[发明专利]一种前置式双梯形电动助力转向机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动助力转向机构。

背景技术

转向传动机构的功用是将转向器的输出力和运动传递到转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转，并使两转向轮偏转角按照一定规律变化以保证汽车转向时车轮与地面的相对滑动尽可能小。传动机构主要由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、转向梯形臂(左右)和转向横拉杆等组成。

通常而言，汽车转向传动机构设计的好坏，直接影响它的机动性和转弯能力。所以在转向传动机构的设计中，要保证具有小的转弯能力，还要保证转向时车轮能绕瞬时转向中心尽量做纯滚动。因汽车上的转向传动机构要与独立悬架相匹配，故选择分段式梯形机构。

汽车转向时，要使各车轮都只滚动不滑动，各车轮必须围绕一个中心点O转动，如图1所示。显然这个中心要落在后轴中心线的延长线上，并且内、外前轮也必须以这个中心点O为圆心而转动，即理想情况下，转向时内外轮转角关系应满足阿克曼转向几何学原理，简称阿克曼定律：

ctgα＝ctgβ+B/L    (1)

但在实际中，车辆转向梯形机构设计时很难在整个转向范围内均满足该条件，通常只是近似地满足。所以实际应用中只能是尽量改变转向梯形机构尺寸，使得内外轮转角曲线无限接近理想内外轮曲线；由于B、L是汽车总体参数中的固定值，当以β作为该模型的自变量时，参数α为因变量，可根据式(1)求出理想状态下梯形机构的特性曲线。具体如下：

先根据已知的轴距L、轮距LQ(轮距轴距是某一车型的基本数据，所以在设计中作为已知量)，初步设定转向节臂长度(根据空间尺寸及以往模型先初定)，进而根据式(2)可以计算出B＝1240(两主销轴线与地面交点间的距离)，将B与L代入公式(1)，通常汽车转向时车轮转角最频繁的角度是10°，这里取β作为该模型的自变量让其在0°～25°范围内每次增加0.05°(每次运算的步长取0.05°)，则可利用matlab编写的程序通过公式1计算出一系列α，进而可以拟合出理想内外角曲线，如图2。

参数B与前轮轮距和转向节臂长度满足下面关系：

B＝LQ-2ZB    (2)

其中：ZB-转向节臂长度。

普通汽车的转向梯形机构并不能精确的满足内外车轮理想的转角关系，只能以足够的工程精度接近理想的转向梯形机构。实际的转向梯形机构中L值不再是汽车的轴距，而是小于轴距的一个值L′，且L′＜L，参见图3，若令L′/L＝ξ，ξ越接近1，则该车的转向梯形机构就能越精确的反应式(1)的要求，转向也就越顺畅。因此把ξ称为转向的平顺性系数。

发明内容

本发明目的是提供一种前置式双梯形电动助力转向机构，其采用合适的尺寸参数，使转向机构的平顺性系数非常接近于1，解决了现有转向机构机动性和转弯能力差的技术问题。

本发明的技术解决方案是：

一种前置式双梯形电动助力转向机构，其包括由左梯型臂、左分段式横拉杆、转向传动机构的齿条、右分段式横拉杆和右梯型臂构成的梯型机构及相应的转向传动机构；

其特殊之处在于：

所述梯形机构的左分段式横拉杆或右分段式横拉杆与转向传动机构的齿条间的夹角为11.5°至12.5°。

上述转向传动机构包括电动机、蜗轮蜗杆传动机构、差动轮系机构和齿轮齿条传动机构的齿轮；所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗杆1由电动机9驱动；所述蜗轮蜗杆传动机构的蜗轮2与差动轮系的大太阳轮5同轴固连；所述差动轮系的小太阳轮3与汽车转向轴8同轴固连；所述差动轮系的行星轮4的中心轴与齿轮齿条传动机构的齿轮6同轴固连；所述齿轮齿条传动机构的齿轮6可带动齿条7驱动车轮转向。

上述梯形机构的左分段式横拉杆或右分段式横拉杆与转向传动机构的齿条间的夹角为12°。

本发明具有如下优点：

本发明选择梯形机构的左分段式横拉杆或右分段式横拉杆与转向传动机构的齿条间的夹角为12°，使转向机构的平顺性系数非常接近于1，使转向机构机动性和转弯能力得到优化和提升。