專利名稱：一種電動助力轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電動助力轉(zhuǎn)向裝置。
技術(shù)背景齒輪齒條式轉(zhuǎn)向裝置是汽車轉(zhuǎn)向裝置的一種，這種裝置包括轉(zhuǎn)向操作機(jī) 構(gòu)、轉(zhuǎn)向器，所述轉(zhuǎn)向器包括轉(zhuǎn)向齒輪和齒條，所述轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向器 中的轉(zhuǎn)向齒輪相配合，轉(zhuǎn)向齒輪和齒條直接嚙合，操縱轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)從而將 轉(zhuǎn)向齒輪的回轉(zhuǎn)力和旋轉(zhuǎn)運動量分別轉(zhuǎn)換為齒條的軸向推力和行程。為了轉(zhuǎn)向輕便，通常會安裝轉(zhuǎn)向助力裝置。轉(zhuǎn)向助力裝置大致分為液壓 轉(zhuǎn)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(jī)安裝在轉(zhuǎn)向 柱上的管柱助力式和將電機(jī)安裝在轉(zhuǎn)向器中的齒輪齒條上的轉(zhuǎn)向齒輪助力 式。兩種電動助力裝置的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)向控制器和電機(jī)，扭矩傳感器用于檢測轉(zhuǎn)向軸的 扭矩，當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動時扭矩傳感器輸出扭矩信號到轉(zhuǎn)向控制器，轉(zhuǎn)向控制器 根據(jù)輸入的扭矩信號、車速信號給電機(jī)發(fā)送驅(qū)動信號，電機(jī)通過減速器輸出 助力扭矩到轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)的輸出軸上。通常，轉(zhuǎn)向器中的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向齒輪的齒輪部分、齒條齒的磨損和齒條導(dǎo)向部件的磨損而增 大，反映到方向盤上就會產(chǎn)生一定的空轉(zhuǎn)角度。這種方向盤在空轉(zhuǎn)階段中的 角行程稱為方向盤自由行程。適當(dāng)?shù)姆较虮P自由行程對緩和路面沖擊、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(zhuǎn)向靈敏 性。此外，如果裝配間隙過大，轉(zhuǎn)向齒輪與齒條齒面上的嚙合部分產(chǎn)生的沖 擊響聲也隨之增大，給汽車?yán)锏娜嗽斐刹皇孢m的感覺。如果裝配間隙過小，感到費勁。因此，應(yīng)當(dāng)將齒輪齒條的間隙限制 在一定的范圍內(nèi)?，F(xiàn)在汽車的轉(zhuǎn)向裝置普遍都裝有齒輪齒條間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)，但是，目前只 能根據(jù)方向盤的自由行程、轉(zhuǎn)彎操作力、轉(zhuǎn)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(jīng)過檢查進(jìn)一步判定。否則只能在定期的保 養(yǎng)維修過程中對齒輪齒條間隙進(jìn)行檢查，這樣就不能夠在齒輪齒條間隙不在 其規(guī)定范圍時及時發(fā)現(xiàn)并對其進(jìn)行調(diào)整。實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種電動助力轉(zhuǎn)向裝置，它能夠在齒輪齒條間 隙超過規(guī)定范圍時自動發(fā)出報警信號，以解決現(xiàn)有技術(shù)中只能靠人為判斷來 調(diào)整齒輪齒條間隙。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種電動助力轉(zhuǎn)向裝置，該裝置包 括轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、電動助力裝置，所述齒輪齒條式轉(zhuǎn)向 器包括相互嚙合的轉(zhuǎn)向齒輪和轉(zhuǎn)向齒條，轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向齒輪相配合，電動助力裝置包括轉(zhuǎn)向控制器；其中，所述裝置還包括傳感器和報警裝置， 傳感器用于檢測轉(zhuǎn)向齒輪與轉(zhuǎn)向齒條之間的間隙，傳感器的輸出端連接到所 述轉(zhuǎn)向控制器的輸入端，所述轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向裝置中的轉(zhuǎn)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(jìn)行分析，當(dāng)檢測的間隙值在控制 器預(yù)先設(shè)定的閾值范圍(例如壓力值范圍)內(nèi)時，說明齒輪齒條間隙在規(guī)定范 圍內(nèi)，齒輪齒條處于正常嚙合狀態(tài)；當(dāng)檢測的間隙值大于間隙最大設(shè)定值或 小于間隙最小設(shè)定值時，轉(zhuǎn)向控制器判定齒輪齒條間隙過大或過小，輸出報 警信號給報警裝置并優(yōu)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(zhuǎn)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(diào)節(jié)齒輪齒條間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)，使齒輪齒條間隙在規(guī)定范圍內(nèi)，齒 輪齒條處于正常嚙合狀態(tài)，從而降低轉(zhuǎn)向齒輪與齒條齒面上的嚙合部分產(chǎn)生 的沖擊響聲，使方向盤自由行程在一定范圍內(nèi)，提高轉(zhuǎn)向操作靈敏度并緩和 路面沖擊，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(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖i中沿著n-n線剖開并沿箭頭方向投射的剖面圖;圖3是轉(zhuǎn)向齒輪助力式的電動助力轉(zhuǎn)向裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。如圖1-3所示，本實用新型提供的電動助力轉(zhuǎn)向裝置包括轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)、 齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、電動助力裝置，所述齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器包括相互嚙合的 轉(zhuǎn)向齒輪12和轉(zhuǎn)向齒條14，轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向齒輪相配合，電動助力裝 置包括轉(zhuǎn)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用于檢測轉(zhuǎn)向齒輪12與轉(zhuǎn)向齒條14之間的間隙，傳感器21的輸出 端連接到所述轉(zhuǎn)向控制器5的輸入端，所述轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向裝置為例說明本實 用新型。所述轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)包括方向盤l、轉(zhuǎn)向軸2、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向軸2的一端，轉(zhuǎn)向軸2的另一端延伸到轉(zhuǎn)向管3里面，并與輔助單元6的扭桿(圖中未示出)的一 端連接，輸出軸8的一端與扭桿的另一端相連接，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(zhuǎn)向齒輪 12連接，這樣轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)能把駕駛員對方向盤1的轉(zhuǎn)向力傳遞給轉(zhuǎn)向齒輪 12。所述轉(zhuǎn)向器中除了轉(zhuǎn)向齒輪12、轉(zhuǎn)向齒條14之外還包括其他輔助部件， 為轉(zhuǎn)向器殼體13、軸承15、 16和齒輪齒條間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向齒輪12通過 接頭11與中間軸10另一端相連接，轉(zhuǎn)向齒輪12通過位于齒輪12兩端的軸 承15、 16支撐起來并可在轉(zhuǎn)向器殼體13內(nèi)繞轉(zhuǎn)向齒輪12的軸線自由旋轉(zhuǎn)， 轉(zhuǎn)向齒輪12的齒輪齒與轉(zhuǎn)向齒條14的齒條齒嚙合，從而能使轉(zhuǎn)向齒輪12 的旋轉(zhuǎn)力轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)向齒條14沿其軸線方向的軸向推力，轉(zhuǎn)向齒輪12的旋轉(zhuǎn) 運動量轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)向齒條14的軸向行程。如圖2所示，所述齒輪齒條間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)包括齒條導(dǎo)向壓塊17、壓緊彈 簧18、鎖緊螺母19和調(diào)整螺塞20。齒條導(dǎo)向壓塊17具有導(dǎo)向槽，轉(zhuǎn)向齒 條14位于該導(dǎo)向槽中，用于限定轉(zhuǎn)向齒條14的運動方向。壓緊彈簧18被 壓縮在齒條導(dǎo)向壓塊17與調(diào)整螺塞20之間，通過按壓齒條導(dǎo)向壓塊17而 將轉(zhuǎn)向齒條14壓靠在轉(zhuǎn)向齒輪12上。鎖緊螺母19用于緊固調(diào)整螺塞20， 通過調(diào)節(jié)調(diào)整螺塞20的位移量能改變壓緊彈簧18的預(yù)緊力從而改變齒條導(dǎo) 向壓塊17對轉(zhuǎn)向齒條14施加的壓力，以達(dá)到調(diào)整轉(zhuǎn)向齒輪12和轉(zhuǎn)向齒條 14間的間隙的目的。所述傳感器21可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的傳感器，例如位置傳感器、 壓力傳感器等，優(yōu)選為壓力傳感器，傳感器21固定在所述齒條導(dǎo)向壓塊17 上，用于檢測齒條導(dǎo)向壓塊17受到的壓力，并輸出壓力信號到轉(zhuǎn)向控制器5。圖1所示是管柱助力式的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，該裝置包括扭矩傳感器4、 轉(zhuǎn)向控制器5和電機(jī)7。扭矩傳感器4用于檢測轉(zhuǎn)向軸2的扭矩大小并輸出扭矩信號到轉(zhuǎn)向控制器5，轉(zhuǎn)向控制器5根據(jù)輸入的扭矩信號、車速信號給 電機(jī)7發(fā)送驅(qū)動信號，所述電機(jī)7的驅(qū)動輸入端與轉(zhuǎn)向控制器5的一個輸出 端連接，接收該驅(qū)動信號，電機(jī)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(zhuǎn)向齒輪助力式的電動助力轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置的結(jié) 構(gòu)元件及其工作原理與管柱助力式的電動助力轉(zhuǎn)向裝置基本相似，不同之處 在于，扭矩傳感器4用于檢測轉(zhuǎn)向齒輪12的扭矩，電機(jī)7的輸出軸與轉(zhuǎn)向 齒輪12傳動配合輸出助力扭矩到轉(zhuǎn)向齒輪12上。上述轉(zhuǎn)向控制器5用于輔助轉(zhuǎn)向的功能為轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向控制器5可以為本領(lǐng)域技術(shù)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(zhuǎn)向控制器5具有預(yù) 先設(shè)定的閾值范圍，并將傳感器21輸入到轉(zhuǎn)向控制器5的檢測到的代表齒 間間隙的信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字值，將該數(shù)字值與所預(yù)先設(shè)定的閾值范 圍進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出報警信號到報警裝置22。其中設(shè)定的閾值 范圍根據(jù)傳感器21的類型以及輸出的信號的含義而對應(yīng)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(guān)的壓力信號，則轉(zhuǎn)向控制器5 中設(shè)定的閾值范圍為壓力值范圍，本實施例的閾值范圍為127.4N 156.8N。具體來說，傳感器21為壓力傳感器，檢測齒條導(dǎo)向壓塊17受到的壓力， 并將檢測到的壓力信號輸出到轉(zhuǎn)向控制器5，轉(zhuǎn)向控制器5對壓力信號進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換得到壓力值，并進(jìn)行如下分析當(dāng)檢測的壓力值在設(shè)定的壓力值范 圍內(nèi)時，表明齒輪齒條間隙在規(guī)定范圍內(nèi)，不輸出任何報警信號；當(dāng)檢測的 壓力值大于壓力最大設(shè)定值時，判定齒輪齒條間隙過小，轉(zhuǎn)向控制器5輸出 報警信號給報警裝置22，并優(yōu)選將故障信息以故障碼的形式儲存起來；當(dāng)檢測的壓力值小于壓力最小設(shè)定值時，判定齒輪齒條間隙過大，轉(zhuǎn)向控制器5 輸出報警信號給報警裝置，并優(yōu)選將故障信息以故障碼的形式儲存起來。壓力設(shè)定范圍為當(dāng)齒輪齒條間隙在規(guī)定范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(lǐng)域技術(shù)人員公知的報警裝置，如蜂鳴器、報警信號燈等，優(yōu)選為報警信號燈，所述報警信號燈可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的普通燈泡、LED燈等，優(yōu)選為LED燈。
權(quán)利要求1、一種電動助力轉(zhuǎn)向裝置，該裝置包括轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、電動助力裝置，所述齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器包括相互嚙合的轉(zhuǎn)向齒輪(12)和轉(zhuǎn)向齒條(14)，轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向齒輪相配合，電動助力裝置包括轉(zhuǎn)向控制器(5)；其特征在于，所述裝置還包括傳感器(21)和報警裝置(22)，傳感器(21)用于檢測轉(zhuǎn)向齒輪(12)與轉(zhuǎn)向齒條(14)之間的間隙，傳感器(21)的輸出端連接到所述轉(zhuǎn)向控制器(5)的輸入端，所述轉(zhuǎn)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(jù)權(quán)利要求1所述的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述齒輪 齒條式轉(zhuǎn)向器還包括齒輪齒條間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)，該調(diào)整機(jī)構(gòu)包括齒條導(dǎo)向壓塊 (17)、壓緊彈簧(18)和調(diào)整螺塞(20)，齒條導(dǎo)向塊(17)具有導(dǎo)向槽，轉(zhuǎn)向齒條 (14)位于該導(dǎo)向槽中，壓緊彈簧(18)被壓縮在齒條導(dǎo)向壓塊(17)與調(diào)整螺塞 (20)之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述傳感 器固定在所述齒條導(dǎo)向壓塊(17)上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述傳感 器(21)為壓力傳感器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述報警 裝置(22)為報警信號燈。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述報警 信號燈為LED燈。7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動助力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述電動 助力裝置還包括扭矩傳感器(4)和電機(jī)(7)，所述扭矩傳感器(4)用于檢測轉(zhuǎn)向 軸(2)或轉(zhuǎn)向齒輪(12)的扭矩大小，輸出端與轉(zhuǎn)向控制器(5)的輸入端連接，所 述電機(jī)(7)的驅(qū)動輸入端與轉(zhuǎn)向控制器(5)的另一個輸出端連接，電機(jī)(7)的輸 出軸與轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)中的輸出軸(8)或轉(zhuǎn)向齒輪(12)傳動配合。
專利摘要一種電動助力轉(zhuǎn)向裝置，該裝置包括轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)、齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、電動助力裝置，所述齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器包括相互嚙合的轉(zhuǎn)向齒輪和轉(zhuǎn)向齒條，轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向齒輪相配合，電動助力裝置包括轉(zhuǎn)向控制器；其特征在于，所述裝置還包括傳感器和報警裝置，傳感器用于檢測轉(zhuǎn)向齒輪與轉(zhuǎn)向齒條之間的間隙，傳感器的輸出端連接到所述轉(zhuǎn)向控制器的輸入端，所述轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)齒輪齒條間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)，使齒輪齒條處于正常嚙合狀態(tài)，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(yōu)先權(quán)日2007年8月29日
發(fā)明者陳淑君 申請人:比亞迪股份有限公司