本發明屬汽車部件技術領域，具體涉及一種車輛用電動推桿式循環球電動助力轉向裝置。 背景技術
目前車輛用轉向器主要分齒輪齒條式和循環球式兩種，其中齒輪齒條式轉向器主要用于 乘用車，循環球式轉向器主要用于商用車。傳統動力轉向為液壓動力轉向，助力大小通過滑 閥或轉閥加以控制。傳統液壓動力轉向存在以下問題：助力特性不能隨車速進行實時調節與 控制，難以協調低速轉向輕便性與高速轉向"路感"的矛盾；即使不轉向，油泵也一直工作， 存在能量的寄生損失；由于液壓系統本身存在漏油與維護問題，提高了維修成本，而液壓油 還會對環境造成污染。油泵、皮帶輪、液壓管路等元件占用空間，不好布置；低溫工作性能 較差。
電動助力轉向系統（EPS)直接由電動機提供助力，取消了液壓系統，系統由轉向盤轉 矩傳感器、車速傳感器、控制器、助力電動機及減速機構等組成�；驹硎强刂破鹘邮苻D 向盤轉矩信號和車速信號，經過判斷和處理后，根據事先確定好的助力特性輸出控制信號， 控制電動機輸出助力扭矩。電動助力轉向系統能很好的克服液壓動力轉向存在的問題，具有 節能，提高安全性，有利于環保等許多優點，有逐步取代液壓動力轉向的趨勢，是未來動力 轉向技術的發展方向之一。但是目前世界范圍內的電動助力轉向系統還只是應用在轎車上， 且都為齒輪齒條式轉向器。
目前循環球電動助力轉向尚沒有產品出現，還處于研發階段。循環球電動助力轉向主要 應用于商用車上，當商用車前軸荷較大時，若電機與助力機械裝置是直接安裝在轉向器上的， 將使轉向器的尺寸增大，帶來笨重及安裝不便等一系列問題。本發明為電動推桿式的電動助 力轉向裝置，其電動助力裝置并不集成在轉向器上，而是一個獨立的裝置，并與轉向搖臂相 聯結，直接將助力作用在轉向搖臂上，再通過轉向直拉桿、轉向節臂使車輪轉向，達到助力 轉向的作用。本發明將大大減小轉向器尺寸，具有輕便、簡單等優點。
發明內容
本發明的目的在于提供一種結構緊湊、高效節能、低速轉向輕便、高速轉向路感強、以 及回正能力好的電動推桿式電動助力轉向裝置。
本發明的上述目的是通過這樣的技術方案實現的，即一種電動推桿式電動助力轉向裝置， 包括：
(一） 帶轉矩測量裝置的循環球轉向器，轉矩傳感裝置用于檢測作用在轉向盤上的力矩， 布置在循環球轉向器輸入端。
(二） 電動推桿，電動推桿的一端與循環球轉向系統中的轉向搖臂連接，另一端與車架 連接。電動推桿包括助力電動機及減速機構、推桿等。助力電動機用于提供輔助轉向力矩：
減速機構的輸入端與助力電動機聯接，起降速增扭的作用。(三）電子控制單元（ECU),用于根據采集到的轉向盤轉矩、車速等信號，控制助力電 動機電流。
其中，所述助力電動機為永磁有刷直流電動機或永磁無刷直流電動機，電壓制式為 DC24V或DC42V。
所述電動推桿中，助力電動機減速機構的輸入軸與助力電動機輸出軸連接，減速機構的 輸出軸與推桿中的螺桿連接。助力電動機輸出的力矩通過減速機構和螺桿螺母傳動副，推動 搖臂軸轉動。
所述轉矩傳感裝置中設有一扭桿，通過一套精密的機械裝置，將扭桿的變形放大成角位 移或線位移，由角位移或線位移傳感器間接測得扭桿的變形，根據扭桿剛度即可得轉矩。
所述電子控制單元主要由CPU、信號采集與處理電路、驅動電路、監測電路等組成。其 中CPU為8位或16位單片機，也可以為16位數字信號處理器（DSP)。電動機驅動電路中 設置有電子開關，當系統出現異常后，迅速切斷開關，以保證系統安全。
本發明的有益效果是，只在轉向時電動機才提供助力（不像液壓動力轉向，即使在不轉 向時，油泵也一直運轉），因而能減少能量消耗；能在各種行駛工況下提供合適的助力，減小 由路面不平所引起的對轉向系統的擾動，改善汽車的轉向特性，減輕汽車低速行駛時的轉向 操縱力，提高汽車高速行駛時的轉向穩定性，進而提高汽車的主動安全性，且可通過設置不 同的轉向手力特性來滿足不同使用對象的需要；取消了油泵、皮帶、皮帶輪、液壓軟管、液 壓油及密封件等，其零件比液壓動力轉向大大減少，因而其質量更輕、結構更緊湊，在安裝 位置選擇方面也更容易，并且能降低噪聲；沒有液壓回路，比液壓動力轉向更易調整和檢測， 裝配自動化程度更高，并且可以通過設置不同的程序，能快速與不同車型匹配，因而能縮短 生產和開發周期；不存在滲油問題，可大大降低保修成本，減小對環境的污染；比液壓動力 轉向具有更好的低溫工作性能。
4具體實施方式
如圖i所示，電子控制單元根據采集到的轉向盤轉矩r,與車速r確定助力電動機的目標電流/c/m/，然后根據助力電動機的實際電流/與目標電流/cmd對助力電動機電流進行反饋跟蹤控制。
如圖2所示，電動推桿式電動助力轉向裝置的工作原理是：當駕駛員轉動轉向盤（l)時，
駕駛員作用力矩經轉向軸（2)、轉向傳動軸（3)傳遞到循環球轉向器（5)的輸入軸，在循 環球轉向器（5)的輸入軸設置有轉矩測量裝置（4),轉矩測量裝置（4)將測得的駕駛員作 用力矩送給電子控制單元ECU, ECU根據該轉矩信號并結合車速信號控制電動推桿中的助力 電動機（13)輸出合適的助力矩，助力電動機（13)輸出的助力矩通過減速機構和螺桿螺母 傳動副，推動搖臂軸轉動，以此達到助力轉向的目的。
如圖3所示，扭桿（5)的一端與轉向器輸入軸（4)連接，另一端與螺桿（7)過盈配合 剛性連接，扭桿（5)的扭轉變形通過鋼球（3)傳遞給滑套（2)，傳動銷（1)與螺桿（7) 剛性連接，并通過與滑套（2)上的螺旋槽配合，在滑套（2)轉動的同時，產生軸向移動， 通過角位移傳感器（6)測量滑套（2)的軸向移動量，將扭桿（5)的相對變形（即轉向器輸 入軸（4)與螺桿（7)的相對轉角）轉換為表示轉矩的電信號輸入給電子控制單元（ECU)。 螺桿（7)與螺母（8)構成循環球傳動副。螺母（8)上的齒條與齒扇軸（即搖臂軸）上的 齒扇（9)相嚙合，將轉向力矩輸出。
如圖4所示，助力電動機（1)的輸出軸與斜齒輪I (2)通過鍵連接，經過斜齒輪II (3) 與斜齒輪I (2)組成減速機構，起到減速增扭的作用，螺桿（4)與斜齒輪II (3)連接，通 過螺桿（4)、螺母（5)的傳動副，變周向轉動為水平軸向的移動，最后通過螺母（5)將力 傳給推桿（7)。
如圖5所示，電子控制單元主要由CPU、信號采集與處理電路、驅動電路、監測電路等 組成。CPU為8位或16位單片機，也可以為16位數字信號處理器（DSP)。信號釆集與處理 電路用于采集電動機電流信號，以及處理轉矩信號、車速信號、發動機轉速信號等。驅動電 路包括電子開關（如繼電器）、狀態指示燈和電動機的驅動。其中電動機的驅動是一個H型 PWM功率轉換電路，由MOSFET管G卜G2、 G3、 G4組成。MOSFET管的開關由PWM信 號的高低電平控制，PWM信號的頻率為20kHz。電動機驅動電路中還設置有電子開關（如繼 電器），當系統出現異常后，迅速切斷開關，以保證系統安全。監測電路用于對系統進行保護， 提高系統的安全可靠性。
