一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的雙電機(jī)同步驅(qū)動轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車領(lǐng)域，涉及汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，特別涉及雙電機(jī)同步驅(qū)動的汽車線控執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(機(jī)械式、液壓式和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng))保證了汽車按駕駛員的意志行駛，但是由于其轉(zhuǎn)向傳動比固定，汽車的響應(yīng)特性隨著車速和方向盤轉(zhuǎn)角變化，因此駕駛員必須隨著變化的特性做出補(bǔ)償，從而保證汽車在不同的工況下都能按意愿行駛。但這影響了汽車的操縱穩(wěn)定性和駕駛舒適性。因此，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以自由設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的力傳遞特性和角傳遞特性，給汽車的轉(zhuǎn)向特性設(shè)計(jì)帶來了很大的發(fā)展空間。在汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的部件，比如轉(zhuǎn)向柱、中間軸、栗等都被取消了。轉(zhuǎn)向操作機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的機(jī)械連接被各種電子-機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)所取代。這使得車輛能通過電氣驅(qū)動系統(tǒng)的電信號來控制車輪和方向盤。
[0003]轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)線控轉(zhuǎn)向控制的執(zhí)行系統(tǒng)，是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心硬件，它的響應(yīng)特性、結(jié)構(gòu)冗余安全性和壽命等都決定了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能。
[0004]現(xiàn)有的用于線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)有很多種，在已公布的專利中有采用單電機(jī)驅(qū)動齒條的雙電機(jī)的線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如《用于汽車上的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)》(中國專利公開號:CN101229819 A)和《具有柔性冗余機(jī)構(gòu)的車用線控轉(zhuǎn)向裝置》(中國專利公開號:CN104015781 A);也有采用雙電機(jī)驅(qū)動齒條的線控轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如《一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及其控制方法》(中國專利公開號:CN103419835 A)和《應(yīng)用于雙電機(jī)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的冗余容錯控制方法》(中國專利公開號:CN102320325 A)。
[0005]但是以上專利中只是給出了系統(tǒng)的示意圖，具體結(jié)構(gòu)和布置并不清楚，本發(fā)明的目的就是在于公布一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的雙電機(jī)同步驅(qū)動轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)形式。雙電機(jī)同步驅(qū)動轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)特性，雙電機(jī)平均分擔(dān)了轉(zhuǎn)向執(zhí)行力矩，充分利用了雙電機(jī)的功率，提高了機(jī)構(gòu)的壽命，當(dāng)一個(gè)電機(jī)不工作時(shí)另一個(gè)電機(jī)仍能保證線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向執(zhí)行，此外，扭矩轉(zhuǎn)角傳感器嵌入蝸輪蝸桿減速器總成內(nèi)，使得機(jī)構(gòu)總成的空間更加緊湊，便于機(jī)構(gòu)的安裝和布置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是在于公布一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的雙電機(jī)同步驅(qū)動轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)形式。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提供以下技術(shù)方案:
[0008]—種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的雙電機(jī)同步驅(qū)動轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由兩個(gè)相同的轉(zhuǎn)向電機(jī)、兩個(gè)相同的蝸輪蝸桿減速器總成、扭矩轉(zhuǎn)角傳感器以及齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器總成組成；兩相同轉(zhuǎn)向電機(jī)輸出軸與兩蝸輪蝸桿減速器總成的蝸桿同軸緊固連接；兩相同轉(zhuǎn)向電機(jī)以及與其緊固連接的蝸輪減速器總成兩者通過蝸輪蝸桿減速器的蝸輪軸小齒輪總成以反向?qū)ΨQ布置的方式嚙合到齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的左右齒條上；所述的扭矩轉(zhuǎn)角傳感器嵌入到蝸輪蝸桿減速器總成內(nèi)。
[0009]兩個(gè)相同轉(zhuǎn)向電機(jī)(6)采用永磁有刷直流電機(jī)，通過六角螺栓(7)將所述轉(zhuǎn)向電機(jī)緊固到蝸輪蝸桿減速器上，所述兩轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出軸與兩減速器蝸桿(33)同軸緊固聯(lián)接并通過角接觸球軸承(32)支撐。
[0010]蝸輪蝸桿減速器總成左右相同，其總成包括:減速器殼體蓋(10)，減速器密封墊片(11)，角接觸球軸承(12)，減速器殼體座(13)，減速器蝸輪總成(14)，轉(zhuǎn)向器密封墊片
(15)，六角螺栓(16)，深溝球軸承(17)，蝸輪軸小齒輪總成(18)，轉(zhuǎn)向器殼體(19)，減速器蝸桿(33)，扭矩轉(zhuǎn)角傳感器(34)，套筒(35)，角接觸球軸承(36)，角接觸球軸承(37)，螺釘
(38);所述減速器殼體蓋(10)通過螺釘(38)固定到減速器殼體座(13)上；所述六角螺栓
(16)將減速器殼體蓋(10)、轉(zhuǎn)向器密封墊片(11)、轉(zhuǎn)向器殼體(19)三者緊固聯(lián)接；所述扭矩轉(zhuǎn)角傳感器(34)通過輸入軸聯(lián)接減速器蝸輪總成(14)輸出軸聯(lián)接蝸輪軸小齒輪總成
(18)的方式嵌入到蝸輪蝸桿減速器總成內(nèi)；所述角接觸球軸承(12)和深溝球軸承(17)用于支撐減速器蝸輪總成(14);所述角接觸球軸承(36)和角接觸球軸承(37)用于支撐蝸輪軸小齒輪總成(18);所述套筒(35)用于固定角接觸球軸承(36);所述轉(zhuǎn)向電機(jī)的轉(zhuǎn)向力矩經(jīng)所述減速器蝸桿、減速器蝸輪總成減速放大并由蝸輪軸小齒輪總成輸出。
[0011]齒輪齒條轉(zhuǎn)向器采用對稱的結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)向器總成包括:螺桿(1)，球鉸殼體(2)，六角螺母(3)，轉(zhuǎn)向拉桿防塵罩(8)，轉(zhuǎn)向拉桿防塵罩彈性環(huán)箍(9)，轉(zhuǎn)向器殼體(19)，壓簧
(20)，間隙調(diào)節(jié)裝置總成(21)，防塵套(22)，轉(zhuǎn)向齒條接頭分總成(23)，轉(zhuǎn)向器齒條(24)，防塵罩管箍(25)，轉(zhuǎn)向器殼橡膠墊圈(26)，轉(zhuǎn)向器橡膠墊圈卡子(27)，齒條襯套(28)，轉(zhuǎn)向器套筒(29)，轉(zhuǎn)向器殼體(30)，蝸輪軸小齒輪總成(31);所述的壓簧(20)和間隙調(diào)節(jié)裝置總成(21)用于保證轉(zhuǎn)向器齒條(24)與蝸輪軸小齒輪總成(18)的良好嚙合；傳遞到轉(zhuǎn)向器齒條(24)的轉(zhuǎn)向力矩通過所述轉(zhuǎn)向齒條接頭分總成(23)、六角螺母(3)、球鉸殼體(2)傳遞到螺桿(1);所述防塵套(22)、轉(zhuǎn)向拉桿防塵罩(8)、轉(zhuǎn)向器殼橡膠墊圈(26)均可保證轉(zhuǎn)向器總成的密封性；所述轉(zhuǎn)向拉桿防塵罩彈性環(huán)箍(9)、防塵罩管箍(25)、轉(zhuǎn)向器殼橡膠墊圈(26)、轉(zhuǎn)向器橡膠墊圈卡子(27)用于緊固轉(zhuǎn)向拉桿防塵罩(8);所述齒條襯套(28)用于轉(zhuǎn)向器齒條(24)和轉(zhuǎn)向器殼體(30)的運(yùn)動導(dǎo)向；所述轉(zhuǎn)向器套筒(29)用于連接左右兩轉(zhuǎn)向器殼體(19)。
[0012]扭矩轉(zhuǎn)角傳感器包括:34(1)、轉(zhuǎn)角傳遞裝置，34(2)、傳感器扭桿轉(zhuǎn)角測量器，34(3)、傳感器扭桿，34 (4)、傳感器外殼，34 (5)、軸端緊固套筒，34 (6)、傳感器扭桿轉(zhuǎn)角傳遞裝置，34 (7)、碳刷支持棒，34 (8)、碳刷，34 (9)、碳刷支持棒，34 (10)、供電裝置，34 (11)、軸端緊固套筒，34 (12)、傳感器扭桿轉(zhuǎn)角測量器，34 (13)、傳感器扭桿轉(zhuǎn)角傳遞裝置，34 (14)、電路板；所述扭矩轉(zhuǎn)角傳感器的輸入端聯(lián)接減速器渦輪總成(14)，扭矩轉(zhuǎn)角傳感器的輸出端聯(lián)接渦輪軸小齒輪總成(18)。
[0013]本發(fā)明的工作原理:
[0014]線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制策略分為上層控制策略(包括主動轉(zhuǎn)向控制策略和路感控制策略)和下層控制策略。下層控制策略控制轉(zhuǎn)向電機(jī)實(shí)現(xiàn)上層控制策略確定的目標(biāo)前輪轉(zhuǎn)角，采用雙電機(jī)同步驅(qū)動的轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)過程如下:
[0015]由線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總控制器決策出目標(biāo)前輪轉(zhuǎn)角指令發(fā)送到轉(zhuǎn)向執(zhí)行雙電機(jī)驅(qū)動器，由雙電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動雙電機(jī)，雙電機(jī)驅(qū)動蝸輪蝸桿減速器的蝸桿，蝸桿帶動蝸輪總成，減速器蝸輪總成作為扭矩轉(zhuǎn)角傳感器的輸入端，扭矩轉(zhuǎn)角傳感器的輸出端聯(lián)接并帶動蝸輪軸小齒輪總成，蝸輪軸小齒輪總成嚙合到齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的齒條并驅(qū)動轉(zhuǎn)向器齒條，轉(zhuǎn)向器齒條的轉(zhuǎn)向力矩通過轉(zhuǎn)向齒條接頭分總成、六角螺母、球鉸殼體傳遞到螺桿，最終由螺桿帶動左右車輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，結(jié)合扭矩轉(zhuǎn)角傳感器測得的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)角反饋值實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)送到轉(zhuǎn)向執(zhí)行雙電機(jī)驅(qū)動器的控制指令。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
[0017]1.扭矩轉(zhuǎn)角傳感器嵌入到了蝸輪蝸桿減速器和轉(zhuǎn)向器殼體內(nèi)使得結(jié)構(gòu)更加緊湊，節(jié)省了布置空間。
[0018]2.雙電機(jī)同步驅(qū)動的轉(zhuǎn)向執(zhí)彳丁機(jī)構(gòu)，提尚了系統(tǒng)的響應(yīng)特性；
[0019]3.雙電機(jī)平均分擔(dān)了轉(zhuǎn)向執(zhí)行力矩，充分利用了雙電機(jī)的功率，提高了機(jī)構(gòu)的壽命;
[0020]4.當(dāng)一個(gè)電機(jī)不工作時(shí)另一個(gè)電機(jī)仍能保證轉(zhuǎn)向執(zhí)行，保證了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向執(zhí)行冗余安全性，加快線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)品化的速度。
【附圖說明】
[0021]附圖1.本發(fā)明所述一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的雙電機(jī)同步驅(qū)動轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)所述的摘要附圖。
[0022]附圖2.本發(fā)明所述一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的雙電機(jī)同步驅(qū)動轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)所述的轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正視圖。
[0023]附圖3.本發(fā)明所述一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的雙電機(jī)同步驅(qū)動轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)所述的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的剖視圖。
[0024]附圖4(1)、4(2).本發(fā)明所述一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的雙電機(jī)同步驅(qū)動轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)所述的蝸輪蝸桿減速器的具體結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0025]附圖5(1)、5 (2).本發(fā)明所述一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的雙電機(jī)同步驅(qū)動轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)所述的齒輪齒條轉(zhuǎn)向器橡膠墊圈卡子局部剖視圖。
[0026]附圖6(1)、6 (2).本發(fā)明所述一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的雙電機(jī)同步驅(qū)動轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)所述的轉(zhuǎn)向電機(jī)與蝸輪蝸桿減速器聯(lián)接的剖視圖。
[0027]附圖7.本發(fā)明所述一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的雙電機(jī)同步驅(qū)動轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)所述的扭矩轉(zhuǎn)角傳感器的局部放大圖。
[0028]其中，附圖標(biāo)記對應(yīng)的零部件名稱為:
[0029]1、螺桿，2、球鉸殼體，3、六角螺母，4、減速器殼體座，5、減速器殼體蓋，6、轉(zhuǎn)向電機(jī)，7、六角螺