CN104210536B - 用于车辆的电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的电动助力转向装置。用于车辆的电动助力转向装置具有一同轴设置一马达轴、一输入轴以及一小齿轮轴等的结构，以改进在常规技术中基本外露的电动马达的结构，以便避免妨碍其他结构，从而形成的所述电动助力转向装置的布局是紧凑的。

Description

用于车辆的电动助力转向装置

相关申请的交叉引用

本申请根据美国法典第35部第119(a)条的规定，要求将2013年5月30日提交的第10-2013-0061799号韩国专利申请的优先权和权益，在此以引用的方式纳入本文作为参考，如同本文完全阐述。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的电动助力转向装置，尤其特别地涉及一种用于车辆的电动助力转向装置，其具有一同轴设置一马达轴、一输入轴以及一小齿轮轴等的结构，以改进在常规技术中基本外露的电动马达的结构，以便避免妨碍其他结构，从而形成的所述电动助力转向装置的布局是紧凑的。在该装置中，虽然一第一齿圈和一第二齿圈具有不同数量的轮齿，但是相同的行星齿轮分别与第一齿圈和第二齿圈齿啮合，因此，不仅能够改善行星轮系总成的装配的便捷性，而且能够获得一较大的齿轮减速比。

背景技术

图1是一种传统电动助力转向装置的示意图。

如图1所示，用于车辆的传统电动助力转向装置100包括：一转向系统，其从一方向盘101延伸至两个车轮108；以及一辅助动力机构120，用于提供一辅助转向动力至所述转向系统。

所述转向系统包括：一转向轴102，所述转向轴102的一端连接至所述方向盘101，所述转向轴102的另一端通过一万向连接器103连接至一传动轴。

所述传动轴包括：一输入轴104，所述输入轴104连接至所述转向轴102；一小齿轮轴106，所述小齿轮轴106通过一扭杆(图中未示)连接至所述输入轴104；以及一小齿轮111，所述小齿轮111安装在所述传动轴的下端。

安装在小齿轮轴106上的所述小齿轮111与一形成在一齿条杆109外表面的齿条112齿啮合。所述齿条杆109的两端分别通过拉杆151和转向节臂153与车辆的车轮108相连。

所述辅助动力机构120包括：一扭矩传感器125，用于当一驾驶员转动方向盘101时，检测在输入轴104上所产生的一扭矩，并且输出与所检测到的扭矩成比例的一电信号；一电子控制单元(Electronic Control Unit，简称ECU)123，用于基于扭矩传感器125所传送的一电信号而生成一控制信号；一电动马达130，用于基于电子控制单元123所传送的一控制信号而生成一辅助动力；以及蜗杆141和蜗轮143，用于将电动马达130的一辅助动力传送至小齿轮轴106。

然后，在用于车辆的传统电动助力转向装置中，所述电动马达、蜗杆和蜗轮等用于构成所述辅助动力机构120的一减速器。在此结构中，当所述电动马达、蜗杆和蜗轮等安装在车辆上时，所述电动马达基本上是外露的，容易妨碍其他结构。因此，在整个布局中存有不足之处。

发明内容

本发明的提出是为了解决上述在现有技术中出现的问题，同时，本发明的目的之一是提供一种用于车辆的电动助力转向装置，其具有一同轴设置一马达轴、一输入轴以及一小齿轮轴等的结构，以改进在常规技术中基本外露的电动马达的结构，以便避免妨碍其他结构，从而形成的所述电动助力转向装置的布局是紧凑的。

本发明的另一目的在于提供一种用于车辆的电动助力转向装置，在该装置中，虽然一第一齿圈和一第二齿圈具有不同数量的轮齿，但是相同的行星齿轮分别与第一齿圈和第二齿圈齿啮合，因此，不仅能够改善行星轮系总成的装配的便捷性，而且能够获得一较大的齿轮减速比。

本发明的目的不限于此，并且本领域技术人员可以通过下文描述将显而易见地理解本发明的其他目的。

根据本发明的一目的，提供一种电动助力转向装置。所述电动助力转向装置包括：一电动马达，支撑在一壳体的内表面上，所述电动马达具有一中空形状，并且包括一马达轴，在所述马达轴的一端的外表面上安装一子齿轮；一行星轮系总成，所述行星轮系总成包括一第一齿圈，所述第一齿圈装配固定在所述壳体内且在所述电动马达的一侧，一第二齿圈，设置在所述第一齿圈的一侧且与所述电动马达相对，多个行星齿轮，其与所述子齿轮外啮合，同时分别与所述第一齿圈和第二齿圈内啮合，以及一托架，其耦接并且支撑所述行星齿轮的中间轴的两端；以及一小齿轮轴，所述小齿轮轴贯穿所述马达轴，并且一小齿轮安装在所述小齿轮轴的一端的外表面上，以与形成在一齿条杆的一齿条相啮合，所述小齿轮轴的另一端通过扭杆连接至所述输入轴，所述小齿轮轴与所述第二齿圈相连。

根据本发明的实施例，用于车辆的电动助力装置具有一同轴设置一马达轴、一输入轴以及一小齿轮轴等的结构，以改进在常规技术中基本外露的电动马达的结构，以便避免妨碍其他结构，从而形成的所述电动助力转向装置的布局是紧凑的。

进一步，根据本发明的实施例，存有这样的优点，其中，虽然一第一齿圈和一第二齿圈具有不同数量的轮齿，但是相同的行星齿轮分别与所述第一齿圈和第二齿圈齿啮合，因此，不仅能够改善行星轮系总成的装配的便捷性，而且能够获得一较大的齿轮减速比。

附图说明

结合参考以下的附图和详细说明将更好地理解本发明的上述和其他的目的、特性和优势，其中：

图1是一种传统电动助力转向装置的示意图；

图2是根据本发明的一实施例的用于车辆的一种电动助力转向装置的结构示意图；

图3是图2所示的电动助力转向装置的局部示意图；

图4是图3所示的电动助力转向装置的局部爆炸示意图；

图5是图3所示的一行星轮系总成的透视图；以及

图6是图5所示的所述行星轮系总成的爆炸透视图。

图中的部分标号分别表示：

109、齿条杆；112、齿条；

210、电动马达；230、行星轮系总成；

250、小齿轮轴；251、小齿轮；

290、输入轴；310、壳体；

311、马达轴；330、扭杆；

351、子齿轮；353、第一齿圈；

354、托架；355、行星齿轮；

359、第二齿圈。

具体实施方式

以下，本发明的实施例将参照附图来具体描述。在描述本发明的组件时，可以使用术语，例如第一、第二、A、B、(a)、(b)等类似词。这些术语仅是为了将一结构组件与其他结构组件区别出来，并且一相应结构组件的属性、次序、顺序等不应受限于该术语。在这种情况下，描述一特定结构组件与另一结构组件“连接”“耦接”“接合”，应该被解释为另一结构组件可以与多个结构组件“连接”“耦接”“接合”，如同所述特定结构组件与另一结构组件直连或直接接合。

图2是根据本发明的一实施例的用于车辆的一种电动助力转向装置的结构示意图。图3是图2所示的电动助力转向装置的局部示意图。图4是图3所示的电动助力转向装置的局部爆炸示意图。图5是图3所示的一行星轮系总成的透视图。图6是图5所示的所述行星轮系总成的爆炸透视图。

如附图所示，根据本发明的一实施例的用于车辆的电动助力转向装置200，包括：一电动马达210，支撑在一壳体310的内表面上，所述电动马达210具有一中空的马达轴311，在所述马达轴311的一端的外表面上安装一子齿轮351；一行星轮系总成230，其具有一第一齿圈353，第一齿圈353装配在壳体310内且在所述电动马达210的一侧，一第二齿圈359，设置在所述第一齿圈353的一侧且在所述电动马达210的远侧端，多个行星齿轮355，其与子齿轮351外啮合，同时分别与所述第一齿圈353和第二齿圈359内啮合，以及一托架354，耦接并且支撑行星齿轮355的中间轴357的两端；以及一小齿轮轴250，其贯穿所述马达轴311，并且一小齿轮251安装在所述小齿轮轴250的一端，与形成在一齿条杆109的一齿条112相啮合，所述小齿轮轴250的另一端通过一扭杆330连接至输入轴290，所述小齿轮轴250与所述第二齿圈359相连。

所述输入轴290通过一万向连接器103连接至一转向轴102，所述转向轴102连接至一方向盘101。因此，所述转向轴102和所述输入轴290彼此联合，并且当所述方向盘101转动时，两者一起转动。

所述电动马达210支撑在所述壳体310的内表面上，所述电动马达210具有一中空形状的马达轴311，并且所述子齿轮351整合安装在所述马达轴311的一端的外面上。

另一方面，所述电动马达210基于一电子控制单元(Electric Control Unit，简称ECU)123所传送的一控制信号而产生一辅助动力，通过使用该辅助动力并且通过所述马达轴311使得所述子齿轮351转动，以至于所述小齿轮轴250转动，如下文所述。

进一步，所述电动马达210装配有一扭矩传感器270，其耦接至输入轴290和小齿轮轴250，且在电动马达210的上端部分，如下文所述，该上端部分例如为与子齿轮351相对的一侧，并且当操作所述方向盘101时，所述扭矩传感器270测量施加于所述输入轴290的扭矩值，通过所述扭矩传感器270所测量的输入轴290的扭矩值被转化为一电子信号，并且传送至所述电子控制单元123，以便控制所述电动马达210。

所述行星轮系总成230包括所述第一齿圈353、第二齿圈359、多个行星齿轮355以及一托架354。

所述第一齿圈353装配固定在所述壳体310内，并且在所述电动马达210的一侧。

所述第二齿圈359设置在所述第一齿圈353的一侧，且在所述电动马达210的远侧端，所述第二齿圈359通过下文所述的一连接体370与所述小齿轮轴250相连。

另一方面，所述第一齿圈353和所述第二齿圈359设置为具有不同数量的轮齿。亦即，所述第一齿圈353和所述第二齿圈359可以如此设置，以至所述第二齿圈359具有的轮齿数量多于所述第一齿圈353的轮齿数量。

多个行星齿轮355设置为与所述子齿轮351外啮合，且同时分别与所述第一齿圈353和所述第二齿圈359内啮合。

如上所述，由于所述第一齿圈353装配固定在所述壳体310内，当所述子齿轮351通过由所述电动马达210所提供的辅助动力而转动时，于是，与所述子齿轮351外啮合的行星齿轮355会转动，并且在所述子齿轮351和所述第一齿圈353之间绕着所述子齿轮351旋转。在这种情况下，当所述行星齿轮355绕着所述子齿轮351并且沿所述第一齿圈353旋转一周时，所述第二齿圈359以不同于所述第一齿圈353的轮齿数量的比例转动。

因此，当所述第二齿圈359转动时，所述小齿轮轴250通过所述连接体370连接至所述第二齿圈359。如下文所述，所述小齿轮轴250通过所述电动马达210所提供的辅助动力而转动。

此处，所述第二齿圈359整合装配在具有一中空圆筒状的所述连接体370内，以至所述第二齿圈359的一转动力通过所述连接体370传送至所述小齿轮轴250。

所述行星齿轮355的中间轴357的两端耦接并且被托架354支撑。所述托架354的结构将进行详细描述。所述托架354包括：一第一支撑部分411，其具有一环形形状以及一第一孔413，所述中间轴357的一端插入所述第一孔413；一第二支撑部分415，其具有一环形形状以及一第二孔417，所述第二孔417与所述第一孔413相对，并且所述中间轴317的另一端插入所述第二孔417；以及一连接部分419，其分别与所述第一支撑部分411和第二支撑部分415相连，并且支撑所述第一支撑部分411和第二支撑部分415。

所述第一支撑部分411可以由一环形板制成。由于所述第一孔413形成于所述第一支撑部分411，因此所述中间轴357的一端插入并且耦接至所述第一孔413。

所述第二支撑部分415也可以由一环形板制成。由于所述第二孔417形成于所述第二支撑部分415，因此所述中间轴357的另一端插入并且耦接至所述第二孔417。

所述连接部分419连接所述第一支撑部分411和第二支撑部分415。所述连接部分419可以一体成型于所述第一支撑部分411或第二支撑部分415。

亦即，当所述连接部分419一体成型于所述第一支撑部分411，所述连接部分419和所述第一支撑部分411可以成为一体。在附图中显示上述结构的实施例。

当然，或者，所述连接部分419可以一体成型于所述第二支撑部分415，以至所述连接部分419和所述第二支撑部分415构成为一体。

如上所述，由于所述连接部分419一体成型于所述第一支撑部分411或一体成型于所述第二支撑部分415，因此管理部件是方便的，并且所述行星齿轮355和所述托架354可以容易地装配和拆卸。

另一方面，一第一轴承431安装在所述中间轴357的一端的外表面上，于是所述第一轴承431压接于所述第一孔413，同时一第二轴承(图中未示)安装在所述中间轴357的另一端的外表面上，于是所述第二轴承压接于所述第二孔417。

所述小齿轮轴250贯穿所述马达轴311。一小齿轮251形成在所述小齿轮轴250的一端，与形成在所述齿条杆109的所述齿条112相啮合，所述小齿轮轴250的另一端通过所述扭杆330连接至所述输入轴290。

进一步，所述小齿轮轴250通过所述连接体370连接至所述第二齿圈359，于是，如上所述，所述小齿轮轴250随着所述第二齿圈359一起转动。

另一方面，所述第一齿圈353具有与所述第二齿圈359不同的轮齿数量。在所述第一齿圈353和所述第二齿圈359中的一个具有正电位，而另一个具有负电位。在本发明的具体实施例中，所述第一齿圈353具有正电位，所述第二齿圈359具有负电位。

在此处，所述正电位是指与标准轮齿相比具有较大的齿顶圆和齿根圆的轮齿，而所述负电位是指与标准轮齿相比具有较小的齿顶圆和齿根圆的轮齿。

如上所述，由于所述第一齿圈353具有正电位，所述第二齿圈359具有负电位，于是，尽管所述第一齿圈353和所述第二齿圈359具有不同数量的轮齿，但是相同的行星齿轮355可以分别与所述第一齿圈353和第二齿圈359齿啮合。因此，能够改善行星轮系总成的装配的便捷性。进一步，由于所述第一齿圈353和第二齿圈359的轮齿数量可以相对地自由调整，因此能够获得一较大的齿轮减速比。

以下，结合参考附图，将描述根据本发明的实施例的用于车辆的电动助力转向装置的操作。

当驾驶员转动方向盘101时，所述转向轴102和通过所述万向连接器103连接至所述转向轴102的输入轴290一起转动。依次地，通过所述扭杆330连接至所述输入轴290的所述小齿轮轴250转动，以至所述方向盘101的转动力转为一驱动力，使所述齿条杆109直接向左右移动。

所述输入轴290的扭矩值通过所述扭矩传感器270被测量，并且所测量的扭矩值被转化为一电子信号，接着被传送至所述电子控制单元123。

另一方面，基于所述扭矩传感器270所传送的电子信号以及各种传感器所传送的电子信号，所述电子控制单元123控制所述电动马达210以产生辅助动力，所产生的辅助动力使所述马达轴311转动，以至使得所述子齿轮351转动。

接着，当所述子齿轮351转动时，插入在所述子齿轮351和所述第一齿圈353之间的所述行星齿轮355转动，并且绕着所述子齿轮351旋转，同时，与所述行星齿轮355相啮合的所述第二齿圈359也转动，以使得通过所述连接体370连接至所述第二齿圈359的所述小齿轮轴250转动。因此，所述电动马达210的辅助动力被传送至所述小齿轮轴250，以便辅助驾驶员的转向力。

如上所述，根据本发明的实施例，用于车辆的电动助力转向装置，其具有一结构，在所述结构中的一马达轴、一输入轴以及一小齿轮轴等同轴的设置，以改进在常规技术中基本外露的电动马达的结构，以便避免妨碍其他结构，从而形成的所述电动助力转向装置的布局是紧凑的。

进一步，根据本发明的实施例，存有这样的优点，其中，虽然一第一齿圈和一第二齿圈具有不同数量的轮齿，但是相同的行星齿轮分别与第一齿圈和第二齿圈齿啮合，以便不仅能够改善行星轮系总成的装配的便捷性，而且能够获得一较大的齿轮减速比。

甚至如上文所述，本发明的实施例中所有组件是以单个单元结合而成，或是以单个单元结合地进行操作，本发明的实施例不仅仅限于此。在不脱离本发明的范围情况下，在所有结构组件中，至少两个组件可以选择性结合，作为至少两个组件进行操作。虽然本发明的实施例已经说明了用途，但是本领域的技术人员不能脱离本发明的范围和发明的精神以进行不同的修改、补充和替代。本发明的范围要根据附属的权利要求，例如所有的技术想法包括等同于本发明的权利要求范围，来进行解释。

Claims (5)

1.一种用于车辆的电动助力转向装置，其特征在于，包括：

一电动马达，支撑在一壳体的内表面上，所述电动马达具有一中空形状，并且包括一马达轴，在所述马达轴的一端的外表面上安装一子齿轮；

一行星轮系总成，包括一第一齿圈，装配固定在所述壳体内且在所述电动马达的一侧，一第二齿圈，设置在所述第一齿圈的一侧且与所述电动马达相对，多个行星齿轮，与所述子齿轮外啮合，同时分别与所述第一齿圈和第二齿圈内啮合，以及一托架，耦接并且支撑所述行星齿轮的一中间轴的两端；以及

一小齿轮轴，贯穿所述马达轴，并且一小齿轮安装在所述小齿轮轴的一端的外表面上，以与形成在一齿条杆的一齿条相啮合，所述小齿轮轴的另一端通过扭杆连接至输入轴，所述小齿轮轴与所述第二齿圈相连。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，进一步包括一扭矩传感器，所述扭矩传感器安装在所述电动马达的上端部分，并且连接至所述输入轴和所述小齿轮轴，以便当操作方向盘时，所述扭矩传感器测量施加在所述输入轴的扭矩值。

3.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述托架进一步包括：

一第一支撑部分，具有一环形形状以及一第一孔，所述行星齿轮的所述中间轴的一端插入并且耦接至所述第一孔；

一第二支撑部分，具有一环形形状以及一第二孔，所述第二孔与所述第一孔相对，并且所述行星齿轮的所述中间轴的另一端插入并且耦接至所述第二孔；以及

一连接部分，分别与所述第一支撑部分和所述第二支撑部分相连，并且支撑所述第一支撑部分和所述第二支撑部分。

4.根据权利要求3所述的电动助力转向装置，其特征在于，进一步包括：

一第一轴承，安装在所述行星齿轮的所述中间轴的一端的外表面上，以及

一第二轴承，安装在所述行星齿轮的所述中间轴的另一端的外表面上。

5.根据权利要求1至4中任一所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述第一齿圈具有与所述第二齿圈不同的轮齿数量，在所述第一齿圈和所述第二齿圈中的一个具有正电位，而另一个具有负电位。