[发明专利]一种可变传动比的车辆主动转向传动装置、汽车

说明书

发明公开了一种可变传动比的汽车主动转向传动装置，包括：同轴地对称设置的第一行星齿轮传动机构和第二行星齿轮传动机构、连接设置在所述第一行星齿轮传动机构和第二行星齿轮传动机构之间的一助转角电机、同轴地设置在所述第一行星齿轮传动机构和第二行星齿轮传动机构外且同时与各行星齿轮传动机构的各行星轮相啮合的筒状内齿圈、输入轴和输出轴。本发明将助转角电机内置于传动装置中，减少了整个传动装置所占空间；电机直接驱动行星架运动，提高了传递效率；主动转向是减速增距传动，电机驱动力矩小，所需电机功率小，从而减小机构尺寸、降低所需成本；当控制系统出故障时，机械转向系统仍可正常工作，实现失效备份，安全性好。

技术领域

本发明涉及汽车主动转向系统，特别是涉及一种可变传动比的车辆主动转向传动装置、汽车，该装置可提高车辆低速转向灵敏度，确保高速转向平稳性，从而改善车辆的操纵性能。

背景技术

汽车转向系统是根据驾驶员意愿来改变或保持汽车行驶方向的一系列装置，对汽车的行驶安全性和操纵稳定性而言至关重要。

现有的大部分转向系统的传动比是不可调的，即当机械转向系统设计完成之后，传动比就固定不变了。随着驾驶员需求的不断增加，这样固定传动比的转向系统越来越影响用户体验。理想的转向系统应具有感知路况和车速，进而主动改变传动比的性能，即低速时传动比小从而转向灵活、高速时传动比大从而转向平稳。

主动转向系统是在转向系统中加入了一套可根据车速调整转向传动比的装置。

图1为行业内经常采用的特殊加工的变齿距转向器齿条简图。齿条中间密集，两边稀疏，这样在中间区域转向时(高速、转角较小时)齿条位移较小，传动比大，转向较为平稳；在两边区域转向时(低速、转角较大时)齿条位移较大，传动比小，转向较为灵活。该方法的优点是：技术上非常简易，只需改变齿条的齿距，即可达到变传动比的效果，无需加入其他装置，成本较低；缺点是该转向系统的传动比是直接随方向盘转角而非车速变化的，实际情况中并不总是低速时大转角、高速时小转角，且传动比只是间接的随车速定性变化，未能实现准确的定量变化。

图2为宝马公司的汽车主动转向系统。该系统是将方向盘与转向器之间的中间轴断开，加入一个传动装置。该装置主要包括：输入轴1、输出轴11、两个并列的行星齿轮机构、蜗轮蜗杆和助转角电机7。其中太阳轮2、行星轮3、行星架5和内齿圈4构成行星排Ⅰ，太阳轮10、行星轮9、行星架5和内齿圈8构成行星排Ⅱ，两个行星排共用一个行星架5，且内齿圈8外圈为蜗轮。内齿圈4是固定的，行星排Ⅰ和行星排Ⅱ的传动比相同。输入轴1一端与方向盘连接，另一端与太阳轮2连接；输出轴11一端与太阳轮10连接，另一端与转向器输入轴连接。该装置工作原理是：当转动方向盘时，若助转角电机不工作，由于蜗轮蜗杆具有自锁功能，内齿圈8不转动，则输入轴与输出轴的传动比为1；若控制系统检测到车速信号从而控制助转角电机转动，内齿圈8将被蜗轮蜗杆驱动旋转，此时传动比改变。该装置的优点是：控制部分出故障时，机械转向系统仍可正常工作，可以实现失效备份，安全性好；由控制系统检测车速后控制电机带动内齿圈转动，传动比直接随车速变化，且理论上可拥有最佳传动比，效果较好。该装置的缺点是：助转角电机和蜗轮蜗杆安装在装置外部，占据了一定的空间，且电机驱动蜗杆6转动经由外圈为蜗轮的内齿圈8、行星轮9、太阳轮10输出时，是增速减矩传动(传动比小于1)，导致电机要有较大的驱动力矩，则电机功率、尺寸也较大，增加了成本。