[发明专利]汽车主动转向系统的主动转向传动装置

说明书

技术领域

本发明涉及汽车转向系统，特别是涉及汽车主动转向系统的主动转向传动装置。

背景技术

汽车主动转向系统是继电动助力转向系统(EPS)之后的新一代转向技术。

“主动转向”是指：除了驾驶员的转向操作外，汽车自身也具有转向功能，即通过主动对车轮转向角的调节，提高车辆的稳定性、主动安全性和操纵舒适性。主动转向系统主要有两种型式：①机械式叠加转向；②线控转向。

目前主动转向技术的研究大多数集中在线控转向技术上。图1为目前采用较多的线控转向系统(Steer by Wire system，简称SBW系统)，基本组成是：方向盘1，电机2，控制器3，转向驱动电机4，转向器5。其中：电机2通过传动机构给方向盘1提供回正旋转力矩或施加转动阻力矩；转向驱动电机4给转向器5提供转向力矩驱动车轮转向；控制器3用网络线路与电机2、转向驱动电机4以及各种传感器(包括方向盘1的转角和转矩传感器、车速传感器、转向车轮转角传感器等)连接。工作原理是：控制器3根据所有传感器的信号作出判断，算出需要的车轮转向角和方向盘1需要的回正旋转力矩或转动阻力矩，控制电机2和4予以实现。SBW系统的优点是：取消了方向盘和转向器之间的机械连接，占据空间小，便于布置，路面的冲击也不会直接传到驾驶员手上。缺点是：安全性差，由于取消了机械连接，当系统出现故障时(例如断电)司机无法操纵转向，容易导致交通事故。

图2为宝马公司的汽车主动转向系统，它是一种机械式叠加转向系统，方法是将方向盘到转向器之间的转向轴断开，中间增加一个传动机构，该传动机构基本组成是：输入轴11，太阳轮12，行星齿轮13，内齿圈14，行星架15(行星架外圈是蜗轮)，蜗杆16(与电机连接)，内齿圈17，行星齿轮18，太阳轮19，输出轴20。连接关系是：输入轴11的一端与方向盘连接，另一端与太阳轮12联结，太阳轮12、行星齿轮13、内齿圈14、行星架15组成一个NGW型行星齿轮传动(注：NGW型是指由太阳轮、行星齿轮、内齿圈、行星架4元件组成，它们的传动关系是行星齿轮与内齿圈内啮合，太阳轮与行星齿轮外啮合，行星齿轮为公用齿轮)，内齿圈14是固定的。太阳轮19、行星齿轮18、内齿圈17、行星架15组成另一个NGW型行星齿轮传动，两个行星齿轮传动的行星架15是共用的，传动比也是一样的；输出轴20的一端与转向器的输入轴连接，另一端与太阳轮19联结；蜗杆16用电机驱动，蜗杆16与内齿圈17外圈上的蜗轮啮合。工作原理是：当转动方向盘(即输入轴11)转角ω1时，若蜗杆16不动，则内齿圈17不转动，输入转角经太阳轮12、行星齿轮13、行星架15、行星齿轮18、太阳轮19传到输出轴20，输出转角为ω1，传动比＝1。若电机驱动蜗杆16也转动时，内齿圈17被驱动旋转，此时改变了总传动比，因此实际输出转角被改变为ω2，传动比＝ω1/ω2。该转向系统的优点是：①在主动转向控制部分出现故障时(蜗杆16被自动锁住)，仍可以像普通的转向器一样正常操作，安全性好；②具有继承性，可以在现有转向器基础上，增加主动控制部分。但是该转向系统也存在如下不足：当电机驱动蜗杆16转动时，是通过内齿圈17、行星齿轮18，太阳轮19传动输出的，是增速传动(注：传动比＝Z_a/Z_b＜1，其中Z_a为太阳轮齿数，Z_b为内齿圈齿数)，这就要求电机和蜗杆蜗轮传动机构较大的驱动力矩，导致了机构较大的载荷和较大的尺寸。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种尺寸较小，安全性高、便于布置的汽车主动转向系统的主动转向传动装置。

本发明的目的可通过如下技术方案来实现。

一种汽车主动转向系统的主动转向传动装置，安装在方向盘和转向器之间，包括了一个机械传动装置和一个动力驱动装置，所述动力驱动装置由电机、蜗杆和蜗轮组成；蜗杆与蜗轮啮合并由电机驱动；所述机械传动装置由两组并列的NGW型行星齿轮传动机构组成；由太阳轮、行星齿轮之一、内齿圈之一组成行星排I；由太阳轮、行星齿轮之二、内齿圈之二组成行星排II，太阳轮为两个行星排共用；内齿圈之一与行星齿轮之一啮合，行星齿轮之一与太阳轮啮合；太阳轮还与行星齿轮之二啮合，行星齿轮之二与内齿圈之二啮合；内齿圈之二固定，内齿圈之一与蜗轮固接，电机驱动内齿圈之一旋转。