CN108791476A - 电动助力转向***及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动助力转向***，包括转向管柱总成和冷却***总成，转向管柱总成包括助力电机、减速结构、控制器、角度调节机构及仪表安装支架，冷却***总成包括冷却水壶、伺服冷却水泵、热敏开关、进水管、出水管和通讯线束，伺服冷却水泵的出水口通过一出水管与助力电机相连、进水口通过一进水管与助力电机相连，伺服冷却水泵通过一通讯线束与助力电机上面的热敏开关相连，助力电机内部设有与控制器相连的温度传感器，本发明提供的解决方案可以使得助力电机一直处于最佳的工作状态，提高了助力电机的工作效率和使用寿命。本发明还涉及一种包含该电动助力转向***的汽车。

Description

电动助力转向***及汽车

技术领域

本发明涉及电动助力转向技术领域，特别涉及一种电动助力转向***及汽车。

背景技术

众所周知，汽车是由多个零部件装配而成，其中汽车电动助力转向***直接通过助力电机给驾驶员提供辅助扭矩以减轻驾驶员负担，电动助力转向***通常由三大部分构成，信号传感装置(包括扭矩传感器、转角传感器和车速传感器)，转向助力机构(电机、离合器、减速传动机构)及电子控制装置。电动助力转向***作为汽车行驶过程中通过依靠电机提供辅助扭矩来帮助驾驶员对汽车行驶方向进行调节与控制的重要部件，在实际的汽车转向调控中起着至关重要的作用。

然而，随着中国汽车行业飞速发展，国内各大汽车品牌竞争激烈，汽车性能日渐提升。电动助力转向***作为辅助驾驶员进行汽车转向的重要***，不仅能够起到简单的辅助汽车转向功能，而且还可以施加一定的附加回正力矩或阻尼力矩，使得低速时转向盘能够精确的回到中间位置，从而可以抑制高速回正过程中转向盘的振荡和超调，兼顾了车辆高、低速时的回正性能。助力电机作为电动助力转向***中的关键零部件，对电动助力转向***的性能产生直接而重要的影响，因此提升助力电机的工作效率和可靠性对提升汽车的操纵稳定性、舒适性和安全性有着至关重要的作用。

现有技术中，目前常用的电动助力转向***在频繁工作时容易过热，进而影响了汽车电动助力转向***转向的性能和可靠性。

发明内容

基于此，本发明的目的是为了提供一种提高汽车性能及转向可靠性的电动助力转向***，以及使用该电动助力转向***的汽车。

本发明提出一种电动助力转向***，包括转向管柱总成和冷却***总成，所述转向管柱总成包括助力电机、减速结构、控制器、角度调节机构及仪表安装支架，所述冷却***总成包括冷却水壶、伺服冷却水泵、热敏开关、进水管、出水管和通讯线束，所述伺服冷却水泵的出水口通过一出水管与所述助力电机相连、进水口通过一进水管与所述助力电机相连，所述伺服冷却水泵通过一通讯线束与所述助力电机上面的热敏开关相连，所述助力电机内部设有与控制器相连的温度传感器。

本发明提出的电动助力转向***，通过所述角度调节机构能够有效地调节所述转向管柱总成的角度，以提高所述电动助力转向***的整体安装精度，避免了由于所述电动助力转向***的安装精度过低而在进行汽车左右换向时会出现震动及异响的状况；通过所述角度调节机构中的所述防护套以避免所述转向管柱总成的应力经过所述角度调节机构直接与附近零件碰撞而产生异响及噪音；由于所述冷却***总成的设计以使能有效的对所述助力电机进行冷却，进而能有效的对所述助力电机的工作温度进行控制，通过所述冷却水壶、所述伺服冷却水泵、所述出水管和所述进水管的设计，以采用水冷降温的方式冷却所述助力电机的工作环境温度，无需用户手动控制风扇进行机械冷却，提高了所述冷却***总成的冷却效率；通过所述温度传感器、所述控制器和所述热敏开关的设计，以使当判断到所述助力电机的工作温度大于第一温度阈值或小于第二温度阈值时，所述控制器控制所述热敏开关进行工作与否，使得有效的对助力电机的工作温度进行了恒温调节，进而提高了所述冷却***总成的恒温调节效率，有效解决助力电机频繁工作导致过热、输出扭矩衰退而影响所述的电动助力转向***的可靠性及其性能的问题。

进一步地，所述减速机构包括一蜗轮，以及与所述蜗轮相啮合的蜗杆，所述蜗轮与所述蜗杆的外周分别套设有第一壳体及第二壳体，所述管柱包括转向输入轴及套设于所述转向输入轴外周的套筒。

进一步地，所述转向管柱总成的所述筒体上还设有用于固定所述角度调节机构的固定组件，所述固定组件包括与所述筒体相卡接的第一卡合板、设于所述第一卡合板外周与所述筒体相卡接的第二卡合板，以及用于连接所述固定组件及所述角度调节机构的紧固件。

进一步地，所述角度调节机构包括两个通过所述紧固件依序与所述第二卡合板连接的支脚及转板，每个所述支脚的两端分别设有一安装孔及一防护套，所述转板上设有与所述安装孔配合作用的限位孔，所述防护套安装在所述支脚的外周，所述支脚与所述转板通过一连接件连接。

进一步地，所述第二卡合板顶部一侧的两端分别设有一固定板，所述固定板通过夹板与一安装板固定连接。

进一步地，所述转向管柱总成的所述转向输入轴上设有至少一扭矩/转角传感器，所述扭矩/转角传感器与所述控制器电性连接，所述扭矩/转角传感器将所述测得的扭矩/转角值以电信号的形式传送至所述控制器。

进一步地，所述仪表盘安装支架与所述转向管柱总成的始端相卡接，所述转向管柱总成的始端设有花键，所述仪表盘安装支架包括一板体、所述板体相对两侧设有卡槽及固定孔，所述板体端部朝靠近所述角度调节机构方向设有延伸的延长板，所述延长板上设有一限位槽。

进一步地，所述解决方案还包括一用于对所述控制器、所述伺服冷却水泵及所述热敏开关供电的电源。

进一步地，所述容纳空间内设有一蛇形管，所述蛇形管绕设于所述冷却空间中所述助力电机的外周，所述冷却水壶内设有一隔板，所述隔板与所述冷却水壶的空间内设有一冷凝器，所述蛇形管的进水口与所述伺服冷却水泵的出水口连接，所述蛇形管的出水口与所述冷凝器的进水口连接，所述冷凝器的出水口穿过所述隔板与所述隔板和所述冷却水壶的空间连通。

一种汽车，包括转向盘，还包括上述的电动助力转向***，所述电动助力转向***中的转向管柱总成与所述转向盘通过花键连接。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为本发明第一实施例中电动助力转向***的结构示意图；

图2为图1所示的电动助力转向***的俯视图；

图3为沿图2中A-A线的剖面示意图；

图4为图1所示的电动助力转向***的俯视图；

图5为图1所示的电动助力转向***中角度调节机构与固定组件的装配示意图；

图6为图5的***制图；

图7为图1所示的电动助力转向***中仪表盘安装支架的结构示意图；

图8为本发明第二实施例中电动助力转向***的结构示意图。

主要符号说明：

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图7，本发明第一实施例中的电动助力转向***，包括转向管柱总成10和冷却***总成20。所述转向管柱总成10包括管柱11、助力电机12、减速结构13、控制器14、角度调节机构15及仪表安装支架16；所述冷却***总成20包括冷却水壶21、伺服冷却水泵22、热敏开关23、进水管24、出水管25、通讯线束26及设于所述助力电机12内部的温度传感器27。所述助力电机12、所述减速结构13、所述热敏开关23及所述温度传感器27分别与所述控制器14电性连接。

所述减速机构13包括一蜗轮131，以及与所述蜗轮131相啮合的蜗杆132。所述蜗轮131与所述蜗杆132的外周分别套设有第一壳体133及第二壳体134。所述第一壳体133与所述第二壳体134配合作用，以对所述减速机构13中的各零件进行防护与限位，以提高所述减速机构13的可靠性与使用寿命。所述第一壳体133及所述第二壳体134通过螺栓与螺母配合作用固定连接，从以便于对所述减速机构13进行拆卸与装配，提高了所述减速机构13的装配效率，节约了时间与成本。

所述冷却组件20包括一冷却水壶21、设于所述冷却水壶21底部的伺服冷却水泵22。所述助力电机12的外周设有顶盖121及底壳122，所述顶盖121与所述底壳122密封连接，所述助力电机12收容于所述顶盖121与所述底壳122所形成的容纳腔内。所述伺服冷却水泵22的出水口通过一出水管25贯穿顶盖121的上端与容纳腔连通、所述顶盖121的底部通过一进水管24与所述冷却水壶21连通。所述出水管25与所述进水管24的两端分别对应与所述冷却水壶21及所述顶盖121密封连接。本实施例中所述冷却水壶21中的冷却液为水，所述伺服冷却水泵22用于为所述出水管25中输送冷却液，以保障所述出水管25对所述容纳腔中的助力电机12的工作环境进行冷却降温。通过所述进水管24的设计，以使方便所述进水管24将冷却液返回输送至所述冷却水壶21进行回收处理。

其中，所述伺服冷却水泵22通过一通讯线束26与所述热敏开关23电性连接。所述通讯线束26用于负责温度开关信号与伺服冷却水泵22的传递。所述容纳空间内设有一温度传感器27，所述温度传感器27通过一传感器线束28与所述控制器14电性连接，所述传感器线束28用于传递传感器信号。所述助力电机12用于通过一电机输出线束123与所述控制器14电性连接，所述电机输出线束123用于传递电机输出信号。所述温度传感器27用于感应所述容纳腔内所述助力电机12工作环境的温度，并将感应到的温度发送至所述控制器14，所述控制器14与所述热敏开关23电性连接，所述控制器14用于当判断到所述温度传感器27发送的感应温度未在预设温度范围内时，发送信号控制所述热敏开关23进行通断变化，以保障对所述容纳腔内所述助力电机12工作环境的温度的恒温控制。

在实际应用中，所述温度传感器27将感应到的所述助力电机12的温度发送至所述控制器14，所述控制器14对接收到的助力电机12的温度进行温度判断，当判断到所述助力电机12的温度大于第一温度阈值时，所述控制器14通过控制所述热敏开关23对应使所述伺服冷却水泵22通电，以使泠却液通过所述出水管25对所述容纳腔中的助力电机12进行降温，以使助力电机12的温度降低至预设温度范围内；当判断到所述助力电机12的温度小于第二温度阈值时，所述控制器14控制所述热敏开关23对应使所述伺服冷却水泵22断电，使得有效的提高了冷却液的当前温度，以使冷却液温度上升至所述预设温度范围内，从而使所述助力电机12的温度上升至预设范围之内，进而保障了所述冷却***总成20对冷却液温度的恒温控制。其中，本实施例中，所述第一温度阈值为50℃，所述第二温度阈值为35℃，但不限于此，在其他实施例中，所述第一温度阈值及所述第二温度阈值还可以根据实际需求进行调节。

所述管柱11包括转向输入轴111及套设于所述转向输入轴111外周的套筒112。所述转向输入轴111的输入端至少有一部分延伸至所述第二壳体内134，且通过一扭杆与所述第二壳体134内蜗杆132的输出端固定连接。所述第二壳体134与所述套筒112的连接处通过一密封垫片连接，以提高所述转向管柱总成10与所述减速机构13连接的可靠性，避免外部灰尘杂质的进入影响所述电动助力转向***传动的可靠性。其中，所述转向输入轴111上设有花键(图未示)，所述筒体12上设有与所述花键(图未示)配合作用的内齿，所述转向输入轴111与所述套筒12通过所述花键13啮合连接，以提高所述转向管柱总成10的安装精度。

所述管柱11的所述套筒112上面还设有用于固定所述角度调节机构15的固定组件17，所述固定组件17包括与所述套筒112相卡接的第一卡合板113a、设于所述第一卡合板113a外周与所述套筒112相卡接的第二卡合板113b，以及用于连接所述固定组件17与所述角度调节机构15的紧固件113c。所述第一卡合板113a及所述第二卡合板113b的形状均为凵字形，所述第二卡合板113b的截面尺寸大于所述第一卡合板113a的截面尺寸。所述第二卡合板113b顶部一侧的两端分别设有一固定板113d，所述固定板113d通过夹板113e与一安装板113f固定连接，所述安装板113f用于安装转向管柱。所述紧固件113c为相互配合作用的紧固螺栓与螺母。所述第一卡合板113a、所述第二卡合板113b及所述紧固件113c配合作用，以提高所述角度调节机构15与所述转向管柱总成10连接的可靠性，避免由于所述角度调节机构15与所述转向管柱总成10由于转配间隙而出现晃动及异响的状况，满足了实际应用需求。

其中，所述角度调节机构15能够有效地调节所述转向管柱总成10的角度，以提高所述电动助力转向***的整体安装精度，避免了由于所述电动助力转向***的安装精度过低而在进行汽车左右换向时会出现震动及异响的状况。所述角度调节机构15包括两个通过所述紧固件113c依序与所述第二卡合板113b连接的支脚151及转板152，两个所述支脚151与两个所述转板152分别至少有一部分相重叠。每个所述支脚151的两端分别设有一安装孔(图未示)及一防护套151a。所述转板152上设有与所述安装孔(图未示)配合作用的限位孔152a。所述支脚151与所述转板152通过一连接件153连接，所述连接件153为相互配合作用的螺栓与螺母。所述防护套151a套设与所述支脚151的外周，通过所述角度调节机构15中的所述防护套151a以避免所述转向管柱总成10转向时的应力经过所述角度调节机15构直接与附近零件碰撞而产生异响及噪音。

可以理解的，两个所述支脚151及两个所述转板152分别呈对用的角度固定，两个所述转板152上的所述限位孔152a分别与两个所述转板152上的安装孔(图未示)相对应，两个所述转板152上的限位孔152a至少有一部分与所述限位孔152a连通，所述转板152及所述支脚151通过依序贯穿所述安装孔(图未示)及所述限位孔152a的连接件153进行连接，所述连接件153为紧固螺栓。装配后的所述角度调节机构15通过调节两个所述支脚151的夹角调节所述转向管柱总成10的角度。

所述仪表盘安装支架16与所述转向管柱总成10的始端相卡接，所述仪表盘安装支架16用于安装仪表盘和转向盘卡位弹簧。所述转向管柱总成10的所述套筒112末端设有若干卡孔(图未示)，所述卡孔(图未示)用于方便将所述转向管柱总成10与所需安装位置进行卡接。所述仪表盘安装支架16包括一板体161、所述板体161相对两侧设有卡槽162及固定孔163，所述板体161端部朝靠近所述角度调节机构15方向设有延伸的延长板164，所述延长板164上设有一限位槽165。所述卡槽162与所述固定孔163配合作用以提高转向盘与所述电动助力转向***连接的可靠性，所述限位槽165用于对所述卡位弹簧进行限位。

所述转向管柱总成10的所述转向输入轴111上设有至少一扭矩/转角传感器114，所述扭矩/转角传感器114与所述控制器14电性连接，所述扭矩/转角传感器114将所述测得的扭矩/转角值以电信号的形式传送至所述控制器14。所述扭矩/转角传感器114为非接触式传感器，且设置于转向输入轴111的下部。所述扭矩/转角传感器114主要用于向所述控制器14传递转向盘扭矩信号和转向盘转向角度信号，以使控制器14控制所述助力电机12改变输出功率助力所述转向管柱总成10转向。车辆转向时，驾驶员转动转向盘带动转向输入轴111旋转，转向输入轴111带动扭杆一端转动，使扭杆扭转变形，扭矩/转角传感器114将扭杆扭转的力矩和角度数据转化为电信号发送至控制器14，控制器14根据该电信号向助力电机12发出指令，驱动助力电机12向转向盘的旋转方向助力转动，助力电机12带动减速机构13，将助力电机12的转动扭矩放大后传递给车辆的转向管柱总成10，最终传递给车辆的转向器，减速机构13能够通过内部多级变速达到增大输出力矩的效果，同时提高了传动效率。

所述电动助力转向***还包括一用于对所述控制器14、所述伺服冷却水泵22及所述热敏开13关供电的电源。所述电源与所述控制器14为集成结构，所述伺服冷却水泵22及所述热敏开13分别通过一电源插件与所述电源电性连接。

本发明提出的电动助力转向***，通过所述转向管柱总成10的设计，能够有效地对所述角度调节机构15、所述安装板113f和所述减速机构13中的蜗轮131蜗杆132进行安装于固定；通过所述角度调节机构15能够有效地调节所述转向管柱总成10的角度，以提高所述电动助力转向***的整体安装精度，避免了由于所述电动助力转向***的安装精度过低而在进行汽车左右换向时会出现震动及异响的状况；通过所述角度调节机构15中的所述防护套151a以避免所述转向管柱总成10的应力经过所述角度调节机构15直接与附近零件碰撞而产生异响及噪音；由于所述冷却***总成20的设计以使能有效的对所述助力电机12进行冷却，进而能有效的对所述助力电机12的工作温度进行控制，通过所述冷却水壶21、所述伺服冷却水泵22、所述出水管25和所述进水管24的设计，以采用水冷降温的方式冷却所述助力电机12的工作环境温度，无需用户手动控制风扇进行机械冷却，提高了所述冷却***总成20的冷却效率；通过所述温度传感器27、所述控制器14和所述热敏开关23的设计，以使当判断到所述助力电机12的工作温度大于第一温度阈值或小于第二温度阈值时，所述控制器14控制所述热敏开关23进行工作与否，使得有效的对助力电机12的工作温度进行了恒温调节，进而提高了所述冷却***总成20的恒温调节效率，有效解决助力电机12频繁工作导致过热，输出扭矩衰退的而影响所述的电动助力转向***的可靠性及其NVH性能的问题。

请参阅图8，所示为本发明第二实施例中的电动助力转向***的结构示意图，本实施例中的电动助力转向***与第一实施例中的电动助力转向***大抵相同，不同之处在于本实施例中的电动助力转向***在第一实施例的基础上，所述容纳腔内设有一蛇形管124，所述蛇形管124绕设于所述冷却空间中所述助力电机12的外周，所述冷却水壶21内设有一隔板211，所述隔板211与所述冷却水壶21的空间内设有一冷凝器212。所述蛇形管124的进水口与所述伺服冷却水泵22的出水口密封连接，所述蛇形管124的出水口与所述冷凝器212的进水口密封连接，所述冷凝器212的出水口穿过所述隔板211与所述隔板211和所述冷却水壶21的空间连通。其中，所述蛇形管124上开设有若干均匀分布的出水孔，所述蛇形管124与所述泠凝器212配合作用，以对所述容纳腔内所述助力电机12进行均匀制冷，且能够将高温的冷却液经过所述冷凝器212后再次进行制冷，进而提高了所述冷却***总成20的恒温调节效率，有效解决助力电机12频繁工作导致过热，输出扭矩衰退的而影响所述的电动助力转向***的可靠性及其NVH性能的问题。

本发明还涉及一种包含该电动助力转向***的汽车，该汽车包括转向盘，所述电动助力转向***与所述转向盘通过花键连接。本实施例中的汽车通过转向管柱总成10、减速机构13、角度调节机构15、仪表盘安装支架16、驱动组件50、冷却***总成20及控制器14与所述电动助力转向***中的转向盘固定连接，从而提高了汽车NVH性能及转向可靠性，满足了实际应用需求。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电动助力转向***，其特征在于，包括转向管柱总成和冷却***总成，所述转向管柱总成包括管柱、助力电机、减速结构、控制器、角度调节机构及仪表安装支架，所述冷却***总成包括冷却水壶、伺服冷却水泵、热敏开关、进水管、出水管和通讯线束，所述伺服冷却水泵的出水口通过一出水管与所述助力电机相连、进水口通过一进水管与所述助力电机相连，所述伺服冷却水泵通过一通讯线束与所述助力电机上面的热敏开关相连，所述助力电机内部设有与控制器相连的温度传感器。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向***，所述减速机构包括一蜗轮，以及与所述蜗轮相啮合的蜗杆，所述蜗轮与所述蜗杆的外周分别套设有第一壳体及第二壳体，所述管柱包括转向输入轴及套设于所述转向输入轴外周的套筒。

3.根据权利要求1所述的电动助力转向***，其特征在于，所述管柱的所述套筒上面还设有用于固定所述角度调节机构的固定组件，所述固定组件包括与所述套筒相卡接的第一卡合板、设于所述第一卡合板外周与所述套筒相卡接的第二卡合板，以及用于连接所述固定组件与所述角度调节机构的紧固件。

4.根据权利要求3所述的电动助力转向***，其特征在于，所述角度调节机构包括两个通过所述紧固件依序与所述第二卡合板连接的支脚及转板，每个所述支脚的两端分别设有一安装孔及一防护套，所述转板上设有与所述安装孔配合作用的限位孔，所述防护套安装在所述支脚的外周，所述支脚与所述转板通过一连接件连接。

5.根据权利要求4所述的电动助力转向***，其特征在于，所述第二卡合板顶部一侧的两端分别设有一固定板，所述固定板通过夹板与一安装板固定连接。

6.根据权利要求1所述的电动助力转向***，其特征在于，所述转向管柱总成的所述转向输入轴上设有至少一扭矩/转角传感器，所述扭矩/转角传感器与所述控制器电性连接，所述扭矩/转角传感器将所述测得的扭矩/转角值以电信号的形式传送至所述控制器。

7.根据权利要求1所述的电动助力转向***，其特征在于，所述仪表盘安装支架与所述转向管柱总成的始端相卡接，所述转向管柱总成的始端设有花键，所述仪表盘安装支架包括一板体、所述板体相对两侧设有卡槽及固定孔，所述板体端部朝靠近所述角度调节机构方向设有延伸的延长板，所述延长板上设有一限位槽。

8.根据权利要求1所述的电动助力转向***，其特征在于，所述解决方案还包括一用于对所述控制器、所述伺服冷却水泵及所述热敏开关供电的电源。

9.根据权利要求1所述的电动助力转向***，其特征在于，所述容纳空间内设有一蛇形管，所述蛇形管绕设于所述冷却空间中所述助力电机的外周，所述冷却水壶内设有一隔板，所述隔板与所述冷却水壶的空间内设有一冷凝器，所述蛇形管的进水口与所述伺服冷却水泵的出水口连接，所述蛇形管的出水口与所述冷凝器的进水口连接，所述冷凝器的出水口穿过所述隔板与所述隔板和所述冷却水壶的空间连通。

10.一种汽车，其特征在于，包括转向盘，还包括权利要求1至9任意一项所述的电动助力转向***，所述电动助力转向***中的转向管柱总成与所述转向盘通过花键连接。