[发明专利]一种主动式电动助力循环球式转向系统

权利要求书

1.一种主动式电动助力循环球式转向系统，包括转向柱管总成、螺杆移动装置、循环球式转向器、电动助力装置和自动控制模块，其特征在于，所述转向柱管总成包括转向盘(1)、转向柱管(24)、转角传感器(2)和转矩传感器(3)，转向柱管(24)上端与转向盘(1)固定连接，转角传感器(2)与转矩传感器(3)分别集成于转向柱管(24)内，转向柱管(24)下端与循环球式转向器(6)的螺杆(29)通过滑动花键连接，螺杆移动装置(5)套装在螺杆(29)的上部，螺杆(29)下部与电动助力装置通过滑动花键连接，循环球式转向器(6)的齿扇(35)通过转动转向摇臂(7)，推动转向直拉杆(9)并转动转向节臂(12)，使转向梯形(10)运动，最终转动两个前轮。

2.根据权利要求1所述的一种主动式电动助力循环球式转向系统，其特征在于，所述螺杆移动装置(5)包括移动螺柱(25)、螺母齿轮(26)、主动齿轮(40)和螺杆移动控制电机(4)，移动螺柱(25)为套筒状，其外表面与螺母齿轮(26)内孔采用梯形螺纹配合，形成传动螺纹副；移动螺柱(25)内表面设有凸缘，通过两个角接触球轴承(39)夹紧固定在螺杆(29)上，并通过这两个轴承对螺杆(29)进行轴向定位；所述螺母齿轮(26)两端面通过一对推力球轴承(27)支承于上盖(41)和中间盖(28)之间，螺母轮齿(26)与主动齿轮(40)相啮合；主动齿轮(40)压装在螺杆移动控制电机(4)的输出轴上，螺杆移动控制电机(4)安装在上盖(41)上；上盖(41)与中间盖(28)之间、中间盖(28)与壳体(36)之间固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种主动式电动助力循环球式转向系统，其特征在于，所述循环球式转向器(6)的螺杆(29)采用长螺杆，其两端为外花键，上端的外花键与转向柱管(24)下端的内花键滑动配合，螺杆具有绕其轴线转动和沿其轴线移动这两个自由度，螺杆(29)的两端为光轴，其上各套有铜制螺杆轴套(37)，螺杆轴套(37)定位于深沟球轴承(38)的内圈，深沟球轴承(38)的外圈固定于壳体(36)内；中间位螺纹段，螺杆(29)与转向螺母(31)的螺旋形球道内装有多个钢球(30)，形成螺旋传动副；转向螺母(31)外部一侧加工有与齿扇(35)相啮合的齿条，齿扇(35)的轴端与转向摇臂(7)相连，从而对外输出力矩。

4.根据权利要求1或2所述的一种主动式电动助力循环球式转向系统，其特征在于，所述电动助力装置包括蜗轮(8)、蜗杆(34)、助力电机(13)、下盖(33)，蜗轮(8)中心孔为内花键，与螺杆(29)下端的外花键滑动配合，蜗轮(8)的两端面分别通过一对圆锥滚子轴承(32)支承于壳体(36)与下盖(33)之间，蜗轮(8)的轮齿与位于一端的蜗杆(34)相啮合，形成蜗轮蜗杆传动副，蜗杆(34)压装于助力电机(13)的输出轴上，助力电机(13)通过螺栓固定于壳体(36)上，壳体(36)与下盖(33)通过螺栓连接。

5.根据权利要求1或2所述的一种主动式电动助力循环球式转向系统，其特征在于，所述自动控制模块包括电子控制单元(21)，转角传感器(2)、转矩传感器(3)各自的信号线(22、23)接入电子控制单元(21)，电子控制单元(21)分别通过螺杆移动控制电机(4)、助力电机(13)各自的电流电压反馈信号对两电机进行控制，其中，电子控制单元(21)对螺杆移动控制电机(4)进行转角控制，对助力电机(13)进行力矩控制，用于传输车速信号(19)、车辆稳定控制模块通信信号(20)和故障信号(18)的线路也分别接入电子控制单元(21)。

6.根据权利要求1或2所述的一种主动式电动助力循环球式转向系统，其特征在于，所述电子控制单元(21)由处理器、稳压模块、输入数据处理模块、电机驱动模块组成，其中，处理器采用Freescale MC9S12XS128式16位单片机，稳压模块中采用LM2940芯片作为稳压芯片，电机驱动模块采用L298芯片，电子控制单元(21)采用12V电压的汽车电池作为电源。