[发明专利]一种传动比可调的转向器

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车转向系统的零部件，具体涉及一种传动比可调的转向器。 

背景技术

转向器是汽车底盘系统中的重要组成部分，其作用是根据方向盘的转动控制车轮以一定的传动比进行摆动，以实现车轮转向。传统的汽车转向器的传动比为固定传动比，转向器的机械结构一旦确定，其传动比特性就已确定。这种转向器无法满足现代车辆对低速时转向灵敏度及高速时稳定性的要求，比如，在车辆速度较低时，为了方便驾驶员停车入库或者山路急弯驾驶时，往往要求方向盘圈数较少来减少司机繁忙的操作（即需要较大的转向传动比），以满足低速驾驶的方便性；在车辆速度较高时，为了防止响应过快而出现车辆不稳，需要提高车辆的稳定性，此时需要减小转向传动比，以满足高速稳定性要求。

目前传动比可调的转向器中的转向机构主要有：电子主动转向系统、行星齿轮机构和液压机构。电子主动转向系统的可调性高，传动比可以完全按照司机要求进行调整，但是其方向盘与车轮之间无直接承载机械连接，在电子主动转向系统出现故障后可能无法转向，安全性较差。行星齿轮机构是通过机械结构的连接来实现传动比的调节，当电子电器部分出现故障后仍可以实现车辆的刚性操作，有效的保证驾驶的安全性，但是其齿轮机构以及齿轮啮合太多，转向间隙难以保证，布置体积较大，增加了在狭小的机仓内布置的难度，并且零部件加工精度较高，导致成本也较高。液压机构是通过液压控制齿条叠加位移来实现传动比的调节，但是其结构复杂，维修性较差，且存在漏油问题，不易精确控制齿条叠加行程，同时其需要油泵、油管、控制阀、流量检测及控制装置，布置困难，成本较高，不利于商业化。

CN100575167C 公开了一种汽车转向器转向比调节机构，其在传统的齿轮齿条式转向器的基础上，通过在齿轮齿条转向器中另加入一套齿轮与控制机构，选择不同的齿轮与齿条的啮合，使汽车转向器中的转向比（即传动比）可调，其结构虽然比行星齿轮机构简单，但是其内的齿轮数量仍然较多，运动副也较多，转向间隙难以保证，并且控制机构采用电磁铁、拨杆磁性块、拨杆支撑座和内齿轮拨杆配合实现，其结构稍显复杂，占用空间较多，性能不好。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单的传动比可调的转向器，以使传动比调节更方便，满足低速时转向灵敏度及高速时稳定性的要求性。

本发明所述的传动比可调的转向器，包括转向器壳体，一转向杆（其能通过移动带动车轮摆动）的中部设有外螺纹，该转向杆的左右端部分别通过一轴承支承在所述转向器壳体内，轴承能限制转向杆绕中心线转动；一齿套外圆的左部为圆柱齿条、右部为直齿轮，该齿套的内壁设有内螺纹；所述齿套套在所述转向杆中部，齿套的内螺纹与转向杆中部的外螺纹配合；一转向齿轮位于所述转向器壳体内左部，与伸入所述转向器壳体内的转向轴配合连接，并与所述齿套左部的圆柱齿条啮合；一调节齿轮位于所述转向器壳体内右部，一电机（该电机由ECU控制转动）设在所述转向器壳体外，该电机的转轴伸入所述转向器壳体内，所述调节齿轮与所述电机的转轴配合连接，并与所述齿套右部的直齿轮啮合。

所述轴承为滑动轴承，所述转向杆的左右端部分别与轴承过渡配合。

所述转向齿轮、调节齿轮的齿形均为直齿。

其工作原理如下：由于转向齿轮与齿套左部啮合，齿套的内螺纹与转向杆的外螺纹配合（形成自锁），调节齿轮与齿套的右部啮合，司机转动方向盘使转向轴带动转向齿轮转动，齿套与转向杆一起沿转向杆轴向移动，转向杆带动车轮摆动实现转向，其为基础的转向运动。在转向的同时，根据车速的大小如果需要调节传动比，则ECU控制电机转动（正转或者反转），驱动调节齿轮转动，调节齿轮带动齿套转动，齿套与转向杆产生相对旋转运动，由于转向杆被轴承限制了转动自由度，因此转向杆会相对轴套移动，该移动的位移叠加到前述转向杆的移动位移上，会增大或者减小转向杆的移动位移，从而实现传动比的调节。叠加的位移是通过电机的转动控制，而电机由ECU控制，设计者可根据需要在ECU程序中进行传动比大小的有关设计。

本发明中转向的输入与输出都为纯机械连接，齿套与转向杆的配合为自锁螺纹结构，电机无输出的情况下调节齿轮不会转动，可靠性高，安全性好；采用转向齿轮与齿套左部啮合、齿套的内螺纹与转向杆的外螺纹配合、调节齿轮与齿套的右部啮合三个运动副， 运动副数量少，结构更简单、转向间隙容易保证，传递效率高，转向器性能高，加工方便，且成本低廉；通过电机驱动产生叠加位移，实现传动比的调节，通过对ECU程序的匹配设置可适当控制电机的转速，使传动比在需要的范围内任意调节，满足车辆对低速时转向灵敏度及高速时稳定性的要求。