CN111186478B - 一种行星齿轮式纯电动助力转向器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行星齿轮式纯电动助力转向器，包括助力电机、圆柱齿轮减速机构、行星齿轮减速机构、蜗杆蜗轮减速机构、转向输出轴、转向输入轴、壳体和扭矩传感器。采用了行星齿轮减速机构和圆柱齿轮减速机构的组合结构来对助力电机的动力输出进行减速增扭，让转向器的转向输出轴能够输出满足使用要求的扭矩和转速；用蜗杆蜗轮传动机构传递方向盘的操控扭力及车轮转向阻力的逆向反馈，转向助力与转向操控是两条独立的动力传动链，转向助力与转向操控的输出扭矩最后都汇集于转向输出轴叠加成产品的工作输出扭矩，有效的解决目前电动助力转向器在商用车应用领域的局限性，让客货商用车都能有高效节能、转向轻便，操控性好的纯电动转向器选用。

Description

一种行星齿轮式纯电动助力转向器

技术领域

本发明涉及一种行星齿轮式纯电动助力转向器。

背景技术

汽车转向系统是用来改变或保持汽车行驶方向的一系列专门装置，其功能是按照驾驶员的意愿控制汽车行驶方向。转向系统作为整车构造中的重要系统之一，其性能的好坏直接关系到汽车驾驶的舒适性、安全性和能耗，甚至还影响到了环境。汽车转向系统的发展经历了从简单的机械转向、液压助力转向、到电动液压助力转向，直到更为节能、操控性更好的电动助力转向系统的出现。电动转向是一种简称，它有别于电动液压转向。前者指的是一种纯电动助力转向系统(即EPS),后者指的是一种电动液压转向系统(即EHPS)。电动液压转向系统其本质上仍属于液压助力转向，电动转向只需电源而不用液压动力源，它与液压动力转向系统相比较省略了许多元件，没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等，零部件数量少，布置方便，重量轻。由于电动转向不再采用油介质、无液体泄漏损失、减少了油污染的可能，也改善了环境。因此在近年得到迅速的推广，也是今后汽车助力转向系统的发展方向。

电动助力转向就是针对液压助力转向的弊端开发出来的，所以液压助力转向的那些缺点对于电动转向就全都变成了优点。电动转向具有广阔的发展前景是无容置凝的，但现如今还只能在乘用车领域得到了应用和逐步地发展普及，燃油商用车选用传统的液压助力转向系统，新能源商用车则选用电动液压转向系统，其原因是目前市场上仍还没有适用于商用车的纯电动助力转向器出现，商用车仍然不得不选用传统的动力转向系统。因此电动转向在商用车领域的应用成了电动转向发展的行业空白和痛点。由于商用车所用的转向器几乎都是循环球式，所以国内很多的研究机构和制造企业就对现有循环球式转向器进行了各种方式的改动升级，去掉了液压油路助力系统后，循环球螺杆螺母传动机构将承受极大的负载，经过了多年的研究探索，循环球式纯电动转向器还是没有成熟的产品推出，效果总不理想，不能输出足够的扭矩满足中重型商用车的使用需求。发展商用车纯电动助力转向即可满足市场的需求，又能推动了行业的技术进步，因此研究能用于商用车的大输出扭矩的电动助力转向系统对于汽车转向行业的发展具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可输出大扭矩的高效率纯电动助力转向器，解决目前电动助力转向器在商用车应用领域的局限性，让客货商用车都能有高效节能、转向轻便，操控性好的纯电动转向器可选用。

在常用的机械传动机构中：行星齿轮减速机构的优点是它具有更大面积的齿轮接触，360度均匀负荷，多个齿轮面共同均匀承受瞬间冲击负荷，使其更能承受较高扭力冲击也不会损坏破裂。有较高的扭矩-体积比，输出扭矩可以做的很大；缺点是单级减速比小，若多级串连则机构的轴向尺寸比较大。造成产品安装布置困难；圆柱齿轮减速机构若要承载大扭矩，则齿轮模数与径向尺寸会很大；蜗杆蜗轮减速机构的特点是结构紧凑，单级减速比大；但蜗轮与蜗杆之间是滑动摩擦，传动效率很低，重载荷传动时机构的发热量会很大。

因此本发明根据以上三种机械传动机构各自的优缺点，将圆柱齿轮减速机构布置在转向助力传动链的高速低扭矩传动级上，把行星齿轮减速机构布置在转向助力传动链的低速大扭矩传动级上。蜗杆蜗轮减速机构用于转向操控传动链的轻载荷传动。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：包括助力电机、圆柱齿轮减速机构、行星齿轮减速机构、蜗杆蜗轮减速机构、壳体、转向输出轴、转向输入轴和扭矩传感器；其中：

所述助力电机置于壳体一侧并与壳体固定连接；所述圆柱齿轮减速机构置于壳体内部，并且与助力电机可动连接；所述行星齿轮减速机构置于壳体内部，所述行星齿轮减速机构包括初级减速机构和末级减速机构；所述初级减速机构一侧与末级减速机构连接，另一侧与圆柱齿轮减速机构连接；所述转向输出轴一端埋于壳体内部，并且与末级减速机构连接；所述转向输出轴一端设有保证转向输出轴绕轴心线旋转的限制结构；所述蜗杆蜗轮减速机构置于末级减速机构上侧，所述蜗杆蜗轮减速机构置于壳体内部并与末级减速机构连接；所述转向输入轴与蜗轮蜗杆减速机构连接，所述扭矩传感器置于转向输入轴侧面并与转向输入轴连接，用圆柱齿轮减速机构作为转向助力传动链中的高速低扭矩传动级，用行星齿轮减速机构作为转向助力传动链中的低速大扭矩传动级；用蜗杆蜗轮减速机构作为转向操控传动链的动力传动机构。

优选的，所述助力电机与壳体之间设有侧盖a，所述侧盖a与壳体固定连接；所述侧盖a与助力电机固定连接。

优选的，所述圆柱齿轮减速机构包括圆柱齿轮a、圆柱齿轮轴和圆柱齿轮b，所述助力电机的电机输出轴与圆柱齿轮a齿轮啮合连接；所述圆柱齿轮a与圆柱齿轮轴之间设有橡胶缓冲垫、盖板和卡盘，所述卡盘为L形，所述圆柱齿轮a与圆柱齿轮轴通过卡盘连接；所述橡胶缓冲垫置于卡盘的直角处，并且通过盖板压紧固定；所述侧盖a一端设有沉头孔，所述圆柱齿轮轴一端置于沉头孔内，并且通过轴承与侧盖a可动连接；所述圆柱齿轮b与圆柱齿轮轴的另一端啮合连接，所述圆柱齿轮b与初级减速机构连接；所述圆柱齿轮减速机构与初级减速机构之间设有内端盖，所述内端盖下侧设有通孔，所述圆柱齿轮轴另一端置于通孔内，并且通过轴承与内端盖可动连接，圆柱齿轮a、橡胶缓冲垫、卡盘、盖板组成了柔性连接机构。

优选的，所述初级减速机构包括内齿圈a、行星齿轮a和行星齿轮轴，所述末级减速机构包括太阳轮；所述初级减速机构的行星齿轮a置于内齿圈a内部，并且与内齿圈a的内侧啮合连接；所述行星齿轮轴置于行星齿轮a之间，并且与行星齿轮a啮合连接；所述行星齿轮轴一端与圆柱齿轮b固定连接，所述行星齿轮轴另一端埋于太阳轮的内部并通过滚针轴承连接；所述行星齿轮a中心设有固定轴a，所述行星齿轮a与固定轴a之间通过轴承可动连接，所述固定轴a与初级减速机构的行星架固定连接。

优选的，所述末级减速机构还包括行星架左侧板、行星齿轮b、内齿圈b和行星架右侧板，所述行星齿轮b圆周均布于内齿圈b和太阳轮之间，并且与内齿圈b的内侧啮合连接，同时又与太阳轮外啮合连接；所述转向输出轴埋于壳体的一端设有与太阳轮相匹配的凸台，所述凸台置于太阳轮内部并通过滚针轴承连接；所述行星齿轮b中心设有固定轴b，所述固定轴b置于行星架左侧板和行星架右侧板之间，并且固定轴b两端分别于行星架左侧板、行星架右侧板固定连接；在行星齿轮减速机构中末级减速机构的太阳轮的右端与初级减速机构固连成一体，将两级减速机构同轴串连、它即是能量输出轴同时也是下一级减速机构的能量输入轴。

优选的，所述蜗杆蜗轮减速机构包括蜗轮与蜗杆，所述蜗杆置于蜗轮上方并啮合连接；所述蜗杆两端均设有轴承a并通过轴承a可动连接；所述蜗轮与末级减速机构的行星架右侧板通过螺钉固定连接；所述蜗轮上设有定位孔，所述定位孔内设有圆柱定位销；所述壳体上设有两个螺纹堵头，所述螺纹堵头与壳体之间设有开槽盘头螺钉，所述开槽盘头螺钉与壳体固定连接；所述开槽盘头螺钉外设有角度限位块，所述角度限位块与开槽盘头螺钉同轴线配合，蜗轮采用扇形齿结构，当蜗轮左右摆动到极限位置时其两侧面接触到角度限位块时就被行程限位；所述开槽盘头螺钉置于角度限位块内部，所述开槽盘头螺钉中心设有用于旋合油塞螺纹堵头的螺孔；通常商用车转向器的转向输出轴的旋转角度范围为正负45度，角度限位块安装时其凸起的卡榫刚好嵌入末级减速机构的内齿圈b与初级减速机构的内齿圈a相对应的卡槽中；固定后的角度限位块同时还能对行星齿轮减速机构的内齿圈起到固定的作用，可防止内齿圈运行中受力在壳体内旋转；本装置安装时转向输入轴的轴心线通常不是垂直方向，会有向后70度左右的倾角。如此安装布置，螺纹堵头的高度位置就正处于放油和加注油的适合位置，两个开槽盘头螺钉设计成中空的；螺纹堵头即可固定拉紧开槽盘头螺钉，又有油塞堵头的功能。从实际使用要求考虑，处于注油口的螺纹堵头需要是具有通气功能的通气油塞。

优选的，所述壳体上侧设有上盖，所述上盖与壳体通过螺钉固定连接；还包括转向输入轴，所述转向输入轴一端穿过上盖埋于蜗杆一端的内部，并且与蜗杆通过滚针轴承连接；所述转向输入轴与上盖之间通过轴承可动连接；所述上盖与转向输入轴之间设有防尘圈；所述转向输入轴另一端设有用于安装圆柱销的通孔；所述转向输入轴还包括弹性扭杆，所述弹性扭杆置于转向输入轴内部，并且与蜗杆固定连接；所述蜗杆另一端设有用于定位蜗杆的螺塞；所述蜗杆与弹性扭杆连接的一端的轴承a侧面设有轴承压盖，所述轴承压盖通过沉头螺钉与壳体固定连接；所述扭矩传感器置于转向输入轴与蜗杆之间，所述蜗杆和轴承压盖之间设有用于密封的油封结构；所述壳体外侧面设有电缆防水接头，所述电缆防水接头穿过壳体与扭矩传感器固定连接；所述电缆防水接头与壳体之间设有密封圈；来至方向盘的转向手力通过圆柱销操控扭杆弹性变形，通过弹性扭杆、蜗杆、蜗轮传递到末级减速机构的行星架右侧板，转向操控扭矩通过蜗杆蜗轮传动机构按设定的传动速比变化到与转向助力传动的转速相匹配，转向操控扭矩和转向助力扭矩通过末级减速机构叠加到转向器的转向输出轴上耦合成产品的工作扭矩输出；在这过程中，弹性扭杆的扭转变形量能反馈车轮转向阻力的大小，扭矩传感器能根据这种变形发出相应的电信号，控制器根据接收到的信号控制助力电机提供合适大小的输出扭矩。

优选的，所述限制结构包括圆锥滚子轴承和平面推力滚针轴承，或圆锥滚子轴承和推力角接触球轴承；所述平面推力滚针轴承置于壳体与末级减速机构的侧面之间；所述推力角接触球轴承置于壳体与末级减速机构的上侧之间；所述壳体与转向输出轴连接的一端的侧面设有侧盖b，所述侧盖b与壳体通过螺钉固定连接；所述转向输出轴四级阶梯轴，所述侧盖b与转向输出轴的第三级阶梯之间设有用于密封的油封结构；所述圆锥滚子轴承置于转向输出轴与壳体之间，所述转向输出轴的第三级阶梯直角处设有用于并紧转向输出轴和圆锥滚子轴承的螺纹并紧圈；所述转向输出轴与壳体通过圆锥滚子轴承可动连接，壳体上安装的圆锥滚子轴承是转向输出轴的主要支承件，并采用螺纹并紧圈对转向器的转向输出轴进行轴向位置固定。

本发明具有以下优点：

１、创造性的采用了行星齿轮、蜗杆蜗轮和圆柱齿轮三种类型的减速传动机构，并根椐这三种传动机构各自的优缺点，巧妙的将三种类型的传动机构恰到好处地融合布置在了一起，并去掉了液压油路助力系统，形成了一款非常规的转向器新产品。

２、该装置壳体内主要结构是行星齿轮减速机构，行星齿轮减速机构具有结构紧凑、效率高、承载能力大的优点，在承受相同载荷的条件下，行星齿轮传动机构的外廓尺寸和质量约为普通齿轮传动的1/2～1/5。

３、该装置在行星齿轮减速机构与助力电机之间采用圆柱齿轮减速机构，充分利用行星齿轮减速机构的径向尺寸空间，用很小的轴向尺寸实现高速低扭矩的动力传递。

４、由于圆柱齿轮减速机构和行星齿轮减速机构都有极高的传动效率，两者相组合使得整个转向助力传动链拥有极高的总效率，可以用较小功率的电机实现大扭矩输出，环保，节能！

５、蜗杆蜗轮减速机构布置在初级减速机构和末级减速机构之间，巧妙的利用了转向器壳体内空余的，但又不能减去的空间位置，大大减小了产品的轴向尺寸。

６、该装置结构紧凑，整体外形没有大的凸起和横向支出，产品外廓尺寸小、质量轻，上车安装布置极为方便。

７、转向操控传动和转向助力传动是两条独立的传动链，两者所输出的转矩在各自的传动链末端融合，互不干涉。所以本发明中转向操控的传动速比可以自由选择，能够实现用较小的方向盘转动角度来完成商用车的车辆转弯。

８、本装置采用圆锥滚子轴承、螺纹并紧圈及能承受轴向推力的轴承来保证转向输出轴的合理定位。

附图说明

图1为一种行星齿轮式纯电动助力转向器的主剖视图；

图2为图1中A-A方向和位置的径向剖视图；

图3为圆柱齿轮减速机构中齿轮轴和齿轮间实现柔性连接的连接机构结构示意图；

图4为一种行星齿轮式纯电动助力转向器中行星传动机构内齿圈与角度限位块的连接结构示意图；

图5为一种行星齿轮式纯电动助力转向器的外形结构示意图；

图6为本发明的转向输出轴相对于壳体安装定位的A、B两种实施例。

图中：1-转向输出轴；101-凸台；2-油封；3-螺纹并紧圈；4-侧盖b；5-圆锥滚子轴承；6-壳体；7-平面推力滚针轴承；8-末级减速机构；801-行星架左侧板；802-内齿圈b；803-太阳轮；804-行星架右侧板；805-行星齿轮b；806-固定轴b；9-蜗杆；10-蜗轮；11-初级减速机构；1101-内齿圈a；1102-行星齿轮a；1103-行星齿轮轴；1104-固定轴a；12-内端盖；13-侧盖a；14-助力电机；1401-电机输出轴；15-滚针轴承；16-圆柱齿轮a；17-圆柱齿轮b；18-盖板；19-橡胶缓冲垫；20-卡盘；21-圆柱齿轮轴；22-螺纹堵头；23-开槽盘头螺钉；24-角度限位块；25-圆柱定位销；26-螺塞；27-轴承压盖；28-扭矩传感器；29-电缆防水接头；30-上盖；31-防尘圈；32-转向输入轴；33-弹性扭杆；34-圆柱销；35-轴承a；36-推力角接触球轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种行星齿轮式纯电动助力转向器，包括助力电机14、圆柱齿轮减速机构、行星齿轮减数机构、蜗杆蜗轮减速机构、壳体6、转向输出轴1、转向输入轴32和扭矩传感器28；所述助力电机14置于壳体6一侧并与壳体6固定连接；所述圆柱齿轮减速机构置于壳体6内部，并且与助力电机14可动连接；所述行星齿轮减速机构置于壳体6内部，所述行星齿轮减速机构包括初级减速机构11和末级减速机构8；所述初级减速机构11一侧与末级减速机构8连接，另一侧与圆柱齿轮减速机构连接；所述转向输出轴1一端埋于壳体6内部，并且与末级减速机构8连接；所述转向输出轴1一端设有保证转向输出轴1绕轴心线旋转的限制结构；所述蜗杆蜗轮减速机构置于末级减速机构8上侧，所述蜗杆蜗轮减速机构置于壳体6内部并与末级减速机构8连接；所述转向输入轴32与蜗杆蜗轮减速机构连接，所述扭矩传感器28置于转向输入轴32侧面并与转向输入轴32连接；用圆柱齿轮减速机构作为转向助力传动链中的高速低扭矩传动级，用行星齿轮减速机构作为转向助力传动链中的低速大扭矩传动级；用蜗杆蜗轮减速机构作为转向操控传动链的动力传动机构。

优选的，所述助力电机14与壳体6之间设有侧盖a13，所述侧盖a13与壳体6固定连接；所述侧盖a13与助力电机14固定连接。

优选的，所述圆柱齿轮减速机构包括圆柱齿轮a16、圆柱齿轮轴21和圆柱齿轮b17，所述助力电机14的电机输出轴1401与圆柱齿轮a16齿轮啮合连接；所述圆柱齿轮a16与圆柱齿轮轴21之间设有橡胶缓冲垫19、盖板18和卡盘20，所述卡盘20为L形，所述圆柱齿轮a16与圆柱齿轮轴21通过卡盘20连接；所述橡胶缓冲垫19置于卡盘20的直角处，并且通过盖板18压紧固定；所述侧盖a13一端设有沉头孔，所述圆柱齿轮轴21一端置于沉头孔内，并且通过轴承与侧盖a13可动连接；所述圆柱齿轮b17与圆柱齿轮轴21的另一端啮合连接，所述圆柱齿轮b17与初级减速机构11连接；所述圆柱齿轮减速机构与初级减速机构11之间设有内端盖12，所述内端盖12下侧设有通孔，所述圆柱齿轮轴21另一端置于通孔内，并且通过轴承与内端盖12可动连接，圆柱齿轮a16、橡胶缓冲垫19、卡盘20、盖板18组成了柔性连接机构。

优选的，所述初级减速机构11包括内齿圈a1101、行星齿轮a1102和行星齿轮轴1103，所述末级减速机构8包括太阳轮803；所述初级减速机构11的行星齿轮a1102置于内齿圈a1101内部，并且与内齿圈a1101的内侧啮合连接；所述行星齿轮轴1103置于行星齿轮a1102之间，并且与行星齿轮a1102啮合连接；所述行星齿轮轴1103一端与圆柱齿轮b17固定连接，所述行星齿轮轴1103另一端埋于太阳轮803的内部并通过滚针轴承15连接；所述行星齿轮a1102中心设有固定轴a1104，所述行星齿轮a1102与固定轴a1104之间通过轴承可动连接，所述固定轴a1104与初级减速机构11的行星架固定连接。

优选的，所述末级减速机构8还包括行星架左侧板801、行星齿轮b805、内齿圈b802和行星架右侧板804，所述行星齿轮b805圆周均布于内齿圈b802和太阳轮803之间，并且与内齿圈b802的内侧啮合连接，同时又与太阳轮803外啮合连接；所述转向输出轴1埋于壳体6的一端设有与太阳轮803相匹配的凸台101，所述凸台101置于太阳轮803内部并通过滚针轴承15连接；所述行星齿轮b805中心设有固定轴b806，所述固定轴b806置于行星架左侧板801和行星架右侧板804之间，固定轴b806两端分别与行星架左侧板801、行星架右侧板804固定连接；在行星齿轮减速机构中末级减速机构8的太阳轮803的右端与初级减速机构11固连成一体，将两级减速机构同轴串连、它即是能量输出轴同时也是下一级减速机构的能量输入轴。

优选的，所述蜗杆蜗轮减速机构包括蜗轮10与蜗杆9，所述蜗杆9置于蜗轮10上方并啮合连接；所述蜗杆9两端均设有轴承a35并通过轴承a35可动连接；所述蜗轮10与末级减速机构8的行星架右侧板804通过螺钉固定连接；所述蜗轮10上设有定位孔，所述定位孔内设有圆柱定位销25；所述壳体6上设有两个螺纹堵头22，所述螺纹堵头22与壳体6之间设有开槽盘头螺钉23，所述开槽盘头螺钉23与壳体6固定连接；所述开槽盘头螺钉23外设有角度限位块24，所述角度限位块24与开槽盘头螺钉23同轴线配合，蜗轮10采用扇形齿结构，当蜗轮10左右摆动到极限位置时其两侧面接触到角度限位块24时就被行程限位；所述开槽盘头螺钉23置于角度限位块24内部，所述开槽盘头螺钉23中心设有用于油塞螺纹堵头22的螺孔；通常商用车转向器的转向输出轴1的旋转角度范围为正负45度，角度限位块24安装时其凸起的卡榫刚好嵌入末级减速机构8的内齿圈b802与初级减速机构11的内齿圈a1101相对应的卡槽中；固定后的角度限位块24同时还能对行星齿轮减速机构的内齿圈起到固定的作用，可防止内齿圈运行中受力在壳体6内旋转；本装置安装时转向输入轴的轴心线不是垂直方向，通常情况会有向后70度左右的倾角，螺纹堵头22的高度位置正处于放油和加注油的合适位置，两个开槽盘头螺钉23设计成中空的；螺纹堵头22即可固定拉紧开槽盘头螺钉23，又有油塞堵头的功能。从实际使用要求考虑，处于注油口的螺纹堵头22需要是具有通气功能的通气油塞。

优选的，所述壳体6上侧设有上盖30，所述上盖30与壳体6通过螺钉固定连接；还包括转向输入轴32，所述转向输入轴32一端穿过上盖30埋于蜗杆9一端的内部，并且与蜗杆9通过滚针轴承15连接；所述转向输入轴32与上盖30之间通过轴承可动连接；所述上盖30与转向输入轴32之间设有防尘圈31；所述转向输入轴32另一端设有用于安装圆柱销34的通孔；所述转向输入轴32还包括弹性扭杆33，所述弹性扭杆33置于转向输入轴32内部，并且与蜗杆9固定连接；所述蜗杆9另一端设有用于定位蜗杆9的螺塞26；所述蜗杆9与弹性扭杆33连接的一端的轴承a35侧面设有轴承压盖27，所述轴承压盖27通过沉头螺钉与壳体6固定连接；所述扭矩传感器28置于转向输入轴32与蜗杆9之间，所述蜗杆9和轴承压盖27之间设有用于密封的油封(2)结构；所述壳体6外侧面设有电缆防水接头29，所述电缆防水接头29穿过壳体6与扭矩传感器28固定连接；所述电缆防水接头29与壳体6之间设有密封圈；来至方向盘的转向手力通过圆柱销34操控扭杆弹性变形，通过弹性扭杆33、蜗杆9、蜗轮10传递到末级减速机构8的行星架右侧板804，转向操控扭矩通过蜗杆9蜗轮10传动机构按设定的传动速比变化到与转向助力传动的转速相匹配，转向操控扭矩和转向助力扭矩通过末级减速机构8叠加到转向器的转向输出轴1上耦合成产品的工作扭矩输出。

优选的，所述限制结构包括圆锥滚子轴承5和平面推力滚针轴承7，或圆锥滚子轴承5和推力角接触球轴承36；所述平面推力滚针轴承7置于壳体6与末级减速机构8的侧面之间；所述推力角接触球轴承36置于壳体6与末级减速机构8的上侧之间，两种方案都能限制转向输出轴1的5个自由度，转向输出轴1就只能绕轴心线旋转；所述壳体6与转向输出轴1连接的一端的侧面设有侧盖b4，所述侧盖b4与壳体6通过螺钉固定连接；所述转向输出轴1四级阶梯轴，所述侧盖b4与转向输出轴1的第三级阶梯之间设有用于密封的油封2结构；所述圆锥滚子轴承5置于转向输出轴1与壳体6之间，所述转向输出轴1的第三级阶梯直角处设有用于并紧转向输出轴1和圆锥滚子轴承5的螺纹并紧圈3；所述转向输出轴1与壳体6通过圆锥滚子轴承5可动连接，壳体6上安装的圆锥滚子轴承5是转向输出轴1的主要支承件，并采用螺纹并紧圈3对转向器的转向输出轴1进行轴向位置固定。

本发明一种行星齿轮式纯电动助力转向器的工作过程如下：助力电机14的输出扭矩经过助力电机的电机输出轴1401、圆柱齿轮a16、圆柱齿轮轴21、圆柱齿轮b17、到行星齿轮轴1103；转向助力扭矩就通过圆柱齿轮减速机构的减速增扭传递给了初级减速机构11；转向助力扭矩再通过初级减速机构11和末级减速机构8两级同轴串接的行星齿轮减速机构再减速增扭；转向助力扭矩增大到产品需要的工作扭矩后通过转向器的转向输出轴1输出；转向输入轴32收到来至方向盘的转向操控扭矩通过弹性扭杆33、蜗杆9、蜗轮10传递到末级减速机构8的行星架右侧板804，转向操控扭矩通过蜗杆蜗轮传动机构按设定的传动速比变化到与转向助力传动的转速相匹配，转向操控扭矩和转向助力扭矩通过末级减速机构8叠加到转向器的转向输出轴1上耦合成产品的工作扭矩输出。在这过程中，弹性扭杆33会发生扭转变形，其变形量能反馈车轮转向阻力的大小，扭矩传感器28能根据这种变形发出相应的电信号，控制器根据接收到的信号控制助力电机14提供合适大小的输出扭矩。

Claims (3)

1.一种行星齿轮式纯电动助力转向器，其特征在于：包括助力电机（14）、圆柱齿轮减速机构、行星齿轮减速机构、蜗杆蜗轮减速机构、壳体（6）、转向输出轴(1)、转向输入轴（32）和扭矩传感器（28）；其中：

所述助力电机（14）置于壳体（6）一侧并与壳体（6）固定连接；所述圆柱齿轮减速机构置于壳体（6）内部，并且与助力电机（14）可动连接；所述行星齿轮减速机构置于壳体（6）内部，所述行星齿轮减速机构包括初级减速机构（11）和末级减速机构（8）；所述初级减速机构（11）一侧与末级减速机构（8）连接，另一侧与圆柱齿轮减速机构连接；所述转向输出轴(1)一端埋于壳体（6）内部，并且与末级减速机构（8）连接；所述转向输出轴（1）一端设有保证转向输出轴（1）绕轴心线旋转的限制结构；所述蜗杆蜗轮减速机构置于末级减速机构（8）上侧，所述蜗杆蜗轮减速机构置于壳体（6）内部并与末级减速机构（8）连接；所述转向输入轴（32）与蜗轮蜗杆减速机构连接，所述扭矩传感器（28）置于转向输入轴（32）侧面并与转向输入轴（32）连接；

所述助力电机（14）与壳体（6）之间设有侧盖a（13），所述侧盖a（13）与壳体（6）固定连接；所述侧盖a（13）与助力电机（14）固定连接；

所述圆柱齿轮减速机构包括圆柱齿轮a（16）、圆柱齿轮轴（21）和圆柱齿轮b（17），所述助力电机（14）的电机输出轴（1401）与圆柱齿轮a（16）齿轮啮合连接；所述圆柱齿轮a（16）与圆柱齿轮轴（21）之间设有橡胶缓冲垫（19）、盖板（18）和卡盘（20），所述卡盘（20）为L形，所述圆柱齿轮a（16）与圆柱齿轮轴（21）通过卡盘（20）连接；所述橡胶缓冲垫（19）置于卡盘（20）的直角处，并且通过盖板（18）压紧固定；所述侧盖a（13）一端设有沉头孔，所述圆柱齿轮轴（21）一端置于沉头孔内，并且通过轴承与侧盖a（13）可动连接；所述圆柱齿轮b（17）与圆柱齿轮轴（21）的另一端啮合连接，所述圆柱齿轮b（17）与初级减速机构（11）连接；所述圆柱齿轮减速机构与初级减速机构（11）之间设有内端盖（12），所述内端盖（12）下侧设有通孔，所述圆柱齿轮轴（21）另一端置于通孔内，并且通过轴承与内端盖（12）可动连接；

所述初级减速机构（11）包括内齿圈a（1101）、多个行星齿轮a（1102）和行星齿轮轴（1103），所述末级减速机构（8）包括太阳轮（803）；所述初级减速机构（11）的行星齿轮a（1102）置于内齿圈a（1101）内部，并且与内齿圈a（1101）的内侧啮合连接；所述行星齿轮轴（1103）置于行星齿轮a（1102）之间，并且与行星齿轮a（1102）啮合连接；所述行星齿轮轴（1103）一端与圆柱齿轮b（17）固定连接，另一端埋于太阳轮（803）一侧的内部并通过滚针轴承（15）连接；所述行星齿轮a（1102）中心设有固定轴a（1104），所述行星齿轮a（1102）与固定轴a（1104）之间通过轴承可动连接，所述固定轴a（1104）与初级减速机构（11）的行星架固定连接；

所述末级减速机构（8）还包括行星架左侧板（801）、多个行星齿轮b（805）、内齿圈b（802）和行星架右侧板（804），所述行星齿轮b（805）圆周均布于内齿圈b（802）和太阳轮（803）之间，并且与内齿圈b（802）的内侧啮合连接，同时又与太阳轮（803）外啮合连接；所述转向输出轴(1)埋于壳体（6）的一端设有与太阳轮（803）相匹配的凸台（101），所述凸台（101）置于太阳轮（803）内部并通过滚针轴承（15）连接；所述行星齿轮b（805）中心设有固定轴b（806），所述固定轴b（806）置于行星架左侧板（801）和行星架右侧板（804）之间，并且固定轴b（806）两端分别与行星架左侧板（801）、行星架右侧板（804）固定连接；

所述蜗杆蜗轮减速机构包括蜗轮（10）与蜗杆（9），所述蜗杆（9）置于蜗轮（10）上方并啮合连接；所述蜗杆（9）两端均设有轴承a（35）并通过轴承a（35）与壳体（6）可动连接；所述蜗轮（10）与末级减速机构（8）的行星架右侧板（804）通过螺钉固定连接；所述蜗轮（10）上设有定位孔，所述定位孔内设有圆柱定位销（25）；所述壳体（6）上设有两个螺纹堵头（22），所述螺纹堵头（22）与壳体（6）之间设有开槽盘头螺钉（23），所述开槽盘头螺钉（23）与壳体（6）固定连接；所述开槽盘头螺钉（23）外设有角度限位块（24），所述角度限位块（24）与开槽盘头螺钉（23）同轴线配合；所述开槽盘头螺钉（23）置于角度限位块（24）内部，开槽盘头螺钉（23）中心设有用于油塞螺纹堵头（22）的通孔。

2.根据权利要求1所述的一种行星齿轮式纯电动助力转向器，其特征在于：所述壳体（6）上侧设有上盖（30），所述上盖（30）与壳体（6）通过螺钉固定连接；所述转向输入轴（32）一端穿过上盖（30）埋于蜗杆（9）的内部，并且与蜗杆（9）通过滚针轴承（15）连接；所述转向输入轴（32）与上盖（30）之间通过轴承可动连接；所述上盖（30）与转向输入轴（32）之间设有防尘圈（31）；所述转向输入轴（32）另一端设有用于安装圆柱销（34）的通孔；所述转向输入轴（32）还包括弹性扭杆（33），所述弹性扭杆（33）置于转向输入轴（32）内部，并且与蜗杆（9）一端固定连接；所述蜗杆（9）另一端设有用于定位蜗杆（9）的螺塞（26）；所述蜗杆（9）与弹性扭杆（33）连接的一端的轴承a（35）侧面设有轴承压盖（27），所述轴承压盖（27）通过沉头螺钉与壳体（6）固定连接；所述扭矩传感器（28）置于转向输入轴（32）与蜗杆（9）之间，所述蜗杆（9）和轴承压盖（27）之间设有用于密封的油封(2)结构；所述壳体（6）外侧面设有电缆防水接头（29），所述电缆防水接头（29）穿过壳体（6）与扭矩传感器（28）固定连接；所述电缆防水接头（29）与壳体（6）之间设有密封圈。

3.根据权利要求1所述的一种行星齿轮式纯电动助力转向器，其特征在于：所述限制结构包括圆锥滚子轴承（5）和平面推力滚针轴承（7），或圆锥滚子轴承（5）和推力角接触球轴承（36）；所述平面推力滚针轴承（7）置于壳体（6）与末级减速机构（8）的侧面之间；所述推力角接触球轴承（36）置于壳体（6）与末级减速机构（8）的上侧之间；所述壳体（6）与转向输出轴(1)连接的一端的侧面设有侧盖b（4），所述侧盖b（4）与壳体（6）通过螺钉固定连接；所述转向输出轴(1)为四级阶梯轴，所述侧盖b（4）与转向输出轴(1)的第三级阶梯之间设有用于密封的油封(2)结构；所述圆锥滚子轴承（5）置于转向输出轴（1）与壳体（6）之间，所述转向输出轴(1)的第三级阶梯直角处设有用于并紧转向输出轴(1)和圆锥滚子轴承（5）的螺纹并紧圈(3)；所述转向输出轴（1）与壳体（6）通过圆锥滚子轴承（5）可动连接。