差速变传动比装置、方法及应用其的汽车转向系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及汽车转向系统，具体涉及一种差速变传动比装置、方法及应用其的汽车转向系统。差速变传动比装置包括变传动比电机和差速传动组件，差速传动组件包括第一太阳轮、第二太阳轮、行星轮及安装架，第一太阳轮与输入轴连接，第二太阳轮与输出轴连接，行星轮安装固定在安装架上，第一太阳轮、第二太阳轮分别与行星轮啮合。汽车转向系统包括液压助力模块，电动助力模块，差速变传动比装置，横拉杆。本发明专利技术通过差速变传动比装置，使转向系统在低速时拥有较小的传动比，高速时拥有较大的传动比，使得汽车转向灵活、稳定。稳定。稳定。

【技术实现步骤摘要】
差速变传动比装置、方法及应用其的汽车转向系统


[0001]本专利技术涉及汽车转向系统，具体涉及一种差速变传动比装置、方法及应用其的汽车转向系统。

技术介绍

[0002]随着汽车工业的飞速发展，汽车的能耗、安全性及舒适性越来越受到重视，作为汽车底盘系统的关键部分，助力转向系统在转向工况下为驾驶员提供合适的助力矩，是驾驶员进行汽车横向控制最直接、有效的途径，其性能直接影响驾驶员驾驶舒适性、汽车行驶安全性。目前汽车普遍采用液压助力转向系统和电动助力转向系统，液压助力能够提供较大的助力力矩，但由于液压助力系统的液压泵是由发动机驱动的，只要发动机运转，液压泵就一直处在工作状态，系统的能耗较高，经济性较差。电动助力系统无节流损失，能效高，但由于电气功率密度限制，提供的助力大小也受到限制，难以应用于转向载荷较大的车辆。
[0003]此外，汽车的转向变传动比技术可根据车速变化而不断改变转向系统的传动比，使得低速转向更加灵活，高速转向更加稳定和安全。国外对转向变传动机构的研究较早，在2004年宝马公司公布了一种与德国采埃孚公司共同研发的基于双排行星齿轮减速器的可变传动比主动转向系统，并随后将其应用在了新一代的宝马轿车上。双行星齿轮传动机构效率较高且灵敏度好，被汽车转向系统广泛应用，但其需要两副行星轮机构，零部件较多，结构复杂且故障点多。专利CN107600173A公开了一种汽车液压变传动比转向系统，但其通过阀控液压缸实现变传动比，存在一定的节流损失，系统能效低。
[0004]基于上述问题，亟需一种新的汽车转向变传动比装置及助力系统，以实现汽车高能效高性能高可靠的主动转向。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供一种结构简单、低能耗、可靠性高的汽车转向变传动比装置及电液耦合助力系统。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：差速变传动比装置，包括变传动比电机，所述变传动比电机驱动差速传动组件，所述差速传动组件包括第一太阳轮、第二太阳轮、行星轮及安装架，所述第一太阳轮与输入轴连接，所述第二太阳轮与输出轴连接，所述行星轮安装固定在安装架上，所述第一太阳轮、第二太阳轮分别与所述行星轮啮合。
[0007]所述的差速变传动比装置，其特征是：所述变传动比电机输出轴设置有主动锥齿轮，所述行星轮安装架设置有从动锥齿轮，主动锥齿轮、从动锥齿轮相互啮合，所述变传动比电机输出轴驱动安装架旋转。
[0008]一种应用差速变传动比装置的汽车转向系统，包括液压助力模块，电动助力模块，差速变传动比装置，及横拉杆，所述差速变传动比装置的输出轴与连杆连接，连杆通过齿轮齿条传动方式带动所述横拉杆横向位移，实现汽车轮胎转向。
[0009]所述的汽车转向系统，其特征是：所述横拉杆设置有螺旋传动副，所述螺旋传动副包括螺母，所述液压助力模块通过减速器驱动所述螺旋传动副的螺母旋转，所述螺母通过螺旋传动副将扭矩转换为所述横拉杆的轴向力，实现助力功能。
[0010]所述的汽车转向系统，其特征是：所述液压助力模块包括驱动电机、液压泵、液压马达和蓄能器，所述驱动电机与液压泵同轴连接，所述液压泵两侧油口分别与所述液压马达两侧油口连通形成闭式回路，所述液压马达两侧油口分别设置一个由液压马达向所述蓄能器单向导通的溢流阀，所述液压马达两侧油口分别设置一个由所述蓄能器向液压马达单向导通的单向阀。
[0011]所述的汽车转向系统，其特征是：所述电动助力模块包括助力电机，所述助力电机通过第一减速机构对汽车转向轴进行助力，所述汽车转向轴与所述差速变传动比装置的输入轴通过第一离合器连接。
[0012]所述的汽车转向系统，其特征是：还包括控制模块，所述控制模块包括控制器、车速传感器、设置于所述转向轴上的转矩传感器和转角传感器，所述控制器输入端连接扭矩传感器、转角传感器、车速传感器，控制器输出端连接控制电动助力模块的助力电机、液压助力模块的驱动电机和差速变传动比装置的变传动比电机。
[0013]所述的汽车转向系统，其特征是：所述液压助力模块输出轴设置有第二离合器。
[0014]所述的汽车转向系统，其特征是：离合器为电磁离合器或手动离合器。
[0015]一种差速变传动比方法，采用如权利要求1或2所述差速变传动比装置，包含如下步骤：首先定义转向轴转速为ω1，输出轴转速为ω3，变传动比电机驱动安装架的转速为ω0，行星轮转速为ω2；r1、r2、r3分别为第一太阳轮、行星轮，第二太阳轮的半径，r0为第一太阳轮与行星轮啮合点处到安装架转动轴线的距离，第二太阳轮与行星轮啮合点处到安装架转动轴线的距离也为r0，第一太阳轮与第二太阳轮齿数相等；步骤一：控制模块接收到方向盘带动转向轴的转速信号w1，以及车速信号，并根据车速信号确定传动比；步骤二：根据步骤一所得传动比，变传动比电机旋转并通过蜗轮蜗杆传递至安装架，安装架存在一定转速ω0；步骤三：转向轴转速w1与安装架转速ω0叠加，此时，第一太阳轮与行星轮啮合处的线速度为：行星轮与第二太阳轮啮合处的线速度为：则输出轴的旋转角速度为：因此，通过调节变传动比电机的转速控制安装架的旋转角速度ω0，进而调节转向输出轴的旋转角速度，进而调整轮胎转速。
[0016]本专利技术通过差速变传动比装置，使转向系统在低速时拥有较小的传动比，高速时拥有较大的传动比，使得汽车转向灵活、稳定。相较现有的双排行星齿轮变传动比机构，其
结构更加简单。此外，本专利技术通过电动助力模块、液压助力模块共同对转向轴进行助力，只有当转向阻力矩大于电动助力模块额定力矩时，液压助力模块才工作，且液压系统为无节流损失的泵控系统，助力能效较高，可得到良好的综合转向性能。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例一中电液耦合助力汽车转向系统结构示意图；图2为本专利技术差速变传动比装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例二中纯电动助力汽车转向系统结构示意图。
[0018]图中，1
‑
方向盘；2
‑
转矩传感器；3
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转角传感器；4
‑
转向轴；5
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电动助力模块；6
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减速机构；7
‑
助力电机，72
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第二助力电机；8
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第一离合器；9
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输入轴；10
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差速变传动比装置；11
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输出轴；12
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连杆；13
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齿轮齿条；14
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横拉杆；15
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滚珠；16
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螺母；17
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减速器；18
‑
第二离合器；19
‑
液压马达；20
‑
第一单向阀；21
‑
第二单向阀；22
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第一溢流阀；23
‑
第二溢流阀；24
‑
蓄能器；25
‑
液压泵；26
‑
驱动电机；27本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.差速变传动比装置，包括变传动比电机，其特征是：所述变传动比电机驱动差速传动组件，所述差速传动组件包括第一太阳轮、第二太阳轮、行星轮及安装架，所述第一太阳轮与输入轴连接，所述第二太阳轮与输出轴连接，所述行星轮安装固定在安装架上，所述第一太阳轮、第二太阳轮分别与所述行星轮啮合。2.根据权利要求1所述的差速变传动比装置，其特征是：所述变传动比电机输出轴设置有主动锥齿轮，所述行星轮安装架设置有从动锥齿轮，主动锥齿轮、从动锥齿轮相互啮合，所述变传动比电机输出轴驱动安装架旋转。3.一种应用权利要求1或2所述的差速变传动比装置的汽车转向系统，包括液压助力模块，电动助力模块，差速变传动比装置，及横拉杆，其特征是：所述差速变传动比装置的输出轴与连杆连接，连杆通过齿轮齿条传动方式带动所述横拉杆横向位移，实现汽车轮胎转向。4.根据权利要求3所述的汽车转向系统，其特征是：所述横拉杆设置有螺旋传动副，所述螺旋传动副包括螺母，所述液压助力模块通过减速器驱动所述螺旋传动副的螺母旋转，所述螺母通过螺旋传动副将扭矩转换为所述横拉杆的轴向力，实现助力功能。5.根据权利要求3所述的汽车转向系统，其特征是：所述液压助力模块包括驱动电机、液压泵、液压马达和蓄能器，所述驱动电机与液压泵同轴连接，所述液压泵两侧油口分别与所述液压马达两侧油口连通形成闭式回路，所述液压马达两侧油口分别设置一个由液压马达向所述蓄能器单向导通的溢流阀，所述液压马达两侧油口分别设置一个由所述蓄能器向液压马达单向导通的单向阀。6.根据权利要求3所述的汽车转向系统，其特征是：所述电动助力模块包括助力电机，所述助力电机通过第一减速机构对汽车转向轴进行助力，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：权龙，乔舒斐，赵二辉，张红娟，赵佳骆，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：