CN115432060A - 一种电动助力转向器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动助力转向器，涉及汽车转向器技术领域，包括壳体、输入轴、扭杆、助力减速结构、滚柱丝杠副以及摇臂轴，壳体包括依次通过螺栓连接的上壳体、中间壳体和下壳体，输入轴、扭杆、助力减速结构、滚柱丝杠副以及摇臂轴均设于壳体内，扭杆第一端与输入轴内孔连接，扭杆第二端与丝杠输入端连接；采用行星式滚柱丝杠副，比同规格滚珠丝杠副承载能力高出三倍以上，承受冲击载荷能力更强，使用寿命更长，采用行星式滚柱丝杠副，导程设计范围广，即可实现小导程、大减速比传动，又可实现大导程、小减速比传动，从而使本发明广泛适用于轻、中、重型商用车，通过匹配小导程、大减速比的滚柱丝杠副，可以使重型商用车实现纯电动助力转向。

Description

一种电动助力转向器

技术领域

本发明涉及汽车转向器技术领域，特别是涉及一种电动助力转向器。

背景技术

目前，因商用车转向负载较大，多采用循环球式转向器，对于轻、中型商用车智能驾驶采用的电动助力循环球式转向器，其结构是在机械循环球转向器的输入端加蜗轮蜗杆式电动助力机构，滚珠丝杠副作为循环球式转向器的关键传动部件，因其传递力矩较大，其结构设计尺寸较大，且使用寿命较短。

对于重型商用车智能驾驶采用的电液循环球式转向器，其结构是在液压循环球转向器的输入端加蜗轮蜗杆式电动助力机构，其主要助力是由发动机驱动转向泵向液压循环球转向器提供高压液压油，实现助力转向功能，其蜗轮蜗杆式电动助力机构实现辅助驾驶、随速助力、主动回正等功能，但该种结构复杂，成本较高，驾驶舒适性和稳定性相较于电动助力转向器差，且因该系统存在高压液压油，易造成液压油泄露污染环境，为此我们提出一种电动助力转向器。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电动助力转向器，其滚柱丝杠副高刚度、高承载能力，使用寿命长，运行平稳，适用于小、中、大各种转向负载的车型。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种电动助力转向器，包括壳体、输入轴、扭杆、助力减速结构、滚柱丝杠副以及摇臂轴，所述壳体包括依次通过螺栓连接的上壳体、中间壳体和下壳体，所述输入轴、扭杆、助力减速结构、滚柱丝杠副以及摇臂轴均设于所述壳体内，所述扭杆第一端与所述输入轴内孔连接，所述扭杆第二端与丝杠输入端连接；

所述助力减速机构包括控制器、电机、扭角传感器、蜗杆和蜗轮，所述蜗轮装配于丝杠输入端，所述扭角传感器设于所属输入轴和丝杠输入端之间，所述控制器连接扭角传感器和电机，用于接收所述扭角传感器检测到的扭矩和角度信号并根据该信号控制所述电机，所述电机连接于上壳体，所述蜗杆置于上壳体内；

所述滚柱丝杠副包括丝杠、螺母、滚柱、齿圈、保持架和孔用挡圈，所述螺母套设于丝杠外，所述丝杠外侧设有外螺纹，所述螺母内侧设有内螺纹，其外侧为柱面且设有齿条，所述滚柱中间段设有滚柱外螺纹，其两端设有外齿轮和圆柱轴，所述齿圈设有卡槽和内齿轮，所述保持架设有小圆孔，其数量与滚柱数量一致，所述丝杠外螺纹和螺母内螺纹均与滚柱外螺纹啮合，所述螺母外侧柱面与下壳体内壁间隙配合，使螺母所受径向力作用在下壳体内壁上，所述螺母外侧齿条与摇臂轴齿扇啮合，所述孔用挡圈装配于卡槽中，防止滚柱轴向窜动。

作为本发明的一种优选技术方案，所述电机输出轴与蜗杆连接，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述摇臂轴设有齿扇。

作为本发明的一种优选技术方案，所述滚柱设置有～根。

作为本发明的一种优选技术方案，所述齿圈过盈装配与螺母两端，保证内齿轮相位角一致，所述滚柱两端外齿轮与内齿轮啮合，防止滚柱偏转，所述滚柱两端圆柱轴与保持架小圆孔间隙配合。

作为本发明的一种优选技术方案，所述滚柱丝杠副还包括双向推力球轴承，所述双向推力球轴承装配于中间壳体，所述双向推力球轴承内孔一端面与丝杠输入端轴肩连接，其另一端采用锁母锁紧，其作用是承载丝杠传递的轴向力。

作为本发明的一种优选技术方案，所述滚柱丝杠副还包括轴承套，所述轴承套螺纹连接于中间壳体，其端面压紧双向推力球轴承，所述轴承套中间孔装配径向球轴承，用于承载径向力。

与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：

1.本发明中采用行星式滚柱丝杠副，比同规格滚珠丝杠副承载能力高出三倍以上，承受冲击载荷能力更强，使用寿命更长；

2.本发明中采用行星式滚柱丝杠副，导程设计范围广，即可实现小导程、大减速比传动，又可实现大导程、小减速比传动，从而使本发明广泛适用于轻、中、重型商用车；

3.本发明中通过匹配小导程、大减速比的滚柱丝杠副，可以使重型商用车实现纯电动助力转向；

4.与电液循环球转向器相比，本发明结构简单，成本低，驾驶舒适性和稳定性更好。

附图说明

图1为本发明的电动助力转向器结构示意图；

图2为本发明的滚柱丝杠副结构示意图；

图3为本发明的滚柱结构示意图；

图4为本发明的齿圈结构示意图。

其中标号为：1、输入轴；2、扭杆；3、上壳体；4、中间壳体；5、下壳体；6、摇臂轴；7、控制器；8、电机；9、扭角传感器；10、蜗杆；11、蜗轮；12、轴承套；13、径向球轴承；14、锁母；15、双向推力球轴承；16、丝杠；17、螺母；18、孔用挡圈；19、保持架；20、齿圈；201、卡槽；202、内齿轮；21、滚柱；211、滚柱外螺纹；212、外齿轮；213、圆柱轴。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例:

如图1-4所示，一种电动助力转向器，包括壳体、输入轴1、扭杆2、助力减速结构、滚柱丝杠副以及摇臂轴6，壳体包括依次螺栓连接的上壳体3、中间壳体4和下壳体5，输入轴1、扭杆2、助力减速结构、滚柱丝杠副以及摇臂轴6均设于壳体内。扭杆2第一端与输入轴1内孔连接，扭杆2第二端与丝杠16输入端连接。助力减速机构包括控制器7、电机8、扭角传感器9、蜗杆10和蜗轮11，蜗轮11装配于丝杠16输入端，扭角传感器9设于所属输入轴1和丝杠16输入端之间，控制器7连接扭角传感器9和电机8，用于接收扭角传感器9检测到的扭矩和角度信号并根据该信号控制电机8，电机8连接于上壳体3，蜗杆置于上壳体3内，电机8输出轴与蜗杆连接，蜗杆10与蜗轮11啮合。摇臂轴6设有齿扇。

滚柱丝杠副包括丝杠16、螺母17、滚柱21、齿圈20、保持架19和孔用挡圈18，螺母17套设于丝杠16外，丝杠16外侧设有外螺纹，螺母17内侧设有内螺纹，其外侧为柱面且设有齿条，滚柱21中间段设有外螺纹211，其两端设有外齿轮212和圆柱轴213，滚柱21一般设有6～12根，齿圈20设有卡槽201和内齿轮202，保持架19设有小圆孔，其数量与滚柱数量一致，丝杠16外螺纹和螺母17内螺纹均与滚柱外螺纹211啮合，螺母17外侧柱面与下壳体5内壁间隙配合，使螺母所受径向力作用在下壳体内壁上，螺母17外侧齿条与摇臂轴6齿扇啮合，齿圈20过盈装配与螺母17两端，保证齿圈内齿轮202相位角一致，滚柱21两端外齿轮212与齿圈内齿轮202啮合，防止滚柱21偏转，滚柱21两端圆柱轴213与保持架小圆孔间隙配合，孔用挡圈18装配于齿圈卡槽201中，防止滚柱21轴向窜动。滚柱丝杠副在转向器中的应用是本发明主要创新点

滚柱丝杠副还包括双向推力球轴承15，双向推力球轴承15装配于中间壳体4，双向推力球轴承15内孔一端面与丝杠16输入端轴肩连接，其另一端采用锁母14锁紧，其作用是承载丝杠16传递的轴向力。

滚柱丝杠副还包括轴承套12，轴承套12螺纹连接于中间壳体4，其端面压紧双向推力球轴承15，轴承套12中间孔装配径向球轴承13，用于承载径向力。

当本发明用于手动转向系统时，根据转向负载不同设计不同的滚柱丝杠副导程和传动比，在输入轴端匹配增速比1～3的齿轮传动机构，例如，对于转向负载小的轻卡车型，设计滚柱丝杠副导程等同于循环球式转向器滚珠丝杠副导程，转向盘直接连接转向器输入端，对于转向负载大的重卡车型，通过设计小导程、大传动比的滚珠丝杠副，降低电机输出的额定扭矩，在转向器输入端配备增速比2～3的齿轮传动机构。

当本发明用于线控转向系统时，根据不同转向负载，匹配设计不同导程和传动比的滚柱丝杠副，助力结构形式可以设计为以下三种结构：电机直连丝杠轴，电机与丝杠轴之间设计齿轮减速机构，电机与丝杠轴之间设计蜗轮蜗杆机构。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种电动助力转向器，包括壳体、输入轴(1)、扭杆(2)、助力减速结构、滚柱丝杠副以及摇臂轴(6)，所述壳体包括依次通过螺栓连接的上壳体(3)、中间壳体(4)和下壳体(5)，其特征在于：所述输入轴(1)、扭杆(2)、助力减速结构、滚柱丝杠副以及摇臂轴(6)均设于所述壳体内，所述扭杆(2)第一端与所述输入轴(1)内孔连接，所述扭杆(2)第二端与丝杠(16)输入端连接；

所述助力减速机构包括控制器(7)、电机(8)、扭角传感器(9)、蜗杆(10)和蜗轮(11)，所述蜗轮(11)装配于丝杠(16)输入端，所述扭角传感器(9)设于所属输入轴(1)和丝杠(16)输入端之间，所述控制器(7)连接扭角传感器(9)和电机(8)，用于接收所述扭角传感器(9)检测到的扭矩和角度信号并根据该信号控制所述电机(8)，所述电机(8)连接于上壳体(3)，所述蜗杆(10)置于上壳体(3)内；

所述滚柱丝杠副包括丝杠(16)、螺母(17)、滚柱(21)、齿圈(20)、保持架(19)和孔用挡圈(18)，所述螺母(17)套设于丝杠(16)外，所述丝杠(16)外侧设有外螺纹，所述螺母(17)内侧设有内螺纹，其外侧为柱面且设有齿条，所述滚柱(21)中间段设有滚柱外螺纹(211)，其两端设有外齿轮(212)和圆柱轴(213)，所述齿圈(20)设有卡槽(201)和内齿轮(202)，所述保持架(19)设有小圆孔，其数量与滚柱数量一致，所述丝杠(16)外螺纹和螺母(17)内螺纹均与滚柱外螺纹(211)啮合，所述螺母(17)外侧柱面与下壳体(5)内壁间隙配合，使螺母(17)所受径向力作用在下壳体(5)内壁上，所述螺母(17)外侧齿条与摇臂轴(6)齿扇啮合，所述孔用挡圈(18)装配于卡槽(201)中，防止滚柱(21)轴向窜动。

2.根据权利要求1所述的一种电动助力转向器，其特征在于：所述电机(8)输出轴与蜗杆(10)连接，所述蜗杆(10)与蜗轮(11)啮合，所述摇臂轴(6)设有齿扇。

3.根据权利要求1所述的一种电动助力转向器，其特征在于：所述滚柱(21)设置有6～12根。

4.根据权利要求1所述的一种电动助力转向器，其特征在于：所述齿圈(20)过盈装配与螺母(17)两端，保证内齿轮(202)相位角一致，所述滚柱(21)两端外齿轮(212)与内齿轮(202)啮合，防止滚柱(21)偏转，所述滚柱(21)两端圆柱轴(213)与保持架(19)小圆孔间隙配合。

5.根据权利要求1所述的一种电动助力转向器，其特征在于：所述滚柱丝杠副还包括双向推力球轴承(15)，所述双向推力球轴承(15)装配于中间壳体(4)，所述双向推力球轴承(15)内孔一端面与丝杠(16)输入端轴肩连接，其另一端采用锁母(14)锁紧，其作用是承载丝杠(16)传递的轴向力。

6.根据权利要求1所述的一种电动助力转向器，其特征在于：所述滚柱丝杠副还包括轴承套(12)，所述轴承套(12)螺纹连接于中间壳体(4)，其端面压紧双向推力球轴承(15)，所述轴承套(12)中间孔装配径向球轴承(13)，用于承载径向力。

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