[发明专利]一种电动伺服角转向器

说明书

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。

所属技术领域

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

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。

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，作为主动转向控制系统的执行器，加装电动装置的传统位置一般是在转向管柱或者转向器上。但是对商用车而言，转向管柱常采用立式布置，尺寸短且空间小，往往难以布置电动装置，即使布置上也往往挤压腿部空间；在转向器上布置电动装置也往往存在同样的空间小难以布置的问题。客车的转向器常采用卧式安装，需要配置角转向器，角转向器的作用是改变转向管柱中转向轴的运动方向，与转向器输入轴运动方向一致。

本发明提出了一种用电动伺服角转向器，将电动装置布置在角转向器上，便于系统模块化匹配，尤其适用于转向机卧式安装需要角转向器的客车等车型上。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种客车用电动伺服角转向器，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；输出轴与角转向器输入轴配合连接；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电动伺服装置输入轴连接，传感器的本体转子部分与电动伺服装置输出轴连接，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。

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°，成对锥齿轮传动比为1，角转向器输出轴与循环球式转向器的输入端连接。

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输出轴上。

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。

控制器采集电机信号、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入不同的转向模式：电动助力模式、辅助转向或自动转向模式。