本發明涉及一種商用車電動助力轉向器、控制裝置及控制方法。
背景技術：
：隨著國際燃油形勢日趨緊張，國家大力支持節能減排產業的發展，在商用車領域，大噸位電動助力轉向技術仍處于空白狀態，在商用車上的轉向助力系統依舊采用的是傳統的液壓助力方式，傳統的液壓助力在車輛運轉時液壓泵存在較大的機械效率損耗，而且需要液壓系統一直處于高壓工作狀態，帶來了極大的能量損耗和安全隱患，這與國家倡導的節能減排背道而馳。從未來發展趨勢來看，隨著動力電池技術、電機技術等的發展，車輛正在向數字化、全電化、無人化、智能化的方向飛速發展，而傳統輪式車輛轉向系統已經不能滿足未來需求，智能轉向系統、主動轉向系統、線控轉向系統等越來越多的新型轉向系統已逐漸浮出水面，而這些新型轉向系統都需要依托電動動力轉向技術進行擴展或升級。技術實現要素：本發明的目的是提供一種采用電機作為驅動力，做到隨動隨停，反應迅速靈敏，當車輛不轉向時候，轉向器不工作，大大節約能耗，由于采用同步帶與行星減速機構實現驅動電機的減速增扭，具有更高的機械效率，在助力轉向器輸出相同的功率條件下，需要的輸入功率更小，更加節能的商用車電動助力轉向器、控制裝置。本發明的另一目的是提供一種控制器通過傳感器檢測扭矩和角度數據，根據車輛提供的車速數據綜合分析，并發出指令控制驅動電機輸出扭矩和轉速的商用車電動助力轉向器的控制方法。本發明的技術解決方案是該商用車電動助力轉向器，其特殊之處在于，由依次傳遞扭矩的第一級減速增扭總成、第二級減速增扭總成和第三級減速增扭總成、控制裝置、傳感器和驅動電機組成；當控制裝置接收到傳感器檢測數據后，發出指令控制驅動電機輸出與之采集數據相對應的扭矩和轉速。作為優選：所述第一級減速增扭總成，由驅動電機、驅動電機輸出軸齒輪、行星軸齒輪、連接驅動電機輸出軸齒輪與行星軸齒輪的同步帶組成；其中行星軸齒輪與太陽輪軸通過鍵連接，驅動電機輸出軸齒輪與驅動電機輸出軸通過鍵連接，驅動電機通過同步帶將扭矩傳遞給第二級減速增扭總成的過程中實現第一級減速增扭。作為優選：所述驅動電機固設在電機支架的一端，所述電機支持架的另一端連接在轉向器箱體上。作為優選：所述電機支持架和第二級減速增扭總成的太陽輪軸通過太陽輪軸油封密封；在輸入軸上安裝螺桿油封，且在扭桿尾端安裝油封將傳感器和螺桿隔離，保證傳感器不受潤滑油的污染而失效。作為優選：所述第二級減速增扭總成由行星減速機構構成，所述行星減速機構由行星架、行星架同軸線的第一軸孔內套裝帶有外齒的太陽輪軸、太陽輪軸兩端的行星架分別設置的第一滾動軸承、第二滾動軸承、環繞太陽輪軸第一軸孔的行星架上同徑分布與所述太陽輪軸平行設置的第二軸孔、所述相對設置的一對第二軸孔內分別套裝的滾針軸承、以及穿設滾針軸承的銷軸、套裝在所述銷軸且與太陽輪軸外齒嚙合的雙聯行星齒輪、安裝在所述太陽輪軸軸端的行星軸齒輪組成；第二級減速增扭總成在第一級減速增扭的基礎上再進行第二級減速增扭。作為優選：所述第三級減速增扭總成由連接螺桿、螺桿兩端分別套裝的圓錐滾子軸承、螺桿上套裝的循環球螺母、循環球螺母的外齒嚙合的齒扇組成；第三級減速增扭總成和第二級減速增扭總成通過花鍵連接，所述螺桿通過循環球螺母將扭矩傳遞給齒扇輸出軸，在扭矩傳遞過程中通過圓錐滾子軸承承擔螺桿的扭矩和軸向力，實現第三次減速增扭。本發明的另一技術解決方案是所述商用車電動助力轉向器的控制裝置，其特殊之處在于，所述控制裝置由傳感器、穿設在所述傳感器軸孔的輸入軸、與所述輸入軸連接且套裝在螺桿內的扭桿和控制器組成；當司機轉動方向盤時，與方向盤連接的輸入軸傳遞扭矩給扭桿，使扭桿產生微小的扭轉變形，該變形通過傳感器檢測后傳輸給控制器，并采集車輛提供的車速數據綜合分析，控制器發出指令控制驅動電機輸出與之采集數據相對應的扭矩和轉速；電機在高轉速條件下，通過同步帶做一級減速，然后行星減速機構做二級減速，將扭矩傳遞給螺桿，螺桿通過循環球螺母及齒扇輸出軸做第三級減速，最后輸出扭矩。本發明的再一技術解決方案是所述商用車電動助力轉向器的控制方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：⑴當轉動方向盤時，扭桿產生微小的扭轉變形，該變形通過傳感器檢測后傳輸給控制器，控制器通過傳感器檢測扭矩和角度數據；⑵控制器進行數據處理后發出指令控制電機的轉速和扭矩；⑶驅動電機在高轉速條件下，通過同步帶做一級減速，然后通過行星減速機構做二級減速，將扭矩傳遞給螺桿，螺桿通過循環球螺母及齒扇輸出軸做第三級減速；最后通過扇齒輸出扭矩。與現有技術相比，本發明的有益效果:⑴本發明采用同步帶、行星減速機構實現驅動電機的減速增扭，對比傳統的液壓助力有著更高的機械效率，在助力轉向器輸出相同的功率條件下，有更加優秀的節能效果。⑵通過采用傳感器來感知司機的駕駛意圖，來驅動電機工作，具有轉向反應迅速靈敏的特點，同時由于驅動電機能做到隨動隨停的特點，當車輛不轉向時候，轉向器不工作，大大節約了能耗。⑶本發明采用電機作為驅動力，替代了傳統的液壓助力方式，相比較傳統的液壓泵需要長時間工作，本方案大大提高了車輛安全性。附圖說明圖1是本發明商用車電動助力轉向器的結構示意圖；圖2是本發明商用車電動助力轉向器行星減速機構的結構示意圖；圖3是本發明商用車電動助力轉向器行星減速機構的立體圖；圖4是發明商用車電動助力轉向器的控制裝置的示意圖。主要組件符號說明：第一減速增扭總成1輸出軸齒輪11電機支架12同步帶13驅動電機14第二減速增扭總成2行星架21太陽輪軸22雙聯行星齒輪23行星軸齒輪24軸承25第一滾動軸承251第二滾動軸承252滾針軸承253銷軸26太陽輪軸油封27第三減速增扭總成3轉向器箱體31輸入軸32傳感器33螺桿34螺桿油封341扭桿35扭桿油封351循環球螺母36齒扇37滾子軸承38控制器4具體實施方式本發明下面將結合附圖作進一步詳述：請參閱圖1所示，該商用車純電動助力轉向器，由依次傳遞扭矩的第一級減速增扭總成1、第二級減速增扭總成2和第三級減速增扭總成3、控制器4、傳感器33和伺服電機14組成；當控制裝置4接收到傳感器33檢測數據后，發出指令控制伺服電機輸出與之采集數據相對應的扭矩和轉速。本實施例中，所述純電動助力轉向器的第三級減速增扭總成3，包括箱體31、箱體31一側的端蓋穿孔內裝入輸入軸32，輸入軸32上套裝有傳感器33，輸入軸32的另一端連接套裝在螺桿34內腔中的扭桿35，螺桿34上套裝循環球螺母36，循環球螺母36的外齒嚙合的齒扇37，螺桿34兩端分別套裝的圓錐滾子軸承38，螺桿34的另一端通過花鍵連接第二級減速增扭總成2。請參閱圖1、圖2、圖3所示，所述純電動助力轉向器的第二級減速增扭總成2，由行星減速機構2構成；所述行星減速機構2由行星架21、行星架21同軸線的第一軸孔內套裝帶有外齒的太陽輪軸22、太陽輪軸22兩端的行星架21分別設置的第一滾動軸承251、第二滾動軸承252、環繞太陽輪軸22第一軸孔的行星架21上同徑分布與所述太陽輪軸22平行設置的第二軸孔、所述相對設置的一對第二軸孔內分別套裝的滾針軸承253、以及穿設滾針軸承253的銷軸26、套裝在所述銷軸26且與太陽輪軸外齒嚙合的雙聯行星齒輪23、安裝在所述太陽輪軸22軸端的行星軸齒輪24組成；所述雙聯行星齒輪23可在銷軸26上滾動，銷軸26與行星架21系過盈配合，運動時，銷軸26和行星架21是相對靜止的。請參閱圖1所示，所述純電動助力轉向器的第一級減速增扭總成1，由伺服電機14、伺服電機輸出軸齒輪11、行星軸齒輪24、連接伺服電機輸出軸齒輪11與行星軸齒輪24的同步帶13組成；其中行星軸齒輪24與太陽輪軸22通過鍵連接，伺服電機輸出軸齒輪11與伺服電機14輸出軸通過鍵連接，伺服電機14通過同步帶13將扭矩傳遞給第二級減速增扭總成的過程中實現第一級減速增扭。本實施例中，所述伺服電機14固設在電機支架12的一端，所述電機支持架12的另一端連接在轉向器箱體31上。本實施例中，所述電機支持架12和太陽輪軸22通過太陽輪軸油封27密封；在輸入軸32上安裝螺桿油封341，且在扭桿尾端安裝扭桿油封351將傳感器33和螺桿34隔離，保證傳感器33不受潤滑油的污染而失效。請參閱圖4所示，所述商用車純電動助力轉向器的控制裝置，由傳感器33、穿設在所述傳感器33軸孔的輸入軸32、與所述輸入軸32連接且套裝在螺桿34內的扭桿35和控制器4組成；當司機轉動方向盤時，與方向盤連接的輸入軸32傳遞扭矩給扭桿35，使扭桿35產生微小的扭轉變形，該變形通過傳感器33檢測后傳輸給控制器4，并采集車輛提供的車速數據綜合分析，控制器4發出指令控制伺服電機14輸出與之采集數據相對應的扭矩和轉速；伺服電機14在高轉速條件下，通過同步帶13做一級減速，然后行星減速機構做二級減速，將扭矩傳遞給螺桿34，螺桿34通過循環球螺母36及齒扇37輸出軸做第三級減速，最后輸出扭矩。請參閱圖4所示，所述商用車純電動助力轉向器的控制方法，包括以下步驟：⑴當轉動方向盤時，扭桿35產生微小的扭轉變形，該變形通過傳感器33檢測后傳輸給控制器4，控制器4通過傳感器33檢測扭矩和角度數據；⑵控制器4進行數據處理后發出指令控制伺服電機14的轉速和扭矩；⑶伺服電機14在高轉速條件下，通過同步帶13做一級減速，然后通過行星減速機構做二級減速，將扭矩傳遞給螺桿34，螺桿34通過循環球螺母36及齒扇37輸出軸做第三級減速；最后通過扇齒輸出軸輸出扭矩。以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明權利要求的涵蓋范圍。當前第1頁12