[實用新型]力與位移耦合控制的電動助力轉向機構

無效

• 申請號: 200820180655.1
• 申請日: 2008-12-05
• 公開（公告）號: CN201347125Y
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 施國標;趙萬忠;李強;林逸;孫逢春;林程
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04
• 代理公司: 北京理工大學專利中心
• 代理人: 高燕燕

技術領域

本實用新型涉及電動助力轉向系統，特指力與位移耦合控制的電動助力轉向機構，能同時實現轉向助力和主動轉向功能。

背景技術

電動助力轉向系統是新型的、很有發展前途的動力轉向系統，它完全取消了液壓組件，整個系統由轉向盤轉矩傳感器、車速傳感器、控制器、助力電機及其減速機構等組成。電動助力轉向采用助力電機控制轉向系統的力傳遞特性，通過助力控制、阻尼控制及回正控制，使汽車的轉向輕便性和路感協調統一。主動轉向采用電機控制轉向系統的位移傳遞特性，通過變傳動比和轉向干預，使汽車獲得較理想的轉向特性，大大改善了操縱穩定性。當前國內外對電動助力轉向技術的研究已經比較深入，已有大量的有關電動助力轉向技術的文獻發表，但現有的電動助力轉向系統雖具有轉向助力功能，卻沒有主動轉向功能。因此，汽車的操縱穩定性和安全性存在隱患。

在電動助力轉向中集成主動轉向技術，不僅能實現汽車轉向輕便性和轉向路感的完美融合，而且還能將汽車的安全性與靈活性有機的融合在一起，是一種理想轉向系統，具有廣闊的應用前景。

發明內容

本實用新型的目的正是為了提高汽車的操縱穩定性和行車安全性，提出的一種力與位移耦合控制的電動助力轉向機構。該機構不但能控制轉向系統的力傳遞特性，而且能控制轉向系統的位移傳遞特性，實現汽車轉向輕便性和轉向路感的完美融合。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：在轉矩傳感器和轉向小齒輪之間增加一套行星齒輪傳動機構。該傳動機構由主動轉向電機控制，它可實現可變轉向傳動比功能：在低速時轉向傳動比較小，以減少轉向盤轉動的圈數，提高汽車的轉向靈活性；在高速時轉向傳動比較大，以提高車輛的穩定性和安全性。此外，該傳動機構可通過轉向干預實現對車輛的穩定性控制。

有益效果

采用本實用新型在轉矩傳感器和助力電機減速機構之間增加了一套行星齒輪機構，電動助力轉向系統可在完成原有助力功能的基礎上，實現主動轉向功能。

附圖說明

圖1為力與位移耦合控制的電動助力轉向系統結構圖。

圖2為力與位移耦合控制的電動助力轉向系統裝配圖。

圖中：1為轉向盤，2為轉矩傳感器，3為主動轉向電機，4為行星齒輪機構，5為助力電機，6為減速機構，7為齒條，8為轉向搖臂，9為驅動前輪，10為電子控制單元ECU，11為扭桿，12為輸入軸，13為滾動軸承，14為轉向器上殼體，15為扭矩傳感器，16為輸入齒輪軸，17為行星架，18為主動太陽輪，19為行星輪，20為行星齒輪軸，21為蝸輪，22為蝸桿，23為從動太陽輪，24為輸出齒輪軸，25為轉向齒條殼體，26為齒條，27為小齒輪，28為齒條，29為渦輪，30為小齒輪，31為蝸桿，32為箱體蓋，33為助力電機。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明：

圖1中，當駕駛員轉動轉向盤1時，轉矩傳感器2獲得的轉矩信號以及轉角傳感器、側向加速度傳感器和橫擺角速度傳感器獲得的信號，傳遞給電子控制單元ECU10，電子控制單元10根據這些信號決定助力電機5電流的大小和旋轉方向，助力電機5在電子控制單元10指令下產生合適的轉矩，助力電機5轉矩經減速機構6增扭之后，在齒條7上與轉向盤力矩進行疊加，通過轉向搖臂8共同驅動前輪9轉向，這就是普通電動助力轉向系統的助力功能。同時，電子控制單元10根據傳感器信號給主動轉向電機3發送一個指令信號，即通過行星齒輪機構4來提供附加轉向角，控制轉向系統的位移傳遞特性，這就是本實用新型在普通電動助力轉向系統助力功能的基礎上，實現主動轉向功能。

圖2所示實施例中，有兩個小齒輪機構27和30。助力電機33通過渦輪29蝸桿31減速機構把助力傳遞給小齒輪30齒條29，主動轉向電機與蝸輪21相連，通過蝸輪21帶動蝸桿22提供附加轉角。齒輪機構工作時具有如下3種驅動方式：

①伺服電機即蝸輪21固定不動時，轉向盤轉角通過主動太陽輪18將動力傳遞給行星架19，再由從動太陽輪23輸出。與此同時，前輪上的地面反力也通過相同的途徑為駕駛員提供轉向路感。這也是在不裝備主動轉向系統的車輛上駕駛員對于前輪轉向的操縱過程。此時電磁鎖止裝置不起作用，而伺服電機的輸入電流為零，保證蝸輪21不轉動。

②轉向盤不動，即主動太陽輪18固定時，可由伺服電機驅動蝸輪21帶動蝸桿22，驅動行星架17和行星輪19運動，將動力傳遞給從動太陽輪23。

③在通常情況下，主動太陽輪18和伺服電機是共同工作的，車輪轉角是駕駛員轉向角和伺服電機調節轉向角的疊加。