專利名稱：具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中用于減輕汽車轉(zhuǎn)向操縱力的轉(zhuǎn)向助力裝置，特別是一種由汽車轉(zhuǎn)向盤扭矩信號(hào)及鐵心位置信號(hào)和車速信號(hào)控制的具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置。
背景技術(shù)：
汽車行駛時(shí)，根據(jù)路面情況需經(jīng)常改變行駛方向，即轉(zhuǎn)向。改變汽車行駛方向是駕駛員根據(jù)行駛需要操縱轉(zhuǎn)向盤并通過轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使汽車轉(zhuǎn)向輪相對(duì)汽車縱軸線偏轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。
由于汽車在行駛過程中轉(zhuǎn)向操縱十分頻繁，因此，若駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤所需的力較大，則極易導(dǎo)致疲勞。為此，在總質(zhì)量較大的各類汽車及中高檔轎車中，普遍安裝有轉(zhuǎn)向助力裝置。這種帶有轉(zhuǎn)向助力裝置的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)稱為助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，有些資料也將其稱為動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)是操縱汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使汽車轉(zhuǎn)向行駛所需的操縱力一部分由駕駛員的手臂提供，另一部分由轉(zhuǎn)向助力裝置提供。目前汽車上用的轉(zhuǎn)向助力裝置一般有液壓式和電動(dòng)式兩種。液壓式轉(zhuǎn)向助力裝置的動(dòng)力來自汽車發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的轉(zhuǎn)向助力油泵，電動(dòng)式轉(zhuǎn)向助力裝置的動(dòng)力來自轉(zhuǎn)向助力電機(jī)。
盡管液壓式和電動(dòng)式轉(zhuǎn)向助力裝置均可較好的解決轉(zhuǎn)向沉重之問題，但由于此兩類轉(zhuǎn)向助力裝置存在一些不足，因此相當(dāng)有一些中型車和輕型車及中低檔車均未采用轉(zhuǎn)向助力裝置，仍然采用傳統(tǒng)的機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
液壓式轉(zhuǎn)向助力裝置的特點(diǎn)是1、液壓式轉(zhuǎn)向助力裝置由轉(zhuǎn)向助力油泵、液壓動(dòng)力油缸、轉(zhuǎn)向控制閥、油壓調(diào)節(jié)閥和控制模塊等組成，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。2、汽車轉(zhuǎn)向時(shí)所需的轉(zhuǎn)向操縱力隨車速的升高而減低，即低速行駛時(shí)需要的轉(zhuǎn)向操縱力大，高速行駛時(shí)需要的轉(zhuǎn)向操縱力小，而液壓式轉(zhuǎn)向助力裝置提供的轉(zhuǎn)向操縱力很難隨車速的變化而改變，因此為了在低速行駛獲得大的助力效果，則會(huì)導(dǎo)致高速行駛轉(zhuǎn)向過輕而失去操縱的路感，有輕飄飄的感覺，對(duì)汽車安全行駛帶來不利的影響。3、發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的轉(zhuǎn)向助力油泵，當(dāng)汽車直行而沒有進(jìn)行轉(zhuǎn)向操縱時(shí)，仍然在工作，這樣就要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，增加汽車的油耗。
電動(dòng)式轉(zhuǎn)向助力裝置克服了液壓式轉(zhuǎn)向助力裝置在轉(zhuǎn)向輕便與路感二者相互矛盾之不足，而且在汽車需要轉(zhuǎn)向時(shí)才接通轉(zhuǎn)向助力電機(jī)的電源，從而避免了不必要的能量消耗。不足之處1、電動(dòng)式轉(zhuǎn)向助力裝置對(duì)助力電機(jī)的慣性很難控制，產(chǎn)生操作不協(xié)調(diào)。2、路面對(duì)車輪沖擊時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)生擺動(dòng)不能很好消除(即轉(zhuǎn)向減震)。3、電動(dòng)式轉(zhuǎn)向助力裝置組成復(fù)雜，由轉(zhuǎn)向助力電機(jī)、減速器、電磁離合器、轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器、車速傳感器和控制模塊等組成，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安全系數(shù)較低，造價(jià)高。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述不足，本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、使用安全可靠和節(jié)能的具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置，它包括電磁助力器7、轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2、鐵心位置傳感器3、車速傳感器4、電源5和控制模塊6，其特征是轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2和鐵心位置傳感器3位于轉(zhuǎn)向機(jī)齒輪軸1上，并由信號(hào)線與控制模塊6相連接，車速傳感器4由信號(hào)線與控制模塊6相連接，控制模塊6由導(dǎo)線與電源5相連接，控制模塊6由導(dǎo)線與電磁助力器7相連接，電磁助力器7位于轉(zhuǎn)向機(jī)8處，所述電磁助力器7由鐵心9、若干個(gè)電磁線圈10、限壓閥13、集液壺14、冷卻液15組成，鐵心9和若干個(gè)電磁線圈10二者中一個(gè)為固定件，另一個(gè)為活動(dòng)件，鐵心9把電磁助力器7分成左腔室11和右腔室12，其中一個(gè)腔室通過管道和限壓閥13與集液壺14相連接，電磁助力器7充滿冷卻液15。
控制模塊6根據(jù)轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2提供的信息切斷或接通電磁助力器7的電源，以使電磁助力器7按汽車行駛需要進(jìn)入或退出工作狀態(tài)，當(dāng)電磁助力器7處于工作狀態(tài)(產(chǎn)生助力)時(shí)，即駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，控制模塊6根據(jù)車速傳感器4提供的車輛速度信號(hào)改變加在電磁助力器7上電流的大小，使之當(dāng)汽車低速行駛時(shí)獲得大的助力效果，高速行駛時(shí)路感好，同時(shí)控制模塊6還根據(jù)鐵心位置傳感器3提供的鐵心9的位置信號(hào)和轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2提供的左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)信號(hào)，接通相應(yīng)電磁線圈10的電源產(chǎn)生磁場，驅(qū)動(dòng)鐵心9實(shí)現(xiàn)向左或向右運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生助力。此外鐵心9把電磁助力器7分成左腔室11和右腔室12，內(nèi)充滿冷卻液15，通過控制流過鐵心9的冷卻液流量，起到緩沖路面對(duì)車輪沖擊引起轉(zhuǎn)向擺動(dòng)，使轉(zhuǎn)向更穩(wěn)定。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意3是本發(fā)明電磁助力器7結(jié)構(gòu)示意4是本發(fā)明實(shí)施例4結(jié)構(gòu)示意5是本發(fā)明實(shí)施例5結(jié)構(gòu)示意圖其中1-轉(zhuǎn)向機(jī)齒輪軸、2-轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器、3-鐵心位置傳感器、4-車速傳感器、5-電源、6-控制模塊、7-電磁助力器、8-轉(zhuǎn)向機(jī)、9-鐵心、10-電磁線圈、11-左腔室、12-右腔室、13-限壓閥、14-集液壺、15-冷卻液、16-外殼、17-鐵心連接桿、18-轉(zhuǎn)向節(jié)臂、19-轉(zhuǎn)向橫拉桿實(shí)施例1如圖1所示，具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置，它由電磁助力器7、轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2、鐵心位置傳感器3、車速傳感器4、電源5和控制模塊6組成，轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2和鐵心位置傳感器3位于轉(zhuǎn)向機(jī)齒輪軸1上，并由信號(hào)線與控制模塊6相連接，車速傳感器4由信號(hào)線與控制模塊6相連接，控制模塊6由導(dǎo)線與電源5相連接，控制模塊6由導(dǎo)線與電磁助力器7相連接，電磁助力器7位于轉(zhuǎn)向機(jī)8處，轉(zhuǎn)向機(jī)8為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器。
如圖3所示，電磁助力器7由鐵心9、鐵心連接桿17、若干個(gè)電磁線圈10、限壓閥13、集液壺14、冷卻液15組成，鐵心9和若干個(gè)電磁線圈10二者中一個(gè)為固定件，另一個(gè)為活動(dòng)件，鐵心9把電磁助力器7分成左腔室11和右腔室12，其中一個(gè)腔室通過管道和限壓閥13與集液壺14相連接，電磁助力器7充滿冷卻液15。
圖1中，電磁助力器7位于轉(zhuǎn)向機(jī)8處，所述轉(zhuǎn)向機(jī)8為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，所述的電磁助力器7的鐵心9和鐵心連接桿17連接轉(zhuǎn)向機(jī)8的齒條，電磁線圈10固定在轉(zhuǎn)向機(jī)8的殼體內(nèi)。
所述的轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2和鐵心位置傳感器3為電位計(jì)式或霍爾式或光電式或?qū)щ娝芰鲜交螂娙菔交螂姼惺健?br> 所述的電源5為汽車自備電源，所述的車速傳感器4為汽車上原有或加裝的車速傳感器，所述的控制模塊6為現(xiàn)有技術(shù)。
實(shí)施例2具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置，它由電磁助力器7、轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2、鐵心位置傳感器3、車速傳感器4、電源5和控制模塊6組成，轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2和鐵心位置傳感器3位于轉(zhuǎn)向軸上，并由信號(hào)線與控制模塊6相連接，車速傳感器4由信號(hào)線與控制模塊6相連接，控制模塊6由導(dǎo)線與電源5相連接，控制模塊6由導(dǎo)線與電磁助力器7相連接，電磁助力器7位于轉(zhuǎn)向機(jī)8的輸出端。
所述的轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2和鐵心位置傳感器3為電位計(jì)式或霍爾式或光電式或?qū)щ娝芰鲜交螂娙菔交螂姼惺健?br> 所述轉(zhuǎn)向機(jī)為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機(jī)或循環(huán)球式轉(zhuǎn)向機(jī)或蝸桿蝸輪式轉(zhuǎn)向機(jī)或球面蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向機(jī)或蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向機(jī)。
所述電磁助力器7由若干個(gè)電磁線圈10構(gòu)成管狀電磁線圈組，中間放置的鐵心9兩端連接鐵心連接桿17，鐵心9把管狀電磁線圈組分成左腔室11和右腔室12，內(nèi)充滿冷卻液15，限壓閥13控制腔內(nèi)壓力，并由集液壺14和外殼16組成。其中鐵心連接桿17和外殼16二者中一個(gè)為固定件，另一個(gè)為活動(dòng)件。
如圖2所示，具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置，其電磁助力器7位于轉(zhuǎn)向機(jī)8的輸出端，鐵心連接桿17連接轉(zhuǎn)向橫拉桿19。
所述的電源5為汽車自備電源，所述的車速傳感器4為汽車上原有或加裝的車速傳感器，所述的控制模塊6為現(xiàn)有技術(shù)。
實(shí)施例3具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置，與實(shí)施例2基本相同，所述的電磁助力器7位于轉(zhuǎn)向機(jī)8的輸出端，不同之處在于鐵心連接桿17連接轉(zhuǎn)向節(jié)臂18?；蛘唠姶胖ζ?外殼16連接轉(zhuǎn)向節(jié)臂18，電磁助力器7推動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)臂18運(yùn)動(dòng)。
實(shí)施例4具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置，與實(shí)施例2基本相同，不同之處在于所述的電磁助力器7位于轉(zhuǎn)向機(jī)8的輸入端，鐵心連接桿17為齒條式和轉(zhuǎn)向機(jī)齒輪軸相齒合。
所述電磁助力器7(圖3)由若干個(gè)電磁線圈10構(gòu)成管狀電磁線圈組，中間放置的鐵心9兩端連接鐵心連接桿17，鐵心9把管狀電磁線圈組分成左腔室11和右腔室12，內(nèi)充滿冷卻液15，限壓閥13控制腔內(nèi)壓力，并由集液壺14和外殼16組成。其中鐵心連接桿17和外殼16二者中一個(gè)為固定件，另一個(gè)為活動(dòng)件(圖3)。對(duì)于轉(zhuǎn)向機(jī)8(圖1)為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，電磁助力器7的鐵心9和鐵心連接桿17連接轉(zhuǎn)向機(jī)8的齒條，電磁線圈10固定在轉(zhuǎn)向機(jī)8的殼體內(nèi)；對(duì)于電磁助力器7位于轉(zhuǎn)向機(jī)8(圖2、圖4)的輸出端，不同之處在于鐵心連接桿17或外殼16連接轉(zhuǎn)向節(jié)臂18或轉(zhuǎn)向橫拉桿19，只是安裝方式不同；對(duì)于電磁助力器7位于轉(zhuǎn)向機(jī)8(圖5)的輸入端，鐵心連接桿17制成齒條式和轉(zhuǎn)向機(jī)齒輪軸相齒合，把電磁助力器7產(chǎn)生的推拉力作用在轉(zhuǎn)向機(jī)齒輪軸齒輪上，達(dá)到助力目的。
本發(fā)明的工作原理如圖1、圖2、圖4、圖5所示。為了說明方便，在此以裝用具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(如圖1)為例進(jìn)行介紹。
當(dāng)汽車直行時(shí)，轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2輸出電壓為2.5V，向左邊轉(zhuǎn)向時(shí)大于2.5V，向右邊轉(zhuǎn)向時(shí)小于2.5V，其電壓的變化反映作用在轉(zhuǎn)向盤扭矩的大小及向左邊轉(zhuǎn)向還是向右邊轉(zhuǎn)向。
當(dāng)汽車直行而沒有進(jìn)行轉(zhuǎn)向操縱時(shí)，轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2輸出2.5V信號(hào)，控制模塊6斷開電磁助力器7的電源，電磁助力器處于非工作狀態(tài)。
當(dāng)駕駛員向左邊轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2向控制模塊6輸出大于2.5V信號(hào)，控制模塊6根據(jù)鐵心位置傳感器3提供的鐵心9的位置信號(hào)接通相應(yīng)電磁線圈10的電源，驅(qū)動(dòng)鐵心9實(shí)現(xiàn)向左邊運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生助力，此力的方向與駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上力的方向一致；控制模塊6根據(jù)車速傳感器4的信號(hào)調(diào)節(jié)電磁線圈10的電流大小，調(diào)節(jié)方式為汽車低速行駛時(shí)，供給電磁線圈10的電流最大，隨著車速逐漸升高，控制模塊6逐漸減小電磁線圈10的電流，使汽車低速行駛時(shí)獲得大的助力效果，操作輕便靈活，高速行駛時(shí)路感好；駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上力的大小，控制模塊6依據(jù)轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2輸出的扭矩信號(hào)修正電磁線圈10的電流大小，修正方式為當(dāng)作用在轉(zhuǎn)向盤上的扭矩減小，則相應(yīng)減小供給電磁線圈10的電流。
此外，路面對(duì)左前車輪沖擊時(shí)，產(chǎn)生擺動(dòng)通過球頭和橫拉桿傳到鐵心9，鐵心9向右運(yùn)動(dòng)擠壓右腔室12使它壓力升高，冷卻液15從右腔室12流過鐵心9到左腔室11，通過控制流過鐵心9的冷卻液的流量，產(chǎn)生阻尼起到緩和轉(zhuǎn)向擺動(dòng)，使轉(zhuǎn)向更穩(wěn)定。
汽車向右轉(zhuǎn)向時(shí)，具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置的工作方式和工作過程與左轉(zhuǎn)向相同。
權(quán)利要求
1.具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置，它包括車速傳感器4、電源5和控制模塊6，其特征是轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2和鐵心位置傳感器3位于轉(zhuǎn)向機(jī)齒輪軸1上，并由信號(hào)線與控制模塊6相連接，車速傳感器4由信號(hào)線與控制模塊6相連接，控制模塊6由導(dǎo)線與電源5相連接，控制模塊6由導(dǎo)線與電磁助力器7相連接，電磁助力器7位于轉(zhuǎn)向機(jī)8處，所述電磁助力器7由鐵心9、若干個(gè)電磁線圈10、限壓閥13、集液壺14和冷卻液15組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置，其特征是所述電磁助力器7位于轉(zhuǎn)向機(jī)8處，轉(zhuǎn)向機(jī)8為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器，所述電磁助力器7的鐵心9和鐵心連接桿17為轉(zhuǎn)向機(jī)8的齒條的一部分，電磁線圈10固定在轉(zhuǎn)向機(jī)8的殼體內(nèi)，限壓閥13和集液壺14集成在轉(zhuǎn)向機(jī)8的殼體內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置，其特征是所述電磁助力器7由若干個(gè)電磁線圈10構(gòu)成管狀電磁線圈組，中間放置的鐵心9兩端連接鐵心連接桿17，鐵心9把管狀電磁線圈組分成左腔室11和右腔室12，內(nèi)充滿冷卻液15，限壓閥13控制腔內(nèi)壓力，并由集液壺14和外殼16組成。其中鐵心連接桿17和外殼16二者中一個(gè)為固定件，另一個(gè)為活動(dòng)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置，其特征是所述轉(zhuǎn)向機(jī)為齒輪齒條式轉(zhuǎn)向機(jī)或循環(huán)球式轉(zhuǎn)向機(jī)或蝸桿蝸輪式轉(zhuǎn)向機(jī)或球面蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向機(jī)或蝸桿曲柄指銷式轉(zhuǎn)向機(jī)。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置，其特征是所述轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2和鐵心位置傳感器3為電位計(jì)式或霍爾式或光電式或?qū)щ娝芰鲜交螂娙菔交螂姼惺健?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置，其特征是所述電磁助力器7位于轉(zhuǎn)向機(jī)的輸出端，其鐵心連接桿17與轉(zhuǎn)向節(jié)臂18相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置，其特征是所述電磁助力器7位于轉(zhuǎn)向機(jī)的輸出端，外殼16與轉(zhuǎn)向節(jié)臂18相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置，其特征是所述電磁助力器7位于轉(zhuǎn)向機(jī)的輸入端，鐵心連接桿17為齒條式和轉(zhuǎn)向機(jī)齒輪軸相齒合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有緩沖功能的電磁式汽車轉(zhuǎn)向助力裝置，它包括車速傳感器4、電源5和控制模塊6，其特征是轉(zhuǎn)向盤扭矩傳感器2和鐵心位置傳感器3位于轉(zhuǎn)向機(jī)齒輪軸1上，并由信號(hào)線與控制模塊6相連接，車速傳感器4由信號(hào)線與控制模塊6相連接，控制模塊6由導(dǎo)線與電源5相連接，控制模塊6由導(dǎo)線與電磁助力器7相連接，電磁助力器7位于轉(zhuǎn)向機(jī)8處，所述電磁助力器7由鐵心9、若干個(gè)電磁線圈10、限壓閥13、集液壺14和冷卻液15組成。具有結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，使用安全可靠，而且節(jié)能的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B62D5/04GK1872603SQ20061008223
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者朱友從 申請(qǐng)人:朱友從