汽車電動助力轉向器的製作方法
2023-05-29 07:34:01
專利名稱：汽車電動助力轉向器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及汽車轉向器，具體是一種汽車電動助力轉向器。
技術背景隨著現代汽車技術的迅猛發展，人們對汽車轉向操縱性能的要求也日益提高。要求保證車輛在任何工況下轉動方向盤時，都有較理想的操縱穩定性，即使車輛在停車情況下轉動方向盤時也能夠輕鬆自如，而在高速行駛時又不會感到輕飄不穩。助力轉向系統就能滿足人們的這一要求。
傳統的汽車助力轉向系統通常指的是液壓助力轉向系統，由於液壓需要油泵、油管、壓力流量控制閥、儲油罐等，零件數目多，佔用空間大，還存在著液體洩漏損失。液壓助力轉向系統的油泵由發動機驅動，為保證汽車原地轉向或者低速轉向時的輕便性，油泵的排量是以發動機怠速時的流量來確定的，而汽車行駛中大部分時間處於高於怠速的速度和直線行駛狀態，只能將油泵輸出的油液大部分經控制閥回流到儲油罐，造成很大的「寄生損失」。有一些汽車冠以電動助力轉向，其實不是真正意義上的純電動的助力轉向，它也需要液壓系統，只不過由電動機供油。
發明內容
本實用新型的目的就是提供一種只需電力不用液壓，能使汽車的經濟性、動力性和機動性都有所提高，能減少低速或零速時所需的力矩，減少了駕車者在高速行駛時方向盤「飄」的感覺；能夠節能80％左右，提高了汽車的整體運行性能的電動助力轉向器。
本實用新型的上述目的是通過這樣的技術方案實現的，即一種汽車電動助力轉向器，包括機械傳動和電子控制單元兩部分，其特徵是機械傳動包括轉向軸、蝸輪軸、電機-離合器總成、傳動軸、蝸杆及蝸輪，其中轉向軸與蝸輪軸一端花鍵連接，轉向軸在軸套內由方向柱和花鍵軸採用內外花鍵連接構成，在連接處用尼龍銷定位；蝸輪軸與蝸輪過盈配合，蝸輪軸的一側安裝扭矩傳感器；受電子控制單元控制的電機離合器總成的離合器通過花鍵與蝸杆連接；蝸輪軸的另一端與傳動軸花鍵連接；電子控制單元包括輸入信號前置處理電路、信號判斷和處理電路及控制輸出電路；其中輸入信號前置處理電路將發動機轉速信號、車速信號和扭矩信號進行前置處理後由輸出端與信號判斷和處理電路的輸入端連接；信號判斷和處理電路的信號輸出端分別通過數位訊號放大驅動電路與檢測指示燈、電機-離合器總成中的離合器及電機電源控制電路連接；通過力矩設定電路和運行方向控制電路後由H橋驅動電路控制電機的運行方向和力矩大小。
本實用新型由於所述結構而具有如下優點①.本實用新型將電動機、離合器、減速裝置、轉向杆等各部件裝配成一個整體，這既無管道也無控制閥，使其結構緊湊、質量減少，實現了轉向系統的小型輕巧，節省了輕型車類寶貴的安裝空間。而且電動助力轉向系統的質量比液壓助力轉向系統的質量輕25％左右。
②.沒有液壓助力轉向系統所必須的常運轉轉向油泵，電動機只是在需要時才啟動，所以動力消耗和燃油消耗均可降到最低，而且省去了油壓系統，不需要給轉向油泵補油，也不必擔心漏油。
③.本實用新型由單片機控制，能根據車速、轉向盤轉矩和發動機轉速等信號經過優化獲得最佳動力，可以明顯提高汽車的操縱輕便性和穩定性，並且可以按照汽車性能和駕駛習慣的需要，通過軟體修正動力特性。
④.本實用新型零件數量少，結構簡單，且不需加注潤滑油。
⑤.本實用新型以電池為能源，以電機作為動力元件，所以電動助力轉向系統所需要的能量在任何情況下都可以得到，不受發動機停止運轉的影響，即使在停車時也可獲得最大的轉向動力，減少發動機的損耗，增大輸出功率。
⑥.本實用新型比液壓助力轉向系統結構簡單，回正性好，從而獲得了最優轉向回正特性，大大改善了穩定性。
⑦.本實用新型無能量的「寄生損失」。
因此電動助力轉向系統在各種行駛條件下均可節能80％左右，提高了汽車的整體運行性能。
本實用新型的上述結構可以通過附圖給出的實施例進一步說明。
附圖1是本實用新型的機械結構圖附圖2是本實用新型的電子控制單元電路模塊圖；附圖3為附圖1的A向示意圖。
圖中1為轉向軸，2為支架，3為蝸輪軸，4為電子控制單元，5為電機-離合器總成，6為傳感器，7為傳動軸，8為蝸杆，9為蝸輪具體實施方式
參見附圖1，駕駛員施加在方向盤上的力矩通過轉向軸1傳遞給蝸輪軸3。傳感器6檢測出蝸輪軸3的力矩信號將其轉化為電子信號。電子控制單元4接收到傳感器6發出的電信號後，結合其它信號通過分析、處理髮出控制信號給電機-離合器總成5。電機離合器將電信號轉化為助動力矩，通過蝸輪9蝸杆8傳遞給蝸輪軸3。電機M產生的力矩與駕駛員的作用力形成合力作用在與蝸輪軸3採用內外花鍵連接的傳動軸7上，產生助力效果。
上述結構中轉向軸1在軸套內由方向柱和花鍵軸採用內外花鍵連接構成，在連接處用尼龍銷定位；這樣當汽車發生強烈正面碰撞時，尼龍銷2被剪斷，轉向軸1產生收縮，吸收碰撞能量，可以防止方向盤後移傷害駕駛員。
上述機構中傳動軸7採用了收縮式結構，在出現強烈正面碰撞時，能夠自動收縮，但只要方向盤能夠旋轉，整個機構部分就能夠正常工作，即增強了駕駛員的安全性，又能在撞擊後不影響方向的轉動。
機械結構採用收縮式結構，主要體現在轉向軸的內部連接上，相較於其它類型的防護安全措施有著本身極大的優點，首先在汽車遭受強烈正面碰撞時，其機構結構可以自動收縮，防止方向盤後移傷害駕駛員達到安全的目的，其次當方向器收縮變化後轉向機構仍然可以正常使用。
參見附圖2，本實用新型的電子控制單元，包括輸入信號前置處理電路、信號判斷和處理電路及控制輸出電路。圖中IGP為發動機轉速信號；RSW為行駛車速信號；Tm為主扭矩信號；Ts為副扭矩信號，這四種信號共同構成輸入信號部分。A1、A2、A3、A4為輸入信號前置處理整形、濾波電路，其中，A1採用阻容濾波和LM158放大電路，A2採用TLP521光電隔離放大電路，A3和A4採用電阻分壓、阻容濾波和LM158放大電路；A5為系統安全反饋電路；A6採用TLE6228數位訊號放大驅動電路；A7為電機運行、方向的控制信號處理電路採用74LS00和74LS14的邏輯互鎖電路；A8為電機力矩設定信號輸出與處理電路，採用阻容濾波和比較放大晶片TL494；A9為開發接口電路；A10為數字儀表接口電路；A11為電機H橋驅動電路的控制電路，採用MC33883DW晶片；A12為電機主電路的電流反饋電路，採用比較放大電路AD8200；MOS1、MOS2、MOS3、MOS4是由四個MOSFET管組成的電機H橋驅動電路受A11的驅動控制；Relay為控制是否有助力的繼電器。Vcc1供給單片機電源3.3V；Vcc2為除去單片機電源以外的所有電路的驅動電源；+BB為汽車上直接給的+12V主驅動電源。EPS Lamp為EPS指示燈；Clutch為電動助力轉向器助力電機上的離合器，M為電動助力轉向器助力電機，在結構上Clutch和M共同組成了電機-離合器總成(5)。
權利要求1.一種汽車電動助力轉向器，包括機械傳動和電子控制單元兩部分，其特徵是機械傳動包括轉向軸(1)、蝸輪軸(3)，電機-離合器總成(5)，傳動軸(7)，蝸杆(8)及蝸輪(9)，其中轉向軸與蝸輪軸一端花鍵連接，轉向軸在軸套內由方向柱和花鍵軸採用內外花鍵連接構成，在連接處用尼龍銷(2)定位；蝸輪軸與蝸輪過盈配合，蝸輪軸的一側安裝扭矩傳感器(6)；受電子控制單元(4)控制的電機離合器總成的離合器通過花鍵與蝸杆連接；蝸輪軸的另一端與傳動軸花鍵連接；電子控制單元包括輸入信號前置處理電路、信號判斷和處理電路及控制輸出電路；其中輸入信號前置處理電路將發動機轉速信號、車速信號和扭矩信號進行前置處理後由輸出端與信號判斷和處理電路的輸入端連接；信號判斷和處理電路的信號輸出端分別通過數位訊號放大驅動電路與檢測指示燈、電機-離合器總成中的離合器及電機電源控制電路連接；通過力矩設定電路和運行方向控制電路後由H橋驅動電路控制電機的運行方向和力矩大小。
2.根據權利要求1所述的汽車電動助力轉向器，其特徵是傳動軸(7)採用了收縮式結構。
專利摘要一種汽車電動助力轉向器，包括機械傳動和電子控制單元兩部分，其特徵是機械傳動部分中的轉向軸在軸套內由方向柱和花鍵軸採用內外花鍵連接構成，在連接處用尼龍銷定位；蝸輪軸的一側安裝扭矩傳感器；受電子控制單元控制的電機離合器總成的離合器通過花鍵與蝸杆連接；電子控制單元包括輸入信號前置處理電路、信號判斷和處理電路及控制輸出電路；由控制輸出電路控制電機的運行方向和力矩大小。本實用新型只需電力不用液壓，能使汽車的經濟性、動力性和機動性都有所提高，能減少低速或零速時所需的力矩，減少了駕車者在高速行駛時方向盤「飄」的感覺；能夠節能80％左右，提高了汽車的整體運行性能。
文檔編號B62D5/04GK2645999SQ0325030
公開日2004年10月6日 申請日期2003年9月9日 優先權日2003年9月9日
發明者馬福明, 朱開田 申請人:重慶馳騁輕型汽車部件股份有限公司