CN112026914B - 电动助力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动助力转向装置，涉及动力传动技术领域，包括壳体，螺母与丝杆总成，输入轴，输出轴、蜗轮，蜗杆，扭矩传感器以及电机，所述螺母与丝杆总成一端安装壳体内部，所述螺母与丝杆总成的另一端伸出到壳体的外部并连接输入轴；所述输入轴用于连接方向盘；所述蜗杆倾斜安装在壳体内部，所述蜗杆一端与蜗轮啮合，另一端与电机连接；所述扭矩传感器设置在输入轴与螺母与丝杆总成的连接处。方向盘连接输入轴，扭矩传感器将施加在方向盘上的力传递给电机，电机向蜗杆施加力，蜗杆带动蜗轮转动，进而蜗轮将转向力传递给螺母与丝杆总成，螺母与丝杆总成驱动输出轴总成做反复运动，完成助力功能。

Description

电动助力转向装置

技术领域

本发明涉及动力传动技术技术领域，具体涉及一种电动助力转向装置。

背景技术

现代汽车技术追求高效节能，高舒适性和高安全性三大目标。作为汽车最重要的子系统之一，转向系统的发展也一直努力追求达到这些目标。与传统液压助力转向系统(HPS)相比，电动助力转向系统(EPS)能节省油耗约3％～5％，具有结构精巧、节能环保、安全舒适等优点，是汽车助力转向系统的发展方向，但是转向装置输出转矩大，集成度要求高，总体设计难度大。由于重型车辆转向桥载荷大(一般超过4吨)及动力转向装置布置位置的单一性(一般位于动力舱内)等实际因素，采用齿轮齿条式转向装置或转向管柱式转向装置无法满足要求，必须采用整体结构强度高、抗冲击能力强的循环球式结构，而目前的循环球式转向结构只存在于重型液压助力转向器中，与电动动力转向系统毫无关系。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

针对电动动力转向系统未应用在循环球式转向结构的技术问题，本发明提出了一种电动助力转向装置，它通过电机向蜗杆施加力，使螺母与丝杆总成驱动输出轴总成做反复运动，完成助力功能。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：一种电动助力转向装置，包括壳体，螺母与丝杆总成，输入轴，输出轴、蜗轮，蜗杆，扭矩传感器以及电机，其中：所述壳体内安装有螺母与丝杆总成，所述螺母与丝杆总成一端安装壳体内部，所述螺母与丝杆总成的另一端伸出到壳体的外部并连接输入轴；所述输入轴用于连接方向盘；所述壳体内沿与螺母与丝杆总成垂直的方向安装有输出轴；所述蜗轮套设在螺母与丝杆总成和输入轴连接的一端，且蜗轮位于壳体内；所述蜗杆倾斜安装在壳体内部，所述蜗杆一端与蜗轮啮合，另一端与电机连接；所述扭矩传感器设置在输入轴与螺母与丝杆总成的连接处。

方向盘连接输入轴，扭矩传感器将施加在方向盘上的力传递给电机，电机向蜗杆施加力，蜗杆带动蜗轮转动，进而蜗轮将转向力传递给螺母与丝杆总成，螺母与丝杆总成驱动输出轴总成做反复运动，完成助力功能。这个过程中输出轴对转向螺母施加反向径向力，径向力推动转向螺母往径向方向运动，由于壳体与转向螺母之间具有第一缝隙，转向螺母与丝杆螺母之间具有第二缝隙，且第一缝隙的宽度小于第二缝隙的宽度，使转向螺母先与壳体接触，壳体为转向螺母提供了反向的作用力，该作用力与径向力抵消，避免了丝杆螺母受到径向力的作用，进而避免了丝杆因受到径向力的影响发生变形。当蜗轮与蜗杆啮合时，蜗轮位于壳体内，蜗杆朝着转向螺母与丝杆螺母所在的方向倾斜，使扭矩传动装置结构更加紧凑，减小安装面积。

可选的，所述螺母与丝杆总成包括丝杆、转向螺母以及丝杆螺母，所述丝杆螺母环套在丝杆上，所述转向螺母套设在丝杆螺母的外周，所述转向螺母与输出轴啮合，所述壳体与转向螺母之间具有第一缝隙，所述转向螺母与丝杆螺母之间具有第二缝隙，所述第一缝隙的宽度和第二缝隙的宽度均与转向螺母的轴向方向垂直，所述第一缝隙的宽度小于第二缝隙的宽度。

可选的，所述丝杆包括螺杆段和设于螺杆段一端的第一平滑段，所述第一平滑段上套设有第一轴承和蜗轮，所述蜗轮的一端与第一轴承配合，所述蜗轮的另一端抵靠在螺杆段与第一平滑段的相连接的轴肩处。

可选的，所述第一平滑段还套设有内端盖，所述内端盖位于第一轴承远离蜗轮的一端，所述内端盖上设有与第一轴承配合地安装槽，所述安装槽底部设有环形面，所述第一轴承装配于安装槽内，第一轴承的外圈与安装槽底部的环形面相抵。

可选的，所述螺杆段远离第一平滑段的一端设有第二平滑段，所述第二平滑段套设有第二轴承，所述第一轴承和第二轴承用于承受轴向力。

可选的，所述壳体的一端为封闭端，另一端为开口端，所述螺母与丝杆总成一端安装在封闭端，所述螺母与丝杆总成的另一端伸出到开口端的外部，所述壳体的开口端设有用于流入润滑油的进油口，所述封闭端的底部设有用于流出润滑油的出油口。

可选的，所述壳体外表面的一侧壁设有第一固定架和第二固定架，所述第一固定架与第二固定架相对而立，第一固定架和第二固定架均设有供螺钉穿过的螺孔。

可选的，所述第二固定架向着壳体的另一侧设有凸出于第二固定架表面的台阶。

可选的，所述壳体的外壁沿径向方向和轴向方向分别设有数个向外凸起的加强筋。

可选的，所述壳体的开口端固定有外端盖，所述外端盖套设在螺母与丝杆总成上并且安装在扭矩传感器的外部。

3、有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本申请实施例提出的电动助力转向装置，方向盘连接输入轴，扭矩传感器将施加在方向盘上的力传递给电机，电机向蜗杆施加力，蜗杆带动蜗轮转动，进而蜗轮将转向力传递给螺母与丝杆总成，螺母与丝杆总成驱动输出轴总成做反复运动，完成助力功能。

(2)本申请实施例提出的电动助力转向装置，输出轴对转向螺母施加反向径向力，径向力推动转向螺母往径向方向运动，由于壳体与转向螺母之间具有第一缝隙，转向螺母与丝杆螺母之间具有第二缝隙，且第一缝隙的宽度小于第二缝隙的宽度，使转向螺母先与壳体接触，壳体为转向螺母提供了反向的作用力，该作用力与径向力抵消，避免了丝杆螺母受到径向力的作用，进而避免了丝杆因受到径向力的影响发生变形。

(3)本申请实施例提出的电动助力转向装置，当蜗轮与蜗杆啮合时，蜗轮位于壳体内，蜗杆朝着转向螺母与丝杆螺母所在的方向倾斜，使扭矩传动装置结构更加紧凑，减小安装面积。

附图说明

图1为本发明实施例提出的电动助力转向装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提出的电动助力转向装置的螺母与丝杆总成的结构示意图；

图3为本发明实施例提出的电动助力转向装置的壳体的结构示意图；

图4为本发明实施例提出的电动助力转向装置的蜗轮与蜗杆啮合的结构示意图；

图5为本发明实施例提出的电动助力转向装置的内端盖的结构示意图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。本发明中所述的第一、第二等词语，是为了描述本发明的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本发明的技术方案不构成限定作用。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。同一实施例中的多个技术方案，以及不同实施例的多个技术方案之间，可进行排列组合形成新的不存在矛盾或冲突的技术方案，均在本发明要求保护的范围内。

实施例1

结合附图1-5，本实施例的电动助力转向装置，包括壳体1，螺母与丝杆总成2，输入轴 3，输出轴4、蜗轮5，蜗杆6，扭矩传感器12以及电机8，其中：所述壳体1内安装有螺母与丝杆总成2，所述螺母与丝杆总成2一端安装壳体内部，所述螺母与丝杆总成2的另一端伸出到壳体的外部并连接输入轴3；所述输入轴3用于连接方向盘；所述壳体1内沿与螺母与丝杆总成2垂直的方向安装有输出轴4；所述蜗轮5套设在螺母与丝杆总成2和输入轴3 连接的一端，且蜗轮5位于壳体内；所述蜗杆6倾斜安装在壳体1内部，所述蜗杆6一端与蜗轮5啮合，另一端与电机8连接；所述扭矩传感器12设置在输入轴3与螺母与丝杆总成2 的连接处。方向盘连接输入轴3，扭矩传感器将施加在方向盘上的力传递给电机8，电机8向蜗杆6施加力，蜗杆6带动蜗轮5转动，进而蜗轮5将转向力传递给螺母与丝杆总成2，螺母与丝杆总成2驱动输出轴4总成做反复运动，完成助力功能。这个过程中输出轴4对转向螺母203施加反向径向力，径向力推动转向螺母203往径向方向运动，由于壳体1与转向螺母203之间具有第一缝隙204，转向螺母203与丝杆螺母202之间具有第二缝隙205，且第一缝隙204的宽度小于第二缝隙205的宽度，使转向螺母203先与壳体1接触，壳体1为转向螺母203提供了反向的作用力，该作用力与径向力抵消，避免了丝杆螺母202受到径向力的作用，进而避免了丝杆201因受到径向力的影响发生变形。当蜗轮5与蜗杆6啮合时，蜗轮 5位于壳体内，蜗杆6朝着转向螺母203与丝杆螺母202所在的方向倾斜，使扭矩传动装置结构更加紧凑，减小安装面积。

实施例2

结合附图1-5，本实施例的电动助力转向装置，与实施例1的技术方案相比，可改进如下：所述螺母与丝杆总成2包括丝杆201、转向螺母203以及丝杆螺母202，所述丝杆螺母202环套在丝杆201上，所述转向螺母203套设在丝杆螺母202的外周，所述转向螺母203与输出轴4啮合，所述壳体1与转向螺母203之间具有第一缝隙204，所述转向螺母203与丝杆螺母202之间具有第二缝隙205，所述第一缝隙204的宽度和第二缝隙205的宽度均与转向螺母203的轴向方向垂直，所述第一缝隙204的宽度小于第二缝隙205的宽度。输出轴4对转向螺母203施加反向径向力，径向力推动转向螺母203往径向方向运动，由于壳体1与转向螺母203之间具有第一缝隙204，转向螺母203与丝杆螺母202之间具有第二缝隙205，且第一缝隙204的宽度小于第二缝隙205的宽度，使转向螺母203先与壳体1接触，壳体1为转向螺母203提供了反向的作用力，该作用力与径向力抵消，避免了丝杆螺母202受到径向力的作用，进而避免了丝杆201因受到径向力的影响发生变形，解决了丝杆201变形问题。

实施例3

结合附图1-5，本实施例的电动助力转向装置，与实施例1或2的技术方案相比，可改进如下：所述丝杆201包括螺杆段2011和设于螺杆段2011一端的第一平滑段2012，所述第一平滑段2012上套设有第一轴承9和蜗轮5，所述蜗轮5的一端与第一轴承9配合，所述蜗轮5的另一端抵靠在螺杆段2011与第一平滑段2012的相连接的轴肩处。蜗轮5的一端与第一轴承9配合，另一端抵靠在螺杆段2011与第一平滑段2012的相连接的轴肩处，使蜗轮5固定在第一轴承9与螺杆段2011之间，当蜗轮5与蜗杆6啮合时，蜗轮5不容易打滑，具有更大的传输扭矩；蜗轮5设置在第一轴承9靠近螺杆段2011的一端，使蜗轮5位于壳体1内部，当蜗轮5与蜗杆6啮合时，蜗杆6朝着转向螺母203与丝杆螺母202所在的方向倾斜，使扭矩传动装置结构更加紧凑，减小安装面积。

实施例4

结合附图1-5，本实施例的电动助力转向装置，与实施例1-3任一项技术方案相比，可改进如下：所述第一平滑段2012还套设有内端盖10，所述内端盖10位于第一轴承9远离蜗轮 5的一端，所述内端盖10上设有与第一轴承9配合地安装槽1001，所述安装槽1001底部设有环形面1002，所述第一轴承9装配于安装槽1001内，第一轴承9的外圈与安装槽1001底部的环形面1002相抵。内端盖10上的第一轴承9安装槽1001的环形面1002与第一轴承9 外圈相抵，将第一轴承9稳固地轴向定位端盖上，使第一轴承9不易发生轴向移动，保证了电动助力转向装置性能的可靠性。

实施例5

结合附图1-5，本实施例的电动助力转向装置，与实施例1-4任一项技术方案相比，可改进如下：所述螺杆段2011远离第一平滑段2012的一端设有第二平滑段2013，所述第二平滑段2013套设有第二轴承11，所述第一轴承9和第二轴承11用于承受轴向力。蜗轮5设置在第一轴承9与第二轴承11之间，增加了蜗轮5的承力能力，使蜗轮5具有更好的刚性。

实施例6

结合附图1-5，本实施例的电动助力转向装置，与实施例1-5任一项技术方案相比，可改进如下：所述壳体1的一端为封闭端109，另一端为开口端108，所述螺母与丝杆总成2一端安装在封闭端109，所述螺母与丝杆总成2的另一端伸出到开口端108的外部，所述壳体1的开口端108设有用于流入润滑油的进油口101，所述封闭端109的底部设有用于流出润滑油的出油口102。润滑油依次流经蜗轮5与蜗杆6、丝杆201与丝杆螺母202、丝杆螺母202 与输出轴4，在起到润滑作用的同时带走蜗轮5与蜗杆6、丝杆201与丝杆螺母202、丝杆螺母202与输出轴4之间产生的热量和铁屑，不需要拆卸装置，延长装置的使用寿命。

实施例7

结合附图1-5，本实施例的电动助力转向装置，与实施例1-6任一项技术方案相比，可改进如下：所述壳体1外表面的一侧壁设有第一固定架103和第二固定架104，所述第一固定架103与第二固定架104相对而立，第一固定架103和第二固定架104均设有供螺钉穿过的螺孔105。第一固定架103与第二固定架104通过螺孔105将壳体1固定在车架上，第一固定架103与第二固定架104朝相反的方向延伸，使第一腔体的上方和下方均得到固定，有利于增加壳体1在车架上固定的稳定性。

实施例8

结合附图1-5，本实施例的电动助力转向装置，与实施例1-7任一项技术方案相比，可改进如下：其特征在于，所述第二固定架104向着壳体1的另一侧设有凸出于第二固定架104 表面的台阶106。台阶106增加了第二固定架104的受力面积，使第二固定架104能够更好的起到支撑固定的作用。

实施例9

结合附图1-5，本实施例的电动助力转向装置，与实施例1-8任一项技术方案相比，可改进如下：所述壳体1的外壁沿径向方向和轴向方向分别设有数个向外凸起的加强筋107。径向方向和轴向方向设置的加强筋107增加了壳体1的承力强度，能够更好的保护安装在壳体 1内部的螺母与丝杆总成2，输出轴4、蜗轮5，蜗杆6等部件。

实施例10

结合附图1-5，本实施例的电动助力转向装置，与实施例1-9任一项技术方案相比，可改进如下：所述壳体1的开口端108固定有外端盖11，所述外端盖11套设在螺母与丝杆总成2 上并且安装在扭矩传感器的外部。外端盖11和壳体1共同组成一个封闭空腔，将螺母与丝杆总成2，输出轴4、蜗轮5，蜗杆6、输入轴3以及扭矩传感器等部件更好的保护在封闭空腔的内部。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电动助力转向装置，其特征在于，包括壳体、 螺母与丝杆总成、 输入轴、 输出轴、蜗轮、 蜗杆、 扭矩传感器以及电机，其中：

所述壳体内安装有螺母与丝杆总成，所述螺母与丝杆总成一端安装壳体内部，所述螺母与丝杆总成的另一端伸出到壳体的外部并连接输入轴；

所述输入轴用于连接方向盘；

所述壳体内沿与螺母与丝杆总成垂直的方向安装有输出轴；

所述蜗轮套设在螺母与丝杆总成和输入轴连接的一端，且蜗轮位于壳体内；

所述蜗杆倾斜安装在壳体内部，所述蜗杆一端与蜗轮啮合，蜗杆另一端与电机连接；

所述扭矩传感器设置在输入轴与螺母与丝杆总成的连接处；

所述螺母与丝杆总成包括丝杆、转向螺母以及丝杆螺母，所述丝杆螺母环套在丝杆上，所述转向螺母套设在丝杆螺母的外周，所述转向螺母与输出轴啮合，所述壳体与转向螺母之间具有第一缝隙，所述转向螺母与丝杆螺母之间具有第二缝隙，所述第一缝隙的宽度和第二缝隙的宽度均与转向螺母的轴向方向垂直，所述第一缝隙的宽度小于第二缝隙的宽度。

2.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述丝杆包括螺杆段和设于螺杆段一端的第一平滑段，所述第一平滑段上套设有第一轴承和蜗轮，所述蜗轮的一端与第一轴承配合，所述蜗轮的另一端抵靠在螺杆段与第一平滑段的相连接的轴肩处。

3.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述第一平滑段还套设有内端盖，所述内端盖位于第一轴承远离蜗轮的一端，所述内端盖上设有与第一轴承配合的安装槽，所述安装槽底部设有环形面，所述第一轴承装配于安装槽内，第一轴承的外圈与安装槽底部的环形面相抵。

4.根据权利要求2所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述螺杆段远离第一平滑段的一端设有第二平滑段，所述第二平滑段套设有第二轴承，所述第一轴承和第二轴承用于承受轴向力。

5.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述壳体的一端为封闭端，另一端为开口端，所述螺母与丝杆总成一端安装在封闭端，所述螺母与丝杆总成的另一端伸出到开口端的外部，所述壳体的开口端设有用于流入润滑油的进油口，所述封闭端的底部设有用于流出润滑油的出油口。

6.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述壳体外表面的一侧壁设有第一固定架和第二固定架，所述第一固定架与第二固定架相对而立，第一固定架和第二固定架均设有供螺钉穿过的螺孔。

7.根据权利要求6所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述第二固定架向着壳体的另一侧设有凸出于第二固定架表面的台阶。

8.根据权利要求1所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述壳体的外壁沿径向方向和轴向方向分别设有数个向外凸起的加强筋。

9.根据权利要求5所述的电动助力转向装置，其特征在于，所述壳体的开口端固定有外端盖，所述外端盖套设在螺母与丝杆总成上并且安装在扭矩传感器的外部。

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