电动转向桥、控制方法及车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种电动转向桥、控制方法及车辆。

背景技术

相关技术中，平衡重叉车是当下必不可少的工业搬运车辆，其转向机构主要采用液压转向桥机构，通过液压泵驱动液压缸实现对转向的支持。但该机构的灵敏度和转向效率相对较低，同时液压泵和管路需要定期维护，存在液压油泄漏污染环境的安全隐患，并且液压转向桥机构的油液容量较大，也增加了车辆的重量及油耗，导致车辆整体经济性较差。

发明内容

本发明提供一种电动转向桥、控制方法及车辆，用以解决相关技术中液压转向桥机构的缺陷，能够实现电动转向，具有控制精度高、噪声低、环保、舒适性好等特点。

本发明提供一种电动转向桥，包括：

桥壳，所述桥壳的两端分别设有转向节；

电动执行机构，设置于所述桥壳且与所述转向节驱动连接，用于驱动所述转向节转动；

第一传感器，设置于所述转向节，用于检测所述转向节的转动角度；

控制器，分别与所述电动执行机构和所述第一传感器电连接，用于根据检测的所述转向节的转动角度与目标预设角度的差值，控制所述电动执行机构。

本发明提供的电动转向桥，通过桥壳的两端分别设有转向节，可以带动车辆的车轮转向，通过电动执行机构设置于桥壳且与转向节驱动连接，可以驱动转向节转动，通过第一传感器设置于转向节，可以检测转向节的转动角度，通过控制器分别与电动执行机构和第一传感器电连接，可以根据检测的转向节的转动角度与目标预设角度的差值，控制电动执行机构驱动转向节达到目标预设角度，实现转向闭环精准控制。因此，本发明可以避免传统液压转向桥存在的缺陷，能够实现电动转向，具有控制精度高、噪声低、环保、舒适性好等特点。

根据本发明提供的一种电动转向桥，所述电动执行机构包括：

滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的丝杆两端分别经连杆与所述转向节铰接；

转向电机，经减速机构与所述滚珠丝杠的螺母相连，且与所述控制器电连接，用于驱动所述滚珠丝杠的丝杆沿所述桥壳的长度方向移动。

本发明通过采用减速机构可以实现减速增扭效果，进一步提高控制精度，并且采用滚珠丝杠结构，其特点是精度高、可逆性好、效率高，因此，有利于车辆的转向控制。

根据本发明提供的一种电动转向桥，所述减速机构包括：

箱体，设置于所述桥壳上，且所述转向电机设置于所述箱体上，所述滚珠丝杠的丝杆穿设于所述箱体；

减速传动组件，设置于所述箱体内，所述转向电机经所述减速传动组件与所述滚珠丝杠的螺母相连；

限位组件，设置于所述箱体内，用于对所述滚珠丝杠的螺母轴向限位。

根据本发明提供的一种电动转向桥，所述减速传动组件包括：

主动轮，与所述转向电机相连；

从动轮，与所述滚珠丝杠的螺母相连，且所述从动轮经同步带与所述主动轮相连；

其中，所述主动轮的直径小于所述从动轮的直径。

本发明的减速传动组件采用大轮、小轮与同步带配合的方式可以实现传动及减速增扭功能，通过采用同步带减速机构，具备传动比准确无滑动、传导效率高、线速度高、结构紧凑、缓冲减震能力强等特点。

根据本发明提供的一种电动转向桥，所述限位组件包括：

第一轴承和第二轴承，套设于所述滚珠丝杠的丝杆且分别设置于所述滚珠丝杠的螺母两侧；

法兰，套设于所述滚珠丝杠的丝杆且抵接于所述第二轴承与所述箱体的端盖之间；

弹性垫片，套设于所述滚珠丝杠的丝杆且设置于所述箱体与所述端盖之间；

调节螺栓，穿设于所述弹性垫片且连接所述箱体与所述端盖。

当两侧轴承与滚珠丝杠螺母的轴向间隙变大时，本发明可以通过旋拧调节螺栓使弹性垫片形变，从而使得端盖向左移动，推动法兰向左移动，进而推动轴承紧密限位于滚珠丝杠螺母的两侧。因此，本发明提供的限位组件可以调节两侧轴承与滚珠丝杠螺母的轴向间隙，保证精准限位效果，从而提高丝杆左右移动的准确性，提高转向控制精度。

根据本发明提供的一种电动转向桥，所述限位组件还包括：

第二传感器，设置于所述箱体内且与所述控制器电连接，用于检测所述第一轴承和所述第二轴承与所述滚珠丝杠的螺母的轴向间隙；

旋拧装置，设置于所述箱体上且与所述控制器电连接，所述控制器还用于根据检测的所述轴向间隙，控制所述旋拧装置旋拧所述调节螺栓。

本发明限位组件可以实现轴承与滚珠丝杠螺母轴向间隙的自动精准调节，无需人工操作，有效保证转向桥的转向精度。

根据本发明提供的一种电动转向桥，所述桥壳为一体成型结构。

根据本发明提供的一种电动转向桥，所述桥壳的中部两端分别设有连接柱，所述连接柱经减震组件与车辆的车架相连。

本发明还提供一种上述的电动转向桥的控制方法，包括：

获取车辆转向指令；

响应于所述车辆转向指令，检测所述转向节的转动角度；

根据检测的所述转向节的转动角度与目标预设角度的差值，控制所述电动执行机构。

本发明提供的电动转向桥的控制方法，能够实现电动转向，并且通过采用闭环控制方式可以精准控制转向过程，具有控制精度高等特点。

本发明还提供一种车辆，包括：车架和上述的电动转向桥，所述电动转向桥设置于所述车架。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1是本发明提供的电动转向桥的结构示意图；

图2是本发明提供的减速机构去掉部分箱体的内部结构示意图；

图3是本发明提供的电动转向桥的控制方法的流程示意图。

附图标记：

100：桥壳；101：转向节；102：连接柱；

200：电动执行机构；201：滚珠丝杠；2011：丝杆；

202：减速机构；2021：箱体；20211：连接块；20212：端盖；

2022：主动轮；2023：从动轮；2024：同步带；2025：第一轴承；

2026：第二轴承；2027：法兰；2028：弹性垫片；

2029：调节螺栓；203：转向电机；

300：连杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1-图3描述本发明的电动转向桥、控制方法及车辆。

根据本发明第一方面的实施例，参照图1和图2所示，本发明提供的电动转向桥，主要包括：桥壳100、电动执行机构200、第一传感器和控制器等部件。

其中，桥壳100作为车辆转向机构的主要载体，并且桥壳100的左右两端分别设有转向节101，转向节101与车辆的车轮相连，当转向节101转动时，可以带动车辆的车轮同步转动，实现转向桥的转向功能。

电动执行机构200设置于桥壳100上，并且与转向节101驱动连接，用于驱动转向节101转动。具体地，电动执行机构200可以通过螺栓等紧固件固定于桥壳100上，用于驱动桥壳100两端的转向节101同步转动。

第一传感器设置于转向节101上，主要用于检测转向节101的转动角度。

控制器分别与电动执行机构200和第一传感器电连接，用于根据检测的转向节101的转动角度与目标预设角度的差值，控制电动执行机构200，以驱动转向节101达到目标预设角度。其中，目标预设角度可以理解为用户所需的转向角度。

具体地，在车辆转向过程中，第一传感器实时检测转向节101的转动角度，并将检测的转向节101的转动角度反馈至控制器，控制器根据反馈的转向节101的转动角度与目标预设角度的偏差实时控制电动执行机构200，以驱动转向节101精准转动至目标预设角度，实现转向闭环控制，从而满足用户使用需求。

因此，本发明实施例提供的电动转向桥，可以避免传统液压转向桥存在的缺陷，能够实现电动转向，并且通过采用闭环控制方式可以精准控制转向过程，具有控制精度高、噪声低、环保、舒适性好等特点。

根据本发明的一个实施例，参照图1和图2所示，本发明电动执行机构200主要包括：滚珠丝杠201、减速机构202和转向电机203。

其中，滚珠丝杠201包括相互螺纹连接的丝杆2011和螺母，滚珠丝杠201的丝杆2011两端分别经连杆300与转向节101铰接。具体地，丝杆2011的左端与左侧连杆300的第一端铰接，左侧连杆300的第二端与桥壳100左端的转向节101铰接；丝杆2011的右端与右侧连杆300的第一端铰接，右侧连杆300的第二端与桥壳100右端的转向节101铰接。

转向电机203经减速机构202与滚珠丝杠201的螺母相连，并且转向电机203与控制器电连接，用于驱动滚珠丝杠201的丝杆2011沿桥壳100的长度方向直线移动，从而带动桥壳100两端的转向节101同步转动，实现转向桥的转向功能。

本发明实施例通过采用减速机构202可以实现减速增扭效果，进一步提高控制精度，并且采用滚珠丝杠201结构，其特点是精度高、可逆性好、效率高，因此，有利于车辆的转向控制。

根据本发明的一个实施例，参照图1和图2所示，减速机构202包括：箱体2021、减速传动组件和限位组件。

其中，箱体2021设置于桥壳100上，且转向电机203设置于箱体2021上，滚珠丝杠201的丝杆2011穿设于箱体2021，丝杆2011的左右两端分别位于箱体2021的外部，以便于与桥壳100两端的转向节101对应连接。具体地，箱体2021的上下部分别设有多个连接块20211，连接块20211通过螺栓、止动垫片等紧固件与桥壳100上的连接耳座相连，从而将滚珠丝杠201、减速机构202和转向电机203等电动执行机构200集成一体固定于桥壳100上。

减速传动组件设置于箱体2021内，转向电机203经减速传动组件与滚珠丝杠201的螺母相连。

限位组件设置于箱体2021内，用于对滚珠丝杠201的螺母轴向限位。

工作时，转向电机203的动力通过减速传动组件传递到滚珠丝杠201结构，由于滚珠丝杠201结构中的螺母轴向限位并绕丝杆2011旋转，从而可以带动丝杆2011左右直线运动，进而完成转向运动。当转向电机203正转时，经减速传动组件减速，丝杆2011向左运动，使连杆300带动转向节101转动，实现左转；同理，当转向电机203反转时，经减速传动组件减速，丝杆2011向右运动，使连杆300带动转向节101转动，实现右转。

根据本发明的一个实施例，参照图2所示，减速传动组件包括：主动轮2022和从动轮2023，转向电机203的输出轴与主动轮2022可以通过花键连接，传递扭矩；从动轮2023与滚珠丝杠201的螺母相连，具体为套接于螺母的外侧，并且从动轮2023经同步带2024与主动轮2022相连；其中，主动轮2022的直径小于从动轮2023的直径。

本发明实施例的减速传动组件采用大轮、小轮与同步带配合的方式可以实现传动及减速增扭功能，通过采用同步带减速机构，具备传动比准确无滑动、传导效率高、线速度高、结构紧凑、缓冲减震能力强等特点。

根据本发明的一个实施例，从动轮2023与滚珠丝杠201的螺母可以为一体成型结构，从而可以省去从动轮2023，此时同步带2024分别与主动轮2022和滚珠丝杠201的螺母连接，从而简化结构，降低成本。

在其他一些示例中，本发明减速传动组件还可以为减速齿轮机构，包括主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮与转向电机203的输出轴相连，从动齿轮与主动齿轮啮合，并且从动齿轮与滚珠丝杠201的螺母外壁的齿啮合，从而带动滚珠丝杠201的螺母转动。

当然，还可以直接用从动齿轮替代滚珠丝杠201的螺母，通过主动齿轮带动从动齿轮转动，从而带动丝杆2011移动。具体可根据实际需求进行设计。

根据本发明的一个实施例，参照图2所示，本发明限位组件包括：第一轴承2025、第二轴承2026、法兰2027、弹性垫片2028和调节螺栓2029等部件。其中，第一轴承2025和第二轴承2026套设于滚珠丝杠201的丝杆2011且分别设置于滚珠丝杠201的螺母的左右两侧，对滚珠丝杠201的螺母进行轴向限位；法兰2027套设于滚珠丝杠201的丝杆2011且抵接于第二轴承2026与箱体2021的端盖20212之间；弹性垫片2028套设于滚珠丝杠201的丝杆2011且设置于箱体2021与端盖20212之间；调节螺栓2029穿设于弹性垫片2028且连接箱体2021与端盖20212，用于调节第一轴承2025和第二轴承2026与滚珠丝杠201螺母的轴向间隙，从而保证精准限位效果，提高丝杆2011左右移动的准确性，进而提高转向控制精度。

由于在实际长时间使用过程中，两侧轴承与滚珠丝杠201的螺母之间会出现磨损现象，从而导致两侧轴承与滚珠丝杠201螺母的轴向间隙变大，无法对滚珠丝杠201螺母有效限位，导致在转向过程中，螺母会出现移动现象，进而使丝杆2011不移动，使得转向节101的转向角度出现较大误差。

为此，当两侧轴承与滚珠丝杠201螺母的轴向间隙变大时，本发明实施例可以通过旋拧调节螺栓2029使弹性垫片2028形变，从而使得端盖20212向左移动，推动法兰2027向左移动，进而推动轴承紧密限位于滚珠丝杠201螺母的两侧。

当然，还可以拆卸弹性垫片2028，更换不同厚度的弹性垫片2028，达到调节两侧轴承与滚珠丝杠201螺母的轴向间隙的效果。

因此，本发明实施例提供的限位组件可以调节两侧轴承与滚珠丝杠201螺母的轴向间隙，保证精准限位效果，从而提高丝杆2011左右移动的准确性，进而提高转向控制精度。

本发明第一轴承2025和第二轴承2026的具体类型不做特别限制，例如可以为角接触球轴承。

根据本发明的一个实施例，限位组件还包括：第二传感器和旋拧装置，第二传感器设置于箱体2021内，并且第二传感器与控制器电连接，用于检测第一轴承2025和第二轴承2026与滚珠丝杠201的螺母的轴向间隙；旋拧装置设置于箱体2021上，并且旋拧装置与控制器电连接，用于旋拧调节螺栓2029；控制器还用于根据检测的轴向间隙，控制旋拧装置旋拧调节螺栓2029。

具体地，第二传感器实时检测两侧轴承与滚珠丝杠201的螺母的轴向间隙，并将检测的滚珠丝杠201螺母的轴向间隙发送至控制器，控制器将其与符合作业要求的设定值进行比较，当检测的轴向间隙大于设定值时，此时控制旋拧装置旋拧调节螺栓2029，减小轴承与滚珠丝杠201螺母的轴向间隙，以提高转向控制精度。

因此，本发明实施例可以实现轴承与滚珠丝杠201螺母轴向间隙的自动精准调节，无需人工操作，有效保证转向桥的转向精度。

根据本发明的一个实施例，桥壳100为一体成型结构，例如采用整体铸造技术成型，具有强度高、稳定可靠等特点。

根据本发明的一个实施例，参照图1所示，桥壳100的中部前后两端分别设有连接柱102，连接柱102经减震组件与车辆的车架相连，从而使得电动转向桥结构可以整体固定安装在车架上，减震组件主要起到转向减震降噪效果，从而提高舒适性。

具体地，减震组件可以包括：减震套、压板和螺栓等部件，减震套套设于连接柱102，压板位于减震套与车架之间，然后通过螺栓将车架与压板、减震套和连接柱102紧固连接，完成装配。

并且，本发明连接柱102的形状不做特别限制，例如，连接柱102的形状可以为锥形、柱形等形状。

下面继续对本发明提供的电动转向桥的控制方法进行描述，下文描述的电动转向桥的控制方法与上文描述的电动转向桥可相互对应参照。

根据本发明第二方面的实施例，参照图3所示，本发明还提供一种上述任一实施例的电动转向桥的控制方法，主要包括以下步骤：

S100、获取车辆转向指令；

S200、响应于车辆转向指令，检测转向节101的转动角度；

S300、根据检测的转向节101的转动角度与目标预设角度的差值，控制电动执行机构200。

具体地，在车辆转向过程中，通过第一传感器检测转向节101的转动角度，并将检测的转向节101的转动角度反馈至控制器，控制器根据反馈的转向节101的转动角度与目标预设角度的偏差实时控制电动执行机构200，以驱动转向节101精准转动至目标预设角度，实现转向闭环控制。

因此，本发明实施例提供的电动转向桥的控制方法，能够实现电动转向，并且通过采用闭环控制方式可以精准控制转向过程，具有控制精度高等特点。

根据本发明第三方面的实施例，本发明还提供一种车辆，主要包括：车架和上述任一实施例的电动转向桥，电动转向桥设置于车架上。

本发明实施例的车辆的具体类型不做特别限制，例如，可以为商用车辆，作业车辆等，作业车辆可以为平衡重叉车。

由于本发明实施例提供的车辆包括上述任一实施例的电动转向桥，因此具有上述任一实施例的电动转向桥的全部技术效果，此处不作赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。