CN2792901Y - 汽车电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种汽车电动助力转向装置，扭矩传感器安装在转向盘的转向杆下端，扭矩传感器将转矩及转角大小转换成电信号传给电子控制器ECU，车速传感器安装在变速器输出轴上，机速传感器位于发动机上，车速传感器和机速传感器将当前状况的车速和发动机速度转换成电信号传给电子控制器ECU，电子控制器ECU对输入的信号进行处理后，向汽车电动助力转向电动机发出指令，电动机按指令要求发出一定的转矩。本实用新型结构简单、成本低、噪音小、体积小、重量轻、材料利用率高，便于大批量生产，使用寿命长。

Description

汽车电动助力转向装置

所属领域：本实用新型涉及一种汽车电动助力转向装置。

背景技术：继电子技术在发动机、变速器、制动器和悬架等系统得到广泛应用之后，国外汽车电动助力转向已部分取代传统液压动力转向。电动助力转向已成为世界汽车技术发展的研究热点。汽车电动助力转向用电动机直接提供助力，助力大小由电子控制器控制。它能节约燃料，提高主动安全性，且有利于环保，是一项紧扣现代汽车发展主题的高新技术，所以一经出现就受到高度重视。国外汽车公司对汽车电动助力转向装置的研究已经有20多年的历史，但是以前一直没有取得大的进展，其主要原因是汽车电动助力转向装置的成本太高，近10年来，随着电子技术的发展，大幅度降低汽车电动助力转向装置的成本已成为可能，加上汽车电动助力转向装置具有一系列优点，使得它越来越受到人们的青睐。人们已普遍认识到了汽车电动助力转向装置的优越性，所以现在汽车电动助力转向的市场增长很快。在未来5年，汽车电动助力转向装置将可能完全替代现有的液压动力转向装置。据专家预测，到2010年，全球产量将达2500万套。所以汽车电动助力转向具有非常广阔的应用前景，我国对汽车电动助力转向的研制近几年各大汽车公司、高等院校和科研所都在加大投入，目前尚未完成批量生产技术储备。

发明内容：本实用新型的目的是提供一种结构简单、成本低、噪音小、体积小、重量轻、材料利用率高，便于大批量生产，使用寿命长的汽车电动助力转向装置。本实用新型的目的是通过以下结构实现的：本实用新型为一种汽车电动助力转向装置，扭矩传感器安装在转向盘的转向杆下端，扭矩传感器将转矩及转角大小转换成电信号传给电子控制器ECU，车速传感器安装在变速器输出轴上，机速传感器位于发动机上，车速传感器和机速传感器将当前状况的车速和发动机速度转换成电信号传给电子控制器ECU，电子控制器ECU对输入的信号进行处理后，向汽车电动助力转向电动机发出指令，电动机按指令要求发出一定的转矩。本实用新型工作原理是：不转向时，电动机不工作，当转向时，扭矩传感器将检测到的作用于转向盘上转矩/转角信号传送给ECU，ECU同时接受车速传感器传来的速度信号，ECU对输入信号进行处理后，向电动机发出指令，电动机据此输出相应大小及方向的转矩以产生助力，从而实现助力转向的实时控制。本实用新型主要由传感器、带有离合器的电动机、减速机构和电子控制器ECU组成，传感器包括扭矩传感器、车速传感器和机速传感器，电子控制器ECU是汽车电动助力转向装置的核心部分，它能将扭矩传感器、车速传感器和机速传感器发出的信号经过微电子技术，采用控制算法，快捷正确的向助力电动机发出指令，助力电动机按指令产生助力力矩，以满足实时控制的要求，有效地实现理想的助力规律与特性。扭矩传感器的功能是测量驾驶员作用在转向盘上的力矩大小与方向，以及转向盘转角的大小和方向，这些信号都是汽车电动助力转向装置的采样输入信号。车速、机速传感器采用电磁感应式传感器，分别安装在发动机和变速箱上。该传感器根据车速的变化，把主副两个线路的脉冲信号传送给ECU，由于信号来自两个线路，互不干扰，因此信号的可靠性提高了。电动机的功能是根据电子控制器的指令输出适宜的辅助扭矩，是汽车电动助力转向装置的动力源。采用四刷永磁式直流电动机。电动机对汽车电动助力转向的性能有很大影响，是汽车电动助力转向装置的关键部件之一，所以汽车电动助力转向装置对电动机有很高的要求，不仅要求低转速、大扭矩、波动小、转动惯量小、尺寸小、质量轻，而且要求可靠性高、易控制。我们应用的电动机为公司自己研发、生产，质量指标及性能符合国家标准要求。减速机构与电动机相连，起降速增扭作用。采用蜗轮蜗杆机构，配用离合器，离合器装在电动机的前端盖上，是为了保证汽车电动助力转向只在预先设定的车速行驶范围内起作用。当车速达到某一值时，离合器分离，电动机停止工作，转向系统转为手动转向。另外，当电动机发生故障时，离合器将自动分离。电子控制器ECU是汽车电动助力转向装置的核心，ECU是采用一个单片微处理器构成的控制系统，它的功能是根据扭矩传感器信号、车速传感器信号及发动机工作状况进行逻辑分析与计算，发出指令，控制电动机和离合器的动作。此外，ECU还有安全保护和自我诊断功能，ECU通过采集电动机的电流、发电机电压、发动机工况等信号判断其系统工作状况是否正常，一旦本实用新型工作异常，助力将自动取消，同时ECU将进行故障诊断分析。其控制方式与算法是汽车电动助力转向装置的关键之一，控制系统具有强抗干扰能力及高度可靠性，以适应汽车多变的行驶环境。控制算法应快速正确，满足实时控制的要求，并能有效地实现理想的助力规律与特性。

本实用新型与液压动力转向相比它有以下特点：

(1).汽车电动助力转向能在各种行驶工况下提供最佳助力，减小由路面不平所引起的对转向装置的扰动，改善汽车的转向特性，减轻汽车低速行使时的转向操纵力，提高汽车高速行驶和侧向风力作用时的转向稳定性及可靠性，同时改善低速时操纵的轻便性，减少转弯半径。进而提高汽车的主动安全性。并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。

(2).汽车电动助力转向只在转向时电动机才提供助力，不像传统液压动力转向，即使在不转向时，油泵也一直运转，因而能减少燃料消耗。

(3).由于直接由电动机提供助力，电动机由蓄电池供电，因此汽车电动助力转向能否助力与发动机是否起动无关，即使在发动机熄火或出现故障时也能提供助力。

(4).汽车电动助力转向取消了油泵、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装置大大减少，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。

(5).汽车电动助力转向装置没有液压回路，比液压动力转向装置更易调整和检测，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。

(6).汽车电动助力转向装置不存在渗油问题，可大大降低保修成本，减少对环境的污染。据Delphi公司称，1995年传统的液压动力转向系统在全世界占其所销售的汽车75％，也就是3700万辆汽车要消耗4000万升液压油。如果电动助力转向装置全面进入市场，效益很可观。

(7).汽车电动助力转向比液压动力转向具有更好的低温工作性能。

附图说明：

图1为本实用新型结构图。

具体实施方式：

如图1示的本实用新型为一种汽车电动助力转向装置，扭矩传感器2安装在转向盘1的转向杆下端，扭矩传感器2将转矩及转角大小转换成电信号传给电子控制器ECU3，车速传感器4安装在变速器输出轴上，机速传感器5位于发动机7上，车速传感器4和机速传感器5将当前状况的车速和发动机速度转换成电信号传给电子控制器ECU3，电子控制器ECU3对输入的信号进行处理后，向汽车电动助力转向电动机6发出指令，电动机6按指令要求发出一定的转矩。

机速传感器5型号：4861291EB，车速传感器4型号：4819848EC，扭矩传感器2型号：CP-30-NF，电动机6采用四刷永磁式直流电动机。

Claims (2)

1.一种汽车电动助力转向装置，其特征是：扭矩传感器(2)安装在转向盘(1)的转向杆下端，扭矩传感器(2)将转矩及转角大小转换成电信号传给电子控制器ECU(3)，车速传感器(4)安装在变速器输出轴上，机速传感器(5)位于发动机(7)上，车速传感器(4)和机速传感器(5)将当前状况的车速和发动机速度转换成电信号传给电子控制器ECU(3)，电子控制器ECU(3)对输入的信号进行处理后，向汽车电动助力转向电动机(6)发出指令，电动机(6)按指令要求发出一定的转矩。

2、根据权利要求1所述的汽车电动助力转向装置，其特征是：机速传感器(5)型号：4861291EB，车速传感器(4)型号：4819848EC，扭矩传感器(2)型号：CP-30-NF，电动机(6)采用四刷永磁式直流电动机。

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