CN204399271U - 一种机械液压助力转向自适应节能装置 - Google Patents
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Abstract
一种机械液压助力转向自适应节能装置，能够自适应改变助力转向泵的转速。本实用新型的变速部分，其行星齿轮变速器包括太阳轮、行星轮及双面齿圈，太阳轮中心连接输入轴，行星轮位于太阳轮与双面齿圈之间，且行星轮与太阳轮、双面齿圈内圈相啮合；伺服电机的电机轴上安装有电机齿轮，电机齿轮与双面齿圈外圈相啮合；助力输出部分的离合器输入端通过行星架与行星轮相连，离合器输出端连接输出轴，助力转向泵通过输出轴与离合器输出端相连；电控部分的电子控制单元ECU的信号输入端分别与车速传感器和转速传感器相连，电子控制单元ECU的信号输出端分别与电机驱动器及离合器的信号输入端相连，电机驱动器的信号输出端与伺服电机的控制端相连。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车节能技术领域，特别是涉及一种机械液压助力转向自适应节能装置，能够自适应改变助力转向泵的转速。
背景技术
汽车的转向***是保证汽车行驶安全的关键部件，是驾驶员操纵汽车的执行机构，通过助力转向协助驾驶员调整汽车方向，可以减轻驾驶员打方向盘的力度。
汽车上最先使用的是液压助力转向，随着电控技术的发展，可变助力转向也越来越多的应用，目前，可变助力转向大致分为四种：电子可变量孔助力转向、旁通式助力转向、电动液压助力转向及电动助力转向。电子可变量孔助力转向是通过调整孔的通流截面大小来改变转向器内的油压，旁通式助力转向是通过分流一部分液压油来改变助力大小。但是，电子可变量孔助力转向和旁通式助力转向在本质上是无法改变助力转向泵的转速的，因此节能效果不佳；而电动液压助力转向和电动助力转向由于依靠电动机提供动力，所提供的转向助力有限，因此并不适用于大型车辆。
实用新型内容
针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种机械液压助力转向自适应节能装置，能够根据车辆实际所需转向助力的大小，自适应改变助力转向泵的转速。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种机械液压助力转向自适应节能装置，包括变速部分、助力输出部分及电控部分；
所述变速部分包括行星齿轮变速器和伺服电机，所述行星齿轮变速器包括太阳轮、行星轮及双面齿圈，所述太阳轮中心连接有输入轴，行星轮位于太阳轮与双面齿圈之间，且行星轮与太阳轮、双面齿圈内圈相啮合；在所述伺服电机的电机轴上安装有电机齿轮，电机齿轮与双面齿圈外圈相啮合；
所述助力输出部分包括离合器及助力转向泵，所述离合器输入端通过行星架与行星轮相连，离合器输出端连接有输出轴，所述助力转向泵通过输出轴与离合器输出端相连；
所述电控部分包括电子控制单元ECU、车速传感器、转速传感器及电机驱动器，所述电子控制单元ECU的信号输入端分别与车速传感器和转速传感器相连，电子控制单元ECU的信号输出端分别与电机驱动器及离合器的信号输入端相连，所述电机驱动器的信号输出端与伺服电机的控制端相连。
所述行星轮数量为三个，且三个行星轮均布设置。
在所述输入轴上安装有带轮，带轮通过皮带与汽车发动机曲轴相连。
所述电机驱动器通过车载蓄电池供电。
本实用新型的有益效果：
本实用新型与现有技术相比，充分考虑了助力转向的能耗问题，通过控制伺服电机的转速和转向，实现控制行星齿轮变速器的转速输出，进而实现对助力转向泵的转速控制；本实用新型能够根据不同车速自适应调整助力转向泵的转速，进而保证车辆在任何车速下都能够得到合适的转向助力，在保障转向可靠性的同时，降低了助力转向的能耗。
附图说明
图1为本实用新型的一种机械液压助力转向自适应节能装置结构示意图；
图2为图1中A-A剖视图；
图中，1—带轮，2—输入轴，3—太阳轮，4—行星轮，5—双面齿圈，6—行星架，7—离合器，8—输出轴，9—助力转向泵，10—电机齿轮，11—伺服电机，12—电机驱动器，13—蓄电池，14—电子控制单元ECU，15—车速传感器，16—转速传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
如图1、2所示，一种机械液压助力转向自适应节能装置，包括变速部分、助力输出部分及电控部分；
所述变速部分包括行星齿轮变速器和伺服电机11，所述行星齿轮变速器包括太阳轮3、行星轮4及双面齿圈5，所述太阳轮3中心连接有输入轴2，行星轮4位于太阳轮3与双面齿圈5之间，且行星轮4与太阳轮3、双面齿圈5内圈相啮合；在所述伺服电机11的电机轴上安装有电机齿轮10，电机齿轮10与双面齿圈5外圈相啮合；
所述助力输出部分包括离合器7及助力转向泵9，所述离合器7输入端通过行星架6与行星轮相连，离合器7输出端连接有输出轴8，所述助力转向泵9通过输出轴8与离合器7输出端相连；
所述电控部分包括电子控制单元ECU14、车速传感器15、转速传感器16及电机驱动器12，所述电子控制单元ECU14的信号输入端分别与车速传感器15和转速传感器16相连，电子控制单元ECU14的信号输出端分别与电机驱动器12及离合器7的信号输入端相连，所述电机驱动器12的信号输出端与伺服电机11的控制端相连。
所述行星轮4数量为三个，且三个行星轮4均布设置。
在所述输入轴2上安装有带轮1，带轮1通过皮带与汽车发动机曲轴相连。
所述电机驱动器12通过车载蓄电池13供电。
下面结合附图说明本实用新型的一次使用过程：
安装了本实用新型的车辆，发动机通过皮带驱动带轮1转动直接提供动力，带轮1顺时针转动，并通过输入轴2带动太阳轮3顺时针转动，当伺服电机11不工作时，太阳轮3带动行星轮4和双面齿圈5自由转动，此时为欠输入状态，助力转向泵9无助力输出。
当车速低于20km/h时，电子控制单元ECU14根据车速传感器15和转速传感器16的输入信号，判断车辆此时需要较大的转向助力，然后电子控制单元ECU14再将控制信号传送给电机驱动器12，通过电机驱动器12控制伺服电机11逆时针转动，带动电机齿轮10逆时针转动，进而使双面齿圈5顺时针转动，并通过行星轮4带动行星架6顺时针转动，使行星架6的转动角速度不小于太阳轮3的转动角速度，且不大于太阳轮3的2倍转动角速度；当车速为0km/h时，即车辆怠速时，使行星架6的转动角速度为太阳轮3的转动角速度的2倍，此时传动比为1:2；当车速为20km/h时，使行星架6的转动角速度与太阳轮3的转动角速度相等，此时传动比为1:1；行星齿轮变速器的传动比随着车速的增加在1:2～1:1之间无极变换，伺服电机11的转速越快，传动比越小。在此过程中，助力转向泵9以较高的速度旋转，给车辆提供较大的转向助力。
当车速介于20～60km/h时，电子控制单元ECU14根据车速传感器15和转速传感器16的输入信号，判断车辆此时不需要较大的转向助力，然后电子控制单元ECU14再将控制信号传送给电机驱动器12；当车速为20km/h时，通过电机驱动器12控制伺服电机11逆时针转动，使双面齿圈5与太阳轮3等速顺时针转动，并通过行星轮4带动行星架6顺时针转动，此时传动比为1:1；随着车速的增加，使伺服电机11转速逐渐降低，双面齿圈5的转速也随之降低，且传动比随之上升，当使伺服电机11转速降为0时，双面齿圈5停转，但行星架6仍然以小于太阳轮3的转动角速度在顺时针转动，此时传动比大于1；随着车速继续增加，使伺服电机11开始顺时针转动，带动双面齿圈5逆时针转动，行星架6仍顺时针转动但转速较小，传动比进一步增大；当车速达到60km/h时，通过伺服电机11带动双面齿圈5逆时针转动直至行星架6的转速降至助力转向泵9的最低转速(液压泵低于最低转速时将造成吸油困难、摩擦增大、效率降低，对液压泵有损害)，行星齿轮变速器的传动比随着车速的增加在1:1以上无极变换，车速越快，传动比越大，且传动比增至最大时，不得使行星架6的转速小于助力转向泵9的最低转速。在此过程中，助力转向泵9以较低的速度旋转，给车辆提供较小的转向助力。
当车速高于60km/h时，行星架6的转速降至助力转向泵9的最低转速后，电子控制单元ECU14根据车速传感器15和转速传感器16的输入信号，判断车辆此时不再需要转向助力，进而控制离合器7分离，同时伺服电机11不工作，动力传输被切断，太阳轮3带动行星轮4和双面齿圈5自由转动，进入欠输入状态，助力转向泵9无助力输出。
无论车辆处于何种车速下，本实用新型都能根据不同车速自适应的改变助力转向泵的转速，保证了车辆在任何车速下都能够得到合适的转向助力，降低能耗的同时，能够保障转向可靠性。
实施例中的方案并非用以限制本实用新型的专利保护范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
Claims (4)
1.一种机械液压助力转向自适应节能装置，其特征在于：包括变速部分、助力输出部分及电控部分；
所述变速部分包括行星齿轮变速器和伺服电机，所述行星齿轮变速器包括太阳轮、行星轮及双面齿圈，所述太阳轮中心连接有输入轴，行星轮位于太阳轮与双面齿圈之间，且行星轮与太阳轮、双面齿圈内圈相啮合；在所述伺服电机的电机轴上安装有电机齿轮，电机齿轮与双面齿圈外圈相啮合；
所述助力输出部分包括离合器及助力转向泵，所述离合器输入端通过行星架与行星轮相连，离合器输出端连接有输出轴，所述助力转向泵通过输出轴与离合器输出端相连；
所述电控部分包括电子控制单元ECU、车速传感器、转速传感器及电机驱动器，所述电子控制单元ECU的信号输入端分别与车速传感器和转速传感器相连，电子控制单元ECU的信号输出端分别与电机驱动器及离合器的信号输入端相连，所述电机驱动器的信号输出端与伺服电机的控制端相连。
2.根据权利要求1所述的一种机械液压助力转向自适应节能装置，其特征在于：所述行星轮数量为三个，且三个行星轮均布设置。
3.根据权利要求1所述的一种机械液压助力转向自适应节能装置，其特征在于：在所述输入轴上安装有带轮，带轮通过皮带与汽车发动机曲轴相连。
4.根据权利要求1所述的一种机械液压助力转向自适应节能装置，其特征在于：所述电机驱动器通过车载蓄电池供电。
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|---|---|---|---|---|
| CN104494693A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-04-08 | 东北大学 | 一种机械液压助力转向自适应节能装置 |
| CN112628396A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-09 | 东风汽车有限公司 | 双离合变速箱过台阶控制方法、存储介质及电子设备 |
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| CN104494693A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-04-08 | 东北大学 | 一种机械液压助力转向自适应节能装置 |
| CN104494693B (zh) * | 2014-12-15 | 2017-02-01 | 东北大学 | 一种机械液压助力转向自适应节能装置 |
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| CN112628396B (zh) * | 2020-12-16 | 2022-08-30 | 东风汽车有限公司 | 双离合变速箱过台阶控制方法、存储介质及电子设备 |
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