CN201347125Y - 力与位移耦合控制的电动助力转向机构 - Google Patents

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李强
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Abstract

本实用新型为一种力与位移耦合控制的电动助力转向机构，可同时实现转向助力和主动转向功能。本实用新型的特征是在转矩传感器和助力电机减速机构之间增加了一套行星齿轮机构，行星齿轮由主动转向电机控制，电动助力转向系统可在完成原有助力功能的基础上，实现主动转向功能。

Description

力与位移耦合控制的电动助力转向机构
技术领域
本实用新型涉及电动助力转向系统，特指力与位移耦合控制的电动助力转向机构，能同时实现转向助力和主动转向功能。
背景技术
电动助力转向系统是新型的、很有发展前途的动力转向系统，它完全取消了液压组件，整个系统由转向盘转矩传感器、车速传感器、控制器、助力电机及其减速机构等组成。电动助力转向采用助力电机控制转向系统的力传递特性，通过助力控制、阻尼控制及回正控制，使汽车的转向轻便性和路感协调统一。主动转向采用电机控制转向系统的位移传递特性，通过变传动比和转向干预，使汽车获得较理想的转向特性，大大改善了操纵稳定性。当前国内外对电动助力转向技术的研究已经比较深入，已有大量的有关电动助力转向技术的文献发表，但现有的电动助力转向系统虽具有转向助力功能，却没有主动转向功能。因此，汽车的操纵稳定性和安全性存在隐患。
在电动助力转向中集成主动转向技术，不仅能实现汽车转向轻便性和转向路感的完美融合，而且还能将汽车的安全性与灵活性有机的融合在一起，是一种理想转向系统，具有广阔的应用前景。
发明内容
本实用新型的目的正是为了提高汽车的操纵稳定性和行车安全性，提出的一种力与位移耦合控制的电动助力转向机构。该机构不但能控制转向系统的力传递特性，而且能控制转向系统的位移传递特性，实现汽车转向轻便性和转向路感的完美融合。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在转矩传感器和转向小齿轮之间增加一套行星齿轮传动机构。该传动机构由主动转向电机控制，它可实现可变转向传动比功能：在低速时转向传动比较小，以减少转向盘转动的圈数，提高汽车的转向灵活性；在高速时转向传动比较大，以提高车辆的稳定性和安全性。此外，该传动机构可通过转向干预实现对车辆的稳定性控制。
有益效果
采用本实用新型在转矩传感器和助力电机减速机构之间增加了一套行星齿轮机构，电动助力转向系统可在完成原有助力功能的基础上，实现主动转向功能。
附图说明
图1为力与位移耦合控制的电动助力转向系统结构图。
图2为力与位移耦合控制的电动助力转向系统装配图。
图中：1为转向盘，2为转矩传感器，3为主动转向电机，4为行星齿轮机构，5为助力电机，6为减速机构，7为齿条，8为转向摇臂，9为驱动前轮，10为电子控制单元ECU，11为扭杆，12为输入轴，13为滚动轴承，14为转向器上壳体，15为扭矩传感器，16为输入齿轮轴，17为行星架，18为主动太阳轮，19为行星轮，20为行星齿轮轴，21为蜗轮，22为蜗杆，23为从动太阳轮，24为输出齿轮轴，25为转向齿条壳体，26为齿条，27为小齿轮，28为齿条，29为涡轮，30为小齿轮，31为蜗杆，32为箱体盖，33为助力电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：
图1中，当驾驶员转动转向盘1时，转矩传感器2获得的转矩信号以及转角传感器、侧向加速度传感器和横摆角速度传感器获得的信号，传递给电子控制单元ECU10，电子控制单元10根据这些信号决定助力电机5电流的大小和旋转方向，助力电机5在电子控制单元10指令下产生合适的转矩，助力电机5转矩经减速机构6增扭之后，在齿条7上与转向盘力矩进行叠加，通过转向摇臂8共同驱动前轮9转向，这就是普通电动助力转向系统的助力功能。同时，电子控制单元10根据传感器信号给主动转向电机3发送一个指令信号，即通过行星齿轮机构4来提供附加转向角，控制转向系统的位移传递特性，这就是本实用新型在普通电动助力转向系统助力功能的基础上，实现主动转向功能。
图2所示实施例中，有两个小齿轮机构27和30。助力电机33通过涡轮29蜗杆31减速机构把助力传递给小齿轮30齿条29，主动转向电机与蜗轮21相连，通过蜗轮21带动蜗杆22提供附加转角。齿轮机构工作时具有如下3种驱动方式：
①伺服电机即蜗轮21固定不动时，转向盘转角通过主动太阳轮18将动力传递给行星架19，再由从动太阳轮23输出。与此同时，前轮上的地面反力也通过相同的途径为驾驶员提供转向路感。这也是在不装备主动转向系统的车辆上驾驶员对于前轮转向的操纵过程。此时电磁锁止装置不起作用，而伺服电机的输入电流为零，保证蜗轮21不转动。
②转向盘不动，即主动太阳轮18固定时，可由伺服电机驱动蜗轮21带动蜗杆22，驱动行星架17和行星轮19运动，将动力传递给从动太阳轮23。
③在通常情况下，主动太阳轮18和伺服电机是共同工作的，车轮转角是驾驶员转向角和伺服电机调节转向角的叠加。

Claims (2)

1.一种力与位移耦合控制的电动助力转向机构，由转向盘、转向轴、转矩传感器、助力电机、减速机构、主动转向电机、齿轮齿条、电子控制单元等组成，其特征是：在转矩传感器和齿条之间装有行星齿轮机构。
2.根据权利要求1所述的力与位移耦合控制的电动助力转向机构，其特征是：主动转向电机位于转矩传感器和电子控制单元之间，行星齿轮机构通过蜗轮蜗杆驱动。
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