑偏現(xiàn)象。傳統(tǒng)的ESP電子穩(wěn)定程序通過(guò)調(diào)節(jié)4個(gè)車(chē)輪上的制動(dòng)力來(lái)使得左、右車(chē)輪的制動(dòng)力盡量相等,但以減小制動(dòng)減速度、增大制動(dòng)距離為代價(jià)。而主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)制動(dòng)壓力等信號(hào)計(jì)算出所需補(bǔ)償?shù)臋M擺力矩并通過(guò)調(diào)整相應(yīng)的前輪轉(zhuǎn)向角來(lái)實(shí)現(xiàn)方向調(diào)節(jié)。在這一過(guò)程中駕駛員無(wú)需對(duì)轉(zhuǎn)向盤(pán)進(jìn)行修正,減輕了駕駛員的工作負(fù)擔(dān),保持了制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性,減小了制動(dòng)距離。通過(guò)這一技術(shù)的應(yīng)用,與傳統(tǒng)ABS/ESP相比,可使制動(dòng)距離最多減少15%。 寶馬主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過(guò)一組雙行星齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立于駕駛員的轉(zhuǎn)向疊加功能,完美地解決了低速時(shí)轉(zhuǎn)向靈活輕便與高速時(shí)保持方向穩(wěn)定性的矛盾,并在此基礎(chǔ)上
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