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汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向傳動裝置的制作方法

文檔序號:4093391閱讀:331來源:國知局
專利名稱:汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng),特別是涉及汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向傳動 裝置。
背景技術(shù)
汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是繼電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)之后的新一代轉(zhuǎn)向技術(shù)。"主動轉(zhuǎn)向"是指除了駕駛員的轉(zhuǎn)向操作外,汽車自身也具有轉(zhuǎn)向功能, 即通過主動對車輪轉(zhuǎn)向角的調(diào)節(jié),提高車輛的穩(wěn)定性、主動安全性和操縱舒適 性。主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有兩種型式①機械式疊加轉(zhuǎn)向;②線控轉(zhuǎn)向。目前主動轉(zhuǎn)向技術(shù)的研究大多數(shù)集中在線控轉(zhuǎn)向技術(shù)上。圖1為目前釆用 較多的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Steer by Wire system,簡稱SBW系統(tǒng)),基本組成是 方向盤l,電機2,控制器3,轉(zhuǎn)向驅(qū)動電機4,轉(zhuǎn)向器5。其中電機2通過傳動機構(gòu)給方向盤1提供回正旋轉(zhuǎn)力矩或施加轉(zhuǎn)動阻力矩;轉(zhuǎn)向驅(qū)動電機4 給轉(zhuǎn)向器5提供轉(zhuǎn)向力矩驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)向;控制器3用網(wǎng)絡(luò)線路與電機2、轉(zhuǎn)向 驅(qū)動電機4以及各種傳感器(包括方向盤l的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、 轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)角傳感器等)連接。工作原理是控制器3根據(jù)所有傳感器的信號作出判斷,算出需要的車輪轉(zhuǎn)向角和方向盤l需要的回正旋轉(zhuǎn)力矩或轉(zhuǎn)動阻力 矩,控制電機2和4予以實現(xiàn)。SBW系統(tǒng)的優(yōu)點是取消了方向盤和轉(zhuǎn)向器之間的機械連接,占據(jù)空間小,便于布置,路面的沖擊也不會直接傳到駕駛員手 上。缺點是安全性差,由于取消了機械連接,當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(例如斷電) 司機無法操縱轉(zhuǎn)向,容易導(dǎo)致交通事故。圖2為寶馬公司的汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng),它是一種機械式疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng),方法是將方向盤到轉(zhuǎn)向器之間的轉(zhuǎn)向軸斷開,中間增加一個傳動機構(gòu),該傳動機構(gòu)基本組成是輸入軸ll,太陽輪12,行星齒輪13,內(nèi)齒圏14,行星架15 (行 星架外圈是蝸輪),蝸桿16(與電機連接),內(nèi)齒圈17,行星齒輪18,太陽輪19, 輸出軸20。連接關(guān)系是輸入軸ll的一端與方向盤連接,另一端與太陽輪12 聯(lián)結(jié),太陽輪12、行星齒輪13、內(nèi)齒圈14、行星架15組成一個NGW型行星齒輪 傳動(注NGW型是指由太陽輪、行星齒輪、內(nèi)齒圈、行星架4元件組成,它們的傳動關(guān)系是行星齒輪與內(nèi)齒圈內(nèi)嚙合,太陽輪與行星齒輪外嚙合,行星齒輪 為公用齒輪),內(nèi)齒圈14是固定的。太陽輪19、行星齒輪18、內(nèi)齒圈17、行星 架15組成另一個NGW型行星齒輪傳動,兩個行星齒輪傳動的行星架15是共用的, 傳動比也是一樣的;輸出軸20的一端與轉(zhuǎn)向器的輸入軸連接,另一端與太陽輪 19聯(lián)結(jié);蝸桿16用電機驅(qū)動,蝸桿16與內(nèi)齒圈17外圈上的蝸輪嚙合。工作原理 是當轉(zhuǎn)動方向盤(即輸入軸ll)轉(zhuǎn)角col時,若蝸桿16不動,則內(nèi)齒圈17不 轉(zhuǎn)動,輸入轉(zhuǎn)角經(jīng)太陽輪12、行星齒輪13、行星架15、行星齒輪18、太陽輪19 傳到輸出軸20,輸出轉(zhuǎn)角為col,傳動比=1。若電機驅(qū)動蝸桿16也轉(zhuǎn)動時,內(nèi) 齒圈17被驅(qū)動旋轉(zhuǎn),此時改變了總傳動比,因此實際輸出轉(zhuǎn)角被改變?yōu)閏o2, 傳動比-(ol/co2。該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點是①在主動轉(zhuǎn)向控制部分出現(xiàn)故障時 (蝸桿16被自動鎖住),仍可以像普通的轉(zhuǎn)向器一樣正常搡作,安全性好;② 具有繼承性,可以在現(xiàn)有轉(zhuǎn)向器基礎(chǔ)上,增加主動控制部分。但是該轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 也存在如下不足當電機驅(qū)動蝸桿16轉(zhuǎn)動時,是通過內(nèi)齒圏17、行星齒輪18, 太陽輪19傳動輸出的,是增速傳動(注傳動比-Za/Zb〈1,其中Za為太陽 輪齒數(shù),Zb為內(nèi)齒圈齒數(shù)),這就要求電機和蝸桿蝸輪傳動機構(gòu)較大的驅(qū)動力 矩,導(dǎo)致了機構(gòu)較大的載荷和較大的尺寸。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,提供一種尺寸較小,安全性 高、便于布置的汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向傳動裝置。 本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)。一種汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向傳動裝置,安裝在方向盤和轉(zhuǎn)向器之間,包括了一個機械傳動裝置和一個動力驅(qū)動裝置,所述動力驅(qū)動裝置由電機、蝸桿和蝸輪組成;蝸桿與蝸輪嚙合并由電機驅(qū)動;所述機械傳動裝置由兩組并 列的NGW型行星齒輪傳動機構(gòu)組成;由太陽輪、行星齒輪之一、內(nèi)齒圈之一 組成行星排I;由太陽輪、行星齒輪之二、內(nèi)齒圈之二組成行星排II,太陽輪 為兩個行星排共用;內(nèi)齒圈之一與行星齒輪之一嚙合,行星齒輪之一與太陽輪 嚙合;太陽輪還與行星齒輪之二嚙合,行星齒輪之二與內(nèi)齒圈之二嚙合;內(nèi)齒 圈之二固定,內(nèi)齒圈之一與蝸輪固接,電機驅(qū)動內(nèi)齒圈之一旋轉(zhuǎn)。為進一步實現(xiàn)本發(fā)明目的,所述的行星排I通過行星架之一與輸入軸連 接,輸入軸與方向盤連接;行星排n通過行星架之二與輸出軸連接,輸出軸連 接轉(zhuǎn)向器。所述的行星排I和行星排n的傳動比相同。所述的太陽輪是浮動的, 或者太陽輪是支撐在行星架之一和行星架之二兩個行星架上。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下優(yōu)點和有益效果(1) 本發(fā)明汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向傳動裝置的動力驅(qū)動裝置可以 放在任意一側(cè),便于布置;(2) 主動轉(zhuǎn)向輸出是由動力驅(qū)動裝置驅(qū)動內(nèi)齒圈經(jīng)行星架輸出,是減速 傳動,因此電機和蝸輪蝸桿機構(gòu)驅(qū)動力矩小,從而可以減小機構(gòu)的尺寸、降低 成本、減小占據(jù)的空間。(3) 方向盤到轉(zhuǎn)向器是機械連接,安全性高,在電機驅(qū)動系統(tǒng)出現(xiàn)故障 時(例如斷電),動力驅(qū)動裝置自動鎖住(相當于電機不動的工況),此時仍可 以像普通的轉(zhuǎn)向器一樣操縱方向盤正常轉(zhuǎn)向輸出。


圖1為線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理示意圖。圖2為寶馬公司的汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理示意圖.圖3為本發(fā)明汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向傳動裝置原理示意圖。圖4為本發(fā)明汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向傳動裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖4中A-A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)特點,下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地說 明,需要說明的是,具體實施方式
并不是對本發(fā)明保護范圍的限制。如圖3、 4、 5所示,本發(fā)明汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向傳動裝置位于方 向盤和轉(zhuǎn)向器之間,包括了一個機械傳動裝置和一個動力驅(qū)動裝置。動力驅(qū)動 裝置由電機32、蝸桿22和蝸輪28組成;蝸桿22與蝸輪28嚙合并由電機32 驅(qū)動。蝸桿22與蝸輪28位于殼體33內(nèi)。機械傳動裝置的一端通過輸入軸21 與方向盤連接,另一端通過輸出軸27與轉(zhuǎn)向機連接。蝸輪28與內(nèi)齒圏之一 23固接在一起。機械傳動裝置由兩組并列的NGW型行星齒輪傳動機構(gòu)組成; 由太陽輪30、行星齒輪之一24、內(nèi)齒圈之一 23組成行星排I ;由太陽輪30、 行星齒輪之二26、內(nèi)齒圈之二25組成行星排II;兩個行星排的傳動比是相同 的,太陽輪30為兩個行星排共用。這里的行星排是指行星傳動齒輪組,行星 排I通過行星架之一 29與輸入軸21連接;行星排II通過行星架之二 31與輸 出軸27連接。輸入軸21的一端與方向盤連接,另一端與行星架之一 29固接 在一起;輸出軸27的一端與行星架之二31固接在一起,另一端連接轉(zhuǎn)向器。 內(nèi)齒圈之一 23與行星齒輪之一 24嚙合,行星齒輪之一 24與太陽輪30嚙合; 太陽輪30還與行星齒輪之二 26嚙合,行星齒輪之二 26與內(nèi)齒圈之二 25嚙合。 內(nèi)齒圈之二25是固定的,內(nèi)齒圈之一23與蝸輪28固接在一起,電機3'2可以 驅(qū)動內(nèi)齒圈23旋轉(zhuǎn)。當方向盤轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)角col、而若電機32不動(內(nèi)齒圈之一23不轉(zhuǎn)動)時, 經(jīng)輸入軸21、行星架之一 29、行星齒輪之一 24、太陽輪30、行星齒輪之二 26、行星架之二 31到輸出軸27,輸出轉(zhuǎn)角為col,傳動比=1。當方向盤不動 (即輸入軸21和行星架29不動)、電機32驅(qū)動蝸桿22轉(zhuǎn)動時,則蝸輪28和 內(nèi)齒圈23被驅(qū)動旋轉(zhuǎn),經(jīng)行星齒輪之一24、太陽輪30、行星齒輪之二26、行星架之二 31到輸出軸27,輸出轉(zhuǎn)角為co2。若方向盤和電機32同時轉(zhuǎn)動時, 此時輸出轉(zhuǎn)角為兩者的疊加co3-col+co2,傳動比-col/co3。因此,主動 轉(zhuǎn)向通過控制電機驅(qū)動內(nèi)齒圈之一 23轉(zhuǎn)動改變傳動比或直接由電機驅(qū)動輸出 轉(zhuǎn)向角。為了結(jié)構(gòu)簡化,實際實施中可將主動轉(zhuǎn)向傳動裝置與轉(zhuǎn)向器集成在一起; 太陽輪、行星齒輪之一、內(nèi)齒圈之一、行星齒輪之二、內(nèi)齒圈之二的齒輪可以 釆用斜齒輪以便減小噪聲;太陽輪可以是浮動的,也可以支撐在行星架之一和 行星架之二兩個行星架上;主動轉(zhuǎn)向傳動裝置的兩組NGW行星齒輪傳動的傳動 比可以是不同的,以便與轉(zhuǎn)向器匹配符合最佳轉(zhuǎn)向性能的要求。上述汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向傳動裝置中,機械傳動裝置的兩組并列 的NGW型行星齒輪傳動機構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu),因此,輸入軸21和輸出軸27可以互 換。也就是說明輸入軸21無論是設(shè)置在左端還是在右端均可。本發(fā)明采用機械連接,安全性好,動力驅(qū)動裝置出現(xiàn)故障后仍可以像普通 的轉(zhuǎn)向器一樣安全操作。同時,與寶馬公司的結(jié)構(gòu)相比,主動轉(zhuǎn)向輸出是由動 力驅(qū)動裝置驅(qū)動內(nèi)齒圈經(jīng)行星架輸出,是減速傳動(注傳動比=1 +Za/Zb>l, 其中Za為太陽輪齒數(shù),Zb為內(nèi)齒圈齒數(shù)),在輸出力矩相同的情況下,所需要 的電機和蝸輪蝸桿機構(gòu)驅(qū)動力矩相對小,電機和蝸輪蝸桿的驅(qū)動力矩可以減小 3-4倍。由于載荷減小,從而可以減小機構(gòu)的尺寸、降低成本、減小在車內(nèi) 占據(jù)的空間。
權(quán)利要求
1、一種汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向傳動裝置,安裝在方向盤和轉(zhuǎn)向器之間,包括了一個機械傳動裝置和一個動力驅(qū)動裝置,所述動力驅(qū)動裝置由電機、蝸桿和蝸輪組成;蝸桿與蝸輪嚙合并由電機驅(qū)動;其特征在于,所述機械傳動裝置由兩組并列的NGW型行星齒輪傳動機構(gòu)組成;由太陽輪、行星齒輪之一、內(nèi)齒圈之一組成行星排I;由太陽輪、行星齒輪之二、內(nèi)齒圈之二組成行星排II,太陽輪為兩個行星排共用;內(nèi)齒圈之一與行星齒輪之一嚙合,行星齒輪之一與太陽輪嚙合;太陽輪還與行星齒輪之二嚙合,行星齒輪之二與內(nèi)齒圈之二嚙合;內(nèi)齒圈之二固定,內(nèi)齒圈之一與蝸輪固接,電機驅(qū)動內(nèi)齒圈之一旋轉(zhuǎn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向傳動裝置,其特 征在于所述的行星排I通過行星架之一與輸入軸連接,輸入軸與方向盤連接; 行星排II通過行星架之二與輸出軸連接,輸出軸連接轉(zhuǎn)向器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向傳動裝置,其特 征在于所述的行星排I和行星排n的傳動比相同。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向傳動裝置,其特 征在于所述的太陽輪是浮動的,或者太陽輪是支撐在行星架之一和行星架之二 兩個行星架上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動轉(zhuǎn)向傳動裝置。該主動轉(zhuǎn)向傳動裝置包括了一個機械傳動裝置和一個動力驅(qū)動裝置,機械傳動裝置由兩組并列的NGW型行星齒輪傳動機構(gòu)組成;由太陽輪、行星齒輪之一、內(nèi)齒圈之一組成行星排I;由太陽輪、行星齒輪之二、內(nèi)齒圈之二組成行星排II,太陽輪為兩個行星排共用;輸入軸與行星架之一連接,輸出軸與行星架之二連接;內(nèi)齒圈之二固定,內(nèi)齒圈之一與蝸輪固接,電機驅(qū)動蝸輪旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明采用機械連接,安全性高,且主動轉(zhuǎn)向輸出是由動力驅(qū)動裝置驅(qū)動內(nèi)齒圈經(jīng)行星架輸出,是減速傳動,電機和蝸輪蝸桿機構(gòu)驅(qū)動力矩小,從而可以減小機構(gòu)的尺寸、降低成本、減小占據(jù)的空間。
文檔編號B62D3/00GK101244725SQ20081002677
公開日2008年8月20日 申請日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者丹 向, 遲永濱 申請人:華南理工大學(xué)
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