專利名稱：融合電動助力轉(zhuǎn)向的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種轎車的融合電動助力轉(zhuǎn)向的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，車輛上使用的轉(zhuǎn)向系統(tǒng),大部分是電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),少部分是電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電控液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，液壓管路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、成本高、不宜布置，而且存在液壓油泄露問題，成為安全隱患。而電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，僅提供助力，轉(zhuǎn)向特性卻隨車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角變化，駕駛性能不高。申請?zhí)枮?00810026772.7的中國專利文件《汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向傳動裝置》披露了幾種機(jī)械和電動結(jié)合的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以解決單純電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不安全的問題。但是上述專利文件中提供的幾種方案不管是高速運行還是低速運行都是直速轉(zhuǎn)向，駕駛性能不聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種融合電動助力轉(zhuǎn)向的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法在低速和高速狀態(tài)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向特性的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是:一種融合電動助力轉(zhuǎn)向的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括與轉(zhuǎn)向盤傳動連接的輸入軸(20 )，與機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(6 )傳動連接的輸出軸(21)，輸入軸
(20)與輸出軸(21)之間為雙行星輪傳動機(jī)構(gòu)(3)，雙行星輪傳動機(jī)構(gòu)連接有受控的、電動的渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)，所述雙行星輪傳動機(jī)構(gòu)包括第一行星排與第二行星排，第一行星架(32)連接所述輸入軸(20)，第一內(nèi)齒圈(31)固定，第一行星排與第二行星排共用一個太陽輪
(33)，第二行星架(35)連接輸出軸(21);所述蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)連接在第二內(nèi)齒圈(34)的外廓上；所述融合電動助力轉(zhuǎn)向的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括一個狀態(tài)切換機(jī)構(gòu)，該狀態(tài)切換機(jī)構(gòu)包括一個設(shè)于第二內(nèi)齒圈(34)與輸出軸(21)之間，用于在低速換向時結(jié)合以使第二行星排同步轉(zhuǎn)動、在高速換向時分離的離合器，以及一個用于接收車速信號，控制所述離合器的電子控制單元，該電子控制單元控制連接所述離合器。所述離合器為電磁離合器，由一個電磁線圈(5)及一個鎖止件(4)構(gòu)成。所述電磁離合器為摩擦式電磁離合器，所述鎖止件(4)為摩擦吸盤。所述電磁離合器為插套式單向電磁離合器，所述鎖止件(4)為軸套。所述電子控制單元(14)還采樣連接安裝在輸入軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器(I)和轉(zhuǎn)角傳感器(2 )，輸出控制連接電動機(jī)(10 )，電動機(jī)(10 )驅(qū)動所述蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)(8、9 )。本發(fā)明首先提供了一種新型的雙行星輪傳動機(jī)構(gòu)，兩個行星排對稱設(shè)置，第一行星架輸入，第二行星架輸出，共用太陽輪，第一內(nèi)齒圈固定，第二內(nèi)齒圈連接電動助力的驅(qū)動；然后在上述雙行星輪傳動機(jī)構(gòu)上設(shè)置一個高低速轉(zhuǎn)向時所用的狀態(tài)切換機(jī)構(gòu)，該狀態(tài)切換機(jī)構(gòu)根據(jù)車速高低，借助離合器對第二行星排的轉(zhuǎn)動進(jìn)行控制，本發(fā)明能夠依據(jù)駕駛員指令和轎車的行駛工況，自動切換工作狀態(tài)，使車輛實現(xiàn)低速轉(zhuǎn)向輕便靈活，中高速轉(zhuǎn)向簡單穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向特性。并且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作非常方便。


圖1是本發(fā)明的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1所示，一種融合電動助力轉(zhuǎn)向的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括與轉(zhuǎn)向盤傳動連接的輸入軸20，與機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6傳動連接的輸出軸21，輸入軸20與輸出軸21之間為雙行星輪傳動機(jī)構(gòu)3,雙行星輪傳動機(jī)構(gòu)連接有受控的、電動的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu),雙行星輪傳動機(jī)構(gòu)包括第一行星排與第二行星排，第一行星排的第一行星架連接輸入軸20，第一行星排與第二行星排共用一個太陽輪33，第二行星排的第二行星架35連接輸出軸21 ;第一行星排的第一內(nèi)齒圈31固定，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)連接在第二行星排的第二內(nèi)齒圈34的外廓上。所述融合電動助力的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括一個狀態(tài)切換機(jī)構(gòu)，該狀態(tài)切換機(jī)構(gòu)包括一個設(shè)于輸出軸21和第二內(nèi)齒圈34之間的離合器，該離合器在低速換向時結(jié)合使整個第二行星排同步轉(zhuǎn)動，在高速換向時分離，以及一個用于接收車速信號，控制離合器的電子控制單元14，電子控制單元控制連接離合器。本實施例中，離合器采用電磁離合器，安裝在輸出軸上。電磁離合器由一個電磁線圈5及一個鎖止件4構(gòu)成，電磁線圈5控制鎖止件4，鎖止件4能夠強(qiáng)制同步輸出軸與第二內(nèi)齒圈的運動，即在電磁離合器吸合時，使第二行星排稱為一個整體，即第二內(nèi)齒圈34、第二行星輪、第二行星架35、公共太陽輪33和輸出軸21同步轉(zhuǎn)動，在電磁離合器不吸合時，第二行星排照常運行。電磁離合器可以采用摩擦式離合器和插套式單向離合器，鎖止件4為吸盤或軸套，也可以采用其它類型的離合器。電子控制單元14采集車輛轉(zhuǎn)速信號11，輸出控制連接電磁離合器。電子控制單元采樣連接安裝在輸入軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器I和轉(zhuǎn)角傳感器2，輸出控制連接電動機(jī)10，電動機(jī)10驅(qū)動蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)。圖1中，8為蝸桿，9為聯(lián)軸器。離合器也可以采用非電磁力驅(qū)動的離合器，如電動推桿驅(qū)動，液(氣)壓驅(qū)動的離合器。本實施例中，離合器安裝在輸出軸21上，鎖止件4同步輸出軸21與內(nèi)齒圈，即離合器直接對輸出軸21與內(nèi)齒圈進(jìn)行離合，作為其他實施方式，也可以采用間接的離合方式，如鎖止件同步輸出軸21與第二行星輪/太陽輪，這樣也能夠使第二行星排同步轉(zhuǎn)動，離合器實現(xiàn)了間接離合內(nèi)齒圈與輸出軸。另外，由于第二行星架連接輸出軸，離合器也可以安裝在行星架上。電子控制單元控制電動機(jī)和狀態(tài)切換機(jī)構(gòu)，接收車速信號，傳感器傳遞電子控制單元所需信號，電動機(jī)通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)提供助力或助轉(zhuǎn)角，雙行星輪傳動機(jī)構(gòu)合成來自轉(zhuǎn)向盤和電動機(jī)的力或運動。電磁離合器接受來自電子控制單元14的電磁離合器控制信號7，控制鎖止件4，電動機(jī)10接受電子控制單元14的控制信號12，產(chǎn)生運動，通過聯(lián)軸器9和蝸桿8，傳遞給雙行星輪傳動機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)助力或助轉(zhuǎn)角。電子控制單元14接受來自車速傳感器的車速信號12，轉(zhuǎn)矩傳感器I的轉(zhuǎn)矩信號16，轉(zhuǎn)角傳感器2轉(zhuǎn)角信號15和電動機(jī)的反饋信號13，產(chǎn)生控制信號12，控制電動機(jī)電流大?。划a(chǎn)生控制信號7，控制電磁離合器的動作。本發(fā)明的系統(tǒng)工作過程如下:
當(dāng)車輛低速，進(jìn)行轉(zhuǎn)向時，電子控制單元14控制電磁離合器工作，推動鎖止件4，同步輸出軸21與內(nèi)齒圈的運動，這時雙行星輪傳動機(jī)構(gòu)3為以行星架32和內(nèi)齒圈34為輸入(輸入包括來自轉(zhuǎn)向盤17的力與電動機(jī)10的轉(zhuǎn)動)，以第二行星架35為輸出。電動機(jī)10在電子控制單元14的控制下產(chǎn)生助力，和經(jīng)第一行星排減扭后的轉(zhuǎn)向盤17力矩在第二行星排上合成為行星架35上的輸出。第一內(nèi)齒圈31固定,第一行星架32輸入,第二行星架35輸出，其傳動比為l/1+i，其中i為第一內(nèi)齒圈31和第一太陽輪33齒數(shù)比，所以轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動比減小為僅機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動比的l/1+i，實現(xiàn)了低速時輕便靈活的轉(zhuǎn)向特性。車輛中高速，進(jìn)行轉(zhuǎn)向時，電子控制單元14控制電磁離合器使其不工作，電動機(jī)10在電子控制單元14的控制下產(chǎn)生助轉(zhuǎn)角，和經(jīng)第一行星排增速后的轉(zhuǎn)向盤17轉(zhuǎn)角在第二行星輪36上合成為行星架35的轉(zhuǎn)角輸出，通過機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)6傳遞給輪胎，改變轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動比，使得車輛質(zhì)心的橫擺角速度和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角的比值為定值，從而使得車輛在不同的中高車速下行駛時的轉(zhuǎn)向特性不變，駕駛變得更為簡單、易操縱，且能在危險工況下，主動改變前輪轉(zhuǎn)角，改善車輛的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種融合電動助力轉(zhuǎn)向的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括與轉(zhuǎn)向盤傳動連接的輸入軸(20),與機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(6 )傳動連接的輸出軸(21)，輸入軸(20 )與輸出軸(21)之間為雙行星輪傳動機(jī)構(gòu)(3)，雙行星輪傳動機(jī)構(gòu)連接有受控的、電動的渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述雙行星輪傳動機(jī)構(gòu)包括第一行星排與第二行星排，第一行星架(32)連接所述輸入軸(20)，第一內(nèi)齒圈(31)固定，第一行星排與第二行星排共用一個太陽輪(33)，第二行星架(35)連接輸出軸(21);所述蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)連接在第二內(nèi)齒圈(34)的外廓上；所述融合電動助力轉(zhuǎn)向的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括一個狀態(tài)切換機(jī)構(gòu)，該狀態(tài)切換機(jī)構(gòu)包括一個設(shè)于第二內(nèi)齒圈(34)與輸出軸(21)之間，用于在低速換向時結(jié)合以使第二行星排同步轉(zhuǎn)動、在高速換向時分離的離合器，以及一個用于接收車速信號，控制所述離合器的電子控制單元，該電子控制單元控制連接所述離合器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種融合電動助力轉(zhuǎn)向的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述離合器為電磁離合器，由一個電磁線圈(5 )及一個鎖止件(4 )構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種融合電動助力轉(zhuǎn)向的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁離合器為摩擦式電磁離合器，所述鎖止件(4)為摩擦吸盤。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種融合電動助力轉(zhuǎn)向的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述電磁離合器為插套式單向電磁離合器，所述鎖止件(4)為軸套。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種融合電動助力轉(zhuǎn)向的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，所述電子控制單元(14)還采樣連接安裝在輸入軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器(I)和轉(zhuǎn)角傳感器(2)，輸出控制連接電動機(jī)(10)，電動機(jī)(10)驅(qū)動所述蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)(8、9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種融合電動助力轉(zhuǎn)向的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，首先提供了一種新型的雙行星輪傳動機(jī)構(gòu)，以機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在轉(zhuǎn)向軸上設(shè)置有融合電動助力轉(zhuǎn)向的主動轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，它由雙行星輪傳動機(jī)構(gòu)、狀態(tài)切換機(jī)構(gòu)、電動機(jī)及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電子控制單元、信號傳感器與若干信號線組成，能夠根據(jù)駕駛員操作指令或電子控制單元的操作指令，自動的切換助力或主動轉(zhuǎn)向狀態(tài)，控制電動機(jī)在低速行駛時提供助力，中高速行駛時提供助轉(zhuǎn)角改變轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳動比，實現(xiàn)低速轉(zhuǎn)向輕便靈活、高速簡單穩(wěn)定的駕駛特性，其具有機(jī)構(gòu)簡單、可靠、易于控制等優(yōu)點。
文檔編號B62D113/00GK103085863SQ20131001868
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者謝金法, 喬軍委, 金海 , 段冉, 王宏朝, 楊振巍 申請人:河南科技大學(xué)