CN104627233A - 基于单排行星轮系的汽车主动转向耦合装置及转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单排行星轮系的汽车主动转向耦合装置及转向系统，转向装置包括机械传动装置及动力驱动装置，所述动力驱动装置包括助位移电机、相互啮合的蜗轮及蜗杆；所述机械传动装置主要由输入轴、太阳轮、行星架、行星轮、齿圈、输出齿轮及输出轴组成；汽车转向系统包括转向盘、扭杆、蜗轮蜗杆减速机构、万向节、转向操作机构支架、齿轮齿条转向器及主动转向耦合装置；通过机械传动装置与动力驱动装置的动力耦合，实现了变传动比转向，行星轮为双齿轮结构，其间嵌有弹性构件及推力轴承，可减小行星轮与齿圈、太阳轮与行星轮之间的背隙；整体结构体积小，便于布置，传动效率高、工艺性好、制造费用低、换档平稳、操纵性能好。

Description

基于单排行星轮系的汽车主动转向耦合装置及转向系统

技术领域

本发明属于汽车转向系统领域，具体涉及一种基于单排行星轮系的汽车主动转向耦合装置及转向系统。

背景技术

汽车电动助力转向技术目前比较成熟的形式有采用蜗轮蜗杆机构的助力转向和采用轮系机构的助位移转向。两种助力转向各有优势，将两种助力形式结合起来、共同实现汽车的助力转向是目前汽车助力转向的一大趋势，该转向形式可提高汽车的操纵稳定性和行车安全性，实现汽车安全性和灵活性的完美融合。

如本领域公知的那样，行星轮系包括：太阳轮、行星齿轮、行星架以及齿圈，其中太阳轮、行星架、齿圈均可作为固定构件、输入构件或者输出构件，从而实现传动比(或超速比)的改变。由于行星轮系具有这个优势，因此其被广泛的应用于各种机械设备当中。

在行星轮系统中，齿轮之间存在背隙。背隙是指当一个齿轮啮合传动时，在其啮合的轮齿后方形成的空隙。在主动齿轮与被动齿轮的速度恒定时，背隙没有任何危害；但是当主动齿轮与被动齿轮的速度由于某些原因不恒定时，在主动齿轮与从动齿轮的轮齿完全脱开之前，从动齿轮的另一个轮齿与主动齿轮该轮齿的后部相撞，由此背隙将会产生噪音。

在汽车转向装置中，转向过程中由于背隙而引起的噪音会使驾驶员感到不适，且随着轮齿的磨损越来越大，情况会越来越严重。

现有用于减小背隙的方法包括静态法及动态法，但是现有的方法都存在一个问题：无法同时减小行星轮系中行星轮与太阳轮以及行星轮与齿圈之间存在的背隙。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种结构简单、可有效减小行星轮系中行星轮与太阳轮以及行星轮与齿圈之间背隙的基于单排行星轮系的汽车主动转向耦合装置及转向系统。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于单排行星轮系的汽车主动转向耦合装置，包括机械传动装置及动力驱动装置，所述动力驱动装置包括助位移电机、相互啮合的蜗轮及蜗杆；所述机械传动装置主要由输入轴、太阳轮、行星架、行星轮、齿圈、输出齿轮及输出轴组成，所述蜗轮空套在输入轴上，所述太阳轮与蜗轮相连接，所述行星架设置在输入轴一端，所述行星轮设置在行星架上并分别与太阳轮及齿圈啮合，所述输出齿轮与输出轴相连，且与齿圈内啮合。

进一步，所述行星轮为双齿轮结构，主要由齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、弹性构件、推力轴承及径向轴承组成，所述齿轮Ⅰ及齿轮Ⅱ通过径向轴承并列套装在行星架上，所述弹性构件及推力轴承分别设置在两齿轮间并将两齿轮相互连接起来。

进一步，还包括端盖，所述端盖固定在齿圈的两端面上。

一种汽车转向系统，包括从上至下依次连接设置的转向盘、扭杆、蜗轮蜗杆减速机构、万向节、转向操作机构支架及齿轮齿条转向器，还包括上述基于单排行星轮系的汽车主动转向耦合装置，所述转向操作机构支架设置在输入轴上，所述输入轴通过万向节与转向盘相连，所述输出轴通过万向节与齿轮齿条转向器相连。

本发明的有益效果在于：该转向装置整体结构较小，节约安装了空间，便于布置；通过机械传动装置与动力驱动装置的动力耦合，实现了变传动比转向；行星轮为双齿轮结构，两齿轮结构间嵌有弹性构件及推力轴承，可达到减小行星轮与齿圈、太阳轮与行星轮之间背隙的目的；整体结构传动效率高、工艺性好、制造费用低、换档平稳、操纵性能好。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为基于单排行星轮系的汽车主动转向耦合装置的结构示意图；

图2为图1的结构简图；

图3为行星轮的结构示意图；

图4为汽车转向系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图所示，本发明的基于单排行星轮系的汽车主动转向耦合装置，包括机械传动装置及动力驱动装置，所述动力驱动装置包括助位移电机、相互啮合的蜗杆1及蜗轮2；所述机械传动装置主要由输入轴3、太阳轮9、行星架8、行星轮4、齿圈5、输出齿轮6及输出轴7组成，所述蜗轮2空套在输入轴3上，所述太阳轮9与蜗轮2相连接，所述行星架8设置在输入轴3一端，所述行星轮4设置在行星架8上并分别与太阳轮9及齿圈5啮合，所述输出齿轮6与输出轴7相连，且与齿圈5内啮合。

在本实施例中，助位移电机驱动蜗杆1旋转，进而由蜗杆1带动蜗轮2旋转，太阳轮9与蜗轮2连接成整体，旋转的太阳轮9与行星轮4啮合；另一方面，手动输入的转向力通过输入轴3传递至行星架8，行星架8带动行星轮4运动，齿圈5获得来自手动输入及助位移电机的转向力；输出齿轮6与齿圈5啮合，将齿圈5上的转向力从输出轴7输出。

作为上述方案的进一步改进，所述行星轮4为双齿轮结构，主要由齿轮Ⅰ41、齿轮Ⅱ42、弹性构件43、推力轴承44及径向轴承45组成，所述齿轮Ⅰ41及齿轮Ⅱ42通过径向轴承45并列套装在行星架8上，所述弹性构件43及推力轴承44分别设置在两齿轮间并将两齿轮相互连接起来。

具体的，本实施例中的弹性构件43为扭簧，扭簧设置在齿轮Ⅰ41与齿轮Ⅱ42之间并将练个齿轮结构连接起来，同时，两齿轮内部之间还设有推力轴承44，既可实现两齿轮间灵活的相对转动，还能达到减小行星轮4与齿圈5、太阳轮9与行星轮4之间背隙的目的。

本实施例中还包括端盖10，所述端盖10固定在齿圈5的两端面上；可用于密封，防止相互啮合的齿轮间进入杂物。

一种汽车转向系统，包括从上至下依次连接设置的转向盘11、扭杆12、蜗轮蜗杆减速机构13、万向节14、转向操作机构支架15及齿轮齿条转向器16，还包括上述基于单排行星轮系的汽车主动转向耦合装置，所述转向操作机构支架15设置在输入轴3上，所述输入轴3通过万向节14与转向盘11相连，所述输出轴7通过万向节14与齿轮齿条转向器16相连。

具体的，基于单排行星轮系的汽车主动转向耦合装置安装于汽车转向盘11和齿轮齿条转向器16之间，可实现汽车的变传动比转向。其转向过程为：

手动输入(转向盘11输入)部分通过输入轴3传递至行星轮4，助位移电机输入部分经蜗杆1、蜗轮2、太阳轮9传递至行星轮4，行星架8和太阳轮9同时输入，并由齿圈5输出；齿圈5与输出齿轮6啮合，通过输出轴7对外输出，进而由齿轮齿条转向器16实现转向。行星轮4采用双齿轮结构，双齿轮之间嵌有弹性构件43及推力轴承44，可减小行星轮4与齿圈5以及行星轮4与太阳轮9之间的背隙。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种基于单排行星轮系的汽车主动转向耦合装置，其特征在于：包括机械传动装置及动力驱动装置，所述动力驱动装置包括助位移电机、相互啮合的蜗轮及蜗杆；所述机械传动装置主要由输入轴、太阳轮、行星架、行星轮、齿圈、输出齿轮及输出轴组成，所述蜗轮空套在输入轴上，所述太阳轮与蜗轮相连接，所述行星架设置在输入轴一端，所述行星轮设置在行星架上并分别与太阳轮及齿圈啮合，所述输出齿轮与输出轴相连，且与齿圈内啮合。

2.根据权利要求1所述的基于单排行星轮系的汽车主动转向耦合装置，其特征在于：所述行星轮为双齿轮结构，主要由齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、弹性构件、推力轴承及径向轴承组成，所述齿轮Ⅰ及齿轮Ⅱ通过径向轴承并列套装在行星架上，所述弹性构件及推力轴承分别设置在两齿轮间并将两齿轮相互连接起来。

3.根据权利要求1所述的基于单排行星轮系的汽车主动转向耦合装置，其特征在于：还包括端盖，所述端盖固定在齿圈的两端面上。

4.一种汽车转向系统，包括从上至下依次连接设置的转向盘、扭杆、蜗轮蜗杆减速机构、万向节、转向操作机构支架及齿轮齿条转向器，其特征在于：还包括如权利要求1-3任一项所述的基于单排行星轮系的汽车主动转向耦合装置，所述转向操作机构支架设置在输入轴上，所述输入轴通过万向节与转向盘相连，所述输出轴通过万向节与齿轮齿条转向器相连。