CN204236555U - 一种循环球式电动助力转向系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种循环球式电动助力转向系统，包括转向盘、转向管柱、万向传动轴和循环球式转向器，转向盘固设于转向管柱的顶端，转向管柱与循环球式转向器之间连接有所述万向传动轴；还包括传感器、控制器和电动助力器，传感器和电动助力器均固设于转向管柱上，传感器设置于电动助力器的上方，传感器和电动助力器分别通过导线与控制器电连接。本实用新型的循环球式电动助力转向系统，具有经济、环保、节能、结构紧凑、使用寿命长、操作稳定、扭矩大等优点，尤其适合于皮卡、轻卡等载货汽车使用。

Description

一种循环球式电动助力转向系统

技术领域

本实用新型涉及一种汽车转向系统，尤其涉及一种循环球式电动助力转向系统。

背景技术

现有技术中，汽车的转向器一般采用液压助力转向器，但是，液压助力转向器存在以下缺陷：第一，液压助力转向器虽然能使操作转向盘轻便，但汽车在高速行驶时，若转向盘太轻，则容易因转向过于灵敏而使汽车不易控制；第二，液压助力转向器至少需要油泵、油罐、油管等零部件，从而使结构复杂、安装困难、制造成本高，一旦液压油泄漏还会对环境造成污染；第三，液压助力转向器通常设置于车底，使得污水、污泥等容易在液压助力转向器上堆积，容易腐蚀液压助力转向器，缩短了液压助力转向器的使用寿命。

发明内容

本实用新型旨在解决上述所提及的技术问题，提供一种结构紧凑、操作稳定、使用寿命长的循环球式电动助力转向系统。

本实用新型是通过以下的技术方案实现的：

一种循环球式电动助力转向系统，包括转向盘、转向管柱、万向传动轴和循环球式转向器，转向盘固设于转向管柱的顶端，转向管柱与循环球式转向器之间连接有所述万向传动轴；还包括传感器、控制器和电动助力器，传感器和电动助力器均固设于转向管柱上，传感器设置于电动助力器的上方，传感器和电动助力器分别通过导线与控制器电连接。

优选的，所述转向管柱包括呈筒状的套管和套装在套管内的杆状芯轴；所述电动助力器包括辅助芯轴转动的扭转机构和对扭转机构进行驱动的电机。

优选的，所述电动助力器的扭转机构以齿轮传动的方式来驱动转向管柱的芯轴进行转动。

优选的，所述扭转机构上设置有蜗杆，所述芯轴上设置有与所述蜗杆相配合的蜗轮。

优选的，所述蜗杆的齿廓两侧为凹弧形，所述蜗轮齿形与蜗杆的齿廓弧形共轭。

优选的，所述扭转机构上设置有第一锥齿轮，所述芯轴上设置有与第一锥齿轮相配合的第二锥齿轮。

优选的，所述第一锥齿轮和第二锥齿轮的轴线相互垂直。

优选的，所述电机为永磁同步电机。

优选的，所述传感器为扭应力式转矩传感器或扭转角式转矩传感器。

有益效果是：本实用新型的循环球式电动助力转向系统，由于采用了电动助力器，使得结构简单、制造成本低。同时，通过将传感器和电动助力器设置于转向管柱上并且将传感器设置于电动助力器的上方，从而使传感器能直接检测到司机操作转向盘所需的瞬时作用力，并通过控制器进行数据处理后，由电动助力器辅助司机直接对转向管柱上的芯轴进行转动。由此，可避免现有技术中，司机对转向盘作用的力需通过多级的机械传动后才能进行与液压助力器的作用力进行合成，而每一级的机械传动必然还有功率损失，因此，将电动助力器设置于转向管柱上能更为精确地辅助司机进行转向操作，避免司机频繁地正反向调整转向盘。此外，由于蜗杆传动的承载力较大，电动助力器通过蜗轮蜗杆传动的方式可以把较大的辅助转向力作用到转向管柱的芯轴上，因此，本实用新型的循环球式电动助力转向系统不但适合于质量较小的小型客车使用，还适合于质量较大的皮卡、轻卡等载货汽车使用。

附图说明

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明：

图1为循环球式电动助力转向系统的示意图；

图2为循环球式电动助力转向系统的原理示意图。

具体实施方式

实施例一

为便于描述，将扭转机构82上的蜗杆和设置于芯轴21上并与前述蜗杆相配合的蜗轮合称为蜗轮蜗杆机构。

如图1-图2所示的循环球式电动助力转向系统，包括转向盘1、转向管柱2、万向传动轴3、循环球式转向器4、传感器5、控制器6、导线7和电动助力器8。

转向盘1固设于转向管柱2的顶端，转向管柱2与循环球式转向器4之间连接有万向传动轴3。转向管柱2包括芯轴21和套管22，杆状的芯轴21设置于套管22内，套管22对芯轴21起保护和限位的作用，芯轴21在转向盘1的驱动下进行转动。

传感器5和电动助力器8均固设于转向管柱2上，从而可减少污水、污泥等对电动助力器8进行侵蚀，延长了电动助力器8的使用寿命。

电动助力器8包括辅助芯轴21转动的扭转机构82和对扭转机构82进行驱动的电机81。电动助力器8的扭转机构82优选为以齿轮传动的方式来驱动转向管柱2的芯轴21进行转动。具体为，扭转机构82上设置有蜗杆，蜗杆优选为与电机81同轴设置，由于电机81需要频繁地变速和正反向转动，电机81优选为采用永磁同步电机；芯轴21上设置有与所述蜗杆相配合的蜗轮。由于蜗杆传动能承载较大的作用力，因此，尤其适合于对皮卡、轻卡等质量较大的汽车进行转向助力传动。此外，车辆高速行驶时，蜗轮和蜗杆之间的摩擦力和电机81转子的惯性还能阻止车轮产生摆动，从而提高了汽车高速行驶的稳定性。

传感器5和电动助力器8分别通过导线7与控制器6电连接。将传感器5设置于电动助力器8的上方，从而能使传感器5能直接地检测出转向盘1施加于转向管柱2上的第一扭矩M1。转向盘1直接施加在转向管柱2的第一扭矩M1在传输到转向管柱2的同时，也会被传感器5检测到，传感器5将检测到的第一扭矩M1转化为电压信号传输至控制器6，控制器6根据接收到的电压信号和瞬时车速等信息进行数据处理，向电动助力器8发出指令，电动助力器8根据指令对转向管柱2施加第二扭矩M2，第一扭矩M1和第二扭矩M2合成为第三扭矩M0，第三扭矩M0依次通过万向传动轴3、循环球式转向器4传递到转向控制系统的其他传动机构中，并最终控制车轮转向。此外，由于电动助力器8在汽车高速行驶时，控制器6获得汽车的瞬时速度值后指令电动助力器8减少辅助转向力，也就是使第二扭矩M2的输出减少，从而使司机感觉转向盘1的转向较重，这样就能使司机较好地捕捉路面的感觉。

优选的，所述蜗杆的齿廓两侧为凹弧形，蜗轮齿形与蜗杆的齿廓弧形共轭，以使蜗轮蜗杆机构具有较高的传动效率和较大的承载力，并且使蜗轮蜗杆机构体积小和结构紧凑。

传感器5为扭应力式转矩传感器或扭转角式转矩传感器。本领域技术人员可根据以下教导及实际需要进行具体选择。扭应力式转矩传感器适合于以中低速行驶为主、质量较大的汽车上；而扭转角式转矩传感器，则适合于以中高速行驶为主、质量较小的汽车。相对而言，扭转角式转矩传感器比扭应力式转矩传感器价格要高，安装复杂。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于：扭转机构82上设置有第一锥齿轮，芯轴21上设置有与第一锥齿轮相配合的第二锥齿轮。优选的，第一锥齿轮和第二锥齿轮的轴线相互垂直，从而使循环球式电动助力转向系统的整体结构更为紧凑。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种循环球式电动助力转向系统，包括转向盘(1)、转向管柱(2)、万向传动轴(3)和循环球式转向器(4)，转向盘(1)固设于转向管柱(2)的顶端，转向管柱(2)与循环球式转向器(4)之间连接有所述万向传动轴(3)；其特征在于：还包括传感器(5)、控制器(6)和电动助力器(8)，传感器(5)和电动助力器(8)均固设于转向管柱(2)上，传感器(5)设置于电动助力器(8)的上方，传感器(5)和电动助力器(8)分别通过导线(7)与控制器(6)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种循环球式电动助力转向系统，其特征在于：所述转向管柱(2)包括呈筒状的套管(22)和套装在套管(22)内的杆状芯轴(21)；所述电动助力器(8)包括辅助芯轴(21)转动的扭转机构(82)和对扭转机构(82)进行驱动的电机(81)。

3.根据权利要求2所述的一种循环球式电动助力转向系统，其特征在于：所述电动助力器(8)的扭转机构(82)以齿轮传动的方式来驱动转向管柱(2)的芯轴(21)进行转动。

4.根据权利要求3所述的一种循环球式电动助力转向系统，其特征在于：所述扭转机构(82)上设置有蜗杆，所述芯轴(21)上设置有与所述蜗杆相配合的蜗轮。

5.根据权利要求4所述的一种循环球式电动助力转向系统，其特征在于：所述蜗杆的齿廓两侧为凹弧形，所述蜗轮齿形与蜗杆的齿廓弧形共轭。

6.根据权利要求3所述的一种循环球式电动助力转向系统，其特征在于：所述扭转机构(82)上设置有第一锥齿轮，所述芯轴(21)上设置有与第一锥齿轮相配合的第二锥齿轮。

7.根据权利要求6所述的一种循环球式电动助力转向系统，其特征在于：所述第一锥齿轮和第二锥齿轮的轴线相互垂直。

8.根据权利要求2所述的一种循环球式电动助力转向系统，其特征在于：所述电机(81)为永磁同步电机。

9.根据权利要求1所述的一种循环球式电动助力转向系统，其特征在于：所述传感器(5)为扭应力式转矩传感器或扭转角式转矩传感器。