一種智能計算電機目標轉矩的動力轉向裝置的製作方法

2023-11-07 00:18:22 4

本發明屬於機電系統及機動車應用領域，具體涉及一種重型循環球式雙模電動動力轉向裝置。

背景技術：

從汽車行業情況來看，隨著燃油車輛數量的不斷增長，車輛排放對環境的汙染越來越嚴重，同時石油作為不可再生的能源也面臨著枯竭的危機，因此作為低排放或零排放的電動車輛、混合動力車輛因其具有節能、環保等優點已經成為政府和社會關注的熱點，成為當今輪式車技術的核心發展主題。電動動力轉向技術(eps)由於其集成度高、節能、免維護等顯著優勢已在國內外家用車領域得到廣泛應用，但多用於轉向載荷≤2t的家用車或乘用車，而適用於電動客車、重型卡車、特種車輛等的大噸位電動動力轉向技術仍處於空白狀態，市場需求迫切、前景廣闊。

從軍式需求情況來看，軍用輪式車輛由於其單軸載荷大、路況複雜(如壕溝、越野山路、冰雪路面和泥濘路面等)、使用條件苛刻等因素，其操縱穩定性能要求遠遠高於民用車輛，輪式車輛輛底盤即要滿足公路行軍作戰時的高機動性需求，又要滿足在極端苛刻路況下具有較好的行駛穩定性和越野安全性。其中，輪式車輛轉向系統則是影響輪式車輛輛操縱穩定性和行駛安全性的最直接因素，其自身性能決定著輪式車輛底盤系統的整體性能。目前，我國軍用輪式車輛轉向系統基本採用液壓助力轉向系統，執行機構為循環球式液壓助力轉向器，所以，車輛轉向回正主要依靠轉向定位參數，比如主銷後傾角與主銷內傾角決定，定位參數誤差較大時會使車輛回正能力變差且不穩定，從而影響車輛操縱性；又如，車輛在高速行駛時會存在轉向「發飄」的感覺，即轉向助力過大，這是由循環球式液壓助力轉向器的原理決定的，液壓助力轉向系統中轉向泵由發動機提供動力，高速時發動機轉速抬升，液壓助力系統壓力上升，轉向助力自然增大，目前新型的轉向油泵雖然可以做到高速轉向時油泵流量洩壓下降，但並不能根本解決「發飄」的問題。

從未來發展趨勢來看，隨著動力電池技術、混合動力技術、電機技術等的發展，輪式車輛正在向數位化、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則需要依託電動動力轉向技術進行擴展或升級。

目前，電動動力轉向技術已經在小型乘用車領域成熟應用，且在結構形式上，絕大多數為齒輪齒條式轉向裝置或轉向管柱式轉向裝置，而在大噸位、重型車輛上還未使用，其主要技術問題在於：

1、轉向裝置輸出轉矩大，集成度要求高，總體設計難度大。由於重型車輛轉向橋載荷大(一般超過4噸)及動力轉向裝置布置位置的單一性(一般位於動力艙內)等實際因素，採用齒輪齒條式轉向裝置或轉向管柱式轉向裝置無法滿足要求，必須採用整體結構強度高、抗衝擊能力強的循環球式結構，而目前的循環球式轉向結構只存在於重型液壓助力轉向器中，與電動動力轉向系統毫無關係。

2、關鍵部件、部位結構強度要求高，系統匹配難度大。由於中型車輛不僅轉向橋載荷大，該類型車輛的使用工況也較為惡劣，多在非鋪裝路面或泥擰越野路面下使用，車輛轉向系統將承受相當大的衝擊載荷，而這些衝擊載荷有相當大的一部分需要動力轉向裝置承受，因此，動力轉向裝置中殼體、傳動部件的強度決定了轉向系統的可靠性與安全性。就循環球式液壓助力轉向器而言，其螺杆、齒扇軸、殼體、轉向螺母等部件經常會由於外界的衝擊載荷而損壞。

3、機電匹配難度大。在一定的空間範圍約束及供電品質約束條件下，儘量減小電機體積，有效利用電機功率特性，匹配大傳動比結構，實現小功率需求，大轉矩輸出的特性是重型車輛電動動力轉向技術的技術瓶頸。

此外，還存在電機目標轉矩計算不準確，或者無法進行自動計算導致的問題。針對上述問題，本發明提供了智能計算電機目標轉矩的動力轉向裝置，從而解決重型車輛的轉向面臨的各種問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：如何提供一種智能計算電機目標轉矩的動力轉向裝置。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種智能計算電機目標轉矩的電動動力轉向裝置，包括：殼體總成、輸入軸與螺杆總成、齒扇軸總成、轉角轉矩傳感器、電機總成；通過方向盤正向或反向轉動輸入軸時，由於輸入軸與螺杆軸之間通過彈性扭杆連接且存在一定角度，所以，螺杆軸與輸入軸在達到角位移空行程極限時，才能夠與輸入軸同軸轉動，轉角轉矩傳感器軸向與輸入軸、螺杆軸連接，控制系統通過採集轉角轉矩傳感器的輸出轉矩值，計算出電機總成的目標轉矩，以轉矩控制模式驅動電機總成輸出助力轉矩。

作為優選，輸入軸與螺杆軸之間存在為±10°的角位移空行程。

作為優選，電機總成的目標轉矩計算公式如下：

其中，電機總成(目標)轉矩tm(t)(n·m)為系統計算輸出值；

駕駛員最小手力fmin(n)為系統設計設定值；

駕駛員最大手力fmax(n)為系統設計設定值；

電動轉向器一級傳動比im(常數)為系統設定值，即蝸輪與蝸杆的傳動比；

電動轉向器二級傳動比in(常數)為系統設定值；

轉向器正效率ηm(0～1)為系統設定值；

方向盤轉角θsw(t)(rad)為傳感器採集值，單位時間，優選50ms內方向盤轉動角度；

轉向杆系角傳動比is為系統設定值；

原地轉向阻力矩tw(n·m)為系統設定值；

車速v(t)(m/s)為傳感器採集值；

前橋外輪轉角θ0'(t)(rad)；，

is是轉向杆系角傳動比，常數，為系統設定值；

車輪最大轉向角θ0(rad)為設計輸入值；；

方向盤半徑r0(m)為系統設定值。

所述電動動力轉向裝置，包括：殼體總成、輸入軸與螺杆總成、齒扇軸總成、支撐座總成、渦輪、蝸杆、內端蓋總成、轉角轉矩傳感器、外端蓋總成、梅花連接套總成、電機總成，所述殼體總成內部沿水平方向設置一端封閉一端開口的腔體，輸入軸與螺杆總成安裝在殼體總成的腔體內，輸入軸與螺杆總成一端安裝在封閉的一端，所述輸入軸與螺杆總成的另一端伸出到殼體總成的腔體的外部，在殼體總成內沿與輸入軸與螺杆總成垂直的方向安裝齒扇軸總成並使得齒扇軸總成與輸入軸與螺杆總成通過齒輪嚙合；所述支撐座總成套設在輸入軸與螺杆總成外部並用於限位輸入軸與螺杆總成；所述蝸杆沿與輸入軸與螺杆總成垂直的方向，安裝在殼體總成內，所述蝸杆的一端依次同軸安裝梅花連接套總成與電機總成；所述渦輪與蝸杆嚙合，所述蝸杆驅動輸入軸與螺杆總成轉動；所述內端蓋總成套設在輸入軸與螺杆總成上並且安裝在渦輪的外部，轉角轉矩傳感器與軸向與輸入軸與螺杆總成連接，所述外端蓋總成套設在輸入軸與螺杆總成上並且安裝在轉角轉矩傳感器的外部，並固定於殼體總成前端。

作為優選，所述殼體總成內部沿水平方向設置為一多變內徑的非貫通式腔體，由作為基準面的非貫通端底面a開始依次加工第一內圓面b、二級傳動腔c、第一內螺紋面d、一級傳動腔e、第二內圓面f；其主體內部沿垂直方向也加工有一個多變內徑的非貫通式腔體，由非貫通底面g開始依次加工有第三內圓面h、蝸杆腔i、第四內圓面j、第二內螺紋面k；

所述輸入軸與螺杆總成一端安裝在第一內圓面b內，所述支撐座總成設置在第一內螺紋面d內，所述的渦輪設置在一級傳動腔e內，內端蓋總成壓裝於殼體總成的第二內圓面f，限位於第二內圓面f與一級傳動腔e之間形成的圓形凸臺；轉角轉矩傳感器固定在內端蓋總成的外側，與輸入軸與螺杆總成同軸；所述蝸杆設置在蝸杆腔內，所述蝸杆一端設置在第三內圓面h內；外端蓋總成安裝於殼體總成的外端蓋法蘭安裝面n，與輸入軸與螺杆總成同軸；齒扇軸總成安裝於二級傳動腔c；蝸杆安裝在螺杆腔i內，與渦輪嚙合，通過第四內圓面j的滾珠軸承及與第二內螺紋面k螺接的鎖緊螺母固定；梅花連接套總成一端連接螺杆頂端，一端連接電機總成的輸出花鍵軸；電機總成通過螺栓固定在殼體總成的電機法蘭安裝面m；蝸輪蝸杆將電機轉矩傳遞給輸入軸與螺杆總成，輸入軸與螺杆總成將轉矩轉化為輸入軸總成通過齒扇軸總成輸出轉矩。

作為優選，所述殼體總成包括：殼體1a、輸出軸油封、矩形密封圈、油塞、單向推力軸承、滾珠軸承、角接觸軸承；輸出軸油封安裝於二級傳動腔c內與齒扇軸總成同軸；

矩形密封圈與油塞安裝於殼體上部螺紋孔，用於在向二級傳動腔c注入潤滑油後密封注油口；單向推力軸承安裝於殼體1a的第一內圓面b；滾珠軸承安裝於二級傳動腔c內與齒扇軸總成同軸；角接觸軸承安裝於一級傳動腔e的第三內圓面h。

作為優選，所述輸入軸與螺杆總成包括：第一圓柱銷、輸入軸、彈性扭杆、滾針軸承、第二圓柱銷、螺杆軸、鋼球導管、導管壓板、轉向螺母29,所述螺杆軸一端沿著軸向設置變徑內腔體,所述螺杆軸一端加工有通孔，所述通孔與內腔體連通，所述彈性扭杆的一端插入內腔體，所述第二圓柱銷插入通孔，從而鎖定彈性扭杆的一端與螺杆軸的同軸相對轉動；所述滾針軸承插入變徑內腔體內並抵靠在內腔體的側部；所述輸入軸中部沿著軸向設置空腔結構，所述輸入軸第二端設置通孔，所述通孔與空腔結構連通，所述彈性扭杆的另一端插入輸入軸的空腔結構中，所述第一圓柱銷插入通孔，從而鎖定彈性扭杆另一端與輸入軸的相對轉動；所述輸入軸的第一端抵靠滾針軸承；所述螺杆軸的另一端設置轉向螺母，所述轉向螺母上表面加工有多處鋼球注入孔，注入鋼球後，在轉向螺母上部安裝鋼球導管以及固定鋼球導管的導管壓板。

作為優選，所述齒扇軸總成包括：齒扇軸、齒扇軸側蓋板、齒扇軸調整銷、齒扇軸調整螺母、齒扇軸螺塞及滾針軸承；其中，所述齒扇軸包括齒扇和軸，所述齒扇加工有漸開線錐齒的扇形齒輪結構，所述軸的一端設置有環形凹槽，齒扇軸調整銷插入齒扇軸環形凹槽，所述齒扇軸螺塞套設在齒扇軸調整銷外部並且與齒扇軸調整銷具有一定的間隔，所述軸的一端設置齒扇軸側蓋板，所述齒扇軸側蓋板與軸之間設置滾針軸承；沿著軸的軸向方向上，所述側蓋板與軸的一端具有一定的間隔，所述側蓋板上設置貫穿的孔，所述的齒扇軸調整銷從環形凹槽延伸穿過側蓋板上的孔，所述調整螺母套在齒扇軸調整銷上並設置並抵靠在齒扇軸側蓋板的外部。

作為優選，所述支撐座總成包括：支撐座、單向推力角接觸軸承；所述支撐座為變內徑的貫通環形結構，外部圓周加工有外螺紋，所述單向推力角接觸軸承安裝於支撐座41內部；支撐座總成軸向套裝輸入軸與螺杆總成後，通過其外螺紋緊固在殼體總成的第一內螺紋面d，實現輸入軸與螺杆總成的安裝與限位。

作為優選，所述渦輪內徑圓面加工有鍵槽，表面加工有缺口，渦輪與輸入軸與螺杆總成設置為能夠同軸轉動。

作為優選，所述螺杆上端加工有外花鍵，下端為光滑圓柱面內徑圓面，下端軸向安裝於螺杆腔內，與角接觸軸承內圓面配合安裝，上部套裝加工有外螺紋的空心鎖緊螺塞，緊固在第二內螺紋面k。

作為優選，所述轉向器內端蓋總成包括：內端蓋、骨架油封、轉角轉矩傳感器定位板、傳感器固定橡膠塊；所述內端蓋內表面加工有螺紋孔，用於安裝轉角轉矩傳感器定位板及轉角轉矩傳感器；所述傳感器固定橡膠塊固定傳感器出線端並固定於內端蓋內表面。

作為優選，所述梅花連接套總成兩端為內花鍵結構，其一端內花鍵連接蝸杆的外花鍵端，一端連接電機總成的輸出花鍵軸，起聯軸器的作用；所述電機總成通過梅花連接套總成與蝸杆軸向安裝完畢後，通過法蘭連接方式固定在殼體1a的電機安裝面。

另外，本裝置通過對關鍵部件、關鍵部位的創新性設計，大大提升了系統的可靠性、抗衝擊特性及可實施性，主要體現在：

①本裝置殼體總成方案中，輸入軸及螺杆總成安裝軸線與齒扇軸總成安裝腔軸線的交叉垂直度不大於

②殼體材料採用球墨鑄鐵qt450-10gb1348-2009並進行時效處理，以最大程度地發揮材料的性能，提高殼體強度；

③殼體外部採用圓角過渡，整體採用鑄造成形，拔模斜度2°～3°，提高加工效率及加工質量；

④殼體總成的底面安裝方式為5孔安裝，增強了裝置與車體之間的連接強度；

⑤齒扇軸表面滲碳(0.8-1.2)mm，硬度要求(58-62)hrc，以最大程度地發揮了材料的性能，提高節臂強度；

⑥齒扇軸側蓋板與殼體總成採用4點的連接方式，保證齒扇軸總成的裝配強度，裝置的整體性與氣密性；

⑦齒扇軸總成中增加了橡膠墊，當齒扇軸齒輪面與轉向螺母齒輪面嚙合處在長期、大載荷使用後出現間隙，其能夠在一定範圍內實現柔性自動補償；

⑧輸入軸與螺杆總成中轉向螺母上表面加工有4處鋼球注入孔，注入鋼球後，能夠形成雙路鋼球循環，降低了分解鋼球與轉向螺母內表面螺旋槽的受力，有效提升了轉向螺母與循環鋼球的可靠性；

⑨輸入軸與螺杆總成中導管壓板為整體式平板結構，使其能夠大面積的與轉向螺母貼合，有效分解了鋼球的受力，保證鋼球順暢滾動，大大降低了鋼球在承受巨大外力時，很難頂落或頂壞的可能性，提升了裝置的可靠性。

與現有技術相比較，本發明具有如下的優點：

電動動力轉向系統(eps)由於其驅動形式、實現原理等方面與傳統的液壓助力系統相比具有明顯優勢，主要體現在：

1、結構簡單、節省空間。電動動力轉向系統取消了液壓助力系統的轉向泵、液壓管路、油罐等部件，大大簡化了轉向系統結構，節省了車內空間，並且使輪式車輛轉向系統更便於靈活布置。

2、節約能耗。電動動力轉向系統只在車輛轉向時才提供助力，產生能量消耗，而液壓動力轉向系統即使在車輛不轉向時，系統也一直運轉，能量浪費嚴重。

3、免維護性。相對於液壓助力轉向系統而言，電動動力轉向系統不存在滲漏，更換密封件、管路等常規保養性問題。

4、提高車輛操縱穩定性及安全性。不同於液壓助力轉向系統的單一助力特性，電動動力轉向系統的助力特性為可控因素，可以在各種行駛工況下提供最佳助力，減小由路面不平所引起的對轉向系統的擾動，改善車輛的轉向特性，減輕車輛低速行駛時的轉向操縱力，提高車輛高速行駛時的轉向穩定性。

本發明提供了一種重型循環球式雙模電動動力轉向裝置，其由轉向器殼體總成、輸入軸與螺杆總成、齒扇軸總成、支撐座總成、渦輪、蝸杆、內端蓋總成、轉角轉矩傳感器、外端蓋總成、梅花連接套總成、電機總成等部件組成。本裝置總體構型集成度非常高，在現有同等噸位循環球式液壓助力轉向器的空間範圍內完成了循環球與齒扇結構、大減速比渦輪蝸杆結構、轉角轉矩傳感器、電機總成等多種結構的集成，具體來說，其輸入軸與螺杆總成軸向安裝於轉向器殼體總成二級傳動腔內，通過支撐座總成軸向限位與固定；渦輪軸向採用平鍵連接方式安裝於輸入軸與螺杆總成上，位於一級傳動腔內；螺杆軸向安裝於轉向器殼體總成蝸杆腔內並與輸入軸與螺杆總成中的轉向螺母完全嚙合；內端蓋總成與輸入軸與螺杆總成同軸安裝並緊固於轉向器殼體總成殼體內部；轉角轉矩傳感器總成需與輸入軸與螺杆總成同軸安裝，位於內端蓋總成外側，通過內端蓋總成中內端蓋上加工的內螺紋孔固定；外端蓋總成法蘭連接在殼體總成殼體外端面，與輸入軸與螺杆總成中的輸入軸同軸；梅花連接套總成為兩端內花鍵結構一端連接蝸杆外花鍵端，一端連接電機總成輸出軸外花鍵端，完成連接轉向器與電機的集成。其結構特徵完全不同於小型乘用車的齒輪齒條式、轉向管柱式等形式有效解決了整體輸出轉矩與系統結構問題，而且其借鑑了循環球式液壓動力轉向器的結構，採用大減速比機構與轉角轉矩傳感器等取代了循環球式液壓動力轉向器中的轉閥結構，在不增加額外空間的情況下，實現了液力傳動向智能化電傳動的轉變，較同等體積循環球式液壓動力轉向器相比，功率需求降低300％，輸出最大轉矩提升5％。

附圖說明

圖1為重型循環球式雙模電動動力轉向裝置俯視剖面圖。

圖2為重型循環球式雙模電動動力轉向裝置左視剖面圖。

圖3為重型循環球式雙模電動動力轉向裝置右視剖面圖。

圖4為轉向器殼體俯視剖面圖

圖5為轉向器殼體右視一級傳動腔剖面圖

圖6為轉向器殼體底面結構圖

圖7為轉向器殼體左視結構圖

圖8為轉向器殼體右視結構圖

圖9-1為轉向器殼體總成右視剖面圖。

圖9-2為轉向器殼體總成左視剖面圖。

圖9-3為轉向器殼體總成俯視局部剖面圖。

圖10為輸入軸與螺杆總成結構圖。

圖11為齒扇軸總成結構圖。

圖12為支撐座總成結構圖。

圖13為渦輪結構示意圖。

圖14為蝸杆結構示意圖。

圖15為轉向器內端蓋總成結構圖。

圖16為外端蓋總成結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。

本文中，如果沒有特殊說明，涉及公式的，「/」表示除法，「×」、「*」表示乘法。

為解決現有技術的問題，本發明提供一種重型循環球式雙模電動動力轉向裝置，如圖1-圖3所示，其特徵在於，其包括：殼體總成1、輸入軸與螺杆總成2、齒扇軸總成3、支撐座總成4、渦輪5、蝸杆6、內端蓋總成7、轉角轉矩傳感器8、外端蓋總成9、梅花連接套總成10、電機總成11；

所述殼體總成內部沿水平方向設置一端封閉一端開口的腔體，輸入軸與螺杆總成2安裝在殼體總成的腔體內，輸入軸與螺杆總成2一端安裝在封閉的一端，所述輸入軸與螺杆總成2的另一端伸出到殼體總成的腔體的外部，在殼體總成1內沿與輸入軸與螺杆總成2垂直的方向安裝齒扇軸總成3並使得齒扇軸總成3與輸入軸與螺杆總成2通過齒輪嚙合；所述支撐座總成4套設在輸入軸與螺杆總成2外部並用於限位輸入軸與螺杆總成2，使得輸入軸與螺杆總成2不能上下左右活動，但是可以進行轉動；所述蝸杆6沿與輸入軸與螺杆總成2垂直的方向，安裝在殼體總成1內，所述蝸杆6的一端依次同軸安裝梅花連接套總成10與電機總成11；所述渦輪5與蝸杆嚙合，所述蝸杆6並驅動輸入軸與螺杆總成2轉動；所述內端蓋總成7套設在輸入軸與螺杆總成2上並且安裝在渦輪5的外部，轉角轉矩傳感器8與軸向與輸入軸與螺杆總成2連接，所述外端蓋總成9套設在輸入軸與螺杆總成2上並且安裝在轉角轉矩傳感器8的外部並固定於殼體總成1前端。

所述非貫通式腔體是一端開口一端封閉的腔體。

本發明提供了一種新式結構的重型車輛的電動動力轉向裝置，本裝置總體構型集成度非常高，在現有同等噸位循環球式液壓助力轉向器的空間範圍內完成了齒扇結構、大減速比渦輪蝸杆結構、轉角轉矩傳感器、電機總成等多種結構的集成，因此取消了液壓助力系統的轉向泵、液壓管路、油罐等部件，大大簡化了轉向系統結構，節省了車內空間，並且使輪式車輛轉向系統更便於靈活布置。

作為優選，所述的重型車輛優選為負載超過5噸以上的車輛。

作為優選，所述殼體總成1是裝置的重要部分，其主體內部沿水平方向設置為一多變內徑的非貫通式複雜腔體，如圖4所示，由作為基準面的非貫通端底面a開始依次加工第一內圓面b、二級傳動腔c、第一內螺紋面d、一級傳動腔e、第二內圓面f；其主體內部沿垂直方向也加工有一個多變內徑的非貫通式腔體，如圖5所示，由非貫通底面g開始依次加工有第三內圓面h、蝸杆腔i、第四內圓面j、第二內螺紋面k。

如圖6所示，殼體總成1外部底面加工有多處，優選為5處內螺紋安裝孔，頂面加工有如圖4所示的上端蓋法蘭安裝面l及如圖7所示的電機法蘭安裝面m，側面加工有如圖8所示的外端蓋法蘭安裝面n。

輸入軸與螺杆總成2軸向安裝於殼體總成1內，通過支撐座總成4軸向限位並固定，支撐座總成4安裝於殼體總成1的第一內螺紋面d，優選採用螺接方式；蝸輪5通過平鍵連接的方式軸向安裝於輸入軸與螺杆總成2上，位於一級傳動腔e內；內端蓋總成7通過緊配合的方式壓裝於殼體總成1的第二內圓面f，限位於第二內圓面f與一級傳動腔e之間形成的圓形凸臺；轉角轉矩傳感器8通過螺釘固定在內端蓋總成7的外側，與輸入軸與螺杆總成2同軸；外端蓋總成9通過螺栓連接，安裝於殼體總成1的外端蓋法蘭安裝面n，與輸入軸與螺杆總成2同軸；齒扇軸總成3垂直安裝於二級傳動腔c，齒扇與輸入軸與螺杆總成2中的轉向螺母嚙合，通過螺栓連接固定在殼體總成1的上端蓋法蘭安裝面l；蝸杆7軸向安裝在螺杆腔i內，與渦輪6嚙合，通過第四內圓面j的滾珠軸承及與第二內螺紋面k螺接的鎖緊螺母固定；梅花連接套總成10為兩側內花鍵結構，軸向連接螺杆頂端與電機總成11的輸出花鍵軸；電機總成11通過螺栓固定在殼體總成1的電機法蘭安裝面m；本裝置通過蝸輪蝸杆將電機轉矩傳遞給輸入軸與螺杆總成2，輸入軸與螺杆總成2將轉矩轉化為輸入軸總成通過齒扇軸總成3輸出轉矩。

本發明通過上述特殊的內部結構的殼體總成，能夠集成轉向裝置的所有部件，在不增加額外空間的情況下，實現了重型車輛的電動動力轉向裝置。

作為優選，本裝置殼體總成方案中，輸入軸及螺杆總成安裝軸線與齒扇軸總成安裝腔軸線的交叉垂直度不大於使得齒扇軸齒輪面與轉向螺母齒輪面的嚙合面積達到最大，與位置度超差的嚙合關係相比，傳遞效率將提升5％以上。

作為優選，殼體材料採用球墨鑄鐵qt450-10gb1348-2009並進行時效處理，以最大程度地發揮材料的性能，提高殼體強度。

作為優選，殼體外部採用圓角過渡，整體採用鑄造成形，拔模斜度2°～3°，提高加工效率及加工質量。

殼體總成的底面安裝方式為5孔安裝，增強了裝置與車體之間的連接強度。

由圖9-1至圖9-3所示，所述殼體總成1包括：殼體1a、輸出軸油封12、矩形密封圈13、油塞14、單向推力軸承15、滾珠軸承16、角接觸軸承17；輸出軸油封12安裝於二級傳動腔c內與齒扇軸總成3同軸，作用在於封閉齒扇軸總成3輸出端與殼體底面，保證潤滑油不從齒扇輸出軸端洩露；

矩形密封圈13與油塞14安裝於殼體上部螺紋孔，用於在向二級傳動腔c注入潤滑油後密封注油口；單向推力軸承15外圓面緊配合安裝於殼體1a的第一內圓面b，且軸向與非貫通底面a緊密貼合，以便於輸入軸與螺杆總成2安裝、限位並保證其轉動順暢；滾珠軸承16安裝於二級傳動腔c內與齒扇軸總成3同軸，作用在於保證齒扇軸總成3與殼體1a的同軸度以及減小齒扇軸總成3的轉動阻力；角接觸軸承17安裝於一級傳動腔e內，其外圓面緊配合安裝於第三內圓面h，底面與非貫通底面g緊密貼合，以便於蝸杆6的安裝、限位並保證其轉動順暢。

如圖10所示，所述輸入軸與螺杆總成2包括：第一圓柱銷(21)、輸入軸(22)、彈性扭杆(23)、滾針軸承(24)、第二圓柱銷(25)、螺杆軸(26)、鋼球導管(27)、導管壓板(28)、轉向螺母(29),所述螺杆軸(26)一端沿著軸向設置變徑內腔體,所述螺杆軸(26)一端加工有通孔，優選沿著垂至於軸向方向加工通孔；所述通孔與內腔體連通，所述彈性扭杆(23)的一端插入內腔體，所述第二圓柱銷(25)插入通孔，從而鎖定彈性扭杆(23)的一端與螺杆軸(26)的同軸相對轉動；所述滾針軸承(24)插入變徑內腔體內並抵靠在內腔體的側部；所述輸入軸(22)中部沿著軸向設置空腔結構，所述輸入軸(22)第二端設置通孔，所述通孔與空腔結構連通，所述彈性扭杆(23)的另一端插入輸入軸的空腔結構中，所述第一圓柱銷(21)插入通孔，從而鎖定彈性扭杆(23)另一端與輸入軸(22)的相對轉動；所述輸入軸的第一端抵靠滾針軸承(24)；所述螺杆軸(26)的另一端設置轉向螺母，所述轉向螺母上表面加工有多處鋼球注入孔，注入鋼球後，在轉向螺母上部安裝鋼球導管(27)以及固定鋼球導管(27)的導管壓板(28)。

作為優選，所述螺杆軸(26)主體為多變徑圓柱結構,一端沿外表面加工為高光潔度螺旋槽,另一端端面處沿軸向向內加工有變徑內腔體並在端面處開方形槽，變徑內腔體底部沿垂直方向加工有通孔，沿軸向裝入彈性扭杆(23)一端，通過第二圓柱銷(25)插入變徑內腔體底部通孔，從而鎖定了其與在螺杆軸(26)的同軸相對轉動，再將滾針軸承(24)沿同方向裝入內腔體。

作為優選，滾針軸承(24)並不與彈性扭杆(23)接觸，其實際效果在於能夠軸向機械限制輸入軸(22)與螺杆軸(26)的間隙，避免裝配、使用過程中間隙的變化對彈性扭杆(23)造成擠壓，能夠有效提高彈性扭杆(23)的可靠性及輸入軸與螺杆總成(2)的可實現性；

所述輸入軸(22)一端加工有垂直方向通孔且軸向加工有內腔體，沿端面向內加工為六邊形凸臺，斜邊與水平方向夾角分別為±5度，沿軸向使彈性扭杆(23)另一端伸入後，將第一圓柱銷(21)緊配合於通孔，從而鎖定彈性扭杆(23)另一端與輸入軸(22)的相對轉動。作為優選，輸入軸(22)的六邊形端面恰好抵於滾針軸承(24)內圈，六邊形凸臺的上、下各2個斜面與螺杆軸(26)方行槽形成恰好形成±5度的相對轉動空間，其實際效果在於形成輸入軸(22)與螺杆軸(26)相對轉動的機械限位，有效避免了裝配、使用過程中彈性扭杆(23)的過扭情況，提升了螺杆軸(26)的可靠性；

作為優選，第一圓柱銷和第二圓柱銷過盈配合於通孔。

從螺杆軸(26)另一端沿軸向安裝轉向螺母(29)，其上表面加工有多處鋼球注入孔，在注入鋼球後，安裝鋼球導管(27)，其作用在於確保當螺杆軸(26)旋轉時，被螺旋槽擠壓出轉向螺母(29)內部的鋼球能夠從一個鋼球注入孔順利進入另一鋼球注入孔，再返回到轉向螺母(29)內部，鋼球導管(27)本身不具備固定裝置，需要通過導管壓板(28)進行固定，導管壓板(28)緊固在轉向螺母(29)上表面後，其實際效果不僅固定了鋼球導管(27)，又能夠有效分解鋼球導管(27)應力。轉向螺母29上表面加工有多處鋼球注入孔，優選為4處，注入鋼球後，安裝鋼球導管27及導管壓板28，保證在螺杆軸26旋轉時，鋼球能夠在螺杆軸26、轉向螺母29、鋼球導管27、導管壓板28形成的封閉通道內循環滾動，齒扇軸的齒扇側面加工有3處漸開線錐齒，錐齒與齒扇軸31嚙合，將轉向螺母29的水平運動轉換為齒扇軸31的轉動；輸入軸22與螺杆軸26連接端加工斜面，保證輸入軸22與螺杆軸26之間可以保證小角度範圍相對轉動。

作為優選，輸入軸與螺杆總成中導管壓板為整體式平板結構，使其能夠大面積的與轉向螺母貼合，有效分解了鋼球的受力，保證鋼球順暢滾動，大大降低了鋼球在承受巨大外力時，很難頂落或頂壞的可能性，提升了裝置的可靠性。

輸入軸與螺杆總成中轉向螺母上表面加工有4處鋼球注入孔，注入鋼球後，能夠形成雙路鋼球循環，降低了分解鋼球與轉向螺母內表面螺旋槽的受力，有效提升了轉向螺母與循環鋼球的可靠性。

如圖11所示，所述齒扇軸總成(3)包括：齒扇軸(31)、齒扇軸側蓋板(32)、齒扇軸調整銷(33)、齒扇軸調整螺母(34)、齒扇軸螺塞(35)及滾針軸承(36)；其中，所述齒扇軸(31)包括齒扇和軸，所述齒扇加工有漸開線錐齒的扇形齒輪結構，所述軸的一端設置有環形凹槽，齒扇軸調整銷插入齒扇軸環形凹槽，所述齒扇軸螺塞套設在齒扇軸調整銷外部並且與齒扇軸調整銷具有一定的間隔，所述軸的一端設置齒扇軸側蓋板，所述齒扇軸側蓋板與軸之間設置滾針軸承(36)；沿著軸的軸向方向上，所述側蓋板與軸的一端具有一定的間隔，所述側蓋板上設置貫穿的孔，所述的齒扇軸調整銷(33)從環形凹槽延伸穿過側蓋板上的孔，所述調整螺母(34)套在齒扇軸調整銷(33)上並設置並抵靠在齒扇軸側蓋板(32)的外部。

其中，所述齒扇軸31為扇形齒輪結構，齒扇軸的齒扇加工有多處，優選為漸開線錐齒，其須與轉向螺母29側面錐齒嚙合，齒扇軸的軸的軸向底部端面加工有細小中位刻線，其主要作用在於使轉動更便於識別與測量，環形凹槽底部中心位置加工有內螺紋孔，用於安裝齒扇軸調整銷33並且通過在內圓面鉚接安裝齒扇軸螺塞35將齒扇軸調整銷33固定於環形凹槽底部；所述齒扇軸側蓋板32頂面中心位置加工有內螺紋通孔，其作用在於使得齒扇軸調整銷33頂端能夠穿過齒扇軸側蓋板32與齒扇軸調整螺母34連接，頂面另加工有通孔4處，其目的在於通過螺栓連接，將齒扇軸總成3固定在上端蓋法蘭安裝面l；所述齒扇軸調整銷33上部加工為外螺紋結構，便於連接調整螺母，底部加工為光滑、扁平圓柱結構，中心位置加工有外螺紋，其能夠安裝在齒扇軸31底部環形凹槽中心的內螺紋孔處並通過齒扇軸螺塞35壓緊底部光滑、扁平圓柱上表面，從而實現與齒扇軸31的軸向連接；齒扇軸調整螺母34螺紋連接於齒扇軸調整銷33頂端，與齒扇軸側蓋板32頂端緊密貼合，通過旋轉齒扇軸調整螺母34，可鎖緊或同步微調齒扇軸調整銷33與齒扇軸31的軸向位置；滾針軸承36外圓面與齒扇軸側蓋板32底端內圓面緊配合安裝，內圓面與齒扇軸31頂端外圓面緊配合安裝，其作用在於保證齒扇軸31、齒扇軸側蓋板32、齒扇軸調整銷33的同軸度及減小齒扇軸31轉動阻力。

作為優選，所述齒扇軸還包括橡膠墊37，所述橡膠墊37設置在凹槽內的端面與齒扇軸調整銷33的端面之間，並且所述的調整銷33壓緊橡膠墊37。

作為優選，所述的調整銷33設置在凹槽內的端部的直徑要大於調整銷33其它位置的直徑。作為優選，端部的直徑是其它位置直徑的1.6-2.2倍。通過端部直徑的增大，能夠保證大面積的接觸，能夠增加接觸的壓力。

作為優選，所述的滾針軸承設置在調整銷33的其它位置並且抵靠在端部。

齒扇軸輸出端a表面加工有三角花鍵，用來與轉向機構實現花鍵連接，b表面加工有細小中位刻線，用來完成轉向機構裝配的對中；環形凹槽為臺階孔，最底部的孔用於依次安放橡膠墊及齒扇軸調整銷的大端面。

所述齒扇軸(2)輸出端a表面三角花鍵表面粗糙度為1.6。

所述齒扇軸總成中增加了橡膠墊(3)，當齒扇軸齒扇與轉向螺母齒條配合出現間隙後能在一定範圍內實現自動補償。

所述齒扇軸側蓋板(7)加工了4處通孔用於其與電動轉向器總殼體的連接，保證了電動循環球轉向機的整體性，氣密性。

作為優選，齒扇軸表面滲碳(0.8-1.2)mm，硬度要求(58-62)hrc，以最大程度地發揮了材料的性能，提高節臂強度。

齒扇軸側蓋板與殼體總成採用4點的連接方式，保證齒扇軸總成的裝配強度，裝置的整體性與氣密性。

作為優選，通過增加了橡膠墊，當齒扇軸齒輪面與轉向螺母齒輪面嚙合處在長期、大載荷使用後出現間隙，其能夠在一定範圍內實現柔性自動補償。

將橡膠墊安裝在齒扇軸側蓋端的內孔底端位置，依次裝入齒扇軸調整銷，使齒扇軸調整銷的大端面與橡膠墊貼合，將齒扇軸螺塞旋入齒扇軸內孔的螺紋位置，壓緊齒扇軸調整銷大端面與橡膠墊，保證橡膠墊的壓縮量在2mm，齒扇軸螺塞擰到位後，通過鉚接安裝，壓緊齒扇軸螺塞，優選壓緊齒扇軸螺塞環形凸臺，通過齒扇軸側蓋板中心螺紋孔，將壓入滾針軸承的側蓋旋入齒扇軸調整銷，使齒扇軸調整銷能夠螺接並穿過齒扇軸側蓋板，通過調整齒扇軸調整螺母實現軸向鎖緊與解鎖齒扇軸、齒扇軸調整銷、齒扇軸螺塞的位置。

本發明的調整工作原理如下：

轉向螺母上的齒條和齒扇軸上的齒扇之間的間隙是通過調整齒扇軸調整銷來保證的。間隙調整好以後，齒扇軸調整銷，齒扇軸側蓋板和齒扇軸調整螺母是固定在一起的，齒扇軸螺塞和齒扇軸是固定在一起的。轉向機在使用一段時間後，轉向螺母上的齒條和齒扇軸上的齒扇會出現磨損，其配合間隙就隨之增大，會導致齒扇軸調整銷的頭部臺階面與齒扇軸螺塞的右端面之間會出現一定程度的磨損，此時被壓縮的橡膠墊自動使齒扇軸向左移動，自動補償了齒扇和齒條之間的配合間隙，補償的移動量就是齒扇軸螺塞表面的磨損量。

如圖12所示，所述支撐座總成4包括：支撐座41、單向推力角接觸軸承42；所述支撐座41為變內徑的貫通環形結構，外部圓周加工有外螺紋，所述單向推力角接觸軸承42緊配合安裝於支撐座41內部；支撐座總成4軸向套裝輸入軸與螺杆總成2後，通過其外螺紋緊固在殼體總成1的第一內螺紋面d，實現輸入軸與螺杆總成2的安裝與限位。

如圖13所示，所述渦輪5內徑圓面加工有鍵槽，其作用在於通過平鍵連接方式軸向安裝於輸入軸與螺杆總成2軸，表面加工有6處缺口，減輕重量，減小轉動慣量，渦輪5與輸入軸與螺杆總成2設置為能夠同軸轉動。

所述渦輪5內徑圓面加工有鍵槽61，表面加工有缺口62，其實際效果在於，能夠有效減減輕渦輪重量，減小轉動慣量，渦輪5與輸入軸與螺杆總成2設置為能夠同軸轉動；強調指出，所述渦輪5的端面加工有2處內螺紋調整孔63，其實際效果在於，在裝配過程中，只有通過在內螺紋調整孔63處使用專用工裝或工具，才能精確定位或微調渦輪5與蝸杆6的位置度與嚙合情況，從而保證傳動鏈的可實現性與可調整性。

如圖14所示，所述螺杆6上端加工有外花鍵，下端為光滑圓柱面內徑圓面，下端軸向安裝於螺杆腔的內，與角接觸軸承17內圓面緊配合安裝，上部套裝加工有外螺紋的空心鎖緊螺塞，緊固在第二內螺紋面k。

如圖15所示，所述轉向器內端蓋總成7包括：內端蓋71、骨架油封72、轉角轉矩傳感器定位板73、傳感器固定橡膠塊74；所述內端蓋71內表面加工有螺紋盲孔，用於安裝轉角轉矩傳感器定位板73及轉角轉矩傳感器8，軸向加工為變徑通孔；所述骨架油封安裝於內端蓋71變徑通孔內，其外圓面與內端蓋71變徑通孔大端內圓面緊配合，限位於變徑端面，其作用在於防止殼體總成1內部潤滑油外洩，損傷轉角轉矩傳感器8；所述轉角轉矩傳感器定位板73通過螺栓連接方式固定於內端蓋71內表面螺紋盲孔，其作用在於避免轉角轉矩傳感器8外圈出現沿軸向角度偏移；所述傳感器固定橡膠塊74其作用在於固定傳感器出線端並避免異物進入轉向器內部。

如圖16所示，所示外端蓋總成9包括外端蓋91、防塵圈92、深溝球軸承93；所述外端蓋91其外表面加工有通孔，作用在於可以通過螺栓連接方式固定於外端蓋法蘭安裝面n，其內表面沿軸向向外加工成變徑貫通結構，依次加工有內圓面ⅰ和圓形凹槽ⅱ，深溝球軸承93安裝於內圓面ⅰ內，其目的在於確保輸入軸22的轉動順暢且在外端蓋總成9安裝於殼體1a後，能夠保證輸入軸與螺杆總成2與一級傳動腔e、二級傳動腔c的同軸度，強調指出，所述外端蓋91的最外端面加工3處內螺紋孔94，其實際效果在於，方便在無人線控模式下，加裝輸入軸鎖緊裝置或調整裝置；所述防塵圈92為不規則橡膠密封圈，其截面為矩形與三角形組成的不規則平面，其主體為矩形截面橡膠密封圈，外側為鈍角三角形截面密封圈最小直徑小於矩形截面部分內徑，其矩形截面部分安裝於圓形凹槽ⅱ內，由於其特殊形狀，其實際效果在於，能夠有效封閉外端蓋91與輸入軸22之間的不規則間隙，阻止灰塵進入，是保護轉角轉矩傳感器的重要手段，標準或通用密封圈無法滿足要求。

所述梅花連接套總成10兩端加工為內花鍵結構，其一端內花鍵連接蝸杆6的外花鍵端，一端連接電機總成11的輸出花鍵軸，使電機總成11與蝸杆6之間為柔性連接。

所述電機總成11為24v直流永磁同步電機，額定功率1.6kw額定轉矩7牛·米，額定轉速2200rpm，集成霍爾式位置傳感器，方形內螺紋安裝法蘭，其是本裝置的動力源，通過梅花連接套總成10與蝸杆6軸向安裝完畢後，通過螺栓連接的方式固定在電機法蘭安裝面m。

本發明的重型循環球式雙模電動動力轉向裝置與循環球式液壓助力轉向器結構不同之處在於，重型循環球式雙模電動動力轉向裝置採用蝸輪蝸杆結構及轉角轉矩傳感器結構，替代了循環球式液壓助力轉向器的液壓轉閥結構；採用直流電機為助力動力源，替代了液壓轉向泵動力源；所涉及的重型循環球式雙模電動動力轉向裝置整體結構緊湊，集成度更高，大大減少了動力轉向系統的部件數量，並且達到了主動控制轉向助力的目的。

由圖1至圖16所示，本發明專利所涉及的重型循環球式雙模電動動力轉向裝置工作原理的特徵如下：

一助力手動模式

通過方向盤正向或反向轉動輸入軸22時，由於輸入軸22與螺杆軸26之間通過彈性扭杆23連接且存在一定角度，優選為±10度的角位移空行程，所以，螺杆軸26與輸入軸22在達到角位移空行程極限時，才能夠與輸入軸22同軸轉動，轉角轉矩傳感器8軸向與輸入軸22、螺杆軸26連接，控制系統通過採集轉角轉矩傳感器8的輸出轉矩值，計算出電機總成11的目標轉矩，以轉矩控制模式驅動電機總成11輸出助力轉矩，電機總成11通過梅花連接套總成10，將轉矩傳遞至蝸杆6，通過蝸輪5減速增扭後將轉矩施加在螺杆軸26上並驅動螺杆軸26轉動，此時，輸入軸與螺杆總成2內鋼球會跟隨螺杆軸26螺杆導程而在轉向螺母29內部滾動，轉向螺母29通過上表面開孔將滾動鋼球導向至鋼球導管27內，鋼球經過鋼球導管27導向再重新返迴轉向螺母29內部；轉向螺母29內部循環滾動的鋼球提供水平方向側向推力，推動轉向螺母29做水平運動，由於轉向螺母29與齒扇軸31嚙合，齒扇軸總成3將轉向螺母29的推力與直線運動行程轉化為轉矩與角位移輸出。

停止通過方向盤轉動輸入軸22時，由於輸入軸22與螺杆軸26之間的彈性扭杆23在轉動過程中，克服了輸入軸22與螺杆軸26之間的角位移行程而產生彈性形變，在輸入軸22無外力的情況下將恢復彈性形變，即迴轉至方向盤中間位置。

在控制系統中，創新性的引入了智能助力特徵函數與轉向主動安全特性函數，具體來說，智能助力函數是在瞬態時域範圍內根據車速情況、方向盤轉角情況解算的轉向阻力電機瞬態目標轉矩值，其基本方法如下所示：

其中：

電機總成(目標)轉矩tm(t)(n·m)為系統計算輸出值，為單位時間內，進一步優選為50ms內輸出值；

駕駛員最小手力fmin(n)為系統設計設定值，優選為20n；

駕駛員最大手力fmax(n)為系統設計設定值，優選為50n；

電動轉向器一級傳動比im(常數)為系統設定值，即蝸輪與蝸杆的傳動比，優選為25－35，進一步優選為30；

電動轉向器二級傳動比in(常數)為系統設定值，即螺杆軸與齒扇軸的傳動比，優選為21－31，進一步優選為26.13；

轉向器正效率ηm(0～1)為系統設定值，優選為0.6；

方向盤轉角θsw(t)(rad)為傳感器採集值，單位時間，優選50ms內方向盤轉動角度，優選範圍為-15.7～15.7；此處的單位時間與電機總成(目標)轉矩tm(t)(n·m)單位時間相同；

轉向杆系角傳動比is為系統設定值，優選範圍為1～1.2；

原地轉向阻力矩tw(n·m)為系統設定值，優選範圍為2000～4000；

車速v(t)(km/h)為傳感器採集值，優選範圍為0～120；

前橋外輪轉角θ0'(t)(rad)，優選範圍為-0.54～0.54；

車輪最大轉向角θ0(rad)為設計輸入值，優選的絕對值為0.61；

方向盤半徑r0(m)為系統設定值，優選為0.21。

另外，其轉向主動安全特性函數的主要特性為，根據車輛行駛時的狀態信息(如車速、轉向半徑、路面傾角等)與車輛結構特徵(如輪距、軸距、重量等)，在不同行駛速度下，動態預判並解析出假設車輛處於發生側翻或側滑的臨界狀態下方向盤所允許的最大角度α0；當駕駛員操縱車輛超過此最大角度時間，系統將驅動電機反向迅速增大轉向阻力，阻止方向盤轉動，從而有效避免駕駛員操縱車輛出現側翻或側滑情況，大大提升行駛安全性，其基本方法為：

其中：

方向盤最大的安全轉角α0(°)為系統計算輸出值；

輪距b(mm)為系統設定值，優選範圍為800～1500；

軸距l(mm)為系統設定值，優選範圍為2000～3500；

車輪轉臂a(mm)為系統設定值，優選範圍為40～100；

車輛質心高度hg(mm)為系統設定值，優選值為400～1500；

車速v(t)(km/h)為傳動器採集值，優選範圍為0～120；

路面側傾角度(質心側傾角度)βk(°)是路面相對於水平面的傾斜角度，為傳動器採集值，優選範圍為-30°～30°；

電動轉向器二級傳動比in(常數)為系統設定值，即螺杆軸與齒扇軸的傳動比，優選為21－31，進一步優選為26.13；

g是重力加速度，9.8米/秒的二次方。

二線控無人模式

控制系統通過計算轉角轉矩傳感器8的當前轉角值與接收到的目標轉角值計算出電機總成11的需要運動的絕對目標位置，以位置控制模式驅動電機總成11旋轉至絕對目標位置；電機總成11通過梅花連接套總成10帶動蝸杆6與蝸輪5旋轉；作為優選，蝸杆6與蝸輪5間的減速比為30。由於蝸輪5與螺杆軸26同軸轉動，即轉動角速度及轉動角度相同，此時，輸入軸與螺杆總成2內鋼球會跟隨螺杆軸26螺杆導程而在轉向螺母29內部滾動，轉向螺母29通過上表面開孔將滾動鋼球導向至鋼球導管27內，鋼球經過鋼球導管27導向再重新返迴轉向螺母29內部；轉向螺母29內部循環滾動的鋼球提供水平方向側向推力，推動轉向螺母29做水平運動，由於轉向螺母29與齒扇軸31嚙合，齒扇軸總成3將轉向螺母29的推力與直線運動行程轉化為轉矩與角位移輸出。

在控制系統中，創新性的提出了基於車輛橫擺角動態幹預的車輪目標轉角算法，具體來說：第一，通過方向盤轉角、電動轉向器二級傳動比、轉向杆系角傳動比等參數解算出方向盤目標轉角與車輪目標偏轉角的函數關係,即：

第二，車輛行駛並轉向過程中，由於車輛自身的動力學特徵，在不同車速、不同方向盤轉角的情況下必然會出現或多或少的車身橫擺現象，而車輛產生過大的橫擺角將可能導致車輛發生側滑或側翻的危險，因此，控制系統在頻域中，估算出在不同車速情況下車輛橫擺角與方向盤轉角的傳遞關係，通過設定車輛橫擺角門限值ωr(s)即能夠得到不同車速下方向盤轉角門限值θp(s)，所以，當某一車速下出現車輛橫擺角門限值時，比較θp(s)與θp的大小，即當方向盤轉角門限值θp(s)與方向盤目標轉角θp的比值小於1時，系統將自動使用方向盤轉角門限值θp(s)取代方向盤目標轉角θp；方向盤轉角門限值θp(s)與方向盤目標轉角θp的比值大於或等於1時，維持方向盤目標轉角θp，從而實現對車輪目標轉角的動態幹預。其中通過下面公式求出θp(s)：

其中:

以上各式中參數如下表:

需要說明的是，本領域技術人員可以容易地理解，本發明專利所涉及的重型循環球式雙模電動動力轉向裝置可以上述方式應用在有人、無人駕駛的不同類型的輪式車輛轉向系統中，並且在不脫離由所附權利要求限定的本發明專利的精神和範圍的情況下，可以對本發明專利進行各種不同形式的更改和改變。

所述裝置採用直流24±4vdc供電，總體額定功率1.6kw，最大輸出轉矩4000n·m，齒扇軸最大角速度18°每秒，齒扇軸最大行程±37°，輸入軸最大行程-720°至720°，雙can通訊接口，具有位置、助力雙工作模式及主動回正功能。

所述裝置的通訊協議為：裝置採用can2.0b通訊協議，在發送幀與返回幀的8個數據字節中，使用1個字節明確表示裝置的工作模式，使用2個字節表示角度數據，通訊協議數據位具體解釋如下：

表1工作模式解釋(1表示有效，0表示無效)

雖然本發明已以較佳實施例披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。