[发明专利]用于汽车的电动助力转向器

说明书

本发明涉及用于汽车的电动助力转向器。助力转向器包括输入轴，该轴与转向手轮有效连接并用来传递用于控制要被转向车轮所需的转向转矩。输出部件与要被转向车轮有效连接。伺服马达设置在助力转向器上，通过该电机可以将辅助力施加给输入轴或输出部件。输入轴与输出部件通过旋转弹性体相互连接，使得在输入轴与输出部件之间实现受限地转动运动。非接触式检定单元用于无接触地获取作用于输入轴上的转向转矩的方向和大小。检定单元包括各一个与输入轴和输出部件连接的脉冲发生器和传感器。脉冲发生器由磁环构成，这些磁环在其圆周表面上具有交替排列的北磁极和南磁极。

这种形式的转向器例如由DE-C2-38 44 578为公众所知。对于这种助力转向器两个非电磁材料制成的转子与输入轴或输出部件连接。转子在其圆周上具有这样的电磁介质，使其构成交替的北磁极和南磁极。通过测量两个转子转角差在利用磁阻元件的条件下获取转矩。

通过获取转矩可以控制电动转向器的伺服系统。当在电动转向器条件下单纯根据转矩控制伺服系统时，这会在汽车运行中感到不习惯，因为相对于液压助力转向器来说会由此产生其它的摩擦比。也缺少针对转向矩的转向速度“回答信号”。为了克服这一缺陷，获取转向速度是必需的。为了获取转向速度对于公知的电动转向器，例如在DE-C2-37 11 854中所涉及的电动转向器具有附属的传感器。这个传感器例如具有直流测速发电机，该发电机以对应于转向速度的电压产生直流电流。这种形式的转向速度传感器对于为了获取转向速度来说，意味着相对较高的费用。

本发明的目的在于，改善此类电动助力转向器的控制。尤其是要实现，以简便的方法顺便获取转向速度。

为实现上述目的，本发明提供了这样一种用于汽车的电动助力转向器，它具有：输入轴，该轴与转向手轮有效连接，用来传递要被转向车轮所需的转向转矩；输出部件，该部件与要被转向车轮有效连接；伺服马达，通过该马达可以将辅助力施加给输入轴或输出部件，在此输入轴与输出部件通过旋转弹性体这样来相互连接，使得在输入轴与输出部件之间实现受限地转动运动；检定单元，用于无接触式获取作用于输入轴上的转向转矩的方向和大小；其中：检定单元包括各一个与输入轴和输出部件连接的脉冲发生器和传感器；脉冲发生器由磁环构成，这些磁环在其圆周表面上具有交替排列的北磁极和南磁极；每个磁环具有相同的极偶数量；每个磁环配有固定在壳体上的传感器，通过传感器不仅获取磁环的相对位置和与此相关的输入轴与输出部件相互间的相对位置而且获取输入轴的旋转速度；带有附属第二传感器的第二磁环设置在输入轴上用于获取转向角度；第二磁环与设置在输入轴上的第一磁环具有不同的极偶数量；电气单元配有传感器，通过该单元可以获取输入轴在数圈旋转情况下的转向角度；带有附属第三传感器的第三磁环设置在输入轴上用于获取绝对转向角度；第三传感器通过减速器与输入轴连接。

一个优点是转向器在直线行驶位置上的准确定心并使特性曲线取决于转向轮的偏转。这意味着，在直线行驶位置存在另一种如同停车状态的特性曲线。此外转向轮角度信号可以考虑用于其它的汽车控制设备，例如有效的行走机构或摇摆稳定机构。

设置在输入轴上的两个磁环具有不同的极偶数量。通过两个磁环和两个附属传感器在最好情况下能够在180°范围内确认明确的转向角度。如果要确定输入轴的绝对角度位置，可以对两个传感器配置电气单元，通过电气单元根据直线行驶位置的一次性确认就可以获取各次经过的转向角度并被储存。为了防止在出现事故，例如断电时绝对转向角度的丢失，在输入轴上设置带有附属第三传感器的第三磁环以获取绝对转向角度。第三磁环与输入轴通过减速器连接，减速器例如按照“谐波传动”式减速器来设计。

下面根据图示实施例来详细描述本发明。

图示为：

图1以齿条转向机构为例，按照本发明的助力转向器的纵向剖面图；

图2图1中的II-II剖面图。

以带有齿条减速器的助力转向器为例来描述本发明。但是本发明同样可以用于其它的助力转向器，如带有滚珠螺母传动的助力转向器或带有舵柱与转向装置分开的助力转向器。

与小齿轮轴2连接的小齿轮3可转动地支承在以壳体1简要表示的转向器壳体里面。小齿轮3作为输出部件与没有详细画出的、要被转向的车轮有效连接。在滚珠螺母转向机构中代替小齿轮3的是螺杆。小齿轮轴2通过扭杆4与转向装置的输入轴5连接。可以采用另一个转动弹性体来代替扭杆4。

小齿轮3通过齿轮或蜗轮蜗杆传动机构6与电机7传动连接。蜗轮蜗杆传动机构6的蜗轮8固定在小齿轮轴2上。此外小齿轮3通过齿条10与要被转向的车轮传动连接。