可变传动比的行星齿轮式转向器制造技术

本发明专利技术涉及一种可变传动比的行星齿轮式转向器，主要由一个行星齿轮传动装置和蜗轮蜗杆传动装置组合而成。转向盘（８）的输入由太阳轮（１）进入转向器，行星轮（３）与太阳轮（１）啮合，内齿轮及蜗轮（４）的内齿与行星轮（３）啮合，内齿轮及蜗轮（４）外加工有蜗轮与蜗杆（７）啮合传动，行星架（６）与转向摇臂（２）固装，将转向扭矩传递给转向机构。控制单元通过传感器探测转向角度和转向力矩来控制助力电机输出轴的转动方向和转速，通过蜗杆（７）传递给内齿轮及蜗轮（４），再将扭矩通过行星齿轮（３）传给行星架（６），该扭矩与太阳轮（１）的输入扭矩叠加，从而对转向摇臂（２）提供合适大小、方向的辅助转向力，以此实现可变传动比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可变传动比的行星齿轮式转向器，可以广泛的应用于汽车、工程机械等各种行走机械的转向器。
技术介绍
当前汽车等行走机械采用的转向器最有代表性的有三种形式齿轮齿条式、循环球式和蜗杆曲柄指销式。齿轮齿条式齿轮齿条方式的最大特点是刚性大，结构紧凑重量轻，且成本低。由于这种方式容易由车轮将反作用力传至转向盘，所以具有对路面状态反应灵敏的优点，但同时也容易产生打手和摆振等现象。齿轮与齿条直接啮合，将齿轮的旋转运动转化为齿条的直线运动，使转向拉杆横向拉动车轮产生偏转。齿轮并非单纯的平齿轮，而是特殊的螺旋形状，这是为了尽量减小齿轮与齿条之间的啮合间隙，使转向盘的微小转动能够传递到车轮，提高操作的灵敏性，也就是通常所说的减小方向盘的旷量。齿轮啮合的缺点是使得转动转向盘时的操作力过大，操纵比较费力。循环球式这种转向装置是由齿轮机构将来自转向盘的旋转力进行减速，使转向盘的旋转运动变为涡轮蜗杆的旋转运动，滚珠螺杆和螺母夹着钢球啮合，因而滚珠螺杆的旋转运动变为直线运动，螺母再与扇形齿轮啮合，直线运动再次变为旋转运动，使连杆臂摇动，连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动，改变车轮的方向。其特点是正效率高，操纵轻便，使用寿命长，工作平稳，可靠，但逆效率高，容易将路面冲击传到转向盘。蜗杆曲柄指销式每个指销所受载荷较小，工作寿命长，当一个指销蜗杆脱离时另一个仍保持啮合，因此摇臂轴转角范围较大。但结构复杂，对蜗杆的加工精度要求高，应用较少。一般要求转向器具有效率高，传动比可变，操纵轻便，结构简单，体积小，重量轻，低成本等特性，传统转向系统由于方向盘和转向车轮之间的机械连接而产生一些自身无法避免的缺陷①汽车的转向特性受驾驶员驾驶技术的影响严重；②转向传动比固定，使汽车转向响应特性随车速、侧向加速度等变化而变化，驾驶员必须提前针对汽车转向特性幅值和相位的变化进行一定的操作补偿，从而控制汽车按其意愿行驶。这就变相地增加了驾驶员的操纵负担，使汽车转向行驶存在很大的不安全隐患。现有的一些汽车的转向器可将两个传动输入端的转向角度叠加。在其中一个传动输入端由驾驶员利用转向盘输入，同时助力电机由另一个传动输入端输入，转向器的输出端连接到转向机构，以此得到比较理想的转向效果。
技术实现思路
为了达到上述要求，本专利技术所采用的技术方案一种可变传动比的行星齿轮式转向器，包括太阳轮，转向摇臂，三个行星轮，行星架，蜗杆和内齿轮及蜗轮；本转向器一个传动输入端由驾驶员利用转向盘输入，同时助力电机由另一个传动输入端输入，由与行星架固装的转向摇臂将力矩输出；状态 转向盘的扭矩输入到太阳轮，通过行星齿轮来驱动行星架，行星架与转向摇臂固装，输出转向扭矩，此时电机自锁锁定蜗杆和内齿轮及蜗轮的转动，这种工作状态为常规转向，不可改变传动比；状态二转向盘的扭矩输入到太阳轮，通过行星齿轮来驱动行星架，同时电机通过蜗杆将扭矩传递给蜗轮，通过行星轮将扭矩传递给行星架，两个输入端的扭矩和运动叠加，可改变传动比。与行星轮啮合的内齿轮和与蜗杆啮合的蜗轮加工为一体。所述转向器结构还包括主动转向电控单元，其控制电机的转向和速度，为转向摇臂提供助力，实现主动转向和/或电动助力转向，提高驾驶员驾驶的安全性和舒适性。附图说明图1为行星齿轮传动示意图。图2为转向器结构示意图。具体实施例方式本转向器主要由太阳轮1，转向摇臂2，行星轮3，内齿轮及蜗轮4，行星架6，蜗杆7组成。本转向器结构传动原理图如图1、2所示转向盘8的输入由太阳轮1进入转向器，行星轮3与太阳轮1啮合，内齿轮及蜗轮4加工有内齿，与行星轮3啮合，内齿轮及蜗轮4外加工蜗轮可与电机的蜗杆7啮合传动，同时行星架6还与转向摇臂2固装，可将转向扭矩传递给转向机构。两种工作状态状态一没有电机输入的情况下，利用电机轴锁定内齿轮及蜗轮4，只有转向盘8的输入，输入扭矩通过万向节5传给太阳轮1，太阳轮1带动行星轮3转动，将扭矩传递给行星架6，与行星架6固装的转向摇臂2将转向扭矩输出到转向机构，这种情况下此转向器可起到常规转向器的作用；状态二有电机输入的情况下，一个主动转向控制单元(图中未显示)通过传感器(图中未显示)探测的转向角度，控制助力电机输出轴的转动方向和转速，电机的输出扭矩通过蜗杆7传递给外加工有蜗轮的内齿轮及蜗轮4，内齿轮及蜗轮4进一步把扭矩传递给行星轮3及行星架6，该扭矩与太阳轮的输入扭矩叠加，从而对转向摇臂2提供合适大小和方向的辅助转向力。可变传动比实现过程在状态二，车速较低时，控制电机的转动方向使其作用于行星架的输入与转向盘8的输入同向，以增加转向摇臂的转向角度，从而减小了传动比；而当高速行驶时，控制电机的转动方向使其作用于行星架的输入与转向盘8的输入反向，从而减少转向摇臂的转向角度，增大了传动比，实现了转向机构的可变传动比。如果主动转向控制单元系统发生故障，转向机构仍然能进行转向动作，只不过其转向角度无法增加或减少，不能改变传动比而已。权利要求1.一种可变传动比的行星齿轮式转向器，包括太阳轮，行星轮，行星架，蜗杆，转向摇臂，内齿轮及蜗轮，其特征在于-转向盘的扭矩经转向传动轴和万向节输入到太阳轮，通过行星齿轮来驱动行星架，行星架与转向摇臂固装，输出转向扭矩；-转向盘的扭矩输入到太阳轮，通过行星齿轮来驱动行星架，同时电机通过蜗杆将扭矩传递给蜗轮，通过行星轮将扭矩传递给行星架，两个输入端的扭矩和运动叠加，可改变传动比。2.根据权利要求1所述的可变传动比的行星齿轮式转向器，其特征在于，包括三个行星轮，它们同时与太阳轮和内齿轮啮合。3.根据权利要求1所述的可变传动比的行星齿轮式转向器，其特征在于，与行星轮啮合的内齿轮和与蜗杆啮合的蜗轮为一体。4.根据权利要求1-3中任一一项所述的可变传动比的行星齿轮式转向器，其特征在于，所述转向器结构还包括主动转向和/或电动助力转向的电控单元，电控单元用于控制电机的旋转方向和转动速度，以实现主动转向和/或电动助力转向。全文摘要本专利技术涉及一种可变传动比的行星齿轮式转向器，主要由一个行星齿轮传动装置和蜗轮蜗杆传动装置组合而成。转向盘(8)的输入由太阳轮(1)进入转向器，行星轮(3)与太阳轮(1)啮合，内齿轮及蜗轮(4)的内齿与行星轮(3)啮合，内齿轮及蜗轮(4)外加工有蜗轮与蜗杆(7)啮合传动，行星架(6)与转向摇臂(2)固装，将转向扭矩传递给转向机构。控制单元通过传感器探测转向角度和转向力矩来控制助力电机输出轴的转动方向和转速，通过蜗杆(7)传递给内齿轮及蜗轮(4)，再将扭矩通过行星齿轮(3)传给行星架(6)，该扭矩与太阳轮(1)的输入扭矩叠加，从而对转向摇臂(2)提供合适大小、方向的辅助转向力，以此实现可变传动比。文档编号B62D3/02GK101016057SQ20061016504公开日2007年8月15日 申请日期2006年12月12日 优先权日2006年12月12日专利技术者丁能根, 张为, 余贵珍, 马飞 申请人:北京航空航天大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变传动比的行星齿轮式转向器，包括太阳轮，行星轮，行星架，蜗杆，转向摇臂，内齿轮及蜗轮，其特征在于：一转向盘的扭矩经转向传动轴和万向节输入到太阳轮，通过行星齿轮来驱动行星架，行星架与转向摇臂固装，输出转向扭矩；一转向盘的 扭矩输入到太阳轮，通过行星齿轮来驱动行星架，同时电机通过蜗杆将扭矩传递给蜗轮，通过行星轮将扭矩传递给行星架，两个输入端的扭矩和运动叠加，可改变传动比。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丁能根，张为，余贵珍，马飞，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]