CN216805584U - 一种谐波助力转向系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车技术领域，公开了一种谐波助力转向系统，其包括方向盘、转向柱、转向器、扭矩传感器、谐波减速器、电机以及控制器，转向柱的一端连接于方向盘，转向柱的另一端连接于转向器，转向器连接于转向车轮；扭矩传感器设置于转向柱上，扭矩传感器用于检测方向盘的转动角度；谐波减速器用于带动转向柱转动；电机通过离合器连接谐波减速器，电机用于输出转矩以驱动谐波减速器转动；扭矩传感器、电机以及离合器均与控制器电连接。在转向柱上安装扭矩传感器，当方向盘转动时，扭矩传感器检测到转动力矩并传给控制器，控制器运算后驱动电机转动，电机输出的转矩被谐波减速器放大，从而推动转向柱运动，实现助力。

Description

一种谐波助力转向系统

技术领域

本实用新型涉及汽车技术领域，尤其涉及一种谐波助力转向系统。

背景技术

电动助力转向系统(EPS)是在传统机械向系统的基础上，增加了传感器装置、电子控制装置和转向助力机构等，其特点是使用电动执行机构在不同的驾驶条件下为驾驶员提供合适的助力。现有的电动助力转向系统包括方向盘、转向柱、扭矩传感器、齿轮减速器、转向器以及控制器，转向柱一端连接于方向盘，另一端通过转向器连接于车轮，在转向柱上安装扭矩传感器，当方向盘转动时，扭矩传感器探测到转动力矩，并将之转化成电信号传给控制器，控制器运算后向电机输出适当的电流驱动电机转动，电机通过齿轮减速器将转矩放大推动转向柱运动，实现助力。但是使用齿轮减速器，输出的转矩有限，提供的转向助力有限。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种谐波助力转向系统，增大转向助力。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种谐波助力转向系统，包括：

方向盘；

转向柱，所述转向柱的一端连接于所述方向盘；

转向器，所述转向柱的另一端连接于所述转向器，所述转向器连接于转向车轮；

扭矩传感器，设置于所述转向柱上，所述扭矩传感器用于检测所述方向盘的转动角度；

谐波减速器，所述谐波减速器用于带动所述转向柱转动；

电机，所述电机通过离合器连接所述谐波减速器，所述电机用于输出转矩以驱动所述谐波减速器转动；

控制器，所述扭矩传感器、所述电机以及所述离合器均与所述控制器电连接。

作为优选，所述转向柱包括：

第一柱体，所述第一柱体的一端连接于所述方向盘，所述第一柱体的另一端连接于所述谐波减速器的输入端，所述扭矩传感器设置于所述第一柱体上；

第二柱体，所述第二柱体的一端通过连接组件连接于所述谐波减速器的输出端，所述第二柱体的另一端连接于所述转向器。

作为优选，所述第一柱体的另一端能够部分伸入到所述谐波减速器内且与所述谐波减速器的输入端卡接。

作为优选，所述连接组件包括法兰和连接于所述法兰的环形圈，所述法兰连接于所述谐波减速器的输出端，所述环形圈连接于所述第二柱体。

作为优选，所述第二柱体与所述环形圈通过键连接。

作为优选，所述第二柱体与所述环形圈通过花键连接。

作为优选，所述第一柱体沿其周向设置有环形凸台，所述环形凸台可拆卸连接于所述谐波减速器。

作为优选，所述转向器包括转向齿轮和与所述转向齿轮啮合的转向齿条，所述转向齿轮连接于所述转向柱的另一端，所述转向齿条的两侧均连接有所述转向车轮。

作为优选，所述转向器还包括球头拉杆，所述球头拉杆一端连接于所述转向齿条，另一端连接于所述转向车轮，所述球头拉杆用于带动所述转向车轮转向。

作为优选，谐波助力转向系统还包括车速传感器和发动机转速传感器，所述车速传感器和所述发动机转速传感器均与所述控制器电连接，所述车速传感器用于检测车辆行驶速度，所述发动机转速传感器用于检测发动机的转速。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的谐波助力转向系统，电机通过离合器连接谐波减速器，电机输出的转矩经谐波减速器放大后，推动转向柱，从而提供转向助力。在转向柱上安装扭矩传感器，当方向盘转动时，扭矩传感器检测到转动力矩，并将之转化成电信号传给控制器，控制器运算后向电机输出适当的电流，驱动电机转动，电机输出的转矩被谐波减速器放大，从而推动转向柱运动，实现助力。本实用新型提供的谐波助力转向系统，其根据速度可变助力的特性能够让方向盘在低速时更轻盈，而在高速时更稳定。相比于现有利用齿轮减速器，齿轮减速器的减速比一般在12-20范围内，本实用新型利用谐波减速器，其减速比大于20，在同等输入的情况下，本实用新型提供的谐波助力转向系统输出的转矩更大，提供的助力更大。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的谐波助力转向系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的转向柱和谐波减速器的连接示意图。

图中：

100、转向车轮；

1、方向盘；

2、转向柱；21、第一柱体；211、环形凸台；22、第二柱体；

3、转向器；31、转向齿轮；32、转向齿条；33、球头拉杆；

4、扭矩传感器；

5、谐波减速器；

6、电机；

7、离合器；

8、控制器；

9、连接组件；91、法兰；92、环形圈；

10、车速传感器；

11、发动机转速传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

本实施例提供了一种谐波助力转向系统，如图1和图2所示，谐波助力转向系统包括方向盘1、转向柱2、转向器3、扭矩传感器4、谐波减速器5、电机6以及控制器8，转向柱2的一端连接于方向盘1，转向柱2的另一端连接于转向器3，转向器3连接于转向车轮100，转向器3用于带动转向车轮100转动；扭矩传感器4设置于转向柱2上，扭矩传感器4用于检测方向盘1的转动角度；谐波减速器5用于带动转向柱2转动；电机6通过离合器7连接谐波减速器5，电机6用于输出转矩以驱动谐波减速器5转动；扭矩传感器4、电机6以及离合器7均与控制器8电连接。

本实施例提供的谐波助力转向系统，电机6通过离合器7连接谐波减速器5，电机6输出的转矩经谐波减速器5放大后，推动转向柱2，从而提供转向助力。在转向柱2上安装扭矩传感器4，当方向盘1转动时，扭矩传感器4检测到转动力矩，并将之转化成电信号传给控制器8，控制器8运算后向电机6输出适当的电流，驱动电机6转动，电机6输出的转矩被谐波减速器5放大，从而推动转向柱2运动，实现助力。本实施例提供的谐波助力转向系统，其根据速度可变助力的特性能够让方向盘1在低速时更轻盈，而在高速时更稳定。相比于现有利用齿轮减速器，齿轮减速器的减速比一般在12-20范围内，本实施例利用谐波减速器5，其减速比大于20，在同等输入的情况下，本实施例提供的谐波助力转向系统输出的转矩更大，提供的助力更大。

具体地，如图1所示，谐波助力转向系统还包括车速传感器10和发动机转速传感器11，车速传感器10和发动机转速传感器11均与控制器8电连接，车速传感器10用于检测车辆行驶速度，并将之转化成电信号传给控制器8，发动机转速传感器11用于检测发动机的转速，并将之转化成电信号传给控制器8。控制器8根据扭矩传感器4检测到的转动力矩，车速传感器10检测到的车辆行驶速度，发动机转速传感器11检测到的发动机的转速，运算后向电机6输出适当的电流，驱动电机6转动。更具体地，控制器8还进行CAN通信，提高了通信效率。

进一步地，如图1和图2所示，转向柱2包括第一柱体21和第二柱体22，第一柱体21的一端连接于方向盘1，第一柱体21的另一端连接于谐波减速器5的输入端，扭矩传感器4设置于第一柱体21上；第二柱体22的一端通过连接组件9连接于谐波减速器5的输出端，第二柱体22的另一端连接于转向器3，本实施例提供的谐波助力转向系统，通过谐波减速器5放大转矩，从而带动第二柱体22运动，实现助力。

具体地，如图1和图2所示，第一柱体21沿其周向设置有环形凸台211，环形凸台211可拆卸连接于谐波减速器5。在安装时，环形凸台211抵接于谐波减速器5的外壁，在环形凸台211上开设有第一安装孔，在谐波减速器5上开设有第二安装孔，连接件依次穿过第一安装孔和第二安装孔，连接第一柱体21和谐波减速器5。于本实施例中，连接件为螺钉，保证第一柱体21和谐波减速器5连接稳定效果，于其他实施例中，可以选用别的连接件，只要能固定第一柱体21和谐波减速器5即可。

更具体地，第一柱体21的另一端能够部分伸入到谐波减速器5内且与谐波减速器5的输入端卡接，进一步保证第一柱体21和谐波减速器5相对位置固定。

具体地，如图1和图2所示，连接组件9包括法兰91和连接于法兰91的环形圈92，法兰91连接于谐波减速器5的输出端，环形圈92连接于第二柱体22。谐波减速器5的输出端输出转矩并带动法兰91转动，法兰91转动带动环形圈92转动，环形圈92转动从而带动第二柱体22转动。

更具体地，于本实施例中，第二柱体22与环形圈92通过键连接，便于加工，拆装方便。于其他实施例中，第二柱体22与环形圈92通过花键连接，保证传递转矩的效果。

具体地，请返回参照图1，转向器3包括转向齿轮31和与转向齿轮31啮合的转向齿条32，转向齿轮31连接于转向柱2的第二柱体22的另一端，转向齿条32的两侧均连接有转向车轮100。于本实施例中，转向器3采用齿轮齿条式转向器，其转向灵敏，正、逆袭率都高，便于布置，而且还可以直接带动转向车轮100。于其他实施例中，可以选用循环球式转向器、蜗杆曲柄指销式转向器，动力转向器等。

更具体地，转向器3还包括球头拉杆33，球头拉杆33一端连接于转向齿条32，另一端连接于转向车轮100，球头拉杆33用于带动转向车轮100转向，从而实现转向车轮100的转向。

在本实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种谐波助力转向系统，其特征在于，包括：

方向盘(1)；

转向柱(2)，所述转向柱(2)的一端连接于所述方向盘(1)；

转向器(3)，所述转向柱(2)的另一端连接于所述转向器(3)，所述转向器(3)连接于转向车轮(100)；

扭矩传感器(4)，设置于所述转向柱(2)上，所述扭矩传感器(4)用于检测所述方向盘(1)的转动角度；

谐波减速器(5)，所述谐波减速器(5)用于带动所述转向柱(2)转动；

电机(6)，所述电机(6)通过离合器(7)连接所述谐波减速器(5)，所述电机(6)用于输出转矩以驱动所述谐波减速器(5)转动；

控制器(8)，所述扭矩传感器(4)、所述电机(6)以及所述离合器(7)均与所述控制器(8)电连接。

2.根据权利要求1所述的谐波助力转向系统，其特征在于，所述转向柱(2)包括：

第一柱体(21)，所述第一柱体(21)的一端连接于所述方向盘(1)，所述第一柱体(21)的另一端连接于所述谐波减速器(5)的输入端，所述扭矩传感器(4)设置于所述第一柱体(21)上；

第二柱体(22)，所述第二柱体(22)的一端通过连接组件(9)连接于所述谐波减速器(5)的输出端，所述第二柱体(22)的另一端连接于所述转向器(3)。

3.根据权利要求2所述的谐波助力转向系统，其特征在于，所述第一柱体(21)的另一端能够部分伸入到所述谐波减速器(5)内且与所述谐波减速器(5)的输入端卡接。

4.根据权利要求2所述的谐波助力转向系统，其特征在于，所述连接组件(9)包括法兰(91)和连接于所述法兰(91)的环形圈(92)，所述法兰(91)连接于所述谐波减速器(5)的输出端，所述环形圈(92)连接于所述第二柱体(22)。

5.根据权利要求4所述的谐波助力转向系统，其特征在于，所述第二柱体(22)与所述环形圈(92)通过键连接。

6.根据权利要求4所述的谐波助力转向系统，其特征在于，所述第二柱体(22)与所述环形圈(92)通过花键连接。

7.根据权利要求2所述的谐波助力转向系统，其特征在于，所述第一柱体(21)沿其周向设置有环形凸台(211)，所述环形凸台(211)可拆卸连接于所述谐波减速器(5)。

8.根据权利要求1所述的谐波助力转向系统，其特征在于，所述转向器(3)包括转向齿轮(31)和与所述转向齿轮(31)啮合的转向齿条(32)，所述转向齿轮(31)连接于所述转向柱(2)的另一端，所述转向齿条(32)的两侧均连接有所述转向车轮(100)。

9.根据权利要求8所述的谐波助力转向系统，其特征在于，所述转向器(3)还包括球头拉杆(33)，所述球头拉杆(33)一端连接于所述转向齿条(32)，另一端连接于所述转向车轮(100)，所述球头拉杆(33)用于带动所述转向车轮(100)转向。

10.根据权利要求1所述的谐波助力转向系统，其特征在于，还包括车速传感器(10)和发动机转速传感器(11)，所述车速传感器(10)和所述发动机转速传感器(11)均与所述控制器(8)电连接，所述车速传感器(10)用于检测车辆行驶速度，所述发动机转速传感器(11)用于检测发动机的转速。

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