CN1647984A - 循环球式电动助力转向器 - Google Patents

循环球式电动助力转向器 Download PDF

Info

Publication number
CN1647984A
CN1647984A CN 200510055247 CN200510055247A CN1647984A CN 1647984 A CN1647984 A CN 1647984A CN 200510055247 CN200510055247 CN 200510055247 CN 200510055247 A CN200510055247 A CN 200510055247A CN 1647984 A CN1647984 A CN 1647984A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gear
steering
motor
worm
steering device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 200510055247
Other languages
English (en)
Other versions
CN100398373C (zh
Inventor
林逸
施国标
王建华
申荣卫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Autonics Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CNB2005100552474A priority Critical patent/CN100398373C/zh
Publication of CN1647984A publication Critical patent/CN1647984A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100398373C publication Critical patent/CN100398373C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

一种循环球式电动助力转向器。除了包括螺杆、螺母、齿扇、钢球等机械零件外，还包括转矩传感装置、助力电动机、减速机构、电子控制单元等。电子控制单元根据转向盘转矩与车速确定电动机的目标电流，然后对电动机电流进行反馈跟踪控制。减速机构输入端与电动机连接，减速机构输出端与循环球转向器中的螺杆或齿扇轴(摇臂轴)连接。本适用新型可节约能量、在各种行驶工况下提供合适的助力、零件少、质量轻、结构紧凑、装配自动化程度高，是一种节能、安全、环保的车辆动力转向器。

Description

循环球式电动助力转向器
所属技术领域
本发明属汽车部件技术领域，具体涉及一种车辆用循环球式电动助力转向器。
背景技术
目前车辆用转向器主要分齿轮齿条式和循环球式两种。常用的动力转向为液压动力转向，助力大小通过滑阀或转阀加以控制。传统液压动力转向存在以下问题：在选定参数完成设计后，助力特性也就确定了，不能进行调节与控制，不仅转向盘回正能力差，而且难以协调低速转向轻便性与高速转向“路感”的矛盾；存在能量损失，即使不转向，油泵也一直工作，增加了能量消耗；由于液压系统本身存在漏油与维护问题，提高了维修成本，而液压油还会对环境造成污染。油泵、皮带轮、液压管路等元件占用空间，不好布置；低温工作性能较差。
电动助力转向系统(EPS)直接由电动机提供助力，取消了液压系统，系统由转向盘转矩传感器、车速传感器、控制器、助力电动机及减速机构等组成。基本原理是控制器接受转向盘转矩信号和车速信号，经过判断和处理后，根据事先确定好的助力特性输出控制信号，控制电动机输出助力扭矩。电动助力转向系统能很好的克服液压动力转向存在的问题，具有节能，提高安全性，有利于环保等许多优点，有逐步取代液压动力转向的趋势，是未来动力转向技术的发展方向之一。但是目前世界范围内的电动助力转向系统还只是应用在轿车上，且都为齿轮齿条式转向器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效节能、低速转向轻便、高速转向路感强、以及回正能力好的循环球式电动助力转向器。
本发明的上述目的是通过这样的技术方案实现的，即一种循环球式电动助力转向器，除了包括螺杆、螺母、齿扇、循环钢球等机械零件外，还包括：
(一)助力电动机，用于提供辅助转向力矩；
(二)减速机构，输入端与助力电动机联接，起降速增扭的作用；
(三)转矩传感装置，用于检测作用在转向盘上的力矩；
(四)电子控制单元(ECU)，用于根据采集到的转向盘转矩、车速等信号，控制助力电动机电流。
其中，所述助力电动机为永磁有刷直流电动机或永磁无刷直流电动机，电压制式为DC24V或DC42V。
所述减速机构的输入端与助力电动机连接，根据助力位置的不同，输出端与循环球转向器中的螺杆或齿扇轴(摇臂轴)连接。具体结构可以为蜗轮蜗杆机构或行星齿轮机构。对蜗轮蜗杆机构，主动件即可以是蜗杆，也可以是蜗轮，即蜗轮蜗杆机构可以双向传动；蜗杆与电动机连接，蜗轮与螺杆或齿扇轴(摇臂轴)连接；另外从蜗杆强度考虑，蜗杆应设计成双头。对行星齿轮机构，行星轮支架与电动机连接，太阳轮与螺杆或齿扇轴(摇臂轴)连接，齿圈在壳体上。
所述转矩传感装置中设有一扭杆，通过一套精密的机械装置，将扭杆的变形放大成角位移或线位移，由角位移或线位移传感器间接测得扭杆的变形，根据扭杆刚度即可得转矩。
所述电子控制单元主要由CPU、信号采集与处理电路、驱动电路、监测电路等组成。其中CPU为8位或16位单片机，也可以为16位数字信号处理器(DSP)。电动机驱动电路中设置有电子开关(如继电器)，当系统出现异常后，迅速切断开关，以保证系统安全。
本发明的有益效果是，只在转向时电动机才提供助力(不像液压动力转向，即使在不转向时，油泵也一直运转)，因而能减少能量消耗；能在各种行驶工况下提供合适的助力，减小由路面不平所引起的对转向系统的扰动，改善汽车的转向特性，减轻汽车低速行驶时的转向操纵力，提高汽车高速行驶时的转向稳定性，进而提高汽车的主动安全性，且可通过设置不同的转向手力特性来满足不同使用对象的需要；取消了油泵、皮带、皮带轮、液压软管、液压油及密封件等，其零件比液压动力转向大大减少，因而其质量更轻、结构更紧凑，在安装位置选择方面也更容易，并且能降低噪声；没有液压回路，比液压动力转向更易调整和检测，装配自动化程度更高，并且可以通过设置不同的程序，能快速与不同车型匹配，因而能缩短生产和开发周期；不存在渗油问题，可大大降低保修成本，减小对环境的污染；比液压动力转向具有更好的低温工作性能。
附图说明
本发明的上述结构可以通过附图和实施例作进一步说明。
图1是本发明的控制原理图。
图2是本发明采用蜗轮蜗杆减速机构且布置在螺杆上的机械结构图。
图3是本发明采用蜗轮蜗杆减速机构且布置在齿扇轴上的机械结构图。
图4是本发明采用行星齿轮减速机构且布置在螺杆上的机械结构图。
图5是本发明采用直流永磁有刷电动机的电子控制单元原理图。
上述图2、图3中，1为传动销；2为滑套；3为钢球；4为输入轴；5为扭杆；6为角位移传感器；7为螺杆；8为螺母；9为齿扇；10为蜗轮；11为蜗杆；12为助力电动机。
上述图4中，1为传动销；2为滑套；3为钢球；4为输入轴；5为扭杆；6为角位移传感器；7为螺杆；8为螺母；9为齿扇；10为行星轮；11为太阳轮；12为行星轮托架；13为助力电动机。
具体实施方式
如图1所示，电子控制单元根据采集到的转向盘转矩Ts与车速V确定助力电动机的目标电流Icmd，然后根据助力电动机的实际电流I与目标电流Icmd对助力电动机电流进行反馈跟踪控制。
如图2所示，扭杆5的一端与转向器输入端4连接，另一端与螺杆7过盈配合刚性连接，扭杆5的扭转变形通过钢球3传递给滑套2，传动销1与螺杆7刚性连接，并通过与滑套2上的螺旋槽配合，在滑套2转动的同时，产生轴向移动，通过角位移传感器6测量滑套2的轴向移动量，将扭杆5的相对变形(即转向器输入端4与螺杆7的相对转角)转换为表示转矩的电信号输入给电子控制单元(ECU)。螺杆7与螺母8构成循环球传动副。螺母8上的齿条与齿扇轴(即摇臂轴)上的齿扇9相啮合，将转向力矩输出。蜗轮10通过花键与螺杆7连接。电动机12的输出轴与蜗杆11通过花键连接，经过蜗轮10与蜗杆11组成的蜗轮蜗杆减速机构将电动机输出的转向力矩传递到螺杆7上。
如图3所示，蜗轮10通过花键与齿扇轴(即摇臂轴)连接，电动机12的输出轴与蜗杆11通过花键连接，经过蜗轮10与蜗杆11组成的减速机构将电动机输出的转向力矩传递到齿扇轴(即摇臂轴)上。
如图4所示，电动机13的输出轴与行星托架12通过花键连接，经过太阳轮11、行星轮10及行星轮托架12组成的行星齿轮减速机构将助力电动机输出的转向力矩传递到螺杆7上。其中太阳轮11通过花键与螺杆7连接。
如图5所示，电子控制单元主要由CPU、信号采集与处理电路、驱动电路、监测电路等组成。CPU为8位或16位单片机，也可以为16位数字信号处理器(DSP)。信号采集与处理电路用于采集电动机电流信号，以及处理转矩信号、车速信号、发动机转速信号等。驱动电路包括电子开关(如继电器)、状态指示灯和电动机的驱动。其中电动机的驱动是一个H型PWM功率转换电路，由MOSFET管G1、G2、G3、G4组成。MOSFET管的开关由PWM信号的高低电平控制，PWM信号的频率为20kHz。电动机驱动电路中还设置有电子开关(如继电器)，当系统出现异常后，迅速切断开关，以保证系统安全。监测电路用于对系统进行保护，提高系统的安全可靠性。

Claims (8)

1.一种电动助力转向器，采用循环球式转向机构。其特征是：采用电动机直接提供助力，助力大小与方向由电子控制单元ECU控制，并经减速机构作用到循环球转向机构中。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向器，其特征是：电子控制单元ECU采集转向盘转矩、车速及电动机的电流等信号，通过控制电流实现对电动机输出力矩的调节。
3.根据权利要求1所述的电动助力转向器，其特征是：转矩传感装置中设有一扭杆，通过机械装置，将扭杆的变形放大成角位移或线位移，由角位移或线位移传感器间接测得扭杆的变形，以此得到作用在扭杆上的转矩。
4.根据权利要求3所述的转矩测量机构，其特征是：扭杆变形的大小通过滑套上的螺旋槽放大后，传感器将轴套的轴向位移转换为传感器的电角度，由电位计测得。
5.根据权利要求1所述的电助力转向器，其特征是：助力电动机采用永磁有刷直流电动机或永磁无刷直流电动机，电压制式为DC24V或DC42V。
6.根据权利要求1所述的电动助力转向器，其特征是：根据助力位置的不同，减速机构输出端与循环球转向器中的螺杆或齿扇轴(摇臂轴)连接。减速机构为蜗轮蜗杆机构或行星齿轮机构。对蜗轮蜗杆机构，主动件即可以是蜗杆，也可以是蜗轮，即蜗轮蜗杆机构可以双向传动；蜗杆与电动机连接，蜗轮与螺杆或齿扇轴(摇臂轴)连接。对行星齿轮机构，行星轮支架与电动机连接，太阳轮与螺杆或齿扇轴(摇臂轴)连接，齿圈在壳体上。
7.根据权利要求1所述的电动助力转向器，其特征是：电子控制单元在电动机驱动电路中设置有电子开关(如继电器)，当系统出现异常后，迅速切断开关，以保证系统安全。
8.根据权利要求1所述的电动助力转向器，其特征是：转矩测量装置、减速机构与循环球转向器采用整体式结构，一起封装在转向器壳体内。
CNB2005100552474A 2005-03-17 2005-03-17 循环球式电动助力转向器 Active CN100398373C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100552474A CN100398373C (zh) 2005-03-17 2005-03-17 循环球式电动助力转向器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100552474A CN100398373C (zh) 2005-03-17 2005-03-17 循环球式电动助力转向器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1647984A true CN1647984A (zh) 2005-08-03
CN100398373C CN100398373C (zh) 2008-07-02

Family

ID=34876741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100552474A Active CN100398373C (zh) 2005-03-17 2005-03-17 循环球式电动助力转向器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100398373C (zh)

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102123902A (zh) * 2009-10-30 2011-07-13 日本精工株式会社 电动转向装置
CN102627120A (zh) * 2011-02-03 2012-08-08 福特全球技术公司 滚珠丝杠及装有该滚珠丝杠的转向装置
CN102673637A (zh) * 2012-05-10 2012-09-19 清华大学 一种用于商用车的电动助力转向系统
CN102689649A (zh) * 2011-03-23 2012-09-26 通用汽车环球科技运作有限责任公司 循环球式动力转向系统
CN102689650A (zh) * 2011-03-23 2012-09-26 通用汽车环球科技运作有限责任公司 循环球式动力转向系统
CN102717827A (zh) * 2012-07-11 2012-10-10 曾忠敏 一种主动式电动助力循环球式转向系统
CN102910199A (zh) * 2011-08-04 2013-02-06 通用汽车环球科技运作有限责任公司 电辅助平行四边形动力转向系统
CN103072619A (zh) * 2012-01-15 2013-05-01 钟兵 转向器垂臂的连接装置
CN103192869A (zh) * 2012-01-09 2013-07-10 江苏罡阳动力转向器厂 一种具有自诊功能的循环球式电动助力转向器
CN103921840A (zh) * 2014-05-03 2014-07-16 顾志强 双输入端循环球式转向器
CN104071211A (zh) * 2013-03-25 2014-10-01 日立汽车系统转向器株式会社 动力转向装置及动力转向用减速装置
CN104210537A (zh) * 2013-05-30 2014-12-17 株式会社万都 车辆电动助力转向装置
CN104210536A (zh) * 2013-05-30 2014-12-17 株式会社万都 用于车辆的电动助力转向装置
CN105564498A (zh) * 2016-02-05 2016-05-11 江门市兴江转向器有限公司 一种车用循环球式电动转向器
WO2017042020A1 (de) * 2015-09-07 2017-03-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Nutzfahrzeuglenkung
CN107140007A (zh) * 2016-10-09 2017-09-08 中国北方车辆研究所 一种电动动力转向装置的壳体总成及其装置
CN107453536A (zh) * 2017-08-24 2017-12-08 北京动力机械研究所 高效率电动机构传动机构
US20180244305A1 (en) * 2017-02-24 2018-08-30 China Automotive Systems, Inc. Electrically-powered recirculating-ball steering gear assembly
CN108715185A (zh) * 2018-04-28 2018-10-30 人马（江苏）智能科技有限公司 一种商用车线控电动助力转向系统
CN111907589A (zh) * 2020-08-13 2020-11-10 沙市久隆汽车动力转向器有限公司 一种具备电子锁止功能的重卡智能混合动力转向器
CN112026915A (zh) * 2020-09-23 2020-12-04 杭州世宝汽车方向机有限公司 电动助力转向装置及其扭矩传动机构
CN112061230A (zh) * 2020-09-23 2020-12-11 杭州世宝汽车方向机有限公司 电动助力转向装置及其扭矩传动装置
CN112061232A (zh) * 2020-09-29 2020-12-11 西安电子科技大学芜湖研究院 一种商用车智能电动助力转向系统
WO2023115902A1 (zh) * 2021-12-20 2023-06-29 湖北恒隆汽车系统集团有限公司 一种圆柱齿轮与行星轮组合式电动助力循环球转向器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85100100B (zh) * 1985-04-01 1985-09-10 清华大学 汽车变速比循环球式转向器
CN2098423U (zh) * 1991-05-16 1992-03-11 清华大学 汽车循环球—导槽式转向器
JP3079282B2 (ja) * 1992-02-04 2000-08-21 光洋精工株式会社 電動パワーステアリング装置
JP4042049B2 (ja) * 2003-04-16 2008-02-06 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置の操舵角検出装置
CN2633702Y (zh) * 2003-06-10 2004-08-18 李振全 车辆的电动助力转向机构
CN2685190Y (zh) * 2003-12-26 2005-03-16 毕大宁 整体循环球式电动转向器

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102123902A (zh) * 2009-10-30 2011-07-13 日本精工株式会社 电动转向装置
CN102627120A (zh) * 2011-02-03 2012-08-08 福特全球技术公司 滚珠丝杠及装有该滚珠丝杠的转向装置
CN102689649B (zh) * 2011-03-23 2014-10-15 通用汽车环球科技运作有限责任公司 循环球式动力转向系统
CN102689649A (zh) * 2011-03-23 2012-09-26 通用汽车环球科技运作有限责任公司 循环球式动力转向系统
CN102689650A (zh) * 2011-03-23 2012-09-26 通用汽车环球科技运作有限责任公司 循环球式动力转向系统
CN102689650B (zh) * 2011-03-23 2014-12-17 通用汽车环球科技运作有限责任公司 循环球式动力转向系统
CN102910199A (zh) * 2011-08-04 2013-02-06 通用汽车环球科技运作有限责任公司 电辅助平行四边形动力转向系统
CN103192869A (zh) * 2012-01-09 2013-07-10 江苏罡阳动力转向器厂 一种具有自诊功能的循环球式电动助力转向器
CN103072619A (zh) * 2012-01-15 2013-05-01 钟兵 转向器垂臂的连接装置
CN103072619B (zh) * 2012-01-15 2015-04-29 山东交通学院 转向器垂臂的连接装置
CN102673637A (zh) * 2012-05-10 2012-09-19 清华大学 一种用于商用车的电动助力转向系统
CN102717827A (zh) * 2012-07-11 2012-10-10 曾忠敏 一种主动式电动助力循环球式转向系统
CN104071211A (zh) * 2013-03-25 2014-10-01 日立汽车系统转向器株式会社 动力转向装置及动力转向用减速装置
CN104210537B (zh) * 2013-05-30 2016-09-14 株式会社万都 车辆电动助力转向装置
CN104210537A (zh) * 2013-05-30 2014-12-17 株式会社万都 车辆电动助力转向装置
CN104210536A (zh) * 2013-05-30 2014-12-17 株式会社万都 用于车辆的电动助力转向装置
CN103921840A (zh) * 2014-05-03 2014-07-16 顾志强 双输入端循环球式转向器
WO2017042020A1 (de) * 2015-09-07 2017-03-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Nutzfahrzeuglenkung
CN107921993B (zh) * 2015-09-07 2020-04-17 大众汽车有限公司 商用车转向系统
CN107921993A (zh) * 2015-09-07 2018-04-17 大众汽车有限公司 商用车转向系统
US10421481B2 (en) 2015-09-07 2019-09-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Utility vehicle steering system
CN105564498A (zh) * 2016-02-05 2016-05-11 江门市兴江转向器有限公司 一种车用循环球式电动转向器
CN107140007B (zh) * 2016-10-09 2019-04-30 中国北方车辆研究所 一种电动动力转向装置的壳体总成及其装置
CN107140007A (zh) * 2016-10-09 2017-09-08 中国北方车辆研究所 一种电动动力转向装置的壳体总成及其装置
US20180244305A1 (en) * 2017-02-24 2018-08-30 China Automotive Systems, Inc. Electrically-powered recirculating-ball steering gear assembly
WO2018157051A1 (en) * 2017-02-24 2018-08-30 China Automotive Systems, Inc. Electrically-powered recirculating-ball steering gear assembly
CN110869264A (zh) * 2017-02-24 2020-03-06 中国汽车系统股份公司 一种电动的循环滚珠式转向器组件
US10647346B2 (en) 2017-02-24 2020-05-12 China Automotive Systems, Inc Electrically-powered recirculating-ball steering gear assembly
CN107453536A (zh) * 2017-08-24 2017-12-08 北京动力机械研究所 高效率电动机构传动机构
CN108715185A (zh) * 2018-04-28 2018-10-30 人马（江苏）智能科技有限公司 一种商用车线控电动助力转向系统
CN111907589A (zh) * 2020-08-13 2020-11-10 沙市久隆汽车动力转向器有限公司 一种具备电子锁止功能的重卡智能混合动力转向器
CN112026915A (zh) * 2020-09-23 2020-12-04 杭州世宝汽车方向机有限公司 电动助力转向装置及其扭矩传动机构
CN112061230A (zh) * 2020-09-23 2020-12-11 杭州世宝汽车方向机有限公司 电动助力转向装置及其扭矩传动装置
CN112026915B (zh) * 2020-09-23 2021-10-26 杭州世宝汽车方向机有限公司 电动助力转向装置及其扭矩传动机构
CN112061232A (zh) * 2020-09-29 2020-12-11 西安电子科技大学芜湖研究院 一种商用车智能电动助力转向系统
WO2023115902A1 (zh) * 2021-12-20 2023-06-29 湖北恒隆汽车系统集团有限公司 一种圆柱齿轮与行星轮组合式电动助力循环球转向器

Also Published As

Publication number Publication date
CN100398373C (zh) 2008-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100398373C (zh) 循环球式电动助力转向器
CN101450677B (zh) 电动推杆式电动助力转向装置
CN202294949U (zh) 越野车用电动助力转向系统
CN105235738A (zh) 一种汽车线控转向系统的双电机同步驱动转向执行机构
CN110435756A (zh) 一种乘用车电机驱动复合线控转向系统及转向控制方法
CN112249152B (zh) 一种大型商用车电动助力转向系统及其控制方法
CN203078587U (zh) 一种可遥控的液压助力转向装置及转向系统
CN105882740A (zh) 一种汽车管柱式电动助力转向系统
CN205131349U (zh) 一种汽车线控转向系统的双电机同步驱动转向执行机构
CN111284556A (zh) 一种循环球式电动助力转向器
CN105564498A (zh) 一种车用循环球式电动转向器
CN216185449U (zh) 一种用于重型商用车的线控转向系统
CN113815721A (zh) 一种用于重型商用车的线控转向系统
CN102632921A (zh) 一种力与位移耦合控制的电动推杆式转向系统及控制方法
CN203739970U (zh) 新型传感器的循环球电动助力转向器
CN2630076Y (zh) 一种汽车助力转向器
CN205059720U (zh) 一种立式叉车电动助力转向装置
CN201071058Y (zh) 汽车电动转向器
CN101941459A (zh) 依靠电机进行变传动比控制的电动助力转向系统及控制方法
CN1966330A (zh) 汽车电子转向系统中的转向器
CN203739969U (zh) 新型传感器的小齿轮电动助力转向器
CN210555103U (zh) 一种乘用车电机驱动复合线控转向系统
CN206589952U (zh) 一种蜗杆式电子助力转向系统
CN114278711A (zh) 一种圆柱齿轮与行星轮组合式电动助力循环球转向器
CN213921204U (zh) 一种大型商用车线控底盘用电动助力转向装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20170220

Address after: 102300 Beijing City, Mentougou District, West Lake Stone Lake Road, building 98, No. 8

Patentee after: BEIJING AUTONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 100081 No. 5, Zhongguancun South Street, Haidian District, Beijing

Patentee before: BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY