CN101590872A - 电机驱动的动力转向系统 - Google Patents

Abstract

根据本发明，不同于现有技术中的电机驱动的动力转向系统，能够根据驾驶员的转向产生驱动电机所需的适当的辅助转向力，而无需例如扭矩传感器和电子控制器的昂贵元件，使得能够实现具有低成本的简单结构的电机驱动的动力转向系统。

Description

电机驱动的动力转向系统

技术领域

本发明涉及电机驱动的动力转向系统，具体地，涉及一种具有低成本的简单配置的电机驱动的动力转向系统。

背景技术

车辆的动力转向系统用于允许驾驶员通过增加由驾驶员施加的转向力来方便地对车辆转向，并且在现有技术中已使用液压动力转向系统。然而，部件重量和数量减少并且燃料消耗降低的电机驱动的动力转向系统近年来已引起注意。

电机驱动的动力转向系统是一种电力地接收来自驾驶员的转向角并通过基于该角度驱动电机来产生辅助转向力的系统，并且由于与液压动力转向系统相比其更昂贵，所以在车辆中使用电机驱动的动力转向系统目前在经济方面存在劣势。

在此背景技术部分中所公开的信息只是用于增强对本发明一般背景的理解，因此不应被理解为是对该信息形成本领域技术人员已公知的现有技术的肯定或任何形式的暗示。

发明内容

本发明的各方面涉及提供一种通过与液压动力转向系统相同或更低成本的简单配置来实现的、当驾驶员对车辆转向时电力地产生辅助转向力的电机驱动的动力转向系统。

本发明的一个方面涉及一种电机驱动的动力转向系统，其包括：连接到转向手柄上的输入轴，连接到方向盘上的输出轴，配置为向输出轴提供辅助转向力的电机，连接输入轴与输出轴以在转向时形成扭转位移的扭杆，分别布置到输入轴和输出轴上的开关板和电阻器板，用以根据扭杆的扭转位移有选择地改变传导至电机的电流的极性和对于该电流的电阻，连接到第一固定部件上的、向开关板连续供电的输入部件，和/或连接到第二固定部件上的、向电机连续输出经过电阻器板的电流的输出部件。

电机可被配置为沿输入轴的旋转方向向输出轴提供辅助转向力。第一固定部件可为上壳体。第二固定部件可为下壳体。第一和第二固定部件被整体配置成壳体。

开关板可包括：在中心部分形成有扭杆通过的孔的圆板，和/或径向布置在圆板中并在圆板的上、下表面均露于外部的绝缘开关电极。电阻器板可包括：在中心部分形成有扭杆通过的孔的圆板；在圆板的同一侧上形成的第一可变电阻器对和第二可变电阻器对，其分别电绝缘并且具有与当开关板的绝缘开关电极从相对于扭杆的中间位置移开时所构造的轨迹相对应的形状，上述第一可变电阻器对和第二可变电阻器对设置在面向开关板的一侧上；与第一可变电阻器对和第二可变电阻器对分别电连接并且设置在与第一电阻器对和第二电阻器对相反的一侧上的电板型，该电板型同轴布置且电绝缘。第一可变电阻器中的外侧电阻器可与外侧的一个电板型连接，并且第一可变电阻器中的内侧电阻器可与内侧的一个电板型连接。第二可变电阻器中的外侧电阻器可与内侧的一个电板型连接，并且第二可变电阻器中的内侧电阻器可与外侧的一个电板型连接。当扭杆的扭转增加时，第一可变电阻器对电路的电阻可被配置为增加并且第二可变电阻器可被短路，而当扭杆的旋转方向相反并且扭杆的扭转增加时，第一可变电阻器对可被短路并且第二可变电阻器对的电阻可被配置为增加。

电机驱动的动力转向系统可进一步包括覆盖输入轴、扭杆和输出轴的外侧的柱身，和/或固定到柱身上并覆盖电阻器板和开关板的第一固定部件和第二固定部件。开关板可固定到第一固定部件上。第一固定部件可为上壳体。电阻器板可固定到第二固定部件上。第二固定部件可为下壳体。可整体地制造上壳体和下壳体。

输入部件可包括：在中心部分形成有扭杆通过的孔的圆板；和/或在面向开关板的表面上同轴地形成并与开关板的绝缘开关电极电接触的电输入板型。输出部件可包括：在中心部分形成有扭杆通过的孔的圆板；和/或与开关板的圆形电板型电接触并且电连接至电机的输出电极。

本发明的另一方面涉及一种可包括上述任一电机驱动的动力转向系统的客车。

本发明的方法和设备具有其它特征和优点，这些特征和优点从文中结合的附图和以下具体实施方式中将是显而易见的或在其中得以更详细地阐明，附图和具体实施方式共同用于说明本发明的特定原理。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个方面的示例性电机驱动的动力转向系统的结构的分解透视图。

图2是示出根据本发明的一个方面的装配的示例性电机驱动的动力转向系统的、沿输入轴截取的横剖视图。

图3是利用表格示出根据本发明的一个方面的一些部件的结构和属性的视图。

图4至6是示出根据本发明的一个方面的操作的视图，其中图4示出中间位置，图5示出向左转向，并且图6示出向右转向。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施方式，其实例在附图中示出并在下面予以说明。虽然将结合示例性实施方式说明本发明，但是将会理解的是，本说明并非意在将本发明限制于这些示例性实施方式。相反地，本发明旨在不仅涵盖这些示例性实施方式，而且涵盖可包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替换形式、改型、等效形式和其他实施方式。

参考图1至3，电机驱动的动力转向系统包括：连接到转向手柄上的输入轴1；连接到方向盘上的输出轴3；布置为沿输入轴1的旋转方向向输出轴3提供辅助转向力的电机；连接输入轴1与输出轴3以在转向时形成扭转位移的扭杆5；分别独立地布置到输入轴1和输出轴3上以根据扭杆5的扭转位移有选择地改变所传导电流的极性和对于该电流的电阻的开关板7和电阻或电阻器板9；向开关板7连续供电的输入部件；以及向电机连续输出经过电阻板9的电流的输出部件。

在上述配置中，开关板7和电阻板9于输入轴1和输出轴3的独立布置表示：开关板7和电阻板9可彼此对应地布置到输入轴1或输出轴3上，但不是布置在一起且布置在相反侧上。

在一个示例性实施方式中，开关板7被形成为中心部分具有扭杆5通过的孔的圆板形状，并具有径向布置在圆板的一部分中的两个绝缘开关电极11，其中两个开关电极在圆板的上、下表面均露于外部。

电阻板9也被形成为中心部分具有扭杆5通过的孔的圆板形状，并且在面向开关板7的上表面上具有左电阻器对13和右电阻器对15，它们电绝缘并对应于当开关板7的两个开关电极11从中间位置向左或向右移开时所构造的路径。与左电阻器对13和右电阻器对15电连接并露于外部的圆形电板型(plate pattern)17被设置在与左电阻器对13和右电阻器对15相反的下表面上，其中两个电板型17被同轴地布置并且电绝缘。

在左电阻器对13和右电阻器对15中的任意一个电阻器对中，电阻器板9上的外侧电阻器与外侧的一个电板型17连接，并且电阻器板9上的内侧电阻器与内侧的一个电板型17连接。另外，在另一个电阻器对中，电阻器板9的外侧电阻器与内侧的一个电板型17连接，并且电阻器板9的内侧电阻器与外侧的一个电板型17连接。

由于左电阻器对13和右电阻器对15中的任意一个电阻器对以和另一对相反的方式与电板型17连接，所以根据转向方向切换从电机供应的电流的电极，使得能够改变从电机提供的辅助转向力的方向。

尽管在附图中没有示出，还设置有覆盖输入轴1、扭杆5和输出轴3的柱身，并且在各实施方式中，还设置有固定到柱身上并覆盖电阻器板9和开关板7的壳体19。

输出部件被固定到壳体19上并且包括具有两个输出电极21的输出板23，上述两个输出电极21电连接至电机，同时各自与电阻器板9的内侧和外侧的一个电板型17电接触。

因此，即使当电阻器板9由驾驶员的转向而旋转时，输出板23的输出电极21仍然与电阻器板9的电板型17保持电接触。

输入部件被形成为固定到壳体19上并在中心部分具有扭杆5通过的孔的圆板形状，并且包括具有电输入板型25的输入板27，该输入板型25与开关板7同轴排列并露于外部，以与开关板7的两个开关电极11电接触。

因此，即使当开关板7由驾驶员的转向而旋转时，输入板27的电输入板型25仍然可从电池向开关板7的两个开关电极11输电。

下面参照图4至6说明具有上述配置的本发明的各实施例的操作。

图4示出当驾驶员未对车辆转向时的位置，其中在输入轴1和输出轴3之间的扭杆5中未施加扭转，同时开关板7的开关电极11被置于电阻器板9的左电阻器对13和右电阻器对15之间的空间内，如图4中所示。另外，从输入板27向开关板7的开关电极11供应的电流未被传导至任何部件，使得该电流不能通过输出板23的输出电极21传导至电机。

当驾驶员在上述状态下将车辆转向左侧时，在输入轴1和输出轴3之间的扭杆5中产生扭转变形，使得布置到输入轴1上的开关板7和布置到输出轴3上的电阻器板9之间产生相对旋转。因此，如图5中所示，开关板7的开关电极11与左电阻器对13接触，其中接触点取决于扭杆5的扭转量。

在上述操作中，当扭杆5的扭转量较小时，左电阻器对13形成具有较大电阻值的可变电阻器电路，如图5的上侧所示。然而，随着扭杆5的扭转量的增加，左电阻器对13形成电阻值逐渐减小的可变电阻器电路，如图5的下侧所示。

因此，当扭杆5的扭转量较小时，小量的电流通过电阻器板9和输出板23的输出电极21被供应给电机。然而，当扭转量较大时，相对大量的电流被供应给电机，使得能够根据扭杆5的扭转量自动改变从电机提供的辅助力的强度。

图6示出当驾驶员将车辆转向右侧时的位置，其中开关电极11通过与电阻器板9的右电阻器对15接触而形成可变电阻器电路。在这种情况下，由于如图3中所示的、右电阻器对15被交叉连接至圆形电板型17的配置，电流的极性被改变。另外，和在上述操作中一样，可变电阻器电路的电阻值随着扭杆5的扭转量的增加而减少，使得更多的电流可被供应给电机。

因此，可根据扭杆5的扭转量自动增加/减少由电机提供的辅助转向力的强度，并且电流的极性也根据扭杆5的扭转变形的方向而改变。

具体地，由于如上所述，以与左电阻器对13相反的方式将右电阻器对15连接到电板型17上，使得当开关电极11与右电阻器对15接触时，可向电机供应具有与接触左电阻器对13时相反极性的电流。因此，能够沿期望的方向适当地驱动电机，以根据驾驶员的转向方向适当地辅助转向力。

另外，如上所述，随着扭杆5的扭转变形被电机提供的辅助转向力消除，开关电极11返回到图4中所示的位置，其中开关电极11与左电阻器对13和右电阻器对15绝缘，并且电机不再产生辅助转向力。

如上所述，与现有技术中的电机驱动的动力转向系统不同，能够根据驾驶员的转向产生驱动电机所需的适当的辅助转向力，而无需例如扭矩传感器和电子控制器的昂贵元件，使得能够实现具有低成本的简单结构的电机驱动的动力转向系统。

为了在所附权利要求中方便说明和准确限定，术语“上”、“下”或“外部”等用于参照示例性实施方式的特征在附图中显示的位置来描述这些特征。

为了例示和说明的目的，已给出了关于本发明的具体示例性实施方式的前述说明。它们并非意在穷举或者将本发明限制于所公开的精确形式，并且在上述教导的启示之下显然能够进行多种改形和变化。选择和说明示例性实施方式是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得其他本领域的技术人员能够做出并使用本发明的各种示例性实施方式及其各种替换方案和改型。这里的意图在于由此处所附的权利要求及其等价形式来限定本发明的范围。

Claims (17)

1.一种电机驱动的动力转向系统，包括：

连接到转向手柄上的输入轴；

连接到方向盘上的输出轴；

配置为向所述输出轴提供辅助转向力的电机；

连接所述输入轴与所述输出轴以在转向时形成扭转位移的扭杆；

分别布置到所述输入轴上的开关板和布置到所述输出轴上的电阻器板，用以根据所述扭杆的所述扭转位移有选择地改变传导至所述电机的电流的极性和对该电流的电阻；

向所述开关板连续供应所述电流的输入部件，该输入部件连接到第一固定部件上；以及

向所述电机连续输出经过所述电阻器板的所述电流的输出部件，该输出部件连接到第二固定部件上。

2.如权利要求1所述的电机驱动的动力转向系统，其中所述电机被配置为沿所述输入轴的旋转方向向所述输出轴提供所述辅助转向力。

3.如权利要求1所述的电机驱动的动力转向系统，其中所述第一固定部件是上壳体。

4.如权利要求1所述的电机驱动的动力转向系统，其中所述第二固定部件是下壳体。

5.如权利要求1所述的电机驱动的动力转向系统，其中所述第一和第二固定部件被整体配置成壳体。

6.如权利要求1所述的电机驱动的动力转向系统，其中所述开关板包括：

在中心部分形成有所述扭杆通过的孔的圆板；以及

径向布置在所述圆板中并在圆板的上、下表面均露于外部的绝缘开关电极。

7.如权利要求6所述的电机驱动的动力转向系统，其中所述电阻器板包括：

在中心部分形成有所述扭杆通过的孔的圆板；

在所述圆板的同一侧上形成的第一可变电阻器对和第二可变电阻器对，所述第一可变电阻器对和所述第二可变电阻器对分别电绝缘并且具有与当所述开关板的所述绝缘开关电极从相对于所述扭杆的中间位置移开时所构成的轨迹相对应的形状，所述第一可变电阻器对和所述第二可变电阻器对设置在面向所述开关板的侧面上；

分别与所述第一可变电阻器对和所述第二可变电阻器对电连接并且设置在与所述第一电阻器对和第二电阻器对相反的侧面上的电板型，该电板型被同轴布置并且电绝缘；

其中，所述第一可变电阻器中的外侧电阻器与外侧的一个所述电板型连接并且所述第一可变电阻器中的内侧电阻器与内侧的一个所述电板型连接，而所述第二可变电阻器中的外侧电阻器与内侧的一个所述电板型连接并且所述第二可变电阻器中的内侧电阻器与外侧的一个所述电板型连接。

8.如权利要求7所述的电机驱动的动力转向系统，其中当扭杆的扭转增加时，所述第一可变电阻器对电路的电阻被配置为增加并且所述第二可变电阻器被短路，而当扭杆的旋转方向相反并且所述扭杆的扭转增加时，所述第一可变电阻器对被短路并且所述第二可变电阻器对的电阻被配置为增加。

9.如权利要求7所述的电机驱动的动力转向系统，进一步包括：

覆盖所述输入轴、所述扭杆和所述输出轴的外侧的柱身；以及

固定到所述柱身上并覆盖所述电阻器板和所述开关板的所述第一固定部件和所述第二固定部件。

10.如权利要求9所述的电机驱动的动力转向系统，其中所述开关板被固定到所述第一固定部件上。

11.如权利要求10所述的电机驱动的动力转向系统，其中所述第一固定部件是上壳体。

12.如权利要求10所述的电机驱动的动力转向系统，其中所述电阻器板被固定到所述第二固定部件上。

13.如权利要求12所述的电机驱动的动力转向系统，其中所述第二固定部件是下壳体。

14.如权利要求13所述的电机驱动的动力转向系统，其中整体地制造所述上壳体和下壳体。

15.如权利要求7所述的电机驱动的动力转向系统，其中所述输入部件包括：

在中心部分形成有所述扭杆通过的孔的圆板；以及

在面向所述开关板的表面上同轴地形成并与所述开关板的所述绝缘开关电极电接触的电输入板型。

16.如权利要求7所述的电机驱动的动力转向系统，其中所述输出部件包括：

在中心部分形成有所述扭杆通过的孔的圆板；以及

与所述开关板的圆形电板型电接触并且电连接至所述电机的输出电极。

17.一种包括如权利要求1所述的电机驱动的动力转向系统的客车。

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