CN117446006A - 管柱式汽车电动助力转向器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车转向系统技术领域，具体为管柱式汽车电动助力转向器，包括转向柱、电动助力转向总成、行星齿轮组、辅助助力介入组件、锁止组件以及控制器；所述转向柱的输入端与方向盘连接，用于跟随方向盘的转动，所述电动助力转向总成设于转向柱上，用于对所述转向柱的转动进行助力，所述行星齿轮组设于转向柱的输出端。本发明在电动助力转向总成出现故障时，通过第一驱动件直接带动行星齿轮组进行转动，此时将第二驱动件带动外齿圈的转动替换为第一驱动件直接与行星齿轮组进行的转动，来进行转向，代替人工转动方向盘手动对行星齿轮组进行转动，更加省力，在高速行驶时，安全性更高。

Description

管柱式汽车电动助力转向器

技术领域

本发明涉及一种转向器，特别是涉及管柱式汽车电动助力转向器，属于汽车转向系统技术领域。

背景技术

汽车转向器又名转向机、方向机，它是汽车转向系中最重要的部件，它的作用是增大转向盘传到转向传动机构的力和改变力的传递方向，并且通过电动助力的转向器，可以提高驾驶员的操纵舒适性、安全性和准确性，降低驾驶员的劳动强度，电动助力转向器的原理是将方向盘的转动经扭矩传感器给控制器一个扭矩信号，通过车速传感器给控制器一个车速信号，而控制器采集扭矩信号和来自仪表盘的车速信号后，根据控制器预先设定的力模型对直流电机实施控制，通过控制改变电机电流的大小从而改变输出力矩，该输出力矩通过减速机构放大后直接作用于转向器上起助力作用，使驾驶员操作更加轻便，高速行驶时减小阻力，管柱式汽车电动助力转向器是当驾驶员转动方向盘时，转向管柱会带动转向齿轮旋转，进而驱动转向机构转动，此时，电动助力系统会根据转向控制器的信号，提供相应的转向助力，使驾驶员的操作更加轻便。

目前为了避免汽车在行驶中助力电机出现故障，而导致助力电机输出端的蜗杆无法继续带动与之啮合的蜗轮转动，而在当驾驶员转动方向盘时，蜗轮也无法带动蜗杆进行继续转动，这样就会导致方向盘卡死，出现安全隐患，而为了避免这一情况，通常会将方向盘的输出端与齿轮行星组进行连接，原先的蜗轮被行星齿轮组代替，当助力电机出现故障时，驾驶员手动转动方向盘时，就会把动力通过太阳轮传递到行星架，来转移到后面的机构来实现转向，虽然这样可以避免方向盘卡死的现象，但是行星齿轮组需要良好的润滑和密封，以防止磨损和润滑油的泄漏，如果润滑和密封不良，可能会导致力矩传递问题，而一旦日常用车中对行星齿轮组的保养不佳时，当可能会使得转向更加吃力，一旦在高速行车遇到助力电机故障，而对行星齿轮组的转动又较为吃力时，极易带来安全隐患，因此我们提出一种管柱式汽车电动助力转向器来解决上述存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供管柱式汽车电动助力转向器，在电动助力转向总成出现故障时，通过第一驱动件直接带动行星齿轮组进行转动，此时将第二驱动件带动外齿圈的转动替换为第一驱动件直接与行星齿轮组进行的转动，来进行转向，代替人工转动方向盘手动对行星齿轮组进行转动，更加省力，在高速行驶时，安全性更高。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：转向柱、电动助力转向总成、行星齿轮组、辅助助力介入组件、锁止组件以及控制器；所述转向柱的输入端与方向盘连接，用于跟随方向盘的转动，所述电动助力转向总成设于转向柱上，用于对所述转向柱的转动进行助力，所述行星齿轮组设于转向柱的输出端，用于在所述电动助力转向总成故障时，使转向柱仍可进行转动，所述行星齿轮组的输出端连接有齿轮杆，所述辅助助力介入组件用于在所述电动助力转向总成发生故障时，与所述行星齿轮组连接，来辅助驾驶员对行星齿轮组的转动，所述辅助助力介入组件包括第一伸缩件以及第一驱动件，所述第一伸缩件安装于转向柱位于靠近所述行星齿轮组的一端，所述第一驱动件安装于第一伸缩件的活动端上，所述锁止组件设于行星齿轮组上，用于将所述第一驱动件的输出轴锁定在行星齿轮组上，所述电动助力转向总成以及辅助助力介入组件均匀控制器电性连接，当所述控制器接收到电动助力转向总成故障信号后，会控制辅助助力介入组件介入对行星齿轮组的转动。

优选的，所述行星齿轮组包括太阳轮、与太阳轮输出端相连接的行星架、与行星架相连接的多个行星轮以及内齿圈，多个所述行星轮均与内齿圈以及太阳轮相啮合，所述内齿圈的外壁上设有外齿圈，所述电动助力转向总成包括第二驱动件以及电子控制单元，所述第二驱动件的输出端连接有与外齿圈相啮合的蜗杆。

优选的，所述锁止组件包括挤压座以及挤压环，所述太阳轮靠近所述转向柱的一端开设有凹槽，所述挤压座设有多个，且多个所述挤压座围绕凹槽的中心轴线等距设，且所述太阳轮上设有第二伸缩件，所述第二伸缩件的活动端与挤压环相连接，当所述挤压环运动至凹槽内部且对挤压座产生挤压抵触时，多个所述挤压座向凹槽的中轴线处靠拢。

优选的，所述锁止组件还包括摩擦片，所述摩擦片设于挤压座的内壁上。

优选的，所述挤压座的外壁上设有外锥面，所述挤压环上设有内锥面。

优选的，所述转向柱输出端的内壁上设有限位环，所述第一驱动件的输出轴贯穿限位环且与限位环活动连接。

优选的，所述凹槽的底部内壁上设有压力传感器，所述压力传感器与控制器电性连接。

优选的，所述第一驱动件的输出轴、挤压环以及凹槽的中心轴线重合。

优选的，所述电动助力转向总成还包括设于转向柱上的扭矩传感器以及转角传感器。

本发明至少具备以下有益效果：

1、在电动助力转向总成出现故障时，通过第一驱动件直接带动行星齿轮组进行转动，此时将第二驱动件带动外齿圈的转动替换为第一驱动件直接与行星齿轮组进行的转动，来进行转向，代替人工转动方向盘手动对行星齿轮组进行转动，更加省力，在高速行驶时，安全性更高。

2、通过挤压环在多个挤压座的外围进行挤压，使挤压座带动摩擦片对第一驱动件的输出轴进行锁定，从而可以使第一驱动件与太阳轮进行连接，带动行星齿轮组进行转动。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的等轴测结构示意图一；

图2为本发明提供的等轴测结构示意图二；

图3为本发明提供的局部剖面结构示意图；

图4为本发明提供的行星齿轮组结构示意图；

图5为本发明提供的挤压座与挤压环的剖面结构示意图；

图6为本发明提供的原理框图。

图中，1、转向柱；11、齿轮杆；2、电动助力转向总成；21、第二驱动件；22、电子控制单元；23、蜗杆；24、扭矩传感器；25、转角传感器；3、行星齿轮组；31、太阳轮；32、行星架；33、行星轮；34、内齿圈；35、外齿圈；4、辅助助力介入组件；41、第一伸缩件；42、第一驱动件；5、控制器；6、锁止组件；61、挤压座；62、挤压环；63、凹槽；64、第二伸缩件；65、摩擦片；66、外锥面；67、内锥面；7、限位环；8、压力传感器。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1-图6所示，本实施例提供的管柱式汽车电动助力转向器，转向柱1、电动助力转向总成2、行星齿轮组3、辅助助力介入组件4、锁止组件6以及控制器5；

转向柱1的输入端与方向盘连接，用于跟随方向盘的转动，电动助力转向总成2设于转向柱1上，用于对转向柱1的转动进行助力，行星齿轮组3设于转向柱1的输出端，用于在电动助力转向总成2故障时，使转向柱1仍可进行转动，行星齿轮组3的输出端连接有齿轮杆11，行星齿轮组3包括太阳轮31、与太阳轮31输出端相连接的行星架32、与行星架32相连接的多个行星轮33以及内齿圈34，多个行星轮33均与内齿圈34以及太阳轮31相啮合，内齿圈34的外壁上设有外齿圈35，电动助力转向总成2包括第二驱动件21以及电子控制单元22，第二驱动件21的输出端连接有与外齿圈35相啮合的蜗杆23，电动助力转向总成2还包括设于转向柱1上的扭矩传感器24以及转角传感器25，当驾驶员转动方向盘带动转向柱1进行转动时，通过扭矩传感器24以及转角传感器25识别到转向角度以及转向力度后，会将数据反馈至电子控制单元22进行分析处理，同时电子控制单元22还会接收到车辆行驶速度等参数，结合对这些参数的分析形成最终的助力指令并反馈给第二驱动件21，第二驱动件21根据指令信息转化成不同大小的助力电压，驱动第二驱动件21输出端的蜗杆23转动，由于蜗杆23与外齿圈35啮合即可带动外齿圈35转动，从而带动行星齿轮组3转动，其中第二驱动件21可采用直流无刷电机等装置，以上内容属于成熟技术，已充分公开，因此说明书中不再做过多赘述；

辅助助力介入组件4用于在电动助力转向总成2发生故障时，与行星齿轮组3连接，来辅助驾驶员对行星齿轮组3的转动，辅助助力介入组件4包括第一伸缩件41以及第一驱动件42，第一伸缩件41安装于转向柱1位于靠近行星齿轮组3的一端，第一驱动件42安装于第一伸缩件41的活动端上，电动助力转向总成2以及辅助助力介入组件4均匀控制器5电性连接，当控制器5接收到电动助力转向总成2故障信号后，会控制辅助助力介入组件4介入对行星齿轮组3的转动，具体的，通过第一伸缩件41带动第一驱动件42运动，使第一驱动件42的输出轴通过锁止组件6与行星齿轮组3相连接，来带动行星齿轮组3的转动，且电子控制单元22会将分析处理来的数据发送至第一驱动件42，通过第一驱动件42代替人工手动对行星齿轮组3的转动，更加省力，避免因行星齿轮组3的润滑不良导致的转动不畅而引发的安全事故，通过第一驱动件42作为第二驱动件21的备用驱动机构，同时可以代替人工手动对行星齿轮组3进行的转动；

锁止组件6设于行星齿轮组3上，用于将第一驱动件42的输出轴锁定在行星齿轮组3上来便于第一驱动件42转动时带动行星齿轮组3的同步转动，且第一驱动件42可与第二驱动件21采用相同型号的直流无刷电机，锁止组件6包括挤压座61以及挤压环62，太阳轮31靠近转向柱1的一端开设有凹槽63，挤压座61设有多个，且多个挤压座61围绕凹槽63的中心轴线等距设，且太阳轮31上设有第二伸缩件64，第二伸缩件64的活动端与挤压环62相连接，当挤压环62运动至凹槽63内部且对挤压座61产生挤压抵触时，多个挤压座61向凹槽63的中轴线处靠拢，当第二伸缩件64带动挤压环62运动至凹槽63内部时，通过挤压环62对挤压座61产生挤压，使多个挤压座61同时包裹在第一驱动件42的输出轴外侧，将第一驱动件42的输出轴固定在太阳轮31内，从而可以使第一驱动件42转动时带动太阳轮31转动，太阳轮31转动带动行星轮33转动，从而使行星架32带动齿轮杆11转动，来实现转向，当电动助力转向总成2检修完成可以正常恢复工作后，通过控制器5控制第二伸缩件64带动挤压环62从凹槽63内脱离，来接触对挤压座61的挤压。

进一步的，如图5所示，锁止组件6还包括摩擦片65，摩擦片65设于挤压座61的内壁上，摩擦片65可由高碳铬铁、石墨、陶瓷等类似与汽车制动片的材料制成，来增加挤压座61与第一驱动件42输出轴之间的摩擦力，从而使第一驱动件42输出轴可以更稳定的连接在太阳轮31上并驱动其转动。

进一步的，如图5所示，挤压座61的外壁上设有外锥面66，挤压环62上设有内锥面67，随着挤压环62逐渐向凹槽63内部，通过内锥面67对外锥面66的不断挤压，使挤压环62对挤压座61的挤压力度逐渐增大，提高对第一驱动件42的输出轴的锁定效果。

进一步的，如图3所示，凹槽63的底部内壁上设有压力传感器8，压力传感器8与控制器5电性连接，当第一伸缩件41带动第一驱动件42相凹槽63内运动时，当第一驱动件42的输出轴与压力传感器8相抵触时，压力传感器8将信号传递给控制器5，控制器5来控制第一伸缩件41带动挤压环62对挤压座61的锁止，其中，第一伸缩件41与第二伸缩件64均可以为电动伸缩杆或电动推杆等能够进行直线往复运动的装置；

进一步的，如图3所示，转向柱1输出端的内壁上设有限位环7，第一驱动件42的输出轴贯穿限位环7且与限位环7活动连接，第一驱动件42的输出轴、挤压环62以及凹槽63的中心轴线重合，通过限位环7可对第一驱动件42的输出轴进行导向，使第一驱动件42可以保持直线运动，从而更加精准的插入至凹槽63内，使多个挤压座61可同时在第一驱动件42输出轴的外壁进行挤压，来实现锁定。

如图1-图6所示，本实施例提供的管柱式汽车电动助力转向器原理如下：当电动助力转向总成2根据转向柱1的转动信息控制第二驱动件21的正转或反转。并通过第二驱动件21带动蜗杆23转动，在蜗杆23与外齿圈35的啮合作用下带动行星齿轮组3以及齿轮杆11转动来进行转向，当控制器5接收到电动助力转向总成2故障信号后，通过控制第一伸缩件41带动第一驱动件42往太阳轮31的方向运动，使第一驱动件42的输出轴与凹槽63内的压力传感器8抵触，压力传感器8将信号传递给控制器5，此时控制器5控制第二伸缩件64带动挤压环62向凹槽63内运动，对挤压座61产生挤压，使多个挤压座61同时向凹槽63的中轴线处靠拢对第一驱动件42的输出轴进行夹持固定，并通过摩擦片65来增加挤压座61与第一驱动件42输出轴之间的摩擦力度，提高对第一驱动件42输出轴的夹持效果，此时通过第一驱动件42即可带动太阳轮31转动来进行转向，代替人工手动对太阳轮31的转向。

Claims (9)

1.管柱式汽车电动助力转向器，其特征在于：包括；

转向柱（1），所述转向柱（1）的输入端与方向盘连接，用于跟随方向盘的转动；

电动助力转向总成（2），所述电动助力转向总成（2）设于转向柱（1）上，用于对所述转向柱（1）的转动进行助力；

行星齿轮组（3），所述行星齿轮组（3）设于转向柱（1）的输出端，用于在所述电动助力转向总成（2）故障时，使转向柱（1）仍可进行转动，所述行星齿轮组（3）的输出端连接有齿轮杆（11）；

辅助助力介入组件（4），所述辅助助力介入组件（4）用于在所述电动助力转向总成（2）发生故障时，与所述行星齿轮组（3）连接，来辅助驾驶员对行星齿轮组（3）的转动；所述辅助助力介入组件（4）包括第一伸缩件（41）以及第一驱动件（42），所述第一伸缩件（41）安装于转向柱（1）位于靠近所述行星齿轮组（3）的一端，所述第一驱动件（42）安装于第一伸缩件（41）的活动端上；

锁止组件（6），所述锁止组件（6）设于行星齿轮组（3）上，用于将所述第一驱动件（42）的输出轴锁定在行星齿轮组（3）上；

控制器（5），所述电动助力转向总成（2）以及辅助助力介入组件（4）均匀控制器（5）电性连接，当所述控制器（5）接收到电动助力转向总成（2）故障信号后，会控制辅助助力介入组件（4）介入对行星齿轮组（3）的转动。

2.根据权利要求1所述的管柱式汽车电动助力转向器，其特征在于：所述行星齿轮组（3）包括太阳轮（31）、与太阳轮（31）输出端相连接的行星架（32）、与行星架（32）相连接的多个行星轮（33）以及内齿圈（34），多个所述行星轮（33）均与内齿圈（34）以及太阳轮（31）相啮合，所述内齿圈（34）的外壁上设有外齿圈（35），所述电动助力转向总成（2）包括第二驱动件（21）以及电子控制单元（22），所述第二驱动件（21）的输出端连接有与外齿圈（35）相啮合的蜗杆（23）。

3.根据权利要求1所述的管柱式汽车电动助力转向器，其特征在于：所述锁止组件（6）包括挤压座（61）以及挤压环（62），所述太阳轮（31）靠近所述转向柱（1）的一端开设有凹槽（63），所述挤压座（61）设有多个，且多个所述挤压座（61）围绕凹槽（63）的中心轴线等距设，且所述太阳轮（31）上设有第二伸缩件（64），所述第二伸缩件（64）的活动端与挤压环（62）相连接，当所述挤压环（62）运动至凹槽（63）内部且对挤压座（61）产生挤压抵触时，多个所述挤压座（61）向凹槽（63）的中轴线处靠拢。

4.根据权利要求3所述的管柱式汽车电动助力转向器，其特征在于：所述锁止组件（6）还包括摩擦片（65），所述摩擦片（65）设于挤压座（61）的内壁上。

5.根据权利要求3所述的管柱式汽车电动助力转向器，其特征在于：所述挤压座（61）的外壁上设有外锥面（66），所述挤压环（62）上设有内锥面（67）。

6.根据权利要求1所述的管柱式汽车电动助力转向器，其特征在于：所述转向柱（1）输出端的内壁上设有限位环（7），所述第一驱动件（42）的输出轴贯穿限位环（7）且与限位环（7）活动连接。

7.根据权利要求3所述的管柱式汽车电动助力转向器，其特征在于：所述凹槽（63）的底部内壁上设有压力传感器（8），所述压力传感器（8）与控制器（5）电性连接。

8.根据权利要求3所述的管柱式汽车电动助力转向器，其特征在于：所述第一驱动件（42）的输出轴、挤压环（62）以及凹槽（63）的中心轴线重合。

9.根据权利要求1所述的管柱式汽车电动助力转向器，其特征在于：所述电动助力转向总成（2）还包括设于转向柱（1）上的扭矩传感器（24）以及转角传感器（25）。