一种电动伺服角转向器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110884564A(43)申请公布日2020.03.17(21)申请号201911288352.0(22)申请日2019.12.16(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人王帅施国标鞠程斌(51)Int.Cl.B62D5/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种电动伺服角转向器(57)摘要本发明公开了一种电动伺服角转向器，包括：电动伺服装置与角转向器。所述电动伺服装置包括转矩转角传感器、蜗轮蜗杆减速机构、电机及其控制器，布置在角转向器上。所述控制器布置于电机尾部，电机与蜗轮蜗杆减速机构的蜗杆连接，电动伺服装置的输出轴与蜗轮连接；所述扭矩转角传感器布置蜗轮蜗杆减速机构的蜗轮前端，测量电动伺服角转向器输入转矩和转角。本发明通过带有电动助力的角转向器满足重载车辆转向电动化和智能化的功能要求，通过控制器根据转矩转角传感器的转矩、转角信号以及整车信息控制电机输出力矩完成转向助力功能，还能完成主动转向功能，以实现车道保持等辅助驾驶或无人驾驶的横向控制。所述电动伺服角转向器特别适用于转向器卧式安装的客车上。CN110884564ACN110884564A权利要求书1/1页1.一种电动伺服角转向器，其特征在于所述电动伺服角转向器由角转向器和电动伺服装置组成，包括：角转向器，所述角转向器由角转向器输入轴、角转向器输出轴、轴承组、轴承座紧锁螺母、外螺纹轴承座与角转向器壳体组成。角转向器输入轴与角转向器输出轴垂直布置，通过锥齿轮传动副连接；角转向器输出轴与角转向器输入轴上均安装两组轴承组保证悬臂支撑下承受足够的弯矩，两组轴承组外端与外螺纹轴承座连接；螺纹轴承座与壳体螺纹连接。电动伺服装置，所述电动伺服装置与角转向器连接，由电机及其控制器、蜗轮蜗杆传动副、输入轴、输出轴、扭杆和转矩转角传感器等组成。扭杆一端与输入轴固联，另一端与输出轴固联；输出轴与角转向器的输入端配合连接；转矩转角传感器布置在输入轴与输出轴之间，位于蜗轮前侧。转矩转角传感器的磁环部与所述电动部分输入轴连接，传感器的本体转子部分与电动部分输出轴连接，转矩转角传感器的本体壳体由传感器支撑板固定定位；转矩转角传感器与控制器通过硬线连接。2.根据权利要求1所述电动伺服角转向器，其特征还在于：角转向器输入轴与角转向器输出轴的轴端加工为成对锥齿轮，转向器输入轴与角转向器输出轴通过成对锥齿轮传动连接，角转向器输入轴与角转向器输出轴之间交角为90°，成对锥齿轮传动比常为1。角转向器的输出端与循环球式转向器的输入端连接。3.根据权利要求1所述电动伺服角转向器，其特征还在于：电动伺服装置中的控制器布置于电机尾部，电机通过法兰安装于电动助力伺服转向装置的壳体上，电机与所述蜗杆通过联轴器连接，电机转矩通过蜗轮蜗杆减速机构放大后作用到电动伺服装置的输出轴上。4.根据权利要求1所述电动伺服角转向器，其特征还在于：电动伺服装置中的电机通过凸爪联轴器组与蜗杆对接，蜗杆与蜗轮啮合；蜗杆的展开螺旋角大于蜗轮与蜗杆的接触摩擦角，保证蜗轮蜗杆可逆向传动不自锁。5.根据权利要求1所述电动伺服角转向器，其特征还在于：控制器根据电机信号、转矩转角传感器信号以及CAN总线上的整车信息及命令信号，进行电动助力模式和主动转向模式控制。6.根据权利要求5所述电动助力模式，其特征在于：控制器根据转矩转角传感器的转矩、转角信号以及整车车速信号，计算电机的期望电流，并调制电机电压，进行电机输出力矩的控制，实现随速转向助力、主动回正功能。7.根据权利要求5所述主动转向模式，其特征在于：控制器接收整车CAN总线发来的转矩或转角指令请求，控制器根据转矩转角传感器的转角信号以及整车车速信号，计算电机的期望电流，并调制电机电压，进行电机输出力矩的控制，实现转角跟踪控制功能。2CN110884564A说明书1/4页一种电动伺服角转向器所属技术领域[0001]本发明属于汽车转向系统领域，具体涉及一种适合客车使用的电动伺服角转向器。背景技术[0002]智能驾驶是车辆未来发展的主要方向，为了使商用车实现辅助驾驶和无人驾驶的功能，商用车传统转向系统必需实现电动化，可以对转向系统的力和角度进行控制。目前商用车上广泛使用的转向系统是传统液压助力转向系统，转向器为循环球式液压助力转向器，存在助力比固定、高速路感差、能源利用效率低等不足，且不能用作辅助驾驶和无人驾驶的转向执行器。乘用车常用的电动助力转向系统利用电机提供转向助力，能克服以上不足，但是能提供的助力相对较小，不能满足前轴负荷大的商用车转向助力需求。[0003]考虑到转向系统辅助转向或无人转向功能是将来商用车的必备功能，在商用车转向系统中需要加装电动装置，