专利名称：汽车主动转向系统的主动转向传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车转向系统，特别是涉及汽车主动转向系统的主动转向传动 装置。
背景技术：
汽车主动转向系统是继电动助力转向系统(EPS)之后的新一代转向技术。"主动转向"是指除了驾驶员的转向操作外，汽车自身也具有转向功能， 即通过主动对车轮转向角的调节，提高车辆的稳定性、主动安全性和操纵舒适 性。主动转向系统主要有两种型式①机械式叠加转向；②线控转向。目前主动转向技术的研究大多数集中在线控转向技术上。图1为目前釆用 较多的线控转向系统(Steer by Wire system,简称SBW系统)，基本组成是 方向盘l,电机2，控制器3，转向驱动电机4，转向器5。其中电机2通过传动机构给方向盘1提供回正旋转力矩或施加转动阻力矩；转向驱动电机4 给转向器5提供转向力矩驱动车轮转向；控制器3用网络线路与电机2、转向 驱动电机4以及各种传感器(包括方向盘l的转角和转矩传感器、车速传感器、 转向车轮转角传感器等)连接。工作原理是控制器3根据所有传感器的信号作出判断，算出需要的车轮转向角和方向盘l需要的回正旋转力矩或转动阻力 矩,控制电机2和4予以实现。SBW系统的优点是取消了方向盘和转向器之间的机械连接，占据空间小，便于布置，路面的冲击也不会直接传到驾驶员手 上。缺点是安全性差，由于取消了机械连接，当系统出现故障时(例如断电) 司机无法操纵转向，容易导致交通事故。图2为宝马公司的汽车主动转向系统，它是一种机械式叠加转向系统，方法是将方向盘到转向器之间的转向轴断开，中间增加一个传动机构，该传动机构基本组成是输入轴ll,太阳轮12，行星齿轮13，内齿圏14,行星架15 (行 星架外圈是蜗轮)，蜗杆16(与电机连接)，内齿圈17，行星齿轮18，太阳轮19， 输出轴20。连接关系是输入轴ll的一端与方向盘连接，另一端与太阳轮12 联结，太阳轮12、行星齿轮13、内齿圈14、行星架15组成一个NGW型行星齿轮 传动(注NGW型是指由太阳轮、行星齿轮、内齿圈、行星架4元件组成，它们的传动关系是行星齿轮与内齿圈内啮合，太阳轮与行星齿轮外啮合，行星齿轮 为公用齿轮)，内齿圈14是固定的。太阳轮19、行星齿轮18、内齿圈17、行星 架15组成另一个NGW型行星齿轮传动，两个行星齿轮传动的行星架15是共用的， 传动比也是一样的；输出轴20的一端与转向器的输入轴连接，另一端与太阳轮 19联结；蜗杆16用电机驱动，蜗杆16与内齿圈17外圈上的蜗轮啮合。工作原理 是当转动方向盘(即输入轴ll)转角col时，若蜗杆16不动，则内齿圈17不 转动，输入转角经太阳轮12、行星齿轮13、行星架15、行星齿轮18、太阳轮19 传到输出轴20，输出转角为col，传动比=1。若电机驱动蜗杆16也转动时，内 齿圈17被驱动旋转，此时改变了总传动比，因此实际输出转角被改变为co2， 传动比-(ol/co2。该转向系统的优点是①在主动转向控制部分出现故障时 (蜗杆16被自动锁住)，仍可以像普通的转向器一样正常搡作，安全性好；② 具有继承性，可以在现有转向器基础上，增加主动控制部分。但是该转向系统 也存在如下不足当电机驱动蜗杆16转动时，是通过内齿圏17、行星齿轮18, 太阳轮19传动输出的，是增速传动(注传动比-Za/Zb〈1,其中Za为太阳 轮齿数，Zb为内齿圈齿数)，这就要求电机和蜗杆蜗轮传动机构较大的驱动力 矩，导致了机构较大的载荷和较大的尺寸。 发明内容本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种尺寸较小，安全性 高、便于布置的汽车主动转向系统的主动转向传动装置。 本发明的目的可通过如下技术方案来实现。一种汽车主动转向系统的主动转向传动装置，安装在方向盘和转向器之间，包括了一个机械传动装置和一个动力驱动装置，所述动力驱动装置由电机、蜗杆和蜗轮组成；蜗杆与蜗轮啮合并由电机驱动；所述机械传动装置由两组并 列的NGW型行星齿轮传动机构组成；由太阳轮、行星齿轮之一、内齿圈之一 组成行星排I;由太阳轮、行星齿轮之二、内齿圈之二组成行星排II，太阳轮 为两个行星排共用；内齿圈之一与行星齿轮之一啮合，行星齿轮之一与太阳轮 啮合；太阳轮还与行星齿轮之二啮合，行星齿轮之二与内齿圈之二啮合；内齿 圈之二固定，内齿圈之一与蜗轮固接，电机驱动内齿圈之一旋转。为进一步实现本发明目的，所述的行星排I通过行星架之一与输入轴连 接，输入轴与方向盘连接；行星排n通过行星架之二与输出轴连接，输出轴连 接转向器。所述的行星排I和行星排n的传动比相同。所述的太阳轮是浮动的， 或者太阳轮是支撑在行星架之一和行星架之二两个行星架上。本发明和现有技术相比，具有如下优点和有益效果(1) 本发明汽车主动转向系统的主动转向传动装置的动力驱动装置可以 放在任意一侧，便于布置；(2) 主动转向输出是由动力驱动装置驱动内齿圈经行星架输出，是减速 传动，因此电机和蜗轮蜗杆机构驱动力矩小，从而可以减小机构的尺寸、降低 成本、减小占据的空间。(3) 方向盘到转向器是机械连接，安全性高，在电机驱动系统出现故障 时(例如断电)，动力驱动装置自动锁住(相当于电机不动的工况)，此时仍可 以像普通的转向器一样操纵方向盘正常转向输出。
图1为线控转向系统原理示意图。图2为宝马公司的汽车主动转向系统原理示意图.图3为本发明汽车主动转向系统的主动转向传动装置原理示意图。图4为本发明汽车主动转向系统的主动转向传动装置结构示意图。图5为图4中A-A向剖视结构示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的技术特点，下面结合附图对本发明作进一步地说 明，需要说明的是，具体实施方式
并不是对本发明保护范围的限制。如图3、 4、 5所示，本发明汽车主动转向系统的主动转向传动装置位于方 向盘和转向器之间，包括了一个机械传动装置和一个动力驱动装置。动力驱动 装置由电机32、蜗杆22和蜗轮28组成；蜗杆22与蜗轮28啮合并由电机32 驱动。蜗杆22与蜗轮28位于壳体33内。机械传动装置的一端通过输入轴21 与方向盘连接，另一端通过输出轴27与转向机连接。蜗轮28与内齿圏之一 23固接在一起。机械传动装置由两组并列的NGW型行星齿轮传动机构组成； 由太阳轮30、行星齿轮之一24、内齿圈之一 23组成行星排I ;由太阳轮30、 行星齿轮之二26、内齿圈之二25组成行星排II;两个行星排的传动比是相同 的，太阳轮30为两个行星排共用。这里的行星排是指行星传动齿轮组，行星 排I通过行星架之一 29与输入轴21连接；行星排II通过行星架之二 31与输 出轴27连接。输入轴21的一端与方向盘连接，另一端与行星架之一 29固接 在一起；输出轴27的一端与行星架之二31固接在一起，另一端连接转向器。 内齿圈之一 23与行星齿轮之一 24啮合，行星齿轮之一 24与太阳轮30啮合； 太阳轮30还与行星齿轮之二 26啮合，行星齿轮之二 26与内齿圈之二 25啮合。 内齿圈之二25是固定的，内齿圈之一23与蜗轮28固接在一起，电机3'2可以 驱动内齿圈23旋转。当方向盘转动转角col、而若电机32不动(内齿圈之一23不转动)时， 经输入轴21、行星架之一 29、行星齿轮之一 24、太阳轮30、行星齿轮之二 26、行星架之二 31到输出轴27，输出转角为col，传动比=1。当方向盘不动 (即输入轴21和行星架29不动)、电机32驱动蜗杆22转动时，则蜗轮28和 内齿圈23被驱动旋转，经行星齿轮之一24、太阳轮30、行星齿轮之二26、行星架之二 31到输出轴27，输出转角为co2。若方向盘和电机32同时转动时， 此时输出转角为两者的叠加co3-col+co2，传动比-col/co3。因此，主动 转向通过控制电机驱动内齿圈之一 23转动改变传动比或直接由电机驱动输出 转向角。为了结构简化，实际实施中可将主动转向传动装置与转向器集成在一起； 太阳轮、行星齿轮之一、内齿圈之一、行星齿轮之二、内齿圈之二的齿轮可以 釆用斜齿轮以便减小噪声；太阳轮可以是浮动的，也可以支撑在行星架之一和 行星架之二两个行星架上；主动转向传动装置的两组NGW行星齿轮传动的传动 比可以是不同的，以便与转向器匹配符合最佳转向性能的要求。上述汽车主动转向系统的主动转向传动装置中，机械传动装置的两组并列 的NGW型行星齿轮传动机构为对称结构，因此，输入轴21和输出轴27可以互 换。也就是说明输入轴21无论是设置在左端还是在右端均可。本发明采用机械连接，安全性好，动力驱动装置出现故障后仍可以像普通 的转向器一样安全操作。同时，与宝马公司的结构相比，主动转向输出是由动 力驱动装置驱动内齿圈经行星架输出，是减速传动(注传动比=1 +Za/Zb>l， 其中Za为太阳轮齿数，Zb为内齿圈齿数)，在输出力矩相同的情况下，所需要 的电机和蜗轮蜗杆机构驱动力矩相对小，电机和蜗轮蜗杆的驱动力矩可以减小 3-4倍。由于载荷减小，从而可以减小机构的尺寸、降低成本、减小在车内 占据的空间。
权利要求
1、一种汽车主动转向系统的主动转向传动装置，安装在方向盘和转向器之间，包括了一个机械传动装置和一个动力驱动装置，所述动力驱动装置由电机、蜗杆和蜗轮组成；蜗杆与蜗轮啮合并由电机驱动；其特征在于，所述机械传动装置由两组并列的NGW型行星齿轮传动机构组成；由太阳轮、行星齿轮之一、内齿圈之一组成行星排I；由太阳轮、行星齿轮之二、内齿圈之二组成行星排II，太阳轮为两个行星排共用；内齿圈之一与行星齿轮之一啮合，行星齿轮之一与太阳轮啮合；太阳轮还与行星齿轮之二啮合，行星齿轮之二与内齿圈之二啮合；内齿圈之二固定，内齿圈之一与蜗轮固接，电机驱动内齿圈之一旋转。
2、 根据权利要求1所述的汽车主动转向系统的主动转向传动装置，其特 征在于所述的行星排I通过行星架之一与输入轴连接，输入轴与方向盘连接； 行星排II通过行星架之二与输出轴连接，输出轴连接转向器。
3、 根据权利要求l所述的汽车主动转向系统的主动转向传动装置，其特 征在于所述的行星排I和行星排n的传动比相同。
4、 根据权利要求2所述的汽车主动转向系统的主动转向传动装置，其特 征在于所述的太阳轮是浮动的，或者太阳轮是支撑在行星架之一和行星架之二 两个行星架上。
全文摘要
本发明公开了一种汽车主动转向系统的主动转向传动装置。该主动转向传动装置包括了一个机械传动装置和一个动力驱动装置，机械传动装置由两组并列的NGW型行星齿轮传动机构组成；由太阳轮、行星齿轮之一、内齿圈之一组成行星排I；由太阳轮、行星齿轮之二、内齿圈之二组成行星排II，太阳轮为两个行星排共用；输入轴与行星架之一连接，输出轴与行星架之二连接；内齿圈之二固定，内齿圈之一与蜗轮固接，电机驱动蜗轮旋转。本发明采用机械连接，安全性高，且主动转向输出是由动力驱动装置驱动内齿圈经行星架输出，是减速传动，电机和蜗轮蜗杆机构驱动力矩小，从而可以减小机构的尺寸、降低成本、减小占据的空间。
文档编号B62D3/00GK101244725SQ20081002677
公开日2008年8月20日 申请日期2008年3月13日 优先权日2008年3月13日
发明者丹 向, 迟永滨 申请人:华南理工大学