[发明专利]一种电动动力转向装置的齿扇轴总成及其装置

说明书

本发明提供一种电动动力转向装置的齿扇轴总成(3)，包括：齿扇轴(31)、齿扇轴侧盖板(32)、齿扇轴调整销(33)、齿扇轴调整螺母(34)、齿扇轴螺塞(35)及滚针轴承(36)。本发明提供了一种重型循环球式双模电动动力转向装置，采用大减速比机构与转角转矩传感器等取代了循环球式液压动力转向器中的转阀结构，在不增加额外空间的情况下，实现了液力传动向智能化电传动的转变，较同等体积循环球式液压动力转向器相比，功率需求降低300％，输出最大转矩提升5％。与现有技术相比，本发明的齿扇轴优异效果在于：整体强度高，承受冲击震动的能力强，使用可靠；间隙调整方便，提高了车辆直线行驶的稳定性，保证了良好的驾驶手感；齿扇轴侧盖板(7)的设计与电动循环球转向机总壳体联接方便，易于加工，成本低，适合批量生产。

技术领域

本发明属于机电系统及机动车应用领域，具体涉及一种重型循环球式双模电动动力转向装置。

背景技术

从汽车行业情况来看，随着燃油车辆数量的不断增长，车辆排放对环境的污染越来越严重，同时石油作为不可再生的能源也面临着枯竭的危机，因此作为低排放或零排放的电动车辆、混合动力车辆因其具有节能、环保等优点已经成为政府和社会关注的热点，成为当今轮式车技术的核心发展主题。电动动力转向技术(EPS)由于其集成度高、节能、免维护等显著优势已在国内外家用车领域得到广泛应用，但多用于转向载荷≤2t的家用车或乘用车，而适用于电动客车、重型卡车、特种车辆等的大吨位电动动力转向技术仍处于空白状态，市场需求迫切、前景广阔。

从军式需求情况来看，军用轮式车辆由于其单轴载荷大、路况复杂(如壕沟、越野山路、冰雪路面和泥泞路面等)、使用条件苛刻等因素，其操纵稳定性能要求远远高于民用车辆，轮式车辆辆底盘即要满足公路行军作战时的高机动性需求，又要满足在极端苛刻路况下具有较好的行驶稳定性和越野安全性。其中，轮式车辆转向系统则是影响轮式车辆辆操纵稳定性和行驶安全性的最直接因素，其自身性能决定着轮式车辆底盘系统的整体性能。目前，我国军用轮式车辆转向系统基本采用液压助力转向系统，执行机构为循环球式液压助力转向器，所以，车辆转向回正主要依靠转向定位参数，比如主销后倾角与主销内倾角决定，定位参数误差较大时会使车辆回正能力变差且不稳定，从而影响车辆操纵性；又如，车辆在高速行驶时会存在转向“发飘”的感觉，即转向助力过大，这是由循环球式液压助力转向器的原理决定的，液压助力转向系统中转向泵由发动机提供动力，高速时发动机转速抬升，液压助力系统压力上升，转向助力自然增大，目前新型的转向油泵虽然可以做到高速转向时油泵流量泄压下降，但并不能根本解决“发飘”的问题。

从未来发展趋势来看，随着动力电池技术、混合动力技术、电机技术等的发展，轮式车辆正在向数字化、全电化、无人化、智能化的方向飞速发展，而传统轮式车辆转向系统已经不能满足未来需求，智能转向系统、主动转向系统、线控转向系统等越来越多的新型转向系统已逐渐浮出水面，而这些新型转向系统则需要依托电动动力转向技术进行扩展或升级。

目前，电动动力转向技术已经在小型乘用车领域成熟应用，且在结构形式上，绝大多数为齿轮齿条式转向装置或转向管柱式转向装置，而在大吨位、重型车辆上还未使用，其主要技术问题在于：

1、转向装置输出转矩大，集成度要求高，总体设计难度大。由于重型车辆转向桥载荷大(一般超过4吨)及动力转向装置布置位置的单一性(一般位于动力舱内)等实际因素，采用齿轮齿条式转向装置或转向管柱式转向装置无法满足要求，必须采用整体结构强度高、抗冲击能力强的循环球式结构，而目前的循环球式转向结构只存在于重型液压助力转向器中，与电动动力转向系统毫无关系。

2、关键部件、部位结构强度要求高，系统匹配难度大。由于中型车辆不仅转向桥载荷大，该类型车辆的使用工况也较为恶劣，多在非铺装路面或泥拧越野路面下使用，车辆转向系统将承受相当大的冲击载荷，而这些冲击载荷有相当大的一部分需要动力转向装置承受，因此，动力转向装置中壳体、传动部件的强度决定了转向系统的可靠性与安全性。就循环球式液压助力转向器而言，其螺杆、齿扇轴、壳体、转向螺母等部件经常会由于外界的冲击载荷而损坏。