一种商用车线控转向器制造技术

本发明专利技术属于商用车技术领域，涉及一种商用车线控转向器包括相互独立工作的第一转向器和第二转向器；第一转向器和第二转向器分别通过转向桥与右侧轮胎、左侧轮胎相连，第一转向器和第二转向器均包括EPS控制器，助力电机，第一转向器壳体，丝杠螺母传动机构，设置在所述丝杠螺母传动机构外的蜗轮，与蜗轮配合且一端连接助力电机的蜗杆，第二转向器壳体，拉杆，球销机构，位移传感器，本发明专利技术取消传统的T形转向桥机构，采用对称布置的两个独立工作的转向器，分别对左右转向轮胎助力，避免转向侧滑，减少轮胎磨损。同时，更改传感器的布置方式，使转向器的响应更灵敏，反馈转角信号更即时，应用于无人驾驶领域，有广泛的应用前景。有广泛的应用前景。有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种商用车线控转向器


[0001]本专利技术涉及一种商用车线控转向器。属于汽车


技术介绍

[0002]商用车转向系统，如图1所示，通常由方向盘、管柱、万向节、中间轴、循环球式转向器、垂臂、拉杆、弯臂、转向轮等零件组成。为了减少驾驶员的操作强度，系统中的循环球式转向器通过安装有助力装置：如EPS(汽车电动助力)助力装置。在行业的发展过程中，装有EPS助力装配的转向器，可以实现无人驾驶功能。即采用特定的控制算法，和转向器的EPS控制器进行数据交互，EPS控制器可以根据要求，完成无人驾驶的指令需求。
[0003]然而在实际应用过程中，现有转向系统有以下几点问题无法克服：
[0004]1.这类转向器的EPS控制器的角度传感器，安装在靠近转向盘的位置，轮胎的实际转角与方向盘的实际转角，因转向系统的机械传递间隙、以及刚度的原因，存在偏差。在车辆的运行过程中，传递间隙因机械零件的磨损，其间隙特征值一直是变化的，不能通过补偿的方式消除。同时，由于刚性受汽车承重载荷的影响，也时刻变化，也无法通过补偿消除。因此，方向盘的角度，无法真实的反馈轮胎的转角情况，导致无人驾驶系统不能快速的判断车辆的运行状态和响应控制系统发出的转向指令。
[0005]2.商用车转向系统前桥，多采用梯形机构实现，在转向时，左右轮胎的转角不一致，轮胎会产生侧滑，转角不连续，转角向存在跳变，不利于无人驾驶指令的执行和判断整车的运行状态。车辆运行时，如图2所示，理想的状态是汽车沿转半径R转向时，左右轮胎的转角A和B满足这样轮胎不会产品侧滑和磨损，而在无人驾驶应用时，不会产生转向角度跳变。
[0006]3.现有的商用车转身系统，方向盘与轮胎之间采用机械件传动转角运动，在大输出扭矩的场合，要求机械传动的速比大，才能完成扭矩的传递。传动比大会导致方向盘的圈数过多。这大大降低了驾驶的舒适性。同时，机械传递运动的速比，通常是固定的线性关系，无法满足整车对转向系统非性线的操控需求。
[0007]综上所述，现有的商用车转向器，不能满足无人驾驶及高端操控性的整车要求，有待改进。

技术实现思路

[0008]本专利技术提出一种商用车线控转向器，能快速的响应角度转向指令，反馈轮胎转角的情况，并且能根据理想的方向盘与轮胎的转角速比曲线，调整转角的函数关系，实现速比自由控制。
[0009]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0010]一种商用车线控转向器，包括相互独立工作的第一转向器和第二转向器；所述第一转向器和第二转向器分别通过转向桥与右侧轮胎、左侧轮胎相连，
[0011]所述第一转向器和第二转向器均包括EPS控制器，助力电机，第一转向器壳体，丝
杠螺母传动机构，设置在所述丝杠螺母传动机构外的蜗轮，与所述蜗轮配合且一端连接助力电机的蜗杆，第二转向器壳体，拉杆，球销机构，位移传感器；
[0012]丝杠螺母传动机构包括丝杠、丝杠螺母、反向器和钢球，丝杠与丝杠螺母之间有环槽滚道，钢球在滚道中滚动，通过反向器的作用，组成丝杠螺母传动机构。
[0013]所述电机运动传递过程，电机旋转时，带动蜗杆旋转，从而带动蜗轮旋转，再带动丝杠螺母旋转，丝杠螺母的旋转带动丝杠运动，最终将电机的旋转运动转化为丝杠的直线运动，作用于轮胎的弯臂上，带动轮胎转向，完成转向器的转向功能。
[0014]第一转向器壳体和第二转向器壳体上设有安装孔，所述第一转向器和第二转向器均通过安装孔和螺栓固定在转向桥上。
[0015]所述丝杠螺母的两端布置有推力轴承。推力轴承外圈安装在第一转向器壳体和第二转向器壳体中，支撑丝杠螺母。
[0016]所述丝杠上布置有位移传感器。
[0017]所述蜗杆的两端由第一深沟球轴承和第二深沟球轴承支撑固定，轴向移动通过卡环和锁紧圈固定。
[0018]所述EPS控制器内设ECU芯片和控制电机运动的逻辑电路，根据方向盘传递的转速和角度要求，控制电机的转速和转动扭矩，电机运动经运动传递方式，传递至转向轮胎，完成转向功能，EPS控制器可根据位移传感器测量的位移值，计算出整车的转角状态，并通过CAN网络发送该转角信息。
[0019]EPS控制器控制电机的转角，采用PID调节算法，其函数关系式为：
[0020][0021]式中：Kp—比例增益，Tt—积分时间常数；TD—微分时间常数；α(t)—需要执行的转角；e(t)—测量误差。
[0022]第一转向器和第二转向器，分别对整车的左轮和右轮助力，所述第一转向器与第二转向器独立工作，控制整车转向的左右轮胎转角，满足
[0023]所述丝杠的位移与方向盘的速比关系满足
[0024][0025]式中，θ:方向盘转角，R：弯臂的半径，S：丝杠的位移，I：初始速比一种商用车线控转向器。位移传感器装置在丝杠与第二转向器壳体之间，当丝杠与第二转向器壳体有相对运动时，位移传感器可以测量出两者这间的相对位移量，计算出位移。
[0026]电机采用双绕阻冗余电机，电机有两组绕线，相应的，用两组MOSFET驱动电机转动。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0028]本专利技术提供一种线控转向器，可以更快速的执行方向盘或者无人驾驶的发出的角度转向指令，同时能更精确的反馈一路整车的实际转角状态。在驾驶过程中，车辆无侧滑，无转向角度跳变，能更好的应用于商用车无人驾驶领域。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为传统商用车转向系统的结构示意；
[0031]图2为汽车转向时左右轮胎转角与转弯半径R的示意图；
[0032]图3为本专利技术一种商用车线控转向器的结构示意图；
[0033]图4为本专利技术一种商用车线控转向器的杆螺母传动机构示意图；
[0034]图5为本专利技术一种商用车线控转向器中转向器在整车转向系统中的布置示意图；
[0035]图6为本专利技术一种商用车线控转向器的机构运行原理图；
[0036]图7为本专利技术一种商用车线控转向器中双绕阻电机驱动电路原理图；
[0037]图8为本专利技术一种商用车线控转向器中蜗杆安装固定未意图；
[0038]图9为本专利技术一种商用车线控转向器角度控制的方块图；
[0039]图10为本专利技术一种商用车线控转向器角度控制计算的流程图。
[0040]图中：1
‑
方向盘；2
‑
管柱；3
‑
万向节；4
‑
中间轴；5
‑
循环球式转向器；6
‑
垂臂；7
‑
拉杆；8
‑
弯臂；9
‑
转向轮；3.1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种商用车线控转向器，其特征在于：包括相互独立工作的第一转向器和第二转向器；所述第一转向器和第二转向器分别通过转向桥与右侧轮胎、左侧轮胎相连，所述第一转向器和第二转向器均包括EPS控制器，助力电机，第一转向器壳体，丝杠螺母传动机构，设置在所述丝杠螺母传动机构外的蜗轮，与所述蜗轮配合且一端连接助力电机的蜗杆，第二转向器壳体，拉杆，球销机构和位移传感器；丝杠螺母传动机构包括丝杠、丝杠螺母、反向器和钢球，丝杠与丝杠螺母之间有环槽滚道，钢球在滚道中滚动。2.根据权利要求1所述的一种商用车线控转向器，其特征在于：第一转向器壳体和第二转向器壳体上设有安装孔，所述第一转向器和第二转向器均通过安装孔和螺栓固定在转向桥上。3.根据权利要求1或2所述的一种商用车线控转向器，其特征在于：所述丝杠螺母的两端布置有推力轴承。4.根据权利要求1或2所述的一种商用车线控转向器，其特征在于：所述丝杠上布置有位移传感器。5.根据权利要求1或2所述的一种商用车线控转向器，其特征在于：所述蜗杆的两端由第一深沟球轴承和第二深...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴欣，赵鹏，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：