專利名稱：電動助力轉向器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及汽車的零配件，特別是涉及汽車用電動助力轉向器(P-EPS)結構。
背景技術：
傳統(tǒng)的汽車轉向器，有齒輪齒條傳動，蝸桿滾輪傳動，還有循環(huán)球式轉向器。作為 轉向助力系統(tǒng)，有液壓轉向泵傳動及電動助力汽車轉向器。前三種為機械傳動，最后兩種為 輔助動力轉向器。由于傳統(tǒng)的汽車轉向器，傳動比設計范圍小，用在汽車上，需要液壓轉向 泵或電動機及渦輪減速機作為助力系統(tǒng)，但是，它要直接或間接的增加發(fā)動機的負載，增加 了燃料的消耗。傳統(tǒng)機械傳動汽車轉向器除了上述的缺點以外，還有共同的缺點。就是結 構復雜，加工精度不容易控制。生產成本太高。無法實現(xiàn)標準化，系列化生產。
隨著汽車電子技術的發(fā)展，目前一些轎車已經使用電動助力轉向器，使汽車的經 濟性、動力性和機動性都有所提高。由于電動助力轉向系統(tǒng)只需電力不用液壓，與機械式液 壓動力轉向系統(tǒng)相比較省略了許多元件。沒有液壓系統(tǒng)所需要的油泵、油管、壓力流量控制 閥、儲油罐等，零件數(shù)目少，布置方便，重量輕。而且無"寄生損失"和液體泄漏損失。因此 電動助力轉向系統(tǒng)在各種行駛條件下均可節(jié)能80%左右，提高了汽車的運行性能。因此在 近年得到迅速的推廣，也是今后助力轉向系統(tǒng)的發(fā)展方向。EPS是一種機電一體化的新一代 汽車智能助力轉向裝置。在不同車況下汽車轉向時，電子控制器控制轉向助力電機，提供所 需的輔助助力，達到操縱穩(wěn)定、轉向輕便、行駛安全，使駕駛員行車有良好的舒適感。該產品 結構緊湊、節(jié)能、環(huán)保等特點，是汽車助力轉向發(fā)展的趨勢。

發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有汽車液壓助力轉向系統(tǒng)的燃油消耗，節(jié)省能源和降低排放，本發(fā)明 提供一種汽車電動助力轉向器。在不同車況下汽車轉向時，電子控制器控制轉向助力電機， 提供所需的輔助助力，達到操縱穩(wěn)定、轉向輕便、行駛安全，使駕駛員行車有良好的舒適感。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案包括由方向盤直接驅動的轉矩傳感器， 其下部的小齒輪驅動齒條；轉向傳感器檢測到轉向軸上的力矩和位置信號，與車速傳感器 測得車速信號一起不斷地輸入微電腦控制單元；轉向電機，裝于轉向器中部柱管中部的內 壁上；在轉向器中部柱管內壁，安裝有減速器，該減速裝置，采取與電機轉子內殼配套的循 環(huán)滾珠式減速齒輪；齒條軸的外殼及左右橫拉桿。 所述的電動助力轉向器還有轉角傳感器，該傳感器屬于電磁感應式傳感器，能將 轉向電機的轉向角度信號輸出到控制單元。 所述的轉向扭矩傳感器包括兩部分，分別安裝在方向盤的輸入軸和轉向小齒輪的 輸出軸上； 所述的轉向電機為無電刷的三相交流電機，定子線圈為三相雙星形連接，電機轉
子是強永磁式的。 本發(fā)明的優(yōu)點
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1、可有效地提升全車的經濟性 電動轉向只是在駕駛員操縱汽車轉向時才消耗電力，而車輛90%以上的行駛過程 不需要轉向，不轉向時不消耗電力。而液壓助力轉向系統(tǒng)的油泵直接由發(fā)動機的皮帶傳動， 即使汽車不轉向時，液壓泵亦運轉，從而消耗發(fā)動機的動力。有資料統(tǒng)計，兩者相比，電動轉 向系統(tǒng)比液壓轉向系統(tǒng)節(jié)油3%。
2、使汽車轉向控制更加靈活 方向盤的轉向特性、轉向手感和汽車的穩(wěn)定特性，可以通過軟件來進行調節(jié)和優(yōu) 化，而不受發(fā)動機轉速和功率的影響，其功能顯然優(yōu)于傳統(tǒng)液壓助力系統(tǒng)；可配合車身穩(wěn)定 控制系統(tǒng)，在不同車速下可實現(xiàn)最佳的轉向響應和轉向力。
3、路感強、控制響應快 低速行駛時，電動系統(tǒng)提供較大的助力，助力程度隨車速提高而逐漸降低。為了改 善行駛的舒適性，大多數(shù)現(xiàn)代汽車裝有較寬的低壓輪胎，這樣增加了輪胎與路面的接觸面 積，行駛阻力變大時能獲得更大的轉向助力。即使發(fā)動機熄火，電動助力轉向系統(tǒng)還能照常 工作。因此很適用于電動汽車或混合動力汽車。
4、外圍結構簡單 整個轉向裝置的質量實現(xiàn)輕量化，結構更緊湊。由于沒有液壓系統(tǒng)，可省去漏油、 換油、換皮帶等維護工作。


圖1是本發(fā)明結構示意圖；
圖2是轉向傳感器總成；
圖3是轉向電機總成。
具體實施例方式
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案包括由方向盤直接驅動的轉矩傳感器， 其下部的小齒輪驅動齒條8 ;轉向傳感器9檢測到轉向軸上的力矩和位置信號，與車速傳感 器測得車速信號一起不斷地輸入安裝在蓄電池下方的微電腦控制單元；轉向電機IO，裝于 轉向器中部柱管7中部的內壁上；在轉向器中部柱管內壁，安裝有減速器，該減速裝置，采 取與電機轉子內殼配套的循環(huán)滾珠式減速齒輪；齒條軸的外殼及左右橫拉桿(1，2，5，6)。
所述的電動助力轉向器還有轉角傳感器，該傳感器屬于電磁感應式傳感器，能將 轉向電機的轉向角度信號輸出到控制單元。 所述的轉向扭矩傳感器包括兩部分，分別安裝在方向盤的輸入軸和轉向小齒輪的 輸出軸上； 所述的轉向電機為無電刷的三相交流電機，定子線圈為三相雙星形連接，電機轉 子是強永磁式的。 電動助力轉向系統(tǒng)是由轉向控制單元控制轉向電機工作來實現(xiàn)助力的轉向系統(tǒng)。 駕駛員操縱方向盤的轉向力矩，通過轉向齒輪和轉向拉桿傳到汽車的轉向輪上；與此同時， 電子控制單元再根據目前駕駛員操縱方向盤的轉向力矩、當時行駛的車速和一定的設計要 求，計算出所需要的轉向助力。而所需的轉向助力是通過調整電機的電壓和電流來實現(xiàn)的，所以轉向輪上最終得到的轉向力矩，是駕駛員轉向力矩和轉向電動助力之和(后者遠大于 前者)。電動轉向助力系統(tǒng)直接使用電源，它不消耗發(fā)動機的機械動力，故不會直接影響發(fā) 動機的運轉，從而比傳統(tǒng)的液壓助力轉向系統(tǒng)節(jié)省燃料。 轉向扭矩傳感器包括兩部分，分別安裝在方向盤的輸入軸和轉向小齒輪的輸出軸 上。(1)轉子部分由上下兩層構成，且均裝有轉矩傳感器。輸入軸和輸出軸是由一根細金屬 銷連接成一體，轉子部分上方有銷？L。輸入軸和輸出軸兩者上部是鋼性連接，由汽車方向盤 的轉軸即輸入軸驅動。其下層轉子帶動小齒輪推動齒條的平移，驅動轉向輪左右轉向。轉 向扭矩傳感器的上層部分由方向盤直接驅動，由于下端沒有負載，所以它的轉動量與方向 盤轉軸完全同步。但轉矩傳感器的下層部分帶有轉向小齒輪(有一定阻力)，中間通過細扭 桿驅動，導致下層轉子的轉動量相對較小，這就造成上、下層轉子在機械上會產生相對角位 移差。當汽車轉向時，在不同的道路條件遇到不同的轉向阻力時，輸入軸與輸出軸這兩個轉 軸會產生與轉向轉矩大小相應的角度差。(2)定子部分亦有上下兩層線圈，分別對應轉子的 上下部。定子線圈部分有兩種線圈分布，分別是勵磁線圈和檢測線圈，其上共有七根不同顏 色的細導線與外界聯(lián)系。其勵磁線圈對轉子部分的線圈通過電磁感應起勵磁作用-檢測線 圈則將輸入、輸出軸的上下角差(轉向轉矩)檢測出來，向電子控制單元輸送電信號，這個 電信號是以定子線圈上的兩列正弦波的相位差，反映此時轉矩傳感。 在轉向器中部柱管內壁，安裝有助力電機及減速器。助力電機為無電刷的三相交 流電機，定子線圈為三相雙星形連接，電機轉子是強永磁式的。此電機設計的轉動慣量較 小，便于汽車行駛時靈活的變轉向操作。該電機的改變旋轉方向極方便，只是將三相電源任 意兩相間進行換接即能實現(xiàn)迅速的轉向助力操作。而且此電機具有低噪聲、高轉矩的特點， 能克服行駛各種道路時的轉向阻力，進行靈活轉向操作。轉向電機還有過熱保護功能，當溫 度超過規(guī)定值，為保護電源和電機不致過載，此時應限制電機的助力電流，直至溫度下降規(guī) 定的允許值為止。 為降低轉向電機的轉速，以獲得更大的力矩。采取了與電機轉子內殼配套的循環(huán) 滾珠式減速裝置。極小的鋼珠在四個極光滑的槽內循環(huán)滾動減速，將動力傳遞給齒條軸作 直線運動，推動兩個轉向輪左右擺動，以驅動汽車進行轉向。由于鋼珠極小，在精細加工的 導槽內循環(huán)滾動。故傳動噪聲極微。 轉角傳感器屬于電磁感應式傳感器，能將轉向電機的轉向角度信號輸出到控制單
元。這個傳感器轉子為凸極式，轉子與電機轉子是連成一體的。定子線圈呈圓環(huán)狀，套在轉
子外，通過電磁感應原理，檢測出轉子的轉角。在拆檢時不能單獨取下此轉角傳感器，只能
通過解體轉向器總成時，才能拆檢。但可通過定子上的電路接插件進行檢測。 轉向控制單元安裝在蓄電池的下方，除有處理傳感器信號功能外，控制單元還有
提升蓄電池電壓、逆變?yōu)槿嚯娏麟姷墓δ?。亦縮短了控制單元與動力轉向機總成之間的
電纜長度，可減小線路的電壓降。
權利要求
一種電動助力轉向器，包手方向盤直接驅動的轉向扭矩傳感器，及轉向扭矩傳感器下部的小齒輪驅動齒條；轉向扭矩傳感器檢測到轉向軸上的力矩和位置信號，與車速傳感器測得車速信號一起不斷地輸入微電腦控制單元；轉向電機，裝于轉向器中部柱管中部的內壁上；在轉向器中部柱管內壁，安裝有減速器，該減速裝置，采取與電機轉子內殼配套的循環(huán)滾珠式減速齒輪；齒條軸的外殼及左右橫拉桿。
2. 根據權利要求1所述的電動助力轉向器，還包括有轉角傳感器，該傳感器屬于電磁 感應式傳感器，能將轉向電機的轉向角度信號輸出到控制單元。
3. 根據權利要求1所述的電動助力轉向器，所述的轉向扭矩傳感器包括兩部分，分別 安裝在方向盤的輸入軸和轉向小齒輪的輸出軸上。
4. 根據權利要求l所述的電動助力轉向器，所述的轉向電機為無電刷的三相交流電 機，定子線圈為三相雙星形連接，電機轉子是強永磁式的。
全文摘要
本發(fā)明涉及汽車的零配件，特別是涉及汽車用電動助力轉向器(P-EPS)結構。為了解決現(xiàn)有汽車液壓助力轉向系統(tǒng)的燃油消耗，節(jié)省能源和降低排放，本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案包括由方向盤直接驅動的轉矩傳感器，其下部的小齒輪驅動齒條；轉向傳感器檢測到轉向軸上的力矩和位置信號，與車速傳感器測得車速信號一起不斷地輸入微電腦控制單元；轉向電機，裝于轉向器中部柱管中部的內壁上；在轉向器中部柱管內壁，安裝有減速器，該減速裝置，采取與電機轉子內殼配套的循環(huán)滾珠式減速齒輪；齒條軸的外殼及左右橫拉桿。本發(fā)明提供一種汽車電動助力轉向器，提供所需的輔助助力，達到操縱穩(wěn)定、轉向輕便、行駛安全。
文檔編號B62D101/00GK101780809SQ20091004547
公開日2010年7月21日 申請日期2009年1月16日 優(yōu)先權日2009年1月16日
發(fā)明者湯新建 申請人:寶安投資發(fā)展有限公司