一种角传动器装置及增加角传动器输出扭矩的方法与流程

本发明涉及汽车转向系统中的角传动器装置，尤其是一种助力增加输出扭矩的角传动器装置及增加角传动器输出扭矩的方法。

背景技术：
角传动器装置是汽车转向系统中的一个部件，安装在转向管柱和转向器之间，有些汽车的转向管柱和转向器空间布置的限制，不利于转向管柱和转向器之间的转向扭矩传递，便可利用角传动装置解决这一问题。通过角传动器装置可以改变转向传动扭矩的方向，并降低转速增加输出扭距。目前现有的都是机械式角传动器装置，其增加的输出扭矩很小。无法满足汽车转向所需的输出扭矩，转向系统还要增加助力转向器或者助力管柱。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种能改变转向传动扭矩的方向，无需助力转向器或者助力管柱亦能满足汽车转向所需输出扭矩，并且输出扭矩能随车速、输入扭矩的变化而变化的电动助力角传动器装置。本发明解决现有问题的技术方案是：一种角传动器装置，包括输入轴、输入齿轮、与输入齿轮啮合的输出齿轮轴，作为改进，还包括驱动输出齿轮轴相应扭转增加输出扭矩的助力机构、驱动助力机构的控制电机、驱动控制电机的控制器，所述的输入轴与输入齿轮之间设有随着输入轴和输入齿轮相对转动而联动产生周向角度变化的扭杆，所述的输入齿轮与输入轴之间设有检测扭矩大小及方向并将信号输送给控制器的扭矩传感器，所述的控制器接收扭矩传感器信号，并对该信号进行处理后，相应驱动控制电机通过带动助力机构驱动输出齿轮轴。作为进一步改进，上述的助力机构包括设置于输出齿轮轴上的蜗轮、与蜗轮配合的蜗杆，所述的蜗杆与控制电机连接。作为进一步改进，述的控制器连接车速信号装置，并接收车速信号。作为进一步改进，还包括一趋紧输入齿轮与输出齿轮轴齿轮啮合的弹簧。作为进一步改进，上述的扭杆一端紧配合设置于输入齿轮的轴孔中，另一端通过扭杆固定销固定于输入轴的轴孔中。本发明还提供了一种增加角传动器输出扭矩的方法，设置一驱动输出齿轮轴相应扭转的助力机构、驱动助力机构的控制电机、驱动控制电机的控制器；设置一随着输入轴和输入齿轮相对转动而联动产生周向角度变化的扭杆；设置一检测输入齿轮与输入轴之间扭矩大小及方向，并将信号输送给控制器的扭矩传感器；所述的控制器接收扭矩传感器信号，并对该信号进行处理后，相应驱动控制电机通过带动助力机构驱动输出齿轮轴增加输出扭矩。作为方法的进一步改进，上述的助力机构包括设置于输出齿轮轴上的蜗轮、与蜗轮配合的蜗杆，所述的蜗杆与控制电机连接。作为方法的进一步改进，上述的控制器采集车速信号、接收扭矩传感器信号处理，相应驱动控制电机通过带动助力机构驱动输出齿轮轴增加输出扭矩。作为方法的进一步改进，还包括一趋紧输入齿轮与输出齿轮轴齿轮啮合的弹簧。作为方法的进一步改进，上述的扭杆一端紧配合设置于输入齿轮的轴孔中，另一端通过扭杆固定销固定于输入轴的轴孔中。本发明的与现有技术相比较，设置驱动输出齿轮轴的助力机构、助力机构的控制电机、驱动控制电机的控制器，在输入轴与输入齿轮之间设置扭杆、采集信号的扭矩传感器，其有益效果是，控制器根据采集的扭矩传感器信号和汽车上的车速信号，计算并控制电机的输出扭矩，从而实现不同车速、输入扭矩时，电动助力角传动器装置的输出扭矩也相应变化。附图说明：本发明的上述结构可以通过附图和实施例作进一步说明。图1是本发明的结构示意图。图2是本发明蜗轮蜗杆减速增扭结构示意图。图3是控制器的示意图。上述图中，1为扭杆；2为输入轴；3为扭杆固定销；4为输入轴放尘封；5为锁紧螺母；6为放松螺母；7为输入轴轴承；8为弹簧；9为扭矩传感器；10为输入齿轮；11为输出齿轮轴；12为孔用弹性挡圈；13为输出轴防尘封；14为输出轴A轴承；15为蜗杆；16为蜗轮，17为输出轴B轴承；18为轴用弹性挡圈；19为后盖；20为滚针轴承；21为壳体；22为蜗杆A轴承；23为蜗杆A减震垫；24为蜗杆B减震垫；25为蜗杆B轴承；26为卡簧，27为电机；28为控制器；29为联轴器。具体实施方式：参见图1-3，本实施案例包括输入轴2、输入齿轮10、与输入齿10轮啮合的输出齿轮轴11，输入齿轮10与输出齿轮轴11为两锥齿轮啮合传动，驱动输出齿轮轴11相应扭转增加输出扭矩的助力机构、驱动助力机构的控制电机27、驱动控制电机27的控制器28，控制电机27可以是步进电机、伺服电机、或直流电机等。输入轴2与输入齿轮10之间设有随着输入轴2和输入齿轮10相对转动而联动产生周向角度变化的扭杆1，输入齿轮10与输入轴2之间固定有检测扭矩大小及方向并将信号输送给控制器28的扭矩传感器9，控制器28接收扭矩传感器9信号，并处理相应驱动控制电机27通过带动助力机构驱动输出齿轮轴11。其中，助力机构包括过盈配合设置于输出齿轮轴11上的蜗轮16、与蜗轮配合的蜗杆15，蜗杆15与控制电机27经过联轴器29连接。蜗杆A减震垫23和蜗杆B减震垫24消除机械误差和振动带来的蜗轮16与蜗杆15啮合产生的不平顺性。此外，控制器28连接车速信号装置，并接收车速信号，本实施案例中控制器28可直接连接车速采集器或采集汽车上车速信号。控制电机27、扭矩传感器9和车速采集器通过导线和控制器28连接。其中，弹簧8趋紧输入齿轮10与输出齿轮轴11啮合，弹簧8用以调整输入齿轮10与输出齿轮轴11齿轮啮合的间隙和消除啮合不平顺产生的振动。扭杆1一端紧配合设置于输入齿轮10的轴孔中，另一端通过扭杆固定销3固定于输入轴2的轴孔中。下面结合本发明的具体工作原理进一步阐述本发明。输入轴2施加扭矩时，扭杆1产生扭转变形，扭矩传感器9检测扭矩的大小和方向，转换成电信号传递给控制器28；控制器28根据采集到的信号计算控制电机27的助力电流大小和方向；电机27带动蜗杆15旋转，高转速的蜗杆15通过与蜗轮16的啮合传动，增加了作用在输出齿轮轴11上的扭矩。输入齿轮10和输出齿轮轴11两锥齿轮的啮合传动改变了作用在角传动器装置上的转向扭矩，并且电机27经过蜗轮16与蜗杆15减速机构实现了增大角传动器装置输出扭矩的目的，装置的最大输出扭矩的大小可以经过增大电机27的功率、改变蜗轮16与蜗杆15的减速比实现，直至满足车辆转向所需的输出扭矩。如控制器28接有车速信号时，该角传动器装置还能随着车速的增加较小输出扭矩的大小，增加驾驶员的“路感”，提高车辆驾驶的安全性。施加在输入轴2上的扭矩消失时，扭杆1恢复变形，扭矩传感器9检测到的扭矩为零，控制器28控制电机27不工作；实现了转向的“随动性”。