专利名称：汽车电动助力转向器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车转向器，具体是一种汽车电动助力转向器。
技术背景随着现代汽车技术的迅猛发展，人们对汽车转向操纵性能的要求也日益提高。要求保证车辆在任何工况下转动方向盘时，都有较理想的操纵稳定性，即使车辆在停车情况下转动方向盘时也能够轻松自如，而在高速行驶时又不会感到轻飘不稳。助力转向系统就能满足人们的这一要求。
传统的汽车助力转向系统通常指的是液压助力转向系统，由于液压需要油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等，零件数目多，占用空间大，还存在着液体泄漏损失。液压助力转向系统的油泵由发动机驱动，为保证汽车原地转向或者低速转向时的轻便性，油泵的排量是以发动机怠速时的流量来确定的，而汽车行驶中大部分时间处于高于怠速的速度和直线行驶状态，只能将油泵输出的油液大部分经控制阀回流到储油罐，造成很大的“寄生损失”。有一些汽车冠以电动助力转向，其实不是真正意义上的纯电动的助力转向，它也需要液压系统，只不过由电动机供油。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种只需电力不用液压，能使汽车的经济性、动力性和机动性都有所提高，能减少低速或零速时所需的力矩，减少了驾车者在高速行驶时方向盘“飘”的感觉；能够节能80％左右，提高了汽车的整体运行性能的电动助力转向器。
本实用新型的上述目的是通过这样的技术方案实现的，即一种汽车电动助力转向器，包括机械传动和电子控制单元两部分，其特征是机械传动包括转向轴、蜗轮轴、电机-离合器总成、传动轴、蜗杆及蜗轮，其中转向轴与蜗轮轴一端花键连接，转向轴在轴套内由方向柱和花键轴采用内外花键连接构成，在连接处用尼龙销定位；蜗轮轴与蜗轮过盈配合，蜗轮轴的一侧安装扭矩传感器；受电子控制单元控制的电机离合器总成的离合器通过花键与蜗杆连接；蜗轮轴的另一端与传动轴花键连接；电子控制单元包括输入信号前置处理电路、信号判断和处理电路及控制输出电路；其中输入信号前置处理电路将发动机转速信号、车速信号和扭矩信号进行前置处理后由输出端与信号判断和处理电路的输入端连接；信号判断和处理电路的信号输出端分别通过数字信号放大驱动电路与检测指示灯、电机-离合器总成中的离合器及电机电源控制电路连接；通过力矩设定电路和运行方向控制电路后由H桥驱动电路控制电机的运行方向和力矩大小。
本实用新型由于所述结构而具有如下优点①.本实用新型将电动机、离合器、减速装置、转向杆等各部件装配成一个整体，这既无管道也无控制阀，使其结构紧凑、质量减少，实现了转向系统的小型轻巧，节省了轻型车类宝贵的安装空间。而且电动助力转向系统的质量比液压助力转向系统的质量轻25％左右。
②.没有液压助力转向系统所必须的常运转转向油泵，电动机只是在需要时才启动，所以动力消耗和燃油消耗均可降到最低，而且省去了油压系统，不需要给转向油泵补油，也不必担心漏油。
③.本实用新型由单片机控制，能根据车速、转向盘转矩和发动机转速等信号经过优化获得最佳动力，可以明显提高汽车的操纵轻便性和稳定性，并且可以按照汽车性能和驾驶习惯的需要，通过软件修正动力特性。
④.本实用新型零件数量少，结构简单，且不需加注润滑油。
⑤.本实用新型以电池为能源，以电机作为动力元件，所以电动助力转向系统所需要的能量在任何情况下都可以得到，不受发动机停止运转的影响，即使在停车时也可获得最大的转向动力，减少发动机的损耗，增大输出功率。
⑥.本实用新型比液压助力转向系统结构简单，回正性好，从而获得了最优转向回正特性，大大改善了稳定性。
⑦.本实用新型无能量的“寄生损失”。
因此电动助力转向系统在各种行驶条件下均可节能80％左右，提高了汽车的整体运行性能。
本实用新型的上述结构可以通过附图给出的实施例进一步说明。
附图1是本实用新型的机械结构图附图2是本实用新型的电子控制单元电路模块图；附图3为附图1的A向示意图。
图中1为转向轴，2为支架，3为蜗轮轴，4为电子控制单元，5为电机-离合器总成，6为传感器，7为传动轴，8为蜗杆，9为蜗轮具体实施方式
参见附图1，驾驶员施加在方向盘上的力矩通过转向轴1传递给蜗轮轴3。传感器6检测出蜗轮轴3的力矩信号将其转化为电子信号。电子控制单元4接收到传感器6发出的电信号后，结合其它信号通过分析、处理发出控制信号给电机-离合器总成5。电机离合器将电信号转化为助动力矩，通过蜗轮9蜗杆8传递给蜗轮轴3。电机M产生的力矩与驾驶员的作用力形成合力作用在与蜗轮轴3采用内外花键连接的传动轴7上，产生助力效果。
上述结构中转向轴1在轴套内由方向柱和花键轴采用内外花键连接构成，在连接处用尼龙销定位；这样当汽车发生强烈正面碰撞时，尼龙销2被剪断，转向轴1产生收缩，吸收碰撞能量，可以防止方向盘后移伤害驾驶员。
上述机构中传动轴7采用了收缩式结构，在出现强烈正面碰撞时，能够自动收缩，但只要方向盘能够旋转，整个机构部分就能够正常工作，即增强了驾驶员的安全性，又能在撞击后不影响方向的转动。
机械结构采用收缩式结构，主要体现在转向轴的内部连接上，相较于其它类型的防护安全措施有着本身极大的优点，首先在汽车遭受强烈正面碰撞时，其机构结构可以自动收缩，防止方向盘后移伤害驾驶员达到安全的目的，其次当方向器收缩变化后转向机构仍然可以正常使用。
参见附图2，本实用新型的电子控制单元，包括输入信号前置处理电路、信号判断和处理电路及控制输出电路。图中IGP为发动机转速信号；RSW为行驶车速信号；Tm为主扭矩信号；Ts为副扭矩信号，这四种信号共同构成输入信号部分。A1、A2、A3、A4为输入信号前置处理整形、滤波电路，其中，A1采用阻容滤波和LM158放大电路，A2采用TLP521光电隔离放大电路，A3和A4采用电阻分压、阻容滤波和LM158放大电路；A5为系统安全反馈电路；A6采用TLE6228数字信号放大驱动电路；A7为电机运行、方向的控制信号处理电路采用74LS00和74LS14的逻辑互锁电路；A8为电机力矩设定信号输出与处理电路，采用阻容滤波和比较放大芯片TL494；A9为开发接口电路；A10为数字仪表接口电路；A11为电机H桥驱动电路的控制电路，采用MC33883DW芯片；A12为电机主电路的电流反馈电路，采用比较放大电路AD8200；MOS1、MOS2、MOS3、MOS4是由四个MOSFET管组成的电机H桥驱动电路受A11的驱动控制；Relay为控制是否有助力的继电器。Vcc1供给单片机电源3.3V；Vcc2为除去单片机电源以外的所有电路的驱动电源；+BB为汽车上直接给的+12V主驱动电源。EPS Lamp为EPS指示灯；Clutch为电动助力转向器助力电机上的离合器，M为电动助力转向器助力电机，在结构上Clutch和M共同组成了电机-离合器总成(5)。
权利要求1.一种汽车电动助力转向器，包括机械传动和电子控制单元两部分，其特征是机械传动包括转向轴(1)、蜗轮轴(3)，电机-离合器总成(5)，传动轴(7)，蜗杆(8)及蜗轮(9)，其中转向轴与蜗轮轴一端花键连接，转向轴在轴套内由方向柱和花键轴采用内外花键连接构成，在连接处用尼龙销(2)定位；蜗轮轴与蜗轮过盈配合，蜗轮轴的一侧安装扭矩传感器(6)；受电子控制单元(4)控制的电机离合器总成的离合器通过花键与蜗杆连接；蜗轮轴的另一端与传动轴花键连接；电子控制单元包括输入信号前置处理电路、信号判断和处理电路及控制输出电路；其中输入信号前置处理电路将发动机转速信号、车速信号和扭矩信号进行前置处理后由输出端与信号判断和处理电路的输入端连接；信号判断和处理电路的信号输出端分别通过数字信号放大驱动电路与检测指示灯、电机-离合器总成中的离合器及电机电源控制电路连接；通过力矩设定电路和运行方向控制电路后由H桥驱动电路控制电机的运行方向和力矩大小。
2.根据权利要求1所述的汽车电动助力转向器，其特征是传动轴(7)采用了收缩式结构。
专利摘要一种汽车电动助力转向器，包括机械传动和电子控制单元两部分，其特征是机械传动部分中的转向轴在轴套内由方向柱和花键轴采用内外花键连接构成，在连接处用尼龙销定位；蜗轮轴的一侧安装扭矩传感器；受电子控制单元控制的电机离合器总成的离合器通过花键与蜗杆连接；电子控制单元包括输入信号前置处理电路、信号判断和处理电路及控制输出电路；由控制输出电路控制电机的运行方向和力矩大小。本实用新型只需电力不用液压，能使汽车的经济性、动力性和机动性都有所提高，能减少低速或零速时所需的力矩，减少了驾车者在高速行驶时方向盘“飘”的感觉；能够节能80％左右，提高了汽车的整体运行性能。
文档编号B62D5/04GK2645999SQ0325030
公开日2004年10月6日 申请日期2003年9月9日 优先权日2003年9月9日
发明者马福明, 朱开田 申请人:重庆驰骋轻型汽车部件股份有限公司