本發(fā)明涉及一種新型汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要零部件有油壺、轉(zhuǎn)向油泵、油管、轉(zhuǎn)向器、皮帶等。其工作原理是發(fā)動機(jī)通過皮帶輪等部件驅(qū)動轉(zhuǎn)向油泵主軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生液體流量與壓力，方向盤旋轉(zhuǎn)方向與角度使轉(zhuǎn)向器分配控制閥調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向油泵輸入轉(zhuǎn)向器液壓缸的流量與壓力大小，使轉(zhuǎn)向器橫拉桿左右移動，即在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上增加了一個輔助作用力，從而使汽車輪胎轉(zhuǎn)向。傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)存在的問題如下：

1、傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可變轉(zhuǎn)向助力困難，即產(chǎn)生的助力大小不能隨著車速的提高而發(fā)生變化。在高速行駛過程中方向盤很輕，易出現(xiàn)轉(zhuǎn)方向時的“發(fā)飄”現(xiàn)象，影響高速行車時的安全，降低了駕駛員在高速行駛過程中操縱方向的穩(wěn)定性和安全感。

2、傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是通過驅(qū)動轉(zhuǎn)向油泵產(chǎn)生液壓助力，其工作效率在70％～80％，主要是由于傳動液體的流動特性，在油管與轉(zhuǎn)向器分配閥等零件通過細(xì)長、小孔徑的通道時出現(xiàn)一定的液壓損耗，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力效率下降，導(dǎo)致在轉(zhuǎn)向過程中出現(xiàn)遲滯效應(yīng)(即轉(zhuǎn)向的靈敏度)，使轉(zhuǎn)向時的跟隨特性與回正特性下降。

3、傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，組裝困難，主要組成零部件有油壺、轉(zhuǎn)向油泵、油管、轉(zhuǎn)向器、皮帶等，其中轉(zhuǎn)向油泵屬于易損件，轉(zhuǎn)向打死時間過長時轉(zhuǎn)向油泵很容易損壞，使用壽命下降，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失去轉(zhuǎn)向力能。

4、傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向過程中或轉(zhuǎn)向打死時，皮帶、轉(zhuǎn)向油泵等部件會發(fā)生工作時的噪音，影響駕駛員行車時的舒適感。

5、傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是將發(fā)動機(jī)部分的動力轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)向油泵的液體壓力，只要發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，不管是否轉(zhuǎn)向都要損耗發(fā)動機(jī)輸出的部分動力，這樣就額外的增加了燃料的損耗，經(jīng)濟(jì)性能下降。

6、傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作用的介質(zhì)外漏以及額外的增加了燃料的損耗，對環(huán)境造成不同程度的污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)向安全可靠、操縱穩(wěn)定、更輕便的新型汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種新型汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置，包括齒條、分布于齒條兩端的球頭拉桿，齒條的外周設(shè)有齒條殼體，齒條的中部設(shè)有與其嚙合的齒輪，齒輪與一安裝于一組合殼體內(nèi)的主軸總成連接，所述主軸總成包括輸入軸、輸出軸以及連接于輸入軸和輸出軸之間的扭桿，所述齒輪的一端與輸出軸固定，所述汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置還包括電機(jī)、蝸輪、蝸桿、扭矩角度傳感器以及電子控制單元，蝸輪、蝸桿以及扭矩角度傳感器設(shè)于所述組合殼體內(nèi)，所述蝸輪固定于輸出軸的外周，蝸桿和蝸輪嚙合，所述電機(jī)的驅(qū)動端與蝸桿連接，所述扭矩角度傳感器設(shè)置于輸入軸和輸出軸之間，扭矩角度傳感器的輸出端以及電機(jī)的控制端與電子控制單元的信號端連接。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述組合殼體由主殼體和上蓋組合而成，所述蝸輪、蝸桿以及扭矩角度傳感器設(shè)于主殼體內(nèi)，所述上蓋和所述齒條殼體分別置于主殼體的兩側(cè)并與其組合成型，所述輸入軸通過第一軸承固定于上蓋內(nèi)。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述輸出軸通過第二軸承固定于主殼體內(nèi)，所述輸出軸的外周卡裝有用于限定第二軸承的軸用彈性擋圈。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述扭桿的兩個軸端分別通過定位銷與輸入軸和輸出軸固定。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述齒輪的一端通過定位銷與輸出軸固定。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述蝸桿采用一端球軸承支撐、一端長徑比大于1的自潤軸套支撐。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明設(shè)有扭矩角度傳感器，能夠?qū)⑤斎胼S和輸出軸之間產(chǎn)生的角度轉(zhuǎn)動位移變成電信號輸送到電子控制單元，電子控制單元為汽車的控制核心，因此電子控制單元可以進(jìn)一步結(jié)合車速信號、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號等，控制電機(jī)按相應(yīng)指令輸出相應(yīng)轉(zhuǎn)向方向及助力大小的輔助轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩。因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)的助力轉(zhuǎn)向控制，可以輕松的獲得可變轉(zhuǎn)向助力的特性，隨車速的變化提供不同的助力效果，提高了低速行駛時轉(zhuǎn)向的靈敏輕便與高速行駛時轉(zhuǎn)向的安全可靠及穩(wěn)定性特點(diǎn)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式進(jìn)行進(jìn)一步的說明：

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明助力轉(zhuǎn)向部分的剖視圖。

標(biāo)號說明：1-齒條，2-球頭拉桿，3-齒條殼體，4-齒輪，5-輸入軸，6-輸出軸，7-扭桿，8-電機(jī)，9-蝸輪，10-蝸桿，11-扭矩角度傳感器，12-電子控制單元，13-主殼體，14-上蓋，15-第一軸承，16-第二軸承，17-軸用彈性擋圈。

具體實(shí)施方式

下面對照附圖，通過對實(shí)施例的描述，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。

參照圖1和圖2，本發(fā)明的新型電動助力轉(zhuǎn)向裝置主要由傳統(tǒng)的機(jī)械式齒輪齒條轉(zhuǎn)向主體部分以及電動助力轉(zhuǎn)向部分組成。前者主要包括齒條1、球頭拉桿2、齒條殼體3、齒輪4，由輸入軸5、輸出軸6和扭桿7組成的主軸總成等。后者包括電機(jī)8、蝸輪9、蝸桿10、扭矩角度傳感器11以及電子控制單元12等。

齒條1設(shè)于齒條殼體3內(nèi)，主軸總成以及蝸輪9、蝸桿10和扭矩角度傳感器11等設(shè)于一組合殼體內(nèi)。如圖1所示，此組合殼體由主殼體13和上蓋14組合而成，蝸輪9、蝸桿10以及扭矩角度傳感器11設(shè)于主殼體13內(nèi)，上蓋14和齒條殼體3分別置于主殼體13的兩側(cè)并與其組合成型，輸入軸5通過第一軸承15固定于上蓋14內(nèi)。輸出軸6通過第二軸承16固定于主殼體13內(nèi)，輸出軸6的外周卡裝有用于限定第二軸承16的軸用彈性擋圈17。蝸桿9采用一端球軸承支撐、一端長徑比大于1的自潤軸套支撐。

基于上述的組合結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的各個部分形成模塊化組合，在使用時可以根據(jù)需要對上蓋14、蝸桿10、蝸輪9、齒條殼體3等部件進(jìn)行更換，從而滿足更多的裝車需求。

下面對本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。

如圖所示，球頭拉桿2分布于齒條1的兩端，齒輪4與齒條1的中部嚙合，當(dāng)齒輪4轉(zhuǎn)動時可以帶動齒條1左右位移，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。因此通過控制齒輪4的轉(zhuǎn)動即可控制汽車的轉(zhuǎn)向。

齒輪4的一端與輸出軸6固定，具體為通過定位銷與輸出軸6固定。扭桿7連接于輸入軸5和輸出軸6之間，具體為扭桿7的兩個軸端分別通過定位銷與輸入軸5和輸出軸6固定。因此輸入軸5轉(zhuǎn)動時可以帶動輸出軸6轉(zhuǎn)動。

蝸輪9固定于輸出軸6的外周，蝸桿10和蝸輪9嚙合，電機(jī)8的驅(qū)動端與蝸桿10連接，扭矩角度傳感器11設(shè)置于輸入軸5和輸出軸6之間，扭矩角度傳感器11的輸出端以及電機(jī)8的控制端與電子控制單元12的信號端連接。電機(jī)8驅(qū)動端與蝸桿蝸輪減速器連接，傳遞效率達(dá)90％以上，使輸出的轉(zhuǎn)矩直接作用于轉(zhuǎn)向車輪。沒有傳統(tǒng)的液壓助力系統(tǒng)帶來的遲滯效應(yīng)，提高了方向盤轉(zhuǎn)向時車輪的跟隨性能。在球頭拉桿2及慣性的作用下，使轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)動擺振減小，提高了外力的抗干擾能力。通過軟件編程控制，增加回正力矩或阻尼力矩，在低速時轉(zhuǎn)向后，方向盤能夠按需求準(zhǔn)確地回到中間位置；在高速時轉(zhuǎn)向后，可防止在回正過程中方向盤的脈沖振動，提升了低速與高速行駛時方向的回正性能。

扭矩角度傳感器11能夠?qū)⑤斎胼S5和輸出軸6之間產(chǎn)生的角度轉(zhuǎn)動位移變成電信號輸送到電子控制單元12，電子控制單元12為汽車的控制核心，因此電子控制單元12可以進(jìn)一步結(jié)合車速信號、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號等，控制電機(jī)8按相應(yīng)指令輸出相應(yīng)轉(zhuǎn)向方向及助力大小的輔助轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩。低速轉(zhuǎn)向時提供較大的轉(zhuǎn)向助力，使駕駛?cè)藛T轉(zhuǎn)向更為輕便，當(dāng)車速提高時，汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向助力逐漸變小，駕駛?cè)藛T轉(zhuǎn)向時需要的轉(zhuǎn)向力將逐漸變大，有效的解決了傳統(tǒng)的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在高速轉(zhuǎn)方向時的“發(fā)飄”現(xiàn)象，提高了駕駛?cè)藛T在高速行駛過程中操縱方向的穩(wěn)定性和安全感。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了低燃油消耗，不消耗發(fā)動機(jī)的動力，是用電源來維持系統(tǒng)工作，只有在轉(zhuǎn)向時電機(jī)才會產(chǎn)生助力，不轉(zhuǎn)向時不消耗能量，為此，汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置大大減少了車輛使用的燃油消耗，比傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：在不轉(zhuǎn)向時，汽車電動助力轉(zhuǎn)向裝置(eps)降低至3％左右的燃油消耗；轉(zhuǎn)向時，降低至5％左右的燃油消耗。

本發(fā)明采用電源來工作，沒有傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作介質(zhì)的外漏問題，避免了對環(huán)境造成的污染，是市場發(fā)展趨勢需求的環(huán)保車載轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，但不是窮盡性的例舉，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。