CN105151115A - 电动助力转向系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动助力转向系统，其包括第一滚珠螺杆、第一滚珠螺帽、第二滚珠螺帽、传动带、电动机、摆臂；第一滚珠螺帽同第一滚珠螺杆相适配，随第一滚珠螺杆的正反旋转而进行轴向运动；第一滚珠螺帽轴向一端外缘设置有外齿，轴向另一端外缘设置有螺纹；第二滚珠螺帽内缘同第一滚珠螺帽外缘的螺纹相适配；第一滚珠螺帽随第二滚珠螺帽的正反旋转而沿第一滚珠螺杆进行轴向运动；电动机驱动第二滚珠螺帽旋转；摆臂一端外缘设置有外齿，摆臂外齿同第一滚珠螺帽外缘的外齿相啮合；第二滚珠螺帽及滚珠螺杆的轴向移动被禁止。本发明还公开了另一种电动助力转向系统。本发明的电动助力转向系统，结构简单、装配灵活。
Description
技术领域
本发明涉及汽车转向技术，尤其涉及电动助力转向系统。
背景技术
为了减轻驾驶员动作在转向盘(也可称为方向盘)上的操作力，需要使用外来动力而产生转向补助力，使用外来动力而产生转向补助力的装置称为转向助力装置。
常见的助力转向有机械液压助力、电子液压助力、电动助力三种。
机械液压助力转向系统，主要组成部分有液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等等。这种助力方式是将一部分发动机动力输出转化成液压泵压力，对转向系统施加辅助作用力，从而使轮胎转向。根据系统内液流方式的不同可以分为常压式液压助力和常流式液压助力。
常压式液压助力系统的特点是无论方向盘处于正中位置还是转向位置、方向盘保持静止还是在转动，系统管路中的油液总是保持高压状态；而常流式液压转向助力系统的转向油泵虽然始终工作，但液压助力系统不工作时，油泵处于空转状态，管路的负荷要比常压式小，现在大多数液压转向助力系统都采用常流式。可以看到，不管哪种方式，转向油泵都是必备部件，它可以将输入的发动机机械能转化为油液的压力。
机械液压助力的方向盘与转向轮之间全部是机械部件连接，操控精准，路感直接，信息反馈丰富；液压泵由发动机驱动，转向动力充沛，大小车辆都适用；技术成熟，可靠性高，平均制造成本低。但是，由于依靠发动机动力来驱动油泵，能耗比较高，所以车辆的行驶动力无形中就被消耗了一部分；液压系统的管路结构非常复杂，各种控制油液的阀门数量繁多，后期的保养维护需要成本；整套油路经常保持高压状态，使用寿命也会受到影响，这些都是机械液压助力转向系统的缺点所在。
电子液压式助力转向系统，转向油泵不再由发动机直接驱动，而是由电动机来驱动，并且在之前的基础上加装了电控系统，使得转向辅助力的大小不光与转向角度有关，还与车速相关。电子液压助力的原理与机械液压助力基本相同，不同的是油泵由电动机驱动，同时助力力度可变。车速传感器监控车速，电控系统获取数据后通过控制转向控制阀的开启程度改变油液压力，从而实现转向助力力度的大小调节。电子液压助力，拥有机械液压助力的大部分优点，同时还降低了能耗，反应也更加灵敏，转向助力大小也能根据转角、车速等参数自行调节，更加人性化。不过引入了很多电子单元，其制造、维修成本也会相应增加，使用稳定性也不如机械液压式的牢靠，随着技术的不断成熟，这些缺点正在被逐渐克服，电子液压助力已经成为很多家用车型的选择。
电动助力转向系统，驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力。汽车不转向时，电子控制单元不向电动机控制器发出指令，电动机不工作。由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。正是有了这些优点，电动助力转向系统作为一种新的转向技术，将挑战大家都非常熟知的、已具有50多年历史的液压转向系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供结构简单、装配灵活的电动助力转向系统。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种电动助力转向系统，其结构是：包括第一滚珠螺杆、第一滚珠螺帽、第二滚珠螺帽、电动机、摆臂；
所述第一滚珠螺帽，同所述第一滚珠螺杆相适配，随所述第一滚珠螺杆的正反旋转而沿所述第一滚珠螺杆进行轴向运动；
所述第一滚珠螺帽，轴向一端外缘设置有外齿，轴向另一端外缘设置有螺纹；
所述第二滚珠螺帽，内缘同所述第一滚珠螺帽外缘的螺纹相适配；
所述第一滚珠螺帽，随所述第二滚珠螺帽的正反旋转而沿所述第一滚珠螺杆进行轴向运动；
所述电动机，用于驱动所述第二滚珠螺帽旋转；
所述摆臂，一端外缘设置有外齿，摆臂外齿同所述第一滚珠螺帽外缘的外齿相啮合，使摆臂另一端能随所述第一滚珠螺帽的轴向移动而摆动；
所述第二滚珠螺帽及所述第一滚珠螺杆的轴向移动被禁止。
较佳的，所述电动助力转向系统，还包括传动带；
所述电动机，其输出轴通过所述传动带驱动所述第二滚珠螺帽旋转。
较佳的，所述传动带，为时规同步带；
所述第二滚珠螺帽，外缘沿轴向均匀设置有与时规同步带相适配的凹槽。
较佳的，所述电动助力转向系统，还包括蜗轮、蜗杆；
所述蜗轮，固定于所述第二滚珠螺帽外缘；
所述蜗杆，与所述电动机的输出轴同轴固定在一起；
所述电动机，通过所述蜗杆驱动所述蜗轮，带动所述第二滚珠螺帽旋转。
为解决上述技术问题，本发明提供的另一种电动助力转向系统，其包括第一滚珠螺杆、第二滚珠螺杆、第一滚珠螺帽、第二滚珠螺帽、电动机、摆臂；
所述第二滚珠螺杆及第一滚珠螺帽，同轴连接固定在一起；
所述第一滚珠螺帽，同所述第一滚珠螺杆相适配，随所述第一滚珠螺杆的正反旋转而沿所述第一滚珠螺杆进行轴向运动；
所述第一滚珠螺帽，外缘设置有外齿；
所述第二滚珠螺帽，同所述第二滚珠螺杆相适配；
所述第二滚珠螺杆及第一滚珠螺帽，随所述第二滚珠螺帽的正反旋转而沿所述第一滚珠螺杆进行轴向运动；
所述电动机，用于驱动所述第二滚珠螺帽旋转；
所述摆臂，一端设置有外齿，摆臂外齿同所述第一滚珠螺帽外缘的外齿相啮合，使摆臂另一端能随所述第一滚珠螺帽的轴向移动而摆动；
所述第二滚珠螺帽及所述第一滚珠螺杆的轴向移动被禁止。
较佳的，所述电动助力转向系统，还包括传动带；
所述电动机，其输出轴通过所述传动带驱动所述第二滚珠螺帽旋转。
较佳的，所述传动带，为时规同步带；
所述第二滚珠螺帽，外缘沿轴向均匀设置有与时规同步带相适配的凹槽。
较佳的，所述电动助力转向系统，还包括蜗轮、蜗杆；
所述蜗轮，固定于所述第二滚珠螺帽外缘；
所述蜗杆，与所述电动机的输出轴同轴固定在一起；
所述电动机，通过所述蜗杆驱动所述蜗轮，带动所述第二滚珠螺帽旋转。
较佳的，所述第二滚珠螺杆及第一滚珠螺帽，通过连接杆连接固定在一起。
较佳的，所述第二滚珠螺杆为一空心螺杆，且套于所述第一滚珠螺杆外围。
较佳的，所述第二滚珠螺杆，其空心内缘具备滚珠螺帽结构，且同所述第一滚珠螺杆相适配。
本发明电动助力转向系统，由电动机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节能，又环保。本发明的电动助力转向系统，结构简单、装配灵活。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的电动助力转向系统一实施例结构示意图；
图2是本发明的电动助力转向系统另一实施例结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
电动助力转向系统，如图1所示，包括第一滚珠螺杆1、第一滚珠螺帽2、第二滚珠螺帽3、电动机5、摆臂6；
所述第一滚珠螺帽2，同所述滚珠螺杆1相适配，随滚珠螺杆1的正反旋转而沿滚珠螺杆1进行轴向运动；
所述第一滚珠螺帽2，轴向一端外缘设置有外齿，轴向另一端外缘设置有螺纹；
所述第二滚珠螺帽3，内缘同所述第一滚珠螺帽2轴向另一端外缘的螺纹相适配；
所述第一滚珠螺帽2，随所述第二滚珠螺帽3的正反旋转而沿第一滚珠螺杆1进行轴向运动；
所述电动机5，用于驱动所述第二滚珠螺帽3旋转；
所述摆臂6，一端外缘设置有外齿，摆臂外齿同所述第一滚珠螺帽2轴向一端外缘的外齿相啮合，使摆臂另一端能随所述第一滚珠螺帽2的轴向移动而摆动；
所述第二滚珠螺帽3及所述滚珠螺杆1的轴向移动被禁止。
较佳的，如图1所示，所述电动助力转向系统，还包括传动带4；所述电动机5，其输出轴51通过所述传动带4驱动所述第二滚珠螺帽3旋转。
较佳的，所述传动带4，为时规同步带(timingbelt)；所述第二滚珠螺帽3，外缘沿轴向均匀设置有同时规同步带(timingbelt)相适配的凹槽。
较佳的，所述电动助力转向系统，还包括蜗轮、蜗杆；
所述蜗轮，固定于所述第二滚珠螺帽外缘；
所述蜗杆，与所述电动机的输出轴同轴固定在一起；
所述电动机，通过蜗杆驱动所述蜗轮，带动所述第二滚珠螺帽旋转。
实施例一电动助力转向系统，当驾驶员转动方向盘带动滚珠螺杆1旋转时，第一滚珠螺帽2随第一滚珠螺杆1的旋转而沿第一滚珠螺杆1轴向运动，从而带动摆臂6摆动，摆臂6摆动带动车轮转向。同时，驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，驱动所述第二滚珠螺帽3旋转，带动第一滚珠螺帽2沿滚珠螺杆1轴向做同向运动，为带动摆臂6摆动提供助力。实施例一电动助力转向系统，由电动机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节能，又环保。实施例一电动助力转向系统，结构简单、装配灵活。
实施例二
电动助力转向系统，如图2所示，包括第一滚珠螺杆1、第一滚珠螺帽2、第二滚珠螺杆7、第二滚珠螺帽3、电动机5、摆臂6；
所述第一滚珠螺帽2及第二滚珠螺杆7，同轴连接固定在一起；
所述第一滚珠螺帽2，同所述第一滚珠螺杆1相适配，随第一滚珠螺杆1的正反旋转运动而沿第一滚珠螺杆1进行轴向运动；
所述第一滚珠螺帽2，外缘设置有外齿；
所述第二滚珠螺帽3，同所述第二滚珠螺杆7相适配；
所述第二滚珠螺杆7及第一滚珠螺帽2，随所述第二滚珠螺帽3的正反旋转而沿第一滚珠螺杆1进行轴向运动；
所述电动机5，用于驱动所述第二滚珠螺帽3旋转；
所述摆臂6，一端设置有外齿，摆臂外齿同所述第一滚珠螺帽2外缘的外齿相啮合，使摆臂另一端能随所述第一滚珠螺帽2的轴向移动而摆动。
所述第二滚珠螺帽3及所述第一滚珠螺杆1的轴向移动被禁止。
较佳的，如图2所示，所述电动助力转向系统，还包括传动带4；
所述电动机5，其输出轴51通过传动带4驱动所述第二滚珠螺帽3旋转；
较佳的，所述传动带4，为时规同步带(timingbelt)；
所述第二滚珠螺帽3，外缘沿轴向设有与时规同步带(timingbelt)相适配的凹槽。
较佳的，所述电动助力转向系统，还包括蜗轮、蜗杆；
所述蜗轮，固定于所述第二滚珠螺帽外缘；
所述蜗杆，与所述电动机的输出轴同轴固定在一起；
所述电动机，通过蜗杆驱动所述蜗轮，带动所述第二滚珠螺帽旋转。
较佳的，所述第一滚珠螺帽2及第二滚珠螺杆7，通过连接杆8连接固定在一起。
较佳的，所述第一滚珠螺帽2的外径大于第二滚珠螺帽3的外径。
较佳的，所述第二滚珠螺杆7为一空心螺杆，且套于所述第一滚珠螺杆1外围。
较佳的，所述第二滚珠螺杆7，其空心内缘具备滚珠螺帽结构，且同所述第一滚珠螺杆1相适配。
实施例二的电动助力转向系统，当驾驶员转动方向盘带动滚珠螺杆1旋转时，第一滚珠螺帽2及第二滚珠螺帽3随滚珠螺杆1的旋转而沿滚珠螺杆1轴向运动，从而带动摆臂6摆动，摆臂6摆动带动车轮转向。同时，驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，驱动所述第二滚珠螺帽3旋转，带动固定连接在一起的第一滚珠螺帽2及第二滚珠螺杆7沿第一滚珠螺杆1轴向做同向运动，为带动摆臂6摆动提供助力。实施例二电动助力转向系统，由电动机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节能，又环保。实施例二电动助力转向系统，结构简单、装配灵活。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (11)
1.一种电动助力转向系统，其特征在于，包括第一滚珠螺杆、第一滚珠螺帽、第二滚珠螺帽、电动机、摆臂；
所述第一滚珠螺帽，同所述第一滚珠螺杆相适配，随所述第一滚珠螺杆的正反旋转而沿所述第一滚珠螺杆进行轴向运动；
所述第一滚珠螺帽，轴向一端外缘设置有外齿，轴向另一端外缘设置有螺纹；
所述第二滚珠螺帽，内缘同所述第一滚珠螺帽外缘的螺纹相适配；
所述第一滚珠螺帽，随所述第二滚珠螺帽的正反旋转而沿所述第一滚珠螺杆进行轴向运动；
所述电动机，用于驱动所述第二滚珠螺帽旋转；
所述摆臂，一端外缘设置有外齿，摆臂外齿同所述第一滚珠螺帽外缘的外齿相啮合，使摆臂另一端能随所述第一滚珠螺帽的轴向移动而摆动；
所述第二滚珠螺帽及所述第一滚珠螺杆的轴向移动被禁止。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，
所述电动助力转向系统，还包括传动带；
所述电动机，其输出轴通过所述传动带驱动所述第二滚珠螺帽旋转。
3.根据权利要求2所述的电动助力转向系统，其特征在于，
所述传动带，为时规同步带；
所述第二滚珠螺帽，外缘沿轴向均匀设置有与时规同步带相适配的凹槽。
4.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其特征在于，
所述电动助力转向系统，还包括蜗轮、蜗杆；
所述蜗轮，固定于所述第二滚珠螺帽外缘；
所述蜗杆，与所述电动机的输出轴同轴固定在一起；
所述电动机，通过所述蜗杆驱动所述蜗轮，带动所述第二滚珠螺帽旋转。
5.一种电动助力转向系统，其特征在于，包括第一滚珠螺杆、第二滚珠螺杆、第一滚珠螺帽、第二滚珠螺帽、电动机、摆臂；
所述第二滚珠螺杆及第一滚珠螺帽，同轴连接固定在一起；
所述第一滚珠螺帽，同所述第一滚珠螺杆相适配，随所述第一滚珠螺杆的正反旋转而沿所述第一滚珠螺杆进行轴向运动；
所述第一滚珠螺帽，外缘设置有外齿；
所述第二滚珠螺帽，同所述第二滚珠螺杆相适配；
所述第二滚珠螺杆及第一滚珠螺帽，随所述第二滚珠螺帽的正反旋转而沿所述第一滚珠螺杆进行轴向运动；
所述电动机，用于驱动所述第二滚珠螺帽旋转；
所述摆臂，一端设置有外齿，摆臂外齿同所述第一滚珠螺帽外缘的外齿相啮合，使摆臂另一端能随所述第一滚珠螺帽的轴向移动而摆动；
所述第二滚珠螺帽及所述第一滚珠螺杆的轴向移动被禁止。
6.根据权利要求5所述的电动助力转向系统，其特征在于，
所述电动助力转向系统，还包括传动带；
所述电动机，其输出轴通过所述传动带驱动所述第二滚珠螺帽旋转。
7.根据权利要求6所述的电动助力转向系统，其特征在于，
所述传动带，为时规同步带；
所述第二滚珠螺帽，外缘沿轴向均匀设置有与时规同步带相适配的凹槽。
8.根据权利要求5所述的电动助力转向系统，其特征在于，
所述电动助力转向系统，还包括蜗轮、蜗杆；
所述蜗轮，固定于所述第二滚珠螺帽外缘；
所述蜗杆，与所述电动机的输出轴同轴固定在一起；
所述电动机，通过所述蜗杆驱动所述蜗轮，带动所述第二滚珠螺帽旋转。
9.根据权利要求5所述的电动助力转向系统，其特征在于，
所述第二滚珠螺杆及第一滚珠螺帽，通过连接杆连接固定在一起。
10.根据权利要求5所述的电动助力转向系统，其特征在于，
所述第二滚珠螺杆为一空心螺杆，且套于所述第一滚珠螺杆外围。
11.根据权利要求10所述的电动助力转向系统，其特征在于，
所述第二滚珠螺杆，其空心内缘具备滚珠螺帽结构，且同所述第一滚珠螺杆相适配。
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