CN108749914A - 一种汽车智能线性电动助力转向器及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车智能线性电动助力转向器，包括转向输入端总成、电动助力机构总成、机械转向连接臂、左转向拉杆和右转向拉杆，所述转向输入端总成包括输入轴与传感器机构、转向输入端壳体、齿条、齿轮齿条间隙调整机构，所述电动助力机构总成包括丝杠螺母机构、丝杆、助力电机、同步带、支撑壳体和尾端壳体，本发明解决因现有齿轮齿条式动力转向器输出力小，不能在大负载的大型乘用车辆上使用的问题。

Description

一种汽车智能线性电动助力转向器及工作方法

技术领域

本发明涉及汽车助力转向系统领域，特别涉及一种用于汽车助力转向系统的新型智能线性电动助力转向器及工作方法。

背景技术

对于大型乘用车辆，因现有的齿轮齿条式动力转向器输出力小，而不能在这些车辆上使用。安装循环球式动力转向器又曝露出了这种汽车转向器系统杆系球头多、转向系统间隙大、转向器重量大等缺点，不能满足现在整车装备轻量化的设计要求。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种用于汽车助力转向系统的新型智能线性电动助力转向器，解决因现有齿轮齿条式动力转向器输出力小，不能在大负载的大型乘用车辆上使用的问题。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种汽车智能线性电动助力转向器，包括转向输入端总成、电动助力机构总成、机械转向连接臂、左转向拉杆和右转向拉杆，所述机械转向连接臂的两端分别与转向输入端总成的一侧以及电动助力机构总成一侧相互固定，所述左转向拉杆和右转向拉杆分别连接在电动助力机构总成的左右两侧端，所述转向输入端总成包括输入轴与传感器机构、转向输入端壳体、齿条、齿轮齿条间隙调整机构，所述传感器机构的下端连接在转向输入端壳体上，所述齿条设在转向输入端壳体的内侧，所述齿轮齿条间隙调整机构固定在齿条与传感器机构连接的外侧端，所述电动助力机构总成包括丝杠螺母机构、丝杆、助力电机、同步带、支撑壳体和尾端壳体，所述助力电机固定在支撑壳体的圆周外侧端，所述尾端壳体固定在靠近机械转向连接臂一侧的支撑壳体上，所述丝杆放置在支撑壳体和尾端壳体内侧，所述尾端壳体内、靠近支撑壳体一侧设有丝杠螺母机构，所述丝杠螺母机构与丝杆螺纹连接，所述丝杠螺母机构与助力电机之间连接有同步带。

进一步的技术方案为，所述齿轮齿条间隙调整机构包括支撑压块、压块塞、螺旋弹簧，所述压块塞固定在传感器机构位于齿条外侧端上，所述支撑压块位于压块塞与齿条之间，所述支撑压块与压块塞之间还设有螺旋弹簧。

进一步的技术方案为，所述传感器机构内位于齿轮齿条间隙调整机构的上端内侧还固定有转矩转角传感器。

进一步的技术方案为，所述助力电机的左侧端还固定有控制器。

进一步的技术方案为，所述支撑壳体和尾端壳体之间设有紧固螺栓，所述转向输入端壳体与支撑壳体和尾端壳体之间设有锁紧螺栓，支撑壳体与尾端壳体用紧固螺栓连接成一个整体后，再通过锁紧螺栓和转向输入端壳体固定在一起。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种结构简单，效率高的汽车智能线性电动助力转向器的工作方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：包括以下步骤：1)、首先传感器总成的上端的输入轴与汽车方向盘相连，转动汽车方向盘后传感器总成旋转；2)、传感器总成左右旋转时带动齿条做水平直线左右移动，转向信号通过输入轴与传感器总成中的转矩转角传感器输入至控制器；3)、压块塞压缩螺旋弹簧使螺旋弹簧的弹力作用在支撑压块上，通过调整压块塞的旋入深度来调节螺旋弹簧的弹力，使之调整齿轮齿条传动机构的间隙；4)、控制器将车速传感器和转矩转角传感器所输入的实际车辆的车速信号和实际车辆的转向信号相结合，经过程序计算后，将助力信号输出至助力电机总成，使电机运转产生所需的转向助力扭矩和转向助力方向，5)、通过同步带将扭矩传递至丝杠螺母机构，使丝杠螺母机构中的丝杠进行水平移动，并通过丝杠螺母机构减速增扭形成所需转向助力。

本发明的有益效果是：

1、本发明结构紧凑、输出力大，可以广泛应用于各种大型乘用车辆和商用车上；

2、本发明采用电动助力形式，可以减少车辆燃油消耗，提高燃油经济性，做到节能减排，适应现代汽车的要求；

3、本发明转向器为微电脑控制，属于智能转向器，可提高操纵稳定性，还可提供可变比的转向助力，可以通过编写控制程序来提供可变比的转向助力，与现有液压转向器相比需通过改变机械结构来提供可变比的转向助力，减少产品开发周期和开发费用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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为本发明一种汽车智能线性电动助力转向器的结构示意图；

图2为本发明一种汽车智能线性电动助力转向器中转向输入端总成的结构示意图；

图3为本发明图2中H-H方向的剖视图；

图4为本发明一种汽车智能线性电动助力转向器中齿轮齿条间隙调整机构的结构示意图；

图5为本发明一种汽车智能线性电动助力转向器中电动助力机构总成的结构示意图；

图6为本发明图5中A-A方向的剖视图；

图7为本发明一种汽车智能线性电动助力转向器的俯视图；

图8为本发明一种汽车智能线性电动助力转向器中机械转向连接臂与齿条和丝杆连接的示意图。

图1-8中：1－左转向拉杆、2－转向输入端总成、3－机械转向连接臂、4－右转向拉杆、5－电动助力机构总成、6－传感器机构、7－转矩转角传感器、8－转向输入端壳体、9－齿条、10－齿轮齿条间隙调整机构、11－压块塞、12－螺旋弹簧、13－支撑压块、14－丝杠螺母机构、15－丝杆、16－助力电机、17－同步带、18－支撑壳体、19－尾端壳体、20－紧固螺栓、21－锁紧螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参阅图1至图8所示，一种汽车智能线性电动助力转向器，包括转向输入端总成2、电动助力机构总成5、机械转向连接臂3、左转向拉杆1和右转向拉杆4，所述机械转向连接臂3的两端分别与转向输入端总成2的一侧以及电动助力机构总成5一侧相互固定，所述左转向拉杆1和右转向拉杆4分别连接在电动助力机构总成5的左右两侧端，所述转向输入端总成2包括输入轴与传感器机构6、转向输入端壳体8、齿条9、齿轮齿条间隙调整机构10，所述传感器机构6的下端连接在转向输入端壳体8上，所述齿条9设在转向输入端壳体8的内侧，所述齿轮齿条间隙调整机构10固定在齿条9与传感器机构6连接的外侧端，所述电动助力机构总成5包括丝杠螺母机构14、丝杆15、助力电机16、同步带17、支撑壳体18和尾端壳体19，所述助力电机16固定在支撑壳体18的圆周外侧端，所述尾端壳体19固定在靠近机械转向连接臂3一侧的支撑壳体18上，所述丝杆15放置在支撑壳体18和尾端壳体19内侧，所述尾端壳体19内、靠近支撑壳体18一侧设有丝杠螺母机构14，所述丝杠螺母机构14与丝杆15螺纹连接，所述丝杠螺母机构14与助力电机16之间连接有同步带17。

所述齿轮齿条间隙调整机构10包括支撑压块13、压块塞11、螺旋弹簧12，所述压块塞11固定在传感器机构6位于齿条9外侧端上，所述支撑压块13位于压块塞11与齿条9之间，所述支撑压块13与压块塞11之间还设有螺旋弹簧12。所述传感器机构6内位于齿轮齿条间隙调整机构10的上端内侧还固定有转矩转角传感器7。所述助力电机16的左侧端还固定有控制器22。所述支撑壳体18和尾端壳体19之间设有紧固螺栓20，所述转向输入端壳体8与支撑壳体18和尾端壳体19之间设有锁紧螺栓21，支撑壳体18与尾端壳体19用紧固螺栓20连接成一个整体后，再通过锁紧螺栓21和转向输入端壳体8固定在一起。

根据图1所示，转向操纵机构—“转向输入端总成2”与转向助力机构—“电动助力机构总成5”为分体形式并相互平行设置，两者通过壳体上的固定支架并用螺栓刚性连接在一起，左转向拉杆1和右转向拉杆4分别安装在置于电动助力机构总成5内部的丝杠15的两端。

根据图2、5和7所示，用机械转向连接臂3连接置于转向输入端壳体8内部的齿条9和置于电动助力机构总成5内部的丝杠15，使之成为一体，确保转向器在电动助力失效的状态下能进行机械转向。

根据图2和图3所示，转向操纵机构—“转向输入端总成2”，其中输入轴与传感器总成6的上端与汽车方向盘相连，下端与齿条9组合形成齿轮齿条传动机构，输入轴与传感器总成6左右旋转时带动齿条9做水平直线左右移动，转向信号通过输入轴与传感器总成6中的转矩转角传感器7输入至控制器22。

齿轮齿条传动机构的间隙按图4所示的结构进行调整，支撑压块13用于支撑齿条9，压块塞11压缩螺旋弹簧12使螺旋弹簧12的弹力作用在支撑压块13上，通过调整压块塞11的旋入深度来调节螺旋弹簧12的弹力，使之调整齿轮齿条传动机构的间隙。

根据图5、6、7所示，转向助力机构—“电动助力机构总成5”，由丝杠螺母机构14、助力电机总成16、同步带17、支撑壳体18和尾端壳体19所组成。控制器22将车速传感器和转矩转角传感器7所输入的实际车辆的车速信号和实际车辆的转向信号相结合，经过程序计算后，将助力信号输出至助力电机总成16，使电机运转产生所需的转向助力扭矩和转向助力方向，并通过同步带17将扭矩传递至丝杠螺母机构14，使丝杠螺母机构14中的丝杠15进行水平移动，并通过丝杠螺母机构14减速增扭形成所需转向助力。

本发明通过将齿条9与丝杠15分离单独设置，使车辆在行驶过程中所产生的大部分径向力作用在丝杠15上，齿条9所受的径向力很小，从而使齿条9不会因为受到过大的径向和轴向力而发生断裂。

本发明转向器的结构设置，解决了现有助力转向器因齿条与丝杠为整体结构而使齿轮齿条传动部分结构脆弱和转向器输出力小，而不能在大型乘用车辆上使用的问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明保护范围为准。

Claims (6)

1.一种汽车智能线性电动助力转向器，包括转向输入端总成、电动助力机构总成、机械转向连接臂、左转向拉杆和右转向拉杆，其特征在于：所述机械转向连接臂的两端分别与转向输入端总成的一侧以及电动助力机构总成一侧相互固定，所述左转向拉杆和右转向拉杆分别连接在电动助力机构总成的左右两侧端，所述转向输入端总成包括输入轴与传感器机构、转向输入端壳体、齿条、齿轮齿条间隙调整机构，所述传感器机构的下端连接在转向输入端壳体上，所述齿条设在转向输入端壳体的内侧，所述齿轮齿条间隙调整机构固定在齿条与传感器机构连接的外侧端，所述电动助力机构总成包括丝杠螺母机构、丝杆、助力电机、同步带、支撑壳体和尾端壳体，所述助力电机固定在支撑壳体的圆周外侧端，所述尾端壳体固定在靠近机械转向连接臂一侧的支撑壳体上，所述丝杆放置在支撑壳体和尾端壳体内侧，所述尾端壳体内、靠近支撑壳体一侧设有丝杠螺母机构，所述丝杠螺母机构与丝杆螺纹连接，所述丝杠螺母机构与助力电机之间连接有同步带。

2.根据权利要求1所述的一种汽车智能线性电动助力转向器，其特征在于：所述齿轮齿条间隙调整机构包括支撑压块、压块塞、螺旋弹簧，所述压块塞固定在传感器机构位于齿条外侧端上，所述支撑压块位于压块塞与齿条之间，所述支撑压块与压块塞之间还设有螺旋弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种汽车智能线性电动助力转向器，其特征在于：所述传感器机构内位于齿轮齿条间隙调整机构的上端内侧还固定有转矩转角传感器。

4.根据权利要求1所述的一种汽车智能线性电动助力转向器，其特征在于：所述助力电机的左侧端还固定有控制器。

5.根据权利要求1所述的一种汽车智能线性电动助力转向器，其特征在于：所述支撑壳体和尾端壳体之间设有紧固螺栓，所述转向输入端壳体与支撑壳体和尾端壳体之间设有锁紧螺栓，支撑壳体与尾端壳体用紧固螺栓连接成一个整体后，再通过锁紧螺栓和转向输入端壳体固定在一起。

6.一种如权利要求1所述的汽车智能线性电动助力转向器的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、首先传感器总成的上端的输入轴与汽车方向盘相连，转动汽车方向盘后传感器总成旋转；

2)、传感器总成左右旋转时带动齿条做水平直线左右移动，转向信号通过输入轴与传感器总成中的转矩转角传感器输入至控制器；

3)、压块塞压缩螺旋弹簧使螺旋弹簧的弹力作用在支撑压块上，通过调整压块塞的旋入深度来调节螺旋弹簧的弹力，使之调整齿轮齿条传动机构的间隙；

4)、控制器将车速传感器和转矩转角传感器所输入的实际车辆的车速信号和实际车辆的转向信号相结合，经过程序计算后，将助力信号输出至助力电机总成，使电机运转产生所需的转向助力扭矩和转向助力方向；

5)、通过同步带将扭矩传递至丝杠螺母机构，使丝杠螺母机构中的丝杠进行水平移动，并通过丝杠螺母机构减速增扭形成所需转向助力。