CN109955890A - 转向机构及车辆 - Google Patents

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刘文文
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Abstract

本发明涉及车辆转向系统的技术领域，提供了一种转向机构及车辆，其中，所述转向机构包括壳体和扭矩感应组件，所述壳体中设置有主动轴、从动轴和扭杆，所述扭杆连接于所述主动轴和所述从动轴之间以传递扭矩，所述扭矩感应组件包括基板件，所述壳体的外表面一体形成有用于容纳所述基板件的密封腔室，所述密封腔室的开口通过端盖可拆卸地密封。本发明的转向机构中，壳体上一体形成有用于密封保护扭矩感应组件的基板件的密封腔室，不需要额外设置独立于壳体之外的其他密封结构，一方面简化了结构，降低转向机构的占用空间，另一方面，密封腔室集成于壳体中，也便于对基板件采取密封措施，提高密封性能。

Description

转向机构及车辆
技术领域
本发明涉及车辆转向系统的技术领域，特别涉及一种转向机构及车辆。
背景技术
在车辆中，扭矩感应组件是电动助力转向系统的重要组成部分，其能够准确检测到驾驶员作用在方向盘上的扭矩，扭矩信息被传递给控制器后，控制器可以控制电机转动从而输出扭矩，电机扭矩通过蜗轮蜗杆啮合运动实现减速增扭，进而将扭矩传递给其他转向单元，从而实现转向助力功能。
扭矩感应组件可以应用电磁感应原理，包括用于感应磁场变化的霍尔芯片以及用于处理对应信号的基板，现有的转向机构中，主动轴、从动轴以及扭杆安装于壳体中，霍尔芯片与对应的产生磁场的部件安装于壳体内部，而用于处理电磁信号的基板通过与壳体彼此独立的密封壳体封装，车辆内部需要为这样的密封壳体提供额外安装空间，并且其密封性能也难以保障。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种转向机构，以解决转向机构的空间占用问题及密封问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种转向机构，其中，所述转向机构包括壳体和扭矩感应组件，所述壳体中设置有主动轴、从动轴和扭杆，所述扭杆连接于所述主动轴和所述从动轴之间以传递扭矩，所述扭矩感应组件包括基板件，所述壳体的外表面一体形成有用于容纳所述基板件的密封腔室，所述密封腔室的开口通过端盖可拆卸地密封。
进一步的，所述扭矩感应组件包括磁圈、导磁环和集磁环，所述磁圈安装于所述主动轴和所述从动轴中的一者，所述导磁环安装于所述主动轴和所述从动轴中的另一者，所述集磁环固定于所述壳体的内壁，所述磁圈、所述导磁环以及所述集磁环从内向外依次套设。
进一步的，所述主动轴的输出端端面上形成有第一插孔，所述扭杆部分地插入所述第一插孔中，所述从动轴的输入端端面上形成有第二插孔，所述主动轴和所述扭杆插入所述第二插孔。
进一步的，所述从动轴的外周面上设置有朝向所述主动轴延伸的支撑套，所述支撑套部分地套设于所述主动轴未插入所述第二插孔的部分，所述支撑套上设置有所述导磁环，所述主动轴未插入所述第二插孔的部分上设置有所述磁圈。
进一步的，所述磁圈包括沿周向交替排列的N极部和S极部，所述导磁环包括沿周向交替排列的第一磁轭片和第二磁轭片，相邻的所述第一磁轭片和所述第二磁轭片彼此间隔，所述N极部、所述S极部、所述第一磁轭片和所述第二磁轭片的数量相同。
进一步的，所述导磁环包括轴向间隔的第一支撑环和第二支撑环，所述第一磁轭片周向间隔地设置在所述第一支撑环上并朝向所述第二支撑环延伸，所述第二磁轭片周向间隔地设置在所述第二支撑环上并朝向所述第一支撑环延伸。
进一步的，所述集磁环包括两个轴向间隔的本体环和成对的层叠间隔的导磁片，成对的所述导磁片分别设置在两个所述本体环上并径向向外延伸插入所述密封腔室中，所述扭矩感应组件包括设置在成对的所述导磁片之间并耦合于所述基板件的霍尔芯片。
进一步的，所述集磁环包括多组成对的所述导磁片，每组所述导磁片之间均设置有与所述基板件连接的所述霍尔芯片。
进一步的，所述壳体由玻璃纤维的含量为30-40wt.％的聚苯硫醚塑料制成。
相对于现有技术，本发明所述的转向机构具有以下优势：
本发明的转向机构中，壳体上一体形成有用于密封保护扭矩感应组件的基板件的密封腔室，不需要额外设置独立于壳体之外的其他密封结构，一方面简化了结构，降低转向机构的占用空间，另一方面，密封腔室集成于壳体中，也便于对基板件采取密封措施，提高密封性能。
本发明的另一目的在于提出一种车辆，以解决转向机构的空间占用问题及密封问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆，其中，所述车辆设置有以上方案所述的转向机构。
所述车辆与上述转向机构相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施方式所述的转向机构的剖视图；
图2为本发明实施方式所述的主动轴的部分剖视图；
图3为本发明实施方式所述的从动轴和扭杆的部分剖视图；
图4为本发明实施方式所述的磁圈、导磁环、集磁环的剖视图；
图5为本发明实施方式所述的导磁环的立体图；
图6为本发明实施方式所述的集磁环和霍尔芯片的剖视图。
附图标记说明：
1-主动轴，2-霍尔芯片，3-壳体，4-基板件，5-磁圈，6-导磁环，7-扭杆，8-从动轴，9-集磁环，11-第一插孔，31-密封腔室，32-端盖，61-第一磁轭片，62-第二磁轭片，63-第一支撑环，64-第二支撑环，81-第二插孔，82-支撑套，91-本体环，92-导磁片。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
本发明提供了一种转向机构，其中，所述转向机构包括壳体3和扭矩感应组件，所述壳体3中设置有主动轴1、从动轴8和扭杆7，所述扭杆7连接于所述主动轴1和所述从动轴8之间以传递扭矩，所述扭矩感应组件包括基板件4，所述壳体3的外表面一体形成有用于容纳所述基板件4的密封腔室31，所述密封腔室31具有向外打开的开口，并且所述开口通过端盖32可拆卸地密封。
所述转向机构可以用于车辆的转向系统，可以传递来自方向盘的扭矩，实现车轮的转向，其中，所述车辆的转向系统可以为助力式，通过测量主动轴1与从动轴8之间的扭矩，从而可以根据扭矩大小对从动轴8施加助力扭矩。主动轴1与从动轴8之间通过扭杆7连接，扭杆7可以弹性变形，主动轴1与从动轴8之间的扭矩大小可以通过所述扭矩感应组件测量。所述扭矩感应组件包括用于处理感应信号的基板件4，基板件4上集成有对应的处理电路、电子元件等，壳体3的外表面上一体形成有用于容纳基板件4的密封腔室31，密封腔室31的开口向外打开，并且所述开口通过端盖32密封，也就是说，基板件4密封地安装在壳体3上，因此，不需要在车辆的其他位置专门为基板件4设置对应的密封结构，简化了整体结构，可以减少转向机构整体所占体积，并且集成于壳体后，可以更方便于采取密封措施，提高密封性能。
其中，壳体3可以大致形成为两端具有管口的圆管状，并允许主动轴1和从动轴8分别从两端的管口插入，并且主动轴1和从动轴8可以分别通过轴承安装，主动轴1和从动轴8与壳体3的管口之间可以通过油封密封。
具体的，所述扭矩感应组件包括磁圈5、导磁环6和集磁环9，所述磁圈5安装于所述主动轴1和所述从动轴8中的一者，所述导磁环6安装于所述主动轴1和所述从动轴8中的另一者，所述集磁环9固定于所述壳体3的内壁，所述磁圈5、所述导磁环6以及所述集磁环9从内向外依次套设(如图4所示)。磁圈5为具有磁性的环状结构，导磁环6为不具有磁性的软磁结构，磁圈5和导磁环6分别固定于主动轴1和从动轴8，如上所述，主动轴1和从动轴8通过扭杆7连接，当主动轴1向从动轴8传递扭矩时，扭杆7产生变形，主动轴1和从动轴8之间产生相对转动，相应的，磁圈5和导磁环6之间也发生相对转动，导磁环6的磁通发生变化，集磁环9中收集的磁通也发生变化，所述扭矩感应组件可以测量集磁环9中的磁通变化而计算出主动轴1和从动轴8之间的扭矩大小，相关的助力机构可以根据测得的扭矩大小而施加助力。
具体地，所述主动轴1的输出端端面上形成有第一插孔11，所述扭杆7部分地插入所述第一插孔11中，所述从动轴8的输入端端面上形成有第二插孔81，所述主动轴1和所述扭杆7插入所述第二插孔81。如图2所示，主动轴1的下端端面上形成有第一插孔11，扭杆7的上端可以插入第一插孔11并连接于主动轴1，如图3所示，从动轴8的上端形成有第二插孔81，扭杆7的下端可以插入第二插孔81并连接于从动轴8，并且，如图1所示，主动轴1的输出端部分地插入第二插孔81，当然，主动轴1和从动轴8之间不存在固定连接关系，以保证二者之间可以相对转动。特别的，第二插孔81为多段阶梯孔，例如图1所示的三段阶梯孔，包括直径最小的第一孔段、直径次小的第二孔段以及直径最大的第三孔段，其中，扭杆7插入于第一孔段，而主动轴1插入第二孔段和第三孔段中，对应的主动轴1的插入部分也形成为二段式阶梯轴，即位于第二孔段中的第一轴段和位于第三孔段中的第二轴段第一孔段和第二孔段之间以及第二孔段和第三孔段之间分别形成台阶面，两个台阶面可以对主动轴1进行限位止挡。
进一步的，所述从动轴8的外周面上设置有朝向所述主动轴1延伸的支撑套82，所述支撑套82部分地套设于所述主动轴1未插入所述第二插孔81的部分，所述支撑套82上设置有所述导磁环6，所述主动轴1未插入所述第二插孔81的部分上设置有所述磁圈5。支撑套82固定于从动轴8，并且可以相对于主动轴1转动，支撑套82从从动轴8延伸到主动轴1未插入第二插孔81的部分外侧，从而可以支撑导磁环6套设在磁圈5的外部。当然，也可以在主动轴1上设置类似的延伸到从动轴8外侧的支撑套，通过支撑套支撑导磁环6，并在从动轴8上设置位于导磁环6中的磁圈5。
具体的，所述磁圈5包括沿周向交替排列的N极部和S极部，所述导磁环6包括沿周向交替排列的第一磁轭片61和第二磁轭片62，相邻的所述第一磁轭片61和所述第二磁轭片62彼此间隔，所述N极部、所述S极部、所述第一磁轭片61和所述第二磁轭片62的数量相同。在磁圈5中，N极部和S极部沿周向交替排列，也就是说，在周向方向上，任意相邻的两个N极部之间设置有一个S极部，且任意相邻的两个S极部之间设置有一个N极部，从而在磁圈5相对地转动时可以产生磁场变化；类似的，导磁环6的第一磁轭片61和第二磁轭片62也周向交替排列，并且周向间隔，即第一磁轭片61和第二磁轭片62为彼此独立的结构，以在相对于磁圈5转动时改变磁场分布。特别的，在磁圈5中多个所述N极部、多个所述S极部的周向尺寸相同，即多个磁极沿周向均匀排列，每个磁极对应的角度相同，并且导磁环6中多个第一磁轭片61和多个第二磁轭片62的周向尺寸也相同，每个磁轭片对应的角度相同。
另外，所述导磁环6包括轴向间隔的第一支撑环63和第二支撑环64，所述第一磁轭片61周向间隔地设置在所述第一支撑环63上并朝向所述第二支撑环64延伸，所述第二磁轭片62周向间隔地设置在所述第二支撑环64上并朝向所述第一支撑环63延伸。如图5所示，第一支撑环63和第一磁轭片61可以为一体式结构并通过支撑套82支撑，第二支撑环64与第二磁轭片62可以为一体式结构并通过支撑套82支撑，两个一体式结构彼此独立分离而不连接。第一支撑环63和第一磁轭片61组成的结构与第二支撑环64与第二磁轭片62组成的结构可以为同样结构，即通过单个模具即可制造这两部分结构。
具体的，所述集磁环9包括两个轴向间隔的本体环91和成对的层叠间隔的导磁片92，成对的所述导磁片92分别设置在两个所述本体环91上并径向向外延伸插入所述密封腔室31中，所述扭矩感应组件包括设置在成对的所述导磁片92之间并耦合于所述基板件4的霍尔芯片2。集磁环9包括两个本体环91，本体环91可以为具有缺口的非闭合环，本体环91套设在导磁环6的外部，并且如图6所示，每个本体环91上连接有导磁片92，导磁片92穿过壳体3而插入到密封腔室31中，霍尔芯片2设置在两个本体环91的两个导磁片92之间，以感应磁通变化，并且将磁通变化转化为电路信号而传递到基板件4中进行处理。基板件4连接有外接线束，外接线束可以在端盖32与壳体3之间形成的过线孔穿过并连接于对应的控制单元，以便根据基板件4发出的信号而对转向机构施加相应的助力，外接线束与过线孔可以通过密封胶等密封材料密封。
另外，所述集磁环9包括多组成对的所述导磁片92，每组所述导磁片92之间均设置有与所述基板件4连接的所述霍尔芯片2。在将所述扭矩感应组件安装于壳体3后，霍尔芯片2在使用时可能会意外损坏，因此，可以设置多个霍尔芯片2，相应的设置多组导磁片92，即使其中一个霍尔芯片2损坏，也可以保证所述扭矩感应组件正常运行。
其中，所述壳体3由玻璃纤维的含量为30-40wt.％的聚苯硫醚塑料制成。聚苯硫醚即为PPS，其电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良，强度一般，刚性很好，但质脆易产生应力脆裂，通过添加玻璃纤维改性后，可以使其冲击强度明显提高，其中玻璃纤维的含量为30-40％质量分数。通过采用以上所述的聚苯硫醚塑料，可以降低转向机构的整体质量，有利于实现车辆的轻量化。
另外，本发明还提供了一种车辆，其中，所述车辆设置有以上方案所述的转向机构。所述车辆包括转向系统，该转向系统包括转向机构，通过所述扭矩感应组件测量主动轴1和从动轴8之间的扭矩，所述转向系统可以相应的施加转向助力，便于操作者更容易地实现转向，提高用户的使用体验。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转向机构，其特征在于，所述转向机构包括壳体(3)和扭矩感应组件，所述壳体(3)中设置有主动轴(1)、从动轴(8)和扭杆(7)，所述扭杆(7)连接于所述主动轴(1)和所述从动轴(8)之间以传递扭矩，所述扭矩感应组件包括基板件(4)，所述壳体(3)的外表面一体形成有用于容纳所述基板件(4)的密封腔室(31)，所述密封腔室(31)具有向外打开的开口，并且所述开口通过端盖(32)可拆卸地密封。
2.根据权利要求1所述的转向机构，其特征在于，所述扭矩感应组件包括磁圈(5)、导磁环(6)和集磁环(9)，所述磁圈(5)安装于所述主动轴(1)和所述从动轴(8)中的一者，所述导磁环(6)安装于所述主动轴(1)和所述从动轴(8)中的另一者，所述集磁环(9)固定于所述壳体(3)的内壁，所述磁圈(5)、所述导磁环(6)以及所述集磁环(9)从内向外依次套设。
3.根据权利要求2所述的转向机构，其特征在于，所述主动轴(1)的输出端端面上形成有第一插孔(11)，所述扭杆(7)部分地插入所述第一插孔(11)中，所述从动轴(8)的输入端端面上形成有第二插孔(81)，所述主动轴(1)和所述扭杆(7)插入所述第二插孔(81)。
4.根据权利要求3所述的转向机构，其特征在于，所述从动轴(8)的外周面上设置有朝向所述主动轴(1)延伸的支撑套(82)，所述支撑套(82)部分地套设于所述主动轴(1)未插入所述第二插孔(81)的部分，所述支撑套(82)上设置有所述导磁环(6)，所述主动轴(1)未插入所述第二插孔(81)的部分上设置有所述磁圈(5)。
5.根据权利要求2所述的转向机构，其特征在于，所述磁圈(5)包括沿周向交替排列的N极部和S极部，所述导磁环(6)包括沿周向交替排列的第一磁轭片(61)和第二磁轭片(62)，相邻的所述第一磁轭片(61)和所述第二磁轭片(62)彼此间隔，所述N极部、所述S极部、所述第一磁轭片(61)和所述第二磁轭片(62)的数量相同。
6.根据权利要求5所述的转向机构，其特征在于，所述导磁环(6)包括轴向间隔的第一支撑环(63)和第二支撑环(64)，所述第一磁轭片(61)周向间隔地设置在所述第一支撑环(63)上并朝向所述第二支撑环(64)延伸，所述第二磁轭片(62)周向间隔地设置在所述第二支撑环(64)上并朝向所述第一支撑环(63)延伸。
7.根据权利要求6所述的转向机构，其特征在于，所述集磁环(9)包括两个轴向间隔的本体环(91)和成对的层叠间隔的导磁片(92)，成对的所述导磁片(92)分别设置在两个所述本体环(91)上并径向向外延伸插入所述密封腔室(31)中，所述扭矩感应组件包括设置在成对的所述导磁片(92)之间并耦合于所述基板件(4)的霍尔芯片(2)。
8.根据权利要求7所述的转向机构，其特征在于，所述集磁环(9)包括多组成对的所述导磁片(92)，每组所述导磁片(92)之间均设置有与所述基板件(4)连接的所述霍尔芯片(2)。
9.根据权利要求1所述的转向机构，其特征在于，所述壳体(3)由玻璃纤维的含量为30-40wt.％的聚苯硫醚塑料制成。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆设置有权利要求1-9中任意一项所述的转向机构。
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