專利名稱：汽車電子轉(zhuǎn)向器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車用電器，主要涉及汽車轉(zhuǎn)向器控制器，具體講就是一種新型的汽車電子轉(zhuǎn)向器。
背景技術(shù)：
目前的汽車轉(zhuǎn)向器全都是機(jī)械式轉(zhuǎn)向系，即汽車方向盤和汽車轉(zhuǎn)向輪之間是靠機(jī)械部件來連接的，為了使駕駛員打方向時省力，在此基礎(chǔ)上研發(fā)了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，但其靠機(jī)械連接的本質(zhì)并未改變。這種機(jī)械轉(zhuǎn)向系存在以下不足(1)轉(zhuǎn)向系與車輪剛性連接，路況不良時易引起方向盤抖動，直接影響汽車駕駛的舒適性；(2)汽車正面碰撞時，車架或車身變形使轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向管和轉(zhuǎn)向器整體移位，是導(dǎo)致駕駛員受傷的主要原因之一。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是克服上述機(jī)械式轉(zhuǎn)向器存在的缺點，提供一種方向操控輕便，控制平穩(wěn)，不抖動，駕駛舒適，維護(hù)、保養(yǎng)費用低，大大減輕汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重量，且當(dāng)車輛發(fā)生正面碰撞時可以明顯減少方向盤對駕駛員損傷的汽車電子轉(zhuǎn)向器。
以下結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明如圖1所示，本實用新型的實現(xiàn)在于電子轉(zhuǎn)向器，包括有方向盤6和控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)不是傳統(tǒng)的機(jī)械式，也不是液壓控制系統(tǒng)，而是電子控制系統(tǒng)，由電子電路構(gòu)成，主要包括有旋轉(zhuǎn)編碼器5、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路4、步進(jìn)電機(jī)2、齒輪變速箱1、故障診斷電路3和供電電源7。旋轉(zhuǎn)編碼器5的軸與方向盤6的軸連接在一起，旋轉(zhuǎn)編碼器5的輸出信號線連接到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路4的輸入端，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路4的輸出信號連接到步進(jìn)電機(jī)2，通過步進(jìn)電機(jī)2進(jìn)行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動控制，步進(jìn)電機(jī)2與齒輪變速箱1機(jī)械連接，齒輪變速箱1中的主動齒輪安裝在步進(jìn)電機(jī)2的轉(zhuǎn)軸上，故障診斷電路3同時與齒輪變速箱1中的旋轉(zhuǎn)編碼器9和旋轉(zhuǎn)編碼器5的信號輸出端電路連接，供電電源7分別與所有的電路相連接，提供工作電源。
旋轉(zhuǎn)編碼器5輸出的信號送到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路4，經(jīng)過處理、細(xì)分、功率放大后變換成驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)2的脈沖信號，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)2完成正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。再通過齒輪變速箱的傳動部分變速，驅(qū)動汽車轉(zhuǎn)向橫拉桿，完成汽車的轉(zhuǎn)向功能。用電子電路替代機(jī)械式控制，去除了龐大、笨重的機(jī)械機(jī)構(gòu)，大大減輕汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重量，也減輕了汽車的總重量，為駕駛空間增加了地方，提高了汽車駕駛的舒適性?？梢园仓酶嗟鸟{駛員保護(hù)氣囊，當(dāng)車輛發(fā)生正面碰撞時可以明顯減少方向盤對駕駛員的損傷。另外轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的維護(hù)、保養(yǎng)費用也會降低。
本實用新型的實現(xiàn)還在于控制系統(tǒng)中的故障診斷電路3由故障報警指示電路12、判斷電路11、秒脈沖信號發(fā)生器13和至少兩路并行的旋轉(zhuǎn)編碼器、計數(shù)器構(gòu)成，參見圖3，兩路旋轉(zhuǎn)編碼器、計數(shù)器的輸出接判斷電路11的輸入，判斷電路11的輸出接故障報警指示電路12，兩個旋轉(zhuǎn)編碼器其中一個是編碼器5，其上固有的軸與方向盤6同軸連接，另一個旋轉(zhuǎn)編碼器是編碼器8，其上固有的軸與齒輪變速箱1從動齒輪同軸連接，脈沖信號發(fā)生器同時與兩路計數(shù)器9、10電路連接，為之提供周期性清零信號。
本實用新型的實現(xiàn)還在于汽車電子轉(zhuǎn)向器工作正常時旋轉(zhuǎn)編碼器8的軸應(yīng)與旋轉(zhuǎn)編碼器5的軸同步旋轉(zhuǎn)，即兩個編碼器的軸應(yīng)當(dāng)同方向、同速轉(zhuǎn)動，當(dāng)汽車電子轉(zhuǎn)向器發(fā)生故障時，就會發(fā)生偏移，從而檢測到故障，計數(shù)器為可逆計數(shù)器，兩個編碼器是同型號、同規(guī)格。齒輪變速箱1中的齒輪變速傳動部分，該部分由主動齒輪和從動齒輪兩個齒輪組成，主動齒輪安裝在步進(jìn)電機(jī)軸上，從動齒輪與汽車齒輪齒條轉(zhuǎn)向系的輪齒軸相連接，其作用是將步進(jìn)電機(jī)輸出力矩傳遞給汽車轉(zhuǎn)向橫拉桿，驅(qū)動轉(zhuǎn)向輪完成轉(zhuǎn)向功能。
本實用新型的實現(xiàn)還在于旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)軸每旋轉(zhuǎn)一周，脈沖信號輸出端產(chǎn)生1000個脈沖信號，旋轉(zhuǎn)編碼器的方向輸出端電平代表旋轉(zhuǎn)軸正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的方向，旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖和電平兩個輸出信號，就準(zhǔn)確的代表汽車方向盤的旋轉(zhuǎn)方向及轉(zhuǎn)向角度。旋轉(zhuǎn)編碼器為一個高精度光機(jī)電一體化產(chǎn)品，每旋轉(zhuǎn)一周，脈沖信號輸出端產(chǎn)生1000個脈沖信號，隨機(jī)實時控制，可以準(zhǔn)確地實現(xiàn)方向操控，輕便，準(zhǔn)確。
本實用新型的實現(xiàn)還在于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路4對步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角進(jìn)行細(xì)分，步進(jìn)電機(jī)每步旋轉(zhuǎn)角度通過細(xì)分電路處理可以精確到0.004度。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路4是驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)正常工作并且可以對步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角進(jìn)行細(xì)分的功率驅(qū)動模塊。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路4對步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角進(jìn)行細(xì)分，步進(jìn)電機(jī)是一種能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動精確定位的電動機(jī)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊的方向控制端(DIR)接低電平信號時，脈沖信號輸入端(CP)每輸入一個脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路就會控制步進(jìn)電機(jī)順時針旋轉(zhuǎn)一步；當(dāng)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊的方向控制端(DIR)接高電平信號時，脈沖信號輸入端(CP)端每輸入一個脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路就會控制步進(jìn)電機(jī)逆時針旋轉(zhuǎn)一步。步進(jìn)電機(jī)每步旋轉(zhuǎn)角度通過細(xì)分電路處理可以精確到0.004度。控制平穩(wěn)，不抖動。
本實用新型的實現(xiàn)還在于供電電源是汽車電子轉(zhuǎn)向器的能源供給系統(tǒng)，是一個DC-DC變換器，能將汽車上的+12V電壓轉(zhuǎn)換成供步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器工作的+24V電源和邏輯電路工作的+5V電源。
本實用新型的工作是與汽車方向盤6聯(lián)動的旋轉(zhuǎn)編碼器5，將汽車方向盤6轉(zhuǎn)動時的方向及轉(zhuǎn)向角以電平信號及脈沖信號形式輸出，轉(zhuǎn)向盤每正反旋轉(zhuǎn)一個角度位置，旋轉(zhuǎn)編碼器5就輸出表示旋轉(zhuǎn)方向的電平信號和表示旋轉(zhuǎn)角度的一組固定數(shù)量的脈沖信號。該脈沖信號個數(shù)準(zhǔn)確的代表了汽車轉(zhuǎn)向盤旋轉(zhuǎn)角度大小。
本實用新型利用了替換思維，發(fā)明了電子轉(zhuǎn)向器，設(shè)計了控制電路和連接結(jié)構(gòu)，提供了一種方向操控輕便，控制平穩(wěn)，不抖動，駕駛舒適，維護(hù)、保養(yǎng)費用低，大大減輕汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)重量，且當(dāng)車輛發(fā)生正面碰撞時可以明顯減少方向盤對駕駛員的損傷的汽車電子轉(zhuǎn)向器。結(jié)構(gòu)輕巧簡單、構(gòu)思新穎，將先進(jìn)的電子電路、數(shù)字控制技術(shù)與汽車的方向控制結(jié)合在一起。解決了轉(zhuǎn)向器與車輪剛性連接，路況不良時易引起方向盤的抖動，造成汽車駕駛的顛簸以及汽車正面碰撞時，車架或車身變形使轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向管和轉(zhuǎn)向器整體移位，導(dǎo)致駕駛員受傷的問題。本實用新型可以作為用于汽車轉(zhuǎn)向器的新一代產(chǎn)品。


圖1是本實用新型的組成示意圖；圖2是本實用新型實施例1的接線示意圖；圖3是本實用新型的故障診斷電路組成示意圖。
具體實施方式
實施例1參見圖1，其中1為齒輪變速箱，齒輪變速箱由兩個齒輪組成，其轉(zhuǎn)速比為4∶1，小齒輪即主動齒輪與步近電機(jī)同軸連接，大齒輪與汽車齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的齒輪同軸連接；2為步進(jìn)電機(jī)；3為故障診斷電路；4為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊；5為旋轉(zhuǎn)編碼器；6為方向轉(zhuǎn)盤，方向盤6可以是一個普通的汽車轉(zhuǎn)向盤，與旋轉(zhuǎn)編碼器同軸連接；7為供電電源。汽車電子轉(zhuǎn)向器由5個部分組成，其中步進(jìn)電機(jī)2、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊4、旋轉(zhuǎn)編碼器5三個部分的接線如圖2所示。旋轉(zhuǎn)編碼器5的型號為ZSP5.208-401E1000BZ/05F，工作電壓為+5V，其脈沖信號輸出端(綠線)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器3的脈沖輸入端(CP)相連，方向判別輸出端(黃線)與步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向控制端(DIR)相連。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊為MS-2H057M，工作電源為+24V，其輸出端A+、A-、B+、B-分別與步進(jìn)電機(jī)的藍(lán)、綠、紅、黃線連接，連接無誤，無須調(diào)試即可工作。步進(jìn)電機(jī)型號為85BYGH450A。
實施例2為了保障汽車控制的安全性，本實用新型專門加設(shè)了故障診斷電路?？傮w電路構(gòu)成和連接同實施例1，參見圖3，編碼器和計數(shù)器都使用相同規(guī)格的器件，計數(shù)器采用8位2進(jìn)制可逆計數(shù)器。判斷電路隨時判斷計數(shù)器9和10的計數(shù)數(shù)值是否相等，確保電子轉(zhuǎn)向器正常、可靠工作。
權(quán)利要求1.一種汽車電子轉(zhuǎn)向器，包括有方向盤(6)和控制系統(tǒng)，其特征在于控制系統(tǒng)是電子控制系統(tǒng)，由電子電路構(gòu)成，主要包括有旋轉(zhuǎn)編碼器(5)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路(4)、步進(jìn)電機(jī)(2)、齒輪變速箱(1)、故障診斷電路(3)和供電電源(7)，旋轉(zhuǎn)編碼器(5)的軸與方向盤(6)的軸連接在一起，旋轉(zhuǎn)編碼器(5)的輸出信號線連接到步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路(4)的輸入端，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路(4)的輸出信號連接到步進(jìn)電機(jī)(2)，通過步進(jìn)電機(jī)(2)進(jìn)行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動控制，步進(jìn)電機(jī)(2)與齒輪變速箱(1)機(jī)械連接，齒輪變速箱(1)中的主動齒輪安裝在步進(jìn)電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)軸上，故障診斷電路(3)同時與齒輪變速箱(1)中的旋轉(zhuǎn)編碼器(9)和旋轉(zhuǎn)編碼器(5)的信號輸出端電路連接，供電電源(7)分別與所有的電路相連接，提供工作電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電子轉(zhuǎn)向器，其特征在于故障診斷電路(3)由故障報警指示電路(12)、判斷電路(11)、秒脈沖信號發(fā)生器(13)和至少兩路并行的旋轉(zhuǎn)編碼器、計數(shù)器構(gòu)成，兩路的旋轉(zhuǎn)編碼器、計數(shù)器的輸出接判斷電路(11)的輸入，判斷電路(11)的輸出接故障報警指示電路(12)，兩個旋轉(zhuǎn)編碼器其中一個是編碼器(5)，其上固有的軸與方向盤(6)同軸連接，另一個旋轉(zhuǎn)編碼器是編碼器(8)，其上固有的軸與齒輪變速箱(1)從動齒輪同軸連接，脈沖信號發(fā)生器同時與兩路計數(shù)器(9)、(10)電路連接，為之提供周期性清零信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車電子轉(zhuǎn)向器，其特征在于汽車電子轉(zhuǎn)向器工作正常時旋轉(zhuǎn)編碼器(8)的軸應(yīng)與旋轉(zhuǎn)編碼器(5)的軸同步旋轉(zhuǎn)，即兩個編碼器的軸應(yīng)當(dāng)同方向、同速轉(zhuǎn)動，當(dāng)汽車電子轉(zhuǎn)向器發(fā)生故障時，就會發(fā)生偏移，從而檢測到故障，計數(shù)器為可逆計數(shù)器，兩個編碼器是同型號、同規(guī)格。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的汽車電子轉(zhuǎn)向器，其特征在于旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)軸每旋轉(zhuǎn)一周，脈沖信號輸出端產(chǎn)生1000個脈沖信號，旋轉(zhuǎn)編碼器的方向輸出端電平代表旋轉(zhuǎn)軸正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的方向，旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖和電平兩個輸出信號，就準(zhǔn)確的代表汽車方向盤的旋轉(zhuǎn)方向及轉(zhuǎn)向角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車電子轉(zhuǎn)向器，其特征在于步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路(4)對步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角進(jìn)行細(xì)分，步進(jìn)電機(jī)每步旋轉(zhuǎn)角度通過細(xì)分電路處理可以精確到0.004度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車電子轉(zhuǎn)向器，其特征在于供電電源是汽車電子轉(zhuǎn)向系的能源共給系統(tǒng)，是一個DC-DC變換器，能將汽車上的+12V電壓轉(zhuǎn)換成供步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器工作的+24V電源和邏輯電路工作的+5V電源。
專利摘要本實用新型是一種汽車電子轉(zhuǎn)向器，使汽車方向操控準(zhǔn)確平穩(wěn)，不抖動，駕駛舒適，裝置的維護(hù)、保養(yǎng)費用低，大大減輕重量。當(dāng)車發(fā)生正面碰撞時減少方向盤對駕駛員的損傷。轉(zhuǎn)向器主要有方向盤6和控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)非機(jī)械式或液壓式，為電子控制系統(tǒng)。與汽車方向盤6聯(lián)動的旋轉(zhuǎn)編碼器5，將方向盤6轉(zhuǎn)動時的方向及轉(zhuǎn)角以電平信號及脈沖信號輸出，每正反旋轉(zhuǎn)一個角度位置，旋轉(zhuǎn)編碼器5就輸出相應(yīng)的脈沖信號。該信號的個數(shù)準(zhǔn)確代表了方向盤旋轉(zhuǎn)角度大小。本實用新型將數(shù)控技術(shù)與汽車的方向控制結(jié)合一起。解決了轉(zhuǎn)向器與車輪剛性連接，路況不良時引起的抖動，造成顛簸以及正面碰撞時，導(dǎo)致駕駛員受傷等問題?？刂戚p便，可靠，可作為新一代產(chǎn)品。
文檔編號B62D5/04GK2695319SQ20042004181
公開日2005年4月27日 申請日期2004年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月22日
發(fā)明者王健, 寧生科, 張志文 申請人:西安工業(yè)學(xué)院