CN110371184A - 一种新能源商用车无人驾驶的转向装置及其新能源商用车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新能源商用车无人驾驶的转向装置，包括依次连接的转向管柱带中间轴总成、第一转向万向节、转向轴、第二转向万向节和电动助力循环球转向器，与电动助力循环球转向器连接的主电机，设置在转向管柱带中间轴总成与第一转向万向节之间、用于传递转动动能的减速机构，与减速机构连接、用于驱动转向管柱带中间轴总成和转向轴旋转的辅助电机，以及分别与转向管柱带中间轴总成、辅助电机、电动助力循环球转向器和主电机电气连接、且用于控制辅助电机和主电机主备切换运转的EPS控制器。本发明还提供了一种新能源商用车。通过上述方案，本发明具有结构简单、运行平稳、占用面积小、维护成本低廉等优点。

Description

一种新能源商用车无人驾驶的转向装置及其新能源商用车

技术领域

本发明涉及新能源商用车技术领域，尤其是一种新能源商用车无人驾驶的转向装置及其新能源商用车。

背景技术

目前，现有的新能源商用车无人驾驶主流转向方式为电动液压助力循环球转向，如图1所述，其主要结构包括机械转向管柱带中间轴总成、液压助力循环球减速机构、电动转向泵、转向控制器、转向油壶、各油管和安装支架等，该转向方式在液压系统的基础上又增加了电子系统，使得系统越加复杂，且空间布置及售后维修也不方便、成本高。当且仅当，在电动液压助力失效时，整车就转向很费劲(可机械转向)，易发生安全事故。

因此，急需要提出一种结构简单、占用面积小、安全可靠的新能源商用车无人驾驶转向装置。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种新能源商用车无人驾驶的转向装置及其新能源商用车，本发明采用的技术方案如下：

一种新能源商用车无人驾驶的转向装置，包括依次连接的转向管柱带中间轴总成、第一转向万向节、转向轴、第二转向万向节和电动助力循环球转向器，与电动助力循环球转向器的涡轮啮合连接的电动助力循环球转向器连接轴，轴承端部通过蜗杆与电动助力循环球转向器的涡轮啮合连接、用于驱动电动助力循环球转向器的涡轮转动主电机，与电动助力循环球转向器一体成型、用于将电动助力循环球转向器固定在车身底盘上的电动助力循环球转向器安装座，设置在转向管柱带中间轴总成与第一转向万向节之间、用于传递转动动能的减速机构，与减速机构连接、用于驱动转向管柱带中间轴总成和转向轴旋转的辅助电机，以及分别与转向管柱带中间轴总成、辅助电机、电动助力循环球转向器和主电机电气连接、且用于控制辅助电机和主电机主备切换运转的EPS控制器；所述转向管柱带中间轴总成的外边缘设置用于将转向管柱带中间轴总成固定在车身底盘上的转向管柱带中间轴总成安装座；所述EPS控制器与整车控制器VCU电气连接。

进一步地，所述用于新能源商用车无人驾驶的转向装置，还包括与减速机构固定连接、用于将减速机构固定在车身底盘上的减速机构安装座，以及固定在减速机构安装座上、用于支撑固定所述EPS控制器的EPS控制器安装座。

更进一步地，所述减速机构包括与减速机构安装座固定连接的壳体，一端贯穿壳体设置并与第一转向万向节连接、且另一端置于所述壳体内的转向输入轴，套设固定在转向输入轴的外边缘、并置于壳体内、且与辅助电机的轴承端部的蜗杆啮合连接的涡轮，套设固定在转向输入轴的外边缘与壳体内壁之间、并分别置于所述涡轮的两侧、用于向转向输入轴提供滚动支撑的第一滚动轴承和第二滚动轴承，以及一端贯穿壳体设置并与转向管柱带中间轴总成连接、另一端置于壳体内并与转向输入轴连接的转向输出轴。

优选地，所述EPS控制器安装座为板状结构、且一端呈弧形贴合固定在减速机构安装座上、另一端与EPS控制器连接。

一种新能源商用车，包括权所述的一种新能源商用车无人驾驶的转向装置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明巧妙地在转向管柱带中间轴总成与第一转向万向节之间设置减速机构和辅助电机，并利用EPS控制器控制主电机与辅助电机主备用切换，当主电机出现故障停止工作时，EPS控制器接收到故障报警，并经分析判断后通过EPS控制器下指令启动辅助电机，实现无缝连接转向，整车在行驶中始终保持足够的转向性能要求，提供双重安全保障。

(2)本发明的减速机构通过设置涡轮，将辅助电机的旋转方向转换成转向管柱带中间轴总成的轴向转动；另外，本发明在转向输入轴与壳体内壁之间、且涡轮两侧设置一对滚动轴承，保证换向平稳，有效降低换向摆动带来的噪音。

(3)本发明通过设置减速机构安装座和EPS控制器安装座，保证减速机构、辅助电机和EPS控制器固定可靠的同时，又能简化结构、降低重量；与电动液压助力循环球转向的转向方式相比，大大缩小了占用面积。

综上所述，本发明具有结构简单、运行平稳、占用面积小、维护成本低廉等优点，在新能源商用车技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有技术中的转向机构的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明的主电机驱动的立体图(一)。

图4为本发明的主电机驱动的立体图(二)。

图5为本发明的辅助电机驱动的立体图(一)。

图6为本发明的辅助电机驱动的立体图(二)。

图7为本发明的辅助电机驱动的立体图(三)。

图8为本发明的减速机构的剖面示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-转向管柱带中间轴总成，2-减速机构，3-辅助电机，4-EPS控制器，5-第一转向万向节，6-转向轴，7-第二转向万向节，8-电动助力循环球转向器，9-主电机，11-电动助力循环球转向器安装座，12-电动助力循环球转向器连接轴，20-减速机构安装座，21-壳体，22-转向输入轴，23-涡轮，24-第一滚动轴承，25-第二滚动轴承，26-转向输出轴，40-EPS控制器安装座，101-转向管柱带中间轴总成安装座。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

如图2至图8所示，本实施例提供了一种新能源商用车，其包括有无人驾驶的转向装置。需要说明的是，本实施例中所述的“第一”、“第二”等序号用语仅用于区分同类部件，不能理解成对保护范围的特定限定。另外，本实施例中所述“底部”、“顶部”、“四周边缘”、“中央”等方位性用语是基于附图来说明的，EPS控制器、转向管柱带中间轴总成、第一转向万向节、转向轴、第二转向万向节、辅助电机、电动助力循环球转向器和主电机本身为成熟部件，本实施例并未对其本身结构进行改进。

在本实施例中，新能源商用车无人驾驶的转向装置包括依次连接的转向管柱带中间轴总成1、第一转向万向节5、转向轴6、第二转向万向节7和电动助力循环球转向器8，轴承端部通过蜗杆与电动助力循环球转向器8的涡轮啮合连接、用于驱动电动助力循环球转向器8的涡轮转动并主电机9，与电动助力循环球转向器8一体成型、用于将电动助力循环球转向器8固定在车身底盘上的电动助力循环球转向器安装座11，设置在转向管柱带中间轴总成1与第一转向万向节5之间、用于传递转动动能的减速机构2，与减速机构2连接、用于驱动转向管柱带中间轴总成1和转向轴6旋转的辅助电机3，分别与转向管柱带中间轴总成1、辅助电机3、电动助力循环球转向器8和主电机9电气连接、且用于控制辅助电机3和主电机9主备切换运转的EPS控制器4，与减速机构2固定连接、用于将减速机构2固定在车身底盘上的减速机构安装座20，以及固定在减速机构安装座20上、用于支撑固定所述EPS控制器4的EPS控制器安装座40。其中，转向管柱带中间轴总成1的外边缘设置用于将转向管柱带中间轴总成1固定在车身底盘上的转向管柱带中间轴总成安装座101。本实施例的EPS控制器安装座40为板状结构、且一端呈弧形贴合固定在减速机构安装座20上、另一端与EPS控制器4连接。所述EPS控制器4与整车控制器VCU电气连接。在电动助力循环球转向器8设置有与涡轮啮合连接的电动助力循环球转向器连接轴12。

本实施例的减速机构包括与减速机构安装座20固定连接的壳体21，一端贯穿壳体21设置并与第一转向万向节5连接、且另一端置于所述壳体21内的转向输入轴22，套设固定在转向输入轴22的外边缘、并置于壳体21内、且与辅助电机3的轴承端部的蜗杆啮合连接的涡轮23，套设固定在转向输入轴22的外边缘与壳体21内壁之间、并分别置于所述涡轮23的两侧、用于向转向输入轴22提供滚动支撑的第一滚动轴承24和第二滚动轴承25，以及一端贯穿壳体21设置并与转向管柱带中间轴总成1连接、另一端置于壳体21内并与转向输入轴22连接的转向输出轴26。

下面简要说明本装置的工作原理：

本实施例的电动助力循环球转向器上的主电机和传感器通过线束与EPS控制器连接，电动助力转向管柱带中间轴总成上的辅助电机和传感器通过线束与EPS控制器连接，而EPS控制器与整车线束连接。EPS控制器含有两套相互独立的控制程序，一套控制主电机，一套控制辅助电机，两套控制程序之间通过一个非逻辑运算连接(现有常规程序片段组合)。两套独立控制程序均与相对应电机经过转向标定试验，且能满足各种工况下转向功能要求。当整车点火信号输入时，EPS控制器对整个转向系统信号自检，自检合格后转向系统进入准备状态，EPS控制器根据整车信号输入和主传感器信号(扭矩传感器和角度传感器)输入对主电机下达相关指令保证整车正常转向行驶，而辅助电机始终处于待机状态，当主电机或主传感器出现故障导致主电机停止工作时，EPS控制器接收到故障码判定主电机不能工作，通过两套程序间的非逻辑运算，立即下达指令给辅助电机，辅助电机工作并实现转向，同时EPS控制器把相关故障码上报给VCU或者仪表台。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新能源商用车无人驾驶的转向装置，包括依次连接的转向管柱带中间轴总成(1)、第一转向万向节(5)、转向轴(6)、第二转向万向节(7)和电动助力循环球转向器(8)，与电动助力循环球转向器(8)的涡轮啮合连接的电动助力循环球转向器连接轴(12)，轴承端部通过蜗杆与电动助力循环球转向器(8)的涡轮啮合连接、用于驱动电动助力循环球转向器(8)的涡轮转动并带动电动助力循环球转向器连接轴(12)的主电机(9)，与电动助力循环球转向器(8)一体成型、用于将电动助力循环球转向器(8)固定在车身底盘上的电动助力循环球转向器安装座(11)；所述转向管柱带中间轴总成(1)的外边缘设置用于将转向管柱带中间轴总成(1)固定在车身底盘上的转向管柱带中间轴总成安装座(101)，其特征在于，所述用于新能源商用车无人驾驶的转向装置还包括设置在转向管柱带中间轴总成(1)与第一转向万向节(5)之间、用于传递转动动能的减速机构(2)，与减速机构(2)连接、用于驱动转向管柱带中间轴总成(1)和转向轴(6)旋转的辅助电机(3)，以及分别与转向管柱带中间轴总成(1)、辅助电机(3)、电动助力循环球转向器(8)和主电机(9)电气连接、且用于控制辅助电机(3)和主电机(9)主备切换运转的EPS控制器(4)；所述EPS控制器(4)与整车控制器VCU电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种新能源商用车无人驾驶的转向装置，其特征在于，还包括与减速机构(2)固定连接、用于将减速机构(2)固定在车身底盘上的减速机构安装座(20)，以及固定在减速机构安装座(20)上、用于支撑固定所述EPS控制器(4)的EPS控制器安装座(40)。

3.根据权利要求2所述的一种新能源商用车无人驾驶的转向装置，其特征在于，所述减速机构包括与减速机构安装座(20)固定连接的壳体(21)，一端贯穿壳体(21)设置并与第一转向万向节(5)连接、且另一端置于所述壳体(21)内的转向输入轴(22)，套设固定在转向输入轴(22)的外边缘、并置于壳体(21)内、且与辅助电机(3)的轴承端部的蜗杆啮合连接的涡轮(23)，套设固定在转向输入轴(22)的外边缘与壳体(21)内壁之间、并分别置于所述涡轮(23)的两侧、用于向转向输入轴(22)提供滚动支撑的第一滚动轴承(24)和第二滚动轴承(25)，以及一端贯穿壳体(21)设置并与转向管柱带中间轴总成(1)连接、另一端置于壳体(21)内并与转向输入轴(22)连接的转向输出轴(26)。

4.根据权利要求3所述的一种新能源商用车无人驾驶的转向装置，其特征在于，所述EPS控制器安装座(40)为板状结构、且一端呈弧形贴合固定在减速机构安装座(20)上、另一端与EPS控制器(4)连接。

5.一种新能源商用车，特征在于，包括权利要求1～4所述的一种新能源商用车无人驾驶的转向装置。