專利名稱：汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng) 裝置。
背景技術(shù)：
汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是繼電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)之后的新一代轉(zhuǎn)向技術(shù)。"主動(dòng)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(dòng)對車輪轉(zhuǎn)向角的調(diào)節(jié)，提高車輛的穩(wěn)定性、主動(dòng)安全性和操縱舒適 性。主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有兩種型式①機(jī)械式疊加轉(zhuǎn)向；②線控轉(zhuǎn)向。目前主動(dòng)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(jī)2，控制器3，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)4，轉(zhuǎn)向器5。其中電機(jī)2通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)給方向盤1提供回正旋轉(zhuǎn)力矩或施加轉(zhuǎn)動(dòng)阻力矩；轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)4 給轉(zhuǎn)向器5提供轉(zhuǎn)向力矩驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)向；控制器3用網(wǎng)絡(luò)線路與電機(jī)2、轉(zhuǎn)向 驅(qū)動(dòng)電機(jī)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(dòng)阻力 矩,控制電機(jī)2和4予以實(shí)現(xiàn)。SBW系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是取消了方向盤和轉(zhuǎn)向器之間的機(jī)械連接，占據(jù)空間小，便于布置，路面的沖擊也不會(huì)直接傳到駕駛員手 上。缺點(diǎn)是安全性差，由于取消了機(jī)械連接，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)(例如斷電) 司機(jī)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(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它是一種機(jī)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(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該傳動(dòng)機(jī)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(jī)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(gè)NGW型行星齒輪 傳動(dòng)(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(dòng)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(gè)NGW型行星齒輪傳動(dòng)，兩個(gè)行星齒輪傳動(dòng)的行星架15是共用的， 傳動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)，蝸桿16與內(nèi)齒圈17外圈上的蝸輪嚙合。工作原理 是當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(即輸入軸ll)轉(zhuǎn)角col時(shí)，若蝸桿16不動(dòng)，則內(nèi)齒圈17不 轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)比=1。若電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿16也轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi) 齒圈17被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，此時(shí)改變了總傳動(dòng)比，因此實(shí)際輸出轉(zhuǎn)角被改變?yōu)閏o2， 傳動(dòng)比-(ol/co2。該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是①在主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制部分出現(xiàn)故障時(shí) (蝸桿16被自動(dòng)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(dòng)控制部分。但是該轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 也存在如下不足當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿16轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，是通過內(nèi)齒圏17、行星齒輪18, 太陽輪19傳動(dòng)輸出的，是增速傳動(dòng)(注傳動(dòng)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(jī)和蝸桿蝸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較大的驅(qū)動(dòng)力 矩，導(dǎo)致了機(jī)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(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置。 本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。一種汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置，安裝在方向盤和轉(zhuǎn)向器之間，包括了一個(gè)機(jī)械傳動(dòng)裝置和一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)、蝸桿和蝸輪組成；蝸桿與蝸輪嚙合并由電機(jī)驅(qū)動(dòng)；所述機(jī)械傳動(dòng)裝置由兩組并 列的NGW型行星齒輪傳動(dòng)機(jī)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(gè)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(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈之一旋轉(zhuǎn)。為進(jìn)一步實(shí)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(dòng)比相同。所述的太陽輪是浮動(dòng)的， 或者太陽輪是支撐在行星架之一和行星架之二兩個(gè)行星架上。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1) 本發(fā)明汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置可以 放在任意一側(cè)，便于布置；(2) 主動(dòng)轉(zhuǎn)向輸出是由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈經(jīng)行星架輸出，是減速 傳動(dòng)，因此電機(jī)和蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)力矩小，從而可以減小機(jī)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(jī)械連接，安全性高，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障 時(shí)(例如斷電)，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置自動(dòng)鎖住(相當(dāng)于電機(jī)不動(dòng)的工況)，此時(shí)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(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理示意圖.圖3為本發(fā)明汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置原理示意圖。圖4為本發(fā)明汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)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(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地說 明，需要說明的是，具體實(shí)施方式
并不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。如圖3、 4、 5所示，本發(fā)明汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置位于方 向盤和轉(zhuǎn)向器之間，包括了一個(gè)機(jī)械傳動(dòng)裝置和一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置。動(dòng)力驅(qū)動(dòng) 裝置由電機(jī)32、蝸桿22和蝸輪28組成；蝸桿22與蝸輪28嚙合并由電機(jī)32 驅(qū)動(dòng)。蝸桿22與蝸輪28位于殼體33內(nèi)。機(jī)械傳動(dòng)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(jī)連接。蝸輪28與內(nèi)齒圏之一 23固接在一起。機(jī)械傳動(dòng)裝置由兩組并列的NGW型行星齒輪傳動(dòng)機(jī)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(gè)行星排的傳動(dòng)比是相同 的，太陽輪30為兩個(gè)行星排共用。這里的行星排是指行星傳動(dòng)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(jī)3'2可以 驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈23旋轉(zhuǎn)。當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)角col、而若電機(jī)32不動(dòng)(內(nèi)齒圈之一23不轉(zhuǎn)動(dòng))時(shí)， 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(dòng)比=1。當(dāng)方向盤不動(dòng) (即輸入軸21和行星架29不動(dòng))、電機(jī)32驅(qū)動(dòng)蝸桿22轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則蝸輪28和 內(nèi)齒圈23被驅(qū)動(dòng)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(jī)32同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 此時(shí)輸出轉(zhuǎn)角為兩者的疊加co3-col+co2，傳動(dòng)比-col/co3。因此，主動(dòng) 轉(zhuǎn)向通過控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈之一 23轉(zhuǎn)動(dòng)改變傳動(dòng)比或直接由電機(jī)驅(qū)動(dòng)輸出 轉(zhuǎn)向角。為了結(jié)構(gòu)簡化，實(shí)際實(shí)施中可將主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)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(dòng)的，也可以支撐在行星架之一和 行星架之二兩個(gè)行星架上；主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置的兩組NGW行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng) 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(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置中，機(jī)械傳動(dòng)裝置的兩組并列 的NGW型行星齒輪傳動(dòng)機(jī)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(jī)械連接，安全性好，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(shí)，與寶馬公司的結(jié)構(gòu)相比，主動(dòng)轉(zhuǎn)向輸出是由動(dòng) 力驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈經(jīng)行星架輸出，是減速傳動(dòng)(注傳動(dòng)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(jī)和蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)力矩相對小，電機(jī)和蝸輪蝸桿的驅(qū)動(dòng)力矩可以減小 3-4倍。由于載荷減小，從而可以減小機(jī)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(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置，安裝在方向盤和轉(zhuǎn)向器之間，包括了一個(gè)機(jī)械傳動(dòng)裝置和一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，所述動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置由電機(jī)、蝸桿和蝸輪組成；蝸桿與蝸輪嚙合并由電機(jī)驅(qū)動(dòng)；其特征在于，所述機(jī)械傳動(dòng)裝置由兩組并列的NGW型行星齒輪傳動(dòng)機(jī)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(gè)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(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置，其特 征在于所述的行星排I和行星排n的傳動(dòng)比相同。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置，其特 征在于所述的太陽輪是浮動(dòng)的，或者太陽輪是支撐在行星架之一和行星架之二 兩個(gè)行星架上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種汽車主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置。該主動(dòng)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置包括了一個(gè)機(jī)械傳動(dòng)裝置和一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，機(jī)械傳動(dòng)裝置由兩組并列的NGW型行星齒輪傳動(dòng)機(jī)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(gè)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(jī)驅(qū)動(dòng)蝸輪旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明采用機(jī)械連接，安全性高，且主動(dòng)轉(zhuǎn)向輸出是由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒圈經(jīng)行星架輸出，是減速傳動(dòng)，電機(jī)和蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)力矩小，從而可以減小機(jī)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)