一种电动助力转向机构的制作方法

1.本实用新型涉及转向机构技术领域，更具体地说，涉及一种电动助力转向机构。


背景技术：

2.现有的车辆所采用的转向有液压助力转向和管柱式电动助力转向等。液压助力转向存在的问题有：成本高，传统液压助力转向应用于纯电动车，因无发动机驱动液压泵，需另配电动机和控制器，成本比电动助力转向超出千元左右；装配繁琐，液压助力转向机构安转时，需要装油管、油壶、油泵及电动机、控制器等众多部件才能实现转向助力功能；不环保，液压油如果发生泄漏，会对环境造成污染；耗能高，液压助力转向需要发动机带动电机，会增加发动机功率消耗。受温度影响，液压油受温度影响，温度过高或过低都会给转向带来影响。管柱式电动助力转向存在的问题有：布置困难，管柱式电动助力转向，助力电机集成在转向管柱上，布置时会占用驾驶室内的空间。
3.因此，如何提供一种便于布置、操作轻便且安全可靠的电动助力转向机构，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种便于布置、操作轻便且安全可靠的电动助力转向机构。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种电动助力转向机构，包括用于操作转向的操作机构以及连接于车轮的转向机构，所述操作机构与所述转向机构通过电助力转向器连接；
7.还包括控制器、用于检测车轮转速的车速传感器、以及用于检测所述操作机构受到的外力扭矩的扭矩传感器，所述控制器信号连接于所述电助力转向器、所述车速传感器以及所述扭矩传感器；
8.当所述外力扭矩大于a时，所述电助力转向器向所述转向机构提供的助力力矩，且所述助力力矩与所述车轮转速负相关。
9.优选的，所述操作机构包括方向盘，所述方向盘通过花键固定于转向管柱上，所述转向管柱通过轴套与螺栓转动连接于支架，所述电助力转向器的输入端通过花键连接有花键轴，所述花键轴与所述转向管柱通过万向节传动连接。
10.优选的，所述电助力转向器的输出端连接有摇臂，所述车轮连接于转向桥，所述摇臂通过直拉杆连接于所述转向桥。
11.优选的，所述转向桥包括桥体、以及设于所述桥体的左转向节与右转向节，所述车轮包括左车轮与右车轮，所述左车轮连接于所述左转向节，所述右车轮连接于所述右转向节，且所述左转向节与所述右转向节通过横拉杆连接，所述直拉杆连接于所述左转向节或所述右转向节。
12.优选的，所述直拉杆通过球头组件连接于所述左转向节，所述球头组件包括一端
设有球面凹槽的球头体以及一端设有球面凸起的球头轴，所述球面凸起转动连接于所述球面凹槽，所述球头体的另一端连接于所述直拉杆。
13.优选的，所述直拉杆为圆钢管，所述圆钢管的两头均设有内螺纹，且所述圆钢管的两头均有轴向凹槽，所述球头体远离所述球面凹槽的一端设有与所述内螺纹配合的外螺纹，且所述球头体与所述圆钢管通过圆螺母与止动垫片固定连接。
14.优选的，所述球头体与所述球头轴的连接处设有防尘罩。
15.优选的，还包括用于检测所述车轮的转向角的角度传感器，所述角度传感器信号连接于所述控制器，当所述转向角大于b且所述外力扭矩小于c时，所述电助力转向器驱动所述车轮回正。
16.优选的，b＝5
°
，c＝1n
·
m。
17.本实用新型所提供的电动助力转向机构，电助力转向器安装在操作机构与转向机构之间，不占用驾驶室空间，便于安装布置。且电助力转向器所提供助力力矩与车轮转速负相关，即电助力转向器所提供的助力值随着车速的提高而降低，低速时，车轮受到的转向阻力矩大，电助力转向器所提供的助力力矩大，使转向轻便。高速时，车轮受到的转向阻力矩小，为避免车辆发飘，方向需要稳定，电助力转向器所提供的助力力矩小。在保证操作轻便的同时，保证了操作的安全性。且操作机构与转向机构通过电助力转向器连接，当电助力转向器失效时，机械结构仍能发挥作用，不会让转向失控，进一步保证操作的安全性。另外，电助力转向器只在转向时工作，电能损耗极少。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型所提供电动助力转向机构具体实施例的示意图；
20.图2为操作机构的示意图；
21.图3为操作机构与电助力转向器连接的示意图；
22.图4为圆钢管与球头组件的连接示意图；
23.图5为圆钢管的示意图；
24.图6为圆钢管的端部示意图；
25.图7为球头组件的示意图。
26.其中，1
‑
方向盘、2
‑
转向管柱、3
‑
支架、4
‑
万向节、5
‑
花键轴、6
‑
电助力转向器、7
‑
摇臂、8
‑
直拉杆、9
‑
左转向节、10
‑
控制器、11
‑
横拉杆、12
‑
桥体、13
‑
右转向节、14
‑
大垫圈、15
‑
锁紧螺栓、16
‑
手柄、17
‑
螺钉、18
‑
垫圈、19
‑
螺栓、20
‑
轴套、21
‑
车速传感器、22
‑
扭矩传感器、23
‑
角度传感器、24
‑
圆钢管、25
‑
止动垫片、251
‑
轴向凹槽、26
‑
圆螺母、27
‑
球头体、28
‑
球头轴、29
‑
防尘罩。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.本实用新型的核心是提供一种便于布置、操作轻便且安全可靠的电动助力转向机构。
29.请参考图1至图7，图1为本实用新型所提供电动助力转向机构具体实施例的示意图；图2为操作机构的示意图；图3为操作机构与电助力转向器连接的示意图；图4为圆钢管与球头组件的连接示意图；图5为圆钢管的示意图；图6为圆钢管的端部示意图；图7为球头组件的示意图。
30.本实用新型所提供的电动助力转向机构，包括用于操作转向的操作机构以及连接于车轮的转向机构，操作机构与转向机构通过电助力转向器6连接；
31.还包括控制器10、用于检测车轮转速的车速传感器21、以及用于检测操作机构受到的外力扭矩的扭矩传感器22，控制器10信号连接于电助力转向器6、车速传感器21以及扭矩传感器22；
32.当外力扭矩大于a时，电助力转向器6向转向机构提供的助力力矩，且助力力矩与车轮转速负相关。
33.其中，操作机构用于操作车轮转向，一般为设置在驾驶室的方向盘1等，转向机构包括连接于车轮的转向桥等。操作机构通过电助力转向器6连接于转向桥，当驾驶员对操作机构进行操作转向时，电助力转向器6向转向机构提供转向力矩，以方便转向。
34.需要指出的是，电助力转向器6所提供的助力力矩与其输入电流呈正比，输入电流越大，则电助力转向器6提供的助力力矩越大，反之，输入电流越小，则电助力转向器6提供的助力力矩越小。
35.扭矩传感器22用于检测操作机构所受到的外力扭矩，即驾驶员施加于方向盘1上的力矩。速度传感器用于检测车轮转速，即速度传感器用于检测车辆的行驶速度，以根据不同的车速提高不同助力力矩。其中，控制器10可为ecu控制器10。
36.本实用新型所提供的电动助力转向机构，电助力转向器6安装在操作机构与转向机构之间，不占用驾驶室空间，便于安装布置。且电助力转向器6所提供助力力矩与车轮转速负相关，即电助力转向器6所提供的助力值随着车速的提高而降低，低速时，车轮受到的转向阻力矩大，电助力转向器6所提供的助力力矩大，使转向轻便。高速时，车轮受到的转向阻力矩小，为避免车辆发飘，方向需要稳定，电助力转向器6所提供的助力力矩小。在保证操作轻便的同时，保证了操作的安全性。且操作机构与转向机构通过电助力转向器6连接，当电助力转向器6失效时，机械结构仍能发挥作用，不会让转向失控，进一步保证操作的安全性。另外，电助力转向器6只在转向时工作，电能损耗极少。
37.在上述实施例的基础之上，考虑到助力力矩与车轮转速的具体关系的设置，作为一种优选，控制器10通过控制电助力转向器6的输入电流对助力力矩进行控制，当车轮转速为0时，输入电流为35a；当车轮转速大于25km/h时，输入电流为10a；且输入电流随车轮转速的增加而均匀递减。当然，还可根据需要调整为其他的关系。
38.在上述实施例的基础之上，考虑到操作的机构的具体设置方式，作为一种优选，操作机构包括方向盘1，方向盘1通过花键固定于转向管柱2上，转向管柱2通过轴套20与螺栓
19转动连接于支架3，电助力转向器6的输入端通过花键连接有花键轴5，花键轴5与转向管柱2通过万向节4传动连接。
39.具体的，操纵机构包括方向盘1，方向盘1通过花键固定于转向管柱2上。转向管柱2通过轴套20与螺栓19固定于支架3上，转向管柱2可通过支架3上的孔前后转动。锁紧螺栓1915的一头穿过大垫圈1814和支架3的导槽拧入转向管柱2上的螺纹孔，通过拧紧锁紧螺栓1915，可锁紧转向管柱2，不让其再前后转动。
40.锁紧螺栓1915的另一头外侧为直尺花键，手柄16通过花键切入锁紧螺栓1915，即可带动锁紧螺栓1915旋转。螺钉17穿过垫圈18拧入锁紧螺栓1915一头的螺纹孔，将手柄16锁紧在锁紧螺栓1915上。
41.转向管柱2与电助力转向器6的相对位置较远，需要穿过车架与驾驶室，为减短万向节4的长度，使其方便安装与布置，在电助力转向器6上先通过花键连接一段花键轴5，万向节4一头连接花键轴5、另一头连接转向管柱2。以降低成本，减少零部件数量，实现整车轻量化，电动助力转向器实现整机集成。
42.在上述实施例的基础之上，作为一种优选，电助力转向器6的输出端连接有摇臂7，车轮连接于转向桥，摇臂7通过直拉杆8连接于转向桥。
43.本实施例中，电助力转向器6的输出端连接有摇臂7，直拉杆8一头连接摇臂7，另一头连接转向桥的转向节，直拉杆8将方向盘1传递到电助力转向器6的力传递到转向桥上，从而实现车辆转向。
44.在上述实施例的基础之上，作为一种优选，转向桥包括桥体12、以及设于桥体12的左转向节9与右转向节13，车轮包括左车轮与右车轮，左车轮连接于左转向节9，右车轮连接于右转向节13，且左转向节9与右转向节13通过横拉杆11连接，直拉杆8连接于左转向节9或右转向节13。
45.本实施例中，转向桥由左转向节9、横拉杆11、桥体12和右转向节13组成，具体的，直拉杆8连接于左转向节9，左转向节9受到直拉杆8的力转动，从而带动横拉杆11运动，横拉杆11又带动右转向节13转动，如此实现转向。此转向桥为机械结构，相比用液压油缸推动的转向桥，转向更加精准，不会出现跑偏的现象。且采用同步转向桥，转向偏差小，转向精准。
46.在上述实施例的基础之上，作为一种优选，直拉杆8通过球头组件连接于左转向节9，球头组件包括一端设有球面凹槽的球头体27以及一端设有球面凸起的球头轴28，球面凸起转动连接于球面凹槽，球头体27的另一端连接于直拉杆8。
47.在上述实施例的基础之上，作为一种优选，直拉杆8为圆钢管24，圆钢管24的两头均设有内螺纹，且圆钢管24的两头均有轴向凹槽251，球头体27远离球面凹槽的一端设有与内螺纹配合的外螺纹，且球头体27与圆钢管24通过圆螺母26与止动垫片25固定连接。
48.电助力转向器6与转向桥的布置需要按照车辆的结构而定，直拉杆8作为连接两者的连杆，其运动是空间的。与此类似，横拉杆11作为连接左转向节9与右转向节13的连杆，其运动也是空间的。所以直拉杆8和横拉杆11的两头需要自由旋转。
49.具体的，直拉杆8和横拉杆11除了连杆形状不同外，其余结构均一样，以直拉杆8为例，直拉杆8可为圆钢管24，直拉杆8的两头设有内螺纹，且每头都有凹槽。直拉杆8的两头分别与球头组件连接，球头组件包括球头体27、球头轴28。球头体27内部为球面，球头轴28的一头也为球面，两者配合后即可自由旋转。球头轴28的另一头为锥面，可与摇臂7、左转向节
9等上的锥面配合。球头体27的另一头为螺杆，可与直拉杆8的内螺纹连接固定。
50.球头体27与圆钢管24通过圆螺母26与止动垫片25固定连接。球头体27的一头拧上圆螺母26，套上止动垫圈18，然后拧入圆钢管24一头，拉杆调整完成后，需要将圆螺母26拧紧，并将圆螺母26止动垫圈18一边敲入圆螺母26的凹槽，一边敲入圆钢管24的轴向凹槽251，以达到防松的效果。这种锁紧形式机构紧凑，节省空间，利于在狭窄的空间中布置转向机构。
51.在上述实施例的基础之上，作为一种优选，球头体27与球头轴28的连接处设有防尘罩29。以保证球头体27与球头轴28转动连接的可靠性。
52.在上述实施例的基础之上，作为一种优选，还包括用于检测车轮的转向角的角度传感器23，角度传感器23信号连接于控制器10，当转向角大于b且外力扭矩小于c时，电助力转向器6驱动车轮回正。具体的，b＝5
°
，c＝1n
·
m。
53.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
54.以上对本实用新型所提供的电动助力转向机构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。