[发明专利]一种电动助力转向传动机构及电动助力转向系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动助力转向传动机构及电动助力转向系统。

背景技术

电动助力转向(Electric Power Steering，EPS)系统是一种全新的电力电子伺服系统，相对于传统液压动力转向(Hydraulic Power Steering，HPS)系统，它具有节约燃料、有利于环保、可控转向感觉等诸多优点，并且适应了新一代电动汽车和智能汽车电子化、智能化要求。

助力传动机构设计应考虑汽车上转向机构安装空间的大小，结构上应尽量简单、紧凑，正向转动效率高而逆向转动效率适当，并保证转动惯量、摩擦和间隙尽可能小。因此助力传动机构是否合理直接会影响整个EPS系统的性能。目前国外的一些制造商已经针对蜗轮蜗杆减速传动机构做出EPS成品。此方案由电动机、电磁离合器、车速传感器、扭矩传感器、蜗杆传动机构和电子控制单元(Electric Control Unit，ECU)组成。电动机提供的助力通过蜗杆传动机构减速放大后作用于转向轴，辅助驾驶员进行转向动作。当车辆高速行驶不需助力或助力转向出现故障时，可以及时断开电磁离合器以达到中止助力的目的。由于电磁离合器的吸合和分离都需要一定的时间，必然会造成转向的滞后而超时。在需要提供助力时，由于吸合过程中需要时间，导致提供助力滞后，转向反应时间过长。此系统还存在一个问题，很难保证方向盘转向时平均转速等于电动机减速后的输出。这会造成方向盘手感过差。

发明内容

本发明目的是提供一种电动助力转向传动机构及电动助力转向系统，其采用蜗轮蜗杆-NGW差动轮系进行助力传动，解决了现有蜗杆传动机构进行助力传动所带来的转向滞后且超时、方向盘手感过差的技术问题。

本发明的技术解决方案是：

一种电动助力转向传动机构，其特征在于：包括电动机、蜗轮蜗杆传动机构、差动轮系机构、齿轮齿条传动机、转向梯形机构；所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗杆1由电动机9驱动；所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮2与差动轮系的大太阳轮5同轴固连；所述差动轮系的小太阳轮3与汽车转向轴8同轴固连；所述差动轮系的行星轮4的中心轴与齿轮齿条传动机构的齿轮6同轴固连；所述齿轮齿条传动机构的齿条7通过转向梯型机构驱动车轮转向。

一种电动助力转向系统，包括电动助力转向传动机构和控制系统，所述控制系统包括车速、扭矩和转角传感器和电子控制单元ECU；其特征在于：所述电动助力转向传动机构包括电动机9、蜗轮蜗杆传动机构、差动轮系机构和齿轮齿条传动机构；所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗杆1由电动机9驱动；所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮2与差动轮系的大太阳轮5同轴固连；所述差动轮系的小太阳轮3与汽车转向轴8同轴固连；所述差动轮系的行星轮4的中心轴与齿轮齿条传动机构的齿轮6同轴固连；所述齿轮齿条传动机构的齿条7用于驱动车轮转向；所述电子控制单元ECU根据车速、扭矩和和转角传感器提供的车辆数据，控制电动机9输出一个与方向盘手力转向相同的辅助转力矩。

本发明具有如下优点：

1、不需要满足从电动机减速后的转速和方向盘的转速一致或接近。差动轮系机构具有两个自由度，即给定两个输入运动可以有确定的输出运动。驾驶员进行转向时，不同人作用在方向盘上的平均转速不同，且不同路况转向时平均转速也不同。而选择的电动机只能根据固定的传动比提供确定数值的转速。在直接采用蜗杆传动机构助力时则最好要求两个转速值相等或接近，否则会使转向轴寿命降低。举个简单的例子：一个人拉车比较费劲，可是要是有个人帮忙一起拉，则每个人所付出的体力会明显减少。但前提条件必须让两个人步调一致，即两个人共同作用后仍要保证车的自由度为1。

2、电动机不助力时差动轮系转化为行星轮系，从齿条输出的移动位移和速度减小，有利于减速增矩，解决了使驾驶员转向轻便的问题。

3、蜗轮蜗杆-NGW差动轮系(EPS)依靠轮系中转动比α₁、α₂的设计，使得驾驶员能预测电动机驱动力在整个负载中所占的百分比，电动机克服了差动轮系分离的负载。因此EPS系统能很好地提高汽车操纵性。

4、有助力输入时，相同的方向盘角位移输入下，齿条位移、速度均比较大。这样可以解决紧急大转角转向时驾驶员大幅度转动方向盘的问题。

5、具有灵活性大，能较易满足汽车转向性能的要求，因而具有较为广阔的应用前景。

6、本发明机构能有效减小无助力时反馈到方向盘的力矩，有效的解决坑洼路面上助力失效情况下打手现象，而且使得反馈到方向盘上的手力平滑，不会给驾驶员造成疲劳感。

附图说明