CN100513240C - 电动机驱动的助力转向系统 - Google Patents

电动机驱动的助力转向系统 Download PDF

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Abstract

一种电动机驱动的助力转向系统包括与方向盘相连的转向柱。电动机具有与转向柱相连的旋转轴。减速器通过与电动机的旋转轴相互作用而旋转。固定部件安装在左车轮和右车轮的每个上。连杆构件在其两端可旋转地连接到固定部件和减速器上。检测部件检测车辆状态。电动机驱动装置通过操作电动机提供一个转向助力，该电动机被供应基于检测部件检测到的车辆状态而确定的电流。这种结构将电动机的驱动力直接传输给车辆车轮，因此，通过去除齿条，优化了电动机的功能、降低了车辆的重量。

Description

电动机驱动的助力转向系统
技术领域
本发明涉及一种车辆助力转向系统，尤其涉及一种通过使用电动机产生转向助力的电动机驱动助力转向系统。
背景技术
通常，助力转向系统是液压方式的或是电动机驱动方式的。在使用油的液压助力转向系统中，助力装置(例如，助力泵)通过利用发动机的动力抽出液压液体和产生液压压力，然后当驾驶员转动方向盘时，向此转向方向提供该压力，从而为驾驶员转动车轮提供帮助。
电动机驱动助力转向系统(MDPS)通过使用电动机来增加驾驶员的转向力。当车辆低速运动时，一个相当大的电流流向电动机来增大转向助力。当车辆中速运动时，一个预定量的电流流向电动机把转向助力调整为中等程度；并且当车辆速度高时，隔断电流从而消除来自电动机的转向助力。
然而，传统的电动机驱动助力转向系统有一个缺点在于，在中等尺寸或者重型车辆中要获得足够的齿条传动力的电动机不容易开发和控制。而且，电动机的驱动力是以齿条和小齿轮来实现转向的，从而增大了能量损失。
发明内容
本发明的实施例能够直接将电动机的驱动力传输给车辆的车轮。
电动机驱动助力转向系统包括与方向盘相连的转向柱。电动机具有连接到转向柱的旋转轴。减速器通过与电动机的旋转轴相互作用而旋转。固定部件安装在左车轮和右车轮的每个上。连杆构件在其两端可旋转地连接到固定部件和减速器。检测部件检测车辆状态。电动机驱动机构通过操作电动机产生转向助力，该电动机被提供基于检测部件检测到的车辆状态而确定的电流。
固定部件分别设置在相对于车轮的旋转中心点的车轮的前部和后部，而且减速器和连杆构件的连接点对称地设置。
当车轮在向前方向上成一直线时，减速器和连杆构件相互之间的连接点所连成的直线与左车轮和右车轮旋转中心点所连成的直线相倾斜。
检测部件包括检测车辆速度的车速传感器，和检测车辆转向方向和转向转矩的转向传感器。
附图说明
为了更好理解本发明的本质和目的，下面结合附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是根据本发明一个实施例的电动机驱动助力转向系统的示意图；
图2所示的是根据本发明一个实施例，当车辆左转时，电动机驱动助力转向系统的运行状态；
图3所示的是根据本发明一个实施例，当车辆右转时，电动机驱动助力转向系统的运行状态。
具体实施方式
现在参照图1，根据本发明一个实施例的电动机驱动助力转向系统包括与方向盘1相连的转向柱2。电动机15在其旋转轴连接到转向柱2上。减速器16通过与电动机15的旋转轴相互作用而旋转。固定部件11和12分别安装在左车轮7和右车轮8上。连杆构件13和14在它们的两端可旋转地连接到减速器16和各自的固定部件11和12上。检测部件3和4检测车辆状态。电动机驱动机构5和6通过操作电动机15产生转向助力，电动机15被提供一个基于检测部件3和4检测到的车辆状态而确定的电流。
电动机驱动机构5和6由电子控制单元(ECU)5和动力供给部件6组成。ECU5控制动力供给部件6以将上述预定的电流提供给电动机15，由此，动力供给部件6将电流提供给电动机15。
减速器16通过降低电动机15的旋转速度而产生较大的转矩。减速器16在与连杆构件13和14连接点的位置上具有圆盘结构。连杆构件13和14沿圆盘直径相互对称地设置。
固定部件11和12分别设置在相对于旋转中心点9的左车轮7的后端和相对于旋转中心点10的右车轮8的前端。
左车轮7后端的固定部件11和右车轮8前端的固定部件12分别可旋转地与连杆构件13和14相连。如果车轮7和8在车辆前进方向上成一条直线，那么连杆构件13和14连接到减速器16的圆形盘状部件的连接点所成的直线与左车轮7和右车轮8的旋转中心点9和10所成的直线形成一个预定角度。因此，在减速器16转动时，通过有效拉动车轮7和8的前部或者后部，车辆就能够转向。
当方向盘1左转或者右转时，电动机15的驱动力传输给车轮7和8。电动机15所产生的驱动力通过以下步骤形成。
转向柱2响应方向盘1的旋转而旋转。通过接收来自安装在离合器的测速计上的车速传感器3和安装在转向柱2上的转向传感器4的车辆速度、转向方向和转向转矩，ECU5计算出一个电流值。然后，ECU5控制动力供给部件6将所计算出的电流提供给电动机15。从而控制电动机15的旋转力和与电动机15相连的减速器16的驱动力。
当减速器16根据方向盘1向左或者向右转向而旋转时，连杆构件13和14根据减速器16的旋转方向而移动。与连杆构件13和14相连的左车轮7的后部和右车轮8的前部受到推动或者拉拽，因此，车轮7和8从笔直向前的位置指向内侧或者指向外侧来实现转向。
参照图2，当驾驶员向左转动方向盘1时，通过安装在转向柱2中的车速传感器3和转向传感器4，ECU5检测车速、转向方向和转向转矩。ECU5根据检测到的信息计算出一个电流值，然后通过控制动力供给部件6将所计算的电流提供给电动机15从而向左转动电动机15。当电动机15向左转动时，安装有方向转换齿轮的减速器16向右转动，因此连杆构件13和14随着它们受到拉动而运动，并且车轮7和8向左转动。
参照图3，如果方向盘1向右转动，通过安装在转向柱2中的车速传感器3和转向传感器4，ECU5检测车速、转向方向和转向力矩。ECU5根据检测到的信息计算出一个电流值，然后通过控制动力供给部件6，将该计算的电流提供给电动机15从而向右转动电动机15。一旦电动机15向右转动，安装有方向转换齿轮的减速器16向左转动，因此连杆构件13和14向车辆外部运动，并且车轮7和8向右转动。
当车轮7和8调整为笔直向前的方向时，减速器16与连杆构件13、14的连接点和电动机15的中心轴所连成的直线与左车轮7和右车轮8的旋转中心点9、10所连成的直线相倾斜。然而，当方向盘1向左转动时，减速器16与连杆构件13、14的连接点和电动机15的中心轴所连成的直线与左车轮7和右车轮8的旋转中心点9、10所连成的直线基本垂直(如图2)。如图3中所示，如果方向盘1向右转动，减速器16与连杆构件13、14的连接点和电动机15的中心轴所连成的直线与左车轮7和右车轮8的旋转中心点9、10所连成的直线基本平行。
由于电动机15和减速器16根据车辆方向盘1的旋转方向所产生的旋转力直接传输给车轮7和8，所以无需齿条就能实现车辆转向，因此简化了转向系统的结构。
综上所述很明显的是，本发明的优点在于由电动机驱动的助力转向系统中的电动机所产生的驱动力直接传输给车轮，因此，通过去除齿条，优化了电动机的功能、降低了车辆的原料成本和重量。

Claims (3)

1.一种电动机驱动助力转向系统，包括：
与方向盘相连的转向柱；
其旋转轴与所述转向柱相连的电动机；
通过与所述电动机的所述旋转轴相互作用而旋转的减速器；
安装在左车轮和右车轮的每个的固定部件；
其两端可旋转地连接到所述固定部件和所述减速器的连杆构件；
检测车辆状态的检测部件；和
通过操作所述电动机产生转向助力的电动机驱动机构，所述电动机被提供一个基于所述检测部件检测到的车辆状态而确定的电流，
其中所述固定部件分别设置在相对于所述车轮的旋转中心点的车轮的前部和后部，而且所述减速器和连杆构件的连接点对称地设置。
2、如权利要求1所述的系统，其中当在前进方向上车轮成一条直线时，所述减速器和所述连杆构件相互连接的点连成的直线与所述左车轮和右车轮的旋转中心点连成的直线相倾斜。
3、如权利要求1所述的系统，其中所述检测部件包括检测车速的车速传感器，和检测转向方向和转向转矩的转向传感器。
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