CN111731204A - 轻型商用车用电动助力转向系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻型商用车用电动助力转向系统，包括转向机壳体和传感器线束，转向机壳体具有第一线束过孔，所述第一线束过孔中设置线束密封套，所述转向机壳体上设置使线束密封套固定在第一线束过孔中的线束压板，线束密封套具有让所述传感器线束穿过的第二线束过孔，第二线束过孔中设置与传感器线束的外圆面相接触的径向密封环，传感器线束穿过径向密封环且径向密封环与线束密封套的内圆面固定连接。本发明的轻型商用车用电动助力转向系统，通过线束过孔中设置线束密封套，并在线束密封套中设置径向密封环，可以起到很好的密封作用，提高转向机壳体上线束过孔处的密封效果。

Description

轻型商用车用电动助力转向系统

技术领域

本发明属于车辆转向系统技术领域，具体地说，本发明涉及一种轻型商用车用电动助力转向系统。

背景技术

轻型商用车电动助力转向系统是轻型商用车转向系统的发展方向，可实现车辆辅助驾驶功能，如车道保持功能、变线辅助功能等等。现有轻型商用车电动助力转向系统主要是由扭矩和角度传感器、助力电机、减速机构、转向小齿轮、助力小齿轮和齿条等部分组成。其工作原理是根据汽车行驶速度及驾驶员转动方向盘的方向与力矩大小，通过电子控制单元(ECU)的信号处理与数据运算，控制转向助力电机的运转方向及扭矩输出并作用在助力小齿轮上，与转向小齿轮共同驱动齿条直线运动，再通过转向拉杆、转向节推动轮胎转动的系统。

现有轻型商用车电动助力转向系统的气密性结构较为复杂，转向机壳体上设置气密性检测孔，气密性检测孔中设置有专用的密封零件，如密封堵头和密封件，以保证气密性的要求，这样就增加了零部件的设计制造加工成本，而且密封零件的互换性不好，不利于模块化设计。

而且设置于转向机壳体内部的传感器连接有传感器线束，转向机壳体上设置让传感器线束穿过的线束过孔，该线束过孔处需进行密封，现有技术中对线束过孔进行密封的一种方式是设置专用注塑件和橡胶密封件组合来做防水设计，需要开发注塑模和橡胶模具，这种密封结构相对来说也较为复杂，密封效果也不是很好；对线束过孔进行密封另一种方式设置一个带有密封孔的橡胶密封件，组装时将传感器线束穿过该橡胶密封件的密封孔，这种方式的装配工艺性不是很好，不利于批量生产。

另外，现有的轻型商用车电动助力转向系统的转向机壳体为一体式结构，造成整机设计布局不灵活、壳体尺寸大、壳体模具结构复杂、模具成本高、毛坯采购成本高；对加工装配工艺、制造设备的要求较高，甚至是需要专机才能满足加工及装配的需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种轻型商用车用电动助力转向系统，目的是提高转向机壳体上线束过孔处的密封效果。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：轻型商用车用电动助力转向系统，包括转向机壳体和传感器线束，转向机壳体具有第一线束过孔，所述第一线束过孔中设置线束密封套，所述转向机壳体上设置使线束密封套固定在第一线束过孔中的线束压板，线束密封套具有让所述传感器线束穿过的第二线束过孔，第二线束过孔中设置与传感器线束的外圆面相接触的径向密封环，传感器线束穿过径向密封环且径向密封环与线束密封套的内圆面固定连接。

所述径向密封环设置多个且所有径向密封环为沿所述第二线束过孔的轴向依次布置，径向密封环与所述线束密封套的第一端之间的距离小于径向密封环与所述线束密封套的第二端之间的距离，线束密封套的第一端与所述转向机壳体的第一轴线之间的距离小于线束密封套的第二端与所述转向机壳体的第一轴线之间的距离。

所述线束密封套包括密封套本体和设置于密封套本体上且为圆环形的凸缘，凸缘夹在所述线束压板与所述转向机壳体之间，凸缘上设置与转向机壳体相接触的轴向密封环，轴向密封环为在凸缘上沿凸缘的整个周向延伸的圆环形结构。

所述转向机壳体具有气密性检测孔，气密性检测孔中设置密封件，密封件与转向机壳体为螺纹连接，且密封件与转向机壳体之间设置密封圈。

所述的轻型商用车用电动助力转向系统还包括助力电机和与助力电机连接的减速机构，减速机构包括蜗轮、蜗杆、套设于蜗杆上的第一轴承和套设于第一轴承上的轴承座，轴承座包括轴承座外圈、设置于轴承座外圈的内部的轴承座内圈、设置于轴承座内圈上且用于在轴向上对第一轴承进行限位的轴承限位块以及与轴承座外圈和轴承座内圈连接的连接筋。

所述轴承限位块为圆环形结构且轴承限位块与所述轴承座内圈为同轴设置，轴承限位块朝向轴承座内圈的内侧延伸。

所述的轻型商用车用电动助力转向系统还包括用于对蜗杆提供弹性支撑力的浮动式调节机构，浮动式调节机构包括设置于所述转向机壳体上的螺堵、可移动的设置于螺堵中且用于与所述第一轴承接触的顶杆和设置于螺堵内部且用于对顶杆施加作用力的弹性元件，所述轴承座外圈具有让顶杆穿过的第一避让孔，所述轴承座内圈具有让顶杆穿过的第二避让孔。

所述转向机壳体包括转向侧齿条壳体、助力侧齿条壳体以及位于转向侧齿条壳体和助力侧齿条壳体之间且与转向侧齿条壳体和助力侧齿条壳体连接的连接管，所述气密性检测孔设置于转向侧齿条壳体上，所述减速机构设置于助力侧齿条壳体上。

所述连接管为两端开口且内部中空的圆管，连接管的一端插入所述转向侧齿条壳体中，连接管的另一端插入所述助力侧齿条壳体中。

所述的轻型商用车用电动助力转向系统还包括转向齿轮、助力齿轮和可移动的设置于转向机壳体中的齿条，转向齿轮和助力齿轮的模数相同且转向齿轮和助力齿轮的螺旋角大小相同，转向齿轮和助力齿轮的齿形旋向相反，齿条包括第一有齿段、第二有齿段和无齿段，第一有齿段设有与转向齿轮相啮合且为连续分布的多个第一齿条齿，第二有齿段设有与助力齿轮相啮合且为连续分布的多个第二齿条齿。

本发明的轻型商用车用电动助力转向系统，通过线束过孔中设置线束密封套，并在线束密封套中设置径向密封环，可以起到很好的密封作用，提高转向机壳体上线束过孔处的密封效果。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明轻型商用车用电动助力转向系统的结构示意图；

图2是线束密封套的剖视图；

图3a是线束过孔处密封结构的剖视图；

图3b是线束压板的结构示意图；

图4是转向侧齿条壳体的结构示意图；

图5是气密性检测孔处密封结构的剖视图；

图6是轴承座的结构示意图；

图7是减速机构处的剖视图；

图8是图7中A处放大图；

图9是分段式齿条壳体结构示意图；

图10是转向机壳体的结构示意图；

图11是分段式助力齿条结构示意图；

图12是转向齿轮轴结构示意图；

图13是助力齿轮总成的结构示意图；

图14是助力齿轮的结构示意图；

图15是弹性衬套布置示意图；

图16是弹性衬套的剖视图；

图中标记为：1、第一轴承；2、转向拉杆；3、轴承座；301、轴承座外圈；302、轴承座内圈；303、轴承限位块；304、连接筋；305、第一避让孔；306、第二避让孔；307、定位柱；4、助力齿轮；401、齿轮本体；402、第一轴身；403、限位凸台；404、轴肩；405、第二轴身；5、齿条；501、无齿段；502、第一齿条齿；503、第二齿条齿；6、转向机壳体；601、转向侧齿条壳体；602、助力侧齿条壳体；603、连接管；604、气密性检测孔；605、第一线束过孔；7、线束压板；701、紧压部；702、安装部；8、第一弹性衬套；801、橡胶件；802、内套管；9、线束密封套；901、密封套本体；902、凸缘；903、轴向密封环；904、径向密封环；905、第二线束过孔；10、端盖；11、助力电机；12、蜗轮；13、蜗杆；14、转向齿轮；15、盖板；16、间隙补偿圈；17、第二轴承；18、第一螺堵；19、顶杆；20、弹性元件；21、扭矩角度传感器；22、密封件；23、密封圈；24、螺栓；25、第三轴承；26、第二螺堵；27、锁紧螺母；28、下限位面；29、O型圈；30、第四轴承；31、限位台阶；32、第五轴承；33、第六轴承；34、O型圈；35、第七轴承；36、联轴器；37、轴套；38、轴承压板；39、传感器线束；40、第二弹性衬套；41、堵头。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”和“第七”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1至图15所示，本发明提供了一种轻型商用车用电动助力转向系统，包括输入轴、助力电机11、扭矩角度传感器21、传感器线束39、转向机壳体6、转向齿轮14、助力齿轮4和可移动的设置于转向机壳体6中的齿条。齿条为可移动的设置于转向机壳体6的内腔体中，转向机壳体6为两端开口且内部中空的结构，转向机壳体6的内腔体为圆形腔体且转向机壳体6的内腔体为沿转向机壳体6的长度方向从转向机壳体6的一端延伸至另一端，齿条的直径小于该内腔体的直径。转向齿轮14和助力齿轮4为可旋转的设置于转向机壳体6的内部且转向齿轮14和助力齿轮4位于齿条的同一侧，转向齿轮14与输入轴固定连接且两者为同轴设置，转向齿轮14与输入轴同步旋转，输入轴通过转向管柱与中间轴与方向盘连接，驾驶员施加在方向盘上的转向力经转向管柱与中间轴传输到输入轴上，再由输入轴带动转向齿轮14进行旋转，进而驱动齿条进行移动，进而实现车辆的转向。

具体地说，如图1至图4所示，传感器线束39是与扭矩角度传感器21和电子控制单元相连接，扭矩角度传感器21位于转向机壳体6的内部且扭矩角度传感器21与输入轴连接，电子控制单元位于转向机壳体6的外部，扭矩角度传感器21的输出端与电子控制单元的信号端连接，扭矩角度传感器21能够将输入轴产生的角度转动位移变成电信号输送到电子控制单元，电子控制单元可以进一步结合车速信号、发动机转速信号等，控制助力电机11按相应指令输出相应转向方向及助力大小的辅助转向助力转矩。转向机壳体6具有第一线束过孔605，第一线束过孔605中设置线束密封套9，转向机壳体6上并设置使线束密封套9固定在第一线束过孔605中的线束压板7，线束密封套9具有让传感器线束39穿过的第二线束过孔905，第二线束过孔905中设置与传感器线束39的外圆面相接触的径向密封环904，传感器线束39穿过径向密封环904且径向密封环904与线束密封套9的内圆面固定连接。

如图1至图4所示，第一线束过孔605为在转向机壳体6的圆环形侧壁上沿径向贯穿设置的通孔，第一线束过孔605为圆孔，第一线束过孔605的轴线与转向机壳体6的第一轴线相垂直，转向机壳体6的第一轴线也即转向齿轮14的轴线。线束密封套9为回转体结构，第二线束过孔905为在线束密封套9的中心处沿线束密封套9的轴向贯穿设置的通孔，第二线束过孔905为圆孔，线束密封套9与第一线束过孔605为同轴设置，线束密封套9的外圆面与第一线束过孔605中的内圆面贴合，线束密封套9采用弹性材质制成，线束密封套9为具有弹性的弹性体。径向密封环904为圆环形结构，径向密封环904与线束密封套9为一体加工成型，径向密封环904为从线束密封套9的内圆面开始沿径向朝向第二线束过孔905中凸出，径向密封环904的材质与线束密封套9的材质相同，传感器线束39从径向密封环904的中心孔中穿过，径向密封环904的内圆面与传感器线束39的外圆面相接触，且径向密封环904与传感器线束39为过盈配合，相互挤压后径向密封环904起到密封作用。而且，第一线束过孔605与扭矩角度传感器21位置对齐，扭矩角度传感器21处于第一线束过孔605的轴向上，径向密封环904与线束密封套9的第一端之间的距离小于径向密封环904与线束密封套9的第二端之间的距离，线束密封套9的第一端和第二端为线束密封套9的轴向上的相对两端，线束密封套9的第一端与转向机壳体6的第一轴线之间的距离小于线束密封套9的第二端与转向机壳体6的第一轴线之间的距离，也即径向密封环904的位置靠近传感器线束39的与扭矩角度传感器21相连接的一端，这样即便传感器线束39在转向机壳体6外部受到侧向拉拽时也不会影响密封结构的密封性能，有效保证了密封性能，防水效果好。

作为优选的，线束密封套9采用EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)材料制成，线束密封套9的内圆面与传感器线束39的外圆面相接触。

径向密封环904可以设置多个，且所有径向密封环904为沿第二线束过孔905的轴向依次布置，可以进一步提高密封效果。在本实施例中，如图2和图3a所示，径向密封环904共设置两个。

如图2至图4所示，线束密封套9包括密封套本体901和设置于密封套本体901上且为圆环形的凸缘902，凸缘902夹在线束压板7与转向机壳体6之间，凸缘902上设置与转向机壳体6相接触的轴向密封环903，轴向密封环903为在凸缘902上沿凸缘902的整个周向延伸的圆环形结构。密封套本体901为两端开口且内部中空的圆柱体结构，第二线束过孔905为密封套本体901的中心孔，径向密封环904与密封套本体901固定连接。密封套本体901插入第一线束过孔605中，凸缘902为圆环形结构，凸缘902套设于密封套本体901上且凸缘902与密封套本体901固定连接，凸缘902与密封套本体901的第一端(也即线束密封套9的第一端)之间的距离大于凸缘902与密封套本体901的第二端(也即线束密封套9的第二端)之间的距离，凸缘902的外直径大于密封套本体901的外直径且凸缘902的外直径大于第一线束过孔605的直径。线束压板7位于转向机壳体6的外部，线束压板7具有让密封套本体901穿过的通孔，凸缘902夹在线束压板7与转向机壳体6之间，轴向密封环903设置在凸缘902的与转向机壳体6相接触的表面上，轴向密封环903与凸缘902为同轴设置，轴向密封环903的直径大于密封套本体901的直径且轴向密封环903的直径大于第一线束过孔605的直径，轴向密封环903与线束密封套9为一体加工成型，轴向密封环903的材质与线束密封套9的材质相同。线束压板7对线束密封套9施加使其紧压在第一线束过孔605中的压紧力，线束压板7挤压线束密封套9，同时使得轴向密封环903与转向机壳体6相挤压形成密封带，实现轴向密封，从而可以进一步提高第一线束过孔605处的密封效果，使转向机壳体6内腔体与外部环境隔离。

如图2至图4所示，线束压板7是通过螺栓24安装在转向机壳体6上，线束压板7具有让螺栓24穿过的螺栓孔，转向机壳体6具有让螺栓24插入的内螺纹孔。线束压板7包括紧压部701和安装部702，紧压部701与凸缘902和转向机壳体6相接触，凸缘902夹在紧压部701与转向机壳体6之间，紧压部701上设置让螺栓24穿过的螺栓孔，紧压部701的中心处并设置让密封套本体901穿过的通孔。安装部702与紧压部701固定连接，安装部702朝向转向机壳体6的外侧伸出，安装部702是用于为传感器线束39的安装提供安装点，传感器线束39通过卡扣安装在安装部702上，使传感器线束39按照设定路径进行布置，避免传感器线束39随意弯曲变形。

第一线束过孔605处设置上述的密封结构，简化了密封结构，一个零件实现了轴向和径向密封的要求，密封性能可靠；而且节约了零件成本，装配工艺性较好。

如图4所示，转向机壳体6具有气密性检测孔604，气密性检测孔604中设置密封件22，密封件22与转向机壳体6为螺纹连接，且密封件22与转向机壳体6之间设置密封圈23。气密性检测孔604为在转向机壳体6的圆环形侧壁上沿径向贯穿设置的通孔，气密性检测孔604与转向机壳体6的内腔体相连通，气密性检测孔604为圆孔，气密性检测孔604的轴线与转向机壳体6的第二轴线相垂直，转向机壳体6的第二轴线与齿条的轴线相平行。气密性检测孔604的内圆面上设置内螺纹，密封件22优选为六角法兰面螺栓，密封圈23为O型圈。转向机壳体6具有容纳密封圈23的容置槽，该容置槽为在转向机壳体6的外圆面开始沿径向朝向转向机壳体6内部凹入形成的圆形凹槽，容置槽与气密性检测孔604为同轴设置且容置槽的直径大于气密性检测孔604的直径。密封件22与密封圈23组合后，将密封件22拧入气密性检测孔604内，密封件22拧紧后，密封圈23位于容置槽中，且密封圈23夹在密封件22的法兰面与转向机壳体6之间，密封圈23受到轴向的挤压力后产生轴向压缩，密封圈23的轴向压缩量可达20％左右，实现气密性检测孔604的密封，从而能有效的起到防尘防水的效果；其次密封圈23与密封件22的法兰面挤压后形成一定的反向作用力和摩擦力，也有一定的防松效果，避免密封件22松动。

采用六角法兰面螺栓与O型圈相配合，用于实现气密性检测孔604的密封，六角法兰面螺栓与O型圈均为标准件，互换性好，无需设计专用结构零件用于气密性检测孔604的密封，不会产生开发费用，采购成本优势明显；适合批量生产和利于模块化设计的要求。

如图1、图4、图9和图10所示，转向机壳体6包括转向侧齿条壳体601、助力侧齿条壳体602以及位于转向侧齿条壳体601和助力侧齿条壳体602之间且与转向侧齿条壳体601和助力侧齿条壳体602连接的连接管603，气密性检测孔604和第一线束过孔605设置于转向侧齿条壳体601上，线束压板7通过螺栓与转向侧齿条壳体601固定连接，转向齿轮14和扭矩角度传感器21设置在转向侧齿条壳体601的内部，减速机构设置于助力侧齿条壳体602上，助力电机11固定设置在助力侧齿条壳体602上。连接管603为两端开口且内部中空的圆管，连接管603的一端插入转向侧齿条壳体601中，连接管603的另一端插入助力侧齿条壳体602中，连接管603为圆形钢管，转向机壳体6的第二轴线也即连接管603的轴线，齿条穿过转向侧齿条壳体601、助力侧齿条壳体602和连接管603。转向侧齿条壳体601、助力侧齿条壳体602和连接管603均为单独加工而成，在加工完成后，将转向侧齿条壳体601、助力侧齿条壳体602和连接管603组装形成转向机壳体6，连接管603的两端分别与转向侧齿条壳体601和助力侧齿条壳体602为过盈配合连接。采用分段式壳体结构极大程度上简化了转向器壳体尺寸，壳体模具结构简单、模具工艺性较好；壳体便于加工、对加工设备、加工工艺的要求低，降低了制造成本，可以获得良好的经济效益。

如图1、图6和图7所示，本发明的轻型商用车用电动助力转向系统还包括助力电机11和与助力电机11连接的减速机构，减速机构包括蜗轮、蜗杆、套设于蜗杆上的第一轴承1和套设于第一轴承1上的轴承座，轴承座包括轴承座外圈301、设置于轴承座外圈301的内部的轴承座内圈302、设置于轴承座内圈302上且用于在轴向上对第一轴承1进行限位的轴承限位块303以及与轴承座外圈301和轴承座内圈302连接的连接筋304。蜗轮和蜗杆为可旋转的设置于助力侧齿条壳体602的内部，蜗杆与助力电机11连接，蜗杆用于接受助力电机11产生的旋转力。轴承座安装在助力侧齿条壳体602的内部，轴承座用于对蜗杆提供支撑作用。蜗杆的一端套设有第一轴承1，蜗杆的另一端套设有第二轴承17，轴承座内圈302具有让第一轴承1插入的中心孔，第一轴承1为深沟球轴承。第一轴承1设置于轴承座内圈302的中心孔中，轴承座外圈301和轴承座内圈302为圆环形结构，蜗杆、第一轴承1和轴承座内圈302为同轴设置，轴承座外圈301的轴线和轴承座内圈302的轴线相平行。轴承座内圈302的中心孔为圆孔，轴承座外圈301具有容纳轴承座内圈302的中心孔，轴承座外圈301的中心孔为圆孔，轴承座外圈301的中心孔的直径大于轴承座内圈302的外直径，轴承座内圈302的中心孔的直径与第一轴承1的外圈的外直径大小相同。轴承座外圈301和轴承座内圈302之间具有间隙，使得轴承座内圈302在轴承座外圈301的中心孔中可以移动，进而使得蜗杆能够沿蜗轮蜗杆中心距方向做自适应调整，消除助力侧齿条壳体602、蜗轮及蜗杆的制造公差对蜗轮蜗杆啮合间隙的影响，同时与浮动式调节机构相配合，能确保蜗轮和蜗杆之间的啮合间隙符合要求，避免因蜗轮膨胀而导致卡死的情况出现，也避免了因蜗轮收缩或磨损使蜗轮蜗杆之间产生间隙，导致蜗轮蜗杆之间啮合产生异响的情况出现，提高了蜗轮蜗杆啮合的自适应性。

如图6至图8所示，轴承限位块303为圆环形结构且轴承限位块303与轴承座内圈302为同轴设置，轴承限位块303朝向轴承座内圈302的内侧延伸，轴承限位块303是在轴承座内圈302的一端边缘处与轴承座内圈302固定连接，轴承限位块303的内直径大于轴承座内圈302的内直径，轴承限位块303并与第一轴承1的外圈的一端端面相接触，进而可以在轴向上对第一轴承1起到限位作用。轴承座外圈301上设置有定位柱307，定位柱307是用于与转向机壳体6相配合，阻止轴承座发生旋转。因此，定位柱307是用于在轴承座外圈301的周向上对轴承座外圈301起到限位作用，防止轴承座发生旋转，使轴承座外圈301与转向机壳体6保持相对固定。转向机壳体6的内部设置让定位柱307嵌入的定位槽，定位柱307固定设置在轴承座外圈301的一端端面上，且定位柱307朝向轴承座外圈301的外侧伸出，定位柱307的伸出方向与轴承座外圈301的轴线相平行。

作为优选的，轴承座为注塑件，轴承座的材质为PA6T-GF15。定位柱307和轴承座的材质相同，定位柱307与轴承座为一体注塑成型，这样可节约一个定位销零件。

上述结构的轴承座，可实现第一轴承1的径向浮动，结构上可减少轴用挡圈零件而且也无需在轴零件上加工挡圈槽，结构简化，可降低成本。其次轴承座由于是注塑成型件，可直接用于总成装配，零件一致性好，且能适用于批量生产。

如图7所示，第一轴承1和第二轴承17分别套设于蜗杆的一端，第二轴承17安装在助力侧齿条壳体602中，第二轴承17的外圈与助力侧齿条壳体602为间隙配合，第二轴承17的内圈与蜗杆的轴颈为间隙配合，助力侧齿条壳体602的内部设置用于实现第二轴的外圈的轴向固定的轴承压板38，第二轴的外圈夹在轴承压板38与助力侧齿条壳体602内部设置的限位面之间，轴承压板38与助力侧齿条壳体602固定连接。

蜗杆通过联轴器36与助力电机11的电机轴连接，蜗杆上套设有一轴套37，轴套37夹在第二轴承17的内圈与联轴器36之间，该轴套37为两端开口且内部中空的圆环形结构，轴套37与第二轴承17的内圈的一端端面相接触，第二轴承17的内圈的另一端端面与蜗杆上设置的一个限位面相接触，第二轴的内圈夹在轴套37与蜗杆上的限位面(该限位面为与蜗杆轴线相垂直的平面)之间，至此第二轴承17的蠕变被消除。

联轴器36与蜗杆为过盈配合连接，工作时从联轴器36端输入扭矩、转速驱动蜗杆运转。再由蜗杆驱动蜗轮轴工作输出大扭矩，此时蜗杆轴向方向在反作用力下受力，而导致有将蜗轮蜗杆推开的趋势。蜗杆与蜗杆的理论啮合侧隙要求为零，受磨损、制造、装配、热胀冷缩等因素会造成蜗轮蜗杆的啮合出现侧隙，因此，在本发明中，可向蜗杆的小端施加一个向蜗轮蜗杆啮合中心距方向的预紧力，减少蜗轮蜗杆啮合的间隙，同时在蜗轮蜗杆磨损后也可以自动补偿间隙，降低中间位置换向时的噪音。

如图1、图6至图8所示，本发明的轻型商用车用电动助力转向系统还包括用于对蜗杆提供弹性支撑力的浮动式调节机构，浮动式调节机构包括设置于转向机壳体6上的第一螺堵18、可移动的设置于第一螺堵18中且用于与第一轴承1接触的顶杆19和设置于第一螺堵18内部且用于对顶杆19施加作用力的弹性元件20，轴承座外圈301具有让顶杆19穿过的第一避让孔305，轴承座内圈302具有让顶杆19穿过的第二避让孔306。弹性元件20为圆柱螺旋弹簧且为压缩弹簧，在弹性元件20的作用下，弹性元件20对顶杆19施加的作用力，使得顶杆19与第一轴承1的外圆面始终保持接触状态，进而能够对蜗杆提供弹性支撑力。第一螺堵18为内部中空的结构，第一螺堵18的内腔体用于容纳顶杆19和弹性元件20，顶杆19并从第一螺堵18的内腔体中伸出。顶杆19的伸出至第一螺堵18外的端部为伸出端，顶杆19的伸出端的端面与第一轴承1的外圆面相接触。顶杆19为圆柱体，顶杆19的轴线与轴承座外圈301的轴线相垂直，顶杆19并与第一螺堵18为同轴设置，第一螺堵18对顶杆19起到导向作用，确保顶杆19做直线往复运动。第一避让孔305为在轴承座外圈301的侧壁上沿壁厚方向贯穿设置的通孔，第二避让孔306为在轴承座内圈302的侧壁上沿壁厚方向贯穿设置的通孔，第一避让孔305和第二避让孔306连通且第一避让孔305和第二避让孔306处于轴承座外圈301的同一径向线上，顶杆19依次穿过第一避让孔305和第二避让孔306后与第一轴承1接触。

上述结构的浮动式调节机构，组装后弹簧轴向受到压缩输出约25Nm弹簧力；当蜗轮蜗杆啮合间隙异常时时弹簧力推动顶杆19进行弥补间隙。始终保持蜗轮蜗杆啮合侧隙为零，在产品的生命周期内能有效保证机构持续、有效、平稳的运行。

如图7和图8所示，转向机壳体6上设置有堵头41，堵头41是用于在轴向上对轴承座起到限位作用，堵头41与轴承座外圈301之间设置有间隙补偿圈16，该间隙补偿圈16为可收缩变形的弹性体，间隙补偿圈16为圆环形结构，间隙补偿圈16优选为O型圈，间隙补偿圈16夹在轴承座的外圈301与堵头41之间。堵头41与助力侧齿条壳体602为螺纹连接，堵头41插入助力侧齿条壳体602内部，堵头41与轴承座外圈301为同轴设置。

首先堵头41的材质为钢材，轴承座3的材质为塑料，堵头41安装后端面若与塑料轴承座3端面接触，会对轴承座3产生一个沿轴向方向的挤压力而导致存在损伤轴承座的风险，所以装配上要求堵头41与轴承座3的端面之间不能直接接触需留有间隙，因此需在堵头41与轴承座3的外圈301设置间隙补偿圈16；其次，轴承座3的外圈301与壳体座孔为间隙配合，装配后轴承座在壳体座孔内会有轴向有害窜动量。为消除轴承座的轴向窜动，在堵头41和轴承座3的之间增设了间隙补偿圈16。堵头41拧紧后会轴向挤压间隙补偿圈16，由于间隙补偿圈16的存在使堵头41和轴承座3之间变成弹性接触。这样既能消除轴承座3的轴向窜动又能起到不损伤轴承座的目的。

如图9和图11所示，齿条包括第一有齿段、第二有齿段和无齿段501，第一有齿段设有与转向齿轮14相啮合且为连续分布的多个第一齿条齿502，第二有齿段设有与助力齿轮4相啮合且为连续分布的多个第二齿条齿503。转向齿轮14和助力齿轮4均为螺旋齿轮，转向齿轮14和助力齿轮4的模数相同且转向齿轮14和助力齿轮4的螺旋角大小相同，转向齿轮14和助力齿轮4的齿形旋向相反，转向齿轮14的齿形为左旋齿形，助力齿轮4的齿形为右旋齿形。齿条的无齿段501设置一个，有齿段设置两个，无齿段501位于第一有齿段和第二有齿段之间，无齿段501的两端分别与第一有齿段和第二有齿段固定连接。无齿段501未设置齿条齿，无齿段501为具有一定长度的圆柱体，无齿段501与第一有齿段和第二有齿段为同轴设置，无齿段501也位于转向齿轮14和助力齿轮4之间。第一有齿段具有一定的长度，所有第一齿条齿502为沿第一有齿段的长度方向依次布置且为等距分布，第一齿条齿502用于嵌入转向齿轮14的位于相邻两个轮齿之间的齿槽中。第一齿条齿502为直齿，无螺旋角。第二有齿段具有一定的长度，所有第二齿条齿503为沿第二有齿段的长度方向依次布置且为等距分布，第二齿条齿503用于嵌入助力齿轮4的位于相邻两个轮齿之间的齿槽中，第二齿条齿503的齿形为左旋齿形。工作时，由于与转向齿轮14相配合的第一齿条齿502为直齿，因此在齿条的第一有齿段上无径向作用力；同时，转向齿轮14与助力齿轮4旋转方向一致，但是齿形旋向相反，可以保证齿条轴向输出的力非常平稳。

如图12所示，转向齿轮14通过第三轴承25和第四轴承30安装在转向侧齿条壳体601内部，第三轴承25和第四轴承30均为深沟球轴承。第三轴承25的外圈与转向侧齿条壳体601为过盈配合，第三轴承25的内圈套设于转向齿轮14的一端的齿轴轴颈上，且第三轴承25的内圈与转向齿轮14该端的齿轴轴颈为间隙配合，第三轴承25的内圈与转向齿轮14的齿轴轴颈之间设置O型圈29，转向齿轮14的齿轴轴颈的外圆面上设置容纳O型圈29的圆环形凹槽，O型圈29为可收缩变形的弹性体，转向齿轮14在承受径向载荷运行的情况下，第三轴承25的内圈在O型圈29的摩擦力的作用下可消除相对于齿轴的蠕变的发生，避免轴承配合面出现磨损导致损伤，提高使用寿命和整机可靠性。O型圈29与第三轴承25的内圈为过盈配合，以达到消除间隙的作用。第四轴承30的外圈与转向侧齿条壳体601为过渡配合，第四轴承30的内圈套设于转向齿轮14的另一端的齿轴轴颈上。转向齿轮14上并设置有锁紧螺母27，该锁紧螺母27与转向齿轮14为螺纹连接，锁紧螺母27和第四轴承30位于转向齿轮14的同一端，且在转向齿轮14的轴向上，第四轴承30位于锁紧螺母27和第三轴承25之间。转向侧齿条壳体601上设置有第二螺堵26，第二螺堵26是用于在轴向上对第四轴承30起到限位作用，第二螺堵26与第四轴承30的外圈的端面相接触，锁紧螺母27与第四轴承30的内圈的端面相接触。第二螺堵26压住第四轴承30的外圈的端面，实现刚性固定，消除蠕变。第四轴承30的内圈与转向齿轮14的齿轴轴颈为间隙配合，锁紧螺母27紧定后压住第四轴承30的内圈的端面，使其不会与配合轴颈产生相对位移从而起到消除其与齿轴的蠕变的发生。转向侧齿条壳体601内部还具有与第四轴承30的外圈的另一端端面相接触的下限位面28，第四轴承30的外圈夹在该下限位面28与第二螺堵26之间，至此第四轴承30的外圈被刚性固定，其次拧紧锁紧螺母27后，使第四轴承30的内圈的端面与齿轴轴肩404贴贴合并被压紧，从而达到限制转向齿轮14轴向位移目的。转向齿轮14与第三轴承25和第四轴承30的内圈均为间隙配合，便于安装和维护，装配工艺性好。

如图13所示，助力齿轮4通过第六轴承33和第七轴承35安装在助力侧齿条壳体602的内部，助力齿轮4并通过第五轴承32安装在盖板15上，盖板15与助力侧齿条壳体602固定连接，蜗轮位于第五轴承32和第六轴承33之间，第五轴承32、第六轴承33和第七轴承35为沿助力齿轮4的轴向依次布置，第五轴承32和第六轴承33为深沟球轴承，第七轴承35为滚针轴承，第五轴承32和第七轴承35分别位于助力齿轮4的轴向上的相对两端。蜗轮与助力齿轮4为过盈配合，没有使用挡圈进行轴向定位。如果在助力齿轮4上加工挡圈槽，会在挡圈槽底部形成应力集中，在助力齿轮4输出扭矩较大时，导致助力齿轮4的损坏。如果在助力齿轮4上使用挡圈进行轴向定位，因为挡圈槽加工精度问题，不能够完全消除助力齿轮4轴向移动的间隙，导致传递的扭矩发生波动，甚至有异响发生。为了消除上述两个问题，将第六轴承33的安装位置设置在助力齿轮4的齿轮本体401与蜗轮中间，而且装配时直接将助力齿轮4的轴肩404与轴承端面、蜗轮端面压平。因为蜗轮与助力齿轮4的轴向压入力远大于助力齿轮4与齿条啮合时产生的轴向力，所以助力齿轮4不会发生轴向移动。助力齿轮4不使用挡圈进行轴向定位，即节省了一个挡圈零件的成本，也节省了挡圈槽加工成本，同时装配工序也简单、装配成本也下降。

如图13和图14所示，助力齿轮4包括与齿条相啮合的齿轮本体401、与齿轮本体401相连接的第一轴身402、与第一轴身402连接的第二轴身405、与第二轴身405连接的轴肩404和与轴肩404连接的限位凸台403，蜗轮套设于第二轴身405上且蜗轮与第二轴身405为过盈配合。第一轴身402上套设第六轴承33，轴肩404上套设有第五轴承32，第五轴承32位于蜗轮和限位凸台403之间，限位凸台403的直径大于第五轴承32的内圈的内直径。齿轮本体401为助力齿轮4上与齿条的第二有齿段的第二齿条齿503相啮合的部分，齿轮本体401为螺旋齿轮，限位凸台403、轴肩404、第一轴身402和第二轴身405均为圆柱体且第一轴身402与第二轴身405、轴肩404、限位凸台403和齿轮本体401为同轴设置，第一轴身402的直径大于齿轮本体401的直径且第一轴身402的直径小于第二轴身405的直径，第二轴身405的直径小于轴肩404和限位凸台403的直径，轴肩404的直径小于限位凸台403的直径，第一轴身402的一端与齿轮本体401固定连接，第一轴身402的另一端与第二轴身405的一端固定连接，第二轴身405的另一端与轴肩404的一端固定连接，轴肩404的另一端与限位凸台403固定连接。

如图13和图14所示，盖板15上设有用于实现第五轴承32轴向固定的端盖10，第五轴承32位于盖板15的内部且第五轴承32与盖板15为间隙配合。助力侧齿条壳体602具有容纳助力齿轮4和蜗轮的容置腔，该容置腔在助力侧齿条壳体602的外表面形成有开口，盖板15设置在该开口处且盖板15用于封闭该开口，盖板15与助力侧齿条壳体602为可拆卸式连接。第五轴承32的外圈与盖板15为过渡配合，第五轴承32的内圈与轴肩404为过渡配合，第五轴承32的内圈夹在蜗轮与限位凸台403之间，蜗轮过盈压装后将第五轴承32的内圈端面压住实现刚性固定，与轴肩404不会产生相对位移。第五轴承32的外圈由端盖10与盖板15相配合夹紧固定，第五轴承32的外圈被端盖10压住刚性固定，第五轴承32的外圈不会与盖板15产生相对位移，至此第五轴承32的蠕变现象被消除。

如图13和图14所示，第六轴承33的外圈与助力侧齿条壳体602为过盈配合，第六轴承33的内圈套设于助力齿轮4的第一轴身402上，且第六轴承33的内圈与第一轴身402为间隙配合，第六轴承33的内圈与第一轴身402之间设置O型圈34，第一轴身402的外圆面上设置容纳O型圈34的圆环形凹槽，O型圈34为可收缩变形的弹性体，助力齿轮4在承受径向载荷运行的情况下，第六轴承33的内圈在O型圈34的摩擦力的作用下可消除相对于第一轴身402的蠕变的发生，避免轴承配合面出现磨损导致损伤，提高使用寿命和整机可靠性。O型圈34与第六轴承33的内圈为过盈配合，以达到消除间隙的作用。

助力齿轮4与第五轴承32和第六轴承33的内圈均为间隙配合，便于安装和维护，装配工艺性好。盖板15是通过多个螺栓安装在助力侧齿条壳体602上，拆装操作方便，盖板15具有让螺栓穿过的通孔，助力侧齿条壳体602具有让螺栓插入的内螺纹孔。

如图15所示，本发明的轻型商用车用电动助力转向系统还包括设置于转向侧齿条壳体601上的第一弹性衬套8和设置于助力侧齿条壳体602上的第二弹性衬套40。转向侧齿条壳体601具有容纳第一弹性衬套8的第一安装孔，第一弹性衬套8与转向侧齿条壳体601为过盈配合。转向侧齿条壳体601安装在轻型商用车的车身上，转向侧齿条壳体601上设置多个安装点，转向侧齿条壳体601在各个安装点处是通过螺栓与轻型商用车的车身进行连接，各个安装点处分别设置一个第一安装孔，各个第一安装孔处分别设置一个第一弹性衬套8，各个安装点处的螺栓穿过第一弹性衬套8，转向侧齿条壳体601的第一安装孔为圆孔，第一弹性衬套8采用过盈配合的方式压入第一安装孔中。助力侧齿条壳体602具有容纳第二弹性衬套40的第二安装孔，第二弹性衬套40与助力侧齿条壳体602为过盈配合。助力侧齿条壳体602安装在轻型商用车的车身上，助力侧齿条壳体602上设置多个安装点，助力侧齿条壳体602在各个安装点处是通过螺栓与轻型商用车的车身进行连接，各个安装点处分别设置一个第二安装孔，各个第二安装孔处分别设置一个第二弹性衬套40，各个安装点处的螺栓穿过第二弹性衬套40，助力侧齿条壳体602的第二安装孔为圆孔，第二弹性衬套40采用过盈配合的方式压入第二安装孔中。

如图16所示，第一弹性衬套8包括内套管802和与内套管802粘接的橡胶件801，内套管802为两端开口且内部中空的圆环形结构，内套管802的中心孔为圆孔，转向侧齿条壳体601的各个安装点处的螺栓穿过内套管802的中心孔。橡胶件801的材质为橡胶，橡胶件801包裹在内套管802的外圆面上，内套管802与橡胶件801采用硫化工艺粘结在一起，内套管802为碳钢成型圆管，橡胶件801插入第一安装孔中，橡胶件801夹在内套管802与转向侧齿条壳体601之间。橡胶件801可以吸收从车辆传递过来的振动并起到缓冲作用。内套管802可以承受安装螺栓的锁紧力，与法兰面螺母配合使用，以防止螺栓出现松动。

第二弹性衬套40的结构与第一弹性衬套8的结构基本相同，第二弹性衬套40包括内套管和与内套管粘接的橡胶件，内套管为两端开口且内部中空的圆环形结构，内套管的中心孔为腰型孔，内套管的中心孔的长度大于穿过中心孔的螺栓的直径，内套管的中心孔的长度方向与齿条的轴线相平行，助力侧齿条壳体602的各个安装点处的螺栓穿过内套管的中心孔。橡胶件的材质为橡胶，橡胶件包裹在内套管的外圆面上，内套管与橡胶件采用硫化工艺粘结在一起，内套管为碳钢成型圆管，橡胶件插入第二安装孔中，橡胶件夹在内套管与助力侧齿条壳体602之间。橡胶件可以吸收从车辆传递过来的振动并起到缓冲作用。内套管可以承受安装螺栓的锁紧力，与法兰面螺母配合使用，以防止螺栓出现松动。

如图15所示，转向侧齿条壳体601上设置两个第一安装孔，两个第一安装孔分别位于齿条的相对两侧，转向侧齿条壳体601在各个第一安装孔处是通过一个螺栓与轻型商用车的车身进行连接，各个第一安装孔处分别设置一个第一弹性衬套8。助力侧齿条壳体602上设置两个第二安装孔，两个第二安装孔分别位于齿条的相对两侧，助力侧齿条壳体602在各个第二安装孔处是通过一个螺栓与轻型商用车的车身进行连接，各个第二安装孔处分别设置一个第二弹性衬套40。第一安装孔中安装的第一弹性衬套8主要起定位的作用，第二安装孔中安装的第二弹性衬套40是用于消除安装点的制造误差，消除安装时的干涉现象，便于调节螺栓与车身上的安装孔位置对齐。由于的四个安装点均为弹性联结，可最大程度的吸收振动起到缓冲保护的作用。

本发明的轻型商用车用电动助力转向系统具有如下的优点：

1、质量轻，在纯电动轻型商用车上应用更有优势；

2、整车布置方便，沿用原有车辆转向器布置方案即可；

3、安装方便，无复杂的油路及油路附件需要组装；

4、转向轻便、噪音低，转向舒适性与主动安全性高；

5、无液压油路，不存在漏油问题，不会造成环境污染；

6、可以快速匹配不同车型，只通过调试电子控制单元的软件设置即可实现最佳性能；

7、成本低；

8、能耗低，只在车辆转向时电动助力转向装置助力电机才工作。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.轻型商用车用电动助力转向系统，包括转向机壳体和传感器线束，转向机壳体具有第一线束过孔，其特征在于：所述第一线束过孔中设置线束密封套，所述转向机壳体上设置使线束密封套固定在第一线束过孔中的线束压板，线束密封套具有让所述传感器线束穿过的第二线束过孔，第二线束过孔中设置与传感器线束的外圆面相接触的径向密封环，传感器线束穿过径向密封环且径向密封环与线束密封套的内圆面固定连接。

2.根据权利要求1所述的轻型商用车用电动助力转向系统，其特征在于：所述径向密封环设置多个且所有径向密封环为沿所述第二线束过孔的轴向依次布置，径向密封环与所述线束密封套的第一端之间的距离小于径向密封环与所述线束密封套的第二端之间的距离，线束密封套的第一端与所述转向机壳体的第一轴线之间的距离小于线束密封套的第二端与所述转向机壳体的第一轴线之间的距离。

3.根据权利要求1或2所述的轻型商用车用电动助力转向系统，其特征在于：所述线束密封套包括密封套本体和设置于密封套本体上且为圆环形的凸缘，凸缘夹在所述线束压板与所述转向机壳体之间，凸缘上设置与转向机壳体相接触的轴向密封环，轴向密封环为在凸缘上沿凸缘的整个周向延伸的圆环形结构。

4.根据权利要求1至3任一所述的轻型商用车用电动助力转向系统，其特征在于：所述转向机壳体具有气密性检测孔，气密性检测孔中设置密封件，密封件与转向机壳体为螺纹连接，且密封件与转向机壳体之间设置密封圈。

5.根据权利要求1至4任一所述的轻型商用车用电动助力转向系统，其特征在于：还包括助力电机和与助力电机连接的减速机构，减速机构包括蜗轮、蜗杆、套设于蜗杆上的第一轴承和套设于第一轴承上的轴承座，轴承座包括轴承座外圈、设置于轴承座外圈的内部的轴承座内圈、设置于轴承座内圈上且用于在轴向上对第一轴承进行限位的轴承限位块以及与轴承座外圈和轴承座内圈连接的连接筋。

6.根据权利要求5所述的轻型商用车用电动助力转向系统，其特征在于：所述轴承限位块为圆环形结构且轴承限位块与所述轴承座内圈为同轴设置，轴承限位块朝向轴承座内圈的内侧延伸。

7.根据权利要求5或6所述的轻型商用车用电动助力转向系统，其特征在于：还包括用于对蜗杆提供弹性支撑力的浮动式调节机构，浮动式调节机构包括设置于所述转向机壳体上的螺堵、可移动的设置于螺堵中且用于与所述第一轴承接触的顶杆和设置于螺堵内部且用于对顶杆施加作用力的弹性元件，所述轴承座外圈具有让顶杆穿过的第一避让孔，所述轴承座内圈具有让顶杆穿过的第二避让孔。

8.根据权利要求5至7任一所述的轻型商用车用电动助力转向系统，其特征在于：所述转向机壳体包括转向侧齿条壳体、助力侧齿条壳体以及位于转向侧齿条壳体和助力侧齿条壳体之间且与转向侧齿条壳体和助力侧齿条壳体连接的连接管，所述气密性检测孔设置于转向侧齿条壳体上，所述减速机构设置于助力侧齿条壳体上。

9.根据权利要求8所述的轻型商用车用电动助力转向系统，其特征在于：所述连接管为两端开口且内部中空的圆管，连接管的一端插入所述转向侧齿条壳体中，连接管的另一端插入所述助力侧齿条壳体中。

10.根据权利要求1至9任一所述的轻型商用车用电动助力转向系统，其特征在于：还包括转向齿轮、助力齿轮和可移动的设置于转向机壳体中的齿条，转向齿轮和助力齿轮的模数相同且转向齿轮和助力齿轮的螺旋角大小相同，转向齿轮和助力齿轮的齿形旋向相反，齿条包括第一有齿段、第二有齿段和无齿段，第一有齿段设有与转向齿轮相啮合且为连续分布的多个第一齿条齿，第二有齿段设有与助力齿轮相啮合且为连续分布的多个第二齿条齿。

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