专利名称：一种具有回正控制功能的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零部件，特指一种具有回正控制功能的电动助力转向器，可以实现汽车的转向操作，减轻驾驶员的疲劳，并且能够实现方向盘的自动回正。
背景技术：
现有公开技术中的电动助力转向器中方向盘的回正主要采用以下几种方法实现的方法一是在电动机和减速机构之间装有双向离合器，当转向操作时该离合器起到传递动力的作用；而汽车回正的时候，离合器则起到了分离的作用，根据旋转方向自动调节，这种离合器在早期的文献中有所描述，但这种离合器结构比较复杂，造价高，不太适合于电动助力转向器。方法二是通过系统合理设计减小各个部件之间的摩擦损失，以及减小电动机和减速机构的转动惯量来达到方向盘回正的目的，但这对机械系统的设计提出了相当高的要求。另外一种方法就是增设方向盘转角传感器或方向盘转速传感器，利用计算机程序控制电动机提供辅助回正力矩，使方向盘能够回正。上述几种方法都增加了系统结构元件和系统开发的成本。专利99207412.6和00262821.X涉及到方向盘在汽车转向过程中的自行回位，主要应用于液压动力转向系统，不适于电动助力转向系统，而其它有关电动助力转向器的专利均未提到方向盘的自行回位。
发明内容
本实用新型的目的是提供能克服现有技术上的不足，减少系统结构元件和开发成本的一种具有回正控制功能的电动助力转向器。
实现上述目的的技术方案为本实用新型包括电动机、减速机构、控制电路板，以及附设在车轮处的车速检测装置，其特征在于设有经转向器输入轴与方向盘相连的方向盘转矩检测装置，并与控制电路板相连。
同时为确保电动机和方向盘之间具有一定的耦合关系，电动机和减速机构之间永久结合。其结构可采用电动机输出轴经花键直接与减速机构的输入端相连。
当转向结束、驾驶员释放方向盘后，控制电路板8就形成一个基于估算的方向盘转角的控制信号，再控制电动机7，达到使方向盘1平稳地回到中位的目的。
汽车开始转向时，方向盘转矩检测装置通过检测转向器输入轴与输出轴之间的相对转角差获得作用在方向盘上转矩的大小和方向，方向盘转矩检测装置将检测到的方向盘的转矩信号与车速检测装置检测的车速信号一起输入到控制电路板中，控制电路板通过电动机的接线端电压和驱动电流进行计算可获得电动机的转速，再通过对电动机转速积分的方式求得方向盘转角。由控制电路板根据上述信号，发出控制信号驱动电动机，使电动机的驱动力通过减速机构减速增扭后连同驾驶员的操作力共同作用在转向器的输出轴上，并通过相关传动机构，实现转向轮的转动。当驾驶员释放方向盘后，同样控制电路板就形成一个基于估算的方向盘转角的控制信号，控制电动机，使方向盘平稳地回到中位。
同时为了采用估计的方法求得方向盘转角，保证计算的方向盘转角同实际的方向盘转角相一致，采用电动机输出轴直接同减速机构的输入端相连，中间不再使用电磁离合器，这样可以确保电动机和方向盘之间具有一定的耦合关系，其原来电磁离合器的功能可以利用控制电路板中的一个继电器来实现。
本实用新型的有益成果是在实现转向助力和回正功能的基础上，减少了系统组成元件，如方向盘转速或转角传感器，以及电动机转速或转角传感器、电磁离合器等。由于这些电动机的转速或转角的测量元件需要较高的成本，且检测装置的安装也不方便，而电动机的驱动电流和接线端电压的测量和检测较为方便，成本较低，并可以在控制电路板中实现。这样，电动机的转速可以根据电动机的接线端电压和驱动电流进行计算获得，可降低开发电动助力转向器的成本。因此本实用新型结构简单，安装方便，造价低廉。
下面借助于附图中表示的实施例进一步说明本实用新型。
附图1是本实用新型的实施例的示意图1-方向盘 2-输入轴 3-方向盘转矩检测装置 4-减速机构 5-减速机构输入端 6-电动机输出轴 7-电动机 8-控制电路板 9-车速检测装置 10-输出轴 11-万向节 12-小齿轮 13-齿条 14-转向横拉杆 15-转向轮具体实施方式
本实用新型具有转向柱驱动、小齿轮驱动和齿条驱动等多种结构形式。
图1示意地表示了一个采用转向柱驱动结构形式的本实用新型的实施例，其配备有电动机7、方向盘转矩检测装置3、车速信号检测装置9、减速机构4和控制电路板8等。方向盘转矩检测装置3通过转向器输入轴2同方向盘1相连，控制电路板8通过对计算机程序实时计算的电动机转速进行积分运算，再除以减速机构4的减速比，根据方向盘1的转角和电动机7的转速之间具有的对应关系，求得方向盘转角。
这样当方向盘1转动的时候，方向盘转矩检测装置3不断检测作用在方向盘1上的转矩，这个转矩信号连同车速检测装置9检测的车速信号一起输入到控制电路板8中，控制电路板8根据上述信号，发出电动机控制信号驱动电动机7，电动机7的驱动力通过减速机构4减速增扭后连同驾驶员的操作力共同作用在转向器的输出轴10上，并通过万向节11、小齿轮12和齿条13，把方向盘1的转动转变成齿条13的移动，推动转向横拉杆14，实现转向轮15的转动。当驾驶员释放方向盘1以后，控制电路板8就利用估算的方向盘转角，形成一个基于PID控制的控制信号，控制电路板8根据控制信号输出脉冲宽度调制的脉冲串信号，进而控制电动机7使方向盘1能够平稳地回到中位。
且在电动机输出轴6和减速机构输入端5之间不再使用电磁离合器，使两者永久结合，这样确保电动机转角和方向盘转角之间具有确定的耦合关系，原有的电磁离合器可以通过利用控制器中一个继电器达到相同的效果。
车速检测装置9检测的车速信号除用于正常的转向控制外，对回正控制也起到了一个修正作用，汽车在不同的行驶速度下回正，采用不同的修正系数，因此，不同的行驶车速可得到不同的回正特性。
方向盘转矩检测装置3检测的转矩大小和方向除用于正常的转向控制外，还起到判断回正控制开始执行时刻的作用。
本实用新型可以取代通常的电动助力转向器，它不仅可以能够使方向盘回正，而且也能使方向盘平稳地回到中位，提高了汽车的操纵性能和驾驶员的路感。
权利要求1.一种具有回正控制功能的电动助力转向器，其包括电动机(7)、减速机构(4)、控制电路板(8)，以及附设在车轮处的车速检测装置(9)，其特征在于设有经转向器输入轴(2)与方向盘(1)相连的方向盘转矩检测装置(3)，并与控制电路板(8)相连。
2.根据权利要求1所述的一种具有回正控制功能的电动助力转向器，其特征在于电动机(7)和减速机构(4)之间永久结合。
3.根据权利要求1所述的一种具有回正控制功能的电动助力转向器，其特征在于电动机输出轴(6)经花键直接与减速机构(4)的输入端(5)相连。
专利摘要本实用新型涉及到一种具有回正控制功能的电动助力转向器，其主要是借助方向盘转矩检测装置3、车速检测装置9、电动机7、减速机构4和控制电路板8进行汽车转向和方向盘回正操作的。汽车开始转向时，根据电动机的接线端电压和驱动电流进行计算可获得电动机的转速，再通过对电动机转速积分的方式求得方向盘转角，当转向结束、驾驶员释放方向盘以后，控制电路板8就形成一个基于估算的方向盘转角的控制信号，进而控制电动机7，达到使方向盘1平稳地回到中位的目的。本实用新型减少了电动机、方向盘的转速或转角的测量元件，可降低成本，安装方便，结构简单，造价低廉。
文档编号B62D5/04GK2647705SQ03278810
公开日2004年10月13日 申请日期2003年9月27日 优先权日2003年9月27日
发明者徐建平, 何仁 申请人:江苏大学