專利名稱：：一種電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用于汽車零部件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自產(chǎn)生以來，根據(jù)前軸負(fù)荷的不同助力電動機布置的位置也不同，根據(jù)助力電動機布置的位置電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為三種類型第一種類型是轉(zhuǎn)向軸助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)即電動機通過減速器與轉(zhuǎn)向軸相連，如附圖l所示，轉(zhuǎn)向軸助力式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本上是由機械式轉(zhuǎn)向裝置、電磁離合器、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、控制器、三相鼠籠電動機和減速器組成，其工作原理如下當(dāng)操縱轉(zhuǎn)向盤時，裝在轉(zhuǎn)向輸入軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器不斷地檢測出轉(zhuǎn)向輸入軸的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角信號，這些信號與車速信號同時輸入到電子控制單元，電子控制單元根據(jù)這些輸入信號，控制助力電動機輸出轉(zhuǎn)矩的大小和方向。電動機的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過電磁離合器通過減速器減速增矩后，傳遞到汽車轉(zhuǎn)向輸出軸上，使之得到一個與汽車工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。第二種類型是轉(zhuǎn)向器小齒輪助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)即電動機通過減速器與轉(zhuǎn)向器小齒輪相連，如附圖2所示，其工作原理與轉(zhuǎn)向軸助力式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類似，區(qū)別在于助力電動機的助力直接加在轉(zhuǎn)向器小齒輪上。第三種類形是轉(zhuǎn)向齒條軸助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)即電動機通過減速器與轉(zhuǎn)向器齒條軸相連，如附圖3所示，其工作原理與轉(zhuǎn)向軸助力式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)類似，區(qū)別在于助力電動機的助力直接加在轉(zhuǎn)向齒條上。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是通過引入交流異步電動機用于助力電動機，同時采用助力電動機軸和轉(zhuǎn)向輸出軸為一體式新型結(jié)構(gòu)，來達(dá)到簡化交流電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)可靠性的目的。本發(fā)明提供一種新型的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其由機械式轉(zhuǎn)向裝置、安裝在轉(zhuǎn)向輸入軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、接收轉(zhuǎn)矩信號與車速信號的電子控制單元、由電子控制單元控制的助力電動機、與助力電動機軸相連接的轉(zhuǎn)向輸出軸組成。其中，方向盤l與轉(zhuǎn)向輸入軸2-1相連，轉(zhuǎn)向輸入軸2-1上裝有轉(zhuǎn)角傳感器4、扭矩傳感器3，并與助力電動機7的軸相連，助力電動機7的軸和轉(zhuǎn)向輸出軸2-2是一體的，轉(zhuǎn)角傳感器4、扭矩傳感器3的信號通過信號線傳給控制器5，控制器5的控制信號通過信號線傳給助力電動機7，轉(zhuǎn)向輸出軸2-2通過連桿與轉(zhuǎn)向小齒輪9相連，轉(zhuǎn)向小齒輪9與轉(zhuǎn)向齒條10相連，轉(zhuǎn)向齒條10通過連接桿11與車輪12相連。其中，助力電動機軸和轉(zhuǎn)向輸出軸為一體式，將助力電動機輸出的轉(zhuǎn)矩直接加在轉(zhuǎn)向輸出軸上。上述助力電動機可以是三相鼠籠電動機。本發(fā)明所述的新型的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有如下特點1)三相鼠籠電動機具有結(jié)構(gòu)堅固、簡單、大過載轉(zhuǎn)矩的特點，可以使功率較小電動機輸出大轉(zhuǎn)矩。2)由于省去了減速機構(gòu)，所以盡管在逆變時損失些能量但是可保證總效率(80%左右)高于基于直流電動機加上減速器(大減速比多為渦輪渦桿式)的系統(tǒng)(90%*60%=54%左右)。3)三相鼠籠電動機的控制系統(tǒng)價格會高些，但由于省去了減速器所以總價格又可以降下來。4)這種結(jié)構(gòu)使電動機在開始助力時由于減速機構(gòu)彈性、慣性造成的滯后減小，所以手感好。附圖1:傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向軸助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；附圖2:傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向器小齒輪助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；附圖3:傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向齒條軸助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；附圖4:本發(fā)明的助力電動機軸和轉(zhuǎn)向輸出軸為一體式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其中1、方向盤2-l、轉(zhuǎn)向輸入軸2-2、轉(zhuǎn)向輸出軸3、扭矩傳感器4、轉(zhuǎn)角傳感器5、控制器6、電磁離合器7、助力電動機8、減速器9、轉(zhuǎn)向器小齒輪10、轉(zhuǎn)向齒條11、連接桿12、車輪具體實施例方式本發(fā)明提供一種助力電動機軸和轉(zhuǎn)向輸出軸一體式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動機軸和轉(zhuǎn)向輸出軸一體式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也是是由機械式轉(zhuǎn)向裝置、轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、控制器、三相鼠籠電動機組成。其工作原理如下當(dāng)操縱轉(zhuǎn)向盤時，裝在轉(zhuǎn)向輸入軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器不斷的檢測出轉(zhuǎn)向輸入軸的轉(zhuǎn)矩信號，該信號與車速信號同時輸入到電子控制單元，電子控制單元根據(jù)這些輸入信號，控制助力電動機輸出轉(zhuǎn)矩的大小和方向。電動機輸出的轉(zhuǎn)矩直接加在轉(zhuǎn)向輸出軸上，使之得到一個與汽車工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。電動機軸和轉(zhuǎn)向輸出軸一體式電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)如下1)由表1知轉(zhuǎn)動轎車最大轉(zhuǎn)矩為28.5N^，如果按1:1助力的話，0.7kw的電動機就可滿足要求，如果需要大助力比的話可選功率更大的電動機，所以從扭矩輸出的來講完全可行。2)從制造的角度講鼠籠電動機的結(jié)構(gòu)簡單，很容易做成細(xì)長型結(jié)構(gòu)，電動機軸和轉(zhuǎn)向輸出軸做成一體。3)電動機軸的位置信息可以通過轉(zhuǎn)向輸出軸的轉(zhuǎn)角信息獲得。表1轉(zhuǎn)動汽車方向盤所需極限扭矩(實測)單位Nm<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>其中車型為桑塔納普通型轎車，方向盤半徑為15cm。表2三相鼠籠變頻電動機輸出扭矩(北京電動機總廠提供)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注實際上，最大過載轉(zhuǎn)矩短期可達(dá)3-5倍額定轉(zhuǎn)矩。本文中，助力電動機是電動機的一種；電子控制單元即電子控制器是控制器的一種。權(quán)利要求一種電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，由機械式轉(zhuǎn)向裝置、安裝在轉(zhuǎn)向輸入軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、接收轉(zhuǎn)矩信號與車速信號的電子控制單元、由電子控制單元控制的助力電動機、與助力電動機軸相連接的轉(zhuǎn)向輸出軸組成，其特征在于方向盤(1)與轉(zhuǎn)向輸入軸(2-1)相連，轉(zhuǎn)向輸入軸(2-1)上裝有轉(zhuǎn)角傳感器(4)和扭矩傳感器(3)，并與助力電動機(7)的軸相連，助力電動機(7)的軸和轉(zhuǎn)向輸出軸(2-2)是一體的，轉(zhuǎn)角傳感器(4)、扭矩傳感器(3)的信號通過信號線傳給控制器(5)，控制器(5)的控制信號通過信號線傳給助力電動機(7)，轉(zhuǎn)向輸出軸(2-2)通過連桿與轉(zhuǎn)向小齒輪(9)相連，轉(zhuǎn)向小齒輪(9)與轉(zhuǎn)向齒條(10)相連，轉(zhuǎn)向齒條(10)通過連接桿(11)與車輪(12)相連；助力電動機軸和轉(zhuǎn)向輸出軸為一體式，將助力電動機輸出的轉(zhuǎn)矩直接加在轉(zhuǎn)向輸出軸上。2.如權(quán)利要求1所述的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述助力電動機為三相鼠籠電動機。3.如權(quán)利要求2所述的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于所述三相鼠籠電動機為細(xì)長型結(jié)構(gòu)。4.如權(quán)利要求1所述的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于助力電動機軸的位置信息通過轉(zhuǎn)向輸出軸的轉(zhuǎn)角信息獲得。全文摘要本發(fā)明提供了一種電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，應(yīng)用于汽車零部件領(lǐng)域。采用由機械式轉(zhuǎn)向裝置、安裝在轉(zhuǎn)向輸入軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、接收轉(zhuǎn)矩信號與車速信號的電子控制單元、由電子控制單元控制的助力電動機、與助力電動機軸相連接的轉(zhuǎn)向輸出軸組成。其特征在于采用細(xì)長型的異步電動機作為助力電動機，把助力電動機軸和轉(zhuǎn)向輸出軸設(shè)計為一體式，省去了減速機構(gòu)，使助力電動機輸出的轉(zhuǎn)矩直接加在轉(zhuǎn)向輸出軸上。這種新型結(jié)構(gòu)的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，駕駛員操控手感好。文檔編號B62D5/04GK101708733SQ20091023752公開日2010年5月19日申請日期2009年11月17日優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日發(fā)明者余達(dá)太,張衛(wèi)冬申請人:北京科技大學(xué)