专利名称：汽车电子转向器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车用电器，主要涉及汽车转向器控制器，具体讲就是一种新型的汽车电子转向器。
背景技术：
目前的汽车转向器全都是机械式转向系，即汽车方向盘和汽车转向轮之间是靠机械部件来连接的，为了使驾驶员打方向时省力，在此基础上研发了液压助力转向系统和电动助力转向系统，但其靠机械连接的本质并未改变。这种机械转向系存在以下不足(1)转向系与车轮刚性连接，路况不良时易引起方向盘抖动，直接影响汽车驾驶的舒适性；(2)汽车正面碰撞时，车架或车身变形使转向盘、转向管和转向器整体移位，是导致驾驶员受伤的主要原因之一。
发明内容
本实用新型的目的是克服上述机械式转向器存在的缺点，提供一种方向操控轻便，控制平稳，不抖动，驾驶舒适，维护、保养费用低，大大减轻汽车转向系统的重量，且当车辆发生正面碰撞时可以明显减少方向盘对驾驶员损伤的汽车电子转向器。
以下结合附图进行详细说明如图1所示，本实用新型的实现在于电子转向器，包括有方向盘6和控制系统，控制系统不是传统的机械式，也不是液压控制系统，而是电子控制系统，由电子电路构成，主要包括有旋转编码器5、步进电机驱动电路4、步进电机2、齿轮变速箱1、故障诊断电路3和供电电源7。旋转编码器5的轴与方向盘6的轴连接在一起，旋转编码器5的输出信号线连接到步进电机驱动电路4的输入端，步进电机驱动电路4的输出信号连接到步进电机2，通过步进电机2进行正转或反转的转动控制，步进电机2与齿轮变速箱1机械连接，齿轮变速箱1中的主动齿轮安装在步进电机2的转轴上，故障诊断电路3同时与齿轮变速箱1中的旋转编码器9和旋转编码器5的信号输出端电路连接，供电电源7分别与所有的电路相连接，提供工作电源。
旋转编码器5输出的信号送到步进电机驱动电路4，经过处理、细分、功率放大后变换成驱动步进电机2的脉冲信号，驱动步进电机2完成正转和反转。再通过齿轮变速箱的传动部分变速，驱动汽车转向横拉杆，完成汽车的转向功能。用电子电路替代机械式控制，去除了庞大、笨重的机械机构，大大减轻汽车转向系统的重量，也减轻了汽车的总重量，为驾驶空间增加了地方，提高了汽车驾驶的舒适性。可以安置更多的驾驶员保护气囊，当车辆发生正面碰撞时可以明显减少方向盘对驾驶员的损伤。另外转向控制系统的维护、保养费用也会降低。
本实用新型的实现还在于控制系统中的故障诊断电路3由故障报警指示电路12、判断电路11、秒脉冲信号发生器13和至少两路并行的旋转编码器、计数器构成，参见图3，两路旋转编码器、计数器的输出接判断电路11的输入，判断电路11的输出接故障报警指示电路12，两个旋转编码器其中一个是编码器5，其上固有的轴与方向盘6同轴连接，另一个旋转编码器是编码器8，其上固有的轴与齿轮变速箱1从动齿轮同轴连接，脉冲信号发生器同时与两路计数器9、10电路连接，为之提供周期性清零信号。
本实用新型的实现还在于汽车电子转向器工作正常时旋转编码器8的轴应与旋转编码器5的轴同步旋转，即两个编码器的轴应当同方向、同速转动，当汽车电子转向器发生故障时，就会发生偏移，从而检测到故障，计数器为可逆计数器，两个编码器是同型号、同规格。齿轮变速箱1中的齿轮变速传动部分，该部分由主动齿轮和从动齿轮两个齿轮组成，主动齿轮安装在步进电机轴上，从动齿轮与汽车齿轮齿条转向系的轮齿轴相连接，其作用是将步进电机输出力矩传递给汽车转向横拉杆，驱动转向轮完成转向功能。
本实用新型的实现还在于旋转编码器的旋转轴每旋转一周，脉冲信号输出端产生1000个脉冲信号，旋转编码器的方向输出端电平代表旋转轴正转和反转的方向，旋转编码器的脉冲和电平两个输出信号，就准确的代表汽车方向盘的旋转方向及转向角度。旋转编码器为一个高精度光机电一体化产品，每旋转一周，脉冲信号输出端产生1000个脉冲信号，随机实时控制，可以准确地实现方向操控，轻便，准确。
本实用新型的实现还在于步进电机驱动电路4对步进电机的步进角进行细分，步进电机每步旋转角度通过细分电路处理可以精确到0.004度。步进电机驱动电路4是驱动步进电机正常工作并且可以对步进电机的步进角进行细分的功率驱动模块。步进电机驱动电路4对步进电机的步进角进行细分，步进电机是一种能进行旋转驱动精确定位的电动机。当步进电机驱动模块的方向控制端(DIR)接低电平信号时，脉冲信号输入端(CP)每输入一个脉冲信号，步进电机驱动电路就会控制步进电机顺时针旋转一步；当步进电机驱动模块的方向控制端(DIR)接高电平信号时，脉冲信号输入端(CP)端每输入一个脉冲信号，步进电机驱动电路就会控制步进电机逆时针旋转一步。步进电机每步旋转角度通过细分电路处理可以精确到0.004度。控制平稳，不抖动。
本实用新型的实现还在于供电电源是汽车电子转向器的能源供给系统，是一个DC-DC变换器，能将汽车上的+12V电压转换成供步进电机驱动器工作的+24V电源和逻辑电路工作的+5V电源。
本实用新型的工作是与汽车方向盘6联动的旋转编码器5，将汽车方向盘6转动时的方向及转向角以电平信号及脉冲信号形式输出，转向盘每正反旋转一个角度位置，旋转编码器5就输出表示旋转方向的电平信号和表示旋转角度的一组固定数量的脉冲信号。该脉冲信号个数准确的代表了汽车转向盘旋转角度大小。
本实用新型利用了替换思维，发明了电子转向器，设计了控制电路和连接结构，提供了一种方向操控轻便，控制平稳，不抖动，驾驶舒适，维护、保养费用低，大大减轻汽车转向系统重量，且当车辆发生正面碰撞时可以明显减少方向盘对驾驶员的损伤的汽车电子转向器。结构轻巧简单、构思新颖，将先进的电子电路、数字控制技术与汽车的方向控制结合在一起。解决了转向器与车轮刚性连接，路况不良时易引起方向盘的抖动，造成汽车驾驶的颠簸以及汽车正面碰撞时，车架或车身变形使转向盘、转向管和转向器整体移位，导致驾驶员受伤的问题。本实用新型可以作为用于汽车转向器的新一代产品。
图1是本实用新型的组成示意图；图2是本实用新型实施例1的接线示意图；图3是本实用新型的故障诊断电路组成示意图。
具体实施方式
实施例1参见图1，其中1为齿轮变速箱，齿轮变速箱由两个齿轮组成，其转速比为4∶1，小齿轮即主动齿轮与步近电机同轴连接，大齿轮与汽车齿轮齿条转向器的齿轮同轴连接；2为步进电机；3为故障诊断电路；4为步进电机驱动模块；5为旋转编码器；6为方向转盘，方向盘6可以是一个普通的汽车转向盘，与旋转编码器同轴连接；7为供电电源。汽车电子转向器由5个部分组成，其中步进电机2、步进电机驱动模块4、旋转编码器5三个部分的接线如图2所示。旋转编码器5的型号为ZSP5.208-401E1000BZ/05F，工作电压为+5V，其脉冲信号输出端(绿线)与步进电机驱动器3的脉冲输入端(CP)相连，方向判别输出端(黄线)与步进电机的旋转方向控制端(DIR)相连。步进电机驱动模块为MS-2H057M，工作电源为+24V，其输出端A+、A-、B+、B-分别与步进电机的蓝、绿、红、黄线连接，连接无误，无须调试即可工作。步进电机型号为85BYGH450A。
实施例2为了保障汽车控制的安全性，本实用新型专门加设了故障诊断电路。总体电路构成和连接同实施例1，参见图3，编码器和计数器都使用相同规格的器件，计数器采用8位2进制可逆计数器。判断电路随时判断计数器9和10的计数数值是否相等，确保电子转向器正常、可靠工作。
权利要求1.一种汽车电子转向器，包括有方向盘(6)和控制系统，其特征在于控制系统是电子控制系统，由电子电路构成，主要包括有旋转编码器(5)、步进电机驱动电路(4)、步进电机(2)、齿轮变速箱(1)、故障诊断电路(3)和供电电源(7)，旋转编码器(5)的轴与方向盘(6)的轴连接在一起，旋转编码器(5)的输出信号线连接到步进电机驱动电路(4)的输入端，步进电机驱动电路(4)的输出信号连接到步进电机(2)，通过步进电机(2)进行正转或反转的转动控制，步进电机(2)与齿轮变速箱(1)机械连接，齿轮变速箱(1)中的主动齿轮安装在步进电机(2)的转轴上，故障诊断电路(3)同时与齿轮变速箱(1)中的旋转编码器(9)和旋转编码器(5)的信号输出端电路连接，供电电源(7)分别与所有的电路相连接，提供工作电源。
2.根据权利要求1所述的汽车电子转向器，其特征在于故障诊断电路(3)由故障报警指示电路(12)、判断电路(11)、秒脉冲信号发生器(13)和至少两路并行的旋转编码器、计数器构成，两路的旋转编码器、计数器的输出接判断电路(11)的输入，判断电路(11)的输出接故障报警指示电路(12)，两个旋转编码器其中一个是编码器(5)，其上固有的轴与方向盘(6)同轴连接，另一个旋转编码器是编码器(8)，其上固有的轴与齿轮变速箱(1)从动齿轮同轴连接，脉冲信号发生器同时与两路计数器(9)、(10)电路连接，为之提供周期性清零信号。
3.根据权利要求2所述的汽车电子转向器，其特征在于汽车电子转向器工作正常时旋转编码器(8)的轴应与旋转编码器(5)的轴同步旋转，即两个编码器的轴应当同方向、同速转动，当汽车电子转向器发生故障时，就会发生偏移，从而检测到故障，计数器为可逆计数器，两个编码器是同型号、同规格。
4.根据权利要求1或3所述的汽车电子转向器，其特征在于旋转编码器的旋转轴每旋转一周，脉冲信号输出端产生1000个脉冲信号，旋转编码器的方向输出端电平代表旋转轴正转和反转的方向，旋转编码器的脉冲和电平两个输出信号，就准确的代表汽车方向盘的旋转方向及转向角度。
5.根据权利要求4所述的汽车电子转向器，其特征在于步进电机驱动电路(4)对步进电机的步进角进行细分，步进电机每步旋转角度通过细分电路处理可以精确到0.004度。
6.根据权利要求5所述的汽车电子转向器，其特征在于供电电源是汽车电子转向系的能源共给系统，是一个DC-DC变换器，能将汽车上的+12V电压转换成供步进电机驱动器工作的+24V电源和逻辑电路工作的+5V电源。
专利摘要本实用新型是一种汽车电子转向器，使汽车方向操控准确平稳，不抖动，驾驶舒适，装置的维护、保养费用低，大大减轻重量。当车发生正面碰撞时减少方向盘对驾驶员的损伤。转向器主要有方向盘6和控制系统，控制系统非机械式或液压式，为电子控制系统。与汽车方向盘6联动的旋转编码器5，将方向盘6转动时的方向及转角以电平信号及脉冲信号输出，每正反旋转一个角度位置，旋转编码器5就输出相应的脉冲信号。该信号的个数准确代表了方向盘旋转角度大小。本实用新型将数控技术与汽车的方向控制结合一起。解决了转向器与车轮刚性连接，路况不良时引起的抖动，造成颠簸以及正面碰撞时，导致驾驶员受伤等问题。控制轻便，可靠，可作为新一代产品。
文档编号B62D5/04GK2695319SQ20042004181
公开日2005年4月27日 申请日期2004年4月22日 优先权日2004年4月22日
发明者王健, 宁生科, 张志文 申请人:西安工业学院