CN1232420C - 具有机械备用装置的电动转向系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于汽车的转向系统(1)，包括：由驾驶员操作的转向装置(4)；以及可旋转的连接件(5)，该可旋转连接件有与该转向装置(4)相连的驱动端(6)和从动端(8)，该从动端(8)可与汽车车轮(2)的连杆机构(3)相连。该可旋转连接件的驱动端有第一传感器(10)，可旋转连接件的从动端有第二传感器(11)和电马达(16)，该第一和第二传感器与一控制装置(12)相连，所述控制装置根据该第一和第二传感器发出的信号来控制电转向马达。

Description

具有机械备用装置的电动转向系统
本发明涉及一种用于汽车的转向系统，包括：由驾驶员操作的转向装置；以及可旋转的连接件，该可旋转的连接件有与该转向装置相连的驱动端和从动端，该从动端可与汽车的方向盘的连杆机构相连。
这样的转向系统为公知的，通常包括仅仅可以机械旋转的连接件，例如空心轴。所述轴也有减振器机构，用于在正面碰撞时保护驾驶员。
尽管这样的现有技术转向系统能够令人满意，不过它也有缺点。该较短的空心轴还可能对驾驶员有潜在的危险。而且，在汽车设计时，它在周围车辆结构中的使用还造成限制。它从方向盘到连杆机构之间的线路相当直，并基本不能进行变化或沿不同路线布置。
通常，动力辅助装置也与转向系统相连，以便能减轻由驾驶员施加到方向盘上的转向力矩。尽管通常在该连接件中采用了液压动力辅助装置，但是也已经提出了电动力辅助装置。该电动力辅助装置的优点是不需要液压装置。因此，对环境不利的液压油以及稍微麻烦的液压连接件布置都可以省略。
本发明的目的是提供一种转向系统，该转向系统能够以更通用的方式使用，且转向系统没有现有技术的液压辅助转向装置的缺点。该目的这样获得，即可旋转连接件的驱动端有第一传感器，可旋转连接件的从动端有第二传感器和电马达，该第一和第二传感器与控制装置相连，所述控制装置根据该第一和第二传感器发出的信号来控制电马达。
电马达可以以几种方式驱动该可旋转连接件的从动端。首先，电马达可以作为动力辅助装置，与液压辅助装置类似。这时，可旋转连接件还传递一定的用于转向的力矩。不过，还可以使全部转向力矩通过电马达提供。这时，该可旋转连接件仅仅在例如电动力故障时作为该完全电转向系统的备用机构。
优选是，该第一传感器装在第一轴承中，该第二传感器装在第二轴承中，所述轴承与可旋转连接件相连，以便将所述可旋转连接件支承在车辆上。该有传感器(sensorised)的轴承构成标准的可购得部件，并能够很容易和很可靠地装于转向系统内。
当可旋转连接件作为备用驱动机构时，它可以是柔性扭矩钢索，例如Bowden钢索。这样的钢索可以更容易地适应车辆内的空间限制。不过，这样的钢索也可以与轴部分组合。
而且，可旋转连接件的驱动端可以有加速齿轮驱动器，该可旋转连接件的从动端可以有减速齿轮驱动器。也可选择，标准的转向柱管可以用作备用驱动机构。
由于所述齿轮驱动，可旋转连接件有相对较高的旋转速度。因此，它可以采用具有相对较小横截面尺寸的可旋转连接件例如Bowden钢索或轴，同时不会削弱转向系统的抗扭刚性。
而且，可旋转连接件的相对较高转数使得能够采用相对简单的、只有很小分辨率的传感器。可旋转连接件的相对较高转数使得该简单、经济的传感器也可以提供所需的角度精确性。
传感器布置在加速齿轮驱动器和加速齿轮驱动器之间。组合比可以选择为适合转向设计，但是通常合适的选择为1。
电马达也可以布置在加速齿轮驱动器和减速齿轮驱动器之间，不过，也可以在其它位置，例如在减速齿轮处。因此，没有减速齿轮的电马达也可以直接用于可旋转连接件和连杆机构。
下面将参考附图中所示的实施例进一步介绍本发明。
附图表示了本发明的电转向系统1的示意布局设计，该电转向系统1提供机械连杆机构3与车辆的轮子2相连，该机械连杆机构3本身已经公知，因此不再对它作进一步介绍。
转向系统1包括方向盘4以及柔性钢索5，该柔性钢索5在方向盘4和连杆机构3之间延伸。该钢索例如可以为所谓的Bowden钢索，该Bowden钢索是一种柔性钢索，有静止的空心外部管状钢索，并组合有容纳于该外部钢索内的可旋转的刚硬内部钢索。该Bowden钢索自身已经公知，因此不再详细介绍。
在驱动端6，该Bowden钢索与加速齿轮箱7相连，该加速齿轮箱7再与方向盘4相连。
在从动端8，该Bowden钢索与减速齿轮箱9相连，该减速齿轮箱9再与连杆机构3相连。加速齿轮箱7和减速齿轮箱9的组合齿轮比可以为1，也可以为其它比值。
在加速齿轮箱7的输出端，提供了具有传感器的轴承10，在减速齿轮箱9的输入端，提供了类似的、具有传感器的轴承11。该有传感器的轴承10、11与控制单元12相连。
当方向盘4旋转时，该具有传感器的轴承10检测加速齿轮箱7的输出端的加速旋转。控制单元12接收来自该具有传感器的轴承10的信号以及来自在减速齿轮箱9的输入端的、具有传感器的轴承11的信号。当检测值不同时，控制单元适过线路15向电转向马达16发出控制信号，以便在减速齿轮箱9的输入端提供合适的转速，当然，该合适转速取决于方向盘4的旋转。
优选是，电转向马达16提供了驱动连杆机构系统所需的全部旋转力矩。这时，Bowden钢索5仅仅起到备用机构的作用，它将在电动力发生故障时接替进行转向控制。
转向装置与力反馈马达18相连，以便模拟在驾驶过程中施加在车轮上的力。该力反馈马达通过线路17由控制单元12控制。力反馈马达18获得关于驱动转向马达16所需的动力的信号。对于轮子2的转向动作，转向马达16提供的动力越大，这时由力反馈马达18传递给方向盘4的力矩越大。

Claims (10)

1.一种用于汽车的转向系统(1)，包括：由驾驶员操作的转向装置(4)；以及可旋转的连接件(5)，该可旋转连接件有与该转向装置(4)相连的驱动端(6)和从动端(8)，该从动端(8)可与汽车车轮(2)的连杆机构(3)相连，其中，该可旋转连接件(5)的驱动端(6)有第一传感器(10)，可旋转连接件(5)的从动端(8)有第二传感器(11)和电转向马达(16)，该第一和第二传感器(10、11)与控制装置(12)相连，所述控制装置(12)根据该第一和第二传感器(10、11)发出的信号来控制电转向马达(16)，其特征在于：该可旋转连接件(5)的驱动端(6)设有加速齿轮驱动器(7)，可旋转连接件(5)的从动端(8)设有减速齿轮驱动器(9)。
2.根据权利要求1所述的转向系统，其中：该第一传感器(10)装在第一轴承中，该第二传感器(11)装在第二轴承中，所述轴承与所述可旋转连接件(5)相连，以便将所述可旋转连接件(5)支承在车辆上。
3.根据权利要求2所述的转向系统，其中：该可旋转连接件(5)包括柔性扭矩钢索。
4.根据权利要求2或3所述的转向系统，其中：该可旋转连接件(5)包括轴。
5.根据权利要求1或2所述的转向系统，其中：该传感(10、11)布置在上述加速齿轮驱动器(7)和减速齿轮驱动器(9)之间。
6.根据权利要求5所述的转向系统，其中：上述加速齿轮驱动器(7)和减速齿轮驱动器(9)的组合齿轮比为大约1。
7.根据权利要求6所述的转向系统，其中：电转向马达(16)布置在上述加速齿轮驱动器(7)和减速齿轮驱动器(9)之间。
8.根据权利要求1所述的转向系统，其中：该转向系统(4)与一力反馈马达(18)相连。
9.根据权利要求8所述的转向系统，其中：上述力反馈马达(18)可由上述控制装置(12)控制。
10.根据权利要求8或9所述的转向系统，其中：上述力反馈马达(18)布置在上述加速齿轮驱动器(7)和减速齿轮驱动器(9)之间。
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