CN102862599B - 电动助力转向系统 - Google Patents

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本发明涉及一种电动助力转向系统，首先提供了一种新型的双行星轮传动机构，采用两个太阳轮分别连接输入轴与输出轴，第一内齿圈能够受控转动，第二内齿圈固定；然后在上述双行星轮传动机构上设置一个高低速转向辅助机构，该辅助机构根据车速高低，借助离合器对第一行星轮的转动进行限制或解除限制，本发明能够依据驾驶员指令和轿车的行驶工况，自动切换工作状态，使车辆实现低速转向轻便灵活，中高速转向简单稳定的转向特性。并且系统结构简单，操作非常方便。

Description

电动助力转向系统
技术领域
本发明涉及车辆工程技术领域，尤其是一种轿车电动助力转向系统。
背景技术
目前，车辆上使用的转向系统，大部分是电控液压助力转向系统，少部分是电动助力转向系统。电控液压转向系统，液压管路结构复杂、体积大、成本高、不宜布置，而且存在液压油泄露问题，成为安全隐患。而电动助力转向系统，仅提供助力，转向特性却随车速、转向盘转角变化，驾驶性能不高。
申请号为200810026772.7的中国专利文件《汽车主动转向系统的主动转向传动装置》披露了几种机械和电动结合的转向系统，以解决单纯电动转向系统不安全的问题。但是上述专利文件中提供的几种方案不管是高速运行还是低速运行都是直速转向，驾驶性能不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动助力转向系统，用以解决现有电动助力转向系统无法在低速和高速状态调节转向特性的问题。
为实现上述目的，本发明的方案是：一种电动助力转向系统，包括与转向盘传动连接的输入轴(20)，与机械转向机构(16)传动连接的输出轴(21)，输入轴(20)与输出轴(21)之间为双行星轮传动机构(6)，双行星轮传动机构连接有受控的、电动的蜗轮蜗杆机构，所述双行星轮传动机构包括第一行星排与第二行星排，第一行星排的第一太阳轮(63)连接所述输入轴(20)，第一行星排与第二行星排共用一个行星架(64)，第二行星排的第二太阳轮(66)连接输出轴(21)；所述蜗轮蜗杆机构连接在第一行星排的第一内齿圈(61)的外廓上；第二行星排的第二内齿圈(65)固定；所述电动助力转向系统还包括一个高低速转向辅助机构，该高低速转向辅助机构包括一个用于在低速换向时锁止第一行星排的第一行星轮(62)的转动、在高速换向时解除锁止的离合器，以及一个用于接收车速信号，控制所述离合器的电子控制单元，该电子控制单元控制连接所述离合器。
所述离合器为电磁离合器，由一个电磁线圈(4)及一个锁止件(5)构成，锁止件(5)在电磁离合器吸合时锁止第一行星排的第一行星轮(62)的转动，在电磁离合器不吸合时解除锁止。
所述电磁离合器为摩擦式电磁离合器，所述锁止件(5)为摩擦吸盘。
所述电磁离合器为插套式单向电磁离合器，所述锁止件(5)为轴套。
所述电子控制单元(13)还采样连接安装在输入轴上的转矩传感器(1)和转角传感器(2)，输出控制连接电动机(9)，电动机(9)驱动所述蜗轮蜗杆机构(7、8)。
本发明首先提供了一种新型的双行星轮传动机构，采用两个太阳轮分别连接输入轴与输出轴，第一内齿圈能够受控转动，第二内齿圈固定；然后在上述双行星轮传动机构上设置一个高低速转向辅助机构，该辅助机构根据车速高低，借助离合器对第一行星轮的转动进行限制或解除限制，本发明能够依据驾驶员指令和轿车的行驶工况，自动切换工作状态，使车辆实现低速转向轻便灵活，中高速转向简单稳定的转向特性。并且系统结构简单，操作非常方便。
附图说明
图1是本发明的电动助力转向系统结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，一种电动助力转向系统，包括与转向盘传动连接的输入轴20，与机械转向机构16传动连接的输出轴21，输入轴20与输出轴21之间为双行星轮传动机构6，双行星轮传动机构连接有受控的、电动的蜗轮蜗杆机构，双行星轮传动机构包括第一行星排与第二行星排，第一行星排的第一太阳轮63连接输入轴20，第一行星排与第二行星排共用一个行星架64，第二行星排的第二太阳轮66连接输出轴21；蜗轮蜗杆机构连接在第一行星排的第一内齿圈61的外廓上；第二行星排的第二内齿圈65固定。电动助力转向系统还包括一个高低速转向辅助机构，该高低速转向辅助机构包括一个用于在低速换向时锁止第一行星排的第一行星轮62的转动、在高速换向时解除锁止的离合器，以及一个用于接收车速信号，控制离合器的电子控制单元13，电子控制单元控制连接离合器。
本实施例中，离合器采用电磁离合器，可以安装在行星架上。电磁离合器由一个电磁线圈4及一个锁止件5构成，锁止件5在电磁离合器吸合时锁止第一行星轮62的转动，在电磁离合器不吸合时解除锁止。电磁离合器可以采用摩擦式离合器和插套式单向离合器，锁止件5为吸盘或轴套，也可以采用其它类型的离合器。电子控制单元13采集车辆转速信号12，输出控制连接电磁离合器。电子控制单元采样连接安装在输入轴上的转矩传感器1和转角传感器2，输出控制连接电动机9，电动机9驱动蜗轮蜗杆机构。图1中，7为蜗杆，8为联轴器。
作为其它实施方式，也可以采用非电磁力驱动的离合器，如电动推杆驱动，液(气)压驱动的离合器。
电子控制单元控制电动机和高低速转向辅助机构，接收车速信号，传感器传递电子控制单元所需信号，电动机通过蜗轮蜗杆机构提供助力或助转角，双行星轮传动机构合成来自转向盘和电动机的力或运动。
电磁离合器接受来自电子控制单元13的电磁离合器控制信号3，控制锁止件5锁死行星轮62，电动机8接受电子控制单元13的控制信号11，产生运动，通过联轴器8和蜗杆7，传递给双行星轮传动机构，实现助力或助转角。电子控制单元13接受来自车速传感器的车速信号12，转矩传感器1的转矩信号14，转角传感器2转角信号15和电动机的反馈信号10，产生控制信号11，控制电动机电流大小；产生控制信号3，控制电磁离合器的动作。
本发明的系统工作过程如下：
当车辆低速，进行转向时，电子控制单元13控制电磁离合器工作，推动锁止件5，锁死双行星轮传动机构6第一行星轮62，这时双行星轮传动机构6为以行星架64为输入(输入包括来自转向盘17的力与电动机9的转动)，以第二太阳轮66为输出。电动机9在电子控制单元13的控制下产生助力，和转向盘17力矩在锁死的双行星轮传动机构6第一行星轮62上合成为行星架64上的输入，第二内齿圈65固定，第二太阳轮66输出，其传动比为1/1+i,其中i为第一内齿圈61和第一太阳轮63齿数比，所以转向系统传动比减小为仅机械转向系统传动比的1/1+i，实现了低速时轻便灵活的转向特性。车辆中高速，进行转向时，电子控制单元13控制电磁离合器使其不工作，锁止件5放开第一行星轮62，电动机9在电子控制单元13的控制下产生助转角，和转向盘17转角在第一行星轮62上合成为行星架64的转角输入，经过第二太阳轮66输出减速，通过机械转向机构16传递给轮胎，改变转向系统传动比，使得车辆质心的横摆角速度和转向盘转角的比值为定值，从而使得车辆在不同的中高车速下行驶时的转向特性不变，驾驶变得更为简单、易操纵。

Claims (5)

1.一种电动助力转向系统，包括与转向盘传动连接的输入轴(20)，与机械转向机构(16)传动连接的输出轴(21)，输入轴(20)与输出轴(21)之间为双行星轮传动机构(6)，双行星轮传动机构连接有受控的、电动的蜗轮蜗杆机构，其特征在于，所述双行星轮传动机构包括第一行星排与第二行星排，第一行星排的第一太阳轮(63)连接所述输入轴(20)，第一行星排与第二行星排共用一个行星架(64)，第二行星排的第二太阳轮(66)连接输出轴(21)；所述蜗轮蜗杆机构连接在第一行星排的第一内齿圈(61)的外廓上；第二行星排的第二内齿圈(65)固定；所述电动助力转向系统还包括一个高低速转向辅助机构，该高低速转向辅助机构包括一个用于在低速换向时锁止第一行星排的第一行星轮(62)的转动、在高速换向时解除锁止的离合器，以及一个用于接收车速信号，控制所述离合器的电子控制单元，该电子控制单元控制连接所述离合器。
2.根据权利要求1所述的一种电动助力转向系统，其特征在于，所述离合器为电磁离合器，由一个电磁线圈(4)及一个锁止件(5)构成，锁止件(5)在电磁离合器吸合时锁止第一行星排的第一行星轮(62)的转动，在电磁离合器不吸合时解除锁止。
3.根据权利要求2所述的一种电动助力转向系统，其特征在于，所述电磁离合器为摩擦式电磁离合器，所述锁止件(5)为摩擦吸盘。
4.根据权利要求2所述的一种电动助力转向系统，其特征在于，所述电磁离合器为插套式单向电磁离合器，所述锁止件(5)为轴套。
5.根据权利要求2所述的一种电动助力转向系统，其特征在于，所述电子控制单元(13)还采样连接安装在输入轴上的转矩传感器(1)和转角传感器(2)，输出控制连接电动机(9)，电动机(9)驱动所述蜗轮蜗杆机构(7、8)。
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