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本发明公开了一种转向角传动比可调转向系统，包括用于传动方向盘转动的转向管柱和用于控制车轮转角的转向器，在转向管柱和转向器之间设有角传动比调节机构，还包括控制装置，所述控制装置用于控制角传动比调节机构在低速时传动比大于1，在高速时传动比小于1。本发明实现了低速时车辆转向灵敏的要求，和高速时对车辆稳定性的要求。并且根据实时车速信号和发动机转速信号，控制转向系统的角传动比无级可调。

1.  一种转向角传动比可调转向系统，包括用于传动方向盘转动的转向管柱和用于控制车轮转角的转向器，其特征在于：在转向管柱和转向器之间设有角传动比调节机构，还包括控制装置，所述控制装置用于控制角传动比调节机构在低速时传动比大于1，在高速时传动比小于1。

2.  如权利要求1所述的转向系统，其特征在于：所述角传动比调节机构包括主动盘、变比传动装置和从动盘，所述主动盘的输入端与转向管柱的下轴连接，且输出端通过变比传动装置与从动盘的输入端连接，所述从动盘的输出端与转向器的输入端连接，所述控制装置控制变比传动装置输出不同的传动比。

3.  如权利要求2所述的转向系统，其特征在于：所述主动盘和从动盘相互面对且沿同一中心轴线设置，其相对的侧面都开有以中心轴线的轴心为圆心的环形槽，所述环形槽的截面形状为圆弧形状；所述变比传动装置包括滚轮，所述滚轮设置在主动盘和从动盘的环形槽之间。

4.  如权利要求3所述的转向系统，其特征在于：所述主动盘和从动盘的环形槽表面、滚轮表面为粗造面。

5.  如权利要求4所述的转向系统，其特征在于：还包括外壳和压紧弹簧，所述压紧弹簧一端抵在外壳上，另一端抵在从动盘的外侧。

6.  如权利要求3所述的转向系统，其特征在于：所述主动盘和从动盘的环形槽表面、滚轮表面设有相同的沟槽。

7.  如权利要求3所述的转向系统，其特征在于：所述主动盘和从动盘大小相等，所述滚轮为两个或者三个，相对于中心轴线均匀地设置在主动盘和从动盘的环形槽之间。

8.  如权利要求3至7中任一项所述的转向系统，其特征在于：所述变比传动装置还包括转轴，所述滚轮可绕自身轴线转动地安装在转轴上，所述控制装置用于控制转轴转动使滚轮在主动盘和从动盘的环形槽之间具有不同的倾斜角。

9.  如权利要求8所述的转向系统，其特征在于：所述控制装置包括电机，所述电机的输出端耦合到转轴。

10.  如权利要求9所述的转向系统，其特征在于：所述控制装置还包括信号处理单元，所述信号处理单元响应车速信号和发动机转速信号，经过处理后输出控制信号至电机。

一种转向角传动比可调转向系统
【技术领域】
本发明涉及一种汽车转向系统，具体地说是一种可以调整转向系统角传动比，以实现对车辆最佳操控的转向系统。
【背景技术】
转向系统是汽车底盘系统中一重要组成部分，其作用是根据方向盘的转动控制车轮以一定的角传动比进行转动，从而控制车辆转向。所以转向系统涉及到车辆的操纵稳定性及行车时的安全性。
现有的大部分转向系统角传动比不可调，即当转向系统设计完成之后，转向角传动比也就固定不变了。随着现代汽车技术的不断进步与发展，这样的转向系统已无法满足现代车辆对低速时转向灵敏及高速时稳定性的要求，例如低速泊车时，希望以较小的方向盘转动获得较大的车轮转角，即希望转向系统的角传动比较小；而在高速行驶时，则希望角传动比不要太小，以避免轻微的方向盘转动导致汽车偏离轨道很多。
现在也出现了一种变传动比的转向器，其原理是通过在齿条上加工出变模数的齿来实现不同的转向角度具有不同的转向角传动比，但是这种齿条加工工艺比较困难，另外，装有变模数齿条的转向器，只是实现了车辆在不同车轮转角状况下拥有不同的转向角传动比(如车轮转角较小时——即接近与车辆直线行驶状况时，转向角传动比较大，保证直线行驶的稳定性，当车轮转角较大时，转向角传动比较小，所以这种转向器并没有从根本上解决车辆低速时转向灵敏及高速时行驶稳定性的要求。
【发明内容】
本发明的主要目的就是为了解决现有技术的问题，提供一种转向角传动比可调转向系统，在低速时，减小转向系统的角传动比，以实现低速速时车辆转向灵敏的要求，高速时，增大转向角传动比，以实现高速时对车辆稳定性的要求。
本发明的次一目的就是提供一种转向角传动比可调转向系统，根据车速和发动机转速控制转向系统的角传动比，使转向角传动比无级可调。
为实现上述目的，本发明公开了一种转向角传动比可调转向系统，包括用于传动方向盘转动的转向管柱和用于控制车轮转角的转向器，在转向管柱和转向器之间设有角传动比调节机构，还包括控制装置，所述控制装置用于控制角传动比调节机构在低速时传动比大于1，在高速时传动比小于1。从而使转向系统在低速时角传动比小于1，在高速时角传动比大于1。本文中转向系的角传动比是指转向盘的转角与同侧转向节的转角之比，是输入比输出的关系。角传动比调节机构的传动比是指输出轴转过的角度与输入轴转过的角度之比，是输出比输入的关系。
所述角传动比调节机构包括主动盘、变比传动装置和从动盘，所述主动盘的输入端与转向管柱的下轴连接，且输出端通过变比传动装置与从动盘的输入端连接，所述从动盘的输出端与转向器的输入端连接，所述控制装置控制变比传动装置输出不同的传动比。
优选方案是：所述主动盘和从动盘相互面对且沿同一中心轴线设置，其相对的侧面都开有以中心轴线的轴心为圆心的环形槽，所述环形槽的截面形状为圆弧形状；所述变比传动装置包括滚轮，所述滚轮设置在主动盘和从动盘的环形槽之间且位于中心轴线同一侧。
所述主动盘和从动盘的环形槽表面、滚轮表面为粗造面；或主动盘和从动盘的环形槽表面、滚轮表面设有相同的沟槽。
其中优选方案是：所述主动盘和从动盘大小相等，所述滚轮为两个或三个，相对于中心轴线均匀地设置在主动盘和从动盘的环形槽之间。
所述变比传动装置还包括转轴，所述滚轮可绕自身轴线转动地安装在转轴上，所述控制装置用于控制转轴转动使滚轮在主动盘和从动盘的环形槽内具有不同的倾斜角。
所述控制装置包括电机，所述电机的输出端耦合到转轴。
本发明的另一改进是所述控制装置还包括信号处理单元，所述信号处理单元响应车速信号和发动机转速信号，经过处理后输出控制信号至电机。
本发明的有益效果是：1)本方案通过在转向管柱和转向器之间设有角传动比调节机构，可根据不同的车速控制角传动比调节机构具有不同的传动比，在低速时，角传动比调节机构的传动比大于1，以较小的方向盘转动获得较大的车轮转角，从而实现低速时车辆转向灵敏的要求。高速时，角传动比调节机构的角传动比小于1，以较大的方向盘转动获得较小的车轮转角，从而实现高速时对车辆稳定性的要求。2)信号处理单元根据实时车速信号和发动机转速信号，控制电机转动一定的角度，从而控制滚轮在主动盘和从动盘的环形槽中的倾斜角度，即可改变滚轮在主从两个环形槽上的接触点到主、从动盘中心轴线的距离，从而改变角传动比。因滚轮的倾斜角可连续变化，所以角传动比无级可调。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明一种实施例的角传动比调节机构的结构示意图；
图2是图1中滚轮的安装示意图；
图3是图1的角传动比调节机构的传动比大于1的位置示意图；
图4是图1的角传动比调节机构的传动比等于1的位置示意图；
图5是图1的角传动比调节机构的传动比小于1的位置示意图。
【具体实施方式】
具体实施例一、如图1所示，为一种机械滚轮式无级角传动比调节机构示意图，主动盘1通过输入轴连接到转向管柱的下轴周端上，从动盘2通过输出轴连接到转向器输入轴上。输入轴及主动盘1与从动盘2及输出轴沿同一中心轴线16安装，主动盘1和从动盘2大小相等。为使主动盘1和从动盘2同轴并保证转动的稳定性，从动盘2的轴插入到主动盘1的轴芯并可自由转动，或从动盘2的轴套在主动盘1的轴外并可自由转动。在主动盘1和从动盘2相对的侧面上各开有环形槽101、201，环形槽101、201的截面形状为圆弧形状。变比传动装置包括两个滚轮3、4和两个转轴(即上轴5和下轴12)，每个滚轮都安装主动盘1和从动盘2的环形槽101、201之间，但每个滚轮都不和中心轴线16相交，即滚轮不会从环形槽101跨过中心轴线16再到环形槽201。两个滚轮相对于中心轴线16对称地安装，滚轮的表面与环形槽的表面紧密接触。当然滚轮还可以为三个或四个，均匀安装在主动盘1和从动盘2的环形槽101、201之间。增加滚轮的数量可增加主、从动盘之间的传动力，但滚轮数量太多，又会增加设计的复杂性和成本，所以滚轮为两个或三个较好。如图2所示，滚轮3通过滚针轴承6及挡圈7安装在上轴5上，使滚轮3可以绕其自身轴线3a旋转。上轴输入齿轮8通过花键安装在上轴5上，当上轴输入齿轮8旋转时，带动上轴5旋转，同时带动滚轮3沿上轴5的轴线产生不同的倾角。滚轮4以同样的方式安装在在下轴12上，绕自身轴线4a可转动。主动盘1和从动盘2的环形槽表面、滚轮3、4表面为粗造面，滚轮3、4通过摩擦力将主动盘1的运动传递到从动盘2；还包括外壳和压紧弹簧13，所述压紧弹簧13一端抵在外壳上，另一端抵在从动盘2的外侧，压紧弹簧13随整个角传动比调节机构一起运动，依靠压紧弹簧13的弹力，将主动盘1、滚轮3和4、从动盘2紧紧的压在一起，以保证传动扭矩所需要的摩擦力。滚轮还可以通过其他的方式将运动从主动盘传递到从动盘，如在滚轮与主从动盘接触面上加工相同的沟槽，通过沟槽的相互啮合传递运动。
当转动方向盘时，转向管柱带动输入轴及主动盘1绕中心轴线16旋转，通过主动盘1上的环面101，依靠两者间的摩擦力带动滚轮3和4绕其自身的轴线3a和4a自转，从而带动从动盘2及输出轴绕中心轴线旋转。从动盘2及输出轴再带动转向器转动，实现转向动作。改变滚轮3和4的倾斜角度，即可改变滚轮3和4在主从两个环形槽上的接触点到中心轴线16的距离，从而改变角传动比调节机构的传动比。如图3所示，为传动比大于1的工况，滚轮3、4在环形槽101中的接触点远离中心轴线16，在环形槽201中的接触点靠近中心轴线16，主动盘以较小的转角可使从动盘获得较大的转角，所以该状态的传动比大于1，影响到整个转向系统，会减小转向系统的角传动比。如图4所示为传动比等于1的工况，滚轮3、4在环形槽101、102中的接触点离中心轴线16的距离相等。如图5所示为传动比小于1的工况，滚轮3、4在环形槽101中的接触点靠近中心轴线16，在环形槽201中的接触点远离中心轴线16。
控制装置包括信号处理单元和电机，信号处理单元可通过车载电脑实现，为实现角传动比无级可调，车载电脑根据车速信号及发动机转速信号控制电机11的旋转方向及旋转角度，电机11的旋转运动耦合到上轴的输入齿轮8，输入齿轮8再带动下轴的输入齿轮10。电机11对输入齿轮8的带动，可以是电机11的主动齿轮15直接与输入齿轮8啮合，也可以通过齿轮传动，例如电机的主动齿轮15传递与之啮合的被动齿轮14上，被动齿轮14与小齿轮9安装在同一轴上，两者转速相同，再通过小齿轮9将运动传递到上轴输入齿轮8及下轴输入齿轮10，被动齿轮14与电机主动齿轮15以及上轴输入齿轮8与小齿轮9之间的传动比大于1，以实现电机的降速增扭，上轴输入齿轮8和下轴输入齿轮10齿数相同，以保证上轴5及下轴12有相同的转角，运动传递到上轴输入齿轮8及下轴输入齿轮10，两齿轮分别带动上轴5及下轴12绕其轴线旋转，从而使滚轮3和4产生倾角，改变输入轴与输出轴间的传动比，从而改变转向系统的角传动比。如在车速较低时，车载电脑控制电机11的转角及转向，使滚轮3和4达到图3中的状态，减小了转向系统的角传动比，使车辆在低速时转向更加灵活。车速较高时，车载电脑控制电机11的转角及转向，使滚轮3和4达到图5中的状态，增大了转向系统的角传动比，使车辆在高速行驶时更加稳定。
上述实施例中，电机11的转动耦合到上轴5和下轴12还可以通过皮带来传动。
具体实施例二、角传动比调节机构包括主动盘和从动盘，主动盘通过输入轴连接到转向管柱的下轴周端上，从动盘通过输出轴连接到转向器输入轴上。主动盘为直径一致的盘，从动盘包括直径大于、等于或小于主动盘直径的三种传动盘，运用变速箱的原理，控制装置控制三种直径的从动盘其中的一个与主动盘通过齿轮啮合或皮带带动，从而实现可调的传动比。
实施例二中的控制装置还可以只是一种简单的控制，可以在汽车操作面板上设置三个按钮开关，分别是传动比大于1、等于1和小于1，分别针对于低速时的转向系统较小角传动比、正常角传动比和高速时的转向系统较大角传动比。当按下三个开关中的一个时，该开关产生一个电平信号给控制装置，控制装置即控制角传动比调节机构提供相应的传动比。此种方式的角传动比调节机构传动比不是无级可调。