一種電動助力轉向裝置的製作方法

2023-05-21 13:43:31 2

專利名稱：一種電動助力轉向裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動助力轉向裝置。
技術背景齒輪齒條式轉向裝置是汽車轉向裝置的一種，這種裝置包括轉向操作機 構、轉向器，所述轉向器包括轉向齒輪和齒條，所述轉向操作機構與轉向器 中的轉向齒輪相配合，轉向齒輪和齒條直接嚙合，操縱轉向操作機構從而將 轉向齒輪的迴轉力和旋轉運動量分別轉換為齒條的軸向推力和行程。為了轉向輕便，通常會安裝轉向助力裝置。轉向助力裝置大致分為液壓 轉向助力裝置和電動助力裝置，其中，電動助力裝置分為將電機安裝在轉向 柱上的管柱助力式和將電機安裝在轉向器中的齒輪齒條上的轉向齒輪助力 式。兩種電動助力裝置的結構和工作原理類似，以管柱助力式為例，電動助 力裝置包括扭矩傳感器、轉向控制器和電機，扭矩傳感器用於檢測轉向軸的 扭矩，當方向盤轉動時扭矩傳感器輸出扭矩信號到轉向控制器，轉向控制器 根據輸入的扭矩信號、車速信號給電機發送驅動信號，電機通過減速器輸出 助力扭矩到轉向操作機構的輸出軸上。通常，轉向器中的轉向齒輪和齒條之間會有一定的裝配間隙，該裝配間 隙還會隨著轉向齒輪的齒輪部分、齒條齒的磨損和齒條導向部件的磨損而增 大，反映到方向盤上就會產生一定的空轉角度。這種方向盤在空轉階段中的 角行程稱為方向盤自由行程。適當的方向盤自由行程對緩和路面衝擊、避免 駕駛員過度緊張是有利的，但如果方向盤自由行程過大，就會影響轉向靈敏 性。此外，如果裝配間隙過大，轉向齒輪與齒條齒面上的嚙合部分產生的衝 擊響聲也隨之增大，給汽車裡的人造成不舒適的感覺。如果裝配間隙過小，感到費勁。因此，應當將齒輪齒條的間隙限制 在一定的範圍內。現在汽車的轉向裝置普遍都裝有齒輪齒條間隙調整機構，但是，目前只 能根據方向盤的自由行程、轉彎操作力、轉向操作的靈敏程度來人為判斷齒 輪齒條間隙可能過大或過小，再經過檢查進一步判定。否則只能在定期的保 養維修過程中對齒輪齒條間隙進行檢查，這樣就不能夠在齒輪齒條間隙不在 其規定範圍時及時發現並對其進行調整。實用新型內容本實用新型的目的是提供一種電動助力轉向裝置，它能夠在齒輪齒條間 隙超過規定範圍時自動發出報警信號，以解決現有技術中只能靠人為判斷來 調整齒輪齒條間隙。為實現上述目的，本實用新型提供了一種電動助力轉向裝置，該裝置包 括轉向操作機構、齒輪齒條式轉向器、電動助力裝置，所述齒輪齒條式轉向 器包括相互嚙合的轉向齒輪和轉向齒條，轉向操作機構與轉向齒輪相配合，電動助力裝置包括轉向控制器；其中，所述裝置還包括傳感器和報警裝置， 傳感器用於檢測轉向齒輪與轉向齒條之間的間隙，傳感器的輸出端連接到所 述轉向控制器的輸入端，所述轉向控制器的一個輸出端連接到報警裝置的啟 動指令輸入端。本實用新型提供的電動助力轉向裝置中的轉向控制器對從所述傳感器 接收到表示間隙值的信號(例如壓力信號)進行分析，當檢測的間隙值在控制 器預先設定的閾值範圍(例如壓力值範圍)內時，說明齒輪齒條間隙在規定範 圍內，齒輪齒條處於正常嚙合狀態；當檢測的間隙值大於間隙最大設定值或 小於間隙最小設定值時，轉向控制器判定齒輪齒條間隙過大或過小，輸出報 警信號給報警裝置並優選將故障信息儲存起來。從而，本實用新型提供的電動助力轉向裝置可以方便快捷地檢測到齒輪齒條間隙過大或過小，以便提醒 駕駛員及時調節齒輪齒條間隙調整機構，使齒輪齒條間隙在規定範圍內，齒 輪齒條處於正常嚙合狀態，從而降低轉向齒輪與齒條齒面上的嚙合部分產生 的衝擊響聲，使方向盤自由行程在一定範圍內，提高轉向操作靈敏度並緩和 路面衝擊，提高了汽車的舒適性。同時減緩齒輪齒條的齒面磨損速度，降低 使用和維修成本。


圖1是管柱助力式的電動助力轉向裝置的結構示意圖；圖2是圖i中沿著n-n線剖開並沿箭頭方向投射的剖面圖;圖3是轉向齒輪助力式的電動助力轉向裝置結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。如圖1-3所示，本實用新型提供的電動助力轉向裝置包括轉向操作機構、 齒輪齒條式轉向器、電動助力裝置，所述齒輪齒條式轉向器包括相互嚙合的 轉向齒輪12和轉向齒條14，轉向操作機構與轉向齒輪相配合，電動助力裝 置包括轉向控制器5;其中，所述裝置還包括傳感器21和報警裝置22，傳 感器21用於檢測轉向齒輪12與轉向齒條14之間的間隙，傳感器21的輸出 端連接到所述轉向控制器5的輸入端，所述轉向控制器5的一個輸出端連接 報警裝置22的啟動指示輸入端。下面主要參考圖1、 2以管柱助力式的電動助力轉向裝置為例說明本實 用新型。所述轉向操作機構包括方向盤l、轉向軸2、轉向管3、輔助單元6、輸 出軸8、中間軸10和接頭9、 11。方向盤1安裝在轉向軸2的一端，轉向軸2的另一端延伸到轉向管3裡面，並與輔助單元6的扭杆(圖中未示出)的一 端連接，輸出軸8的一端與扭杆的另一端相連接，輸出軸8的另一端通過接 頭9連接在中間軸10的一端，中間軸10的另一端通過接頭11與轉向齒輪 12連接，這樣轉向操作機構能把駕駛員對方向盤1的轉向力傳遞給轉向齒輪 12。所述轉向器中除了轉向齒輪12、轉向齒條14之外還包括其他輔助部件， 為轉向器殼體13、軸承15、 16和齒輪齒條間隙調整機構。轉向齒輪12通過 接頭11與中間軸10另一端相連接，轉向齒輪12通過位於齒輪12兩端的軸 承15、 16支撐起來並可在轉向器殼體13內繞轉向齒輪12的軸線自由旋轉， 轉向齒輪12的齒輪齒與轉向齒條14的齒條齒嚙合，從而能使轉向齒輪12 的旋轉力轉變成轉向齒條14沿其軸線方向的軸向推力，轉向齒輪12的旋轉 運動量轉變成轉向齒條14的軸向行程。如圖2所示，所述齒輪齒條間隙調整機構包括齒條導向壓塊17、壓緊彈 簧18、鎖緊螺母19和調整螺塞20。齒條導向壓塊17具有導向槽，轉向齒 條14位於該導向槽中，用於限定轉向齒條14的運動方向。壓緊彈簧18被 壓縮在齒條導向壓塊17與調整螺塞20之間，通過按壓齒條導向壓塊17而 將轉向齒條14壓靠在轉向齒輪12上。鎖緊螺母19用於緊固調整螺塞20， 通過調節調整螺塞20的位移量能改變壓緊彈簧18的預緊力從而改變齒條導 向壓塊17對轉向齒條14施加的壓力，以達到調整轉向齒輪12和轉向齒條 14間的間隙的目的。所述傳感器21可以是本領域技術人員公知的傳感器，例如位置傳感器、 壓力傳感器等，優選為壓力傳感器，傳感器21固定在所述齒條導向壓塊17 上，用於檢測齒條導向壓塊17受到的壓力，並輸出壓力信號到轉向控制器5。圖1所示是管柱助力式的電動助力轉向裝置，該裝置包括扭矩傳感器4、 轉向控制器5和電機7。扭矩傳感器4用於檢測轉向軸2的扭矩大小並輸出扭矩信號到轉向控制器5，轉向控制器5根據輸入的扭矩信號、車速信號給 電機7發送驅動信號，所述電機7的驅動輸入端與轉向控制器5的一個輸出 端連接，接收該驅動信號，電機7的輸出軸通過減速器(圖中未示出)輸出助 力扭矩到輸出軸8上。圖3是轉向齒輪助力式的電動助力轉向裝置的結構示意圖，該裝置的結 構元件及其工作原理與管柱助力式的電動助力轉向裝置基本相似，不同之處 在於，扭矩傳感器4用於檢測轉向齒輪12的扭矩，電機7的輸出軸與轉向 齒輪12傳動配合輸出助力扭矩到轉向齒輪12上。上述轉向控制器5用於輔助轉向的功能為轉向控制器的基本公知功能， 在此不作過多描述，其中車速信號可以從車輛的主控ECU中獲取。所述轉向控制器5可以為本領域技術人員公知的電子控制單元(ECU)， 這種電子控制單元能完成接收、比較、控制等功能，還可以將輸出的信號以 編碼的形式(例如故障碼)存儲起來。本實用新型提供的轉向控制器5具有預 先設定的閾值範圍，並將傳感器21輸入到轉向控制器5的檢測到的代表齒 間間隙的信號進行A/D轉換得到數字值，將該數字值與所預先設定的閾值範 圍進行比較，並根據比較結果輸出報警信號到報警裝置22。其中設定的閾值 範圍根據傳感器21的類型以及輸出的信號的含義而對應地選擇，例如傳感 器21為壓力傳感器，則輸出與齒間間隙有關的壓力信號，則轉向控制器5 中設定的閾值範圍為壓力值範圍，本實施例的閾值範圍為127.4N 156.8N。具體來說，傳感器21為壓力傳感器，檢測齒條導向壓塊17受到的壓力， 並將檢測到的壓力信號輸出到轉向控制器5，轉向控制器5對壓力信號進行 A/D轉換得到壓力值，並進行如下分析當檢測的壓力值在設定的壓力值範 圍內時，表明齒輪齒條間隙在規定範圍內，不輸出任何報警信號；當檢測的 壓力值大於壓力最大設定值時，判定齒輪齒條間隙過小，轉向控制器5輸出 報警信號給報警裝置22，並優選將故障信息以故障碼的形式儲存起來；當檢測的壓力值小於壓力最小設定值時，判定齒輪齒條間隙過大，轉向控制器5 輸出報警信號給報警裝置，並優選將故障信息以故障碼的形式儲存起來。壓力設定範圍為當齒輪齒條間隙在規定範圍時壓力傳感器檢測到的壓 力值。所述報警裝置22可以是本領域技術人員公知的報警裝置，如蜂鳴器、報警信號燈等，優選為報警信號燈，所述報警信號燈可以是本領域技術人員公知的普通燈泡、LED燈等，優選為LED燈。
權利要求1、一種電動助力轉向裝置，該裝置包括轉向操作機構、齒輪齒條式轉向器、電動助力裝置，所述齒輪齒條式轉向器包括相互嚙合的轉向齒輪(12)和轉向齒條(14)，轉向操作機構與轉向齒輪相配合，電動助力裝置包括轉向控制器(5)；其特徵在於，所述裝置還包括傳感器(21)和報警裝置(22)，傳感器(21)用於檢測轉向齒輪(12)與轉向齒條(14)之間的間隙，傳感器(21)的輸出端連接到所述轉向控制器(5)的輸入端，所述轉向控制器(5)的一個輸出端連接報警裝置(22)的啟動指令輸入端。
2、 根據權利要求1所述的電動助力轉向裝置，其特徵在於，所述齒輪 齒條式轉向器還包括齒輪齒條間隙調整機構，該調整機構包括齒條導向壓塊 (17)、壓緊彈簧(18)和調整螺塞(20)，齒條導向塊(17)具有導向槽，轉向齒條 (14)位於該導向槽中，壓緊彈簧(18)被壓縮在齒條導向壓塊(17)與調整螺塞 (20)之間。
3、 根據權利要求2所述的電動助力轉向裝置，其特徵在於，所述傳感 器固定在所述齒條導向壓塊(17)上。
4、 根據權利要求3所述的電動助力轉向裝置，其特徵在於，所述傳感 器(21)為壓力傳感器。
5、 根據權利要求1所述的電動助力轉向裝置，其特徵在於，所述報警 裝置(22)為報警信號燈。
6、 根據權利要求5所述的電動助力轉向裝置，其特徵在於，所述報警 信號燈為LED燈。7、根據權利要求1所述的電動助力轉向裝置，其特徵在於，所述電動 助力裝置還包括扭矩傳感器(4)和電機(7)，所述扭矩傳感器(4)用於檢測轉向 軸(2)或轉向齒輪(12)的扭矩大小，輸出端與轉向控制器(5)的輸入端連接，所 述電機(7)的驅動輸入端與轉向控制器(5)的另一個輸出端連接，電機(7)的輸 出軸與轉向操作機構中的輸出軸(8)或轉向齒輪(12)傳動配合。
專利摘要一種電動助力轉向裝置，該裝置包括轉向操作機構、齒輪齒條式轉向器、電動助力裝置，所述齒輪齒條式轉向器包括相互嚙合的轉向齒輪和轉向齒條，轉向操作機構與轉向齒輪相配合，電動助力裝置包括轉向控制器；其特徵在於，所述裝置還包括傳感器和報警裝置，傳感器用於檢測轉向齒輪與轉向齒條之間的間隙，傳感器的輸出端連接到所述轉向控制器的輸入端，所述轉向控制器的一個輸出端連接報警裝置的啟動指令輸入端。這樣可以方便快捷地檢測到齒輪齒條間隙過小或過大，以便提醒駕駛員及時調節齒輪齒條間隙調整機構，使齒輪齒條處於正常嚙合狀態，從而提高了汽車的舒適性，同時減緩齒輪齒條的齒面磨損速度，降低使用和維修成本。
文檔編號F16H57/00GK201110370SQ20072017526
公開日2008年9月3日 申請日期2007年8月29日 優先權日2007年8月29日
發明者陳淑君 申請人:比亞迪股份有限公司