專利名稱：汽車轉(zhuǎn)向無超調(diào)電磁助力裝置的制作方法
汽車轉(zhuǎn)向無超調(diào)電磁助力裝置 技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明為汽車轉(zhuǎn)向無超調(diào)電磁助力裝置，屬于車輛工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前汽車轉(zhuǎn)向助力主要采用機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向兩類。1.機(jī)械液壓 助力系統(tǒng)機(jī)械液壓助力系統(tǒng)的主要組成部分有液壓泵、油管、壓力流體控制閥、V型傳動(dòng) 皮帶、儲油罐等等。這種助力方式是將一部分發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)化成液壓泵壓力，對轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)施加輔助作用力，從而使輪胎轉(zhuǎn)向，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)液流方式的不同可以分為常壓式液壓助 力和常流式液壓助力。兩種液壓助力中，轉(zhuǎn)向油泵都是必備部件，它可以將輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī) 械能轉(zhuǎn)化為油液的壓力。由于依靠發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)油泵，能耗比較高，所以車輛的行駛動(dòng) 力無形中就被消耗了一部分；液壓系統(tǒng)的管路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，各種控制油液的閥門數(shù)量繁 多，后期的保養(yǎng)維護(hù)需要成本；整套油路經(jīng)常保持高壓狀態(tài)，使用壽命也會受到影響，這些 都是機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點(diǎn)所在。其優(yōu)勢有方向盤與轉(zhuǎn)向輪之間全部是機(jī)械部件 連接，操控精準(zhǔn)，路感直接，信息反饋豐富；液壓泵由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)向動(dòng)力充沛，大小車輛 都適用；技術(shù)成熟，可靠性高，平均制造成本低。機(jī)械液壓助力大幅消耗發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，所以人 們在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，開發(fā)出了更節(jié)省能耗的電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電子液壓助力的 原理與機(jī)械液壓助力基本相同，不同的是油泵由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)助力力度可變。車速傳感 器監(jiān)控車速，電控單元獲取數(shù)據(jù)后通過控制轉(zhuǎn)向控制閥的開啟程度改變油液壓力，從而實(shí) 現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力力度的大小調(diào)節(jié)。電子液壓助力擁有機(jī)械液壓助力的大部分優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還降低 了能耗，反應(yīng)也更加靈敏，轉(zhuǎn)向助力大小也能根據(jù)轉(zhuǎn)角、車速等參數(shù)自行調(diào)節(jié)，更加人性化。 不過引入了很多電子單元，其制造、維修成本也會相應(yīng)增加，使用穩(wěn)定性也不如機(jī)械液壓式 的牢靠。
電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不管是機(jī)械液壓還是電子液壓，終究是采用油液加壓的方式 來實(shí)現(xiàn)助力，不夠直接而且消耗行駛動(dòng)力，油泵憋壞了也比較煩人，由此應(yīng)運(yùn)而生了電動(dòng)助 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在這套系統(tǒng)里不再有油液、管路，取而代之的是直接干脆的電子線路和設(shè)備， 主要組件有電控單元、車速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、電動(dòng)機(jī)等等，原理也不復(fù)雜傳感器把采集 到的車速、轉(zhuǎn)角信息輸送給ECU，ECU決定電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和助力電流大小，把指令傳遞 給電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)將輔助動(dòng)力施加到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，這樣實(shí)時(shí)調(diào)整的轉(zhuǎn)向助力便得以實(shí)現(xiàn)。不 過電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，只能提供有限的輔助力度，難以在大型車輛上使用；同時(shí)電子 部件較多，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性都不如機(jī)械式部件；由于決定電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和助力電 流大小，把指令傳遞給電動(dòng)機(jī)，控制程序成為電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)核心技術(shù)，很難完全消除超 調(diào)，該系統(tǒng)隔離了人與路面的直接聯(lián)系，使得路感信息匱乏，實(shí)際駕駛中的操控樂趣大大 減少；以及成本較高等等，這些都是電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的劣勢所在。從長遠(yuǎn)來看，電子助力 似乎成為發(fā)展趨勢所在，輕便、節(jié)能、響應(yīng)迅速，不過在駕駛層面的劣勢短期內(nèi)還不能得到 很好的彌補(bǔ)(各有所長三種常見助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)介紹，胡正暘，汽車之家，2010年06月24 曰)。
具有電子助力的優(yōu)勢，又有液壓助力的路感，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，這樣兼具多向優(yōu)點(diǎn)的助力裝置是市場急需的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有機(jī)械液壓助力系統(tǒng)能耗比較高，管路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，各種控制油液的閥門數(shù)量繁多以及電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中該系統(tǒng)隔離了人與路面的直接聯(lián)系，使得路感信息匱乏，存在超調(diào)等缺陷，為避免兩類助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在的諸多缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種汽車轉(zhuǎn)向無超調(diào)電磁助力裝置，采用電磁主力盤來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力。
本發(fā)明由扭矩傳感器3、方位傳感器4、電磁助力盤5、電控板6構(gòu)成；扭矩傳感器3 轉(zhuǎn)軸和方位傳感器4轉(zhuǎn)軸及電磁助力盤5轉(zhuǎn)子的軸均與方向盤轉(zhuǎn)向軸2同軸；扭矩傳感器 3和方位傳感器4將駕駛員操控方向盤的扭矩信號和方位信號通過信號線9傳輸至電控板 6中，電控板通過電控供電線7控制電磁助力盤5。
電磁助力盤5由叉形電磁鐵、叉形電磁鐵線圈11、軸承孔12、上定子叉形電磁鐵固定盤14、轉(zhuǎn)子磁齒15、轉(zhuǎn)子福板17、轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18、下定子叉形電磁鐵固定盤19構(gòu)成； 叉形電磁鐵采用硅鋼片等具有退磁特性的材料，電磁助力盤設(shè)置外殼，定子固定于外殼上， 外殼固定在車體上，上定子叉形電磁鐵固定盤14的叉形電磁鐵纏繞叉形電磁鐵線圈11，線圈纏繞時(shí)避讓軸承孔12，固定盤均分設(shè)置η組電磁鐵，線圈分別是L1、L3、L5、…L2n+1，下定子叉形電磁鐵固定盤19叉形電磁鐵的η組電磁鐵線圈分別是L2、L4、L6、…、L2n,通電后產(chǎn)生叉形電磁鐵線圈N極11和叉形電磁鐵線圈S極13，η組N極和η組S極分別在同一半圓方向，共計(jì)2ΧηΧ2Χ2磁極，所有磁極均分圓周360°，η的取值范圍為2 10，η取值越大，控制越精密，電磁助力盤的直徑80 800mm,轉(zhuǎn)子和定子盤之間的間隙小于3mm ;轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)盤由轉(zhuǎn)子磁齒15、轉(zhuǎn)子福板17、轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18構(gòu)成,轉(zhuǎn)子磁齒15固定于轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18上，轉(zhuǎn)子磁齒15的寬度小于叉形電磁鐵一端叉形磁極的間隔，轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18 直徑等于定子轉(zhuǎn)盤直徑，轉(zhuǎn)子輻板17設(shè)置轉(zhuǎn)子輻板空洞16，以減輕轉(zhuǎn)子質(zhì)量造成的慣性。
方位傳感器4由永磁鐵20、永磁體固定盤21，觸發(fā)葉片22、霍爾集成塊23、霍爾傳感器24、導(dǎo)板25構(gòu)成；永磁鐵20安裝在永磁體固定盤21下方外緣,永磁鐵數(shù)量為4n,均分圓周360°，相鄰永磁鐵極性互為相反，永磁鐵的極性徑向設(shè)置，霍爾傳感器24設(shè)置弧形凹槽，永磁體固定盤21軸心與方向盤轉(zhuǎn)向軸2同軸,永磁體固定盤21的直徑大于方向盤轉(zhuǎn)向軸2,小于100mm,永磁體固定盤21下方的永磁體20可以在弧形凹槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng),霍爾傳感器24內(nèi)徑向設(shè)置導(dǎo)板25，觸發(fā)葉片22設(shè)置在弧形凹槽一側(cè)，觸發(fā)葉片后設(shè)置霍爾集成塊 23。
電控板設(shè)置兩路信號放大電路，分別用于放大扭矩信號和方位信號，方位信號需整理放大成為方波電壓，根據(jù)永磁體20的排列形式，相鄰方波電壓相反，幅值相等，利用全對稱互補(bǔ)OTL放大電路將正負(fù)方波進(jìn)行分離，正方波電壓控制三極管Tal、Ta3、…、 Ta2n+1的開啟和關(guān)斷，出現(xiàn)正方波打開三極管，否則關(guān)斷，負(fù)方波電壓控制三極管Tbl、 Tb3、…、 Tb2n+1開啟和關(guān)斷，出現(xiàn)負(fù)方波打開三極管，否則關(guān)斷；扭矩信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，電壓幅值的大小對應(yīng)于扭矩的大小，電壓的正負(fù)對應(yīng)扭矩的方向 ，利用全對稱互補(bǔ) OTL放大電路將正負(fù)波進(jìn)行分離，正波電壓通過三極管Ta2、Ta4、…、 Ta2n基極控制該三極管射極電流大小，電流的大小正比于正波電壓；負(fù)波電壓通過三極管Tb2、Tb4、…、Tb2n基極控制該三極管射極電流大小，電流的大小正比于負(fù)波電壓。
上定子叉形電磁鐵固定盤14的L2n+1線圈輸入端與三極管Ta2n射極相連通,該盤所有線圈的輸出端連通接地，下定子叉形電磁鐵固定盤19的L2n電磁鐵線圈輸入端與三極管Tb2n射極相連通，該盤所有線圈的輸出端連通接地，采用蓄電池對電磁線圈供電，電源正負(fù)極之間設(shè)置有電容C。
在具體的實(shí)施方案中，本發(fā)明采用n=3的方案。其工作過程如圖1所示，在車輛行駛過程中，轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，扭矩傳感器和方位傳感器給出相應(yīng)的信號。扭矩傳感器給出扭矩信號，輸入電控板進(jìn)行放大，扭矩信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，電壓幅值的大小對應(yīng)于扭矩的大小，電壓的正負(fù)對應(yīng)扭矩的方向，利用全對稱互補(bǔ)OTL放大電路將正負(fù)波進(jìn)行分離， 正波電壓通過三極管Ta2、Ta4、…、Ta2n基極控制該三極管射極電流大小，電流的大小正比于正波電壓；負(fù)波電壓通過三極管Tb2、Tb4、…、 Tb2n基極控制該三極管射極電流大小，電流的大小正比于負(fù)波電壓。如圖3所不,若是正波電壓,打開三極管Ta2、Ta4、…、 Ta2n,上定子叉形電磁鐵固定盤上14的電磁線圈L1、L3、L5通電,構(gòu)成電磁鐵,叉形兩端電磁均為N極，在兩個(gè)N極之間下方的轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18上的永磁體磁齒的極性為NS，這樣就形成定子盤上的后端N極推動(dòng)轉(zhuǎn)子盤上的N極，定子盤上的前端N極吸引轉(zhuǎn)子盤上的N 極，三組電磁鐵一推一拉，沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向產(chǎn)生了一個(gè)力，該力的強(qiáng)弱決于線圈電流的大小，線圈電流又決定于扭矩的大小，這樣的轉(zhuǎn)向助力嚴(yán)格正比于人施加在方向盤上的轉(zhuǎn)向力，既不會滯后也不會超前，這在原理上就杜絕了超調(diào)的產(chǎn)生。
方位信號被放大成為方波電壓，根據(jù)永磁體20的排列形式，相鄰方波電壓相反， 幅值相等，利用全對稱互補(bǔ)OTL放大電路將正負(fù)方波進(jìn)行分離，正方波電壓控制三極管 Tal、Ta3、…、Ta2n+1的開啟和關(guān)斷，出現(xiàn)正方波打開三極管，否則關(guān)斷，負(fù)方波電壓控制三極管Tbl、Tb3、…、 Tb2n+1開啟和關(guān)斷，出現(xiàn)負(fù)方波打開三極管，否則關(guān)斷；這樣就讓相應(yīng)的電磁線圈處于工作狀態(tài)。方波信號傳感器采用的是霍爾傳感器24，霍爾信號發(fā)生器為有源器件，它需要提供電源才能工作，霍爾信號集成塊的電源由點(diǎn)火器提供?；魻柤呻娐份敵黾壍募姌O為開路輸出形式，霍爾信號發(fā)生器有三根引出線且與點(diǎn)火器件相連接，其中一根是電源輸入線，一根是霍爾信號輸出線，一根是接地線。當(dāng)電流通過放在磁場中的半導(dǎo)體基片(稱霍爾元件)且電流方向和磁場方向垂直時(shí)，在垂直于電流和磁通的半導(dǎo)體基片的橫向側(cè)面上即產(chǎn)生一個(gè)電壓，這個(gè)電壓稱為霍爾電壓?；魻栯妷旱母?低與通過的電流I和磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比?；魻栃盘柊l(fā)生器的特點(diǎn)1)工作可靠性高，霍爾信號發(fā)生器無磨損部件，不受灰塵、油污的影響，無調(diào)整部件，小型堅(jiān)固，壽命長等優(yōu)點(diǎn)；2)霍爾信號發(fā)生器的輸出電壓信號與葉輪葉片的位置有關(guān)，但與葉輪葉片的運(yùn)動(dòng)速度無關(guān)。也就是說它與磁通變化的速率無關(guān)，它與磁感應(yīng)信號發(fā)生器不同，它不受方向盤轉(zhuǎn)速的影響，使得三極管處于正確穩(wěn)定的工作狀態(tài)。這是電磁傳感器不具有的。這一特性正是本發(fā)明所需要的。
扭矩信號，可采用市場出售的扭矩傳感器，將該扭矩傳感器的輸出信號按要求進(jìn)行整理，即滿足電壓幅值的大小對應(yīng)于扭矩的大小，電壓的正負(fù)對應(yīng)扭矩的方向。利用全對稱互補(bǔ)OTL放大電路將正負(fù)波進(jìn)行分離，正波電壓通過三極管Ta2、Ta4、…、 Ta2n 基極控制該三極管射極電流大小，電流的大小正比于正波電壓；負(fù)波電壓通過三極管Tb2、 Tb4、…、Tb2n基極控制該三極管射極電流大小，電流的大小正比于負(fù)波電壓。
方位信號控制電磁線圈處于可工作狀態(tài)，扭矩信號控制電磁線圈的電流大小決定助力扭矩的大小，兩者協(xié)調(diào)才能正確工作。
有益效果本發(fā)明中采用電磁助力盤實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力，轉(zhuǎn)向動(dòng)力充沛,大小車輛都適用；由于本發(fā)明沒有采用電動(dòng)機(jī)，因而無需把轉(zhuǎn)向指令傳遞給電動(dòng)機(jī)，然后通過控制程序控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，這就完全消除超調(diào)，方向盤與轉(zhuǎn)向輪之間全部是機(jī)械部件連接，實(shí)現(xiàn)了人與路面的直接聯(lián)系，路感直接，信息反饋豐富，大大提高了駕駛操控的樂趣，路感強(qiáng)烈， 操控精準(zhǔn)；本發(fā)明避免了現(xiàn)有電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子部件較多，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性都不如機(jī)械式部件的缺點(diǎn)，結(jié)構(gòu)極其簡單，提高了可靠性高，降低了制造成本。實(shí)現(xiàn)了輕便、節(jié)能、 響應(yīng)迅速的目標(biāo)，兼具多種優(yōu)點(diǎn)，極具市場前景。


圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明電磁助力盤定子及轉(zhuǎn)子俯視示意圖，圖3為本發(fā)明電磁助力盤正視結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為本發(fā)明方位傳感器俯視A-A剖面示意圖，圖5為本發(fā)明霍爾傳感剖視示意圖，圖6為本發(fā)明扭矩、方位信號放大電路原理圖，圖7為本發(fā)明電磁助力盤電路原理圖。
圖1-7中1、方向盤,2、方向盤轉(zhuǎn)向軸,3、扭矩傳感器,4、方位傳感器,5、電磁助力盤，6、電控板，7、電控供電線，8、蓄電池，9、信號線，10、叉形電磁鐵，11、叉形電磁鐵線圈N 極，12、軸承孔，13、叉形電磁鐵線圈S極，14、上定子叉形電磁鐵固定盤，15、轉(zhuǎn)子磁齒，16、 轉(zhuǎn)子福板空洞，17、轉(zhuǎn)子福板，18、轉(zhuǎn)子磁齒固定盤,19、下定子叉形電磁鐵固定盤,20、永磁鐵，21、永磁體固定盤，22、觸發(fā)葉片，23、霍爾集成塊，24、霍爾傳感器，25、導(dǎo)板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
例一本發(fā)明由扭矩傳感器3、方位傳感器4、電磁助力盤5、電控板6構(gòu)成；扭矩傳感器3轉(zhuǎn)軸和方位傳感器4轉(zhuǎn)軸及電磁助力盤5轉(zhuǎn)子的軸均與方向盤轉(zhuǎn)向軸2同軸；扭矩傳感器3和方位傳感器4將駕駛員操控方向盤的扭矩信號和方位信號通過信號線9傳輸至電控板6中，電控板通過電控供電線7控制電磁助力盤5。
電磁助力盤5由叉形電磁鐵、叉形電磁鐵線圈11、軸承孔12、上定子叉形電磁鐵固定盤14、轉(zhuǎn)子磁齒15、轉(zhuǎn)子福板17、轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18、下定子叉形電 磁鐵固定盤19構(gòu)成； 叉形電磁鐵采用硅鋼片等具有退磁特性的材料，電磁助力盤設(shè)置外殼，定子固定于外殼上， 外殼固定在車體上，上定子叉形電磁鐵固定盤14的叉形電磁鐵纏繞叉形電磁鐵線圈11，線圈纏繞時(shí)避讓軸承孔12，固定盤均分設(shè)置η組電磁鐵，線圈分別是L1、L3、L5、…L2n+1，下定子叉形電磁鐵固定盤19叉形電磁鐵的η組電磁鐵線圈分別是L2、L4、L6、…、L2n,通電后產(chǎn)生叉形電磁鐵線圈N極11和叉形電磁鐵線圈S極13，n組N極和η組S極分別在同一半圓方向，共計(jì)2ΧηΧ2Χ2磁極，所有磁極均分圓周360°，η的取值范圍為2 10，η取值越大，控制越精密，電磁助力盤的直徑80 800mm,轉(zhuǎn)子和定子盤之間的間隙小于3mm ;轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)盤由轉(zhuǎn)子磁齒15、轉(zhuǎn)子福板17、轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18構(gòu)成,轉(zhuǎn)子磁齒15固定于轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18上，轉(zhuǎn)子磁齒15的寬度小于叉形電磁鐵一端叉形磁極的間隔，轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18 直徑等于定子轉(zhuǎn)盤直徑，轉(zhuǎn)子輻板17設(shè)置轉(zhuǎn)子輻板空洞16，以減輕轉(zhuǎn)子質(zhì)量造成的慣性。
例二 本發(fā)明由扭矩傳感器3、方位傳感器4、電磁助力盤5、電控板6構(gòu)成；扭矩傳感器3轉(zhuǎn)軸和方位傳感器4轉(zhuǎn)軸及電磁助力盤5轉(zhuǎn)子的軸均與方向盤轉(zhuǎn)向軸2同軸；扭矩傳感器3和方位傳感器4將駕駛員操控方向盤的扭矩信號和方位信號通過信號線9傳輸至電控板6中，電控板通過電控供電線7控制電磁助力盤5。
電磁助力盤5由叉形電磁鐵、叉形電磁鐵線圈11、軸承孔12、上定子叉形電磁鐵固定盤14、轉(zhuǎn)子磁齒15、轉(zhuǎn)子福板17、轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18、下定子叉形電磁鐵固定盤19構(gòu)成； 叉形電磁鐵采用硅鋼片等具有退磁特性的材料，電磁助力盤設(shè)置外殼，定子固定于外殼上， 外殼固定在車體上，上定子叉形電磁鐵固定盤14的叉形電磁鐵纏繞叉形電磁鐵線圈11，線圈纏繞時(shí)避讓軸承孔12，固定盤均分設(shè)置η組電磁鐵，線圈分別是L1、L3、L5、…L2n+1，下定子叉形電磁鐵固定盤19叉形電磁鐵的η組電磁鐵線圈分別是L2、L4、L6、…、L2n,通電后產(chǎn)生叉形電磁鐵線圈N極11和叉形電磁鐵線圈S極13，n組N極和η組S極分別在同一半圓方向，共計(jì)2ΧηΧ2Χ2磁極，所有磁極均分圓周360°，η的取值范圍為2 10，η取值越大，控制越精密，電磁助力盤的直徑80 800mm,轉(zhuǎn)子和定子盤之間的間隙小于3mm ;轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)盤由轉(zhuǎn)子磁齒15、轉(zhuǎn)子福板17、轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18構(gòu)成,轉(zhuǎn)子磁齒15固定于轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18上，轉(zhuǎn)子磁齒15的寬度小于叉形電磁鐵一端叉形磁極的間隔，轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18 直徑等于定子轉(zhuǎn)盤直徑，轉(zhuǎn)子輻板17設(shè)置轉(zhuǎn)子輻板空洞16，以減輕轉(zhuǎn)子質(zhì)量造成的慣性。
方位傳感器4由永磁鐵20、永磁體固定盤21，觸發(fā)葉片22、霍爾集成塊23、霍爾傳感器24、導(dǎo)板25構(gòu)成；永磁鐵20安裝在永磁體固定盤21下方外緣,永磁鐵數(shù)量為4n,均分圓周360°，相鄰永磁鐵極性互為相反，永磁鐵的極性徑向設(shè)置，霍爾傳感器24設(shè)置弧形凹槽，永磁體固定盤21軸心與方向盤轉(zhuǎn)向軸2同軸,永磁體固定盤21的直徑大于方向盤轉(zhuǎn)向軸2,小于100mm,永磁體固定盤21下方的永磁體20可以在弧形凹槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng),霍爾傳感器24內(nèi)徑向設(shè)置導(dǎo)板25，觸發(fā)葉片22設(shè)置在弧形凹槽一側(cè)，觸發(fā)葉片后設(shè)置霍爾集成塊 23。
例三本發(fā)明由扭矩傳感器3、方位傳感器4、電磁助力盤5、電控板6構(gòu)成；扭矩傳感器3轉(zhuǎn)軸和方位傳感器4轉(zhuǎn)軸及電磁助力盤5轉(zhuǎn)子的軸均與方向盤轉(zhuǎn)向軸2同軸；扭矩傳感器3和方位傳感器4將駕駛員操控方向盤的扭矩信號和方位信號通過信號線9傳輸至電控板6中，電控板通過電控供電線7控制電磁助力盤5。
電磁助力盤5由叉形電磁鐵、叉形電磁鐵線圈11、軸承孔12、上定子叉形電磁鐵固定盤14、轉(zhuǎn)子磁齒15、轉(zhuǎn)子福板17、轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18、下定子叉形電磁鐵固定盤19構(gòu)成； 叉形電磁鐵采用硅鋼片等具有退磁特性的材料，電磁助力盤設(shè)置外殼，定子固定于外殼上， 外殼固定在車體上，上定子叉形電磁鐵固定盤14的叉形電磁鐵纏繞叉形電磁鐵線圈11，線圈纏繞時(shí)避讓軸承孔12，固定盤均分設(shè)置η組電磁鐵，線圈分別是L1、L3、L5、…L2n+1，下定子叉形電磁鐵固定盤19叉形電磁鐵的η組電磁鐵線圈分別是L2、L 4、L6、…、L2n,通電后產(chǎn)生叉形電磁鐵線圈N極11和叉形電磁鐵線圈S極13，η組N極和η組S極分別在同一半圓方向，共計(jì)2ΧηΧ2Χ2磁極，所有磁極均分圓周360°，η的取值范圍為2 10，η取值越大，控制越精密，電磁助力盤的直徑80 800mm,轉(zhuǎn)子和定子盤之間的間隙小于3mm ;轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)盤由轉(zhuǎn)子磁齒15、轉(zhuǎn)子福板17、轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18構(gòu)成,轉(zhuǎn)子磁齒15固定于轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18上，轉(zhuǎn)子磁齒15的寬度小于叉形電磁鐵一端叉形磁極的間隔，轉(zhuǎn)子磁齒固定盤18 直徑等于定子轉(zhuǎn)盤直徑，轉(zhuǎn)子輻板17設(shè)置轉(zhuǎn)子輻板空洞16，以減輕轉(zhuǎn)子質(zhì)量造成的慣性。
方位傳感器4由永磁鐵20、永磁體固定盤21，觸發(fā)葉片22、霍爾集成塊23、霍爾傳感器24、導(dǎo)板25構(gòu)成；永磁鐵20安裝在永磁體固定盤21下方外緣,永磁鐵數(shù)量為4n,均分圓周360°，相鄰永磁鐵極性互為相反，永磁鐵的極性徑向設(shè)置，霍爾傳感器24設(shè)置弧形凹槽，永磁體固定盤21軸心與方向盤轉(zhuǎn)向軸2同軸,永磁體固定盤21的直徑大于方向盤轉(zhuǎn)向軸2,小于100mm,永磁體固定盤21下方的永磁體20可以在弧形凹槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng),霍爾傳感器24內(nèi)徑向設(shè)置導(dǎo)板25，觸發(fā)葉片22設(shè)置在弧形凹槽一側(cè)，觸發(fā)葉片后設(shè)置霍爾集成塊 23。
電控板設(shè)置兩路信號放大電路，分別用于放大扭矩信號和方位信號，方位信號需整理放大成為方波電壓，根據(jù)永磁體20的排列形式，相鄰方波電壓相反，幅值相等，利用全對稱互補(bǔ)OTL放大電路將正負(fù)方波進(jìn)行分離，正方波電壓控制三極管Tal、Ta3、…、 Ta2n+1的開啟和關(guān)斷，出現(xiàn)正方波打開三極管，否則關(guān)斷，負(fù)方波電壓控制三極管Tbl、 Tb3、…、Tb2n+1開啟和關(guān)斷，出現(xiàn)負(fù)方波打開三極管，否則關(guān)斷；扭矩信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，電壓幅值的大小對應(yīng)于扭矩的大小，電壓的正負(fù)對應(yīng)扭矩的方向，利用全對稱互補(bǔ)OTL 放大電路將正負(fù)波進(jìn)行分離，正波電壓通過三極管Ta2、Ta4、-,Ta2n基極控制該三極管射極電流大小，電流的大小正比于正波電壓；負(fù)波電壓通過三極管Tb2、Tb4、…、Tb2n基極控制該三極管射極電流大小，電流的大小正比于負(fù)波電壓。
上定子叉形電磁鐵固定盤14的L2n+1線圈輸入端與三極管Ta2n射極相連通,該盤所有線圈的輸出端連通接地，下定子叉形電磁鐵固定盤19的 L2n電磁鐵線圈輸入端與三極管Tb2n射極相連通，該盤所有線圈的輸出端連通接地，采用蓄電池對電磁線圈供電，電源正負(fù)極之間設(shè)置有電容C。
權(quán)利要求
1.一種汽車轉(zhuǎn)向無超調(diào)電磁助力裝置，其特征是它由扭矩傳感器(3)、方位傳感器(4)、電磁助力盤(5)、電控板(6)構(gòu)成；扭矩傳感器(3)轉(zhuǎn)軸和方位傳感器(4)轉(zhuǎn)軸及電磁助力盤(5)轉(zhuǎn)子的軸均與方向盤轉(zhuǎn)向軸(2)同軸；扭矩傳感器(3)和方位傳感器(4)將駕駛員操控方向盤的扭矩信號和方位信號通過信號線(9)傳輸至電控板￠)中，電控板通過電控供電線(7)控制電磁助力盤(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車轉(zhuǎn)向無超調(diào)電磁助力裝置，其特征是電磁助力盤(5)由叉形電磁鐵、叉形電磁鐵線圈(11)、軸承孔(12)、上定子叉形電磁鐵固定盤(14)、轉(zhuǎn)子磁齒(15)、轉(zhuǎn)子福板(17)、轉(zhuǎn)子磁齒固定盤(18)、下定子叉形電磁鐵固定盤(19)構(gòu)成；叉形電磁鐵采用硅鋼片等具有退磁特性的材料，電磁助力盤設(shè)置外殼，定子固定于外殼上，外殼固定在車體上，上定子叉形電磁鐵固定盤(14)的叉形電磁鐵纏繞叉形電磁鐵線圈(11)，線圈纏繞時(shí)避讓軸承孔(12)，固定盤均分設(shè)置η組電磁鐵，線圈分別是L1、L3、L5、…L2n+1，下定子叉形電磁鐵固定盤19叉形電磁鐵的η組電磁鐵線圈分別是L2、L4、L6、…、L2n,通電后產(chǎn)生叉形電磁鐵線圈N極11和叉形電磁鐵線圈S極13,η組N極和η組S極分別在同一半圓方向，共計(jì)2ΧηΧ2Χ2磁極，所有磁極均分圓周360°，η的取值范圍為2 10，η取值越大，控制越精密，電磁助力盤的直徑80 800mm,轉(zhuǎn)子和定子盤之間的間隙小于3mm ;轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)盤由轉(zhuǎn)子磁齒(15)、轉(zhuǎn)子福板(17)、轉(zhuǎn)子磁齒固定盤(18)構(gòu)成,轉(zhuǎn)子磁齒(15)固定于轉(zhuǎn)子磁齒固定盤(18)上，轉(zhuǎn)子磁齒(15)的寬度小于叉形電磁鐵一端叉形磁極的間隔，轉(zhuǎn)子磁齒固定盤(18)直徑等于定子轉(zhuǎn)盤直徑，轉(zhuǎn)子輻板17設(shè)置轉(zhuǎn)子輻板空洞(16)，以減輕轉(zhuǎn)子質(zhì)量造成的慣性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車轉(zhuǎn)向無超調(diào)電磁助力裝置，其特征是方位傳感器(4)由永磁鐵(20)、永磁體固定盤(21)，觸發(fā)葉片(22)、霍爾集成塊(23)、霍爾傳感器(24)、導(dǎo)板(25)構(gòu)成；永磁鐵(20)安裝在永磁體固定盤(21)下方外緣，永磁鐵數(shù)量為4n，均分圓周360°，相鄰永磁鐵極性互為相反，永磁鐵的極性徑向設(shè)置，霍爾傳感器(24)設(shè)置弧形凹槽，永磁體固定盤(21)軸心與方向盤轉(zhuǎn)向軸(2)同軸,永磁體固定盤(21)的直徑大于方向盤轉(zhuǎn)向軸(2),小于100mm,永磁體固定盤(21)下方的永磁體(20)可以在弧形凹槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，霍爾傳感器(24)內(nèi)徑向設(shè)置導(dǎo)板(25)，觸發(fā)葉片(22)設(shè)置在弧形凹槽一側(cè)，觸發(fā)葉片后設(shè)置霍爾集成塊(23)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車轉(zhuǎn)向無超調(diào)電磁助力裝置，其特征是電控板設(shè)置兩路信號放大電路，分別用于放大扭矩信號和方位信號，方位信號需整理放大成為方波電壓，根據(jù)永磁體(20)的排列形式，相鄰方波電壓相反，幅值相等，利用全對稱互補(bǔ)OTL放大電路將正負(fù)方波進(jìn)行分離，正方波電壓控制三極管Tal、Ta3、…、Ta2n+1的開啟和關(guān)斷，出現(xiàn)正方波打開三極管，否則關(guān)斷，負(fù)方波電壓控制三極管Tbl、Tb3、…、Tb2n+1開啟和關(guān)斷，出現(xiàn)負(fù)方波打開三極管，否則關(guān)斷；扭矩信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，電壓幅值的大小對應(yīng)于扭矩的大小，電壓的正負(fù)對應(yīng)扭矩的方向，利用全對稱互補(bǔ)OTL放大電路將正負(fù)波進(jìn)行分離，正波電壓通過三極管Ta2、Ta4、…、 Ta2n基極控制該三極管射極電流大小，電流的大小正比于正波電壓；負(fù)波電壓通過三極管Tb2、Tb4、…、Tb2n基極控制該三極管射極電流大小，電流的大小正比于負(fù)波電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車轉(zhuǎn)向無超調(diào)電磁助力裝置，其特征是上定子叉形電磁鐵固定盤(14)的L2n+1線圈輸入端與三極管Ta2n射極相連通，該盤所有線圈的輸出端連通接地，下定子叉形電磁鐵固定盤(19)的L2n電磁鐵線圈輸入端與三極管Tb2n射極相連通，該 盤所有線圈的輸出端連通接地，采用蓄電池對電磁線圈供電，電源正負(fù)極之間設(shè)置有電容C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車轉(zhuǎn)向無超調(diào)電磁助力裝置，由扭矩傳感器3、方位傳感器4、電磁助力盤5、電控板6構(gòu)成；扭矩傳感器3轉(zhuǎn)軸和方位傳感器4轉(zhuǎn)軸及電磁助力盤5轉(zhuǎn)子的軸均與方向盤轉(zhuǎn)向軸2同軸；扭矩傳感器3和方位傳感器4將駕駛員操控方向盤的扭矩信號和方位信號通過信號線9傳輸至電控板6中，電控板通過電控供電線7控制電磁助力盤5。由于本發(fā)明沒使用電動(dòng)機(jī)，而采用電磁助力盤實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力，因而無需把轉(zhuǎn)向指令傳遞給電動(dòng)機(jī)，這就完全消除超調(diào)；方向盤與轉(zhuǎn)向輪之間全部是機(jī)械部件連接，路感直接，結(jié)構(gòu)極其簡單，提高了可靠性高，降低了制造成本，實(shí)現(xiàn)了輕便、節(jié)能、響應(yīng)迅速的目標(biāo)，兼具多種優(yōu)點(diǎn)，極具市場前景。
文檔編號B62D5/00GK103029746SQ20131000021
公開日2013年4月10日 申請日期2013年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月1日
發(fā)明者陳蜀喬 申請人:陳蜀喬