CN112896291A - 一种新型复合齿轮齿条式主动转向***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型复合齿轮齿条式主动转向***及其控制方法，***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新型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***的成本的同时保证了转向***的可靠性。

Description

一种新型复合齿轮齿条式主动转向***及其控制方法

技术领域

本发明属于车辆转向传动技术领域，具体指代一种新型复合齿轮齿条式主动转向***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***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***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***。

对于上述问题，现有的解决方案是在转向***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***施加主动附加转角的转向***。如宝马公司设计的基于行星齿轮系的主动转向***和奥迪公司设计的基于谐波齿轮的主动前轮转向***，都能实现上述的功能。此外，目前新提出的线控转向***，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***包括：宝马的行星齿轮式主动转向***、奥迪的谐波齿轮式主动转向***和线控转向***。但是这些***目前都存在一定的缺陷，如行星齿轮式的主动转向***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***由于谐波齿轮式的存在，导致***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，***性能不够稳定。线控转向***由于取消了机械连接结构，导致其***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***。

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新型复合齿轮齿条式主动转向***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新型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***的成本的同时保证了转向***的可靠性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种新型复合齿轮齿条式主动转向***，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；

所述中央齿轮轴固结于所述转向横拉杆上，其上安装有所述中央齿轮轴轴承；

所述中央齿轮套装在所述中央齿轮轴轴承上；

所述转角叠加电机减速器的输出端与所述转角叠加齿轮固定连接；

所述转角叠加电机固定在车辆的车架上，其输出端与所述转角叠加电机减速器的输入端相连；

所述主副传动齿轮条安装在所述滑轨座上，所述滑轨座固定安装在车辆的车架上；

所述转向节的输入端与所述转向横拉杆的输出端相连，输出端与所述转向轮相连；

所述控制模块包括：转矩传感器、转角叠加电机转角传感器、助力电机转矩传感器、车速传感器、转向盘转角传感器、转向轮转角传感器和电子控制单元；

所述电子控制单元的输入端分别与转矩传感器、转角叠加电机转角传感器、助力电机转矩传感器、车速传感器、转向盘转角传感器、转向轮转角传感器相连，其输出端分别与助力电机转角叠加电机相连；转向时，根据从各传感器得到的车辆参数，控制助力电机进行助力，同时控制转角叠加电机进行转向传动比的调整。

进一步地，所述转矩传感器安装在转向轴上，获取转向轴的转矩信号并传递给所述电子控制单元；

所述车速传感器安装在车辆的驱动桥壳或变速器壳内，用于获得车辆的车速，并将信号传递到所述电子控制单元；

所述转向盘转角传感器安装在转向盘上，用于获得车辆转向时的转向盘转角，并将信号传递到所述电子控制单元；

所述转角叠加电机转角传感器安装在所述转角叠加电机的输出端，用于获取转角叠加电机的转角信号，并将信号传递到所述电子控制单元；

所述助力电机转矩传感器安装在所述助力电机的输出端，用于获取助力电机转矩信号，并将信号传递到所述电子控制单元；

所述转向轮转角传感器安装在所述转向轮上，用于获得转向轮实际输出转角信号，并将信号传递给所述电子控制单元。

进一步地，所述的主、副传动齿条以滑槽的方式安装在所述滑轨座上。

进一步地，所述主、副传动齿条的齿槽相对的一面开有半圆柱式的滑槽，且所述滑轨座为两个，其上端均有半圆柱状的突出部分，用于安装所述的主、副传动齿条。

进一步地，所述转角叠加电机应安装于所述两个滑轨座的中间位置的车架上，进一步提高***的集成度。

进一步地，所述齿轮齿条系安装于所述转向横拉杆的上端，且平行于车辆的车架。

进一步地，所述中央齿轮的直径大于所述转角叠加齿轮的直径和所述转向轴轴端齿轮的直径，保证仅中央齿轮与主、副传动齿条同时啮合。

进一步地，所述主传动齿条、副传动齿条、转向轴轴端齿轮、转角叠加齿轮和中央齿轮的齿型均采用斜齿。

进一步地，所述转角叠加电机减速器选用蜗轮蜗杆减速器，实现在不进行转角叠加或转角叠加电机故障时的结构自锁。

进一步地，在不进行转向时，所述中央齿轮的安装位置应在所述主、副传动齿条的中间位置，所述转角叠加齿轮的安装位置在副传动齿条的右侧1/4处，所述转向轴轴端齿轮的安装位置在主传动齿轮的左侧1/4处。

本发明还提供了一种新型复合齿轮齿条式主动转向***的控制方法，基于上述***，包括步骤如下：

(1)转向时，采集车辆的转向盘转角信号、转角叠加电机转角信号、助力电机转矩信号、车速信号、转矩信号和转向轮转角信号，并将采集到的信号传送给电子控制单元；

(2)根据所述步骤(1)中采集到的转向盘转角信号、车速信号、转矩信号和转向轮转角信号分别计算出车辆当前车速和转角下需求的转向传动比和转向助力矩；

(3)根据所述步骤(1)中采集到的转角叠加电机转角信号、助力电机转矩信号和所述步骤(2)中计算得到的转向传动比和转向助力矩，分别对转角叠加电机、助力电机进行传动比和转向助力的控制。

进一步地，所述方法还包括步骤(4)：助力电机的输出作用在转向轴上，同时转向盘的输入通过转向轴轴端齿轮和主传动齿条作用在中央齿轮上，转角叠加电机的输出通过副传动齿条也作用在中央齿轮上，中央齿轮通过转向横拉杆和转向节驱动转向轮，完成转向。

进一步地，所述步骤(2)中的转向传动比计算公式如下：

式中，i为转向传动比；i_max为预期的最大的转向传动比；i_min为预期最小的转向传动比；u 为车辆的车速；e为自然对数；k∈[55-60]和λ∈[8-12]为调整参数；E为与转向盘转角相关的调整函数；θ_w为转向盘转角，逆时针为正；θ_w0和θ_wm为转向盘转角调整阈值。

进一步地，所述步骤(2)中的转向助力矩的计算公式为：

K(u)＝D₂e^au+b (4)

式中，T_ap为转向助力矩；T_w为转向盘输入力矩；T_w0为基准驾驶员开始助力的转向盘输入力矩；T_wmax为最大转向助力矩；K(u)为助力特性曲线的梯度；e、a和b均为常数；D₁和D₂为驾驶员特性调整因子，实现不同驾驶员具有不同的助力特性。

进一步地，所述步骤(3)中转角叠加电机的控制步骤如下：

(31)根据步骤(2)中得到当前车辆状态下的转向传动比，计算预期的转向轮转角θ_f：

(32)根据步骤(31)中得到的预期的转向轮转角和当前的转向盘转角计算出转角叠加电机需要输出的目标附加转角；

(33)根据步骤(32)计算得到的目标附加转角值，控制转角叠加电机跟踪目标附加转角，实现转向传动比的精准控制。

进一步地，所述步骤(32)中目标附加转角的计算公式为：

式中，r_w为转向轴轴端齿轮的齿轮半径；θ_m为目标附加转角，即转角叠加电机输出的转角，逆时针为正；G为转向横拉杆到转向轮的转向增益比；G_m为转角叠加电机减速器的减速比； r_o为转角叠加齿轮的半径。

进一步地，所述步骤(33)中采用模糊PID控制方法控制转角叠加电机跟踪目标附加转角，以目标附加转角与实际的转角叠加电机的输出转角的误差及误差变化率为控制输入，以转角叠加电机的控制电流为输出，对转角叠加电机进行控制。

进一步地，所述步骤(3)中助力电机的控制步骤如下：

(34)根据步骤(2)中得到当前车辆状态下的所需的转向助力矩，计算助力电机需要输出的目标转矩T_p：

式中，G_p为助力电机减速器的减速比；

(35)根据步骤(34)计算得到的助力电机的目标转矩，以目标转矩和助力电机实际输出的转矩的误差作为控制输入，助力电机的控制电流为输出，采用鲁棒滑膜控制器，控制助力电机跟踪目标转矩，实现转向助力矩的精准控制。

本发明的有益效果：

本发明与现有主动转向***相比，保留了原来从转向盘到转向车轮的机械连接，利用了成本更低且更为可靠的齿轮齿条式的结构实现了主动转向功能，能够进一步的降低主动转向***的成本，提高车辆转向***的可靠性和安全性，可以更好的推进主动转向***在实际车辆中的应用，具有很高的市场价值和实用意义。

本发明在原有齿轮齿条转向器的摩擦及刚度条件不变的基础上改进了具体的结构，对驾驶员来说有利于保持原有的操纵感觉，同时由复合式齿轮齿条系产生的作用反力矩，可利用原有的助力电机进行补偿。

本发明采用的转角叠加电机减速器为蜗轮蜗杆减速器，能够在不输出附加转角的时候实现结构上的自锁，保证转角叠加电机不工作或故障情况下***能够正常转向。

附图说明

图1为本发明的主动前轮转向***结构原理图；

图2为本发明的齿轮齿条系的具体结构图；

图3为本发明的控制方法流程图；

图中：1-转向盘，2-转向盘转角传感器，3-转矩传感器，4-助力电机，5-助力电机转矩传感器，6-助力电机减速器，7-转向轴，8-转向轮，9-转向节，10-齿轮齿条系，11-转向轴轴端齿轮，12-电子控制单元，13-车速传感器，14-中央齿轮轴，15-转角叠加电机，16-转角叠加电机转角传感器，17-转向轮转角传感器，18-转角叠加电机减速器，19-转向横拉杆，20-滑轨座，21-副传动齿条，22-主传动齿条，23-中央齿轮，24-中央齿轮轴轴承，25-转角叠加齿轮。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

参照图1、图2所示，本发明的一种新型复合齿轮齿条式主动转向***，包括：转向盘1、转向轴7、转向轴轴端齿轮11、助力电机4、助力电机减速器6、齿轮齿条系10、转角叠加电机15、转角叠加电机减速器18、滑轨座20、转向横拉杆19、转向节9、转向轮8和控制模块；

所述转向轴7的输入端与所述转向盘1的输出端相连，输出端与所述转向轴轴端齿轮11 的输入端固连；

所述转向轴轴端齿轮11与所述齿轮齿条系10的输入端相连；

所述助力电机4固定在所述转向轴7的一侧,通过所述助力电机减速器6与转向轴相连；

所述齿轮齿条系10包括：主传动齿条22、副传动齿条21、中央齿轮23、中央齿轮轴14、中央齿轮轴轴承24和转角叠加齿轮25；所述齿轮齿条系安装于所述转向横拉杆19的上端，且平行于车辆的车架；

所述主传动齿条22的输入端与所述转向轴轴端齿轮11啮合，输出端与所述中央齿轮23 的一侧啮合；

所述副传动齿条21平行于所述主传动齿条22，且其输入端与所述转角叠加齿轮25啮合，输出端与所述中央齿轮23平行于所述主传动齿条的另一侧啮合；

所述中央齿轮轴14固结于所述转向横拉杆19上，其上安装有所述中央齿轮轴轴承24；

所述中央齿轮23套装在所述中央齿轮轴轴承24上；所述中央齿轮23的直径大于所述转角叠加齿轮25的直径和所述转向轴轴端齿轮11的直径，保证仅中央齿轮23与主、副传动齿条同时啮合；

所述转角叠加电机减速器18的输出端与所述转角叠加齿轮25固定连接；所述转角叠加电机减速器18选用蜗轮蜗杆减速器，实现在不进行转角叠加或转角叠加电机故障时的结构自锁，保证转向***正常的运行。

所述转角叠加电机15固定在车辆的车架上，其输出端与所述转角叠加电机减速器18的输入端相连；所述转角叠加电机应安装于所述两个滑轨座的中间位置的车架上，进一步提高***的集成度。

所述主、副传动齿轮条以滑槽的方式安装在所述滑轨座20上，所述滑轨座20固定安装在车辆的车架上；所述主、副传动齿条的齿槽相对的一面开有半圆柱式的滑槽，且所述滑轨座为两个，其上端均有半圆柱状的突出部分，用于安装所述的主、副传动齿条；

所述主传动齿条、副传动齿条、转向轴轴端齿轮11、转角叠加齿轮25和中央齿轮23的齿型均采用斜齿，提高转向平稳性，降低冲击力，减少工作噪声。

所述转向节9的输入端与所述转向横拉杆19的输出端相连，输出端与所述转向轮8相连；

所述控制模块包括：转矩传感器3、转角叠加电机转角传感器16、助力电机转矩传感器 5、车速传感器13、转向盘转角传感器2、转向轮转角传感器17和电子控制单元(ECU)12。

所述电子控制单元的输入端分别与转矩传感器3、转角叠加电机转角传感器16、助力电机转矩传感器5、车速传感器13、转向盘转角传感器2、转向轮转角传感器17相连，其输出端分别与助力电机4、转角叠加电机15相连；转向时，根据从各传感器得到的车辆参数，控制助力电机4进行助力，同时控制转角叠加电机15进行转向传动比的调整。

其中，所述转矩传感器3安装在转向轴7上，获取转向轴7的转矩信号并传递给所述电子控制单元12；

所述车速传感器13安装在车辆的驱动桥壳或变速器壳内，用于获得车辆的车速，并将信号传递到所述电子控制单元12；

所述转向盘转角传感器2安装在转向盘1上，用于获得车辆转向时的转向盘转角，并将信号传递到所述电子控制单元12；

所述转角叠加电机转角传感器16安装在所述转角叠加电机15的输出端，用于获取转角叠加电机15的转角信号，并将信号传递到所述电子控制单元12；

所述助力电机转矩传感器5安装在所述助力电机4的输出端，用于获取助力电机转矩信号，并将信号传递到所述电子控制单元12；

所述转向轮转角传感器17安装在所述转向轮8上，用于获得转向轮8实际输出转角信号，并将信号传递给所述电子控制单元。

此外，在不进行转向时，所述中央齿轮的安装位置应在所述主、副传动齿条的中间位置，所述转角叠加齿轮的安装位置在副传动齿条的右侧1/4处，所述转向轴轴端齿轮的安装位置在主传动齿轮的左侧1/4处。

参照图3所示，本发明还提供了一种新型复合齿轮齿条式主动转向***的控制方法，基于上述***，包括步骤如下：

(1)转向时，采集车辆的转向盘转角信号、转角叠加电机转角信号、助力电机转矩信号、车速信号、转矩信号和转向轮转角信号，并将采集到的信号传送给电子控制单元；

(2)根据所述步骤(1)中采集到的转向盘转角信号、车速信号、转矩信号和转向轮转角信号分别计算出车辆当前车速和转角下需求的转向传动比和转向助力矩；

转向传动比计算公式如下：

式中，i为转向传动比；i_max为预期的最大的转向传动比；i_min为预期最小的转向传动比；u 为车辆的车速；e为自然对数；k∈[55-60]和λ∈[8-12]为调整参数；E为与转向盘转角相关的调整函数；θ_w为转向盘转角，逆时针为正；θ_w0和θ_wm为转向盘转角调整阈值。

转向助力矩的计算公式为：

K(u)＝D₂e^au+b (4)

式中，T_ap为转向助力矩；T_w为转向盘输入力矩；T_w0为基准驾驶员开始助力的转向盘输入力矩；T_wmax为最大转向助力矩；K(u)为助力特性曲线的梯度；e、a和b均为常数；D₁和D₂为驾驶员特性调整因子，实现不同驾驶员具有不同的助力特性。

(3)根据所述步骤(1)中采集到的转角叠加电机转角信号、助力电机转矩信号和所述步骤(2)中计算得到的转向传动比和转向助力矩，分别对转角叠加电机、助力电机进行传动比和转向助力的控制；

转角叠加电机的控制步骤如下：

(31)根据步骤(2)中得到当前车辆状态下的转向传动比，计算预期的转向轮转角θ_f：

(32)根据步骤(31)中得到的预期的转向轮转角和当前的转向盘转角计算出转角叠加电机需要输出的目标附加转角；

(33)根据步骤(32)计算得到的目标附加转角值，控制转角叠加电机跟踪目标附加转角，实现转向传动比的精准控制。

所述步骤(32)中目标附加转角的计算公式为：

式中，r_w为转向轴轴端齿轮的齿轮半径；θ_m为目标附加转角，即转角叠加电机输出的转角，逆时针为正；G为转向横拉杆到转向轮的转向增益比；G_m为转角叠加电机减速器的减速比； r_o为转角叠加齿轮的半径。

所述步骤(33)中采用模糊PID控制方法控制转角叠加电机跟踪目标附加转角，以目标附加转角与实际的转角叠加电机的输出转角的误差及误差变化率为控制输入，以转角叠加电机的控制电流为输出，对转角叠加电机进行控制。

其中，所述步骤(3)中助力电机的控制步骤如下：

(34)根据步骤(2)中得到当前车辆状态下的所需的转向助力矩，计算助力电机需要输出的目标转矩T_p：

式中，G_p为助力电机减速器的减速比；

(35)根据步骤(34)计算得到的助力电机的目标转矩，以目标转矩和助力电机实际输出的转矩的误差作为控制输入，助力电机的控制电流为输出，采用鲁棒滑膜控制器，控制助力电机跟踪目标转矩，实现转向助力矩的精准控制。

(4)所述步骤(3)中助力电机的输出作用在转向轴上，减轻驾驶员转向负担，同时转向盘的输入通过转向轴轴端齿轮和主传动齿条作用在中央齿轮上，转角叠加电机的输出通过副传动齿条也作用在中央齿轮上，中央齿轮通过转向横拉杆和转向节驱动转向轮，完成转向。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型复合齿轮齿条式主动转向***，其特征在于，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；

所述中央齿轮轴固结于所述转向横拉杆上，其上安装有所述中央齿轮轴轴承；

所述中央齿轮套装在所述中央齿轮轴轴承上；

所述转角叠加电机减速器的输出端与所述转角叠加齿轮固定连接；

所述转角叠加电机固定在车辆的车架上，其输出端与所述转角叠加电机减速器的输入端相连；

所述主副传动齿轮条安装在所述滑轨座上，所述滑轨座固定安装在车辆的车架上；

所述转向节的输入端与所述转向横拉杆的输出端相连，输出端与所述转向轮相连；

所述控制模块包括：转矩传感器、转角叠加电机转角传感器、助力电机转矩传感器、车速传感器、转向盘转角传感器、转向轮转角传感器和电子控制单元；

所述电子控制单元的输入端分别与转矩传感器、转角叠加电机转角传感器、助力电机转矩传感器、车速传感器、转向盘转角传感器、转向轮转角传感器相连，其输出端分别与助力电机转角叠加电机相连；转向时，根据从各传感器得到的车辆参数，控制助力电机进行助力，同时控制转角叠加电机进行转向传动比的调整。

2.根据权利要求1所述的新型复合齿轮齿条式主动转向***，其特征在于，所述转矩传感器安装在转向轴上，获取转向轴的转矩信号并传递给所述电子控制单元；

所述车速传感器安装在车辆的驱动桥壳或变速器壳内，用于获得车辆的车速，并将信号传递到所述电子控制单元；

所述转向盘转角传感器安装在转向盘上，用于获得车辆转向时的转向盘转角，并将信号传递到所述电子控制单元；

所述转角叠加电机转角传感器安装在所述转角叠加电机的输出端，用于获取转角叠加电机的转角信号，并将信号传递到所述电子控制单元；

所述助力电机转矩传感器安装在所述助力电机的输出端，用于获取助力电机转矩信号，并将信号传递到所述电子控制单元；

所述转向轮转角传感器安装在所述转向轮上，用于获得转向轮实际输出转角信号，并将信号传递给所述电子控制单元。

3.根据权利要求1所述的新型复合齿轮齿条式主动转向***，其特征在于，所述的主、副传动齿条以滑槽的方式安装在所述滑轨座上。

4.根据权利要求3所述的新型复合齿轮齿条式主动转向***，其特征在于，所述主、副传动齿条的齿槽相对的一面开有半圆柱式的滑槽，且所述滑轨座为两个，其上端均有半圆柱状的突出部分，用于安装所述的主、副传动齿条。

5.根据权利要求1所述的新型复合齿轮齿条式主动转向***，其特征在于，所述主传动齿条、副传动齿条、转向轴轴端齿轮、转角叠加齿轮和中央齿轮的齿型均采用斜齿。

6.根据权利要求1所述的新型复合齿轮齿条式主动转向***，其特征在于，在不进行转向时，所述中央齿轮的安装位置应在所述主、副传动齿条的中间位置，所述转角叠加齿轮的安装位置在副传动齿条的右侧1/4处，所述转向轴轴端齿轮的安装位置在主传动齿轮的左侧1/4处。

7.一种新型复合齿轮齿条式主动转向***的控制方法，基于权利要求1-6中任意一项所述***，其特征在于，包括步骤如下：

(1)转向时，采集车辆的转向盘转角信号、转角叠加电机转角信号、助力电机转矩信号、车速信号、转矩信号和转向轮转角信号，并将采集到的信号传送给电子控制单元；

(2)根据所述步骤(1)中采集到的转向盘转角信号、车速信号、转矩信号和转向轮转角信号分别计算出车辆当前车速和转角下需求的转向传动比和转向助力矩；

(3)根据所述步骤(1)中采集到的转角叠加电机转角信号、助力电机转矩信号和所述步骤(2)中计算得到的转向传动比和转向助力矩，分别对转角叠加电机、助力电机进行传动比和转向助力的控制。

8.根据权利要求7所述的新型复合齿轮齿条式主动转向***的控制方法，其特征在于，还包括步骤(4)：助力电机的输出作用在转向轴上，同时转向盘的输入通过转向轴轴端齿轮和主传动齿条作用在中央齿轮上，转角叠加电机的输出通过副传动齿条也作用在中央齿轮上，中央齿轮通过转向横拉杆和转向节驱动转向轮，完成转向。

9.根据权利要求7所述的新型复合齿轮齿条式主动转向***的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中的转向传动比计算公式如下：

式中，i为转向传动比；i_max为预期的最大的转向传动比；i_min为预期最小的转向传动比；u为车辆的车速；e为自然对数；k∈[55-60]和λ∈[8-12]为调整参数；E为与转向盘转角相关的调整函数；θ_w为转向盘转角，逆时针为正；θ_w0和θ_wm为转向盘转角调整阈值。

10.根据权利要求7所述的新型复合齿轮齿条式主动转向***的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中的转向助力矩的计算公式为：

K(u)＝D₂e^au+b (4)

式中，T_ap为转向助力矩；T_w为转向盘输入力矩；T_w0为基准驾驶员开始助力的转向盘输入力矩；T_wmax为最大转向助力矩；K(u)为助力特性曲线的梯度；e、a和b均为常数；D₁和D₂为驾驶员特性调整因子，实现不同驾驶员具有不同的助力特性。

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