專利名稱：一種聯(lián)合轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聯(lián)合轉(zhuǎn)向裝置，屬汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的汽車已經(jīng)普遍應(yīng)用了液壓助力轉(zhuǎn)向技術(shù)，同時電動轉(zhuǎn)向技術(shù)也開始逐步推廣應(yīng)用。汽車的液壓助力轉(zhuǎn)向是由液壓系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)向助力。手力作用在方向盤上，通過轉(zhuǎn)向管柱和傳動軸傳遞給轉(zhuǎn)向器的輸入軸，打開液壓轉(zhuǎn)向器的控制閥，使液壓系統(tǒng)的壓力按照手力的方向分配到助力油缸的左腔和右腔，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力。其優(yōu)點是可以通過不同的液壓缸直徑得到不同轉(zhuǎn)向助力，所以適用范圍非常大，從微型車到重型卡車的所有車型都適用。
但液壓助力轉(zhuǎn)向也有明顯的缺點，理想的駕駛狀態(tài)是在原地轉(zhuǎn)向或低速行駛轉(zhuǎn)向時手感輕便，以使轉(zhuǎn)向舒適；中、高速行駛時手感沉穩(wěn)，以保證行駛穩(wěn)定性。但液壓助力轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向特性剛好與理想的狀態(tài)相反，表現(xiàn)為高速行駛時轉(zhuǎn)向輕便，原地或低速轉(zhuǎn)向時較沉重。一般都要通過調(diào)整轉(zhuǎn)向特性曲線(參見附圖1:理想的駕駛狀態(tài)轉(zhuǎn)向特性曲線圖)以獲得一個高速和低速兼顧的轉(zhuǎn)向手感。從圖1中可以得出:Tl區(qū)域為滿足高速狀態(tài)下的閥特性區(qū)域。
T2區(qū)域為滿足一般車速狀態(tài)下的閥特性區(qū)域。
T3區(qū)域為滿足低速或原地轉(zhuǎn)向狀態(tài)下的閥特性區(qū)域。
汽車的電動助力轉(zhuǎn)向是由電機輸出一個較小的扭矩給蝸桿，通過蝸桿蝸輪傳動副輸出一個較大的扭矩給(機械)轉(zhuǎn)向器的輸入軸，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力。其優(yōu)點為:1.電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電控單元(ECU)根據(jù)車速信號，調(diào)整電機輸出扭矩的大小，具備車速感應(yīng)控制功能，可以實現(xiàn)原地或低速轉(zhuǎn)向輕便，高速轉(zhuǎn)向沉穩(wěn)的理想轉(zhuǎn)向特性；2.可以降低能耗1.5% 3% ；3.可以在此基礎(chǔ)上擴展功能，實現(xiàn)自動泊車、自動駕駛等高級功能。
其缺點為:1.受制于電機的輸出功率，其應(yīng)用范圍也收到限制。當前軸負荷達到 1500 2000kgf以上時，已不適合使用電動轉(zhuǎn)向；2.由于電動助力必須依靠輸入軸傳遞力矩，所以機械轉(zhuǎn)向器的齒輪和齒條的嚙合應(yīng)力遠大于液壓助力轉(zhuǎn)向器和普通的機械轉(zhuǎn)向器，齒形很容易磨損而影響轉(zhuǎn)向功能，帶來如異響等故障；3.由于整個傳動系統(tǒng)中增加了速比較大的蝸桿蝸輪傳動副，導(dǎo)致逆效率降低，影響了整車的回正性能。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于:提供一種控制閥由電機助力控制，轉(zhuǎn)向助力是由液壓提供，當電機輸出扭矩大時，駕駛員的手力就?。划旊姍C輸出扭矩小時，駕駛員的手力就大，從而實現(xiàn)原地或低速行駛轉(zhuǎn)向時手力輕便，高速行駛時轉(zhuǎn)向沉穩(wěn)的，兼具有汽車液壓助力轉(zhuǎn)向和汽車電動助力轉(zhuǎn)向優(yōu)點的聯(lián)合轉(zhuǎn)向裝置。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的的:一種聯(lián)合轉(zhuǎn)向裝置，包括方向盤 、轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向管柱、液壓助力轉(zhuǎn)向器、控制器、電機總成、蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成和車速傳感器，其特征在于:液壓助力轉(zhuǎn)向器上的轉(zhuǎn)向管柱與方向盤之間裝有蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成，蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成一側(cè)裝有電機總成，蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成與電機總成連接；蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成上方的方向盤上裝有扭矩傳感器，電機總成一側(cè)設(shè)置有控制器，轉(zhuǎn)向輪上裝有車速傳感器，控制器與車速傳感器之間通過車速信號線連接，電機總成和扭矩傳感器分別通過電機控制線和扭矩信號線與控制器連接。
所述的液壓助力轉(zhuǎn)向器上的轉(zhuǎn)向管柱與方向盤之間裝有兩端輸出式電機，兩端輸出式電機通過電機控制線與控制器連接。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于:該聯(lián)合轉(zhuǎn)向裝置通過電機助力打開液壓助力轉(zhuǎn)向器控制閥，實現(xiàn)了液壓助力轉(zhuǎn)向車速感應(yīng)控制。相比現(xiàn)有的液壓助力轉(zhuǎn)向有以下優(yōu)點:1、在液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中實現(xiàn)了原地或低速轉(zhuǎn)向輕便、高速轉(zhuǎn)向沉穩(wěn)的車速感應(yīng)控制；2、由于轉(zhuǎn)向助力仍然由液壓系統(tǒng)提供，所以其應(yīng)用范圍可以覆蓋所有車型；3、由于轉(zhuǎn)向助力仍然由液壓系統(tǒng)提供,可以避免齒輪和齒條嚙合應(yīng)力過大的問題；4、由于電機輸出的扭矩主要為打開液壓助力轉(zhuǎn)向器控制閥提供助力，所以對于電機的輸出功率要求也比較低；5、由于需要輸出的扭 矩較小，所以電機減速機構(gòu)的速比較低，對逆效率的影響很小，對回正性能影響也就很??；且同樣可以擴展功能，實現(xiàn)自動泊車、自動駕駛等高級功能。


圖1為理想的駕駛狀態(tài)轉(zhuǎn)向特性曲線2為聯(lián)合轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為聯(lián)合轉(zhuǎn)向裝置的控制器的電路圖；圖4為聯(lián)合轉(zhuǎn)向裝置的助力曲線程序圖；圖5為聯(lián)合轉(zhuǎn)向裝置的高端配置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中:1、方向盤，2、轉(zhuǎn)向輪，3、轉(zhuǎn)向管柱，4、液壓助力轉(zhuǎn)向器，5、控制器，6、電機總成，7、蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成，8、車速傳感器，9、扭矩傳感器，10、車速信號線，11、電機控制線，12、扭矩信號線，13、兩端輸出式電機。
具體實施方式
該聯(lián)合轉(zhuǎn)向裝置包括方向盤1、轉(zhuǎn)向輪2、轉(zhuǎn)向管柱3、液壓助力轉(zhuǎn)向器4、控制器5、 電機總成6、蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成7和車速傳感器8。液壓助力轉(zhuǎn)向器4上的轉(zhuǎn)向管柱3 與方向盤I之間裝有蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成7，蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成7 —側(cè)裝有電機總成 6，蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成7與電機總成6連接。
蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成7上方的方向盤I上裝有扭矩傳感器9，電機總成6 —側(cè)設(shè)置有控制器5 (E⑶)，轉(zhuǎn)向輪2上裝有車速傳感器8，控制器5與車速傳感器之間8通過車速信號線10連接，電機總成6和扭矩傳感器9分別通過電機控制線11和12與控制器5連接(參見附圖2)。
該聯(lián)合轉(zhuǎn)向裝置的電機總成6和蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成7分別受控制器5的程序控制。控制器5通過扭矩傳感器9和車速傳感器8采集到的信號運行內(nèi)部控制算法，向電機總成6和蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成7發(fā)出指令，控制電機總成6和蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成 7的動作，控制器5的工作參數(shù)為:工作電壓:5V，最大電流:50A (參見附圖3)。
工作時控制器5依據(jù)作用在方向盤I上的扭矩傳感器9和車速傳感器8所發(fā)出的信號，給電機總成6發(fā)出指令，再通過蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成7增大扭矩后并輸出扭矩。在這一過程中:當車輛處于點火且原地轉(zhuǎn)向時，控制器5根據(jù)采集到的轉(zhuǎn)向扭矩信號和車速信號，給予電機總成6指令，啟動電機總成6轉(zhuǎn)動并輸出扭矩至蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成7，由蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成7將扭矩增大后再輸出；與此同時，蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成7輸出的扭矩加上駕駛員作用于方向盤I上的很小的轉(zhuǎn)向手力，兩者協(xié)同共同打開液壓助力轉(zhuǎn)向器4上的控制閥，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向輪2的轉(zhuǎn)向。由于打開控制閥的扭矩大部分由電機總成6和蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成7輸出，此時駕駛員的轉(zhuǎn)向手力感覺輕便。
當車輛處于高速狀態(tài)時，控制器5根據(jù)采集到的轉(zhuǎn)向扭矩信號和車速信號，給予電機總成6指令，由于電機總成6和蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成7分別受控制器5的程序控制， 此時電機總成6和蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成7輸出的扭矩很小，打開控制閥的扭矩大部分由駕駛員作用于方向盤I上的轉(zhuǎn)向手力提供，駕駛員的轉(zhuǎn)向手力感覺穩(wěn)重，使車輛在高速行駛轉(zhuǎn)向時更加安全。該聯(lián)合轉(zhuǎn)向裝置也可根據(jù)車況和使用功能，增設(shè)眾多助力曲線(參見附圖4)。
該聯(lián)合轉(zhuǎn)向裝置的電機總成6工作參數(shù)為:工作電壓:12V，工作最大電流50A，功率:65W ;控制器5根據(jù)內(nèi)部運算，以不同的電流控制輸出力矩(I 4N -m),蝸輪蝸桿傳動比根據(jù)最后需要的扭矩設(shè)計。
針對中高端配置，可通過兩端輸出式電機13替代上述的電機總成6和蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成7，控制器5通過電機控制線11與兩端輸出式電機13連接。控制器5依據(jù)作用在方向盤I上的扭矩傳感器9和轉(zhuǎn)向輪2上的車速傳感器8所米集的信號，給兩端輸出式電機13發(fā)出指令并輸出扭矩(參見附圖5)。
兩端輸出式電機13工作參數(shù)為:工作電壓:12V，最大工作電流:50A，控制器5根據(jù)內(nèi)部運算，以不同的電流控制兩端輸出式電機12的輸出力矩(I 5N.m)。
權(quán)利要求
1.一種聯(lián)合轉(zhuǎn)向裝置，包括方向盤(1)、轉(zhuǎn)向輪(2)、轉(zhuǎn)向管柱(3)、液壓助力轉(zhuǎn)向器(4)、控制器(5)、電機總成(6)、蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成(7)和車速傳感器(8)，其特征在于 液壓助力轉(zhuǎn)向器(4)上的轉(zhuǎn)向管柱(3)與方向盤(1)之間裝有蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成(7)， 蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成(7)—側(cè)裝有電機總成(6)，蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成(7)與電機總成(6)連接；蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成(7)上方的方向盤(1)上裝有扭矩傳感器(9)，電機總成 (6 )—側(cè)設(shè)置有控制器(5 )，轉(zhuǎn)向輪(2 )上裝有車速傳感器(8 )，控制器(5 )與車速傳感器(8 ) 之間通過車速信號線(10)連接，電機總成(6)和扭矩傳感器(9)分別通過電機控制線(11) 和扭矩信號線(12)與控制器(5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聯(lián)合轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述的液壓助力轉(zhuǎn)向器(4) 上的轉(zhuǎn)向管柱(3)與方向盤(1)之間裝有兩端輸出式電機(13)，兩端輸出式電機13)通過電機控制線(11)與控制器(5 )連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聯(lián)合轉(zhuǎn)向裝置，屬汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括方向盤、轉(zhuǎn)向輪、轉(zhuǎn)向管柱、液壓助力轉(zhuǎn)向器、控制器、電機總成、蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成和車速傳感器，轉(zhuǎn)向管柱與方向盤之間裝有蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成，蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成一側(cè)裝有電機總成，蝸輪蝸桿減速機構(gòu)總成與電機總成連接。本發(fā)明實現(xiàn)了原地或低速轉(zhuǎn)向輕便、高速轉(zhuǎn)向沉穩(wěn)的車速感應(yīng)控制；避免了現(xiàn)有齒輪和齒條嚙合應(yīng)力過大的問題；由于本發(fā)明需要輸出的扭矩較小，所以電機減速機構(gòu)的速比較低，對逆效率和回正性能影響較小其應(yīng)用范圍可以覆蓋所有車型。
文檔編號B62D6/00GK103253299SQ20131017152
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月11日
發(fā)明者譚永超, 馮強, 文衛(wèi)平 申請人:荊州恒隆汽車零部件制造有限公司