專利名稱：融合電動助力轉向的主動轉向系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及車輛工程技術領域，尤其是一種轎車的融合電動助力轉向的主動轉向系統。
背景技術：
目前，車輛上使用的轉向系統,大部分是電控液壓助力轉向系統,少部分是電動助力轉向系統。電控液壓轉向系統，液壓管路結構復雜、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。而電動助力轉向系統，僅提供助力，轉向特性卻隨車速、轉向盤轉角變化，駕駛性能不高。申請號為200810026772.7的中國專利文件《汽車主動轉向系統的主動轉向傳動裝置》披露了幾種機械和電動結合的轉向系統，以解決單純電動轉向系統不安全的問題。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向，駕駛性能不聞。

發明內容
本發明的目的是提供一種融合電動助力轉向的主動轉向系統，用以解決現有電動助力轉向系統無法在低速和高速狀態調節轉向特性的問題。為實現上述目的，本發明的方案是:一種融合電動助力轉向的主動轉向系統，包括與轉向盤傳動連接的輸入軸(20 )，與機械轉向機構(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構(3)，雙行星輪傳動機構連接有受控的、電動的渦輪蝸桿機構，所述雙行星輪傳動機構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);所述蝸輪蝸桿機構連接在第二內齒圈(34)的外廓上；所述融合電動助力轉向的主動轉向系統還包括一個狀態切換機構，該狀態切換機構包括一個設于第二內齒圈(34)與輸出軸(21)之間，用于在低速換向時結合以使第二行星排同步轉動、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矩傳感器(I)和轉角傳感器(2 )，輸出控制連接電動機(10 )，電動機(10 )驅動所述蝸輪蝸桿機構(8、9 )。本發明首先提供了一種新型的雙行星輪傳動機構，兩個行星排對稱設置，第一行星架輸入，第二行星架輸出，共用太陽輪，第一內齒圈固定，第二內齒圈連接電動助力的驅動；然后在上述雙行星輪傳動機構上設置一個高低速轉向時所用的狀態切換機構，該狀態切換機構根據車速高低，借助離合器對第二行星排的轉動進行控制，本發明能夠依據駕駛員指令和轎車的行駛工況，自動切換工作狀態，使車輛實現低速轉向輕便靈活，中高速轉向簡單穩定的轉向特性。并且系統結構簡單，操作非常方便。


圖1是本發明的轉向系統結構圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。如圖1所示，一種融合電動助力轉向的主動轉向系統，包括與轉向盤傳動連接的輸入軸20，與機械轉向機構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構3,雙行星輪傳動機構連接有受控的、電動的蝸輪蝸桿機構,雙行星輪傳動機構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齒圈31固定，蝸輪蝸桿機構連接在第二行星排的第二內齒圈34的外廓上。所述融合電動助力的主動轉向系統還包括一個狀態切換機構，該狀態切換機構包括一個設于輸出軸21和第二內齒圈34之間的離合器，該離合器在低速換向時結合使整個第二行星排同步轉動，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構成，電磁線圈5控制鎖止件4，鎖止件4能夠強制同步輸出軸與第二內齒圈的運動，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矩傳感器I和轉角傳感器2，輸出控制連接電動機10，電動機10驅動蝸輪蝸桿機構。圖1中，8為蝸桿，9為聯軸器。離合器也可以采用非電磁力驅動的離合器，如電動推桿驅動，液(氣)壓驅動的離合器。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與內齒圈，即離合器直接對輸出軸21與內齒圈進行離合，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動，離合器實現了間接離合內齒圈與輸出軸。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和狀態切換機構，接收車速信號，傳感器傳遞電子控制單元所需信號，電動機通過蝸輪蝸桿機構提供助力或助轉角，雙行星輪傳動機構合成來自轉向盤和電動機的力或運動。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10接受電子控制單元14的控制信號12，產生運動，通過聯軸器9和蝸桿8，傳遞給雙行星輪傳動機構，實現助力或助轉角。電子控制單元14接受來自車速傳感器的車速信號12，轉矩傳感器I的轉矩信號16，轉角傳感器2轉角信號15和電動機的反饋信號13，產生控制信號12，控制電動機電流大小；產生控制信號7，控制電磁離合器的動作。本發明的系統工作過程如下:
當車輛低速，進行轉向時，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與內齒圈的運動，這時雙行星輪傳動機構3為以行星架32和內齒圈34為輸入(輸入包括來自轉向盤17的力與電動機10的轉動)，以第二行星架35為輸出。電動機10在電子控制單元14的控制下產生助力，和經第一行星排減扭后的轉向盤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為第一內齒圈31和第一太陽輪33齒數比，所以轉向系統傳動比減小為僅機械轉向系統傳動比的l/1+i，實現了低速時輕便靈活的轉向特性。車輛中高速，進行轉向時，電子控制單元14控制電磁離合器使其不工作，電動機10在電子控制單元14的控制下產生助轉角，和經第一行星排增速后的轉向盤17轉角在第二行星輪36上合成為行星架35的轉角輸出，通過機械轉向機構6傳遞給輪胎，改變轉向系統傳動比，使得車輛質心的橫擺角速度和轉向盤轉角的比值為定值，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，主動改變前輪轉角，改善車輛的穩定性。
權利要求
1.一種融合電動助力轉向的主動轉向系統，包括與轉向盤傳動連接的輸入軸(20),與機械轉向機構(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構(3)，雙行星輪傳動機構連接有受控的、電動的渦輪蝸桿機構，其特征在于，所述雙行星輪傳動機構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);所述蝸輪蝸桿機構連接在第二內齒圈(34)的外廓上；所述融合電動助力轉向的主動轉向系統還包括一個狀態切換機構，該狀態切換機構包括一個設于第二內齒圈(34)與輸出軸(21)之間，用于在低速換向時結合以使第二行星排同步轉動、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.根據權利要求1所述的一種融合電動助力轉向的主動轉向系統，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 )構成。
3.根據權利要求2所述的一種融合電動助力轉向的主動轉向系統，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.根據權利要求2所述的一種融合電動助力轉向的主動轉向系統，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.根據權利要求2所述的一種融合電動助力轉向的主動轉向系統，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矩傳感器(I)和轉角傳感器(2)，輸出控制連接電動機(10)，電動機(10)驅動所述蝸輪蝸桿機構(8、9)。
全文摘要
本發明涉及一種融合電動助力轉向的主動轉向系統，首先提供了一種新型的雙行星輪傳動機構，以機械轉向系統為基礎，在轉向軸上設置有融合電動助力轉向的主動轉向機構，它由雙行星輪傳動機構、狀態切換機構、電動機及其執行機構、電子控制單元、信號傳感器與若干信號線組成，能夠根據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向狀態，控制電動機在低速行駛時提供助力，中高速行駛時提供助轉角改變轉向系統傳動比，實現低速轉向輕便靈活、高速簡單穩定的駕駛特性，其具有機構簡單、可靠、易于控制等優點。
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 優先權日2013年1月18日
發明者謝金法, 喬軍委, 金海 , 段冉, 王宏朝, 楊振巍 申請人:河南科技大學