CN2792902Y

CN2792902Y - 机动车电动助力转向装置

Info

Publication number: CN2792902Y
Application number: CN 200520200122
Authority: CN
Inventors: 罗生; 杨柳华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-02-07
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2015-03-02

Abstract

本实用新型公开一种机电动助力转问装置，涉及机动车制造技术领域，它装在转向柱输入轴、输出轴之间的弹性连接器包括有一对其端面齿相互啮合的半连轴器，在该两个半连轴器端面齿之间装有弹簧片；该弹性连接器外套装有一受键约束而只能相对所述的一个半连轴器轴向串动的套筒，该套筒设有螺旋槽，在该螺旋槽中装有与所述弹性连接器的另一个半连轴器位置相对固定的销；所述套筒外有横向设置的环槽，该环槽内装有扭矩传感器的动臂。本装置装在机动车上，与现有技术相比它解决的主要问题是通过机械传动的方式减少和代替电磁元件，从而提高这种装置的工作可靠性和经济性。

Description

机动车电动助力转向装置

技术领域

本实用新型涉及机动车制造技术领域，尤其是一种装机动车转向系统上，通过电驱动的方式对机动车司机手动转向起助力作用的装置。

背景技术

在机动车转向系上装设助力转向装置可使司机的转向操作轻松省力，这种转向助力装置现在已越来越广泛地应用于大型货车和乘用车上。一种好的机动车助力转向装置不仅要实现操作轻松省力、兼顾行车安全和驾驶员的驾驭感觉，而且还要具有高的可靠性、经济性以及有较小的体积和重量。现有的机动车助力转向装置大致可分为机械式液压动力转向装置、电子液压助力转向装置和电动助力转向系统。其中电动助力转向装置只需电力，与机械式液压动力转向装置相比较省略了许多元件，没有液压装置所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等，零件数目少，布置方便，重量轻，此外，这种装置没有机械式液压动力转向装置所特有的“寄生损失”和液体泄漏问题，以及其所具有的节能特性，因此，正日益受到人们的重视和研究推广。

已知的技术方案，如中国专利“用于汽车的电动助力转向器”(ZL98810605.1)、“汽车电动助力转向器”(ZL03250301.6)、“电动助力转向系统”(北京凯达鸿商贸公司于2005年2月4日互联网网页：http：//www.kdh.com.cn/scp/zhuanti/html1/ddzl.htm)等中所公开的方案中，电动助力转向装置由机械部分和电子控制部分构成，其中机械部分又包括有由内含传递手动转向力的输入轴、输出轴和装在这两轴之间的弹性连接器构成的机械转向器、扭矩传感器、控制装置、伺服电动机、离合器减速器和车速传感器等组成。在操纵转向盘时，扭矩传感器根据输入力的大小产生相应的电压信号，由此控制装置就可以检测出转向力的大小，同时根据车速传感器产生的脉冲信号又可测出车速，再用于控制电动机的电流，从而形成适当的转向助力。现有的这种机动车电动助力转向装置中，其弹性连接器及其以检测其形变而获取扭矩信号的传感器以及控制伺服电动机的离合器的结构对系统工作的可靠性影响很大，上述文献中公开的扭矩传感器是采用多个磁环及其上的磁极的相对位移、通过电气元件检测出的电脉冲来获取扭矩信号，这种方案不仅结构复杂，而且还会受到电场、磁场的干扰；所公开的离合器的技术方案是采用电磁离合器，这种结构的离合器不仅体积较大，而且受电气元件线路可靠性的影响，因此并不十分理想。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种机动车电动助力转向装置，它主要解决的问题是通过机械传动的方式减少和代替电磁元件，从而提高这种装置的工作可靠性和经济性。

为了解决上述问题，本实用新型采用的方案是：它由机械部分和电子控制部分构成，其中的机械部分包括有传递手动转向力的输入轴、输出轴，装在所述输入轴和输出轴之间的弹性连接器、扭矩传感器、伺服电动机及其减速离合器，此外，所述的弹性连接器包括有一对其端面齿相互啮合的半连轴器，在该两个半连轴器端面齿之间装有弹簧片，当输入轴传入扭力时，该扭力越大，所述弹簧片产生的变形越大，从而使输入轴与输出轴相对转动的角度越大，在所述弹性连接器外还套装有一受键约束而只能相对所述的一个半连轴器轴向串动的套筒，该套筒设有螺旋槽，在该螺旋槽中装有与所述弹性连接器的另一个半连轴器位置相对固定的销，这样的结构设置可使得所述套筒将所述输入轴与输出轴的转动的方向和角度差变成其沿轴向的位移方向和位移量；所述套筒外有横向设置的环槽，该环槽内装有所述扭矩传感器的动臂，这种结构设置可将所述套筒的轴向位移方向和位移量转换成电信号。

上述伺服电动机及其减速离合器包括有一装在所述输出轴上的从动齿轮，在该伺服电动机轴上活动地套装有行星齿轮的支架，在该支架的两个臂上各装有一双联行星齿轮，所述双联行星齿轮的大齿轮与所述伺服电动机轴上的齿轮啮合，所述双联行星齿轮的小齿轮的轮齿与所述从动齿轮的轮齿对应，所述支架上装有复位弹簧，当所述伺服电动机带动所述行星齿轮转动时，其支架在转动惯量的作用下会根据转动方向克服所述复位弹簧的作用而作顺时针或逆时针摆动，使其中一个双联行星齿轮的小齿轮与所述从动齿轮啮合，当所述伺服电动机停止转动时，在复位弹簧的作用下，所述支架复位、使所述双联行星齿轮的小齿轮与所述从动齿轮分离。

由于采用了上述方案，本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：

1、装置运行可靠性高。一是用本实用新型方案的可代替现有技术中的磁环及其配套的电气元件，从而可避免扭矩信号受供瞬间断电、电场、磁场的干扰；二是采用机械传动的方式减少和代替电磁元件的应用，可减小器件发生故障的概率；三是采用行星轮结构的减速离合装置比现有的蜗轮蜗杆加电磁离合结构离合更安全。

2、经济性好。一是采用了简单机械驱动扭矩传感器的结构方式代替复杂的磁环结构的扭矩传感器；二是将减速与离合合二为一取代了现有技术的电磁离合器从而不仅制造工艺要求低，而且可降低制造成本。

附图说明

图1是本实用新型的实施例中机械部分的结构示意图。

图2是图1中A朅处的剖视图。

图3是图1中B朆处的剖视图。

图4是本实用新型的实施例中电子控制部分的电原理图。

具体实施方式

以下结合附图实例对本实用新型的结构作进一步详述：

图1、图2和图3所示为本实施例中的机械部分，本机动车电动助力转向装置的机械部分是将机动车方向柱分为输入轴1、输出轴12两段，其中输入轴1与方向盘联接，传递来自手动转向的扭力；在输入轴1和输出轴12之间装有由半连轴器3、键4、半连轴器8、弹簧片15和销7组成的弹性连接器，半连轴器3和半连轴器8在其端面设置有齿，两个半连轴器的齿互相啮合，但在两个半连轴器的齿之间设有较大间隙，在其间隙中装有“V”字形的弹簧片15，当输入轴1传入扭力时，该扭力形成的扭矩越大，弹簧片15产生的变形越大，从而使输入轴1与输出轴12的转角差越大，即相对转动的角度越大；在弹性连接器外套装有套筒6，它受键4的约束只能相对半连轴器3轴向左右串动，套筒6上设有螺旋槽，穿过输出轴12、半连轴器8的销7插入该螺旋槽中，当输入轴1与输出轴12发生转角差时，套筒6则会根据该转角差的方向相对于弹性连接器作或左或右地轴向串动，其转角差越大，其串动的位移量就越大，在套筒6的中段外设有横向设置的槽，在槽内装有扭矩传感器5的动臂，扭矩传感器5装在外壳2上，这样，套筒6的左右轴向串动及串动的位移量则可通过扭矩传感器5转换成电信号。

本机动车电动助力转向装置的机械部分在输出轴12上还装有从动齿轮9，动齿轮9的齿面外相对设置有两个结构相同的双联行星齿轮10、18中的小齿轮，双联行星齿轮10、18均装在一“V”字形的支架11的臂上，支架11活动地装在伺服电动机13的转轴上，双联行星齿轮10、18中的大齿轮均与伺服电动机13转轴上的齿轮16啮合，使双联行星齿轮10、18成为齿轮16的行星齿轮，在齿轮16停止期间，支架11在复位弹簧17的限位作用下，其上的两个双联行星齿轮10、18中的小齿轮均与从动齿轮9分离，当伺服电动机13通过齿轮16带动双联行星齿轮10、18转动时，支架11在转动惯量的作用下会根据转动方向克服复位弹簧17的限位作用而作顺时针或逆时针摆动，使其中一个双联行星齿轮的小齿轮与从动齿轮9啮合。当然，当伺服电动机13停止转动时，在复位弹簧17的限位作用下使支架11复位，双联行星齿轮10或者双联行星齿轮18的小齿轮与从动齿轮9分离。也就是说，在伺服电动机13不转动时，输出轴12上的从动齿轮9与伺服电动机13轴上的齿轮16分离，而在伺服电动机13转动时，即机动车转向柱需要助力时，输出轴12上的从动齿轮才与伺服电动机13轴上的齿轮16相联接，得到伺服电动机13的动力。

图4所示，虚线框中的部分为本实施例中的电子控制部分，其中电容C1、C2、C5、电阻R1、二极管D1和7805型三端稳压集成电路IC1接稳压电源电路，二极管D1为防止外加电源反接的保护作用。由PIC16F627型单片机集成电路IC2和其外围元件的电阻R4、电容C3、C4、C8、晶体振荡器TX1接成中央程序控制器，它从集成电路IC2的1脚接收来自扭矩传感器W1馈来的扭矩电压信号，并根据该将电压信号分段；从12脚输入机动车的车速信号，其内部设定的程序会根据扭矩电压信号区分方向柱左转、右转、左转扭矩的大小和右转扭矩的大小，将这些扭矩信号与车速信号按设计人的意愿进得运算，然后从9脚输出控制伺服电动机转动的经调制脉宽的脉冲信号，从14脚输出控制控制伺服电动机M1换向的信号。由电阻R3、电容C7、二极管D3，继电器J1和光电耦合集成电路IC5接成转向控制电路，从集成电路IC2的14脚接收转向信号，并通过继电器J1的触点控制伺服电动机M1电源的换向。由二极管D2、555型集成电路IC3和电阻R8接成整形电路，从外接的霍尔元件U2获得反映车速的脉冲信号，经整形后送到集成电路IC2的12脚。由电阻R2、R6、R7、二极管D4、电容C6、光电耦合集成电路IC4和开关管U1接成开关电路，它从集成电路IC2的9脚获得经调制脉宽的脉冲信号，通过继电器J1控制12伏电源供给伺服电动机M1线圈的电流。

Claims

1.一种机动车电动助力转向装置，它由机械部分和电子控制部分构成，其中的机械部分包括有传递手动转向力的输入轴、输出轴，装在所述输入轴和输出轴之间的弹性连接器、扭矩传感器、伺服电动机及其减速离合器，其特征在于：

——所述的弹性连接器包括有一对其端面齿相互啮合的半连轴器，在该两个半连轴器端面齿之间装有弹簧片；

——所述弹性连接器外套装有一受键约束而只能相对所述的一个半连轴器轴向串动的套筒，该套筒设有螺旋槽，在该螺旋槽中装有与所述弹性连接器的另一个半连轴器位置相对固定的销；所述套筒外有横向设置的环槽，该环槽内装有所述扭矩传感器的动臂。

2.根据权利要求1所述的机动车电动助力转向装置，其特征在于：所述伺服电动机及其减速离合器包括有一装在所述输出轴上的从动齿轮，在该伺服电动机轴上活动地套装有行星齿轮支架，在该行星齿轮支架的两个臂上各装有一双联行星齿轮，所述双联行星齿轮的大齿轮与所述伺服电动机轴上的齿轮啮合，所述双联行星齿轮的小齿轮的轮齿与所述从动齿轮的轮齿对应；所述支架上装有复位弹簧。