一种电动动力转向装置的手动模式制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电动动力转向装置的助力手动模式，转角转矩传感器轴向与输入轴、螺杆轴连接，控制系统通过采集转角转矩传感器的输出转矩值，计算出电机总成的目标转矩，以转矩控制模式驱动电机总成输出助力转矩，电机总成通过梅花连接套总成，将转矩传递至蜗杆，通过蜗轮减速增扭后将转矩施加在螺杆轴上并驱动螺杆轴转动，推动转向螺母做水平运动，由于转向螺母与齿扇轴啮合，齿扇轴总成将转向螺母的推力与直线运动行程转化为转矩与角位移输出。该助力手动模式能够确定提高转向装置的效果，并具有自动防止发生侧翻或侧滑的效果。

A Manual Mode of Electric Power Steering Device

【技术实现步骤摘要】
一种电动动力转向装置的手动模式
本专利技术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及其壳体总成。
技术介绍
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。3、机电匹配难度大。在一定的空间范围约束及供电品质约束条件下，尽量减小电机体积，有效利用电机功率特性，匹配大传动比结构，实现小功率需求，大转矩输出的特性是重型车辆电动动力转向技术的技术瓶颈。针对上述问题，本专利技术提供了一种新的转向装置，从而解决重型车辆的转向面临的各种问题。此转向装置中包括：输入轴及螺杆总成、齿扇轴总成、支撑座总成、涡轮蜗杆、内外端盖总成、电机总成等，故需要一个平台，将上述部件集成起来，并要求此平台工艺性好，易于加工，且有足够的强度，以保证整个电动动力转向装置工作稳定可靠。为解决上述问题，满足该电动动力转向装置的使用要求，需设计一个平台即壳体结构。
技术实现思路
为满足该电动动力转向装置的使用要求，本专利技术提供一种重型轮式车辆转向系统循环球式电动动力转向装置的壳体，该壳体工艺性好，易于加工成形，有足够的强度，可承受复杂多变的冲击载荷，使用可靠。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种电动动力转向装置的壳体总成，其特征在于，所述壳体总成包括第一安装腔，第二安装腔和第三安装腔，所述第一安装腔为沿着水平方向布置，为非贯通式腔体，所述第二安装腔为非贯通式腔体，所述第三安装腔为贯通式腔体，所述第一安装腔和第二安装腔连通，所述第一安装腔和第三安装腔连通，所述第二安装腔和第三安装腔不连通。作为优选，第一安装腔是沿水平方向设置为一多变内径的非贯通式腔体，由作为基准面的非贯通端底面开始依次加工第一内圆面、二级传动腔、第一内螺纹面、一级传动腔、第二内圆面。作为优选，第二安装腔是沿垂直方向的一个多变内径的非贯通式腔体，由非贯通底面开始依次加工有第三内圆面、蜗杆腔、第四内圆面、第二内螺纹面。作为优选，第一安装腔轴线与第三安装腔轴线的交叉垂直度不大于作为优选，所述第一安装腔和第二安装腔的轴线垂直，所述第二安装腔和第三安装腔的轴线平行。作为优选，壳体材料采用球墨铸铁QT450-10GB1348-2009。一种电动动力转向装置，包括前面所述的壳体总成。作为优选所述电动动力转向装置进一步包括、输入轴与螺杆总成、齿扇轴总成、支撑座总成、涡轮、蜗杆、内端盖总成、转角转矩传感器、外端盖总成、梅花连接套总成、电机总成，所述壳体总成内部沿水平方向设置一端封闭一端开口的腔体，输入轴与螺杆总成安装在壳体总成的腔体内，输入轴与螺杆总成一端安装在封闭的一端，所述输入轴与螺杆总成的另一端伸出到壳体总成的腔体的外部，在壳体总成内沿与输入轴与螺杆总成垂直的方向安装齿扇轴总成并使得齿扇轴总成与输入轴与螺杆总成通过齿轮啮合；所述支撑座总成套设在输入轴与螺杆总成外部并用于限位输入轴与螺杆总成；所述蜗杆沿与输入轴与螺杆总成垂直的方向，安装在壳体总成内，所述蜗杆的一端依次同轴安装梅花连接套总成与电机总成；所述涡轮与蜗杆啮合，所述蜗杆驱动输入轴与螺杆总成转动；所述内端盖总成套设在输入轴与螺杆总成上并且安装在涡轮的外部，转角转矩传感器与轴向与输入轴与螺杆总成连接，所述外端盖总成套设在输入轴与螺杆总成上并且安装在转角转矩传感器的外部，并固定于壳体总成前端。作为优选，所述壳体总成内部沿水平方向设置为一多变内径的非贯通式腔体，由作为基准面的非贯通端底面A开始依次加工第一内圆面B、二级传动腔C、第一内螺纹面D、一级传动腔E、第二内圆面F；其主体内部沿垂直方向也加工有一个多变内径的非贯通式腔体，由非贯通底面G开始依次加工有第三内圆面H、蜗杆腔I、第四内圆面J、第二内螺纹面K；所述输入轴与螺杆总成一端安装在第一内圆面B内，所述支撑座总成设置在第一内螺纹面D内，所述的涡轮设置在一级传动腔E内，内端盖总成压装于壳体总成的第二内圆面F，限位于第二内圆面F与一级传动腔E之间形成的圆形凸台；转角转矩传感器固定在内端盖总成的外侧，与输入轴与螺杆总成同轴；所述蜗杆设置在蜗杆腔内，所述蜗杆一端设置在第三内圆面H内；外端盖总成安装于壳体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动动力转向装置的助力手动模式，其特征在于，通过方向盘正向或反向转动输入轴时，由于输入轴与螺杆轴之间通过弹性扭杆连接且存在一定角度，所以，螺杆轴与输入轴在达到角位移空行程极限时，才能够与输入轴同轴转动，转角转矩传感器轴向与输入轴、螺杆轴连接，控制系统通过采集转角转矩传感器的输出转矩值，计算出电机总成的目标转矩，以转矩控制模式驱动电机总成11输出助力转矩，电机总成通过梅花连接套总成，将转矩传递至蜗杆，通过蜗轮减速增扭后将转矩施加在螺杆轴上并驱动螺杆轴转动，此时，输入轴与螺杆总成内钢球会跟随螺杆轴螺杆导程而在转向螺母内部滚动，转向螺母通过上表面开孔将滚动钢球导向至钢球导管内，钢球经过钢球导管导向再重新返回转向螺母内部；转向螺母内部循环滚动的钢球提供水平方向侧向推力，推动转向螺母做水平运动，由于转向螺母与齿扇轴啮合，齿扇轴总成将转向螺母的推力与直线运动行程转化为转矩与角位移输出。

【技术特征摘要】
1.一种电动动力转向装置的助力手动模式，其特征在于，通过方向盘正向或反向转动输入轴时，由于输入轴与螺杆轴之间通过弹性扭杆连接且存在一定角度，所以，螺杆轴与输入轴在达到角位移空行程极限时，才能够与输入轴同轴转动，转角转矩传感器轴向与输入轴、螺杆轴连接，控制系统通过采集转角转矩传感器的输出转矩值，计算出电机总成的目标转矩，以转矩控制模式驱动电机总成11输出助力转矩，电机总成通过梅花连接套总成，将转矩传递至蜗杆，通过蜗轮减速增扭后将转矩施加在螺杆轴上并驱动螺杆轴转动，此时，输入轴与螺杆总成内钢球会跟随螺杆轴螺杆导程而在转向螺母内部滚动，转向螺母通过上表面开孔将滚动钢球导向至钢球导管内，钢球经过钢球导管导向再重新返回转向螺母内部；转向螺母内部循环滚动的钢球提供水平方向侧向推力，推动转向螺母做水平运动，由于转向螺母与齿扇轴啮合，齿扇轴总成将转向螺母的推力与直线运动行程转化为转矩与角位移输出。2.如权利要求1所述的助力手动模式，其特征在于，停止通过方向盘转动输入轴时，由于输入轴与螺杆轴之间的弹性扭杆在转动过程中，克服了输入轴与螺杆轴之间的角位移行程而产生弹性形变，在输入轴无外力的情况下将恢复弹性形变，即回转至方向盘中间位置。3.如权利要求1所述的助力手动模式，其特征在于，输入轴与螺杆轴之间存在一定角度为±10度的角位移空行程。4.如权利要求1所述的助力手动模式，其特征在于，系统根据车辆行驶时的状态信息与车辆结构特征，在不同行驶速度下，动态预判并解析出假设车辆处于发生侧翻或侧滑的临界状态下方向盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘富强，张勇，李玉，武建斌，王东亮，邱实，
申请(专利权)人：中国北方车辆研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11