循環(huán)球式電動(dòng)轉(zhuǎn)向器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種循環(huán)球式電動(dòng)轉(zhuǎn)向器，屬于汽車(chē)部件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種車(chē)輛用循環(huán)球式電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能很好地克服液壓助力轉(zhuǎn)向存在的問(wèn)題，并具有節(jié)能、環(huán)保、安全等許多優(yōu)點(diǎn)，有逐步取代液壓助力轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)，是未來(lái)動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向。
[0003]目前電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用轉(zhuǎn)向器主要分齒輪齒條式和循環(huán)球式兩種。齒輪齒條式電動(dòng)轉(zhuǎn)向器主要應(yīng)用在乘用車(chē)上，循環(huán)球式電動(dòng)轉(zhuǎn)向器主要應(yīng)用在載貨車(chē)上。目前，國(guó)內(nèi)沒(méi)有非接觸式傳感器的循環(huán)球式電動(dòng)轉(zhuǎn)向器，國(guó)外有但在中國(guó)沒(méi)有專(zhuān)利保護(hù)。目前，國(guó)內(nèi)的循環(huán)球式電動(dòng)轉(zhuǎn)向器均采用接觸式扭矩傳感器，接觸式扭矩傳感器輸出信號(hào)為模擬信號(hào)，信號(hào)可靠性較低。同時(shí)，為配合接觸式扭矩傳感器的信號(hào)采取，輸入軸處反映扭桿變形機(jī)構(gòu)復(fù)雜，容易受到部件制造精度影響而導(dǎo)致信號(hào)不靈敏，不穩(wěn)定。另外，接觸點(diǎn)的磨損還會(huì)導(dǎo)致信號(hào)漂移現(xiàn)象。因此，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有循環(huán)球式電動(dòng)轉(zhuǎn)向器普遍存在著因扭矩信號(hào)可靠性差而導(dǎo)致助力特性不理想的問(wèn)題。為此研究并開(kāi)發(fā)了新型的循環(huán)球式電動(dòng)轉(zhuǎn)向器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種循環(huán)球式電動(dòng)轉(zhuǎn)向器，其通過(guò)斷開(kāi)式輸入軸的結(jié)構(gòu)，使得反映扭桿變形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)采用過(guò)渡殼體成功布置了非接觸式扭矩傳感器，使得扭矩信號(hào)更加準(zhǔn)確、可靠地傳遞給控制單元。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:循環(huán)球式電動(dòng)轉(zhuǎn)向器，其特征在于:扭桿的一端與轉(zhuǎn)向器輸入端連接，另一端通過(guò)銷(xiāo)釘與螺桿剛性連接，輸入轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)向器輸入端過(guò)盈配合剛性連接，輸出轉(zhuǎn)子與螺桿過(guò)盈配合剛性連接，螺母通過(guò)內(nèi)滾道與螺桿后端上的外滾道配合連接，螺母外壁上的齒條與齒扇軸上的齒扇嚙合，蝸輪通過(guò)過(guò)盈配合與螺桿中部剛性連接，電動(dòng)機(jī)的輸出軸與蝸桿通過(guò)聯(lián)軸器連接，經(jīng)過(guò)蝸桿與蝸輪組成的蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)向力矩傳遞到螺桿上。
[0006]本實(shí)用新型的積極效果是其通過(guò)斷開(kāi)式輸入軸的設(shè)計(jì)，使得反映扭桿變形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，減少了部件數(shù)量，減少了誤差積累，成功避免由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜帶來(lái)的扭矩傳感器信號(hào)不靈敏、信號(hào)不穩(wěn)定問(wèn)題;通過(guò)采用過(guò)渡殼體成功布置了非接觸式扭矩傳感器，使得扭矩信號(hào)更加準(zhǔn)確、可靠地傳遞給控制單元；同時(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)了電機(jī)、蝸輪蝸桿及螺桿滾道等主要參數(shù)，使得該循環(huán)球式電動(dòng)轉(zhuǎn)向器性能更優(yōu)、精度更高、穩(wěn)定性更好。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0008]圖2為本實(shí)用新型的側(cè)面結(jié)構(gòu)圖。
[0009]圖3為輸入轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)向器輸入端局部結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖4是本實(shí)用新型的控制策略框圖。
[0011 ]圖5是本實(shí)用新型采用直流永磁有刷電動(dòng)機(jī)的電子控制單元原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明:如圖1-3所示，扭桿2的一端與轉(zhuǎn)向器輸入端I連接，另一端與螺桿6過(guò)盈配合剛性連接，轉(zhuǎn)子3與轉(zhuǎn)向器輸入端I過(guò)盈配合剛性連接，轉(zhuǎn)子4與螺桿6過(guò)盈配合剛性連接，其特征在于扭桿2的扭轉(zhuǎn)變形直接通過(guò)轉(zhuǎn)子3與轉(zhuǎn)子4的相對(duì)角位移，通過(guò)非接觸傳感器將角位移(即轉(zhuǎn)向器輸入端I螺桿6的相對(duì)轉(zhuǎn)角)采集，轉(zhuǎn)換為扭矩的電信號(hào)輸入給電子控制單元(ECU)。螺桿6與螺母7構(gòu)成循環(huán)球傳動(dòng)副。螺母7上的齒條與齒扇軸(即搖臂軸)上的齒扇8相嚙合，將轉(zhuǎn)向力矩輸出。蝸輪9通過(guò)過(guò)盈與螺桿6剛性連接。電動(dòng)機(jī)10的輸出軸與蝸桿11通過(guò)聯(lián)軸器連接，經(jīng)過(guò)蝸桿11與蝸輪12組成的蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)向力矩傳遞到螺桿6上。
[0013]如圖4所示，EPS系統(tǒng)采集方向盤(pán)轉(zhuǎn)矩信號(hào)，經(jīng)過(guò)相位超前后，綜合車(chē)速信號(hào)得到當(dāng)前對(duì)應(yīng)的基本助力電流信號(hào);通過(guò)采樣電機(jī)端電壓與電流，估算電機(jī)轉(zhuǎn)速然后綜合車(chē)速信號(hào)得到補(bǔ)償電流大小;補(bǔ)償電流與基本助力電流相加得到新的電流，得到目標(biāo)電流;將得到的目標(biāo)電流與實(shí)際反饋電流進(jìn)行PI控制得到H橋占空比信號(hào)從而控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)。
[0014]如圖5所示，電子控制單元主要由M⑶、信號(hào)采集與處理電路、驅(qū)動(dòng)電路等組成。MCU為32位單片機(jī)。信號(hào)采集與處理電路用于采集以及處理電動(dòng)機(jī)電壓、電動(dòng)機(jī)電流、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角、車(chē)速信號(hào)等。采用小電阻分壓的方法采集電機(jī)電流，通過(guò)采樣得到電機(jī)兩端的端電壓，將采集到的電機(jī)兩端端電壓和電機(jī)電流一起估算電機(jī)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)矩傳感器輸出兩路SENT信號(hào)以及一個(gè)HVM信號(hào)，通過(guò)對(duì)兩路SENT信號(hào)和HVM信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，得到最終的力矩和轉(zhuǎn)角大小。通過(guò)CAN模塊采集車(chē)速信號(hào)。
[0015]驅(qū)動(dòng)電路包括繼電器驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，其中電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)是一個(gè)H型PWM功率轉(zhuǎn)換電路。MOSFET管的開(kāi)關(guān)由PffM信號(hào)的高低電平控制，PffM信號(hào)的頻率為20kHz。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.循環(huán)球式電動(dòng)轉(zhuǎn)向器，其特征在于:扭桿的一端與轉(zhuǎn)向器輸入端連接，另一端通過(guò)銷(xiāo)釘與螺桿剛性連接，輸入轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)向器輸入端過(guò)盈配合剛性連接，輸出轉(zhuǎn)子與螺桿過(guò)盈配合剛性連接，螺母通過(guò)內(nèi)滾道與螺桿后端上的外滾道配合連接，螺母外壁上的齒條與齒扇軸上的齒扇嚙合，蝸輪通過(guò)過(guò)盈配合與螺桿中部剛性連接，電動(dòng)機(jī)的輸出軸與蝸桿通過(guò)聯(lián)軸器連接，經(jīng)過(guò)蝸桿與蝸輪組成的蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)向力矩傳遞到螺桿上。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種循環(huán)球式電動(dòng)轉(zhuǎn)向器，其特征在于：扭桿的一端與轉(zhuǎn)向器輸入端連接，另一端通過(guò)銷(xiāo)釘與螺桿剛性連接，輸入轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)向器輸入端過(guò)盈配合剛性連接，輸出轉(zhuǎn)子與螺桿過(guò)盈配合剛性連接，螺母通過(guò)內(nèi)滾道與螺桿后端上的外滾道配合連接，螺母外壁上的齒條與齒扇軸上的齒扇嚙合，蝸輪通過(guò)過(guò)盈配合與螺桿中部剛性連接，電動(dòng)機(jī)的輸出軸與蝸桿通過(guò)聯(lián)軸器連接，經(jīng)過(guò)蝸桿與蝸輪組成的蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)向力矩傳遞到螺桿上。其通過(guò)斷開(kāi)式輸入軸的結(jié)構(gòu)，使得反映扭桿變形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)采用過(guò)渡殼體成功布置了非接觸式扭矩傳感器，使得扭矩信號(hào)更加準(zhǔn)確、可靠地傳遞給控制單元。
【IPC分類(lèi)】B62D5/04
【公開(kāi)號(hào)】CN205327155
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521109136
【發(fā)明人】高尚, 郭萬(wàn)富, 鄭燕冬, 巨建輝, 高鐵石, 李偉, 吳浩, 李興修, 雷紅亮
【申請(qǐng)人】中國(guó)第一汽車(chē)股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日