[發明專利]一種電動伺服角轉向器

有效

• 申請號: 201911288352.0
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN110884564B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 王帥;施國標;鞠程斌
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B62D5/04
• 分類號: B62D5/04
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 郭燕;彭家恩

本發明公開了一種電動伺服角轉向器，包括：電動伺服裝置與角轉向器。所述電動伺服裝置包括轉矩轉角傳感器、蝸輪蝸桿減速機構、電機及其控制器，布置在角轉向器上。所述控制器布置于電機尾部，電機與蝸輪蝸桿減速機構的蝸桿連接，電動伺服裝置的輸出軸與蝸輪連接；所述扭矩轉角傳感器布置蝸輪蝸桿減速機構的蝸輪前端，測量電動伺服角轉向器輸入轉矩和轉角。本發明通過帶有電動助力的角轉向器滿足重載車輛轉向電動化和智能化的功能要求，通過控制器根據轉矩轉角傳感器的轉矩、轉角信號以及整車信息控制電機輸出力矩完成轉向助力功能，還能完成主動轉向功能，以實現車道保持等輔助駕駛或無人駕駛的橫向控制。所述電動伺服角轉向器特別適用于轉向器臥式安裝的客車上。

所屬技術領域

本發明屬于汽車轉向系統領域，具體涉及一種適合客車使用的電動伺服角轉向器。

背景技術

智能駕駛是車輛未來發展的主要方向，為了使商用車實現輔助駕駛和無人駕駛的功能，商用車傳統轉向系統必需實現電動化，可以對轉向系統的力和角度進行控制。目前商用車上廣泛使用的轉向系統是傳統液壓助力轉向系統，轉向器為循環球式液壓助力轉向器，存在助力比固定、高速路感差、能源利用效率低等不足，且不能用作輔助駕駛和無人駕駛的轉向執行器。乘用車常用的電動助力轉向系統利用電機提供轉向助力，能克服以上不足，但是能提供的助力相對較小，不能滿足前軸負荷大的商用車轉向助力需求。

考慮到轉向系統輔助轉向或無人轉向功能是將來商用車的必備功能，在商用車轉向系統中需要加裝電動裝置，作為主動轉向控制系統的執行器，加裝電動裝置的傳統位置一般是在轉向管柱或者轉向器上。但是對商用車而言，轉向管柱常采用立式布置，尺寸短且空間小，往往難以布置電動裝置，即使布置上也往往擠壓腿部空間；在轉向器上布置電動裝置也往往存在同樣的空間小難以布置的問題。客車的轉向器常采用臥式安裝，需要配置角轉向器，角轉向器的作用是改變轉向管柱中轉向軸的運動方向，與轉向器輸入軸運動方向一致。

本發明提出了一種用電動伺服角轉向器，將電動裝置布置在角轉向器上，便于系統模塊化匹配，尤其適用于轉向機臥式安裝需要角轉向器的客車等車型上。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種客車用電動伺服角轉向器，包括：

角轉向器，所述角轉向器由角轉向器輸入軸、角轉向器輸出軸、軸承組、軸承座緊鎖螺母、外螺紋軸承座與角轉向器殼體組成；角轉向器輸入軸與角轉向器輸出軸垂直布置，通過錐齒輪傳動副連接；角轉向器輸出軸與角轉向器輸入軸上均安裝兩組軸承組保證懸臂支撐下承受足夠的彎矩，兩組軸承組外端與外螺紋軸承座連接；螺紋軸承座與殼體螺紋連接；

電動伺服裝置，所述電動伺服裝置與角轉向器連接，由電機及其控制器、蝸輪蝸桿傳動副、輸入軸、輸出軸、扭桿和轉矩轉角傳感器組成；扭桿一端與輸入軸固聯，另一端與輸出軸固聯；輸出軸與角轉向器輸入軸配合連接；轉矩轉角傳感器布置在輸入軸與輸出軸之間，位于蝸輪前側；轉矩轉角傳感器的磁環部與電動伺服裝置輸入軸連接，傳感器的本體轉子部分與電動伺服裝置輸出軸連接，轉矩轉角傳感器的本體殼體由傳感器支撐板固定定位；轉矩轉角傳感器與控制器通過硬線連接。

角轉向器輸入軸與角轉向器輸出軸的軸端加工為成對錐齒輪，轉向器輸入軸與角轉向器輸出軸通過成對錐齒輪傳動連接，角轉向器輸入軸與角轉向器輸出軸之間交角為90°，成對錐齒輪傳動比為1，角轉向器輸出軸與循環球式轉向器的輸入端連接。

電動伺服裝置中的控制器布置于電機尾部，電機通過法蘭安裝于電動助力伺服轉向裝置的殼體上，電機與所述蝸桿通過聯軸器連接，電機轉矩通過蝸輪蝸桿減速機構放大后作用到電動伺服裝置輸出軸上。

電動伺服裝置中的電機通過凸爪聯軸器組與蝸桿對接，蝸桿與蝸輪嚙合；蝸桿的展開螺旋角大于蝸輪與蝸桿的接觸摩擦角，保證蝸輪蝸桿可逆向傳動不自鎖。

控制器采集電機信號、轉矩轉角傳感器信號以及can總線上的整車信息及命令信號進入不同的轉向模式：電動助力模式、輔助轉向或自動轉向模式。