一种摇臂轴助力式循环球电动助力转向器

摘要

本发明专利涉及一种汽车助力转向器，包括转向器主体，转向器主体，包括螺杆螺母总成、与螺杆螺母总成传动连接的传动轴蜗轮组件、与传动轴蜗轮组件传动连接的蜗杆传动组件；传动轴蜗轮组件包括蜗轮轴，该蜗轮轴上设置有与螺杆螺母总成连接的扇形齿轮；蜗轮轴上设置的蜗轮通过蜗杆传动组件连接向汽车助力转向器提供动力的驱动电机；螺杆螺母总成包括转向螺杆，该转向螺杆上套装与扇形齿轮啮合的转向螺母，转向螺母内壁与转向螺杆的齿槽形成有钢球滚动的通道，转向螺母上设置有与该通道连通的导管。通过本发明的汽车助力转向器，使得该方案中的转向器有着更为灵活的布置方式，更加适合于大型重载车辆中。

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种摇臂轴助力式循环球电动助力转向器。

背景技术

电动助力转向系统出现于上世界八十年代末，在电子方面的飞速发展中，电动助力转向系统作为机电一体化的代表，将电机与电子器件所结合，在满足驾驶员对操作轻便适用性的同时，提升对路感的把握，对汽车的驾驶系统有着较为积极的提升，汽车电动助力转向系统是在机械式转向器(对于轿车而言多为齿轮齿条式)的基础上加装电子控制伺服系统构成的。该系统主要由传感器、控制器以及执行机构构成，其电机的能源来源于车载蓄电池，控制器通过对各传感器信号的分析，按一定控制策略和车轮状态，发出控制指令，在车辆进行转向和回正时，把电流输送到电机中，实现助力和回正等控制，改善气车转向性能、协助驾驶员完成转向操作，使转向变得轻便、灵敏、稳定。因此电动助力转向器的设计对系统有着极其重要的地位。然而，目前在我国电动助力转向系统中存在吨位数较大的载重汽车和商用新能源客车中，缺乏能更好适用于耗电量高，转向助力需求较大的转向器。

发明内容

本发明的目的是提供一种更适合吨位数较大的载重汽车和商用新能源客车的汽车助力转向器。本发明的汽车助力转向器包括：螺杆螺母总成、与螺杆螺母总成传动连接的传动轴蜗轮组件、与传动轴蜗轮组件传动连接的蜗杆传动组件；

所述传动轴蜗轮组件包括蜗轮轴，该蜗轮轴上设置有与螺杆螺母总成连接的扇形齿轮；所述蜗轮轴上设置的蜗轮通过蜗杆传动组件连接向所述汽车助力转向器提供动力的驱动电机；

所述螺杆螺母总成包括转向螺杆，该转向螺杆上套装有与所述扇形齿轮啮合的转向螺母，所述转向螺母内壁与转向螺杆的齿槽形成有用于钢球滚动的通道，所述转向螺母上设置有与该通道连通的导管；

所述蜗杆传动组件包括蜗杆，所述蜗杆与所述蜗轮啮合，该蜗杆的一端设置有第一齿轮，该第一齿轮啮合有第二齿轮；所述第二齿轮通过内部设置行星轮系的减速器连接驱动电机。

通过本发明的汽车助力转向器，采用本螺杆螺母总成、传动轴蜗轮组件和蜗杆传动组件，使得该方案中的转向器有着更为灵活的布置方式，更加适合于大型重载车辆中，填补电动助力转向器在这一块的空白，也更加契合于大车中的使用，绿色高效的同时也更加提升驾驶员驾驶途中操作感的舒适度，采用本汽车助力转向器，传动效率高，电机的输出经过减速机构减速增扭后,驱动蜗轮蜗杆机构,产生大的转向助力，同时由于电动助力转向系统不依赖于发动机，没有液压油管，所以对寒冷天气不敏感，即使在零下40℃也能工作，所以它提供了快速冷启动。因为系统不启动预热，所以也节省了能源。在不使用液压油泵的情况下，避免了发动机的寄生能量损失，提高了燃油经济性，满足大型汽车转向器的各方面需要。

具体的是，所述减速器的行星轮系为双联行星齿轮组，所述驱动电机通过该双联行星齿轮组的行星架将扭矩输出给所述第二齿轮。

本发明采用可实现较大的传动比的双联行星齿轮组，其输入转矩通过太阳轮传递给双联行星齿轮中的大齿轮，由行星架传递给太阳轮，太阳轮和行星轮啮合，再由行星架输出扭矩和转速，最终传递给蜗杆，由蜗杆与蜗轮啮合。

具体的是，所述双联行星齿轮组包含第一行星轮系和第二行星轮系；所述第一行星轮系的行星架与第二行星轮系的太阳轮传动连接，用于通过第一行星轮系的行星架将扭矩传递给第二行星轮系的太阳轮；所述第一行星轮系的太阳轮与驱动电机传动连接，用于接收扭矩，所述第二行星轮系的行星架与第二齿轮传动连接。

具体的是，所述第一行星轮系和第二行星轮系的排列方向与蜗杆的延伸方向相同。

具体的是，该汽车助力转向器还包括转向器壳体主体组件包括用于容纳螺杆螺母总成、传动轴蜗轮组件、蜗杆传动组件的转向器壳体主体，所述转向器壳体主体包含壳体主体、与壳体主体可拆卸且进行密封连接的侧盖和齿轮盖。

具体的是，所述侧盖通过侧盖密封垫与壳体主体密封，所述侧盖通过螺栓固定于壳体主体上；所述齿轮盖通过密封垫与壳体主体密封，所述齿轮盖通过螺钉固定于壳体主体上。

具体的是，所述转向螺杆与蜗轮轴平行设置。

具体的是，所述蜗轮轴的延伸方向与蜗杆的延伸方向呈直角布置。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明汽车助力转向器的内部结构示意图；

图2是本发明汽车助力转向器的内部结构示意图；

图3是本发明汽车助力转向器螺杆螺母总成的结构示意图；

图4是本发明汽车助力转向器去掉壳体主体和侧盖及密封垫主视图；

图5是本发明汽车助力转向器的主视示意图

图6是发明汽车助力转向器减速器简图；

图7是本发明汽车助力转向器的俯视示意图；

图8是本发明汽车助力转向器主视图半剖图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：

本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

参照图1-8，汽车助力转向器，包括以下部分：螺杆螺母总成100、与螺杆螺母总成100传动连接的传动轴蜗轮组件200、与传动轴蜗轮组件200传动连接的蜗杆传动组件300；

所述传动轴蜗轮组件200包括蜗轮轴28，该蜗轮轴28上设置有与螺杆螺母总成100连接的扇形齿轮12；所述蜗轮轴28上设置的蜗轮15通过蜗杆传动组件300连接向所述汽车助力转向器提供动力的驱动电机10；

所述螺杆螺母总成100包括转向螺杆16，该转向螺杆16上套装有与所述扇形齿轮12啮合的转向螺母17，所述转向螺母17内壁与转向螺杆16的齿槽形成有用于钢球20滚动的通道，所述转向螺母17上设置有与该通道连通的导管24；

所述蜗杆传动组件300包括蜗杆5，所述蜗杆5与所述蜗轮15啮合，该蜗杆5的一端设置有第一齿轮14，该第一齿轮14啮合有第二齿轮21；所述第二齿轮21通过内部设置行星轮系的减速器连接驱动电机10。转向螺杆16与蜗轮轴28平行设置。蜗轮轴28的延伸方向与蜗杆5的延伸方向呈直角布置。

采用本汽车助力转向器，传动效率高，电机的输出经过减速机构减速增扭后,驱动蜗轮蜗杆机构,产生大的转向助力，同时由于电动助力转向系统不依赖于发动机，没有液压油管，所以对寒冷天气不敏感，即使在零下40℃也能工作，所以它提供了快速冷启动。因为系统不启动预热，所以也节省了能源。在不使用液压油泵的情况下，避免了发动机的寄生能量损失，提高了燃油经济性，满足大型汽车转向器的各方面需要。

减速器的行星轮系为双联行星齿轮组，所述驱动电机10通过该双联行星齿轮组的行星架将扭矩输出给所述第二齿轮21。

所述双联行星齿轮组包含第一行星轮系7和第二行星轮系8；所述第一行星轮系7的行星架与第二行星轮系8的太阳轮传动连接，用于通过第一行星轮系7的行星架将扭矩传递给第二行星轮系8的太阳轮；所述第一行星轮系7的太阳轮与驱动电机10传动连接，用于接收扭矩，所述第二行星轮系8的行星架与第二齿轮21传动连接。所述第一行星轮系7和第二行星轮系8的排列方向与蜗杆5的延伸方向相同。

本汽车助力转向器系统地呈现出一套较为优质的方案，通过较大传动比的行星齿轮来降低输入的大扭矩，使得该方案中的转向器有着更为灵活的布置方式，更加适合于大型重载车辆中，填补电动助力转向器在这一块的空白，也更加契合于大车中的使用，绿色高效的同时也更加提升驾驶员驾驶途中操作感的舒适度。

汽车助力转向器还包括转向器壳体主体组件包括用于容纳螺杆螺母总成100、传动轴蜗轮组件200、蜗杆传动组件300的转向器壳体主体1，所述转向器壳体主体包含壳体主体1、与壳体主体可拆卸且进行密封连接的侧盖2和齿轮盖3，壳体主体1与侧盖2形成有用于容纳蜗杆5的蜗杆腔27。侧盖2通过侧盖密封垫与壳体主体密封，所述侧盖通过螺栓固定于壳体主体上；所述齿轮盖通过密封垫与壳体主体密封，所述齿轮盖通过螺钉固定于壳体主体上。

具体的，壳体主体1内部采用螺钉固定联接侧盖2，侧盖2通过骨架油封3(60×85×12)对蜗轮轴28与侧盖2的连接处进行密封，同时蜗轮轴28另外一端与实体外圈滚针轴承4由壳体主体1约束滚动联接，紧接蜗轮轴28末端通过压紧螺母9(M42)约束的四点接触球轴承限位于壳体主体1内，蜗杆5通过与蜗轮轴28的蜗轮齿面面接触约束。蜗杆5一端通过压紧螺塞(M72)使得圆锥滚子轴承26约束联接，其另外一端呈对称的设置又一圆锥滚子轴承26，再其蜗杆5末端由压紧挡圈18联接第一齿轮14，螺栓19固定联接压紧挡圈18，后以齿轮14以传动要求垂直与第二齿轮21接触，两齿轮外以齿轮盖密封22与齿轮盖23予以保护，第二齿轮21再通过骨架油封13(45×70×12)与驱动电机10联接。蜗轮轴28靠近实体外圈滚针轴承4的一端扇形齿轮与螺杆螺母总成100中的转向螺母17相接触，转向螺母17由导管24、导管卡25以M5×8螺钉与转向螺杆相连接，转向螺杆一末端通过偏心套6由紧锁圈与压紧螺塞(M72)固定，另外一端通过轴承联接上盖总成11。

使用时，装在转向轴上的转矩传感器随转向盘的操纵不断的测出转向轴上的转矩信号，使得该信号与车速信号同时输入到电子控制单元。电控单元根据输入信号，确定助力转矩的大小和方向，即确定电动机的电流大小和方向，调整转向辅助动力的大小。驱动电机的转矩有电磁离合器通过减速器的减速增距后，加载汽车的转向机构上，使之得到一个与汽车工况相适应的转向作用力。

电子控制单元(ECU)根据各传感器输出的信号决定电动机的转动方向和最佳助力转矩,向电动机和离合器发出控制信号,通过功率驱动电路控制直流电动机的转动,电动机的输出经过减速机构减速增扭后,采用较大传动比的二级行星减速器，利用蜗轮蜗杆式传动，降低输入的大扭矩，同时在采用循环球式结构的基础上，使传动系统的传动效率增加。本汽车助力转向器拥有更灵活的布置方式，具有应用于大型特种车辆的可能性和现实需求性。

本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，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，都应当属于本发明保护的范围。