CN106184355B - 一种电动双螺旋式转向机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车转向系统领域，公开了一种电动双螺旋式转向机，包括电动机(1)、左导程滚珠螺杆(2)、右导程滚珠螺杆(3)、左滚珠螺母筒(4)、右滚珠螺母筒(5)、转向位置霍尔传感器(6)、第一永磁铁(7)、左转向球头(8)、右转向球头(9)、转向固定支架(10)。本发明可与本领域中的方向控制装置配套使用，具有以下优点:1、实现转向电动机的手动换相、手动转速。2、方向控制装置与转向机无机械连接，轻松、精准操控转向。3、路面凹凸冲击不影响方向控制装置。

Description

一种电动双螺旋式转向机

技术领域

本发明涉及汽车转向系统领域，尤其涉及一种电动双螺旋式转向机。

背景技术

电动双螺旋式转向机用于控制汽车车轮的转向。

申请号为CN201410320359.7的中国专利公开了一种汽车转向系统的转向器、汽车转向系统以及汽车，所述汽车转向系统的转向器包括转向输入轴，该转向输入轴用于接收来自于方向盘的转向扭矩；和转向执行装置，该转向执行装置用于驱动转向车轮的转向。其中，所述转向器还包括传动比调节装置，所述转向输入轴通过该传动比调节装置与所述转向执行装置传动连接。通过该发明的方案，汽车在低速时可以以较小的方向盘转角实现迅速转向，而在高速时可以以较大的方向盘转角实现安全转向，而保持汽车行驶的稳定性和安全性。

申请号为CN201110024860.5的中国专利公开了一种可以有效改善汽车NVH性能的汽车转向系统。该汽车转向系统包括仪表板横梁、方向盘及与方向盘连接的方向盘转向管柱，所述仪表板横梁的两端通过横梁固定支架与汽车车身连接，仪表板横梁的中部通过前舱连接支架与汽车前舱及方向盘转向管柱连接固定，关键在于所述横梁固定支架和前舱连接支架均为带有主体及设置在主体两侧的翼板的盒式结构。本发明的汽车转向系统通过盒式支架来连接固定各个部件，其自身刚度较大，能够保证转向系统的固有频率在安装过程中不会显著下降,以满足转向系统在整车状态下的NVH性能。

虽然上述的汽车转向系统解决了一些技术问题，但是，现有技术的汽车转向系统中的方向机容易受到凹凸路面冲击，导致方向盘抖动、回转、跑偏；方向盘有间隙，影响驾驶员转向操控不稳。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电动双螺旋式转向机。本发明的电动双螺旋式转向机可用于汽车手动电子转向、转向稳定系统的智能修正转向、无人驾驶控制系统的自动转向。其具有以下优点:1、实现转向电动机的手动换相、手动转速。2、方向控制装置与转向机无机械连接，轻松、精准操控转向。3、路面凹凸冲击不影响方向控制装置。

本发明的具体技术方案为：一种电动双螺旋式转向机，包括电动机、左导程滚珠螺杆、右导程滚珠螺杆、左滚珠螺母筒、右滚珠螺母筒、转向位置霍尔传感器、第一永磁铁、左转向球头、右转向球头、转向固定支架；所述电动机可与本领域的方向控制装置通过电路连接；电动机内设有转子，所述左导程滚珠螺杆和右导程滚珠螺杆分别位于电动机的左右两端且与所述转子同轴、钢性连接；所述左滚珠螺母筒、右滚珠螺母筒分别套设于左导程滚珠螺杆、右导程滚珠螺杆上；电动机带动左导程滚珠螺杆和右导程滚珠螺杆旋转时，左滚珠螺母筒、右滚珠螺母筒作同向的直线运动；所述转向固定支架套设于电动机、左导程滚珠螺杆、右导程滚珠螺杆、左滚珠螺母筒、右滚珠螺母筒的外部；所述第一永磁铁安装于左滚珠螺母筒或右滚珠螺母筒外壁上，所述转向位置霍尔传感器安装于转向固定支架的内壁上且转向位置霍尔传感器的位置与所述第一永磁铁位置对应；所述转向位置霍尔传感器用于传递转向位置信号。所述左转向球头、右转向球头分别与左滚珠螺母筒、右滚珠螺母筒的外端连接，左转向球头、右转向球头用于与转向轮的羊角连接。

本发明的电动双螺旋式转向机的工作原理为：电动机带动与电动机转子钢性连接的同轴的左、右导程滚珠螺杆旋转，使左、右滚珠螺母筒作同向的直线运动，通过转向球头连接羊角，使两边的车轮转向；其中的一个滚珠螺母筒上安装有第一永磁铁，转向固定支架上安装有一排转向位置霍尔传感器，第一永磁铁与位置霍尔传感器配合能够感应左、右导程滚珠螺杆的位置。左、右滚珠螺母筒直线运动时，由转向位置霍尔传感器传递转向位置信号到配套的转向位置指示装置，显示转向位置。

电动双螺旋式转向机与方向控制装置之间没有机械连接，通过电动控制，方便无人驾驶的时候精确计算自动控制转向。

作为优选，所述左滚珠螺母筒、右滚珠螺母筒靠近所述电动机的一端设有滚珠室，所述滚珠室的底部设有滚珠循环通道；所述左导程滚珠螺杆或右导程滚珠螺杆贯穿滚珠室；滚珠室内和滚珠循环通道内设有若干滚珠。

作为优选，所述滚珠循环通道在滚珠室的前端与后端各设有一个与滚珠室连通的开口。

滚珠设于滚珠室与螺杆上螺纹槽之间的缝隙中，当电机转动时，滚珠沿着螺纹槽旋转滚动，滚珠循环通道在滚珠室的两端设有两个开口，滚珠从滚珠室的一端运动到另一端后，通过滚珠循环通道运动到其起始端，从而达到循环滚动。

作为优选，本发明的电动双螺旋式转向机可与电子方向盘装置配套使用。

所述电子方向盘装置包括方向转动盘、固定盘、转向阻力调节器、固定空心支架、方向盘触摸传感器、转向位置指示灯、第二永磁铁和换相霍尔传感器；所述转向阻力调节器与所述固定空心支架的顶端连接，所述方向转动盘的中心与转向阻力调节器连接，所述固定盘盖设于方向转动盘的中心并且固定盘与固定空心支架的顶端固定连接；方向转动盘转动时固定空心支架与固定盘不转动；方向转动盘上位于固定盘的下方设有一圈第二永磁铁，在固定盘上对应于第二永磁铁的位置设有换相霍尔传感器；固定盘的顶面还设有转向位置指示灯；方向转动盘的边缘上设有方向盘触摸传感器；所述方向盘触摸传感器、换相霍尔传感器分别与电动机电路连接；所述转向位置指示灯与转向位置霍尔传感器电路连接。

所述电子方向盘装置的工作原理为：当手握方向转动盘时，方向盘触摸传感器传递触摸信号到电动机控制电路使电动机电源开关管导通，此时如不转动方向转动盘，电动机单相通电，电动机转子被电磁力吸住不转动，稳住了转向轮不转向；如转动方向转动盘，换相霍尔传感器传递换相信号到电动机控制电路，控制电动双螺旋式转向机的电动机转动；如手脱离方向转动盘，方向盘触摸传感器传递没触摸的信号到电动机控制电路使电动机电源开关管不导通，断开了电动机电源，没有电磁力的作用，电动机的转子可以在转向轮的作用下转动，在一定的车速下，转向轮自动回正，转向位置指示灯亮起中间位置的灯。转向阻力调节器与固定空心支架中心连为一体，用于调整方向盘阻力。

作为优选，一圈所述的第二永磁铁构成一个以方向转动盘中心为圆心的圆，且圆上的第二永磁铁等距分布。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：本发明的电动双螺旋式转向机主要用于汽车手动电子转向、转向稳定系统的智能修正转向、无人驾驶控制系统的自动转向。其具有以下优点:1、实现转向电动机的手动换相、手动转速。2、方向盘与转向机无机械连接，轻松、精准操控转向。3、路面凹凸冲击不影响方向盘。4、方向盘无间隙，操控转向稳定。

附图说明

图1是本发明电动双螺旋式转向机的一种结构示意图；

图2是本发明左、右导程滚珠螺杆中滚珠室的一种结构示意图；

图3是本发明电子方向盘装置的一种结构示意图；

图4是本发明电子方向盘装置的一种装配结构示意图。

附图标记为：电动机1、左导程滚珠螺杆2、右导程滚珠螺杆3、左滚珠螺母筒4、右滚珠螺母筒5、转向位置霍尔传感器6、第一永磁铁7、左转向球头8、右转向球头9、转向固定支架10、滚珠室11、滚珠循环通道12、滚珠13、方向转动盘100、固定盘101、转向阻力调节器102、固定空心支架103、方向盘触摸传感器104、转向位置指示灯105、第二永磁铁106、换相霍尔传感器107。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。在本发明中所涉及的装置、连接结构和方法，若无特指，均为本领域公知的装置、连接结构和方法。

实施例1

如图1所示：一种电动双螺旋式转向机，包括电动机1、左导程滚珠螺杆2、右导程滚珠螺杆3、左滚珠螺母筒4、右滚珠螺母筒5、转向位置霍尔传感器6、第一永磁铁7、左转向球头8、右转向球头9、转向固定支架10。

所述电动机内设有转子，所述左导程滚珠螺杆和右导程滚珠螺杆分别位于电动机的左右两端且与所述转子同轴、钢性连接。所述左滚珠螺母筒、右滚珠螺母筒分别套设于左导程滚珠螺杆、右导程滚珠螺杆上；电动机带动左导程滚珠螺杆和右导程滚珠螺杆旋转时，左滚珠螺母筒、右滚珠螺母筒作同向的直线运动。所述转向固定支架套设于电动机、左导程滚珠螺杆、右导程滚珠螺杆、左滚珠螺母筒、右滚珠螺母筒的外部。所述第一永磁铁安装于左滚珠螺母筒外壁上，所述转向位置霍尔传感器安装于转向固定支架的内壁上且转向位置霍尔传感器的位置与所述第一永磁铁位置对应。所述左转向球头、右转向球头分别与左滚珠螺母筒、右滚珠螺母筒的外端连接，左转向球头、右转向球头用于与转向轮的羊角连接。

其中，所述左滚珠螺母筒、右滚珠螺母筒靠近所述电动机的一端设有滚珠室11，所述滚珠室的底部设有滚珠循环通道12；所述左导程滚珠螺杆或右导程滚珠螺杆贯穿滚珠室；滚珠室内和滚珠循环通道内设有若干滚珠13。

如图2所示，滚珠设于滚珠室与螺杆上螺纹槽之间的缝隙中，当电机转动时，滚珠沿着螺纹槽旋转滚动，滚珠循环通道在滚珠室的两端设有两个开口，滚珠从滚珠室的一端运动到另一端后，通过滚珠循环通道运动到其起始端，从而达到循环滚动。

本发明的电动双螺旋式转向机的工作原理为：电动机带动与电动机转子钢性连接的同轴的左、右导程滚珠螺杆旋转，使左、右滚珠螺母筒作同向的直线运动，通过转向球头连接羊角，使两边的车轮转向；其中的一个滚珠螺母筒上安装有第一永磁铁，转向固定支架上安装有一排转向位置霍尔传感器，第一永磁铁与位置霍尔传感器配合能够感应左、右导程滚珠螺杆的位置。左、右滚珠螺母筒直线运动时，由转向位置霍尔传感器传递转向位置信号到转向位置指示灯，显示转向位置。

实施例2

如图3、图4所示，实施例1的电动双螺旋式转向机与电子方向盘装置配套使用。所述电子方向盘装置包括方向转动盘100、固定盘101、转向阻力调节器102、固定空心支架103、方向盘触摸传感器104、转向位置指示灯105、第二永磁铁106和换相霍尔传感器107。

所述转向阻力调节器与所述固定空心支架的顶端连接，所述方向转动盘的中心与转向阻力调节器连接，所述固定盘盖设于方向转动盘的中心并且固定盘与固定空心支架的顶端固定连接。方向转动盘转动时固定空心支架与固定盘不转动。方向转动盘上位于固定盘的下方设有一圈第二永磁铁，所述的第二永磁铁构成一个以方向转动盘中心为圆心的圆，且圆上的第二永磁铁等距分布。在固定盘上对应于第二永磁铁的位置设有换相霍尔传感器；固定盘的顶面还设有转向位置指示灯；方向转动盘的边缘上设有方向盘触摸传感器；所述方向盘触摸传感器、换相霍尔传感器分别与电动机电路连接；所述转向位置指示灯与转向位置霍尔传感器电路连接。

所述电子方向盘装置的工作原理为：当手握方向转动盘时，方向盘触摸传感器传递触摸信号到电动机控制电路使电动机电源开关管导通，此时如不转动方向转动盘，电动机单相通电，电动机转子被电磁力吸住不转动，稳住了转向轮不转向；如转动方向转动盘，换相霍尔传感器传递换相信号到电动机控制电路，控制电动双螺旋式转向机的电动机转动；如手脱离方向转动盘，方向盘触摸传感器传递没触摸的信号到电动机控制电路使电动机电源开关管不导通，断开了电动机电源，没有电磁力的作用，电动机的转子可以在转向轮的作用下转动，在一定的车速下，转向轮自动回正，转向位置指示灯亮起中间位置的灯。转向阻力调节器与固定空心支架中心连为一体，用于调整方向盘阻力。

实施例3

实施例3与实施例1的不同之处在于：实施例1中的第一永磁铁安装于右滚珠螺母筒外壁上，转向位置霍尔传感器安装于转向固定支架的内壁上且转向位置霍尔传感器的位置与所述第一永磁铁位置对应。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种电动双螺旋式转向机，其特征在于：包括电动机(1)、左导程滚珠螺杆(2)、右导程滚珠螺杆(3)、左滚珠螺母筒(4)、右滚珠螺母筒(5)、转向位置霍尔传感器(6)、第一永磁铁(7)、左转向球头(8)、右转向球头(9)、转向固定支架(10)；所述电动机与配套的方向控制装置通过电路连接；电动机内设有转子，所述左导程滚珠螺杆和右导程滚珠螺杆分别位于电动机的左右两端且与所述转子同轴、钢性连接；所述左滚珠螺母筒、右滚珠螺母筒分别套设于左导程滚珠螺杆、右导程滚珠螺杆上；电动机带动左导程滚珠螺杆和右导程滚珠螺杆旋转时，左滚珠螺母筒、右滚珠螺母筒作同向的直线运动；所述转向固定支架套设于电动机、左导程滚珠螺杆、右导程滚珠螺杆、左滚珠螺母筒、右滚珠螺母筒的外部；所述第一永磁铁安装于左滚珠螺母筒或右滚珠螺母筒外壁上，所述转向位置霍尔传感器安装于转向固定支架的内壁上且转向位置霍尔传感器的位置与所述第一永磁铁位置对应；所述转向位置霍尔传感器用于传递转向位置信号；所述左转向球头、右转向球头分别与左滚珠螺母筒、右滚珠螺母筒的外端连接，左转向球头、右转向球头用于与转向轮的羊角连接；

所述左滚珠螺母筒、右滚珠螺母筒靠近所述电动机的一端设有滚珠室(11)，所述滚珠室的底部设有滚珠循环通道(12)；所述左导程滚珠螺杆或右导程滚珠螺杆贯穿滚珠室；滚珠室内和滚珠循环通道内设有若干滚珠(13)；

所述滚珠循环通道在滚珠室的前端与后端各设有一个与滚珠室连通的开口。