CN207450012U - 一种重型车r型电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种重型车R型电动助力转向装置，包括电控单元ECU、方向盘传感器、转向管柱、齿轮/齿条转向器、电控助力机构。该装置的电控单元ECU采集方向盘转角/扭矩信号、车速信号，计算输出给套筒电机的电流，套筒电机转动经行星滚柱丝杠机构减速增矩后转换成丝杠的平动。即转向器齿条及横拉杆的力一部分来自驾驶员转动方向盘力矩，经转向管柱、齿轮/齿条转向器输入；另一部分来自套筒电机的转矩，经行星滚柱丝杠机构输入，两部分力矩共同实现驾驶员转向意图。本实用新型结构紧凑，工作可靠，效率高，转向平稳，适合大客车重载荷条件下的转向助力工作。

Description

一种重型车R型电动助力转向装置

技术领域

本实用新型涉及汽车助力转向尤其是电动助力转向技术领域，特别涉及一种重型车R型电动助力转向装置。

背景技术

传统液压助力转向系统（HPS）由发动机带动转向油泵，存在低速时助力不足、高速时转向发飘的现象，而且因为不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动力，所以存在寄生损失和液体泄漏的风险。

目前重型车助力转向技术研究已有很多，其中江苏大学设计的一种重型车辆电磁离合器转向助力控制系统（专利号CN205059722U）解决了低速转向系统助力过小导致驾驶员转向费力、高速转向系统助力过大导致转向发飘，但该系统仍介于HPS和EHPS之间，保留了液压系统，结构复杂，成本高昂。电动液压助力系统(EHPS)在重型车中也广泛应用，采用电机代替发动机驱动转向泵，实现了助力可调，但是由于液压系统建立压力有延迟性，同时也对机构的密封性和耐腐蚀性提出了更高的要求，导致整个系统成本高昂、稳定性差。其中荆州恒隆汽车技术(检测)中心提出一种用于商用车的电动液压转向装置（专利号CN105501293A），该系统采用电动机助力和液压助力并存的控制模式，根据车速不同，在低速时采用液压系统提供大助力，高速时提供较小的电动助力，满足了驾驶的稳定性和安全性。但是由于采用了两套助力系统，增加了机构的复杂性。北奔重型汽车集团有限公司提出的一种重型车辆的转向助力装置（专利号CN106697043A）通过在车辆上增加助力缸，可以有效解决重型车辆上转向系统的承受能力不足的问题。但该系统不但沿用了液压系统，而且还增加了额外的油缸，更加增大了液压系统的占用空间，使系统更加复杂从而降低稳定性。

电动助力转向系统(EPS)由电动机在转向柱、小齿轮和齿条上直接提供助力，省去了EHPS的油泵、油管、液压油等部件，使机构更简单稳定，具有了助力随车速可调、不工作时不消耗能量等优点。按照助力方式可分为C型、P型及R型三类，其中C型为转向管柱助力方式，P型为转向齿轮助力方式，R型为转向齿条助力方式。中国石油大学（华东）提出了一种具有可调转向模式的电动汽车转向系统及控制方法（专利号CNIO3754256A），该系统具有三个电磁离合器和两个电机，同时具备机械转向、电动助力和线控转向三种模式，兼顾了“轻”与“灵”的特点，安全性和舒适性大大提高。但该系统只能实现转向柱助力和小齿轮助力，助力力矩较小，无法应用在转向负荷较大的重型车辆上。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有转向助力的传动效率低、电动转向助力结果复杂、助力力矩小不能在大型商用车中应用、及大型卡车及大客车中电控液压助力转向不足的缺陷，提出了一种重型车R型电动助力转向装置，结构紧凑、传动效率高、转向可靠，且适合在大型商用车应用。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种重型车R型电动助力转向装置，其特征在于，包括方向盘、方向盘传感器、转向管柱、电控单元ECU、左转向节、左梯形臂、左横拉杆、转向器小齿轮、转向器齿条、电控助力机构、右横拉杆、右梯形臂、右转向节和车速传感器；

所述转向管柱一端通过所述方向盘传感器与方向盘的转轴连接；另一端与所述转向器小齿轮的转轴连接；

所述转向器小齿轮与所述转向器齿条啮合；

所述转向器齿条一端依次通过左横拉杆、左梯形臂、左转向节连接至重型车的左侧车轮，另一端依次通过电控助力机构、右横拉杆、右梯形臂、右转向节连接至重型车的右侧车轮；

所述电控助力机构包括套筒电机、丝杠、以及由若干齿轮滚柱组成的行星轮系；

所述丝杠一端和所述转向器齿条连接，另一端和所述右横拉杆连接；

所述套筒电机的定子线圈套接在其转子外，且转子的内壁上设有内齿圈；

所述转子的内齿圈与所述行星轮系啮合；

所述行星轮系与丝杠啮合，用于将转子的转动转换成丝杠的平动；

所述车速传感器用于测量重型车的车速，并将其传递给所述电控单元ECU；

所述电控单元ECU分别和方向盘传感器、车速传感器、套筒电机电气相连，用于根据方向盘传感器、车速传感器的感应数据控制套筒电机工作。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 结构紧凑，易于布置：本实用新型采用齿条助力，不影响转向管柱的布置，采用套筒电机及行星滚柱丝杠机构，充分利用转向齿条及横拉杆保护套的轴向空间减小电机径向尺寸，易于转向机构布置；

2. 传动效率高：本实用新型采用行星滚柱丝杠机构，可在重载荷工作条件下保障高的传动效率，且采用齿条助力方式也可提高传动效率；

3. 转向可靠：本实用新型转向机构不含液压原件，不会出现漏油污染及转向助力失效，保障了转向的可靠性；

4. 应用广泛，本实用新型可安装的传统燃油车及各新能源汽车，不仅适用于重型卡车及电动大巴等商用车，也适用与乘用车。

附图说明

图1是本实用新型的一种重型车R型电动助力转向装置的原理示意图；

图2是本实用新型的一种重型车R型电动助力转向装置中电控助力机构的原理示意图。

图中，1-方向盘，2-方向盘传感器，3-转向管柱，4-电控单元ECU， 5-左侧车轮，6-左转向节，7-左梯形臂，8-左横拉杆，9-转向器小齿轮，10-转向器齿条，11-电控助力机构，12-套筒电机，13-齿轮滚柱，14-丝杠，15-右横拉杆，16-右梯形臂，17-右转向节，18-右侧车轮，19-套筒电机的定子线圈，20-套筒电机转子，21-内齿圈。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

本实用新型可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本实用新型的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1、图2所示，本实用新型公开了一种重型车R型电动助力转向装置，包括方向盘1、方向盘传感器2、转向管柱3、电控单元ECU4、左转向节6、左梯形臂7、左横拉杆8、转向器小齿轮9、转向器齿条10、电控助力机构11、右横拉杆15、右梯形臂16、右转向节17和车速传感器；

所述转向管柱3一端通过所述方向盘传感器2与方向盘1的转轴连接；另一端与所述转向器小齿轮9的转轴连接；

所述转向器小齿轮9与所述转向器齿条10啮合；

所述转向器齿条10一端依次通过左横拉杆8、左梯形臂7、左转向节6连接至重型车的左侧车轮5，另一端依次通过电控助力机构11、右横拉杆15、右梯形臂16、右转向节17连接至重型车的右侧车轮18；

所述电控助力机构11包括套筒电机12、丝杠14、以及由若干齿轮滚柱13组成的行星轮系；

所述丝杠14一端和所述转向器齿条10连接，另一端和所述右横拉杆15连接；

所述套筒电机12的定子线圈19套接在其转子20外，且转子20的内壁上设有内齿圈21；

所述转子20的内齿圈21与所述行星轮系啮合；

所述行星轮系与丝杠14啮合，用于将转子20的转动转换成丝杠14的平动；

所述车速传感器用于测量重型车的车速，并将其传递给所述电控单元ECU4；

所述电控单元ECU4分别和方向盘传感器2、车速传感器、套筒电机12电气相连，用于根据方向盘传感器2、车速传感器的感应数据控制套筒电机12工作。

驾驶员操纵方向盘1时，驾驶员转向力矩经方向盘1、转向管柱3、转向器小齿轮9、带动转向器齿条10左右移动，左侧经左横拉杆8、左梯形臂7、左转向节6带动左侧车轮5转向；右侧经丝杠14、右横拉杆15、右梯形臂16、右转向节17带动右侧车轮18转向。

同时，电控单元ECU4采集方向盘传感器2的扭矩和转角信号，电控单元ECU4通过方向盘转角及扭矩信号识别驾驶员的转向意图，根据车速应用汽车动力学理论计算套筒电机12的驱动电流大小，输入到套筒电机定子线圈19，则套筒电机转子20带动一体制造的内齿圈21正转，内齿圈21驱动行星轮系中各个齿轮滚柱13转动，而相当于行星减速器太阳轮的丝杠14在圆周方向不转动可看成固定的，因此套筒电机12力矩经行星滚柱丝杠机构减速增矩后由齿轮滚柱13输出，且将齿轮滚柱13的转动转换成丝杠14的平动，输出力矩与转向器齿条10输出力矩叠加，实现助力转向。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种重型车R型电动助力转向装置，其特征在于，包括方向盘（1）、方向盘传感器（2）、转向管柱（3）、电控单元ECU（4）、左转向节（6）、左梯形臂（7）、左横拉杆（8）、转向器小齿轮（9）、转向器齿条（10）、电控助力机构（11）、右横拉杆（15）、右梯形臂（16）、右转向节（17）和车速传感器；

所述转向管柱（3）一端通过所述方向盘传感器（2）与方向盘（1）的转轴连接；另一端与所述转向器小齿轮（9）的转轴连接；

所述转向器小齿轮（9）与所述转向器齿条（10）啮合；

所述转向器齿条（10）一端依次通过左横拉杆（8）、左梯形臂（7）、左转向节（6）连接至重型车的左侧车轮（5），另一端依次通过电控助力机构（11）、右横拉杆（15）、右梯形臂（16）、右转向节（17）连接至重型车的右侧车轮（18）；

所述电控助力机构（11）包括套筒电机（12）、丝杠（14）、以及由若干齿轮滚柱（13）组成的行星轮系；

所述丝杠（14）一端和所述转向器齿条（10）连接，另一端和所述右横拉杆（15）连接；

所述套筒电机（12）的定子线圈（19）套接在其转子（20）外，且转子（20）的内壁上设有内齿圈（21）；

所述转子（20）的内齿圈（21）与所述行星轮系啮合；

所述行星轮系与丝杠（14）啮合，用于将转子（20）的转动转换成丝杠（14）的平动；

所述车速传感器用于测量重型车的车速，并将其传递给所述电控单元ECU（4）；

所述电控单元ECU（4）分别和方向盘传感器（2）、车速传感器、套筒电机（12）电气相连，用于根据方向盘传感器（2）、车速传感器的感应数据控制套筒电机（12）工作。