专利名称：融合电动助力转向的主动转向系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆工程技术领域，尤其是一种轿车的融合电动助力转向的主动转向系统。
背景技术：
目前，车辆上使用的转向系统,大部分是电控液压助力转向系统,少部分是电动助力转向系统。电控液压转向系统，液压管路结构复杂、体积大、成本高、不宜布置，而且存在液压油泄露问题，成为安全隐患。而电动助力转向系统，仅提供助力，转向特性却随车速、转向盘转角变化，驾驶性能不高。申请号为200810026772.7的中国专利文件《汽车主动转向系统的主动转向传动装置》披露了几种机械和电动结合的转向系统，以解决单纯电动转向系统不安全的问题。但是上述专利文件中提供的几种方案不管是高速运行还是低速运行都是直速转向，驾驶性能不闻。
发明内容
本发明的目的是提供一种融合电动助力转向的主动转向系统，用以解决现有电动助力转向系统无法在低速和高速状态调节转向特性的问题。为实现上述目的，本发明的方案是:一种融合电动助力转向的主动转向系统，包括与转向盘传动连接的输入轴(20 )，与机械转向机构(6 )传动连接的输出轴(21)，输入轴
(20)与输出轴(21)之间为双行星轮传动机构(3)，双行星轮传动机构连接有受控的、电动的涡轮蜗杆机构，所述双行星轮传动机构包括第一行星排与第二行星排，第一行星架(32)连接所述输入轴(20)，第一内齿圈(31)固定，第一行星排与第二行星排共用一个太阳轮
(33)，第二行星架(35)连接输出轴(21);所述蜗轮蜗杆机构连接在第二内齿圈(34)的外廓上；所述融合电动助力转向的主动转向系统还包括一个状态切换机构，该状态切换机构包括一个设于第二内齿圈(34)与输出轴(21)之间，用于在低速换向时结合以使第二行星排同步转动、在高速换向时分离的离合器，以及一个用于接收车速信号，控制所述离合器的电子控制单元，该电子控制单元控制连接所述离合器。所述离合器为电磁离合器，由一个电磁线圈(5)及一个锁止件(4)构成。所述电磁离合器为摩擦式电磁离合器，所述锁止件(4)为摩擦吸盘。所述电磁离合器为插套式单向电磁离合器，所述锁止件(4)为轴套。所述电子控制单元(14)还采样连接安装在输入轴上的转矩传感器(I)和转角传感器(2 )，输出控制连接电动机(10 )，电动机(10 )驱动所述蜗轮蜗杆机构(8、9 )。本发明首先提供了一种新型的双行星轮传动机构，两个行星排对称设置，第一行星架输入，第二行星架输出，共用太阳轮，第一内齿圈固定，第二内齿圈连接电动助力的驱动；然后在上述双行星轮传动机构上设置一个高低速转向时所用的状态切换机构，该状态切换机构根据车速高低，借助离合器对第二行星排的转动进行控制，本发明能够依据驾驶员指令和轿车的行驶工况，自动切换工作状态，使车辆实现低速转向轻便灵活，中高速转向简单稳定的转向特性。并且系统结构简单，操作非常方便。
图1是本发明的转向系统结构图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。如图1所示，一种融合电动助力转向的主动转向系统，包括与转向盘传动连接的输入轴20，与机械转向机构6传动连接的输出轴21，输入轴20与输出轴21之间为双行星轮传动机构3,双行星轮传动机构连接有受控的、电动的蜗轮蜗杆机构,双行星轮传动机构包括第一行星排与第二行星排，第一行星排的第一行星架连接输入轴20，第一行星排与第二行星排共用一个太阳轮33，第二行星排的第二行星架35连接输出轴21 ;第一行星排的第一内齿圈31固定，蜗轮蜗杆机构连接在第二行星排的第二内齿圈34的外廓上。所述融合电动助力的主动转向系统还包括一个状态切换机构，该状态切换机构包括一个设于输出轴21和第二内齿圈34之间的离合器，该离合器在低速换向时结合使整个第二行星排同步转动，在高速换向时分离，以及一个用于接收车速信号，控制离合器的电子控制单元14，电子控制单元控制连接离合器。本实施例中，离合器采用电磁离合器，安装在输出轴上。电磁离合器由一个电磁线圈5及一个锁止件4构成，电磁线圈5控制锁止件4，锁止件4能够强制同步输出轴与第二内齿圈的运动，即在电磁离合器吸合时，使第二行星排称为一个整体，即第二内齿圈34、第二行星轮、第二行星架35、公共太阳轮33和输出轴21同步转动，在电磁离合器不吸合时，第二行星排照常运行。电磁离合器可以采用摩擦式离合器和插套式单向离合器，锁止件4为吸盘或轴套，也可以采用其它类型的离合器。电子控制单元14采集车辆转速信号11，输出控制连接电磁离合器。电子控制单元采样连接安装在输入轴上的转矩传感器I和转角传感器2，输出控制连接电动机10，电动机10驱动蜗轮蜗杆机构。图1中，8为蜗杆，9为联轴器。离合器也可以采用非电磁力驱动的离合器，如电动推杆驱动，液(气)压驱动的离合器。本实施例中，离合器安装在输出轴21上，锁止件4同步输出轴21与内齿圈，即离合器直接对输出轴21与内齿圈进行离合，作为其他实施方式，也可以采用间接的离合方式，如锁止件同步输出轴21与第二行星轮/太阳轮，这样也能够使第二行星排同步转动，离合器实现了间接离合内齿圈与输出轴。另外，由于第二行星架连接输出轴，离合器也可以安装在行星架上。电子控制单元控制电动机和状态切换机构，接收车速信号，传感器传递电子控制单元所需信号，电动机通过蜗轮蜗杆机构提供助力或助转角，双行星轮传动机构合成来自转向盘和电动机的力或运动。电磁离合器接受来自电子控制单元14的电磁离合器控制信号7，控制锁止件4，电动机10接受电子控制单元14的控制信号12，产生运动，通过联轴器9和蜗杆8，传递给双行星轮传动机构，实现助力或助转角。电子控制单元14接受来自车速传感器的车速信号12，转矩传感器I的转矩信号16，转角传感器2转角信号15和电动机的反馈信号13，产生控制信号12，控制电动机电流大小；产生控制信号7，控制电磁离合器的动作。本发明的系统工作过程如下:
当车辆低速，进行转向时，电子控制单元14控制电磁离合器工作，推动锁止件4，同步输出轴21与内齿圈的运动，这时双行星轮传动机构3为以行星架32和内齿圈34为输入(输入包括来自转向盘17的力与电动机10的转动)，以第二行星架35为输出。电动机10在电子控制单元14的控制下产生助力，和经第一行星排减扭后的转向盘17力矩在第二行星排上合成为行星架35上的输出。第一内齿圈31固定,第一行星架32输入,第二行星架35输出，其传动比为l/1+i，其中i为第一内齿圈31和第一太阳轮33齿数比，所以转向系统传动比减小为仅机械转向系统传动比的l/1+i，实现了低速时轻便灵活的转向特性。车辆中高速，进行转向时，电子控制单元14控制电磁离合器使其不工作，电动机10在电子控制单元14的控制下产生助转角，和经第一行星排增速后的转向盘17转角在第二行星轮36上合成为行星架35的转角输出，通过机械转向机构6传递给轮胎，改变转向系统传动比，使得车辆质心的横摆角速度和转向盘转角的比值为定值，从而使得车辆在不同的中高车速下行驶时的转向特性不变，驾驶变得更为简单、易操纵，且能在危险工况下，主动改变前轮转角，改善车辆的稳定性。
权利要求
1.一种融合电动助力转向的主动转向系统，包括与转向盘传动连接的输入轴(20),与机械转向机构(6 )传动连接的输出轴(21)，输入轴(20 )与输出轴(21)之间为双行星轮传动机构(3)，双行星轮传动机构连接有受控的、电动的涡轮蜗杆机构，其特征在于，所述双行星轮传动机构包括第一行星排与第二行星排，第一行星架(32)连接所述输入轴(20)，第一内齿圈(31)固定，第一行星排与第二行星排共用一个太阳轮(33)，第二行星架(35)连接输出轴(21);所述蜗轮蜗杆机构连接在第二内齿圈(34)的外廓上；所述融合电动助力转向的主动转向系统还包括一个状态切换机构，该状态切换机构包括一个设于第二内齿圈(34)与输出轴(21)之间，用于在低速换向时结合以使第二行星排同步转动、在高速换向时分离的离合器，以及一个用于接收车速信号，控制所述离合器的电子控制单元，该电子控制单元控制连接所述离合器。
2.根据权利要求1所述的一种融合电动助力转向的主动转向系统，其特征在于，所述离合器为电磁离合器，由一个电磁线圈(5 )及一个锁止件(4 )构成。
3.根据权利要求2所述的一种融合电动助力转向的主动转向系统，其特征在于，所述电磁离合器为摩擦式电磁离合器，所述锁止件(4)为摩擦吸盘。
4.根据权利要求2所述的一种融合电动助力转向的主动转向系统，其特征在于，所述电磁离合器为插套式单向电磁离合器，所述锁止件(4)为轴套。
5.根据权利要求2所述的一种融合电动助力转向的主动转向系统，其特征在于，所述电子控制单元(14)还采样连接安装在输入轴上的转矩传感器(I)和转角传感器(2)，输出控制连接电动机(10)，电动机(10)驱动所述蜗轮蜗杆机构(8、9)。
全文摘要
本发明涉及一种融合电动助力转向的主动转向系统，首先提供了一种新型的双行星轮传动机构，以机械转向系统为基础，在转向轴上设置有融合电动助力转向的主动转向机构，它由双行星轮传动机构、状态切换机构、电动机及其执行机构、电子控制单元、信号传感器与若干信号线组成，能够根据驾驶员操作指令或电子控制单元的操作指令，自动的切换助力或主动转向状态，控制电动机在低速行驶时提供助力，中高速行驶时提供助转角改变转向系统传动比，实现低速转向轻便灵活、高速简单稳定的驾驶特性，其具有机构简单、可靠、易于控制等优点。
文档编号B62D113/00GK103085863SQ20131001868
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者谢金法, 乔军委, 金海 , 段冉, 王宏朝, 杨振巍 申请人:河南科技大学